Занятие 9

Тема занятия: Расчёт заземляющих устройств тяговой подстанции переменного тока

Студенты должны знать: принципы организации заземления тяговой подстанции и виды искусственных и естественных заземлителей

Студенты должны уметь:  Рассчитать сопротивление контура заземления тяговой подстанции переменного тока и определить допустимое напряжение прикосновения

Основные теоретические сведения и вопросы, необходимые для подготовки данной

В основу расчета положен графо-аналитический метод, основанный на применении теории подобия, которая предусматривает:

1 Замену реального грунта с изменяющимся по глубине удельным со­противлением эквивалентной двухслойной структурой с сопротивлением верхнего слоя , толщиной h и сопротивлением верхнего слоя , значения которых определяются методом вертикального электрического зондирова­ния.

2. Замену реального сложного заземляющего контура, состоящего из сис­темы вертикальных электродов, объединенных уравнительной сеткой с ша­гом 4 - 20 м, и любой конфигурации - эквивалентной квадратной расчет­ной моделью с одинаковыми ячейками, однослойной структурой земли ( ) при сохранении их площадей (S), общей длины вертикальных ( ), го­ризонтальных ( ) электродов, глубины их залегания (h_r), значения сопро­тивления растекания (Rз) и напряжения прикосновения ( ).

Предварительно принимаются следующие расчетные величины:

1) длина горизонтальных заземлителей

2) число вертикальных электродов

3) длина вертикального электрода

где h - толщина верхнего слоя земли;

S - площадь контура заземления;

4) общая длина вертикальных электродов

5) расстояние между вертикальными электродами

6) глубина заложения горизонтальных электродов h_г принимается равной 0,5 0,8 м.

Площадь заземляющего контура S принимается по плану открытой части ТП, сохранял при этом расстояние от границы контура до огражде­ния не менее 2 м.

Сопротивление заземляющего контура определяется по формуле:

,

где эквивалентное сопротивление грунта, Ом∙м;

Полученное значение сопротивления заземляющего контура R_з не должно превышать 0,5 Ом для ТП переменного тока. Следует учесть нали­чие естественных заземлителей, чье сопротивление в среднем принимается 2-3 Ом.

В связи с тем, что окончательным критерием безопасности электро­установки является величина напряжения прикосновения , опреде­ляется его величина по формуле:

,

где - ток однофазного к.з. на землю в РУ питающего напряжения, А;

- коэффициент прикосновения

где коэффициент, характеризующий условие контакта человека с землей;

сопротивление растекания тока со ступней человека ;

расчетное сопротивление тела человека;

функция отношения :

Значения функции М приведены в таблице 1:

Таблица 1 – Значения функции .

	00,5	11	22	33	44	55	66	77	88	110	112
	00,3	00,5	00,62	00,69	00,72	00,75	00,77	00,79	00,8	00,82	00,83

Допустимое значение напряжения прикосновения определяется в за­висимости от времени протекания тока к.з. приведено в таблице 2

Таблица 2 – Значения допустимого напряжения прикосновения.

Род тока	Характеристика электроустановки	Норми-руемые вели-чины	Продолжительность воздействия, с
			0,1	0,2	0,5	0,7	1,0	3,0	3-10
Перемен-ный, 50 Гц	До 1000 В; с изолированной нейтралью От 1000 В до 35 кВ; с изолированной нейтралью		500	250	100	75	50	36	36
			500	250	100	75	50	6	6
	Выше 35 кВ; с заземленной нейтралью		500	400	200	130	100	65	-
Постоян-ный	-		500	400	250	200	150	100	100
			500	400	250	200	150	50	50

При невыполнении условия необходимо произвести под­сыпку слоем щебня 0,15 0,2 м по всей территории ОРУ ТП, что позволяет получить значение Ом∙м и, соответственно снизить , или изменить параметры заземляющего контура для снижения .

Пример расчёта заземляющего устройства

Данные для расчёта заземляющих устройств.

Сопротивление земли: Омм;

Площадь подстанции: S=8500м²

1. Определяем длину горизонтальных заземлителей

2. Определяем сопротивление заземляющего контура по формуле:

Определяем сопротивление заземляющего контура, в Ом

Так как >0.5, то заземляющее устройство следует дополнить вертикальными заземлителями

Длина вертикального заземлителя равна 5 метра

расстояние между вертикальными электродами:

число вертикальных электродов определяем по формуле

Сопротивление заземляющего контура:

А = (0.444 – 0.84 , при

А = (0.355 – 0.25 , при

А = (0.444 – 0.84

<0.5

При расчёте токов короткого замыкания от источника в РУ 110 кВ используем приближенный метод, так как короткое замыкание удалённое.

Расчёт периодической составляющей.

кА;

Выполняем проверку по напряжению заземляющего устройства:

где: - Допустимое значение напряжения заземляющего устройства, равное 10 кВ.

2,11кВ < 10 кВ

Задачи для решения на занятиях:

Согласно задания преподавателя по таблице 6 исходных данных рассчитать сопротивление контура заземления тяговой подстанции переменного тока и проверить по допустимому напряжению прикосновения, используя данные таблицы 7

Таблица 6– Данные для расчета заземляющих устройств

Расчетный параметр	№ варианта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Сопротивление верхнего слоя земли, , Ом∙м	300	400	500	600	200	300	400	500	600	500
Сопротивление нижнего слоя земли, , Ом∙м	50	60	70	80	90	60	80	70	50	60
Толщина верхнего слоя земли, h, м	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	1,8	1,6	1,4
Время протекания	0,4	0,5	0,6	0,7	0,6	0,5	0,4	0,5	0,6	0,7

Таблица 7 – Время выдержки защит, с

Место установки защиты	№ варианта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Вводы 110, 220 кВ	2,5	2,0	2,5	2,0	2,0	2,5	2,0	2,0	2,0	2,5
Вводы 35 кВ	2,0	1,5	2,0	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	2,0
Вводы 2х27,5 кВ	1,5	1,0	1,5	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,5
Вводы 27,5 кВ	1,5	1,0	1,5	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,5
Вводы 10 кВ	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Фидер 35 кВ	1,5	1,0	1,5	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,5
Фидер 2х27,5 кВ	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Фидер 27,5 кВ	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Фидер 10 кВ	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5

Вопросы для самопроверки:

1. Назначение защитного заземления.

2. Как выполняется контур заземления тяговой подстанции переменного тока.

3. Назовите составные части заземляющего устройства.

4. На основании какого параметра делается заключение о функции защитного заземления.