Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий на основании технико-экономических расчетов (стр. 11 из 17)
n = Rо.и.в / kи.в · Rи (12.6)
где Rи – необходимое сопротивление искусственного заземлителя;
n = 50,5/ 0,66 · 1,33 = 57,5
е) Определяем сопротивление, которое оказывает току горизонтальный заземлитель, состоящий из полос 40 · 4 мм² По справочнику [15.91] коэффициент использования:
kи, г = 0,28 (при числе уголков порядка 60 и d / l = 2)
Сопротивление полосы находим по формуле:
(12.7)Расстояние между вертикальными электродами d = 4 м. Предлагаемое количество электродов 60, тогда периметр: l = 60 · 4 = 240 м
Омж) Уточненное сопротивление вертикальных электродов:
(12.8) 
Омз) Уточненное число вертикальных электродов определяем при коэффициенте использования kив = 0,58, по [15.91]
при n = Rовэ /kиву · Rвэ = 50,5/ 0,58 · 1,61 = 54
Принимаем 54 уголка
и) Проверяем термическую стойкость полосы 40 х 4 мм²
(12.9)где
– расчетный ток короткого замыкания через проводник, А; 
– приведенное время прохождения тока короткого замыкания на землю, с; Ст – постоянная равная для 74 [6.237]. = 4,48 кА (из расчета тока КЗ) = 1,25 сек., следовательно 
мм²Таким образом, полоса 40 х 4 мм² условию термической стойкости удовлетворяет.
13. Расчет молниезащиты
Молниезащита – комплекс защитных устройств и мероприятий, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружения, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих при разрядах молнии.
Насосная установка относится по устройству молниезащиты к III категории и защищается от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические коммуникации.
В электрических установках защита от прямых ударов на подстанциях осуществляется вертикальными стержневыми молниеотводами, а защита линий – горизонтальными молниеотводами. Вертикальный стержневой молниеотвод представляет собой высокий столб с проложенным вдоль него стальным проводом, соединенным с заземлителем. Горизонтальный молниеотвод представляет собой провод, расположенный над фазными проводами линии на тех же опорах. Чем выше над защищаемым объектом расположен молниеотвод, тем больше его защитная зона, в которой молниеотвод как бы перехватывает молнию и отводит ее в землю.
Для защиты здания от вторичных воздействий молнии предусматриваются следующие мероприятия: металлические корпуса всего оборудования и аппаратов присоединяются к заземляющему устройству электроустановок, протяженные трубопроводы, выполненные из металла, в местах их взаимного сближения на расстоянии менее 10 см через 30 м соединяются металлическими перемычками.
1. По формулам [15.98] для одиночного стержневого молниеотвода определяются параметры молниезащиты (м/з). Высота зоны защиты над землей h= 50 м, а высота вершины конуса стержневого молниеотвода h0
h0= 0.85·hм (13.1)
h0 = 0.85 · 50 =42.5 м
hх – высота защищаемого сооружения, равна 20 м;
hм– высота стержневого молниеприемника, м;
hа – активная высота молниеотвода, м.
Радиус зоны защиты на уровне земли r0 и радиус защиты на высоте защищаемого сооружения rх находим по формулам [15.100]:
(13.2) 
мrх =
(13.3)rх= (1,1–0,0002·50) ·(50–1,2 ·20) = 26 м
hм = h- h00 (13.4)
hм= 50 – 42,5 = 7,5 м
hа= h – hх (13.5)
hа= 50 – 20 = 30 м
α = arctgr0 /h0 (13.6)
где α – угол защиты (между вертикалью и образующей), град.
α = arctg 50/42,5 = 49,6º
2. Определяются габаритные размеры защищаемого объекта в зоне молниезащиты.
φ = arcsin B/ 2· rх (13.7)
cos φ = cos 35.2º = 0.8
А = 2 · rх ·cos φ = 2 · 26 · 0.8 = 41.6 м ≈ 42
А х В х Н = 42 х 30 х 20 м
3. Определяется возможная поражаемость защищаемого объекта в зонах при отсутствии молниезащиты:
N = [(B + 6hх) (A + 6hх) – 7.7 h²х] · n ·
(13.8)где n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности в месте нахождения здания или сооружения (т.е. удельная плотность ударов молнии в землю), 1/(км²·год), определяется по [15.99].
N = [(30+6·20) (42+6·20) – 7,720²] · 6 ·
= 12,3 · 
пораженийОсновной мерой защиты от возникновения искр при разряде статического электричества служит заземление резервуаров, трубопроводов, сливоналивных устройств. Кроме того, запрещается сливать жидкость свободно падающей струей и применять ременные передачи в пожароопасных помещениях.
14. Компенсация реактивной мощности
Все процессы в электрических системах можно охарактеризовать тремя параметрами: напряжением U, силой тока I и мощностью P. Но для удобства расчетов и учета применяются и другие параметры, в том числе реактивная мощность Q. Существует несколько определений реактивной мощности. Например, в курсе ТОЭ сказано, что реактивная мощность, потребляемая индуктивностью и емкостью, идет на создание магнитного и электрического полей. Индуктивность рассматривается как потребитель реактивной мощности, а емкость – как ее генератор.
Мощность в цепи постоянного тока равна произведению силы тока I и напряжению U:
Р = I · U
Для характеристики мощности цепи переменного тока требуется дополнительный показатель, отражающей разность фаз тока и напряжения – угол φ. Произведение показаний вольтметра и амперметра в в цепи переменного тока называется полной мощностью S, для трехфазной цепи
. Средняя за период переменного тока мощность называется активной мощностью: 
. На основании этих выражений полная мощность S представляется гипотенузой прямоугольного треугольника (рисунок 14.1), один катет которого представляет собой активную мощность Р = S · cosφ, а другой катет – реактивную мощность Q = S·sinφ, Q названа мощностью по аналогии с активной мощностью Р. Из треугольника мощности получают следующие зависимости: 
(14.1) 
; 
(14.2)где cosφ – коэффициент мощности;
tgφ – коэффициент реактивной мощности.
Итак, для характеристики мощности в цепи переменного тока введены понятия полной S, активной Р и реактивной Q мощностей и cosφ. Для расчета реактивной мощности удобней пользоваться не cosφ, а tgφ, так как расчетное значение реактивной мощности легко найти из выражения:
Qр = Рр · tgφ (14.3)
Величина tgφ с приближением угла φ к нулю позволяет найти значение Qр с меньшей погрешностью, чем величина cosφ, так как в зоне малых углов φ, где cosφ = 0,95, изменение коэффициента мощности на 1% приводит к изменению коэффициенту реактивной мощности на 10%. Поэтому в настоящее время tgφ в основном и используют для характеристики Q. Следует помнить об условии толковании Q как мощности.
Работа машин и аппаратов переменного тока, основанная на принципе электромагнитной индукции, сопровождается процессом непрерывного изменения магнитного потока в их магнитопроводах и полях рассеяния. Поэтому подводимый к ним поток мощности должен содержать не только активную составляющую Р, но и реактивную составляющую индуктивного характера Q, необходимую для создания электромагнитных полей, без которых процессы преобразования энергии, рода тока и напряжения невозможны. Выражение реактивной мощности асинхронного двигателя (АД) можно представить и в таком виде:
Qад = Q0 + Qн ·Кз² (14.4)
где Q0 – реактивная мощность намагничивания (т.е. холостого хода АД);
Qн – потери реактивной мощности в АД на расстояние при номинальной нагрузке;
Кз – коэффициент загрузки АД, Кз = Р / Рн.
Реактивная мощность потребляемая трехфазными силовыми трансформаторами Qт, расходуется, как и в АД, на намагничивание магнитопровода трансформатора Qт0 и на создание полей рассеяния Qтр:
Qт = Qт0 + Qтр · К²з т (14.5)
где Кз т – коэффициент загрузки трансформатора. Потребление реактивной мощности трансформаторами на намагничивание в несколько раз меньше, чем АД, из-за отсутствия воздушного зазора в транс форматоре. Но за счет того, что число трансформаций напряжения в сети достигает 3 – 4 и имеет тенденцию к росту до 5 – 6, суммарная номинальная мощность трансформаторов во много раз больше, чем АД. Поэтому расходы реактивной мощности в АД и в трансформаторах в энергосистеме соизмеримы.