Расчет электроснабжения станкостроительного завода (стр. 20 из 21)

При выходе заземляющего устройства за пределы ограждения электроустановки горизонтальные заземлители, находящиеся вне территории электроустановки, прокладывать на глубине не менее 1 м. Внешний контур заземляющего устройства в этом случае рекомендуется выполнять в виде многоугольника с тупыми или скругленными углами.

Внешнюю ограду электроустановок не рекомендуется присоединять к заземляющему устройству. Если от электроустановки отходят воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше, то ограду следует заземлять с помощью вертикальных заземлителей длиной 2-3 м, установленных у ее стоек по всему периметру через 20-50 м. Такие заземлители не требуются для ограды с металлическими стойками и со стойками из железобетона, арматура которых электрически соединена с металлическими звеньями ограды.

Не следует устанавливать на внешней ограде электроприемники напряжением до 1000 В, которые питаются непосредственно от понижающих трансформаторов, расположенных на территории электроустановки. При размещении электроприемников на внешней ограде их питание следует осуществлять через разделяющие трансформаторы. Эти трансформаторы не допускается устанавливать на ограде. Линия, соединяющая вторую обмотку разделяющего трансформатора с электроприемником, расположенным на ограде, должна быть изолирована от земли исходя из расчетного значения напряжения на заземляющем устройстве.

Во избежание выноса потенциала не допускается питание электроприемников, находящихся за пределами заземляющих устройств электроустановок напряжением выше 1000 В сети с эффективно заземленной нейтралью, от обмоток напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью трансформаторов, находящихся в пределах контура заземляющего устройства.

14.3 Расчет сложного заземлителя в двухслойной земле

Цель расчета защитного заземлителя: определить основные параметры заземления - число, размеры и порядок размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на заземленный корпус не превышают допустимых значений.

Данные для расчета:

Расчет ведем для понижающей подстанции ГПП, которая имеет два трансформатора 110/10 кВ с эффективно заземленной нейтралью со стороны 110 кВ;

Территория подстанции занимает площадь S = 1645,2 м²;

Заземлитель предполагаем выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4 х 40 мм и вертикальных стержневых электродов длиной l_в = 5 м, диаметром d = 12 мм, глубина заложения электродов в землю t = 0,8 м;

Удельное сопротивление верхнего слоя земли в месте сооружения заземления (торф) по таблице 3.10 /15/ принимаем r₁ = 20 Ом×м; удельное сопротивление нижнего слоя (глина каменистая) принимаем r₁ =100 Ом×м, мощность верхнего слоя земли h₁ = 2,8 м;

В качестве естественного заземлителя принимается металлическая оболочка кабеля – R_каб = 1 Ом.

Расчетный ток замыкания на землю на стороне 110 кВ определяем по формуле:

(14.1)

где Е* - ЭДС энергосистемы, принимаем 1;

= 0,863 - результирующие сопротивления прямой и обратнойпоследовательности до точки короткого замыкания в относительных единицах.

- результирующие сопротивление нулевой последовательности до точки короткого замыкания в относительных единицах определяем по формуле:

(14.2)

= 1,71 о.е.

Расчетный ток замыкания на землю составит:

= 3,94 кА

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя рассчитывается по формуле

(14.3)

где R_E - сопротивление растеканию естественного заземлителя (R_Е= R_KAB=1);

R₃ - требующееся сопротивление заземлителя (согласно /6/ для U=110 кВ - R₃ = 0,5 Ом).

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя

= 1 Ом

Составляем предварительную схему заземлителя, приняв контурный тип заземлителя, то есть в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной l_в =5 м) электродов. Вертикальные электроды размещаем по периметру заземлителя (см. рисунок 14.1).

Рисунок 14.1 Предварительная схема заземлителя

По предварительной схеме определяем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов: L_Г = 708,4 м; n = 32 шт.

Составляем предварительную расчетную модель заземлителя в виде квадратной сетки площадью S = 1645,2 м². Длина одной ее стороны

= 41 м. Количество ячеек по одной стороне модели

(14.4)

= 7,73.

Принимаем m = 8.

Уточняем суммарную длину горизонтальных электродов по формуле:

(14.5)

м.

Длина стороны ячейки в модели

(14.6)

= 5,07 м.

Расстояние между вертикальными электродами

(14.7)

= 5,07 м.

Суммарная длина вертикальных электродов

L_в = n×l_b (14.8)

L_в =32×5 = 160 м.

Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов

(14.9)

.

Относительная длина верхней части вертикального электрода, то есть части, находящейся в верхнем слое земли:

(14.10)

Расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта r_э определяем по формуле:

r_э = r₂×(r₁/r₂)^k, (14.11)

где r₁ и r₂ - удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев земли соответственно, Ом×м;

k - показатель степени.

Рисунок 14.2 Расчетная модель заземлителя

Предварительно находим значения r₁/r₂ и k:

r₁/r₂ = 20/100 = 0,2.

Поскольку 0,1 <r₁/r₂<1, значение k находим по формуле:

(14.12)

= 0,272

Определяем r_э по формуле (14.11):

r_э = 100×(20/100)^0,272 = 64,44 Ом.

Общее сопротивление заземлителя определяем по формуле:

(14.13)

Значение коэффициента А при 0,1 < t_отн < 0,5 будет рассчитываться по формуле:

А = 0,385 – 0,25×t_отн (14.14)

А = 0,385 – 0,25×0,14 = 0,35

Вычисляем общее сопротивление заземлителя:

= 0,63 Ом.

= 0,386 Ом.

Определяем потенциал заземляющего устройства в аварийный период:

(14.15)

= 1,523 кВ.

Этот потенциал допустим, так как он меньше 10 кВ.

Таким образом, искусственный заземлитель подстанции должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4 х 40 мм общей длиной не менее 730,1 м и вертикальных стержневых в количестве не менее 32 штук диаметром 12 мм, длиной по 5 м, размещенных по периметру заземлителя, по возможности равномерно, то есть на одинаковом расстоянии один от другого, глубина погружения электродов в землю 0,8 м. При этих условиях сопротивление искусственного заземлителя подстанции R_и будет не более 0,5 Ом .

14.4. Порядок пользования средствами защиты.

Персонал, обслуживающий электроустановки, должен быть снабжен всеми необходимыми средствами защиты, обеспечивающими безопасность его работы.

Средства защиты должны находится в качестве инвентарных в распределительных устройствах, в цехах электростанций, на трансформаторных подстанциях и распределительных пунктах электросетей или входить в инвентарное имущество оперативно-выездных бригад, бригад централизованного ремонта, передвижных лабораторий и пр., а также выдаваться для индивидуального использования.

Инвентарные средства защиты распределяются между объектами, оперативно-выездными бригадами и пр., в соответствии с системой организации эксплуатации, местными условиями и нормами комплектования. Такое распределение с указанием мест хранения должно быть зафиксировано в списках, утвержденных главным инженером предприятия или начальником сетевого района.