Инженерный расчет заземляющего устройства

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Автоматизированное проектирование заземляющего устройства подстанции

Вариант № 9

Выполнил студент группы ЭС-51 Малёнкин А.Е.

Проверил преподаватель кафедры Ананьев В.П.

Вологда

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные ………………………………………………………… 3

2. Расчет заземляющего устройства ……………………………………….. 4

2.1. Общие требования …………………………………………………… 4

2.2. Расчет заземляющего устройства с помощью ЭВМ ………………. 5

2.3. Инженерный расчет заземляющего устройства …………………… 6

2.4. Расчет массы заземляющего устройства …………………………… 9

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………. 11

Исходные данные

Используя исходные данные обосновать и спроектировать заземляющее устройство подстанции, удовлетворяющее требованием ПУЭ, с помощью ЭВМ и инженерной методики.

На подстанции имеются естественные заземлители с общим сопротивлением 1 Ом.

Исходные данные приведены в табл.1, где I_кз– ток замыкания на землю, ρ – удельное сопротивление грунта, h_r – глубина залегания заземляющего устройства, d – диаметр круглой стали для вертикальных и горизонтальных стержней, а и b – строительные размеры подстанции.

Таблица 1.1

Исходные данные

I_кз, кА	ρ, Ом×м	h_r, м	d, м	а, м	b, м
2,0		0,7	0,02

Расчет заземляющего устройства

Определение параметров подстанции.

Согласно [1] п.1.7.93 “внешнюю ограду электроустановок не рекомендуется присоединять к заземляющему устройству. Для исключения электрической связи внешней ограды с заземляющим устройством расстояние от ограды до элементов заземляющего устройства, расположенных вдоль нее с внутренней, внешней или с обеих сторон, должно быть не менее 2 м.”

Находим площадь застройки S_П/СТ и габариты заземляющего устройства a_з, b_з:

S_П/СТ= a∙b , (2.1)

где а и b – строительные размеры подстанции

S_П/СТ= 40∙50 = 2000, м;

a_з = 40 - 2∙2 = 36, м;

b_з= 50 - 2∙2 = 46, м;

Из табл.П.4.14 [2] выбирается по найденной площади застройки подстанция ГПП-110-IV-2х63000 Б2Р с двумя трансформаторами 2×63000 кВ∙А.

В соответствии с [1] п.1.2.16 “работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так и с эффектино- заземленной нейтралью”.

Согласно [1] п.1.7.90, “заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом с учетом сопротивления естественных и искусственных заземлителей”.

В соответствии с п. 1.7.90 [1] “вертикальные заземлители должны быть длиной 3-5 м ”

Проведем расчет заземляющего устройства при длине вертикальных стержней равной 5 м.

Расчет заземляющего устройства с помощью ЭВМ

Автоматизированный расчет заземляющего устройства произведен с помощью программы mez.exe . Результаты расчета представлены в табл. 2.

Таблица 2.1

Расчет заземляющего устройства при длине вертикальных стержней 5,0 м

┌──┬─────┬─────────┬─────────┬────────┬────────┬──┬──────────┬────────────┬───────────┬─────┬──────┬─────┐

│N │Задан│Потенциал│ Ток │Сопроти-│Глубина │N │ Стержень │ X;Y начала │ X;Y конца │Длина│Радиус│Число│

│ │ │ U │ I │вление R│погруж-я│ │ │ прямой │ прямой │ │ R │точек│

├──┼─────┼─────────┼─────────┼────────┼────────┼──┼──────────┼────────────┼───────────┼─────┼──────┼─────┤

|1 |I |2010 |2000 |1 |0.7 |2 |Контур1 |23, 0 |23, 18 | |0.01 |26 |

| | | | | | |3 |Контур2 |23, 18 |0, 18 | |0.01 |26 |

| | | | | | |4 |Верт.стерж|23, 18 |23, 18 |5 |0.01 |26 |

| | | | | | | |ень1 | | | | | |

| | | | | | |5 |Верт.стерж|11.5, 18 |11.5, 18 |5 |0.01 |26 |

| | | | | | | |ень1.1 | | | | | |

| | | | | | |6 |Верт.стерж|23, 0 |23, 0 |5 |0.01 |26 |

| | | | | | | |ень2 | | | | | |

| | | | | | |7 |Верт.стерж|23, 9 |23, 9 |5 |0.01 |26 |

| | | | | | | |ень2.1 | | | | | |

| | | | | | |8 |Верт.стерж|0, 18 |0, 18 |5 |0.01 |26 |

| | | | | | | |ень3 | | | | | |

└──┴─────┴─────────┴─────────┴────────┴────────┴──┴──────────┴────────────┴───────────┴─────┴──────┴─────┘

В результате расчёта получили число вертикальных стержней N=16

Инженерный расчет заземляющего устройства

Принимаем, что на подстанции присутствует естественное заземление , сопротивление которого равно 1 Ом. Определяем необходимое сопротивление искусственного заземлителя, с учетом использования естественного заземлителя, включенного параллельно, из выражения:

; (2.2)

где – допустимое сопротивление заземляющего устройства;

– сопротивление естественного заземлителя;

– сопротивление искусственного заземлителя.

Определим расчетное значение сопротивления горизонтальных электродов по следующей формуле [3]:

, (2.3)

где - сопротивление горизонтальных электродов, Ом;

=80 – удельное сопротивление грунта, Ом×м;

- длина горизонтального заземлителя, м;

- диаметр стержня, м;

- расстояние от поверхности земли до центра стержня, м.

, Ом.

Т.к. , то необходимо применение вертикальных стержней.

Определим сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа [3]:

, (2.4)

где - длина вертикального электрода электродов, м;

- расстояние от поверхности земли до центра стержня, м.

,Ом.

Предварительно с учетом отведенной территории наметим расположение вертикальных заземлителей – 16 стержней длиной 5 м по периметру (рис.1).

Рис.1

Определим примерное число вертикальных электродов при предварительно принятом по табл. 10.4 [3] коэффициенте использования (отношение расстояния между электродами к их длине равно 11,5/5=2,3 и 9/5=1,8)

, (2.5)

где - коэффициент использования вертикального заземлителя;

Принимаем =26.

Определим расчетное значение растеканию горизонтальных электродов с учетом экранирования вертикальных электродов. По табл. 10.5 [3] примем коэффициент использования горизонтальных электродов .

, Ом. (2.6)

,Ом.

Уточним необходимое сопротивление вертикальных стержней:

, Ом. (2.7)

, Ом.

Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования , принятом по табл. 10.4 [3]:

. (2.8)

Окончательно принимаем к установке 18 вертикальных стержней, расположенных по периметру горизонтальных электродов.

В ходе лабораторной работе было спроектировано заземляющее устройство подстанции с помощью ЭВМ и инженерной методики. Для обеспечения требуемого сопротивления необходимо 16 стержней по расчету с помощью ЭВМ и 18 стержней по инженерной методике. В итоге к установке выбираем 16 вертикальных стержневых заземлителей.