Курсовая работа: Защита распределительных электрических сетей

(1.15)

где - величина индуктированных напряжений, кВ; - напряжение линии, кВ.

2. РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

2.1 Параметры одиночных стержневых заземлителей

Основу заземляющего устройства составляют заземлители, т.е. металлические элементы, находящиеся непосредственно в грунте, и заземляющие провода (спуски), доступные для осмотра. Основными характеристиками заземляющего устройства является сопротивление растеканию тока промышленной частоты и сопротивление растеканию импульсных токов грозового разряда. Величина нормированного сопротивления растеканию тока промышленной частоты находится в пределах 0,5-25 Ом. Исследования показывают, что характер распределения тока в почве зависит от его частоты, удельного сопротивления грунта, линейных размеров и взаимного расположения заземлителей. При расчётах заземления используют формулы, определяющие величину сопротивления растеканию тока применительно к заданной форме заземлителя.

Электрический ток, растекаясь в почве в момент поражения установки грозовым разрядом при пробое изоляции токоведущих частей, создаёт вдоль своего пути падение напряжения, которому соответствуют определённые потенциалы на поверхности земли. При этом точки поверхности, расположенные на расстоянии 20 м и более от зпземлителя или места замыкания на землю, практически имеют нулевой потенциал.

Наивысшим или полным потенциалом будут обладать все точки, имеющие металлическую связь с заземлителем. Отношение полного потенциала к величине тока, протекающего через заземлитель, определяет собой сопротивление растекания тока данного заземления:

(2.1)

где - полный потенциал, кВ; - ток в заземлителе, кА.

Полный потенциал и характеристика распределения напряжения по радиусу от оси заземлителя определяют собой важные величины с точки зрения безопасности обслуживающего персонала:

- шаговое напряжение, под которым подразумевают ту наибольшую разность потенциалов, которую имеют ступни человека, оказавшегося на расстоянии 0,8 м друг от друга по радиусу от центра заземлителя;

- напряжение прикосновения, т.е. наибольшее напряжение между поверхностью заземлённого аппарата (к которому в момент разряда может прикасаться человек) и и точками поверхности земли на расстоянии 0,8 м.

Расчёт заземляющего устройства носит поверочный характер в том случае, когда схема заземления задана или носит чисто расчётный характер, когда по заданной величине нормированного сопротивления создаётся его схема. Во всех случаях при расчёте необходимой величиной является удельное сопротивление грунта, причём наиболее желательными являются результаты непосредственных измерений. Величины удельных сопротивлений подвержены сезонным изменениям, причём наибольшее влияние оказывают влажность, температура, степень промерзания, наличие солей.

Чем глубже расположен заземлитель, тем стабильнее оказывается сопротивление грунта и лучше условия для растекания тока, поэтому заземлители располагают так, чтобы верхняя кромка вертикальных заземлителей или уровень горизонтальных находились на глубине 0,5-1,0 м от поверхности, а ниже – от 3 до 20 м. Чтобы исключить вероятность повышения удельного сопротивления, в расчётах используется удельное сопротивление, полученное непосредственным измерением на данном участке, умноженное на коэффициент сезонности, учитывающий возможность высыхания грунта:

(2.2)

где - удельное сопротивление грунта, полученное непосредственным измерением на данном участке, Ом·см; - коэффициент сезонности, учитывающий возможность высыхания грунта.

Приближённое значение коэффициента сезонности принимается 1,4-1,8 для горизонтальных заземлителей, уложенных на глубине 0,5 м, и 1,2-1,4 для вертикальных заземлителей длиной 2-3 м, причём, если во время измерения удельного сопротивления земля сухая, то принимается меньшее значение, а если почва влажная – большая величина.

2.2 Определение сопротивления заземления в импульсном режиме

Горизонтальный четырёхлучевой заземлитель, предназначенный для заземления трубчатого разрядника на подходе к распределительной подстанции, выполнен из стального прута диаметром 1 см. Длина каждого луча 6 м, глубина заложения 0,5 м. Определить сопротивление заземления в импульсном режиме, если удельное сопротивление грунта, измеренное в сухую погоду, оказалось 9000 Ом∙см. Ток молнии 75 кА. Коэффициент возможного увеличения сопротивления принят в соответствии с руководящими указаниями равным 1,4. Ввод тока в заземлитель осуществляется в центральную часть.

Расчёт производится в рекомендованной последовательности. В соответствии с (2.2) определяется расчётная величина удельного сопротивления грунта:

Определяется сопротивление каждого луча заземлителя:

(2.3)

где - расчётная величина удельного сопротивления грунта; l – длина луча, см.

По заданной величине импульсного тока определяется ток, стекающий с каждого луча:

(2.4)

Для заданного тока и по величине расчётного удельного сопротивления примем значение импульсного коэффициента α = 0,32, найденного путём интерполяции. Определяется импульсное сопротивление каждого луча: