ryabkova_e_ya_zazemleniya_v_ustanovkakh_vysokogo_napryazheni

Тогда для лета

pi/p2=l ,4; рэя/р2=1,3; рэн=200 • 1,3=260 Ом -м;

#=0,69^«= 15 Ом.

Для зимы

pi/p2=2,7; рэя/р2=2,55; рэП=200 -2,55=510 Ом - м;

#=0,69 -510/12=29,4 Ом.

:

заземлитель из

двух лучей

длиной /л=

II вариант

см, с

тремя вертикальными

электродами

=7,5 м,

dn=2

In— 5 м

при

а//„=7,5/5=1 ,5, на

глубине Л=0,6

м.

Сопротивление л-лучевого заземлителя

с

вертикаль¬

ными электродами по (3-34)

R=AД„- .

Значение

А

берется по кривой,

приведенной на рис.

3-13: для с?д//л=2/750=2,67• 10^-3 пл=2, А=0,80.

Значение

Дв находится

из

рис.

3-16: для

а//в=1 ,5

/вМл/л=5/2 -

7,5=0,33, Ав=0,55.

По кривой на рис. 3-17 находим:

Pi

- м

V Ра

/

*в /

*п

=Ц5^=0,28.

=

=216 Ом

p2

=M^/

р2

=

=

200

1

Тогда

для лета pi

; Рэн

1,08; рэЯ

•

,08

и

/?=0,8-0,55'^=12,7 Ом.

Для зимы

иPi/p2=2,7; р»я/Р2=1,19; рэл=200- 1,19 =238 Ом - м

/? =0,8 •0.55 Щ1 — 14 Ом.

Как видно из расчета, оба варианта заземлителя удовлетворяют предъявляемым требованиям, обеспечи¬

вая летом #^15 Ом при раЯ=260-*-216 Ом -м. Однако

вариант II имеет преимущество из-за существенно мень¬ шего сопротивления зимой (#=14 Ом вместо #=

=29,4 Ом) и меньшего расхода материала (7,5Х2+5х

X 3=30 м вместо 12x3=36 м ) .

900

С о п р о т и в л е н и е С и с т е м ы Т р о с — о п о р ы

(з и м о й)

и з (2-7). П р и двух тросах

Для троса

ПС-50 /?'тр=3,73 Ом/км.

(/

/пр)

+

1

На

подходе

линий

ПО

кВ

л0п

= (1500/250)

1

7 опор. Тогда

=

подх/

=

=

.

+

=

(

/

o.5

j

я,,»» =КО.5 3,73 0,25

14 cth 7 j

-3.ra.o.j5_ ,_,

На

=2,98 Ом.

лоп=(/подх//пр) +1=

подходе

линий

35

кВ

=1500/150+1 = 11 опор.

Тогда

—

1/0,5 3,73 0,15 14 cth (ll

=

Сопротивление

=2,16 Ом.

оболочек

заземления

металлических

кабелей (

зимой).

Для

двух

кабелей в

грунте

с

р=

=100

О м

-

м,

согласно § 2-4

R=1,5

Ом. Эквивалентное

сопротивление

грунта для

кабелей

оценим как для двух

лучей

(см. рис.

3-

14) , принимая длину каждого из кабе¬

лей не менее 100

м.

Тогда

Я

Л_

2]

0.6

=== 0,007,

1^—

я

100— -

2

pi/p2=2,7, рэя/р2<1,85, рэи=200 -1,85=370 Ом -м,

^= 1,5+370/160=2,89 Ом.

¬

Сопротивление искусственного заземлителя

подстан

ции из сетки

(зимой).

Площадь, используемая под

заземлитель

подстанции

5=54X 47=^2540

м*

или

]/5=

/254б

=г 50 м.

,

На подстанции прокладываются

горизонтальные проводники

(*4=2 с м) : шесть

продоль¬

ных проводников вдоль рядов

оборудования и попереч¬

ные с шагом в 6 м.

Общая протяженность проводников сетки составляет:

L =54X6+(^+ +7=794 м.

201

Сопротивление

сетки

по

(

3-

19

)

Значение

разом:

А

определяется

по

рис

.

3-

3

следующим

об

¬

2 УТ

794

^

1

2-50

1

-

“

7;

-

5050=

^=

=

0i4

W":

0

566

Значение

ДА определяется

по

рис.

3-4:

7Г=Ж=

’

01

=

’

*

=

0,89.

_

0

;

т

7

д

По

рис.

3-5

—

находим:

—

h

р,

)-

н

Л

2

0,5

Л

1Г

-

1[ТГ'

V

m

ТГ

50

=

°

03i

т

=

7;

t

=

Ра

=

2

7

Р»/?

1 ,35;

=

’

Рэ

200

1

,

35

=

270

О м м.

-.

Тогда

*

=

=

,Ом.

7?

0,565.0,

89

.

2,71

подстанции —

Общее

сопротивление

заземлителя

сет¬

—

и

^

(зимой)

ки,

систем

трос

опоры

кабелей

»

70

Т

ТГ

К V- .

+

+

=

'

Ы

Ъ-

+Ъь+

'

+

'

'

°

-

Мт

=

М

=

‘

^

0

369

848

/

м;

79

Я8=

1

/

1

,848

0,542

Ом

>

0,5

Ом

=

.

Сопротивление

искусственного

заземлителя

подстан¬

ции

из

сетки,

усиленной

вертикальными

электродами

„

/

=

2)

(

зимой) .

По

(3-21)

находим:

(/

=

5

м

, а/

в

=

ЛМ

/?

-

„СДДА

по

рис.

3^3;

=

,

4

X

где

определяется

0

-

‘

и

4

=

, .

10

*

с

0

86

Х

202

По рис. З-б определяется Д:

т=7; IJVT=5/50 =0,1; а/1,=2; Д =0,485.

По рис. 3-7 определяется ДЛ:

Д„=0.95.

А//5 =0,5/50=0,01;

а//в =2,

т=7,

По рис.

3-8 находим р9/?/р,:

//-A

- 5_

i .

,

.

•

=

^

^

=

°

/

=

/

=

=

0 3 e

/

>

2 p] pi

2,7;

РэЛ/

рэ

/? =

200

-

=

240 Ом м.

р2

1

,20;

1 2

Тогда

1,915 Оу.

R=0,86 •0,485 0,95

Общее сопротивление заземлителя

подстанции —

сет¬

ки с вертикальными электродами, систем

трос

—

опоры и

кабелей ( зимой)

Ж=х+(

v^n, +

Vo*

4

<

0,5 Ом.

=B B5+

1,479= 2,001

/?3

=0,498 Ом

Расчет заземлителя подстанции по допустимому на¬

пряжению прикосновения.

Для заземлителя

из

сетки

с вертикальными

электродами,

рассчитанного

выше по

допустимому сопротивлению, определим предельный ток однофазного короткого замыкания, при котором напря¬ жение прикосновения не превышает допустимого зна¬

чения.

Считаем, что на всей территории подстанции, допусти¬

мое напряжение на теле человека определяется време¬

нем отключения однофазного короткого замыкания

основной защиты, т. е. /=0,2 с, и по данным § 2-2 £/т= =400 В. В местах же производства оперативным персо¬

налом ручных переключений допустимое напряжение на

теле человека определяется временем отключения ре¬
зервной защиты, т.		е. t=1	с, и по § 2-2 £/т=100 В.
Из (1-3) напряжение прикосновения будет:
г f	_ ВДДт	ст/2) _ Ur ( т		Зр'/2) __UT
	Р	+/?*	* +	р »
	"	т	Rr
где ру — удельное сопротивление верхнего слоя земли.					203

В

рассматриваемых

условиях зимой

pi=200* 2,7=

=540 Ом м и летом pi

=200 -

1,4=280 О м м. Допустимое

напряжение прикосновения при £/т =400 В:

зимой

U р

400 (1000

+

3.540

/

2)

725 В,

.

летом

1000

_ „ D

40(Г(100С

/

/ /

_

3

-

280

2)

С

Л

о.

ипр

[ООО+

О

/ U

для зазем-

Коэффициент напряжения прикосновения—

лителя подстанции также будет разным для зимы и лета.

По (3-26)

находим:

Pst/

®пр

®пр.

г®в® А р

*

где

определяется

по

рис. 3-9;

т

=

7; djyS

s

г

,

4-

10

“

*;

;

ав

=

=2/5000=0

апрг=0,275

определяется

по

рис.

3-11; а//в =2;

/в/1/ЗГ =5/50=0, 1;

ав=0,83;

ал

А

0,5

0,01; ал=0,79;

/ (кг)’ VS

50

определяется

по рис.

3 12 и

17'

• )

*

Рэ

t

{ H

-

h-

_Pl_

по

рис. 3-8.

*

I

*

Р*

Р,

Н

—/в

/в

—

А

2

0,5

0,3;

5

Для зимы pi /p2=2,7;

Рэс//р2=1.85; рэи=200- 1,85=370 Ом - м;

Рэи/р2=1.2; рэя=200 • 1 ,2=240 Ом * м; апр=0,275•0,83 •0,79•370/240=0,278.

Для лета pi /p2=1.4;

Рэг//р2=1 ,25; рэ1/=200- 1,25 =250 Ом -м; P3fl/P2=li06; рэя=200- 1,06=212 Ом * м;

апр=0,275 •0,83 •0,79 • 250/212=0,213.

Зная допустимые Uщ, и аПр, можем определить допу¬ стимый потенциал на заземлителе (3-2): £/3=С/щ,/апр.

Для зимы (/3=725/0,278=2610 В. Для лета UB= =570/0,213=2680 В.

204

Из сравнения полученных \ допустимых потенциалов

|на заземлителе следует, что

наибольшая величина

тока

рднофазного короткого замыкания, стекающая с

заэем

(лителя

в

землю, при

которой обеспечивается допустимая-

величина напряжения

прикосновения,

определяется зим¬

ними

условиями

грунта

и

составляет

I=U3/R3=

1

2610/0,498 =5250 А.

напряжения

на

теле

i/T<100 В

=

Для обеспечения

в местах производства оперативным персоналом

ручных

переключений выполняется покрытие толщиной в 15

20 см

из щебенки

или

гравия, удельное сопротивление—

которых

даже

при

высокой

влажности

превышает

5000 Ом -

м.

р

покрытия

для

обеспече

¬

Определяем необходимое

'п

ния t/T

^

=

1

I00 В при t/np

725

В из уравнения

U,

=

Rr

или

100

000

_

n 1 оо

RT +

ст

/

2

725^1000

+

Зр

п/г*^’

1

*

*

-

'

откуда р'п=4150 Ом

м.

в

дополнение к нему может

Вместо

покрытия

или

быть

выполнено по

местным условиям

учащение сетки

для выравнивания распределения напряжения на рабо¬

чем участке оперативного персонала.

рассматри¬

Определим, какой ток сможет

отводить

ваемый заземлитель из сетки с

вертикальными

электро¬

дами, если, не увеличивая расхода металла,

использо¬

вать

вертикальные

электроды

длиной

/„

10 м

вместо

=

м при том же

отношении

а/1в

=

и=меньшем их

/„

5

2

числе.

Сопротивление искусственного заземлителя

Я= А,теДД,

=0,862•0.45• 0,95• 236/50= 1,74тОм

при djVS

)

50

==

0,4 10-*;

TS

10

/

50

=

0,2;

«

/„

;

=2.^;0-у

0- ,5

/

50IJ\0,01;=

/

=

2

т

=

7

hlVS

= ,

=р

» .

(

Q

;

р,/

;

=

2 —

,5)/10=

0,15

р,=2

7

P,w

/ ,=1.18

Общее сопротивление

эаземлителя

RЭ

R CК

’

R

СТ

=

+1,479=0,575+

*

*

+ 1,479 =^2,054 1/Ом;

Я9 = 1 /2,054=0,487 Ом.

2П5

Коэффициент напряжения

прикосновения

%°гэR-=0,275 0,77 0,79-346/236 = 0,244

при djys

=

0,4

-

ю

;

т

7;

/„ уТ

=

0,2;

а

/„

2;

7

=

/ .=

=

/

/

=

,„/

/

=

A

/KS

0

01

(Н-Л)

0,15;

р,

р,

=

1

,18

;

/

р

,

2,7; р

,

;

f ,ulР* = 1 »73.

заземлителя (зимой)

Отсюда потенциал—

И ТОК

£/з=£/пр/ащ>=725/0,244=2970 В

;

7=[/3/Д3=2970/0,487=6100 А

вместо 7=5250 А, т. е. больше на 16%.

Следует отметить, что отвод тока 7=6100 А явился возможным на данной подстанции без увеличения пло¬

щади под заземлитель благодаря естественным заземли-

телям, проводимость которых в 2,6 раза больше прово¬ димости искусственного заземлителя.

Приложение 2

ВЫВОД ФОРМУЛЫ ИМПУЛЬСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОТЯЖЕННОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ БЕЗ УЧЕТА ЕГО ЕМКОСТИ

И ИСКРОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗЕМЛЕ

Дифференциальные уравнения		схемы	замещения
(см. рис. 1 -2) в частных производных будут:
ди г di			(П2-1)
	dt •
	°		-
1	II§		(П2 1а)
и в операторной форме
			(П2-2)
di			(П2 2а)
-ггви
			-
	*

206

L Дифференцируя

повторно равнение

(П2-2а )

и ис¬

ключая напряжение, получаем:

\

f

- Lp

B

ЯЛИ

—

‘

(П2-3)

Lpig =О

Общее решение уравнения

—

i=Aea' x -\- Be*tX ,

(П2-4)

где а

Lpg

корни

характеристического

урав¬

нения1.> а = ± У

Ищем решение (П2-4)

при единичном импульсе тока

1=1. При х=0 i=A-\-B=\ ,

-\-

=

0.

-

=

=

Aeal

при

x

l

i

Ве~ л1

(П2

5)

После определения

величин А и В получаем:

• к я е*

~а

sh а (/

х)

1

(П2

6)

eal

—

e~ al

sh а—/

“ z ( р) *

-

где

—

sh а.1

г ( Р)

*

Для нахождения временногоsh а (/ —

решениях)

при i=1 при¬

меняем теорему разложения

1 =1W+АS1

Pfct

(П2'7)

~лЩ/Ш •

=

Определяем корни рн из уравнения z( p )=0.

sha/

0;

sh al

sin

jat

=—

sin kn\

jVLgpb /

=

kn;

Pk —

=

щ»

_=—1/

/

fen

(П2-8)

jk \

° —

“A

Lgpk =l —r -

Определяем—

z (0):

— x)p=e

Z (0) “ sh a (/

0 •

Раскрывая неопределенность,

получаем:

(sh l VTpg)'

(/ —

l chO

l

z (0) “ [sh ((

-x) K2Sl'P=.“

*) cho

-i-*’.

(П2-9)

207

dz

__

dyt

sh ml

-»

dpCJpk

L sh « О —

*)

x) da (/

x)

sh -a ( l

ch

>

/

~ -sh

fch «', (/

.

*

<

>

.

dPk

^

«

-* ’

—

—

[

/

))

ch °'ir

dial )

• —

—

sh e (/

—

x)

*

—

.

= —fenx—

sh (/

chef

cos fal = cos fen

= (—1)*;

fen

x

x)

—

ch a / sh ex

(

1)*sh /

Тогда

—

( !)* / sin — .

dz

—

- M)*/Ig/‘

_

Lgl*

(П2-10)

(—

l )*

-/2fensln

—

2f e n s i n-y—

Подставляя

найденные

значения

в

выражение

(П2-7) , получаем при

импульсе

тока

/ = 1

следующее

выражение:

2knsln ^~J~

e~ тк

i n

’

•

(П2 14)

2J\

—

w

-

ь=

где

/т >

1

Lgl*

=

- U

^

времени

*=

— —

=^

^^—

постоянная

пе¬

'

ф-

реходного процесса.

	Для нахождения решения при косоугольном импуль¬
се тока i=at используем интеграл Дюамеля
	i ( х, t)=1 (0)!,(*, 0 + Ji	i' {t - X ) i,( X , т) dz. (П2-12)
	В нашем случае
208	1(0) —0, *'(/— т) —[а (/— т)]'=а;

ii ( xx)

выражение i\ { x}

t ) (П2-11)

при

т.

Подстав¬

ляя эти—

выражения, получим:

_

„

/

<

L

2fa,sl"Alt*

r

,

i { x,

=

J

—

—

ы—

е

‘

ф

t )

f

-

yi

‘

о

L

—

*=i

__L

k=°° 27*sin

^

f (л:,

t )= a

,

-

/

-

(П2 13)

Для нахождения напряжения на заземлителе ис¬

пользуем

уравнение

(П2 1а)

после

подстановки

в него

i( x, t )

по (П2-13)

-

\_ di_

и( х, t)

=т[L-г+!Гй1

е

дх\(1 - г;* у/ .

*=

"

^^

^

-

'|

*(

-

=

ir[

+

2

cos

1

e

)]

(П2-14)

r

Импульсное

^ протяженного заземлите-

сопротивление

ля при косоугольном импульсе тока i— at будет:

где

(П2-15)

LSl

Г*-Pi?'=Lк*-•

] Если t[Tn+l

^

3 и

е

Гл+1

=0,

то в (П2-15)

останутся

только

п экспоненциальных

членов.

В этом случае, учи¬

тывая,

что

к=00

14—		*=|
	634	209