ryabkova_e_ya_zazemleniya_v_ustanovkakh_vysokogo_napryazheni

Значений ал= / (A

с вертикальными

/
/	S),	относящихся
j
электродами.

также

и

к

сеткам

Из	кривых,
рис. 3-11 для		ав
8,0
	Рэи /Рг
7,0
6,0
5,0
ч,о
5,5

приведенных			на	рис.	3-9,	для	апр	г	и
следует	,	что	коэффициент			напряжения
			т=1		}Р,/Рг=а
			' 8
			1			ч
			8

2,5

1,6
i,z
	О
Рэи/Рг
'	,0
0,8
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
	О

0,01

0,01

Рг/Рг=

0,04

0,04

f

	т-8
0,06		0,08
	ут=8
	*
	С	8
		1
		8
		т 1
0,06	6)	0,08

		Р =		2	'
	} Рг / 2
		/
(H-h ) Vs
0,1
	Pt	/Pi *
N		1
I		/
		/		2
		/	4
		1
у
	,
		/рг=1/о
	'	H//S
0,1

Рис. 3-
та	для
60

10. Относительное эквивалентное удельное сопротивление грун¬
расчета	коэффициента		напряжения			прикосновения	в	сетках.
	о	^		б - Pi/Pi	^	l.
	—	PI/PJ	I;

Прикосновения Япр уменьшается как при учащении сеток,

так и при увеличении относительной длины вертикаль¬

ных электродов IJYS и .уменьшении относительного рас¬

стояния между ними а/1в Поэтому на малых площадях

(J/S мало) можно добиться уменьшения напряжения при¬

косновения путем применения относительно длинных вер¬

тикальных электродов без

учащения сетки.

Наоборот, на

больших площадях, там где отношение

~

вер¬

IJY S мало,

тикальные электроды

оказывают

лишь небольшое влияние

на

апр

и

напряжение прикосновения

следует

уменьшать,

в

основном,

за

счет

уменьшения

относительной ширины

ячейки

b=YS/m,

т.

е. увеличения частоты ячеек т по

стороне

заземлителя.

Относительные

экви¬

1Ч

валентные удельные

со¬

а/1=8

противления

грунта рэя р2

были

приведены

на

рис/ .

0,8

4

3 8 при

расчете сопротив¬

=

\

\

ления-

сеток

с

вертикаль¬

0,7

N

г

ными электродами.

\

\ \

экви¬

0,ь

Относительные

валентные удельные

со¬

05

t

\

X

N

Г

противления

грунта

ом

\\

рэо/р2

для расчета коэф

\

фициентов

¬

0,3

\

\

01

напряжения

А

прикосновения

в

сетках

\\а/1=0

с

вертикальными электро¬

02

VJ

дами

приводятся

на

V

рис.

3-12.

частоты

сет¬

Влияние

0Ji

0J

ки и относительной длины

^

-

-

'

электродоц

'

вертикальных

*

Рис. 3 11.

Коэффициент о,, учиты

UYч

S ;?

не

!ыь 1С1л, ,

вающий уменьшение

коэффициен-

учитывается<

та

напряжения прикосновения от

' *

как ОНО

сравнитель

так

добавления к

сетке

вертикальных

по

небольшое.

По

-

мере

электродов.

увеличения относительной

толщины верхнего слоя и относительного расстояния между электродами эквивалентное удельное сопротивле¬

ние грунта стремится к удельному сопротивлению верх

него слоя, так как p3t/ / p2-»-pi /p2. ¬

Наоборот, по мере уменьшения относительной тол¬

щины верхнего слоя и относительного расстояния между электродами эквивалентное удельное сопротивление

61

//(ТО'Л” А\»» А'*'
Pi	I	Г"

6ft Рзи/Рг

5,ff

4-,5

4,0

3,5

3,0

	г,s	г
	,
	г
	1,8	и
	1,6
		•
	1,2

О0,1

0,9

0,8

0,7 к

0,6

0,5

Oft

0,3

0,2

0,1

?>\\у_ //7

it -

3

						rPt/Рг =1—
						\<р-ь)Пв
0,г	3	О	0 5	0 6	0	7 0 8		0 9 1,0
	0,	,if	,	,	,	,		,
			а)
						Pi/Рг			1-
									г1-
									I
									4-
						М»		т	1-
									8
	0,3 0,4						н/ Н
0,2			0,5 0,6 0,7 0,8 0,3 1,0
		*)

62

рэи/рг

л

л

7

/

У 7

$

5

V

%

V

г,5

к&

J

4*

г

иг

Г

Pi!fiz=1 ч

(

-ДО/

0

47 0,2 0,0 0,*<*>0,5 0,0 0,7 4** 0,7 /,0

7

Рэи/Рг

Л/Л

J,5

Л0 К

J

*0

£

г

/,0

й

/

иг

л

IРиРгш1

(»

-Wt

О 0,1 0,г 0,3 O/tг)0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Рис. 3

-12. Относительное

эквивалентное

удельное

сопротивление

грунта

для расчета коэффициента напряжения прикосновения в сет?

—

в-

ках

(т=1

-г-8)

с вертикальными электродами.

* -

в-

рг

-

/

„-

+ . .

—

в

—

2; р,/р2

^

а а/1 \

, р,/

^

1; б а /

0,5

*£^> .

а//

1;

а// 4,

4 p /pa

t; в

Р»/Р

1

63

грунта стремится к удельному сопротивлению нижнего 1

слоя, так как p8ir/p2-+ l >

"

электроды не

пересекают гра ¬

Если же вертикальные

ницу раздела слоев, т.

е.

относительная длина верти¬

кальных

электродов мала ( Я

А) //в

>1,

Я//в>1 и

поле

определяется

в основном сеткой— , то

приближенно

мож¬

но считать,

что относительное

эквивалентное

удельное

сопротивление грунта рэс//р2

будет иметь примерно

та¬

кое же значение, что и

для

расчета сетки, находящейся

в верхнем слое (см. рис. 3-10) .

эквивалентные

Приведенные

выше

относительные

удельные

сопротивления

грунта

рэ/г/р, и

рэ[//рв

для

рас

сопротивлений и коэффициентов напряжения

¬

чета

при¬

косновения сеток с вертикальными электродами (рис.

3 8

и 3

12) в

основном относятся к

средне

и малогабарит-¬

ным-

заземлителям, когда относительная

длина вертикаль¬

ных электродов IJVS и относительная толщина верхнего

слоя H /

S сравнительно велики.

,

Если^же

заземлитель

имеет большую площадь

то¬

зона растекания

тока в значительной степени охваты

вает нижний подстилающий

слой грунта и его

влияние

оказывается

существенным.

несмотря

Исследование

этого вопроса показало, что,

на

большое

отношение

толщины верхнего слоя грунта

к длине вертикальных электродов при малой относи¬

тельной

длине

вертикальных

электродов

/в(УЪ и

толщине слоя tf / jAS

(что может быть при заземли-

телях больших

размеров)

относительные эквивалентные

удельные

сопротивления

земли

рэн/р2-

и

рэы/р2

ближе

к 1, чем

это следует из

рис. 3-8

и

3

12.

Практически

в этих случаях относительные эквивалентные

удельные

сопротивления грунта ближе к таковым для

сеток без

вертикальных электродов

и должны

выбираться по кри¬

.

3-5

и

3-

10

[

вым, приведенным на рис

40].

3-6. Расчет сопротивлений искусственных заземлителей опор BJI

Ниже приводится инженерный метод расчета искус¬

ственных		заземлителей опор	линий	электропередачи
в неоднородном двухслойном			грунте.	Метод расчета
основан	на	обработке и систематизации данных о зна-

64

чениях

сопротивлений

заземлителей

различной

конст¬

рукции

и

размеров,

используемых в

грунтах с удельным

сопротивлением р<

2000

Ом -м

[41].

получены

расчетами

на

Значения

сопротивлений

были

ЭВМ

по

алгоритму

наведенного потенциала

,

выпол¬

ненными

в

ВИЭСХ

[36,

37].

Однако

по

этому

алгорит

¬

му

можно

рассчитывать

заземлители

только

с

перпен

¬

дикулярным

и

параллельным

расположением

элементов.

Поэтому

сопротивление

заземлителей

с

горизонтальны¬

ми

лучами,

пересекающимися

не

под

прямым

углом

„

(при

числе лучей

п

=

3,

5, 6) , определялось в МЭИ

ме-,

тодом

физического

моделирования

в

электролитической

ванне,

наполненной

водопроводной

водой (однородный

грунт) .

Для

заземлителей некоторых

типов

результаты

измерений

их сопротивлений

в

электролитической

ванне

были

сопоставлены

с

данными

расчетов

на ЭВМ.

Мак¬

симальные расхождения

между

ними

не

превышали

6

%

.

Рассматриваются

основные

типы заземлителей

опор

линий

электропередачи

и различных

размеров

и

кон¬

фигураций

, начиная

от

простых

(полоса,

одиночный

вер¬

тикальный

электрод)

до

наиболее

сложных

многолуче¬

вых

заземлителей

с

вертикальными электродами.

за

Были

исследованы

следующие

модели: лучевые

¬

землители

с

числом

лучей пл=24-6;

лучевые

заземли¬

тели

с

вертикальными

электродами

с

числом

.

лучей

ял=

2

-г 4.

*

следующие

размеры:

длину

лу¬

Заземлители имели

чей

/л

=5-4-40

м,

длину

вертикальных электродов

/в=

=

м,

расстояние

между

ними а

=

*

2,5-»-10

(0,25--8) /в.

мо¬

Неоднородность

земли учитывалась двухслойной

делью

с

горизонтальной

границей

раздела.

Отношение

удельных

сопротивлений

верхнего

и

нижнего

слоев

грунта

pi/p2

=

0,01

100;

толщина

верхнего

слоя

Н

=

=

1-7-10

м;

отношение

/

толщины верхнего слоя

грунта

к общей длине

лучей

Н

л

)

=

-

1.

( п„1

0,01254

ВЛ

Основной

критерий

подобия

заземлителей опор

естественно

тот

же,

что и

заземлителей

подстанций

(3-3).

В

связи

с

более

простой

конструкцией

заземли¬

телей			ВЛ за	базисный размер принят					не
ной размер заземлителя							—	длина луча	/л.
ными			условиями		для	двухслойного грунта
1	—					pi/p2		=idem;
						////		=idem,
6		534					*

]/S, а	основ¬
Дополнитель¬
будут:	(3-27)
	(3-28)
	65

где

р2

— удельное сопротивление

нижнего

слоя

грунта,

принятого

за базисный.

Анализ

опытных

и расчетных данных выявил основ¬

ные

и

второстепенные параметры, от

которых зависит

сопротивление заземлителя. Основное влияние на со¬

противление заземлителя

оказывают

удельные

сопро¬

тивления верхнего и ниж¬

иг

А

него слоев

земли, толщи¬

на верхнего

слоя,

число

и

\

длина лучей

и

вертикаль¬

ных электродов.

Глубина

1,0

-J

заложения

электродов за¬

диаметром

„

\

= o,s -to 3

землителя

d

dj,/lj,' 0,25

f0'

U N

1 --

Ю

и

горизонтальных

лу¬

N

г о

чей

и вертикальных элек¬

Ч

Sscss:

тродов

не оказывает

су¬

0J

щественного

влияния.

Все

расчеты

были выполнены

при

dn=d9=Qt02

м и h=

DA

=0,6 м.

сопротивления

А

Расчет

заземлителя в неоднород

0,2

ном

грунте

(при

pi >|р2

¬

и

pi <p2)

ведется при соот

пл

¬

ветствующем эквивалент

ном

удельном

¬

3

6

сопротив¬

лении

рэ

однородного

Рис. 3-13. Коэффициент

подобия

грунта,

при

котором

со¬

А для лучевых заземлителей в

за¬

противление

заземлителя

висимости от числа лучей п„ и

от¬

имеет то же значение, что

ношения dBfla .

и в

неоднородном грунте

[35]. Относительные эквивалентные удельные

сопротив¬

ления земли получены из

аналитических расчетов с ис¬

пользованием ЭВМ, выполненных ВИЭСХ.

Расчет

сопротивления п-лучевых горизонтальных за-

землителей. Расчетная формула для определения сопро¬

тивления n-лучевых заземлителей на основании равенств

(3-3) ,

(3-27) , (3-28)

и понятия об эквивалентном удель¬

ном сопротивлении грунта имеет вид:

(3-29)

n j—

Я=Л-

,

где

коэффициент^

подобия

геометри¬

чески

подобных заземлителей^

, зависящий от

числа

лу¬

бе

чей	и отношения	диаметра горизонтального луча
к егоплдлине йл\[ л ( рис.			3-13). Коэффициент	А максима¬
лен	для двухлучевого		заземлителя (п=2) .	Он рассчи
				¬

тывается аналитически и представляет собой		безраз¬
мерную	часть формулы для сопротивления заземления
полосы	в однородном грунте (табл. 1-2) , в данном слу¬
чае длиной 21:
		(З'30)
При	увеличении числа лучей коэффициент А умень¬
шается	с постепенным замедлением и стремится к вели¬
чине 4	Мин =0,25, равной безразмерной части формулы
для сопротивления заземления диска		(3-31)
	Дд=0,25- ,

являющегося предельным минимальным сопротивлением

«-лучевого

заземлителя

при

гд^=/л

и «л-»-оо:

-

ÿ™=0 25

Ь

- -.

ЛмиН

,

-

(3 32)

Естественно, что

для

диска

(3 32) меньше, чем

для квадратной пластины (3-18) , так как при равенстве

базисных размеров

1Л

= j/S

площадь диска

боль¬

ше

площади пластины

и

поэтому

его

сопротивление

меньше (в отношении 0,25 : 0,44 ) .

Как видно

из

рис. 3-13, увеличение длины луча /л

при

постоянстве

диаметра

dn

приводит к некоторому

увеличению

коэффициента

А,

но сопротивление зазем¬

лителя

в целом по формуле

(3-29) уменьшается, так

как

оно обратно пропорционально /л.

основных

На

рис.

3-14

приводятся

зависимости от

параметров

относительного

эквивалентного

удельного

сопротивления

рэ/

рг

для

расчета в неоднородном грунте

сопротивлений

лучевых

заземлителей с

числом

лучей

«

4.

Зависимости

получены

без учета

влияния

диа¬

метра^

луча, а

именно

при

постоянной

его

величине

йл=2

см.

расчетных

значений

относительного

Сопоставление

эквивалентного удельного сопротивления грунта для
двух- и четырехлучевых горизонтальных заземлителей
показало их близкое совпадение	при одинаковых отно¬
шениях удельных сопротивлений		—	pi /рг и	67
	слоев			одина¬
ковой относительной толщине слоя ( Н			Н ) /пл1л	с уче-

том глубины заложения. Поэтому на рис. 3-14 приво¬

дится одна общая кривая, которая отличается от кри¬

вых для двух-

и четырехлучевых заземлителей не

более

чем

на

3%.

зави¬

Это

дает основание использовать полученные

симости для л-лучевых заземлителей с числом лучей,

отличным от исследованных. При этом для трехлучево¬

го заземлителя

,

очевидно, погрешность

будет

меньше

указанной, а для горизонтального заземлителя с

числом

лучей больше

четырех —

несколько выше.

,

следует,

что

Из

кривых, приведенных на

рис. 3-14

при

большой

относительной толщине

верхнего

слоя

[ ( //

Л)

/пл

/

л =

1

- -

растекание тока

с

горизон¬

Т 0,125]

тального—

заземлителя в основном

происходит,

как

и

сле¬

довало ожидать, в верхнем слое.

Поэтому относительное

Pi

Рг

i,a 0.02

Рг

Рг

C

50 Рг

40

за

— Г—ГТь" 5

4

3

2

0,05 0,1 02 0,30,405 1

6 У	0,5
	0,4
	0,3

/У 0,2

А

/

у Уti-h

уучУ Пр 1Л

yC' io

А , ОМ

005 |

' 003,

'0,01

/- /

Рг

2

3 4 5

10

20 30

50

100

005' / /		/	0,05
ОМ	5-		0,04
0,125	/		0,03
			Ps 0,02
10
			14 0,01
ti-

Рис. 3-14. Относительное экаивалентное удельное сопротивление. грунта для расчета сопротивления л-лучевых заземлителей

68

экВИваЛейтибе

уДельйбе

сопротивление

грунта рэ/р2

очень близко к отношению pi

/p2, т.

е.

pa-»-pi.

верхнего

При

небольшой

относительной

толщине

слоя

(Я

Л)

гсл/л

0,125 нижний

слой

оказывает более

заметное—

влияние/ <

даже

в

том

случае, когда

нижний

слой

имеет

большее

удельное

сопротивление,

т.

е.

Pi/p2

<1

Если же

отношение

( Я

А)

/лл/

л

уменьшается

при

постоянном значении Я—

h, т—.

е.

за

счет

знаменате¬

ля

пл1„, то возрастание влияния нижнего слоя является

следствием

увеличения

размеров

заземлителя,

поле

которого

распространяется

на

большее

расстояние при

увеличении

длины

луча /л (см. рис.

1-10)

или

при уве¬

личении числа лучей п.

сопротивление грунта для

Эквивалентное

удельное

расчета одиночного

вертикального электрода в двух¬

слойном

грунте. Известная расчетная формула сопро¬

тивления

вертикального

электрода

(см.

табл.

1

-2)

в двухслойном неоднородном грунте

41__

R

Рэ

In

4/

Ра

Рэ

(3-33)

2nlB

.

2nlB

р,

dB

dB

где рэ/р2

относительное

эквивалентное

удельное

со¬

противление—

, зависящее от параметров

грунта,

размера

электрода и его расположения относительно

границы

раздела слоев.

экви

На рис. 3-15 приведены кривые относительного

¬

валентного удельного сопротивления рэ/

рг для одиноч¬

ного вертикального электрода, пересекающего границу

раздела

между слоями [I(Я

—

А)

; /„], в зависимости от

отношения pi /p2

^

1.

<

dB/lB

практически

не

Отношение

влияет на

р»/

2 при

dB

0

-

06

и

различной

величину

р

=

,02

^

0,

длине электрода /в.

рис. 3-15

что

нижний

Ход кривых

на

показывает,

слой р2

влияет

на

растекание

тока

с

вертикального

электрода

более заметно,

чем

с

полосы,

находящейся

в

верхнем

слое

(рис.

3-14) ,

даже

при

значениях

( Я А) //в,

близких к единице, т.

е. когда

вертикальный

электрод—

почти

полностью

находится

в

верхнем

слое.

При

увеличении части длины

вертикального электрода,

находящейся

в

нижнем слое [

( Я

А)

/

/в-*0],

относитель¬

ное эквивалентное

удельное

сопротивление—

резко умень¬

шается,

стремясь

к

единице

(рэ-^рг).

особенно

если

Р1

>

Р2-

69