9.2. Расчёт заземления на пс 10/0,4 кВ

Заземляющее устройство (ЗУ) ПС 10/0,4 кВ одновременно используется при напряжениях ниже и выше 1000 В. Поэтому, согласно ПУЭ [1, п. 1.7.57], сопротивление ЗУ должно быть не более

где I – расчётный ток замыкания на землю, А.

Ток I определяется по формуле [12, с. 108]

где U_н = 10 кВ – номинальное напряжение; , км – длина соответственно ВЛ и кабелей, электрически соединённых между собой (отходящих от общих шин).

В нашем случае , а общая длина ВЛ 10 кВ, отходящих от ПС 35/10 кВ, составляет 230 км. Тогда

К ЗУ на ПС 10/0,4 кВ присоединяется и нейтраль трансформатора 10/0,4 кВ. Поэтому согласно ПУЭ [1, п. 1.7.62], сопротивление этих ЗУ должно быть не более 4 Ом. Это сопротивление должно быть обеспечено с учётом использования естественных заземлителей (в нашем случае их нет), а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода ВЛ 0,38 кВ (количество ВЛ не менее двух). При этом сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали трансформатора, должно быть не более 30 Ом (при линейном напряжении 380 В). Удельное сопротивление земли ρ более 100 Ом∙м допускает увеличение этих норм в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.

Выполним подобный расчёт заземления ПС 10/0,4 кВ №2 с тремя отходящими линиями при условии, что ВЛ №1 находится в ремонте. Тогда на 2-х других ВЛ (табл. 9.1) число повторных заземлений нулевого провода равно 15, а их общее сопротивление 2 Ом.

Таким образом, при учёте повторных заземлений обеспечивается величина сопротивления ЗУ R < 4 Ом. Однако, как уже отмечалось, в непосредственной близости от нейтрали трансформатора должен находиться заземлитель с сопротивлением не более 30 Ом (при удельном сопротивлении грунта ρ ≤ 100 Ом∙м). Так как 30 Ом >18,5 Ом (предельная величина сопротивления ЗУ по величине тока замыкания на землю), то на ПС необходимо выполнить ЗУ с сопротивлением R ≤ 18,9 Ом. Примем следующие расчётные условия для расчёта ЗУ.

Заземляющее устройство выполняется в виде прямоугольного контура из горизонтально проложенной на глубине 0,8 м круглой стали диаметром 10 мм и из расположенных по этому контуру вертикальных стержней из угловой стали 40×40×4 мм длиной м, отстоящих друг от друга на одинаковом расстоянии a = = 3 м. Село Васильевка расположено в третьей климатической зоне [12, с. 114]. Удельное сопротивление земли ρ = 60 Ом∙м.

Расчётное значение дельного сопротивления грунта находим по формуле

где К – коэффициент сезона, равный К_в = 1,5 для вертикальных заземлителей, и К_г = 2,2 – для горизонтальных заземлителей на глубине 0,8 м.

Тогда расчётное значение удельного сопротивления грунта составит = 90 Ом∙м для вертикальных стержней и = 132 Ом∙м для горизонтальных заземлителей [12, с. 114].

Сопротивление одного стержня из угловой стали, верхний конец которого находится на глубине до 0,8 м, находим по формуле

где - длина стержня, и В – ширина полки уголка, м (В = 40 мм = 0,04 м).

Тогда

Ориентировочное число вертикальных стрежней без учёта их взаимного экранирования

Однако со стороны входа на ПС для выравнивания потенциалы должны располагаться 2 вертикальных стержня, причём пройти на территорию ПС можно как с одной стороны, и с другой. Поэтому принимаем n = 4. При n = 4 и = 1 коэффициент использования вертикальных стержней в контуре η_в.к. 0,5 [1.11 с. 118, рис. 9.7б]. Тогда результирующее сопротивление всех вертикальных стрежней с учётом их взаимного экранирования

Сопротивление горизонтального заземлителя длиной м (1, с. 115-116).

где d- диаметр заземлителя, м; t – глубина заложения, м.

Тогда

Результирующее сопротивление ЗУ

Что соответствует условию R < 18,9 Ом.

Аналогично выполняется расчёт ЗУ для ПС №1 и 3.