Заземляющее устройство подстанции

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра: «Электроснабжение железных дорог»
Расчёт заземляющих устройств подстанции
Выполнил студент
Кучерявый А. А.
Группа
ЭС – 005
Преподаватель
Фёдоров
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2004
1. Схема подстанции, вариант ВН1/Uнн
6 кВ
ВН1
0,4 кВ
Рассчитать заземляющее устройство понизительной подстанции 6/0,4 кВ,
находящейся во второй климатической зоне.
На стороне UВН: Iз=30 А.
Собственные нужды получают от ТСН UВН/0,4 с заземлённой нейтралью
0,4 кВ.
Естественных заземлителей нет.
Удельное сопротивление земли ρ=150 Ом∙м.
Оборудование подстанции занимает площадь 7×14.
2. Сопротивление заземляющего устройства
Заземляющее устройство для установок 6, 10, 35 кВ в данном случае
используется и для заземления 0,4 кВ.
Сопротивление заземляющего устройства нейтрали на стороне 0,4 кВ
должно быть не более R3нн< 4 Ом (ПУЭ).
2.1.
Сопротивление заземляющих устройств
Сопротивление заземляющего устройства ВН1 в случае их использования и
для U = 0,4 кВ, Ом:
Rç 
125
,
Iç
(1)
Где Iз – соответственно IЗВН1, А.
R3 - соответственно сопротивление заземляющих устройств ВН1.
Rç 
125
 4,17 Ом.
30
2.2. Сравнение полученных значений Rз, с Rm и выбор наименьшей
величины для расчета.
RЗннRз
Принимаем Rз=4 Ом.
3. Выбор конструкции заземляющего устройства
2
Заземляющее устройство выполняется в виде контура с заземлителями.
Контур выполняется из полосы 40×4 мм, и располагается на глубине 0,7 м вокруг
оборудования подстанции. Расстояния от полосы до внешнего контура площади
подстанции 1 м. (рис. 1).
Расположение контура заземляющего устройства.
1м
1
2
3
1м
1м
1м
Рис. 1.
1 - площадь, занятая подстанцией;
2 - заземляющий контур (полоса);
3 - вертикальные заземлители.
3.1.
По исходным данным и рис. 1 определяем длину полосы контура.
По заданию оборудование подстанции занимает площадь 7×14,
следовательно размеры заземляющего контура составят: 9×16 м. Таким образом
длина полосы контура: 2*9+2*16=50 м.
3.2.
Сопротивление заземляющей полосы.
Сопротивление заземляющей полосы (горизонтального заземлителя)
определяется из выражения, Ом:
rï 
где
0,366  ðàñ÷
l
 lg
2l ï
,
bt
(2)
ρрасч - расчетное сопротивление земли, Ом∙м;
l- длина полосы, м;
b- ширина полосы, м;
t - глубина заложения полосы, м;
 ðàñ÷  k ñ   ,
(3)
3
где кс - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание
грунта, для заданного района, принимаем кс = 3;
ρ- удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности ,
Ом∙м.
 ðàñ÷  3  150  450 Ом∙м.
0,366  450
2  50
rï 
 lg
 11,7 Ом.
50
0,04  0,7
3.3.
Сопротивление вертикальных заземлителей
В качестве вертикальных заземлителей выбраны стержни длиной lс =5 м и
диаметром d = 12 мм.
Сопротивление одного стержня (вертикального заземлителя), Ом:
râ 
где
0,366  ðàñÿ  2  lc 1 4t  lc
  lg
 lg
lñ
d
2 4t  lc


 ,

(4)
ρрасч=1,25ρ, Ом∙м, ρрасч=1,25∙150=187,5 Ом∙м;
l –длина стержня, м;
d- диаметр стеожня. м:
t - расчетная глубина заложения для стержней, м:
t
lc
 0,7 .
2
5
 0,7  3,2 м,
2
0,366  187,5  2  5 1 4  3,2  5 
râ 
  lg
 lg
  42,55 Ом.
5
 0,012 2 4  3,2  5 
t
3.4.
Предварительное количество вертикальных заземлителей
Определяем предварительное количество вертикальных заземлителей. Для
данного расчета принимаем расстояние между электродами а = 5 м. Тогда
ппр=1/5=50/5=10. Окончательно:
nâ 
râ
,
Rç  â
(5)
где
rв - сопротивление одного стержня. Ом;
Rз - наименьшее сопротивление заземляющего устройства, Ом;
ηв - коэффициент использования вертикальных заземлителей без учета
влияния полосы контура, принимаем ηв=0,53.
nâ 
42,55
 20 .
4  0,53
4
3.5.
Сопротивление полосы
Сопротивление полосы с учетом выбранного количества вертикальных
заземлителей, Ом:
Rr 
rr
r
,
(6)
где
rr - сопротивление полосы, Ом;
ηr - коэффициент использования полосы с вертикальными электродами,
принимаем ηr =0,27.
Rr 
3.6.
11,7
 43,3 Ом.
0,27
Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей, Ом:
RÂ 
RÂ 
3.7.
Rr  Rç
.
Rr  Rç
43,3  11,7
 16,02 Ом.
43,3  11,7
Уточненное количество стержней:
nâ 
nâ 
3.8.
расчетов.
(7)
râ
.
Râ  Rç
(8)
42,55
 0,13 .
16,02  20
Конфигурация заземляющего устройства с учетом выполненных
5