4. Расчет защитного заземления и зануления

Расчет защитного заземления

Рассчитать заземляющее устройство трансформаторной подстанции напряжением 10/0,4 кВ. Подстанция понижающая, имеет два трансформатора с изолированными нейтралями на стороне 10кВ и с глухозаземленными нейтралями на стороне 0,4 кВ; размещена в отдельном кирпичном здании. Предполагаемый контур искусственного заземлителя вокруг здания имеет форму прямоугольника длиной 15 м и шириной 10 м.


Таблица 3. Исходные данные к расчету

№ вар. U, кВ Контур заземлителя

Re, Ом

, км

, км

, м

d, мм

Lг, м

Сечение полосы (размеры), мм

to, м

, Ом∙м

, Ом∙м

длина, м ширина, м
19 10 15 15 34 165 160 2,5 12 60 40х4 0,5 120 176

В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию, с учетом сезонных изменений, составляет Rв=34 Ом. Ток замыкания на землю неизвестен, однако известна протяженность линий 10 кВ – кабельных км, воздушных км.

Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной м, диаметром d=12 мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода – стальной полосы длиной Lг=50 м, сечением 4х40 мм, уложенной в землю на глубине

to = 0,8 м.

Расчетные удельные сопротивления грунта, полученные в результате измерений и расчета равны:

для вертикального электрода длиной 5 м  Ом∙м;

для горизонтального электрода длиной 50 м  Ом∙м.

Рис. 2. Предварительная схема контурных искусственных заземлителей подстанции: (n=10 шт., а=5 м, LГ=50 м)


Проводим расчет заземлителя в однородной земле методом коэффициентов использования по допустимому сопротивлению [2].

Расчетный ток замыкания на землю на стороне с напряжением U=6 кВ, [2, с. 204]:

А

Требуемое сопротивление растеканию заземлители, который принимаем общим для установок 10 и 0,4 кВ, [2, табл. 1]:

Ом

Требуемое сопротивление искусственного заземлители [2, с. 207]:

Ом

Тип заземлителя выбираем контурный, размещенный по периметру прямоугольника длиной 15 м и шириной 10 м вокруг здания подстанции. Вертикальные электроды размещаем на расстоянии а=5 м один от другого.

Из предварительной схемы следует, что в принятом нами заземлителе суммарная длина горизонтального электрода LГ=50 м, а количество вертикальных электродов n=LГ/a = 50/5 = 10 шт., рис. 1а.

Уточняем параметры заземлителя путем проверочного расчета.

Определяем расчетное сопротивление растеканию вертикального электрода

[2. с. 90, табл. 3.1]:

Ом


d =12 мм =0,012 м – диаметр электрода,

м.

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтального электрода [4, с. 90, табл. 3.1.]:

Ом,

где

В=40 мм=0,04 м – ширина полосы,

t=t0=0,8 м – глубина заложения электрода.

Для принятого нами контурного заземлителя при отношении и n=10 шт. по таблице 4 определяем коэффициенты использования электродов заземлителя:

 – коэффициент использования вертикальных электродов,

 – коэффициент использования горизонтального электрода.

Находим сопротивление растеканию принятого нами группового заземлителя, [2, с. 181]:

Ом

Это сопротивление R=3,9 Ом больше, чем требуемое RИ=0,778 Ом, поэтому принимаем решение увеличить в контуре заземлителя количество вертикальных электродов.

Решение этой задачи представим в виде таблицы


Таблица 4. Расчет защитного заземления

Число вертикальных электродов Длина горизонтальных электродов

R
10 50 6,7 0,34 0,56 3,896681
28 210 1,98 0,24 0,43 1,773492
54 450 1,018 0,38 0,2 1,298128
88 770 0,634 0,372 0,197 0,816924
97 855 0,578 0,362 0,191 0,748988

Это сопротивление R=0,748 меньше требуемого RИ=0,753 но так как разница между ними невелика и она повышает условия безопасности, принимаем этот результат как окончательный.

Итак, окончательная схема контурного группового заземлителя состоит из 97 вертикальных стержневых электродов длиной 5 м, диаметром 12 мм, с расстоянием между ними равным 5 м и горизонтального электрода в виде сетки длиной 855 м, сечением 4х40 мм, заглубленных в землю на 0,8 м.

Расчет зануления.

Требуется проверить обеспечена ли отключающая способность зануления в сети, при нулевом защитном проводнике – стальной полосе сечением 30x4 мм. Линия 380/220 В с медными проводами 3х6 мм2 питается or трансформатора 100 кВА, 6/0,4 кВ со схемой соединения обмоток «треугольник – звезда с нулевым проводом» (). Двигатели защищены предохранителями I1ном=30 А (двигатель 1) и I2ном=20 А (двигатель 2). Коэффициент кратности тока К=3.

 

Решение

Решение сводится к проверке условия. (2, с. 233, ф. 6.3):

,

где

 – ток однофазного короткого замыкания, проходящий по петле фаза-нуль;

 – наименьший допустимый ток по условию срабатывания защиты (предохранителя);

- номинальный ток плавкой вставки предохранителя.

Выполнение этого условия обеспечит надежное срабатывание защиты при коротком замыкании (КЗ) фазы на зануленный корпус электродвигателя, т.е. соединенный нулевым защитным проводником с глухозаземленной нейтральной точкой трансформатора.

– Определяем наименьшие допустимые значения токов для двигателей 1 и 2:

А;

А

– Находим полное сопротивление трансформатора

Ом [2, табл. 6.5]

– Определяем на участке м км активное  и индуктивное сопротивления фазного провода; активное  и индуктивное сопротивления нулевого защитного провода и внешнее индуктивное сопротивление петли фаза-нуль:

Согласно паспортным данным кабеля марки АПВ 4х6 [6]:

Rуд = 5,21 ом/км

Xуд, ом/км=0.1 ом/км

Ом,

 Ом


Принимаем =0 Ом

Находим ожидаемую плотность тока в нулевом защитном проводе – стальной полосе сечением

мм2;

А/мм2

По [2, табл. 6.6] для А/мм2 и мм2 находим:

Ом/км – активное сопротивление 1 км стального провода,

Ом/км – внутреннее индуктивное сопротивление 1 км стального провода.

Далее находим  и  для м км:

Ом; Ом

Определяем  для м км:

Ом

 Ом/км – внешнее индуктивное сопротивление 1 км петли фаза-нуль, величина которого принята по рекомендации [2, с. 240].

– Определяем на всей длине линии  активное и индуктивное  сопротивления фазного провода; активное  и индуктивное сопротивления нулевого защитного провода и внешнее индуктивное сопротивление  петли фаза-нуль:

Ом

Ом

Аналогично предыдущему принимаем:

=0 Ом

Ожидаемая плотность тока в нулевом защитном проводе:

А/мм2

По [2, табл. 6.5] для А/мм2 и мм2 находим:

Ом/км

Ом/км

Далее находим  и  для :

Ом;

Ом

Определяем  для :

Ом,

где Ом/км принято по рекомендации [2, с. 240] как и в предыдущем случае.


Рис. 3 Схема сети к расчету зануления

– Находим действительные значения токов однофазного короткого замыкания, проходящих по петле фаза-нуль по формуле [2, с. 235, ф. 6.8]:

для следующих случаев:

а) при замыкании фазы на корпус двигателя 1

А

б) при замыкании фазы на корпус двигателя 2:

А

– Вывод: поскольку действительные значения токов однофазного короткого замыкания А и А превышают соответствующие наименьшие допустимые по условиям срабатывания защиты токи А и А, нулевой защищенный провод выбран правильно, т.е. отключающая способность системы зануления обеспечена.


Литература

1. Бургсдорф В.В., Якобс А.И. Заземляющие устройства электроустановок. М: Энергоатомиздат, 1987.

2. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов 2-ое изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448 с.

3. Постников Н.П., Рубашов Г.М. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебник для вузов. – Л., Стройиздат, 1980. – 376 с.

4. ПУЭ 2002 г.

5. ПТЭЭ 2002 г.

6. http://www.electroshield.ru


Информация о работе «Расчет защитного заземления и зануления»
Раздел: Безопасность жизнедеятельности
Количество знаков с пробелами: 27266
Количество таблиц: 4
Количество изображений: 3

Похожие работы

Скачать
112439
9
11

... приложением DOS, то имеет недружелюбный интерфейс, однако является достаточно мощным. Кроме вышеназванных пакетов и программ есть еще множество других средств для визуализации инженерных и научных расчетов – от сложных и универсальных, до простых, узкоспециальных. Но для своих специфических применений разработчики отдельных подсистем САПР разрабатывают свои пакеты или покупают и настраивают уже ...

Скачать
14705
5
0

вляются системы предотвращения пожара и противопожарной защиты, включая организационно-технические мероприятия. Требуемый уровень обеспечения пожарной безопасности людей с помощью указанных систем должен быть не менее 0,999999 предотвращения воздействия опасных факторов на каждого человека. Схема проведения системного анализа и вывода расчетной формулы   1. Разработка операционной системы, ...

Скачать
87512
2
5

... к сети зануления или заземления. Выравнивание потенциалов применяется как дополнительный технический способ защиты при наличии зануления или заземления в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных. Применение выравнивания потенциалов обязательно в животноводческих помещениях. Устройство выравнивания потенциалов осуществляется по проекту. 5. Режим защиты персонала при работе на ...

Скачать
175499
52
23

... у абонента, который всегда может быть сдросселирован. 2.2 Тепловой расчет толщины изоляционного материала Одним из способов повышения эффективности работы системы теплоснабжения промышленного предприятия является снижение потерь тепла при транспортировке теплоносителя к потребителям. В современных условиях эксплуатации потери тепла в сетях составляют до 20.. 25% годового отпуска тепла. При ...

0 комментариев


Наверх