Расчет заземления

2.6. Расчет заземления

Определяем число электродов заземления подстанции 604 [кВ] на стороне с напряжением 6 [кВ]

Нейтраль изолирована на стороне 0.4 [кВ] , наглухо заземлена .Заземление общей протяженностью воздушной линии lвл=0 км , кабельной линии lкаб=5 км

4

y2 = 1.5 , Гизм.= 0.6 Ч 10 [Ом]

Решение :

Ток однофазного заземления на землю в сети 6 [кВт]

Iз = U ( 35 lкаб + lв) / 350

где U - напряжение питающей сети

lкаб - длина кабеля

lв - длина воздушной линии

Сопротивление заземляющего устройства для сети 6 [кВт]

R = Uз / Iз

где Uз - заземляющее напряжение

Iз - ток однофазного заземления на землю

Rз = 125 /3 = 41.7 [Ом]

Rз = 41.7 [Ом]

Сопротивление заземления для сети 0.4 [кВт] с глухо заземленной нейтралью должно быть не более 4 [Ом]

Расчетное удельное сопротивление группы равняется

гр = y2 Ч Гизм.

4 3

Ггр = 1.5 Ч 0.6 Ч 10 = 9 Ч 10 [Ом Ч м]

3

Ггр = 9 Ч 10 [Ом Ч м]

Выбираем в качестве заземлителей прутковое заземление длиной l = 5м

Сопротивление одиночного пруткового электрода равно

Rо.пр. = 0.00227 Ч 9000 = 20.43 [Ом]

Rо.пр. = 20.43 [Ом]

Применяемые заземлители размещаются в ряд с расстоянием между ними а=6м

Коэффициент экранирования h=0.8 при а>1 , R=4 [Ом]

n = Rо.пр. / hRэ

где Rо.пр. - сопротивление одиночного пруткового электрода

Rэ - сопротивление взятое из правил установки электро оборудования

n = 20.43 / 0.8 Ч 4 = 6.38 , округляем в большую сторону

n = 7 [шт]

Заземление включает в себя семь прутков.

2.7. Расчет токов короткого замыкания от источников питания с неограниченной энергии

При расчете токов короткого замыкания важно правильно составить расчетную схему , т.е. определить что находиться между точкой короткого замыкания и источником питающим место короткого замыкания , а для этого необходимо рассчитать токи короткого замыкания . Предположим , что подстанция подключена к энергосистеме мощностью S = Ґ , питающее режимное сопротивление системы Хо = 0

Uн=10 кВт

К1 К2

энергосистема

кабель ТС3-400

l=5 км l=0.4 км

АСБ(3х15) ААБ(3х70) Uк=5.5%

Sc=Ґ ; Хс=0 шины ГРП

подстанция потребителя

Для удобства расчета используются системы относительных и базисных величин. Sб - базисная мощность , величина которой принимается за 1.

Для базисной мощности целесообразно принимать значения 100 , 1000 [кВт]

или номинальную мощность одного из источников питания.

Uб - базисное напряжение , принимается равным номинальным (250,115,15,3,0.525,0.4,0.25)

Сопротивление в относительных единицах при номинальных условиях:

2

реактивное - Х* = Ц3 Ч IномЧХ/Uном = Х ( Sном /Uном )

где Iном - номинальный ток питающей сети

Х - реактивное сопротивление сети

Uном - номинальное напряжение сети

Sном - номинальная мощность

2

активное - R* = Ц3 Ч IномЧ R/Uном = R ( Sном /Uном )

где R - активное сопротивление сети

2 2

полное - Z* = ЦR* +Х*

где R* и Х* - активное и реактивное сопротивление сети в относительных единицах

Все эти сопротивления приводятся к базисным условиям( ставится буква б )

Изобразим электрическую схему заземления

К1 К2

Х1*б R1*б Х2*б R2*б

l=5 км l=0.4 км

шины ГРП

Х1*б и R1*б - активное и реактивное сопротивления кабельной линии , от электро системы до ГРП завода

Х2*б и R2*б - активное и реактивное сопротивления , от ГРП завода до цеховой подстанции

Х3*б - реактивное сопротивление трансформатора

R3*б - принимаем равным нулю из-за его малости

Принимаем S = 100

U = 0.3 [кВ]

Xо = 0

Sо = Ґ

Приводим сопротивления к базисным величинам

2

Х1*б = Хо Ч l Ч Sб / U1б

где Хо - реактивное сопротивление на 1км кабельной линии

l - длина кабеля от энергосистемы до ГРП завода

Sб - базисная мощность источника питания

U1б - базисное напряжение кабельной линии

Х3 - реактивное сопротивление сети

Х1*б = 0.08Ч5Ч100 / 100 =0.4

Х1*б = 0.4

3 2

R1*б = 10 Ч l Ч Sб / g Ч S Ч U1 б 2

где g - удельная проводимость , равна 32[м/ом Ч мм ]

R1*б = 1000Ч5Ч100 / 32Ч150Ч100 = 1.04

R1*б =1.04

Хо - реактивное сопротивление на 1км кабельной линии

Х=0.08

Х2*б=0.08Ч0.4Ч100/100 = 0.03

Х2*б=0.03

3 2

R2*б=10 Ч 0.4 Ч 100/32 Ч 70 Ч 10

R2*б= 0.18

Х3*б= Uк Ч Sб/100 Ч Sном.тр.

Х3*б= 4.5Ч100 / 100Ч0.4 = 11.25

Х3*б= 11.25

Определяем суммарные сопротивления до точки К1

n

еХ*бК1 = Х1*б = 0.4

1

n

еR*бК1 = R1*б = 1.04

1

Разделим первое на второе

n n

еХ*бК1 / еR*бК2 = 0.4 / 1.04 = 0.38 > 3 , т.е. R необходимо учесть

1 1

где Х*бК1 - суммарное реактивное сопротивление

R*бК2 - суммарное активное сопротивление

Полное сопротивление до точки К1

n 2 n 2

Z*бК1 = Ц еR*бК1 + еХ*бК1

1 1

2 2

Z*бК1 = Ц 0.4 + 1.04 = 1.1

Z*бК1 = 1.1

Определим суммарное сопротивление до точки К1

n

еR*бК2 = R1*б + R2*б

1

где R1*б и R2*б - базисные реактивные сопротивления для К1 и К2

n

еR*бК2 = 1.04 + 0.18 = 1.22

1

n

еХ*бК2=Х1*б+Х2*б+Х3*б

1

n

еХ*бК2 = 0.4+0.03+11.25= 11.68

1

n

еХ*бК2 = 11.68

1

Разделим первое на второе

n n

еХ*бК2 / еR*бК2 = 11.68 / 1.22 = 9.6 >0.3

1 1

Определяем полное сопротивление до точки К2

n 2 n 2

Z*бК2 = Ц еR*бК2 +еХ*бК2

1 1

Z*бК2 = Ц 1.48 + 139.4 = 11.74

Z*бК2 =11.74

Определяем базисные токи

I1б = Sб / Ц3 Ч U1б

I1б = 100 / (Ц3 Ч 10) = 5.8 [кА]

I1б = 5.8 [кА]

I2б = Sб / Ц3 Ч Uб2

I2б = 100 / (Ц3 Ч 0.4) = 144.5 [кА]

I2б = 144.5 [кА]

Определим сверх переходной ток в точке К1

I``К1 = I1б / Z*бК1

I``К1 = 5.8 / 1.1 = 5.3[кА]

I``К1 = 5.3[кА]

Так как расчет производиться с учетом активного сопротивления , то при подсчете нельзя брать рекомендованные значение ударных токов Iуд , Iуд = 1.3 ё 1.8 , их нужно вычислить.

Определим постоянную времени затухания

n n

Tа1 = еХ*бК1 / 314 еR*бК1

1 1

Tа1 = 0.4 / 314 Ч 1.04= 0.0012 [сек]

Tа1 = 0.0012 [сек]

Т.к. ударный ток необходимо определить для времени срабатывании защиты t=0.01сек , то

- t/Tа1

Куд1 = 1 + е

- 0.01/0.12

Куд1 = 1 + 2.72 = 1.0003

Куд1 = 1.0003

В этом случае Куд можно принять до 1.3 , тогда значение удельного тока

iуд1 = I``К1 Ч Куд1 Ч Ц2

где Куд - ударный коэффициент

I``К1 - сверх периодный ток

iуд1 = 5.3 Ч 1.3 ЧЦ2 = 9.7 [кА]

iуд1 = 9.7 [кА]

Действующее значение ударного тока

2

Iуд1 = iуд1 Ц 1+2 (Куд1-1)

где iуд - мгновенное значение ударного тока

2

Iуд1 = 9.7Ц 1+2 (1.3-1) = 10.5[кА]

Iуд1 = 10.5 [кА]

Определяем токи короткого замыкания в точке К2

I``К2 = I1б / Z*бК2

I``К2 = 9.164 / 2.705 = 3.388 [кА]

I``К2 = 3.388 [кА]

n n

Та2 =еХ*бК2 / 314 Ч еR*бК2

1 1

Та2 = 11.68 / 314 Ч 1.22 = 0.03 [сек]

Та2 = 0.03 [сек]

Определяем ударный коэффициент для точки К2

- t/Tа2

Куд2 = 1 + е

- 0.01/0.03

Куд2 = 1 + 2.72 = 1.51

Куд2 = 1.51

iуд2 = I``К2 Ч Ку2 Ч Ц2

iуд2 = 3.388 Ч 2.133 Ч Ц2 = 10.22 [кА]

iуд2 = 10.22 [кА]

Определим сверх переходной ток в точке К2

Iуд2 = Iб2 / Z*бК2

Iу2 = 144.5 / 11.74 = 12.3 [кА]

Iу2 = 12.3 [кА]

Находим ударный ток в точке К2

iуд2 = I``К2 Ч Куд2 Ч Ц2

iуд2 = 12.3 Ч 1.51 Ч Ц2 = 26.3[кА]

iуд2 =26.3[кА]

Действующее значение ударного тока

2

Iуд2 = iуд2 Ц 1+2 (Куд2-1)

2

Iуд2 =26.3Ц1+2 (1.51-1) = 32.4 [кА]

Iуд2 =32.4 [кА]

Определяем мощности короткого замыкания в точках К1 и К2

SК1 = Sб / Z*бК1

SК1 = 100 / 1.1 = 90.9 [мВА]

SК1 = 90.9 [мВА]

SК2 = Sб / Z*бК2

SК2 = 100 / 11.74 = 8.5 [мВА]

SК2 =8.5 [мВА]