Расчет заземляющих устройств.

1)Заземлитель горизонтальный – полоса размером 40х4 мм длиной 170м

2)Заземлитель вертикальный – уголок длиной 3м и размером 50х50х5мм

3)Расстояние между уголками составляет 8,5 см = 0,085м

4)Глубина заложения горизонтального заземлителя составляет 6,7м

5)Грунт – песок с удельным сопротивлением Р_гр = 300 Ом∙м

6)Сопротивление заземляющего устройства Р_з = 4 Ом

7)Климатическая зона - ||

Согласно ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства с учетом сопротивления грунта R_гр:

R_з = Р_гр/ 100 ∙R_зм = 300/ 100 ∙4 = 12 Ом

Сопротивление растекания вертикального заземлителя находим по формуле:

R_в = 0,366∙Р_{расч в}/с ∙(lg(zL/α)+1/2∙lg((4∙2,2+3)/(4∙2,2-3)) =  

=0,366∙510/3 ∙(lg(2∙3/(0,95-0,05))+1/2∙lg((4∙2,2+3)/(4∙2,2-3)) = 139,6 Ом

L = 0,95∙b

где b – толщина полосы уголка

L’ = t+0,5∙L = 0,7+0,5∙3 = 2,2м

Р_{расч в} = Р_гр∙К_с = 300∙1,7 = 510 Ом

Рассчитываем количество вертикальных заземлителей:

N_в = R_в/h_в∙R_з = 139,6/0,6∙12 = 19,38

h_в – коэффициент использования

Округляем до целого значения и принимаем количество заземлителей 20.

Находим сопротивление растекания горизонтального заземлителя:

R_г = 0,366∙Р_{расч г}/ L ∙lg(2Lr²/b∙t) = 0366∙1200/170 ∙lg(170/0,5∙0,04∙0.7) = 16,5 Ом

Р_{расч г} = Р_гр∙К = 300∙4 = 1200 Ом

Находим действительное сопротивление растекания горизонтального заземлителя с учетом коэффициента использования:

R’ = R_г/ h_г = 16,5| 0,295 = 55,8 Ом

h_г = 0,295

­­Сопротивление растекания заземлителей с учетом сопротивления горизонтального заземлителя:

R’_p = (R’_г∙R_з)/(R_г - R_з) = 55,9∙12/(55 – 12) = 15.28 Ом

Уточняем количество вертикальных заземлителей:

Nв = R_в/(h_в∙R’_в) = 139,6/(0,6∙15,28) = 15.2 округляем до 16 шт

Уточняем расположение:

L = 170/16 = 10м

Спецвопрос «Назначение релейной защиты»

Электрические машины и аппараты, линии электропередач и другие части электроустановок и электрических сетей постоянно находятся под напряжением и обтекаются током, вызывающим их нагрев. Поэтому в процессе эксплуатации могут возникать повреждения, приводящие к коротким замыканиям(КЗ).

Короткие замыкания возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции, обрывов проводов, ошибочных действий персонала(включение под напряжение заземленного электрооборудования, отключения разъединителей под нагрузкой) и других причин.

В большинстве случаев вместе с КЗ возникает электрическая дуга с высокой температурой, приводящая к разрушениям токоведущих частей, изоляторов и электрических аппаратов. При КЗ к месту повреждения подходят большие токи (токи КЗ), измеряемые тысячами ампер, которые подогревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, те развитие аварии. Одновременно в сети, электрически связанной с местом повреждения, происходит глубокое понижение напряжения, что может привести к остановке электродвигателей и нарушению параллельной работы генераторов.

В большинстве случаев развитие аварии может быть предотвращено быстрым отключением поврежденного участка электрической установки или сети при помощи специальных автоматических устройств, получивших название «релейная защита», которые действуют на отключение выключателей.

При отключении выключателей поврежденного элемента гаснет электрическая дуга в месте КЗ, прекращается прохождение тока КЗ и восстанавливается нормальное напряжение на неповрежденной части электрической установки или сети. Благодаря этому, сокращаются размеры или даже совсем предотвращаются повреждения оборудования, на котором возникло КЗ, а также восстанавливается нормальная работа неповрежденного оборудования.

Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети.

Кроме повреждений электрического оборудования, могут возникать такие нарушения нормальных режимов, как перегрузка, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью, выделение газа в результате разложения масла в трансформаторе или понижение уровня масла в его расширителе и др.

В указанных случаях нет необходимости немедленного отключения оборудования, так как эти явления не представляют большой опасности для оборудования и могу самоустраниться. Поэтому при нарушении нормального режима работы на подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом, как правило, достаточно дать предупредительный сигнал персоналу подстанции. На подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом производится отключение электрооборудования, но обязательно с выдержкой времени.

Таким образом вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение оборудования с выдержкой времени.

Нормативная документация

ГОСТ 21.613-88 – Силовое ЭО. Рабочие чертежи.

ГОСТ 21.614-88 – Условное графическое обозначение ЭО и прокладок на плане

ГОСТ 721-77 – Система электроснабжения, сети, источники, преобразователи, приемники электрической энергии.

ГОСТ 14.94-77 – Электротехника. Буквенное обозначение основных величин.

ГОСТ 282.49-93 – Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в ЭУ переменного тока до 1кВ.

ГОСТ13109-87 – Электрическая энергия в электрических сетях общего применения.

Литература

1. Правила устройства электроустановок – М.: Энергоатом издат1985

2. Справочник по проектирования электрических сетей и электрооборудованию (под редакцией Ю.Г.Барыбина и др) – М.: Энергоатом издат 1990

3. Коновалова, Рожкова: «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» - М.: Энергоатом издат 1989

4. Нефедов «Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах» - М.: высшая школа 1986

5. Радкевич «Проектирование систем электроснабжения» - М.: ППООО «ПНОН» 2001

6. Алиев «Справочник по электротехническому оборудованию» - М.: Высшая школа 2000