Дата и время

Расчет заземляющего устройства подстанции 110/35/10 кВ

Раздел: Электрооборудование

В соответствии с техническим заданием на проектирование ПС 110/35/10кВ "Радуга" которая находится в АР Крым рабочим проектом предусматривается новое заземляющее устройство подстанции.

Заземляющее устройство выполняется общим для напряжения 110 кВ, 35 кВ, 10 кВ и 0,4 кВ.

Проектируемое заземляющее устройство представляет собой наружный контур заземления ПС 110/35/10кВ "Радуга", который состоит из горизонтальных и вертикальных заземлителей. Горизонтальные заземлители выполняются из стальной полосы сечением 40х4 мм, прокладываемой на глубине 0,5 м от поверхности земли и представляют собой сетку, служащую также для выравнивания потенциала по площадке ОРУ, вокруг здания ОПУ, ЗРУ подстанции.

Прокладка продольных и поперечных горизонтальных заземлителей выполнена в соответствии с ПУЭ раздел 1.7.90.

Для выравнивания потенциалов на входе и на въезде на территорию подстанции проложить - проводники на расстоянии 1 и 2м от заземлителя на глубину 1 и 1,5м соответственно и соединить эти проводники с заземлителем в соответствии с ПУЭ раздел 1.7.94 пункт 1.

В качестве вертикальных заземлителей (электродов) используется угловая сталь 50х50х5 мм2 длиной 5 м. Протяженность горизонтальных заземлителей и количество вертикальных принято исходя из характеристик грунта в месте расположения подстанции.

По данным инженерно-геологических изысканий, выполненных ОКП «Сельэнергопроект», в основании фундаментов будут залегать глины и суглинки тугопластичные с условным расчетным сопротивлением Rн = 3 кг/см2.

К контуру заземления подстанции присоединяются все металлические части оборудования и строительных конструкций.

Все соединения внутреннего и наружного контура заземления, горизонтальных и вертикальных заземлителей между собой, выполняется сваркой внахлест.

Сопротивление заземляющего устройства ПС 110/35/10кВ "Радуга" в любое время года не должно превышать 0,5 Ом см. ПУЭ раздел 1.7.90.


Расчет заземляющего устройства подстанции 110/35/10кВ "Радуга"


Расчет заземляющего устройства ведётся в соответствии с методическими указаниями Вятского государственного технического института. Прокладку горизонтальных и вертикальных заземлителей см. рис.1

Рис.1 - Заземляющее устройство подстанции 110/35/10 кВ

Исходные данные:

  • 1. S=4950 м2 – площадь подстанции;
  • 2. Р=282 м – периметр подстанции;
  • 3. Максимальный ток трехфазного КЗ на ОРУ составляет 5кА, время действия защит составляет 3,8 сек.
  • 4. Lг =2000 м - суммарная длина всех горизонтальных проводников сетки;
  • 5. nВ = 60 - число вертикальных электродов, размещенных на рассматриваемой подстанции;
  • 6. lв = 5м - длина вертикального электрода;
  • 7. а = 6 м – среднее расстояние между горизонтальными проводниками;
  • 8. Среднее расстояние между вертикальными проводниками 5м.

1. В соответствии с инженерно-геологическими изысканиями определяем по таблице 1 удельное сопротивление верхнего слоя грунта (глина) ρ=40 Ом*м и нижнего слоя грунта (суглинок) ρ= 100 Ом*м.

Таблица 1 - удельное сопротивление слоя грунта

2. Определяем толщину слоя сезонных изменений hC = h1 = 1,6 м по таблице 2, исходя из климатической зоны IV, так как подстанция находится в АР Крым см. рис.2.

Таблица 2 - толщина слоя сезонных изменений

Рис.2 - Карта схематического районирования территории России и стран СНГ по физико-географическим признакам

Рис.2 - Карта схематического районирования территории России и стран СНГ по физико-географическим признакам

3. Определяем полную длину вертикальных электродов:

LВ= lВ*nВ = 5*60 = 300 м

4. Определяем сопротивление заземлителя:

Сопротивление заземлителя

4.1 Определяем по какой формуле будем рассчитывать коэффициент А:

определение по какой формуле рассчитывать коэффициент А

где:
  • lв = 5м - длина вертикального электрода;
  • t = 0,5 м – глубина прокладываемых горизонтальных проводников;
  • S=4950 м2 – площадь подстанции;

4.2 Определяем коэффициент А:

Определяем коэффициент А

5. Определяем эквивалентное удельное среднее сопротивление земли:

Формула по определению эквивалентного удельного сопротивления земли

5.1 Определяем по какой формуле будем рассчитывать коэффициент Δ:

определение по какой формуле рассчитывать коэффициент Δ

5.2 Определяем коэффициент Δ:

Определяем коэффициент Δ

где:
lв = 5м - длина вертикального электрода;
hc = h1 = 1,6 м – толщина слоя сезонных изменений исходя из климатической зоны, см. выражение 2;

6. Определяем сопротивление заземляющего устройства, включая естественные заземлители:

Определяем сопротивление заземляющего устройства

где:
Re = 1,5 Ом – приближенное сопротивление естественных заземлителей.

Как мы видим, сопротивление заземляющего устройства ниже допустимого, но основной является величина допустимого напряжения прикосновения.

По таблице 3 определяем наибольшее допустимое напряжение прикосновения (UПР.ДОП, В), исходя из расчетной длительности воздействия, принимается τ=tРЗ + tОВ = 3,5+0,3 = 3,8 сек.

где:
tРЗ – наибольшее время отключения релейной защиты, в моем случае отключение IV-ступени дистанционной защиты ВЛ-110 кВ, составляет 3,5 сек.
tОВ – полное время отключения элегазового выключателя линии 110 кВ, составляет 0,3 сек.

Таблица 3 - Наибольшее допустимое напряжение прикосновения

В соответствии с таблицей 3 для длительности воздействия τ = 3,8 сек наибольшее допустимое напряжение прикосновения UПР.ДОП = 65 В.

7. Рассчитываем напряжение, приложенное к человеку:

Напряжение приложенное к человеку

7.1 Определяем параметр М для ρ1/ ρ2 =0,4 по таблице 4, где М = 0,36.

Таблица 4 - Определение параметра М

7.2 Определяем коэффициент распределения потенциала по поверхности земли – α:

Определяем коэффициент распределения потенциала по поверхности земли

7.3 Определяем коэффициент β:

Определяем коэффициент β

где:
Rч = 1000 Ом – сопротивление тела человека, принимается в соответствии с ПУЭ;
Rc = 1,5* ρв.с. – сопротивление растекания тока от ступней.
ρв.с. = ρ1 = 40 Ом*м – сопротивление верхнего слоя земли.

Определив все коэффициенты, рассчитываем напряжение, приложенное к человеку:

Напряжение приложенное к человеку

Как мы видим расчётное напряжение больше допустимого значения 65 В – условие не выполняется.

Для уменьшения напряжения прикосновения применим подсыпку слоя гравия или щебня толщиной 0,2 м по всей территории ОРУ.

Можно было еще уменьшить расстояние между горизонтальными заземлителями, увеличить количество вертикальных заземлителями, но в данном случае считаю принимать такие меры не целесообразно.

Определяем удельное сопротивление верхнего слоя с учетом подсыпки щебня при этом ρв.с.=5000 Ом*м, тогда:

Пересчет коэффициента β

Подсыпка щебня не влияет на растекание тока с заземляющего устройства, так как глубина заложения заземлителей 0,5 м больше толщины слоя щебня, поэтому соотношение ρ1/ ρ2 и величина М остаются неизменными, тогда напряжение прикосновения.

Пересчет напряжения прикосновения

Для удобства расчета заземляющего устройства, предлагаю Вам скачать архив, в котором содержится:

  • 1. Типовой проект А10-93 Заземление и зануление электроустановок.
  • 2. Справочник «Заземляющие устройства электроустановок» Р.Н. Карякин. 2002 г.
  • 3. Методические указания к дипломному проектированию расчета заземляющих устройств в установках с эффективно-заземленной нейтралью от Вятского государ-ственного технического университета.
  • 4. План заземляющего устройства проектируемой подстанции 110/35/10кВ "Радуга" в формате dwg.
  • 5. Пример заземляющего устройства проектируемой подстанции 110/10 кВ в формате dwg.
  • 6. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г (возможно у кого-то еще нету :))

Представляю Вашему вниманию не большой фото-отчет со строительства заземляющего устройства подстанции, к сожалению, для данной подстанции фотографий со строительства нету, выкладываю с другой подстанции.

Строительство заземляющего устройства подстанции

Строительство заземляющего устройства подстанции

Строительство заземляющего устройства подстанции

Строительство заземляющего устройства подстанции

Строительство заземляющего устройства подстанции

Строительство заземляющего устройства подстанции

Строительство заземляющего устройства подстанции

Строительство заземляющего устройства подстанции

Если у Вас возникли вопросы, замечания или предложения по расчету, оставляйте их в комментариях.

Просмотров: 5227

Статья создана: 08.11.2016

Поделиться:


Читать еще:



Комментарии посетителей (всего 5шт.):
Андрей
4
# 88
(10:44:30 08.11.2016 г.)
Спасибо за расчет, особенно за выложенные файлы с примерами.
Ответить
Коля
0
# 89
(15:00:54 09.11.2016 г.)
А есть фотографии со строительства контура заземления, с прокладкой горизонтальных и вертикальных проводников. Как все это выполняется конкретно на подстанции?
Ответить
Администратор
2
# 97
(18:55:24 12.11.2016 г.)
Как Вы и просили выкладываю фото-отчет строительства заземляющего устройства подстанции.
Ответить
Акку
0
# 209
(13:47:13 20.04.2017 г.)
Если не ошибаюсь у вас ошибка, 5. Определяем эквивалентное удельное среднее сопротивление земли: вместо 0,078 должен быть 0,23
5.2 Определяем коэффициент Δ: вы же посчитали 0,23
Ответить
Администратор
0
# 210
(08:15:08 21.04.2017 г.)
Спасибо! Исправили!
Ответить

Закрыть
Имя:
370 + 43 =  
Добавить комментарий:
Имя:
370 + 43 =