Проектирование системы электроснабжения города (стр. 22 из 24)
Внешнюю ограду электроустановки не рекомендуется присоединять к заземляющем устройству, если последнее не выходит за пределы ограды.
Когда ограждение не присоединено к заземляющему устройству, расстояние от элементов ограды до элементов заземляющего устройства должно быть не менее 2 м. Если от электроустановки отходят воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше, то металлическую или железобетонную ограду следует заземлять с помощью вертикальных заземлителей длиной 2–3 м, установленных по периметру ограды через 20–50 м. Установка таких заземлителей не требуется для ограды с металлическими стойками или стойками из железобетона, арматура которых электрически соединена с металлическими частями ограды.
Внешнюю ограду электроустановки рекомендуется присоединить к заземляющему устройству в случаях, когда последнее выходит за пределы ограждения. Во всех случаях напряжение прикосновения к ограждению не должно превышать допустимых значений. С этой целью рекомендуется с внешней стороны ограждения на расстоянии 1 м от него и на глубине 0.5 м проложить замкнутый горизонтальный заземлитель, связанный с заземляющим устройством не менее чем с четырех сторон. С этой же целью и таким же образом прокладывается замкнутый горизонтальный заземлитель вокруг зданий, расположенных вне контура заземляющего устройства и имеющего металлическую связь с этим контуром. При наличии асфальтовых отмосток замкнутый заземлитель не обязателен.
Внутреннее ограждение электроустановки следует присоединять к заземляющему устройству. Внутреннее ограждение подсоединяется к внешнему только в случае присоединения последнего к заземляющему устройству. Изоляция внешнего ограждения от внутреннего должна выполняться так же, как внешнего от зданий и сооружений.
В электроустановках напряжением до и выше 1000 В для обеспечения безопасности людей, по условиям режимов работы сетей, защиты электрооборудования от грозовых и других перенапряжений и т.д., должны быть сооружены заземляющие устройства и заземлены корпуса электрооборудования. При этом в первую очередь, должны быть использованы естественные заземлители: металлические конструкции, арматура железобетонных конструкций в случаях, допущенных ПУЭ, трубопроводы и оборудование, имеющие надежное соединение с землей. Если сопротивление этих заземлителей не удовлетворяет нормам, необходимо устройство искусственных заземлителей.
При расчете заземляющего устройства определяются тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников. Этот расчет производится для ожидаемого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с требованиями ПУЭ.
Выполним расчет контура заземления рассматриваемой подстанции напряжением 110/35/10 кВ с двумя трансформаторами мощностью 63 МВА.
Рассчитываем заземлитель в двухслойной земле методом наведенных потенциалов по допустимому сопротивлению подстанции 110/35/10 кВ, в качестве естественного заземлителя предполагается использовать систему трос – опоры двух подходящих к подстанции воздушных линий электропередачи 110 кВ и 35 кВ на металлических опорах с длиной пролета ℓ = 200 м; каждая линия имеет один стальной грозозащитный трос сечением s = 50 мм2; расчетное (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры rоп = 12 Ом; число опор с тросом на каждой линии больше 20; данные измерений сопротивления системы трос – опоры отсутствуют.
Таблица 7.2 – Исходные данные для расчета заземлителя.
| №п/п | Показатели | Обозначение. | Данные |
| Основные данные | |||
| 1 | Длина подстанции | хп | 80 м |
| 2 | Ширина подстанции | уп | 60 м |
| 3 | Площадь территории подстанции | S | 4800 м2 |
| 4 | Высота сечения горизонтального электрода | хг | 4 мм |
| 5 | Ширина сечения горизонтального электрода | yг | 40 мм |
| 6 | Высота сечения горизонтального электрода | ℓв | 4 м |
| 7 | Диаметр вертикального электрода | dв | 12 мм |
| 8 | Расчетное удельное сопротивление верхнего слоя земли | ρ1 | 195 Ом·м |
| 9 | Расчетное удельное сопротивление верхнего слоя земли | ρ2 | 80 Ом·м |
| 10 | Мощность верхнего слоя земли | h1 | 1,8 м |
| 11 | Расчетный ток замыкания на землю для 110 кВ | IЗ.110 | 21 953 А |
| 12 | Расчетный ток замыкания на землю для 35 кВ | IЗ.35 | 35 А |
| 13 | Расчетный ток замыкания на землю для 6 кВ | IЗ.6 | 25 А |
| 14 | Длина пролета между опорами линий 110 кВ | ℓп | 200 м |
| 15 | Сечение грозозащитного троса | Sт | 50 мм2 |
| 16 | Сопротивление заземления одной опоры | rоп | 12 Ом |
| 17 | Глубина заложения горизонтальных электродов в землю | tв | 0,6 м |
| Дополнительные данные | |||
| 1 | Число тросов на опоре | nт | 1 шт. |
Выбор сопротивления заземлителя.
Согласно ПУЭ, заземляющее устройство для установок 110 кВ и выше с током замыкания на землю более 500 А должно иметь сопротивление 0,5 Ом или меньше.
RЗ = 0,5 Ом.
Сопротивление естественного заземлителя для двух линий.
Активное сопротивление троса в одном пролете.
rт = 0,15 · ℓп / Sт = 0,15 · 200 / 50 = 0,6 (Ом).
Сопротивление естественного заземлителя для двух линий.
Требуемое сопротивление искусственного заземлителя.
RИ = RЕ · RЗ / (RЕ – RЗ) = 1,342 · 0,5 / (1,342 – 0,5) = 0,797 (Ом).
Предварительная схема заземлителя.
Составляем предварительную схему заземлителя и наносим ее на план подстанции (длина - 80 м, ширина - 60 м), приняв контурный (распределенный) тип заземлителя, то есть в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной ℓв = 4 м) электродов. Вертикальные электроды размещаем по периметру заземлителя.
 |
Рисунок 7.1 – Предварительная схема заземлителя.
На рисунке 7.1 точками обозначены вертикальные электроды.
По предварительной схеме определяем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов:
Lг = 1240 м; nв = 30 шт.
Расчетная модель заземлителя.
Составляем расчетную модель заземлителя в виде квадратной сетки площадью S = 4800 м2.
Длина одной стороны модели.
Количество ячеек по одной стороне.
Уточненная суммарная длина горизонтальных электродов.
Расстояние между вертикальными электродами.
Суммарная длина вертикальных электродов.
Lв = nв · ℓв = 30 · 4 = 120 (м).
Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов.
Относительная длина вертикальных электродов.
Расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта.
Отношение удельных сопротивлений верхнего и нижнего слоев земли.
ρ1 / ρ2 = 195 / 80 = 2,438.
Т.к. отношение находится в пределах 1 < 2,438 < 10, то показатель степени К определяем по выражению (25) [5].
Расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта.
ρе = ρ2 (ρ1 / ρ2)К = 80 (195 / 80)0,267 = 101,52 (Ом · м).
Расчетное сопротивление заземлителя.
Значение коэффициента А.
Т.к. значение tотн находится в пределах 0 < 0,066 < 0,1, то коэффициент А рассчитываем по формуле:
А = 0,444 – 0,84 tотн = 0,444 – 0,84 · 0,066 = 0,388.
Расчетное сопротивление заземлителя.
Это значение не превышает максимально допустимого сопротивления заземлителя Rи = 0,75Ом, а меньшее значение сопротивления, как известно, только повышает условия электробезопасности.
Общее сопротивление заземлителя подстанции (с учетом сопротивления естественного заземлителя).
Потенциал заземляющего устройства в аварийный период.
φзу = IЗ.110 · Rзр = 21 953 · 0,4 = 8 777 (В).
Таким образом, искусственный заземлитель подстанции должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4 х 40 мм общей длиной не менее 1386 м и вертикальных стержневых в количестве не менее 30 шт. диаметром 12 мм длиной по 4 м, размещенных по периметру заземлителя по возможности равномерно, то есть на одинаковом расстоянии один от другого; глубина погружения электродов в землю 0,6 м. При этих условиях сопротивление Rи искусственного заземлителя в самое неблагоприятное время года не будет превышать 0,4 Ом, а сопротивление заземлителя подстанции в целом Rз, то есть общее сопротивление искусственного и естественного заземлителей будет не более 0,5 Ом.
Основные сведения
В данном разделе будут рассмотрены вопросы, касающиеся оценки устойчивости работы объекта энергетики к воздействию землетрясений и взрывов.
Под устойчивостью функционирования объекта понимается его способность выполнять свои функции в соответствии с назначением в условиях ЧС, а в случае аварии восстанавливать свои функции в минимальные сроки.
Требования к устойчивости функционирования объектов в условиях ЧС заложены в Нормах проектирования инженерно-технических мероприятий ГО, а также в разработанных на их основе ведомственных нормативных документах.