Понизительная подстанция переменного тока 35/10 кВ с расчетом заземляющего устройства

Рисунок 9.1 Возможные случаи (1, 2, 3) прикосновения человека к токоведущим частям электрических сетей



При коротком замыкании в электроустановках человек может получить травму от факторов. Вызываемых самой дугой, не включаясь в цепь поражающего тока [19,20].

Двухфазное (двухпроводное для однофазной цепи) прикосновение человека к токоведущим частям наиболее опасно, так как в этом случае в цепи поражающего тока (см. случаи 1 и 2 на рисунке 6.1), кроме тела человека и обладающих очень малым сопротивлением токоведущим частям сети, нет других сопротивлений. А значит, практически все напряжения сети падает на тело человека и тогда:

(9.1)

где фазное напряжение сети; - линейное напряжение сети

(); сопротивление тела человека.

В случае 3, показанном на рисунке 6.1, опасность поражения меньше, чем в двух первых, потому что последовательно с человеком в цепь поражающего тока включены сопротивления обуви, средств защиты, пола и изоляции фаз относительно земли.

Установка заземления. Устанавливать заземления на токоведущие части необходимо непосредственно после проверки отсутствия напряжения.

Переносное заземление сначала нужно присоединить к заземляющему устройству, а затем, после проверки отсутствия напряжения, установить на токоведущие части.

Снимать переносное заземление необходимо в обратной последовательности: сначала снять его с токоведущих частей, а затем отсоединить от заземляющего устройства.

Установка и снятие переносных заземлений должны выполняться в диэлектрических перчатках с применением в электроустановках напряжением выше 1000 В изолирующей штанги. Закреплять зажимы переносных заземлений следует этой же штангой или непосредственно руками в диэлектрических перчатках.

9.1 Установка заземлений в распределительных устройствах

В электроустановках напряжением выше 1000 В заземляться должны токоведущие части всех фаз (полюсов) отключенного для работ участка со всех сторон, откуда может быть подано напряжение, за исключением отключенных для работы сборных шин, на которые достаточно установить одно заземление.

При работах на отключенном линейном разъединителе на провода спусков со стороны ВЛ независимо от наличия заземляющих ножей на разъединителе должно быть установлено дополнительное заземление, не нарушаемое при манипуляциях с разъединителем.

Заземленные токоведущие части должны быть отделены от токоведущих частей, находящихся под напряжением, видимым разрывом.

Установленные заземления могут быть отделены от токоведущих частей, на которых непосредственно ведется работа, отключенными выключателями, разъединителями, отделителями или выключателями нагрузки, снятыми предохранителями, демонтированными шинами или проводами.

Непосредственно на рабочем месте заземление на токоведущие части дополнительно должно быть установлено в тех случаях, когда эти части могут оказаться под наведенным напряжением (потенциалом).

Переносные заземления следует присоединять к токоведущим частям в местах, очищенных от краски.

В электроустановках напряжением до 1000 В при работах на сборных шинах РУ, щитов, сборок напряжение с шин должно быть снято и шины (за исключением шин, выполненных изолированным проводом) должны быть заземлены. Необходимость и возможность заземления присоединений этих РУ, щитов, сборок и подключенного к ним оборудования определяет выдающий наряд, распоряжение. Допускается временное снятие заземлений, установленных при подготовке рабочего места, если это требуется по характеру выполняемых работ (измерение сопротивления изоляции и т.п.).

Временное снятие и повторную установку заземлений выполняют оперативный персонал либо по указанию выдающего наряд производитель работ.

Разрешение на временное снятие заземлений, а также на выполнение этих операций производителем работ должно быть внесено в строку наряда «Отдельные указания» с записью о том, где и для какой цели должны быть сняты заземления.

В электроустановках, конструкция которых такова, что установка заземления опасна или невозможна (например, в некоторых распределительных ящиках, КРУ отдельных типов, сборках с вертикальным расположением фаз), должны быть разработаны дополнительные мероприятия по обеспечению безопасности работ, включающие установку диэлектрических колпаков на ножи разъединителей, диэлектрических накладок или отсоединение проводов, кабелей и шин. Перечень таких электроустановок утверждается работодателем и доводится до сведения персонала.

В электроустановках напряжением выше 1000 В устанавливать переносные заземления должны два работника: один имеющий группу четыре, другой имеющий группу три; работник, имеющий группу три, может быть из числа ремонтного персонала, а при заземлении присоединений потребителей из персонала потребителей. На удаленных подстанциях по разрешению административно-технического или оперативного персонала при установке заземлений в основной схеме разрешается работа второго работника, имеющего группу три, из числа персонала потребителей; включать заземляющие ножи может один работник, имеющий группу четыре, из числа оперативного персонала.

Отключать заземляющие ножи и снимать переносные заземления единолично может работник из числа оперативного персонала, имеющий группу три, [2]



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной выпускной квалификационной работе произведено проектирование понизительной подстанции переменного тока 35/10 кВ.

Произведен анализ схем главных электрических соединений:

- для ЗРУ 35 кВ была принята схема главных электрических соединений 5Н “Мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий” обеспечивая секционирование ВЛ, на случай отключения трансформаторов;

- для ЗРУ 10 кВ выбрана схема главных электрических соединений - одинарная секционированная выключателем система шин;

Произведена проверка мощности установленных понижающих трансформаторов согласно контрольным замерам суточного расхода электроэнергии;

Произведен расчет токов короткого замыкания на всех присоединениях подстанции согласно исходных данных.

Согласно расчету токов короткого замыкания, произведен выбор и проверка основного оборудования подстанции, с учетом требований в части климатического исполнения и категорий размещения и способно выполнять свои функции в нормальных и аварийных режимах работы. Однако с развитием энергетики, к устройствам электроснабжения предъявляются все более высокие требования. Поэтому необходимо своевременно менять устаревающее оборудование подстанции и заменять его более высокотехнологичным и безопасным оборудованием, хотя это и требует финансовых вложений. Но все вложения в развитие будет окупаться и со временем приносить прибыль, обеспечивать устойчивую работу, как подстанции, так и энергосистемы в целом.

Для ЗРУ 35 кВ вместо устаревших масляных выключателей предлагается устанавливать элегазовые баковые выключатели типа ВБГЭ-35-12,5/630 УХЛ1. Также для ЗРУ 35 кВ выбрано следующее оборудование: разъединители типа РГП-2-35/1000 УХЛ1 и РГП-1-35/1000 УХЛ1, трансформаторы тока типа ТОЛ-35-ІII- 0,5/10Р-200/5 У1, трансформаторы напряжения типа ЗНОЛ 35-III-УХЛ1, ограничители перенапряжения типа ОПН-П1-35 УХЛ2;

ЗРУ 10 кВ выполняется в виде комплектного распределительного устройства ячейками марки D-12 компании «Таврида Электрик». Эти ячейки комплектуются вакуумными выключателями типа ВВ/TEL-10-20/630 УХЛ2.

Для питания собственных нужд подстанции произведен выбор ТСН, необслуживаемых аккумуляторных батарей типа ESPACE 6-RG-70 и зарядно-подзарядного агрегата типа НРТ-60.220.

Выполнен расчет заземляющего устройства и защиты открытой части подстанции от прямых ударов молнии.

Одна из тенденций современного развития энергетики - рост токов однофазных КЗ на трансформаторных подстанциях - обуславливает обеспечение выполнение функций заземляющей сетки на протяжении всего срока эксплуатации.

Так же в специальной части проекта разработана методика измерения сопротивления заземляющих устройств измерителем сопротивления Ф4103.

Проведены экономические расчеты, замены устаревшего оборудования подстанции. На основании анализа экономической эффективности можно утверждать, что рассматриваемый проект является экономически выгодным, так как срок окупаемости составляет 1,31 год, что меньше срока окупаемости инвестиций 8 лет, который является наиболее объективным для энергетики.

В разделе безопасности жизнедеятельности произведен расчет освещения понизительной подстанции.

Так же рассмотрен вопрос электробезопасности при установки заземляющих устройтсв.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Быстрицкий, Г. Ф. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: учебное пособие для вузов / Г.Ф. Быстрицкий, Б.И. Кудрин [Текст] - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 176 с.

2. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования [Текст] /Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. - 144 с.

3. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций напряжением 35-750 кВ. Типовые решения [Текст] : СТО 59012820-29.240.30.003-2009 : ввод. в действие с 01.01.10. - М. : Энергосетьпроект, 2009. - 143 с.

4. Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования [Текст] / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

5. Гайсаров, Р.В. Выбор электрической аппаратуры, токоведущих частей и изоляторов: Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию [Текст] / Р.В. Гайсаров, И.Т. Лисовская ? Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002.- 59 с.

6. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО «Российские железные дороги», филиал «Проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог» [Текст] М., «ТРАНСИЗДАТ», 2004 г. 384 с.

7. ЗАО "Арматурно-изоляторный завод" Каталог продукции. [Электронный ресурс]. http://www.insulators.ru

8. Сагирова, И.С. Аппараты высокого напряжения. Том 2. Разъединители и заземлители. Часть 1. Разъединители внутренней установки: Справочник [Текст]/ И.С Сагирова, Т.Н. Давыдова ? М.: Информэлектро, 2000.

9. Каталог продукции компании Oldham “Аккумуляторы свинцово-кислотные герметизированные стационарные серии ESPACE RG, HI, FTR”, [Текст] 1999. - 23 с.

10. Комплектные распределительные устройства напряжением 6-10 кВ «Классика» Серии D-12Р Техническое описание КЛВЕ 674512.001 ТО [Электронный ресурс].

11. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций напряжением 35-750 кВ. Типовые решения [Текст] - Энергосетьпроект, 2007 г.

12. Методическое пособие по расчету систем оперативного тока, собственных нужд, заземляющих устройств и молниезащиты подстанций 35 кВ и выше [Текст]/А.В. Иванов, Т.В. Колчин.- Н.Новгород, 2000. - 40с.:ил.

13. Тесленко И.М., Производственное освещение : учеб. пособие / И.М.Тесленко. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2014. - 103 с. : ил

14. ГОСТ 12.0.003 - 74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.»

15. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95* Министерство регионального развития Российской Федерации. - М. : Минрегион России, 2011.

16. Каталог продукции ЗАО «Транс-сигнал». - [Электронный ресурс]. - 2015 - Режим доступа: http://www.trans-signal.ru

17. Гусарова Е.В. Экономическое обоснование эффективности проектных решений и внедрения новой техники на железнодорожном транспорте / Е.В. Гусарова - Хабаровск.: ДВГУПС, 2008. - 157 с.

18. Каталог электрооборудования [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.zaokurs.ru/свободный. - Загл. с экрана.



ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Рисунок А.1 - Принципиальная схема 35-5А



Рисунок А.2 - Схема главных соединений КРУ - 10 кВ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

Обработка результатов контрольных замеров активной и реактивной мощности по подстанции

Рисунок Б.1 - Суточный график нагрузок по фидеру - 1

Рисунок Б.2 - Суточный график нагрузок по фидеру - 3



Рисунок Б.3 - Суточный график нагрузок по фидеру - 4

Рисунок Б.4 - Суточный график нагрузок по фидеру - 5



Рисунок Б.5 - Суточный график нагрузок по фидеру - 6

Таблица Б.1 Наибольшая активная и реактивная мощности по фидерам 10 кВ (включая фидера АБ и ТСН)

Наименование нагрузки	Наибольшая активная мощность Pmax, кВт	Наибольшая реактивная мощность Qmax, кВАр	Среднесуточная активная мощность потребителей Pc, кВт
Фидер - 1	181,8	148,2	234,6
Фидер - 3	102,0	114,0	153,0
Фидер - 4	6,0	14,0	15,2
Фидер - 5	204,0	107,0	230,4
Фидер - 6	68,0	56,0	88,1
ТСН-1	71,4	33,0	78,7
ТСН-2	76,9	36,2	85,0
Сумма	710,1	508,4	884,9

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(обязательное)

Рисунок В.1 - Структурная схема подстанции

Рисунок В.2 - Расчетная схема с указанием точек короткого замыкания

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(обязательное)

Таблица Г.1 - Расчет максимальных рабочих токов

Наименование присоединений сборных шин	Формула для расчета	Значение , А
Ввода 35 кВ и перемычка между вводами
Первичная обмотка понижающего трансформатора
Ввод РУ - 10 кВ
Сборные шины РУ - 10 кВ
Районные потребители 10 кВ

Таблица Г.2 - Расчёт теплового импульса

Наименование РУ	Iпс, кА	tРЗ, с	tСВ, с	Та, с	, с	Bк·106 А2·с
1.ЗРУ-35 кВ вводы 35 кВ	4,603	1,500	0,050	0,020	1,670	35,383
2.ЗРУ-10 кВ вводы 10 кВ	3,957	1,000	0,050	0,015	1,065	16,676
3.Фидера 10 кВ		0,500	0,050	0,015	0,565	8,847



Таблица Г.3 - Результаты выбора сборных шин

Наименование РУ	Тип выбранного шинопровода	По длительно допускаемому току, , А	По термической стойкости, , мм2	По электродинамической стойкости, []расч, МПа
ОРУ-35 кВ	А-25х3	265?40,5	75?65,4	91?17,370
ОРУ-10 кВ	А-20х3	215?24,3	60?44,9	91?5,354



ПРИЛОЖЕНИЕ Д

(обязательное)

Таблица Д.1 - Объем измерений для РУ-35 кВ

Приборы	Тип	Число катушек	Количество приборов	Потребляемая мощность одной катушки, ВА	cos	Общее потребление мощности
						Р, Вт	Q, квар
Счетчик активной энергии	ЕвроАльфа	1	2	4,0	0,50	8,00	13,86
Счетчик реактивной энергии	ЕвроАльфа	1	2	4,0	0,50	8,00	13,86
Микропроцессорная релейная защита	Черный ящик	1	2	5,0	1,00	10,00	-
Итого	26,00	27,72

Таблица Д.2 - Объем измерений для КРУ-10 кВ

Приборы	Тип	Число катушек	Кол-во приборов	Потребляемая мощность одной катушки, ВА	cos	Общее потребление мощности
						Р, Вт	Q, квар
Счетчик активной энергии	ЕвроАльфа	1	4	4,0	0,50	8,00	13,86
Счетчик реактивной энергии	ЕвроАльфа	1	4	4,0	0,50	8,00	13,86
Итого	16,00	27,72

Таблица Д.3- Нагрузка аккумуляторных батарей

Вид нагрузки	Нагрузка на батарею, А
	Длительная	Кратковременная
Аварийное освещение	11,50	-
Цепи управления и защиты	10,00	-
Лампы положения выключателей	2,00	-
Устройства телеуправления и связи	1,50	-
Привод выключателя	-	100
Итого	25,00	100

Таблица Д.4 - Определение мощности на подогрев выключателей.

Тип РУ	Тип выключателей	Мощность подогрева приводов, кВт	Кол-во, шт	, кВт
ОРУ-35 кВ	ВБГЭ-35	2,8	3	8,4
ЗРУ-10 кВ	ВВ/ТЕL- 10	0,8	11	8,8
Всего , кВт	17,2

Таблица Д.5 - Определение мощности собственных нужд ПС «Х».

Потребитель	Ки	Км	P, кВт	Pрас, кВт	Qр, кВАр
Освещение ЗРУ-35	0,8	1,0	1,00	0,80	-
Освещение ЗРУ-10	0,8	1,0	2,00	1,60	-
Освещение щитовой	1,0	1,0	1,00	1,00	-
Наружное освещение	0,7	1,0	2,00	1,40	-
Отопление ЗРУ-35	1,0	1,0	10,00	10,00	-
Отопление ЗРУ-10	1,0	1,0	14,00	14,00	-
Отопление щитовой	1,0	1,0	10,00	10,00	-
ДГА (компрессор, вентилятор, освещение, управление и т.д.).	0,9	0,8	15,00	13,50	9,89
Комната отдыха (эл.чайник, эл. обогрев, телевизор, холодильник, свч-печь)	0,5	1,0	3,00	1,50	-
Потребитель	Ки	Км	P, кВт	Pрас, кВт	Qр, кВАр
Пульт дежурного, охранная и противопожарная сигнализация	1,0	1,0	0,75	0,75	-
Зарядное устройство	1,0	0,9	7,68	7,68	5,40
Линия АБ «Запад»	1,0		42,60	42,60	11,50
Линия АБ «Восток»	1,0		40,05	40,05	10,44
Всего	162,08	37,23

Таблица Д.6 - Основное оборудование, выбранное для КРУ/TEL -10 кВ

Тип аппарата	Характеристики
Высоковольтный выключатель
Вакуумный выключатель ВВ/TEL-10-20/630 УХЛ2	, А	, кА	Ток электродинамической стойкости, кА	Номинальное напряжение привода цепей, В
	630	20	51	220
Трансформатор тока
ТОЛ-10-Т2	Класс точности	Номинальный ток, А
	0,5	400
Трансформатор тока нулевой последовательности
ТЗЛК-0,66 У3, Т3	Номинальное напряжение-0,66 кВ. Диаметр отверстия для кабеля-до 70 мм
Трансформатор напряжения
3xЗНОЛ - 10	Номинальное напряжение: -первичной обмотки, В - 10000; - основной вторичной обмотки, В - 100; - наибольшее рабочее напряжение, кВ - 12.
Шинопровод
А-20х3	IДОП, А	q, мм2	[], МПа
	215	60	91
Ограничители перенапряжений
ОПН-КР/TEL-10/12 УХЛ1	Класс напряжения сети, кВ - 10. Наибольшее рабочее длительно допустимое напряжение, кВ -12
Разъединитель
РВЗ - 10/630 III УХЛ2	Номинальный ток, А - 630; Номинальное напряжение, кВ - 10.
Предохранители
ПКН-001-10 У3	Для защиты трансформаторов напряжения
ПКТ 102-10-31,5-50-31,5 У3	Номинальный ток отключения, кА-31,5; номинальный ток предохранителя, А-40

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

(справочное)

Отличительными особенностями КРУ/TEL:

- малые габариты и масса шкафов;

- гибкость при формировании различных схем распределительных устройств;

- высокая заводская готовность и удобство монтажа;

- высокая надежность;

- безопасность и удобство обслуживания;

- отсутствие необходимости ремонта в течение всего срока эксплуатации.

КРУ серии D-12P предназначены для работы внутри помещений при следующих условиях:

- высота над уровнем моря до 1000 м,

- верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха не выше +40°С.

- нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха не ниже -25°С;

- относительная влажность воздуха 98% при температуре плюс 25°С.

- тип атмосферы II по ГОСТ 15150-69.

- окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных паров и газов, разрушающих изоляцию и металл.

- КРУ могут устанавливаться в контейнерах, оборудованных системой обогрева и вентиляции.

КРУ серии D-12P соответствуют требованиям ГОСТ 14693-90, ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.4-75, МЭК 298 и 694.

Согласно методике из[2], приведенной выше произведем выбор основного оборудования для ячеек КРУ.

Для КРУ-10 кВ требуется несколько типов ячеек, таких как:

- Ячейки ввода;

- Ячейки секционного выключателя;

- Ячейки отходящих фидеров;

- Ячейки измерительных трансформаторов напряжения;

- Ячейки трансформаторов собственных нужд.

Произведем выбор схем соединения и наполнения вышеперечисленных ячеек. Целесообразно, для экономии места объединять несколько ячеек в одну. На рисунке Е.1 изображена типовая схема ячейки ввода 10 кВ объединенная с ячейкой ТН. Согласно [10], номер схемы главных цепей №1.2.

Рисунок Е.1 - Шкаф КРУ с силовым выключателем и измерительным трансформатором, ввод (вывод) шинами сбоку №1.2.



Рисунок Е.2 - Шкаф КРУ с силовым

выключателем ввод (вывод) шинами сбоку №1.

На рисунке Е.2 представлена типовая схема ячейки секционного выключателя. Согласно [10], номер схемы главных цепей №1.

Так как вывод фидеров из КРУ будет осуществляться при помощи кабеля, то для ячейки фидера выбираем шкаф с выводом кабелем снизу (рисунок Е.3). Согласно [10], номер схемы главных цепей №3.



Рисунок Е.3 - Шкаф КРУ с силовым выключателем, вывод кабелем снизу №3.

Поскольку ТСН предполагается мощностью 160-250 кВА, то отдельную ячейку для него устанавливать нецелесообразно. Для питания ТСН принимаем ячейку со схемой главных цепей №1, как для секционного выключателя.

Поскольку, согласно [2], на подстанциях рекомендуется устанавливать однотипное оборудование, то для ячеек КРУ все аппараты выбираем однотипные.



ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

(обязательное)

Методика расчета заземляющего устройства

Согласно [12], на понизительных подстанциях заземляющее устройство (ЗУ) служит: 1) для защиты обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения к металлическим частям, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, а также от опасных напряжений шага (защитное заземление); 2) для присоединения нейтралей трансформаторов и автотрансформаторов (рабочее заземление); 3) для присоединения разрядников и молниеотводов (грозозащитное заземление).

Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители. В качестве естественных заземлителей на понизительных подстанциях могут быть использованы заземлители опор ВЛ, соединенные с ЗУ грозозащитным тросом, и свинцовые оболочки кабелей. В качестве искусственных заземлителей применяют горизонтальные и вертикальные стальные стержни или полосы.

Размещение горизонтальных заземлителей производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием. Для этой цели на территории РУ прокладывают заземляющие полосы на глубине 0,5-0,7 м вдоль рядов оборудования со стороны обслуживания на расстоянии 0,8-1 м. Допускается увеличение расстояний от фундаментов или оснований оборудования до 1,5 м с прокладкой одного заземлителя для двух рядов оборудования, если стороны обслуживания обращены одна к другой, а расстояние между фундаментами или основаниями двух рядов не превышает 3,0 м.

Поперечные заземлители следует прокладывать в удобных местах между оборудованием на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли. Расстояния между ними рекомендуется принимать увеличивающимися от периферии к центру заземляющей сетки. При этом первое и последующие расстояния, начиная от периферии, не должны превышать соответственно 4,0; 5,0; 6,0; 7,5; 9,0; 11,0; 13,5; 16,0 и 20,0 м. Размеры ячеек заземляющей сетки, примыкающих к местам присоединения нейтралей силовых трансформаторов и короткозамыкателей к заземляющему устройству, не должны превышать 6х6 м2.

Для подстанций 6-35 кВ ЗУ выполняют, как правило, в виде прямоугольника из полосовой стали с расположенными по контуру вертикальными заземлителями, иногда в виде одного-двух рядов горизонтальных и вертикальных заземлителей. Расчет с достаточной для практических целей точностью можно вести методом коэффициентов использования, принимая грунт однородным по глубине. При этом в курсовом проекте для таких подстанций не учитываются естественные заземлители, так как на практике они в большинстве случаев отсутствуют.

В этом случае расчет ЗУ происходит в следующем порядке[12]:

1. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м

, (Ж.1)

где с - удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности, Ом·м; kс - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта.

В средних климатических зонах (вторая, третья) для вертикальных электродов длиной 3-5 м k_С = 1,45ч1,15, для горизонтальных электродов длиной 10-15 м k_С = 3,5ч2,0.

2. Определяют сопротивление, одного вертикального заземлителя (стержня), Ом

, (Ж.2)

где l_В - длина стержня, м; t_В - глубина заложения вертикальных заземлителей, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя, м; с_РАСЧ.В - расчетное сопротивление земли для вертикальных заземлителей.

Стержни размещаются по периметру сетки из горизонтальных заземлителей, причем расстояние между ними принимается не менее их длины.

3. Определяют количество вертикальных заземлителей, шт

, (Ж.3)

где R_ДОП - допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом; з_В - коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от расстояния между ними (a), их длины и количества [12] и учитывающий их взаимное экранирование.

4. Определяют сопротивление горизонтальных заземлителей, (соединительной полосы контура), Ом

, (Ж.4)

где L_Г - суммарная длина горизонтальных заземлителей, найденная предварительно по вычерченному плану ЗУ, м; b - ширина полосы горизонтального заземлителя, м; t_Г - глубина заложения горизонтальных заземлителей, м; с_РАСЧ.Г - расчетное сопротивление земли для горизонтальных заземлителей.

С учетом коэффициента использования сопротивление сложного горизонтального заземлителя, Ом

, (Ж.5)

где з_Г - коэффициент использования горизонтальных заземлителей [12].

5. Определяют необходимое общее сопротивление вертикальных заземлителей с учетом использования соединительной полосы, Ом

, (Ж.6)

6. Определяют уточненное количество вертикальных заземлителей, шт

, (Ж.7)

где з_В.Н. - уточненное значение коэффициента использования (используется некоторый итерационный расчет, т.к. з_В.Н зависит от n_В.Н), определяется по таблице 3.2 [12].

В результате найдены конечные параметры заземляющего устройства. В случае если требуемое количество вертикальных заземлителей невозможно разместить по контуру ЗУ с соблюдением условия а/l ? 1, используется один из способов снижения сопротивления ЗУ. Например, увеличение площади, занимаемой ЗУ, увеличение длины вертикальных стержней (но не более 5 м), увеличение сечения заземлителей (применять не рекомендуется), увеличение глубины заложения заземлителей (но не глубже 0,7 м), изменение соотношения между количеством вертикальных стержней и расстояния между ними.



ПРИЛОЖЕНИЕ З

(справочное)

Методика произведения измерения сопротивления

Подключить провода R_n2 и ЗУ соответственно к зажимам П2 и П1 по рисунку 5.5.

Проверить уровень помех в проверяемой цепи. Для этого установить переключатели в положение ИЗМ II и «0,3» и нажать кнопку ИЗМ. Если лампа КП_м не загорается, то уровень помех не превышает допустимый и измерения можно проводить. Если лампа КПм загорается уровень помех превышает допустимый для диапазона 0-0,3 0м (3 В) и необходимо перейти на диапазон

0 - 1 0м, где допустимый уровень помех 7 В. Если в этом случае лампа не загорается, можно проводить измерения на всех диапазонах (кроме 00,3 0м).

При кратковременном повышении уровня помех выше допустимого провести повторный контроль по истечении некоторого времени.

Измерить сопротивление потенциального электрода по двухзажимной схеме в соответствии с рисунком 5.7. Для этого установить диапазон измерения ориентировочно соответствующий измеряемому сопротивлению электрода, затем установить ноль и откалибровать измеритель.

Перевести переключатель в положение ИЗМ II и отсчитать значение сопротивления. Если оно превышает допустимое значение, указанное в таблице 5.6 для выбранного диапазона измерения, его необходимо уменьшить.

Подключить измеритель в схему измерения в соответствии с рисунком 5.5.

Установить необходимый диапазон измерений, затем провести установку нуля и калибровку. Если при проведении калибровки стрелка находится левее отметки «30» уменьшить сопротивление токового электрода.

Перевести переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ 11 и отсчитать значения сопротивления. Если стрелка под воздействием помех совершает колебательные движения, устранить их вращением ручки ГЩС.

При необходимости перейти на другой диапазон измерения, переключить ПРЕДЕЛЫ в необходимое положение.

Рисунок З.1 Измерения сопротивления потенциального

электрода по двухзажимной схеме

Установить ноль и откалибровать измеритель. Затем перевести переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ II и отсчитать значение сопротивления.

Метод измерения удельного сопротивления грунта.

Порядок работы. Измерение сопротивления точечного заземлителя проводить

при L_эт не менее 30 м.

Измерение удельного сопротивления грунта. Измерение удельного сопротивления грунта проводить по симметричной схеме в соответствии с рисунком 5.8.

Измерение проводить в следующей последовательности.

Подключить к измерителю потенциальные электроды по двухзажимной схеме в соответствии рисунком 5.7 измерить их сопротивления. Оно должно соответствовать указанному в таблице 5.6 для выбранного диапазона измерения.

Рисунок З.2 Симметричная схема измерения

сопротивления грунта

При необходимости уменьшить его одним из известных способов.

Подключить измеритель в схему измерения в соответствии с рисунком З.2.

Провести измерение, для чего установить необходимый диапазон измерений, затем провести установку нуля и калибровку. Если при проведении калибровки стрелка находится левее отметки «30» - уменьшить сопротивление токового электрода.

Перевести переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ II и отсчитать значения сопротивления. Если стрелка под воздействием помех совершает колебательные движения, устранить их вращением ручки ПДС.

При необходимости перейти на другой диапазон измерения, переключить ПРЕДЕЛЫ в необходимое положение. Установить ноль и откалибровать измеритель. Затем перевести переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ II и отсчитать значение сопротивления.

Кажущееся удельное сопротивление грунта _каж на глубине, равной расстоянию между электродами «а» определить по формуле:

, (З.1)

где R показание измерителя Ом.

Примечание. Расстояние «а» следует принимать не менее, чем в 5 раз больше глубины погружения электродов.

Для ускорения процесса измерений можно вместо режима ИЗМ II пользоваться режимом ИЗМ 1, если стрелка не колеблется под воздействием помех.

Определение погрешности измерений. Замеренные прибором значения величины всегда отличаются от ее действительного значения, т.е. всегда имеется какая-то погрешность измерений.

Степень приближения измеренного значения к действительному характеризует относительная погрешность, определяемая следующим выражением:

,(З.2)

где _н.в наибольшая возможная относительная погрешность измерения; _g класс точности прибора допустимое значение приведенной погрешности; А_н верхний предел измерения прибора; Азамеренная величина.

При измерении нескольких величин наибольшая возможная относительная погрешность находится как сумма погрешностей каждого прибора.

Дополнительная погрешность при отклонении прибора от рабочего положения в пределах 10 градусов учитывается в величине наибольшей возможной относительной погрешности измерения _н.в, т.е. погрешность измерения удваивается.

Основная погрешность прибора Ф4103М1 определяется выражением:

% , (З.3)

где N верхний предел измерения прибора, Ом; Rx-измеренное сопротивление изоляции, Ом.

Безопасные приемы работы. К работе с приборами Ф4103М1 допускаются лица электротехнического персонала, не моложе 18 лет, прошедшие проверку знаний по ПТБ, ПЭЭБ, имеющие практически опыт работы с приборами, знающие настоящую методику, обеспеченные спецодеждой, инструментом, индивидуальными средствами защиты.

Измерения производятся звеном из 2 специалистов с квалификационной группой не ниже III. Работа оформляется распоряжением (заданием).

Металлические стержни не должны иметь заусениц. Кувалда должна быть плотно насажена на рукоять и не иметь люфта.

При подаче напряжения от постороннего источника должны быть оформлены технические и организационные мероприятия по безопасности в месте подключения и на рабочем месте. Кабель, понижающий трансформатор должны иметь двойную изоляцию или устанавливаться на изолирующих опорах. Приборы в схемах измерений должны быть установлены на изолированном основании.

Запрещается выполнять работы в дождь и при повышенной влажности.

На результаты измерения составляется протокол установленной формы.

Лица, допустившие нарушения ПТБ или ПЭЭП, а также исказившие достоверность и точность измерений, несут ответственность в соответствии с законодательством и Положением о передвижной электролаборатории.



ПРИЛОЖЕНИЕ И

(обязательное)

Расчет токораспределения по элементам сетки сложного заземляющего устройства

При составлении схемы графа, в качестве балансирующего узла примем узел d, являющийся узлом нулевого потенциала.

На схеме графа произвольно выбираем направление ветвей (обозначены номерами) и направление обхода контуров (обозначен только контур dacd - I).

Для определения токораспределения по отдельным элементам направленного графа, а также напряжения в узлах сетки заземляющего устройства должны быть определены: 1) матрица соединений ветвей в узлах (первая матрица инциденций) - матрица M; 2) матрица соединений ветвей в независимые контуры (вторая матрица инциденций) - матрица N, служащие для обобщенного аналитического представления графа.

Матрица соединений ветвей в узлах - это прямоугольная матрица, количество строк в которой равно количеству узлов без балансирующего, а количество столбцов - количеству ветвей m

Матрица соединений ветвей в независимые контуры - это прямоугольная матрица, число строк в которой равно числу независимых контуров графа k, а число столбцов - числу ветвей m.

Матрицы M и N дают возможность записать уравнения состояния электрической цепи в матричной форме.

Система взаимно независимых уравнений на основе первого закона Кирхгофа представляется в виде:

(И.1)

где - столбцовая матрица токов ветвей; - столбцовая матрица задающих токов в узлах (кроме балансирующего узла).

Однако, найти матрицу из выражения (И.1) невозможно, так как матрица М не квадратная, а, следовательно, не обратимая.

Второй закон Кирхгофа в матричной форме записывается так:

(И.2)

где - столбцовая матрица падений напряжений на ветвях схемы.

Для любой ветви схемы (при отсутствии взаимной индукции между ветвями) матрица:

(И.3)

где - диагональная матрица сопротивлений ветвей; - столбцовая матрица суммарных эдс ветвей в независимых контурах.

Обобщенное уравнение состояния электрической цепи [15], не зависящее от конфигурации и числа элементов этой цепи имеет вид:

(И.4)

где - столбец контурных эдс, представляющих собой алгебраические суммы эдс ветвей, входящих в каждый независимый контур.

Падения напряжения в ветвях схемы графа и напряжения в узловых точках взаимосвязаны соотношением:

(И.5)

где - транспонированная матрица М; - матрица узловых напряжений.

Часто узловые напряжения целесообразно определять относительно балансирующего узла, т. е. падения напряжения от каждого из независимых узлов схемы до балансирующего:



(И.6)

где - напряжение базисного узла; - матрица падений напряжений до базисного узла.

Окончательно после ряда преобразований форма записи системы узловых уравнений (матричное узловое уравнение) будет иметь вид:

(И.7)

Решив это уравнение относительно, можно рассчитать падения напряжения на ветвях схемы и найти токи в ветвях схемы из (И.3).

При отсутствии ЭДС в ветвях матричное узловое уравнение (И.6) имеет наиболее простой вид:

.(И.8)

Составим матрицу узловых проводимостей по схеме направленного графа

Полученные в матричной форме выражения позволяют определить значения падений напряжения от каждого из узлов сетки заземляющего устройства до базисного. Из выражения (Е.7) следует, что

(И.9)

Матрица задающих токов будет иметь вид:

Определив матрицу, обратную матрице Y_y, и умножив её на матрицу задающих токов, мы найдем значения падений напряжения.



Приняв за напряжение балансирующего узла уровень нулевого потенциала земли из выражения (И.9), определяем напряжения в узлах сетки заземляющего устройства. Эти напряжения будут идентичны найденным выше по выражению (И.1).

После определения напряжения в узлах сетки определяем токораспре-деление по отдельным горизонтальным и вертикальным элементам сетки заземляющего устройства электроустановки.

При Е = 0 и , проведя операции по нахождению транспонированной матрицы M^T, обратной матрицы Z_в^-1 и перемножению матриц, определяем значения токов отдельных элементов фрагмента сетки заземляющего устройства по выражению [15]:

(И.10)

Размещено на Allbest.ru