Заземляющие устройства подстанции

Заземляющие устройства подстанции Виды заземления  Защитное заземление необходимо для обеспечения безопасности персонала при обслуживании электроустановки. Заземление позволяет снизить напряжение прикосновения до безопасного уровня. Виды заземления  Рабочее заземление предназначено для создания нормальных условий работы электроустановок. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Виды заземления  Молниезащитное заземление необходимо для обеспечения эффективной защиты электроустановок от грозовых перенапряжений. К молниезащитному заземлению относятся заземления молниеотводов, разрядников, ограничителей перенапряжений, опор линий, тросов, крыш закрытых распределительных устройств. Виды заземления Для всех трех видов заземлений может использоваться одно и то же заземляющее устройство. Наименьшее допустимое защитное сопротивление. сопротивление обычно имеет Подключение молниеотводов При установке молниеотводов на трансформаторных порталах сопротивление устройства не должна превышать 4 Ом. Если используются отдельно стоящие молниеотводы, то они должны иметь свое обособленное заземление с сопротивлением не более 80 Ом . Требования к сопротивлению ЗУ 1) в электроустановках напряжением выше 1 кВ эффективно заземленной нейтралью R з  0,5Ом; в сетях с 2) в электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью R з  250/I з , но не более 10 Ом где Iз- расчетный ток замыкания на землю, А. IЗ = U(35ℓК + ℓВ )/350; где U – линейное напряжение сети, кВ; ℓК и ℓВ − общая длина электрически связанных между собой кабельных и воздушных линий, км. Требования к сопротивлению ЗУ 3) в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 2; 4 и 8 Ом в сетях с линейным напряжением соответственно 660, 380, 220 В; 4) в электроустановках до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть Rз  50 , но не более 4 Ом; IЗ Требования к сопротивлению ЗУ В сетях с компенсацией емкостных токов в качестве расчетного тока следует принимать: а) ток, равный 125 % номинального тока этих аппаратов (для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты); б) остаточный ток замыкания на землю, проходящий в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов (для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты). Виды заземлителей  Естественные заземлители (трубы водопровода, трубопроводы, проложенные в земле (за исключением нефтепроводов и газопроводов), свинцовые оболочки кабелей (использование алюминиевых оболочек не допускается) и т.п.)  Искусственные заземлители - это металлические электроды, заглубленные в землю специально для устройства заземлений. Электроды ЗУ В качестве вертикальных электродов используются прутки, а также уголки и отбракованные трубы.  уголок (толщина полки не менее 5 мм)  труба (толщина стенки не менее 3,5 мм)  пруток (диаметр – не менее 18 мм (для оцинкованных – не менее 16 мм)). Электроды ЗУ Взаимное влияние электродов заземлителя друг на друга учитывается в расчете введением коэффициента использования вертикальных k ив и горизонтального k иг электродов, которые зависят от отношения a/ℓ, где a  p/n в – среднее расстояние между вертикальными электродами; p – периметр контурного заземлителя, n в– число вертикальных электродов, ℓ – длина вертикального электрода. Виды заземлителей На открытых подстанциях рекомендуется укладывать сетки на глубине 0,5 – 0,7 м с размером ячеек 6 –12 м. Сопротивление сетки в расчетах не учитывается, обеспечивая дополнительное (резервное) уменьшение сопротивления. Методы расчета ЗУ  В методе наведенных потенциалов принимается двухслойная модель земли с разными удельными сопротивлениями нижнего и верхнего слоев грунта. Этот способ более трудоемок, требует дополнительных сведений о составе и удельных сопротивлениях грунта, но зато дает более точные результаты. Методы расчета ЗУ  Способ коэффициентов использования применяется как при простых, так и при сложных конструкциях групповых заземлителей. При этом грунт рассматривается как однородный и лишь для верхнего слоя земли учитывается промерзание или высыхание грунта. Исходные данные для расчета ЗУ 1. Характеристика подстанции – рабочие напряжения, типы заземления нейтралей трансформаторов, мощности трансформаторов. 2. План подстанции с указанием основных размеров и размещения оборудования. 3. Климатическая зона, где будет сооружаться подстанция, удельное сопротивление грунта. 4. Сведения о естественных заземлителях. 5. Расчетный ток замыкания на землю или данные для его определения. Расчет ЗУ 1. Устанавливается необходимое по ПУЭ максимально допустимое сопротивление заземляющего устройства . Если заземляющее устройство является общим для электроустановок на различное напряжение, то расчетным сопротивлением заземляющего устройства является наименьшее из требуемых. Расчет ЗУ 2. Определяется необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественных заземлителей: R R Rи  е з , Rе  Rз где R з – расчетное сопротивление заземляющего устройства; R е – сопротивление естественного заземлителя. 3. Выбираются форма и размеры электродов, из которых будет сооружаться групповой заземлитель. Расчет ЗУ 4. На план подстанции наносится предварительная схема заземлителя, определяется периметр контурного заземлителя p и среднее значение расстояния между вертикальными электродами a  p/n в где n в – предварительное число вертикальных электродов. Оптимальным считается, вертикального электрода. a = (1– 3) ℓ, где ℓ – длина По отношению a/ℓ определяется коэффициент использования вертикальных электродов k ив Расчет ЗУ 5. Определяется расчетное удельное сопротивление грунта отдельно для горизонтальных и вертикальных электродов с учетом повышающих коэффициентов сезонности: ρрасч.  ρо  k с где ρ о – измеренное или взятое из таблиц среднее значение удельного сопротивления грунта Расчет ЗУ 6. Определяется сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода ρ расч.в 2 1 4t   Rв  (ln  ln ) 2π d 2 4t  Выражение справедливо для вертикального электрода из трубы или прутка. Для уголка с шириной полки b в формулу вместо d подставляется эквивалентный диаметр уголка . d э  0,95  b Расчет ЗУ 7. Определяется примерное число вертикальных электродов при предварительно принятом коэффициенте использования вертикальных электродов : nв  Rв k ив  R и R и – необходимое где заземлителя. сопротивление искусственного Расчет ЗУ 8. Определяется сопротивление растеканию тока горизонтального электрода ρ расч.г.  2 Rг  ln 2 π d t где ℓ – длина горизонтального электрода, м; t – глубина его заложения, м; d – диаметр электрода, м. Для полосы шириной b в формулу подставляют вместо d эквивалентный диаметр d э  0,5  b Расчет ЗУ 9. На плане подстанции вновь наносится схема заземлителя, по вычисленному значению n в определяется среднее значение a  p/n в по отношению a/ℓ (ℓ – длина вертикального электрода) уточняется коэффициент использования вертикальных k ив и определяется коэффициент использования горизонтального электродов k иг . Расчет ЗУ 10. Определяется уточненное число вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтального электрода: R в  R г  R и  k иг  R в n ву  . R и  R г  k ив 11. Определяется окончательное сопротивление принятого группового заземлителя: Rв  Rг Rо  . R в  k иг  R г  n ву  k ив Это сопротивление должно быть Rо ≤ Rи. растекания