Изоляция и перенапряжения в электрических системах

 

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Домашнее задание

Изоляция и перенапряжения в электрических системах

Вариант №11

Выполнил:

студент группы ЗЭ- 517

Проверил:

преподаватель Шкаруба М.В.

Омск 2011 г

Исходные данные подстанции

Вариант задания11Размер подстанции А, м35Размер подстанции В, м41Ширина ЗРУ, м8Климатическая зона3Низкое напряжение, кВ6Ток замыкания, А18Грунт Чер-м.Удельное сопротивление, Ом?м46Параметры системы трос-опораСопротивление опоры, Ом13Длина пролета, м350Сечение троса, мм280Высота оборудованияПортала, м10Трансформатора, м6ЗРУ, м6

Рис.1. Понизительная подстанция на 110/6-10 кВ (тип I): а ? план подстанции; б ? разрез

I. Расчет заземляющего устройства подстанции

Цель расчета: изучить назначение, порядок расчета, некоторые особенности монтажа заземляющего устройства подстанции.

При вычислении периметра заземляющего контура следует учесть, что контур расположен только на открытой части подстанции, поэтому от ширины А надо отступить с каждой стороны по 2 м, а из длины В надо вычесть еще и ширину ЗРУ (рис.2).

Рис.2. Расчет периметра заземляющего контура для подстанции типа I

Периметр Р =(А1+В1)*2=(28+30)*2=116 м, где А1=34-2-2=30 м,

В1=40-8-2-2=28 м.

1.Определение допустимого сопротивления заземляющего устройства

На стороне ВН (110 кВ) сопротивление следует взять по ПУЭ RЗ=0,5 Ом.

На стороне НН (6 кВ) сопротивление вычисляется по формуле , но не более 10 Ом.

Rрасч.нн=13,89 Ом, по ПУЭ принимаем RЗ=10 Ом.

Заземляющее устройство является общим для электроустановок на различное напряжение, поэтому расчетным сопротивлением заземляющего устройства является наименьшее из требуемых.

Окончательное значение сопротивления (меньшее из двух): RЗ=0,5 Ом.

2.Определение необходимого сопротивления искусственного заземлителя (RИ)

На подстанции следует в качестве естественного заземлителя использовать систему трос - опора, это позволит увеличить сопротивление искусственного заземлителя.

Параметры системы трос - опора приведены в исходных данных.

Cопротивление растеканию системы трос-опоры (при числе опор с тросом более 20)

где - расчетное, т.е. наибольшее (с учетом сезонных колебаний), сопротивление заземления одной опоры, Ом; r -активное сопротивление троса на длине одного пролета, Ом; n - число тросов в опоре. Активное сопротивление стального троса r = 0,15×? /S, где ? -длина пролета, м; S - сечение троса, мм2.

Принимаем число тросов на опоре nТР=1, число цепей ЛЭП nЦ=2.

Сопротивление системы трос-опора RС=1,2 Ом.

Необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественных заземлителей:

где - расчетное сопротивление заземляющего устройства; - сопротивление естественного заземлителя.

Сопротивление искусственного заземлителя должно быть RИ=0,76 Ом.

3.Выбор формы и размеров электродов

Для вертикальных электродов берем пруток Æ 18 мм (черная сталь), длина

? =5 м. Для горизонтальных электродов берем полосу 5*40 мм (черная сталь) [13].

4.Составление предварительной схемы заземлителя

В качестве первого приближения для подстанций с высшим напряжением 110 кВ рекомендуется принять , ? = 5 м.

По отношению a/? (табл.1) определяется коэффициент использования вертикальных электродов .

Таблица 1

Коэффициенты использования вертикальных электродов

Отношение а/LЧисло вертикальных электродов в контуре, n461020406010020010.690.610.560.470.410.390.360.3320.780.730.680.630.580.550.520.4830.850.800.760.710.660.640.620.59Среднее расстояние между двумя электродами а=2,4

Отношение а/ ? = 0,48. Для такого отношения а/ ? табличные данные отсутствуют, поэтому расчетное значение КИВ определяется с помощью программы, разработанной на кафедре ЭсПП (рис. 3).

Рис. 3. Определение КИВ с помощью программы, разработанной на кафедре ЭсПП

Расчетное значение КИВ=0,314.

5.Определение расчетного удельного сопротивления грунта

Расчетное удельное сопротивление грунта отдельно для горизонтальных и вертикальных электродов с учетом повышающих коэффициентов , учитывающих высыхание грунта летом и промерзание его зимой:

,

где - измеренное или взятое из таблиц среднее значение удельного сопротивления грунта.

Повышающие коэффициенты для различных климатических зон приведены в табл. 2 и 3.

Таблица 2

Коэффициенты сезонности вертикальных электродов

Климатическая зонаВертикальный электроддлиной 3 мдлиной 5 м1 2 31,7 1,5 1,31,4 1,3 1,2

Удельное сопротивления грунта ? = 50 Ом*м. ? расч.в = 55,2 Ом*м.

Таблица 3

Коэффициенты сезонности горизонтальных электродов

Климатическая зонаСезонный коэффициент1 2 34,5 3,0 2,0Ррасч.г = 92 Ом*м.

6.Определение сопротивления растеканию одного вертикального электрода

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода равно

, (1)

где ? - длина вертикального электрода, м; d - диаметр электрода, м; t - расстояние от поверхности грунта до середины электрода, м.

По формуле (1) определяют сопротивление вертикального электрода из трубы или прутка.

Рис. 4. Параметры вертикального электрода

Расчетное сопротивление вертикального электрода: RВ=11,83 Ом.

7.Определение примерного числа вертикальных электродов

Примерное число вертикальных электродов при предварительно принятом коэффициенте использования вертикальных электродов определяется по формуле:

,

где - необходимое сопротивление искусственного заземлителя.

nВ= RВ/( КИВ* RИ) = 49,52

8.Определение сопротивления растеканию горизонтального электрода

Сопротивление растеканию тока горизонтального электрода определяется по формуле

, (2)

где ? - длина горизонтального электрода, м; t - глубина его заложения, м;

d - диаметр электрода, м.

Для полосы шириной b в формулу (2) подставляют вместо d эквивалентный диаметр (b=0.04 м, d=0.02 м)

Рис. 5. Параметры горизонтального электрода

Глубина залегания горизонтального электрода (равна глубине траншеи, 0,7 м).

Расчетное сопротивление горизонтального электрода RГ=1,69Ом.

9.Уточнение коэффициентов использования

Коэффициент КИВ необходимо уточнить для нового значения числа вертикальных электродов n = 50. Среднее расстояние между электродами а=2,4

Отношение а/L = 0,48. Расчетное значение КИВ=0,314.

Затем надо определить коэффициент использования горизонтального электрода, который также зависит от числа вертикальных электродов (табл.4).

Таблица 4

Коэффициенты использования горизонтального электрода

Отношение а/LЧисло вертикальных электродов в контуре, n461020406010020010.450.400.340.270.220.200.190.1820.550.480.400.320.290.270.230.2130.700.640.560.450.390.360.330.31

Расчетное значение КИГ также лежит за пределами таблицы, поэтому определяется с помощью программы, разработанной на кафедре ЭсПП.

Расчетное значение КИГ=0,174.

10.Уточнение числа вертикальных электродов

Определяется уточненное число вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтального электрода

Если уточненное число вертикальных электродов более чем на 10 % отличается от примерного числа , то рекомендуется вновь уточнить коэффициенты использования и и повторить расчет .

Предыдущее число вертикальных электродов было nВ=46

Уточненное числа вертикальных электродов nВУ=51,6

nВУ отличается от nВ на 2,65% (допускается менее 10%)

Округляем в сторону увеличения: nВ=46.

11.Окончательное значение сопротивления искусственного заземлителя

Требуемое значение сопротивления RИ=0,76 Ом.

Расчетное значение сопротивления RИР=0,755 Ом.

Запас 0,005 Ом.

Для выравнивания потенциала на поверхности земли с целью снижения напряжения прикосновения и шагового напряжения применяются выравнивающие сетки. 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.

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный техн

Больше работ по теме: