Расчет заземляющего устройства трансформаторной подстанции 10/0, 4 кВ

Рассчитать заземляющее устройство трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ (мощность трансформатора кВА), которое предполагается выполнить в виде замкнутого контура из стальной полосы с прямоугольным поперечным сечением 40×4 мм с вертикальными электродами диаметром 0,012 м и длиной 5 м, уложенного на глубине м от поверхности земли с двухслойной электрической структурой;; ;. Заземляющее устройство находится в 2-ой климатической зоне России. Среднегодовая продолжительность гроз составляет 30 часов. Длина сети напряжением 10 кВ: воздушной; кабельной. В качестве естественного заземлителя используется железобетонный фундамент здания (площадь занимаемая зданием).

Схема сети 0,38 кВ приведена в приложении.

РЕШЕНИЕ Поскольку на подстанции используются электроустановки до и выше 1000 В, то к заземляющему устройству должны быть предъявлены следующие требования:

• — требования сети 0,36 кВ работающей с глухозаземленной нейтралью;
• — требования сети 10 кВ работающей с изолированной нейтралью.
• 1. Предъявляем требования сети 0,38 кВ.

Вначале определяем эквивалентное удельное сопротивление двухслойной земли.

.

Допустимая величина сопротивления заземляющего устройства, к которому присоединяется нейтраль трансформатора, с учетом удельного сопротивления земли равна.

.

Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, искусственных заземлителей и суммарного сопротивления всех заземляющих устройств воздушных линий сети 0,38 кВ:

Определяем величину сопротивления естественного заземлителя.

.

т.к.,.

Определяем величину суммарного сопротивления всех заземляющих устройств ВЛ сети 0,38 кВ. Для этого необходимо на заданной схеме сети (рис. 1) расставить заземляющие устройства по условию защиты от перенапряжений и по условию повторного заземления нулевого провода.

Допустимая величина суммарного сопротивления всех заземляющих устройств каждой воздушной линии 0,38 кВ с учетом удельного сопротивления земли равна:

а допустимая величина сопротивления каждого повторного заземления нулевого провода.

Расставив заземляющие устройства в сети 0,38 кВ, определяем суммарное сопротивление каждой отходящей линии.

Поскольку, то .

Аналогично.

Суммарное сопротивление всех заземляющих устройств в сети 0,38 кВ равно.

Зная и определяем их суммарное сопротивление.

2. Предъявляем к заземляющему устройству требования сети 10 кВ.

Допустимая величина сопротивления заземляющего устройства определяется по формуле.

.

тогда.

Поскольку то величина сопротивления искусственного заземлителя определяется по формуле.

После сравнения полученных величин и для расчета принимаем меньшую из них, т. е.

Определяем сопротивления вертикальных и горизонтальных элементов заземлителя.

Вертикальные электроды пересекает границу раздела между слоями двухслойной земли. Поэтому определяем по формуле.

Тогда будет равно.

Определяем предварительное количество вертикальных стержней.

Принимаем 2 вертикальных стержней.

Значения эквивалентного диаметра стальной полосы.

.

Тогда сопротивление горизонтального элемента равно:

;

Тогда сопротивление заземляющего контура определяем по формуле.