книги из ГПНТБ / Рябкова Е.Я. Расчет заземляющих устройств (Заземления в установках высокого напряжения) учеб. пособие

d

от произведения Ip для электродов длиною 1=2, 5, 10 м при различной пробивной напряженности грунта приводят­ ся на рис. IV-1.

Рис. IV-1. Импульсные коэффициенты вертикальных электро­ дов

б) Горизонтальный электрод при глубине h =0

На границе искровой зоны

Е — Епр — tp — Л/"ф I р,

отсюда фиктивный радиус

г = /р

фя/Я,пр

и, импульсное сопротивление горизонтального электрода

2. Протяженный горизонтальный заземлитеЛЬ (при р<^5000 омм)

а) Расчет протяженного заземлителя без учета искровых процессов в земле

При относительно небольшой амплитуде импульсного тока, когда искровым процессом в земле можно пренебречь, расчет протяженного заземлителя ведется по схеме замеще­ ния линии с распределенными постоянными параметрами

L и g.

Для единицы длины заземлителя индуктивность равна примерно индуктивности уединенного проводника

при заданной косоугольной волне тока в начале заземлителя I(0, t) = at напряжение на заземлителе

Отсюда импульсное сопротивление заземлителя:

гf ■ о ■=■ж т := і [' + -г-*І)Ч<' - е^>]• <36>

А = 1

Если длина фронта волны тока т, то при отношении

- f > 3 , е 34 <0,05, 1 - е г’ ^ 1 ,

*1

61

тс2

Е А2 T

/.=i

и импульсное сопротивление заземлителя для момента амплитуды волны тока будет

k—

*= 1

(37)

= * [ 1 + -г5г ] = * + т г -

Из уравнения (37) видно, что импульсное сопротивле­ ние заземлителя состоит из стационарного сопротивления^

и добавочного переходного индуктивного сопротивления ^

При этом относительное влияние индуктивности тем значи­ тельнее, чем больше отношение постоянной времени Т\ к длине фронта волны т, а следовательно, и чем меньше удельное сопротивление грунта и больше длина заземлите­ ля. При увеличении сопротивления грунта относительное влияние индуктивности уменьшается и заземлитель пере­

стает быть протяженным, так как а = —— ►1.

Если при определении сопротивления заземлителя не счи-, таться с влиянием индуктивности меньшим 10%, т. е. когда в уравнении (37)

62

На рис. ІѴ-З приводятся импульсные коэффициент^

протяженных заземлителей а = '~^ в зависимости от отно­

шения — , вычисленные по формулам (37) и (37,а), т. е.

Ті

без учета искровьіх процессов в землё.

Рис. ІѴ-З. Импульсные коэффициенты протяженных заземлителей (по расчету без учета искровых процессов в земле)

б) Импульсное сопротивление протяженного заземлителя при наличии искровых процессов в грунте

Если плотность тока, стекающего с поверхности протяч женного заземлителя, приводит к напряженности поля Е > >£пр, то растекание тока с заземлителя будет сопровожу даться пробоями окружающих его слоев земли. Возникаю­ щая искровая зона будет тем большего радиуса, чем больше

плотность тока, на поверхности электрода и удельное сопро­ тивление грунта.

к тому, что импульсная проводимость единицы длины зазем­ лителя будет меняться по дліине заземлителя и зависеть от тока £', стекающего с единицы длины заземлителя и ее по­ тенциала.

Если проводимость единицы длины протяженного зазем­ лителя (при h = 0) в стационарном режиме

64

где ir= U g „ — ток с единицы длины и / — ток со всего заземлителя, стекающие при потенциале всего заземлителя U. ■

Решением, путем подбора, неявного уравнения (39) опре­

деляется зависимость = f ( U ) . Эта зависимость относится

к грунтам с любым удельным сопротивлением при соот­

Расчет импульсного сопротивления протяженного зазем­ лителя по схеме замещения из индуктивности L и нелиней­ ной проводимости ga=f(U) приводит к сложному диффе­ ренциальному уравнению, которое может быть решено приближенными методами. Не останавливаясь на расчете, рассмотрим здесь некоторые закономерности в поведении

протяженного заземлителя при наличии искровых процессов в земле.

Рис. 1V-4. Импульсная проводимость протяженных заземлителеіі

На рис. ІѴ-5 приведены зависимости от длины заземли-

r. 1-

теля стационарного сопротивления R = -jp, импульсного со­

противления при отсутствии искровых процессов Z, им­ пульсного сопротивления при наличии искровых процессов

Zn и величины Rn= . Сопоставление между собой этих

кривых позволяет выяснить влияние на импульсное сопро-- тивление заземлителя его индуктивности и искровых про­ цессов в земле.

Из сравнения кривых Z и R, iZn и Rw видно, что для од­ ного и того же грунта и той же длины заземлителя влияние

66

I

индуктивности больше при наличии искровых процессбй (при Г>0). Это является следствием увеличения длительно­ сти переходного процесса (постоянной времени Т) из-за возрастания проводимости заземлителя от g до gu.-

Рис. ІѴ-5. Зависимость сопротивлений R, R'K, Z, Z n от длины заземлителя

Как видно из сравнения кривых для Z и Z„, искровые процессы в земле значительно снижают импульсное сопро­ тивление протяженного заземлителя. При относительно

малых длинах, когда плотности тока наиболее значительны, искровые процессы не только компенсируют влияние индук­ тивного сопротивления заземлителя, но и обусловливают снижение его сопротивления ниже стационарной величины R. При этом импульсный коэффициент заземлителя а =

Рис. ІѴ-6. Импульсные коэффициенты протяженных заземлителей в зависимости от удельного сопротивления грунта

При увеличении длины заземлителя влияние индуктив.- ности возрастает и импульсный коэффициент делается рав­ ным единице и тем при меньшей длине заземлителя, чем меньше удельное сопротивление грунта.

За точкой пересечения ZH и Я кривая , Z,r становится очень пологой, как следствие того, что искровые процессы уже не компенсируют влияние индуктивности. В этих усло­ виях использование заземлителей с большей длиной делает­ ся нерациональным, так как с увеличением их длины им­ пульсное сопротивление Zn перестает уменьшаться.

68