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

/ растет медленнее, чем его сопротивление R при 50 гц, и им-

£

пульсный коэффициент а = —— снижается,' что говорит

R

о лучшем использовании заземлителя в более плохом грун­ те (рис. Ѵ-5).

Добавление вертикальных электродов по контуру сетки в меньшей степени сказывается на снижении Z„, чем на сни­ жении R, из-за ослабления пробоев в земле и увеличения длительности переходного процесса. Вследствие этого им­ пульсный коэффициент а увеличивается, что видно из пере­ сечения кривых Zn и R при больших значениях р.

Рис. Ѵ-6. Импульсные коэффициенты сеток

Использование, вместо коротких, более длинных верти­ кальных электродов, при том же общем их расходе, благо­ приятно для снижения Z„ из-за меньшего влияния искровой зоны на экранирование более длинных электродов.

80

V

Размещение вертикальных электродов по контуру заземлителя целесообразно производить с учетом мест присоеи динения молниеотводов. Дополнительные вертикальные

Рис. Ѵ-7. Импульсные коэффициенты сеток размером

і / S = 40 м и S = 60 м при / = 10 — 100 ка и т = = 3 — 6 мксек

электроды у молниеотводов внутри контура менее эффек­ тивны из-за сильного экранирования при больших амплиту­

дах тока.

/

Кривые импульсных коэффициентов (при 7М) заземлителей подстанций разных размеров в зависимости от удель­ ного сопротивления грунта приводятся на рис. Ѵ-б—Ѵ-9.

Рис. Ѵ-8. Импульсные коэффициенты сеток у S =20 м

На рис. Ѵ-10 в зависимости от размера заземлителей — сеток даются области импульсных коэффициентов (при /м) в грунтах р= 200-г-600 омм при изменении тока от /= 1 0 ка

большой погрешностью могут быть использованы и для не-

82

однородного грунта с эквивалентным удельным сопротивлением рэ.

ірунт-гжо*

т

J.

Ä«Q(MЯр

ірцшп- пим

Рис. Ѵ-9. Импульсные коэффициенты сеток

Максимальное напряжение наѵзаземлителе при времени, равном длине фронта тн волны напряжения:

где а — импульсный коэффициент при / м;

^-----коэффициент, учитывающий превышение ампли-

<'м>

туды напряжения на заземлителе над напряже­ нием при амплитуде тока (см. табл. XIII).

Как видно из табл. ХІІІ, коэффициент к тем выше, чем больше размеры заземлителя и его насыщенность электро­ дами и меньше удельное сопротивление грунта, т. е. во всех тех случаях, когда влияние индуктивности наибольшее.

Рис. Ѵ-10. Области импульсных коэффи­ циентов сеток из ячеек 10X10 м2 в грунтах

При растекании тока молнии с протяженного заземлите­ ля подстанции волна напряжения на заземлителе по мере удаления от места ввода тока (от места присоединения молниеотвода к заземлителю) снижается по амплитуде, а длина фронта и длина волны увеличиваются (рис. Ѵ-11). Вследствие этого максимальный потенциал на заземленном корпусе оборудования, а следовательно, и на его изоляции, будет меньше при удалении его подсоединения к заземли­ телю подстанции от места подсоединения молниеотвода (рис. Ѵ-12).

84

Рис. V-11. Форма волны напряжения заземлителя на разном расстоянии от места ввода тока

85

86

Как видно из рис. Ѵ-12, наиболее значительное снижение максимального напряжения на заземлителе наблюдается вблизи места ввода тока, а по мере удаления от него это снижение уменьшается и даже прекращается. Наибольшее снижение максимального напряжения на заземлителе наблю­ дается в тех случаях, когда переходный процесс из-за ин­ дуктивности больше, т. е. когда больше размеры заземлителя, насыщенность его электродами и меньше удельное со­ противление грунта.

Примерные значения относительного максимального на­ пряжения на заземлителе — сетке (из ячеек 10X10 ж2) на расстоянии х —20 ж іи я:= 40 ж от места ввода тока в цент­ ре заземлителя приводятся в табл. XIV.

3. Грозоупорность подстанций при прямых ударах молнии

а) Определение грозоупорности подстанции при использовании ее заземлителя для заземления молниеотводов

Грозоупорность подстанции при ПУМах характеризует число случаев за грозовой сезон (п) появления на заземли­ теле подстанции потенциалов, опасных для изоляции обо-, рудрвания. Обычно величина n C 1 и показателем грозо­ упорности подстанции при ПУМах является величина об­ ратная п, т. е. число лет о одним опасным для изоляции ударом молнии в молниеотвод:

87

S'~'(a + 6h) (b + 6h) — площадь, с которой собираются удары молнии в молниеотводы;

аи b — размеры заземлителя подстанции; /г — высота молниеотводов;

Р — вероятность появления на заземлителе подстанции потенциала U =I-Z n, при котором напряжение на изоляции пре­ вышает выдерживаемое ею напряже­ ние, т. е.

6/Z„ І>£УВыд,

6<Т — коэффициент, учитывающий долю потенциала за­ землителя, ложащегося на изоляцию оборудования; ^выд — выдерживаемое напряжение изоляции, равное испы­ тательному напряжению изоляции при полной волне.

Выше отмечалось, что потенциал заземлителя может быть характеризован двумя величинами:

а) напряжением на заземлителе в момент максимума то­ ка молнии

^(/м) —Іи • R • сц

заземлителя, но время наступления максимума напряжения, т. е. ти, при этом уменьшается. Так, например, при У 5 — = 8 0 ' м и тт= 6 мксек имеем Т ц ' = 2 мксек, а коэффициент k —

близкий к соотношению испытательных напряжений при

88

срезанной и полной волне. Учитывая это, а также значение б<(1, можно считать, что для исключения повреждения изо­ ляции оборудования достаточно иметь потенциал заземлителя в момент максимума тока

UZ—'IMZH ,

''м ’

меньше импульсного испытательного напряжения при пол­ ной волне.

Потенциал на заземлителе подстанции, опасный для изо­ ляции оборудования, может быть 'как из-за большой ампли­ туды, так и из-за большой крутизны при меньшей амплиту­ де волны тока молнии. Для определения опасных парамет­ ров волны тока молнии строятс^; вольт-амперные характе­ ристики заземлителя при разных длинах фронта волны тока и проводится горизонтальная прямая с ординатой, равной

пряжения (рис. Ѵ-13). По точкам пересечения вольт-ампер- ных характеристик при разных длинах фронта с прямой £Лісп определяются опасные параметры ударов молнии:

амплитуда тока Ім и соответствующая ему крутизна а = —~ ,

Тт

Кривые опасных параметров для подстанций 35 и ПО кв

с заземлителями — сетками размером ]AS = 80 ж в грунтах с разным удельным сопротивлением приводятся на рис. Ѵ-14.

По кривым вероятности амплитуд и крутизн тока мол­ нии [Л. 16] находятся вероятности Ра и Р{ опасных парамет­ ров и строятся графики Pai=f(Pi). По площади, ограниченной кривой Pa=f(Pi), определяется значение Р — вероятности появления на заземлителе подстанции потен­ циала, опасного для изоляции оборудования при всех воз­ можных сочетаниях опасных параметров молнии, при дан­ ных размерах и конструкции заземлителя и удельных со­ противлениях грунта (рис. Ѵ-15,а, б).

При найденной величине Р определяется число опасных ударов за грозовой сезон

И—Удор• Р

или число лет работы подстанции е одним опасным ударом

89