5.10.2. Расчет заземления на тп-2 10/0,4 кВ населенного пункта

Заземляющее устройство (ЗУ) ПС 10/0,4 кВ одновременно используется при напряжениях ниже и выше 1000 В. Поэтому, согласно ПУЭ [16, п. 1.7 57], сопротивление ЗУ (R_з) должно быть не более (49) R_з  125/I_знз, где I_знз – расчетный ток замыкания на землю, А, определяемый по формуле [12, с. 108]

I_знз = U_н(l/350 + l_КЛ/10),

где U_н = 10 кВ – номинальное напряжение; l_ВЛ, l_КЛ  длина соответственно воздушных и кабельных линий (км), электрически соединенных между собой и отходящих от общих шин.

В нашем случае l_КЛ = 0, а общая длина воздушных линий 10 кВ, отходящих от ГПП 110/10 кВ, составляет

l_ВЛ = 200 + (2,5 + 4,5)2 + 0,8 = 214,8 км.

Тогда

I_знз = 10(214,8/350) = 6,14 А, R_з  125/6,14 = 20,3 Ом.

К ЗУ на ТП 10/0,4 кВ присоединяется и нейтраль трансформатора 10/0,4 кВ. Поэтому, согласно ПУЭ [16, п. 1.7.62], сопротивление этих ЗУ должно быть не более 4 Ом. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей (в нашем случае их нет), а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода ВЛ 0,38 кВ (количество ВЛ не менее двух). При этом сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали трансформатора, должно быть не более 30 Ом (при линейном напряжении 380 В). Удельное сопротивление земли ρ более 100 Ом  м допускает увеличение этих норм в 0,01ρ раз, но не более десятикратного.

Выполним подробный расчет заземления ТП2 10/0,4 кВ с тремя отходящими линиями. На КЛ и ВЛ (табл. 68) число повторных заземлений нулевого провода равно 15, а их общее сопротивление 2 Ом. Таким образом, при учете повторных заземлений обеспечивается величина сопротивления ЗУ R_з < 4 Ом. Однако, как уже отмечалось, в непосредственной близости от нейтрали трансформатора должен находиться заземлитель с сопротивлением не более 30 Ом (при удельном сопротивлении грунта ρ < 100 Ом  м). Так как 30 Ом > 20,3 Ом (20,3 Ом – предельная величина сопротивления ЗУ по величине тока замыкания на землю), то на ТП-2 необходимо выполнить ЗУ с сопротивлением R_з < 20,3 Ом. Примем следующие исходные условия для расчета ЗУ.

Заземляющее устройство выполняется в виде прямоугольного контура из горизонтально проложенной на глубине 0,8 м круглой стали диаметром 10 мм и из расположенных по этому контуру вертикальных стержней из угловой стали 40  40  4 мм длиной l_В = 3 м, отстоящих друг от друга на одинаковом расстоянии а = l_В = 3 м. Удельное сопротивление глина (табл. П1.10) ρ = 60 Ом  м.

Расчетное значение удельного сопротивления грунта находится по формуле

ρ_р = Kρ,

где K – коэффициент сезона (табл. 49), равный K_В = 1,65 для вертикальных заземлителей и K_Г = 5,4 – для горизонтальных заземлителей на глубине 0,8 м.

Тогда расчетное значение удельного сопротивления грунта составит для вертикальных стержней: ρ_рВ = 1,65  60 = 99 Ом  м, для горизонтальных заземлителей [12, с. 114]: ρ_рГ = 5,4  60 = 324 Ом  м.

Сопротивление одного стержня из угловой стали, верхний конец которого находится на глубине до 0,8 м, находим по формуле (50):

В этом выражении l = l_В = 3 м – длина стержня, В – ширина полки уголка, м (В = 0,04 м).

Ориентировочное число вертикальных стержней без учета их взаимного экранирования по формуле (51)

n = R_В.ст/R_з = 28,33/20,36 = 1,39.

Однако со стороны входа на ТП-2 для выравнивания потенциала должны располагаться два вертикальных стержня, причем пройти на территорию ТП можно как с одной стороны, так и с другой. Поэтому принимаем n = 4.

При n = 4 и отношении a/l = 1 коэффициент использования вертикальных стержней в замкнутом контуре η_ср = 0,5 [16] (рис. 5, а). Тогда результирующее сопротивление всех вертикальных стержней с учетом их взаимного экранирования (52)

R_рез.с = R_ст/(n_ср) = 28,33/(4  0,5) = 14,17 Ом.

Сопротивление горизонтального заземлителя длиной l_Г = nа = 4  3 = 12 м [16, с. 115116] (53):

155,74 Ом,

где d – диаметр заземлителя, м; t_п – глубина заложения заземлителя, м; η_пк – коэффициент взаимного экранирования горизонтального заземлителя в замкнутом контуре при n = 4 и отношении a/l = 1, η_пк = 0,27 (рис. 5, б).

Тогда с учетом экранирования стержнями результирующее сопротивление заземлителя ТП 10/0,4 кВ определяется по формуле (54) [12]:

Ом.

Таким образом, результирующее сопротивление всего ЗУ меньше 20,3 Ом, что и требовалось достичь.

Аналогично выполняется расчет ЗУ для ТП-1 и ТП-3.