10.2 Задачи для самостоятельного решения

Составить схему РЗ, изобразить, рассчитать и выбрать по каталогу элементы РЗ (ТТ, РТ), проверить надежность (К_ч), в соответствии с вариантом по таблице 10.4.

Таблица 10.4. Индивидуальные задания для РПЗ-12

Вариант	Электроприемник	Выключатеть	РЗ		кА-
			реле	схема	Iкн	Iкк
1	2	3	4	5	6	7
1	ТМ-100/35/0,4	п	2	НЗ	0,2	0,04
2	ТМ-2500/20/0,4	Э	1	нз	6	1,2
3	ТМ-2500/10/0,4	п	2	Разн.	12,5	2,4
4	ТМ-2500/6/0,4	э	2	Разн.	12,5	2,4
5	ТМ-160/35/0,4	п	2	НЗ	0,3	0,06
6	ТСЗ-400/10/0,4	э	1	Разн.	2	0,4
7	ТСЗ-400/6/0,4	п	2	Разн.	4	0,8
8	ТМ-250/35/0,4	э	2	НЗ	0,4	0,08
9	ТМ-1000/20/0,4	п	2	НЗ	2,5	0,5
10	ТСЗ-250/15/0,4	э	1	НЗ	0,8	0,16
11	ТСЗ-160/10/0,4	п	2	Разн.	0,8	0,16
12	ТСЗ-250/6/0,4	э	2	Разн.	2,5	0,5
13	ТМ-1600/35/0,4	II	2	НЗ	3	0,6
14	ТМ-1600/20/0,4	э	1	Разн.	4	0,8
15	ТСЗ-1600/10/0,4	п	2	Разн.	8	1,6
16	ТСЗ-1600/6/0,4	э	2	НЗ	16	1,6
17	ТМН-1000/35/0,4	п	2	НЗ	2	0,4
18	ТСЗ-1000/15/0,4	э	1	НЗ	3	0,6
19	ТСЗ-1000/10/0,4	п	2	Разн.	5	1
20	ТСЗ-1000/6/0,4	э	2	Разн.	10	1
21	ТМ-630/35/0,4	п	2	НЗ	1	0,2
22	ТСЗ-630/15/0,4	э	1	Разн.	2,1	0,42
23	ТСЗ-630/10/0,4	п	2	Разн.	3,2	0,64
24	ТСЗ-630/6/0,4	э	2	НЗ	6,3	1,2
25	ТМ-400/35/0,4	п	2	НЗ	0,7	0,14
26	ТСЗ-400/15/0,4	э	1	НЗ	1,3	0,26
27	ТСЗ-250/10/0,4	п	2	Разн.	1,8	0,3

Примечание.

П – пружинный привод;

Э – электромагнитный привод;

I_кн– ток КЗ в начале действия МТЗ;

I_кк– ток КЗ в конце линии ЭСН;

НЗ – схема «неполная звезда»;

Разн. – схема включения на разность токов двух фаз.

10.3 Вопросы для самоконтроля знаний

10.3.1 Что такое ток возврата реле?

10.3.2 Что такое ток срабатывания реле?1

10.3.3 Дайте определение токовой отсечке.

10.3.4 Что такое коэффициент возврата?

10.3.5 Что такое коэффициент схемы?

11 Расчет заземляющего устройства электроустановок

Цель занятия. Изучение методики расчета заземляющего устройства электроустановок.

11.1 Расчетные формулы

Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с изолированной нейтралью (ИН) – это значит:

- определить расчетный ток замыкания на землю (/,) и сопротивление ЗУ (R₃);

- определить расчетное сопротивление грунта (р_р);

- выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

- уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

Примечание. При использовании естественных заземлений

, (11.1)

где , – сопротивление искусственных и естественных заземлений, Ом.

Сопротивление заземления железобетонных фундаментов здания, связанных между собой металлическими конструкциями, определяется по формуле

, (11.2)

где ρ = 100 Ом ∙м (суглинок);

S – площадь, ограниченная периметром здания, м².

Определение и

В любое время года согласно ПУЭ

, (11.3)

где R_з – сопротивление заземляющего устройства, Ом (не более 10 Ом);

I_з – расчетный ток замыкания на землю, А (не более 500 А). Расчетный (емкостный) ток замыкания на землю определяется приближенно

, (11.4)

где V_н – номинальное линейное напряжение сети, кВ;

^L_кп^{, L}_вп – ^{длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км.}

Примечание. В электроустановках с ИН до 1 кВ

(не более 4 Ом). (11.5)

При мощности источника до 100 кВ^.А – не более 10 Ом

По этой же формуле рассчитывают _Rз если ЗУ выполняется общим для сетей до и выше 1 кВ.

При совмещении ЗУ различных напряжений принимается R₃ наименьшее из требуемых значений (таблица 11.1).

Определение р_р грунта

, (11.6)

где – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом * м;

–коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта,

= F(климатическая зона, вид заземлителей), принимается по таблице 11.2.

Выбор и расчет сопротивления электродов

Выбор электродов – по таблице 11.4.

Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется по формуле

(11.7)

Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле

, (11.8)

где L_П – длина полосы, м;

b – ширина полосы, м; для круглого горизонтального заземлителя b = 1,1d;

t – глубина заложения, м.

Определение сопротивлений с учетом коэффициента использования.

; , (11.9)

где R_в и R_Г – сопротивление вертикального и горизонтального электродов с учетом коэффициентов использования, Ом;

η_в и η_г – коэффициенты использования вертикального и горизонтального электродов, определяются по таблице 11.5:

η = F(тип ЗУ, вид заземлителя, a/L, N_B), (11.10)

где а – расстояние между вертикальными заземлителями, м;

L – длина вертикального заземлителя, м;

N_B – число вертикальных заземлителей.

Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы

, (11.11)

Уточнение числа вертикальных электродов. Необходимое число вертикальных заземлителей определяется следующим образом:

(при использовании естественных и искусственных заземлителей);

(при использовании только искусственных заземлителей);

где – уточненное значение коэффициента использования вертикальных заземлителей.

Таблица 11.1. Наибольшие допустимые значения для 3-фазных сетей

Напряжение сети, кВ	Режим нейтрали	Rз.нб, Ом	Вид ЗУ
ПО и выше	ЗН	0,5	Заземление
3...35	ИН	10
0,66		2
0,38	ГЗН	4	Зануление
0,22		8
0,66; 0,38; 0,22	ИН	4	Заземление

Примечание. При удельном электрическом сопротивлении грунта более 100 Ом^.м допускается увеличивать указанные выше значения в 0,01р раз, но не более 10-кратного.

Таблица 11.2. Коэффициенты сезонности К_сез

Климатическая зона	Вид заземлителя		Дополнительные сведения
	вертикальный	горизонтальный
1	2	3	4
I	1,9	5,8	Глубина заложения вертикальных заземлителей от поверхности земли 0,5...0,7 м
II	1,7	4,0	Глубина заложения горизонтальных заземлителей 0,3...0,8 м
III	1,5	2,3
IV	1,3	1,8

Примечание. Зона I имеет наиболее холодный, IV – теплый климат; р – удельное сопротивление грунта, измерено при нормальной влажности, Ом ^. м, принимается по таблице 11.3.

Таблица 11.3. Удельное сопротивление грунта (р)

Грунт	Торф	Глина, земля садовая	Чернозем	Суглинок	Каменистая почва	Супесь	Песок с галькой
р, Ом • м	20	40	50	100	200	300	800

Таблица 11.4. Рекомендуемые электроды

Вид электрода	Размеры, мм	L, м	t, м
Стальной уголок	50 х 50 х 5 60 х 60 х 6 75 х 75 х 8	2,5...3	0,5...0,7
Круглая сталь	Ø 12...16	5...6
Труба стальная	Ø60	2,5
Полоса стальная	40 х 4	Расчетная
Пруток стальной	Ø 10...12

Таблица 11.5. Значения коэффициентов использования электродов

	а L						Дополнительные сведения
	I		2		3
	Лв	Лг	Л*	Лг	Лв	Лг
4	0,69 0,74	0,45 0,77	0,78 0,83	0,55 0,89	0,85 0,88	0,7 0,92	Числитель для контурного ЗУ, а знаменатель – для рядного
6	0,62 0.63	0,4 0,71	0,73 0,77	0,48 0,83	0,8 0,83	0,64 0,88
10	0,55 0,59	0,34 0.62	0,69 0,75	0,4 0,75	0,76 0,81	0,56 0,82
20	0,47 0,49	0,27 0,42	0,64 0,68	0,32 0,56	0,71 0,77	0,45 0,68
30	0,43 0,43	0,24 0,31	0,6 0,65	0,3 0,46	0,68 0,75	0,41 0,58

Пример 1

А х В= 15 х 12м

V_лэп = 20 кВ

L_лэп(кл) - Ю км

V_н = 0,4 кВ

ρ = 300 Ом • м (супесь)

t = 0,7м

Климатический район – IV

Вертикальный электрод – уголок (75 х 75), L_B = 3 м

Вид ЗУ – контурное

Горизонтальный электрод – полоса (40 х 4 мм)

Необходимо определить количество вертикальных и длину горизонтальных заземлителей, показать размещение ЗУ на плане, определить фактическое значение сопротивления ЗУ.

Решение.

Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электрода

Ом.

По таблице 15.2 К_сез.в = F(верт., IV) = 1,3.

Определяем предельное сопротивление совмещенного ЗУ

Ом(для ЛЭП ВН);

А

Требуемое по НН R_зу =2 ≤ 4 Ом на НН.

Принимается R_зу2 = 4 Ом (наименьшее из двух).

Но так как ρ > 100 Ом ^. м, то для расчета принимается

Ом

3. Определяем количество вертикальных электродов:

без учета экранирования (расчетное)

Принимаем = 10;

с учетом экранирования

Принимаем

По таблице 15.5 η_в= F(тип ЗУ, вид заземления, а/L, N_в) =F (контурное, вертикальное, 2, 10) = 0,69.

4. Размешаем ЗУ на плане (рисунок 11.1) и уточняются расстояния, наносятся на план. Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметру закладки равна

м.

Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся – между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимается N_B = 16, тогда

где а_в – расстояние между электродами по ширине объекта, м;

а_А – расстояние между электродами по длине объекта, м;

п_в – количество электродов по ширине объекта;

п_а – количество электродов по длине объекта.

Рисунок 11.1 План ЗУ подстанции

Для уточнения принимается среднее значение отношения

Тогда по таблице 15.5 уточняются коэффициенты использования

η_В=F(конт.; 1,3; 16) =0,56;

η_Г =F(конт.; 1,3; 16) = 0,32.

5. Определяем уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

Ом.

По таблице 11.2 К_сез.г = F(IV)=1,8.

Ом.

6. Определяем фактическое сопротивление ЗУ

Ом.

следовательно, ЗУ эффективно.