Диплом (1205411), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Второй способ - замена грунта вокруг электрода – материалом с высокой электрической проводимостью. Это уменьшает рост сопротивления по мере промерзания грунта, т.к. сопротивление почвы возрастает пропорционально ее базовому исходному значению. Идеальной, с точки зрения проводимости является смесь материала на основе графита и материала на основе глины.

Графитовый компонент обеспечивает высокую проводимость, в то время, как глина удерживает влагу рядом с электродом. Эта влага (когда она не мерзлая) способствует уменьшению сопротивления электрода к земле. Используя данные из выше описанного примера при удельном сопротивлении грунта 50 и 700 Ом∙м можно увидеть, что всего несколько электродов достаточно для желаемого результата, представленного в таблице Г.2 (приложение Г).

Самый простой путь совместного применения этих двух приемов  это использовать электрод, заправленный минеральной солью, установив его в замененный грунт.

Замена грунта вокруг электрода на материал с высокой электропроводностью уменьшит начальное сопротивление электрода к земле и удержит окружающую влагу. С течением времени, минеральные соли, проникая в окружающий грунт, предохранят замененную грунтовую добавку от промерзания. Таким образом, стремительный рост сопротивления при понижении температуры замедлится или прекратится вовсе. Рассматривая все тот же пример, с грунтом с удельным сопротивлением 50 и 700 Ом∙м можно увидеть, что требуется еще меньше электродов для достижения желаемого сопротивления грунта в 25 Ом, согласно таблице Г.3 (приложение Г).

Подводя итоги можно сказать, что химический заземляющий электрод с наружным диаметром 67 мм для увеличения площади контакта с землей, заправленный смесью минеральных солей, используется совместно с электропроводным материалом, изготовленным из смеси графита и глины. В условиях вечной мерзлоты значительно уменьшает электрическое сопротивление грунта и повышает работоспособность всей системы.

Данный материал, кроме того, может быть использован в качестве замены окружающего грунта для электродов любого типа, включая, вертикальные заземляющие стержни, заземляющие кабели и т. п.

Производитель гарантирует бесперебойную работу заземлителя в течение всего срока эксплуатации не менее 30 лет, [12].

2.2 Расчет заземляющего устройства в условиях вечной мерзлоты

Заземление выполняется с целью обеспечения экономически целесообразных условий эксплуатации оборудования понизительной подстанции. Целью расчета защитного заземления контура является определение таких его оптимальных параметров, при которых сопротивление растекания контура ( ) и напряжения прикосновения ( ) не превышают допустимых значений. Произведем расчет заземлителя.

Исходные данные представлены в таблице Д.1 (приложение Д).

За исходные для расчёта принимаем данные: местность относится к первой климатической зоне; площадка отсыпана песчаным грунтом; максимальная глубина сезонного промерзания 3м.; грунты слоя сезонного промерзания среднепучинистые.

В основу расчета положен графоаналитический метод, основанный на применении теории подобия [13], который предусматривает:

– замену реального грунта с изменяющимся по глубине удельным сопротивлением эквивалентной двухслойной структурой с сопротивлением верхнего слоя и сопротивлением нижнего слоя значение которых определяют методом вертикального зондирования (ВЭЗ); замену реального и сложного заземляющего контура, состоящего из системы вертикальных электродов, объединенных уравнительной сеткой с шагом 4¸20 м, любой конфигурации, эквивалентной квадратной расчетной моделью с одинаковыми ячейками, однослойной структурой земли, при сохранении их площадей , общей длины вертикальных и горизонтальных электродов, глубины их заложения значения растекания сопротивления и напряжение прикосновения.

Но изначально, для районов с многомёрзлым грунтом для расчёта принимается 3-х слойная структура земли, которую приводим к 2х слойной. При этом параметры первого слоя неизменимы, параметры второго заменяются эквивалентным в соответствии с формулой:

, (2.1)

где - сопротивление слоя «положительных температур», Ом×м; S - площадь заземляющего контура, м²; h₁ - толщина верхнего "деятельного" слоя, м; h₂ - толщина слоя "отрицательных температур", м; r₂ - сопротивление слоя «отрицательных температур»Ом×м;

Ом×м.

Моделью заземлителя служит квадратная сетка из взаимопересекающихся полос с вертикальными электродами, площадью S=45700,7 м² , которая представлена на рисунке Д.1 (приложение Д).

Предварительно определяем следующие значения основных расчетных величин по формулам:

• длина горизонтальных заземлителей , м.

, (2.2)

L_г = 25 = 5344,4 м.

Число вертикальных электродов , шт.:

, (2.3)

= 0,35 = 75шт.

Длина вертикального электрода , м определяется по формуле:

, (2.4)

где – толщина верхнего слоя грунта, м (исходные данные).

м ,

Общая длина вертикальных электродов , м:

, (2.5)

м,

Расстояние между вертикальными заземлителями а, м:

, (2.6)

м.

Сопротивление заземляющего контура , Ом:

, (2.7)

где – коэффициент; – эквивалентное сопротивление грунта, Ом^.м.

Эквивалентное сопротивление грунта , Ом^.м:

, (2.8)

где – сопротивление верхнего слоя земли, Ом^.м (исходные данные); – сопротивление нижнего слоя земли, Ом^.м (исходные данные); – коэффициент, равный 0,392.

при , (2.9)

при , (2.10)

при , (2.11)

при . (2.12)

Проверим выполнение условия по формуле (2.9):

,

,

Условие выполняется.

Находим коэффициент по формуле (2.9):

,

Проверим выполнение условия по формуле (2.11):

,

.

Условие не выполняется.

Проверим выполнение условия по формуле (2.12):

,

.

Условие выполняется.

Расчет коэффициента производим по формуле (2.12):

,

Находим эквивалентное сопротивление грунта по формуле (2.8):

Ом^.м,

Сопротивление заземляющего контура находим по формуле (2.7):

Ом,

Проверяем по допустимому сопротивлению, Ом:

, (2.13)

где – допустимое сопротивление, Ом; Ом [13].

Ом.

Условие выполняется.

При расчете заземляющего устройства в условиях вечной мерзлоты необходимо определить напряжение прикосновения.

При проектировании заземляющих устройств исходят из величин допустимых напряжений прикосновения. Допустимое значение прикосновения – это максимальное безопасное напряжение, которое может быть приложено к человеку в течение определенного времени.

Напряжения прикосновения находим , В:

, (2.14)

где – ток однофазного замыкания на землю в РУ питающего напряжения; – коэффициент прикосновения.

К_пр = М b , (2.15)

где – коэффициент, характеризующий условия контакта человека с землей.

, (2.16)

где – сопротивление тела человека, ; – сопротивление растекания тока со ступней человека.

, (2.17)

где – коэффициент, значение которого определяем из [13], .

Коэффициент, характеризующий условия контакта определяем по формуле:

Ом,

Находим коэффициент прикосновения по формуле (2.15):

К_пр = .

Определим ток однофазного замыкания на землю, кА:

, (2.18)

А,

Находим напряжение прикосновения для РУ – 220 кВ, по формуле (5.14):

В,

Значение нормируемого напряжения прикосновения, для электроустановок U > 220 кВ и времени воздействия I_кз составляет 400 В, [5].

98,11 В 400 В.

Так как условие выполняется, то электробезопасность обслуживающего персонала обеспечивается.

2.3 Современные методы оценки состояния заземляющих устройств

Заземляющие устройства (ЗУ) подстанций – важнейшая часть их конструкций, от технического состояния, которой зависит надёжность работы электрооборудования и личная безопасность обслуживающего персонала.

Одна из тенденций современного развития энергетики – рост токов однофазных коротких замыканий на понизительных подстанциях – обуславливает обеспечение выполнение функций заземляющей сетки на протяжении всего срока эксплуатации.

Однако необходимо отметить, что в силу сложившейся в последние десятилетия в России экономической ситуации приоритетным является не строительство новых, а реконструкция существующих объектов. При этом, как правило, многие длительно прослужившие контурные ЗУ находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, несоответствующее требованиям. Поэтому проблема эксплуатационного контроля в настоящее время чрезвычайна, актуальна и обусловлена она повышением безопасности и эффективности работы подстанции.

Специфика работы заземляющих устройств заключается в том, что ЗУ длительное время находится под влиянием крайне неблагоприятных условий. Многофункциональность ЗУ обуславливает наличие многих разрушающих факторов, воздействующих на заземляющее устройство: (протекание по контуру импульсных токов молнии; токов короткого замыкания; воздействие высокочастотных переходных процессов в ОРУ: протекающие тяговые токи, изменяющиеся в широких пределах, создают значительные разности потенциалов между элементами заземления, ведущие к возникновению уравнительных токов.) Помимо перечисленных, контур ЗУ подвергается влиянию геофизических факторов агрессивной окружающей среды (интенсивное коррозионное воздействие, пучинность). Ситуация усугубляется тем, что в практике может иметь место некачественный монтаж ЗУ (занижения сечения, некачественная сварка заземлителей и заземляющих проводников, игнорирование вопросов защиты от коррозии), а также недостаточность необходимых мероприятий в процессе эксплуатации для поддержания технического состояния заземляющего устройства на должном уровне.

Характеристики

Список файлов ВКР