Математическая модель

Министерство образования и науки Российской Федерации

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения

ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Методические указания к лабораторному практикуму

 

Факультет электроэнергетический,Ф ЗДО

Специальность 140211 “Электроснабжение”

Направление 140400 “Электроэнергетика и электротехника. Профиль – Электроснабжение”

Вологда

 

ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ: методические указания к лабораторному практикумудля студентов специальности 140211 И НАПРАВЛЕНИЯ 140400 дневной и заочной форм обучения. – Вологда: ВоГТУ,2011.-20с.

 

В методических указаниях излагаются нормативные требования к заземляющим устройствам электроустановок, станций и подстанций. А так же методика автоматизированного (компьютерного) проектирования и проектирования по инженерной методике заземляющего устройства подстанции.

 

 

Утверждено редакционно- издательским советом ВоГТУ

 

 

Составители:

Ананьев В.П., канд. техн. наук, доцент,.

 

Рецензент: Немировский А.Е., доктор технических наук,

профессор, зав.каф. “Электрооборудование”

 

 

Подписано в печать Усл.печ. Тираж

 

Печать офсетная. Бумага офисная. Заказ

 

 

 

Отпечатано: РИО ВоГТУ, г. Вологда, ул.Ленина,15.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Лабораторная работа посвящена закреплению знаний по разделам “Режимы электрической нейтрали в электроустановках и Молниезащита станций и подстанций” лекционного курса “ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ”.

Целью и названием работы является изучение и освоение компьютерной и инженерной методик проектирования заземляющего устройства подстанции. Получение навыков выбора типа подстанции, основного электрооборудования, схемы распределительных устройств, размеров заземляющего контура. Выбор и обоснование режима нейтрали, требуемого согласно ПУЭ сопротивления заземляющего устройства.

 

НОРМАТИВНАЯ ЧАСТЬ

Основные понятия и определения

 

Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. [1] п.1.7.28.

Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности. [1].п. 1.7.29.

Работа электрических сетей напряжением 2-35кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор.

Работа электрических сетей напряжением 110кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так и с эффективно заземленной нейтралью.

Электрические сети напряжением 220кВ и выше должны работать только с глухозаземленной нейтралью.[1] п. 1.2.16.

Искусственный заземлитель – заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.[12] п.1.7.16.

Естественный заземлитель – сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемую для целей заземления.[1] п.1.7.17.

Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью следует выполнять с соблюдением требований либо к их сопротивлению либо к напряжению прикосновения, а также с соблюдением требований к конструктивному выполнению.[1] п.1.7.88.

Для исключения электрической связи внешней ограды с заземляющим устройством расстояние от ограды до элементов заземляющего устройства, расположенных вдоль нее с внутренней, внешней или с обеих сторон, должно быть не менее 2м.[1] п.1.7.93.

Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом с учетом сопротивления естественных и искусственных заземлителей. [1] п.1.7.90.

Горизонтальные заземлители следует прокладывать по краю территории, занимаемой заземляющим устройством так, чтобы они в совокупности образовывали замкнутый контур на глубине 0,5 – 0,7 м. Вертикальные заземлители должны быть длиной 3 – 5м. [1] п.1.7.90.

Считается, что сопротивления естественных и искусственных заземлителей взаимодействуют параллельно.

Если заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок до 1кВ и выше 1кВ то при выборе его сопротивления должны учитываться тебования для обоих диапазонов напряжения с учетом режима электрической нейтрали.

Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными.

Искусственные заземлители не должны иметь окраски.

Материал и наименьшие размеры заземлителей должны соответствовать приведенным в табл. 1.7.4. [1] п.1.7.111.

 

1. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

a) Определим необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественных заземлителей.

 

 

,

Где - сопротивление искусственного заземлителя, Ом;

- сопротивление естественного заземлителя, Ом;

-сопротивление заземляющего устройства требуемого согласно ПУЭ, Ом.

 

b) Определим расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов[2]:

 

= ln , Ом,

Где - удельное спротивление грунта, Ом/м;

l – длина горизонтальных стержней (периметр контура), м;

h – глубина залегания горизонтальных электродов (контура), м.

 

Если > , то необходимо применение вертикальных электродов.

 

c) Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа определяем по выражению из [2]:

 

 

= , Ом,

 

Где l – длина вертикального электрода, м;

t-расстояние от поверхности земли до центра вертикального электрода, м;

d- диаметр вертикального электрода, м.

 

d) Для дальнейшего проектирования необходимо предварительно задаться числом вертикальных электродов. Этот параметр выбирается либо произвольно, либо из компьютерной методики.

 

Далее определяется расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов с учетом влияния вертикальных электродов:

 

= ,

Где - коэффициент использования горизонтальных электродов.

находят из табл. 8.7 [3], рассчитав предварительно отношение расстояния между вертикальными электродами к их длине.

 

Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов;

 

= .

 

Определяем коэффициент использования вертикальных электродов из табл. 8.5 [3] - .

 

Находим число вертикальных электродов:

.

 

 

На этом шаге инженерной методики необходимо сделать итерацию т.е

вернуться к п.d. и повторить расчет необходимое число раз до получения устойчивого решения.

 

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ