Пример выполнения практической работы № 13

Тема: выполнить план и разрез для заданной цепи ЗРУ.

Исходные данные: выполнить план и разрез по ячейкам генераторного выключателя и группового реактора.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ПР.13.140206.4-07.05 ДП. 1001. 2-00. 3883. ПЗ.

Разработал

Иванов

Проверил

Николаева

Рецензент

Н. Контроль

Утвердил

План и разрез ЗРУ-10 по ячейкам генераторного выключателя и реактора

Литер

Листов

ЧЭнК

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ПР.13.140206.4-07.05

Рисунок 13.1 – ЗРУ-10 кВ. Разрез а) и план б) по ячейкам генераторного выключателя и группового реактора.

1- трансформатор тока; 2- проходной изолятор; 3- камера генераторного выключателя; 4- привод выключателя; 5- блок сборных шин; 6- блок шинных разъединителей; 7- привод шинных разъединителей и заземляющих ножей; 8- камера сдвоенного реактора

Практическая работа №14

Тема: Расчет заземляющего устройства на станции

Цель работы:

- ознакомление с назначением и конструкцией заземляющих устройств;

- освоение методики расчета заземляющего устройства станции;

- продолжить изучение ЕСКД и применение их на практике (при оформлении отчета).

Теоретический материал

Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей.

Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения.

Заземление обязательно для всех установок напряжением 500 В и выше, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках – при напряжении 36 В переменного тока.

В электрических установках заземляются: корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, каркасы распределительных щитов, пультов, шкафов, металлические корпуса кабельных муфт, металлические оболочки и броня кабелей, проводов, металлические конструкции зданий и сооружений и другие металлические конструкции, связанные с установкой электрооборудования.

Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители. В качестве естественных заземлителей применяют водопроводные трубы, оболочки кабелей, фундаменты и металлические части зданий, фундаменты опор, надежно соединенные с землей, а так же системы трос – опора. В качестве искусственных заземлителей применяют металлические стержни, уголки, полосы, погруженные в почву для надежного контакта с землей.

Количество заземлителей определяется расчетом в зависимости от необходимого сопротивления заземляющего устройства или допустимого напряжения прикосновения.

Размещение искусственных заземлителей производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием. Для этой цели на территории ОРУ прокладываются заземляющие полосы на глубине 0,5 – 0,7 м вдоль рядов оборудования и в поперечном направлении, образуя заземляющую сетку, к которой присоединяется заземляемое оборудование.

Порядок выполнения работы:

- повторение теоретического материала; [конспект лекций]

- внимательное изучение задания на практическую работу.

В результате выполнения практической работы студент должен

знать:

- назначение и виды заземлений;

- схемы РУ разного напряжения;

- основные требования к заземляющим устройствам.

уметь и иметь навык:

- выполнения плана ОРУ;

- расчета по заданному алгоритму конкретной задачи.

Исходные данные: курсовой проект.

Алгоритм решения

1 В соответствие с заданием на курсовой проект составить расчетную схему.

2 Для заданной схемы определить допустимое сопротивление заземляющего устройства:

Согласно ПУЭ для каждого напряжения допустимое сопротивление заземляющего устройства определяется:

при = 6¸35 кВ, £ 10 Ом;

= 0,4 кВ, £ 4 Ом, если номинальная мощность трансформатора ³ 100 кВ×А; и = 10 Ом, если £ 100 кВ×А;

= 110 кВ и выше, £ 0,5 Ом.

Для сложной схемы выбирается наименьшее из .

3 Составить заземляющий контур (сетку)

3.1 Составить план ОРУ по структурной схеме станции

Для ГРЭС:

ОРУ-500 кВ

В

ОРУ-220 (110) кВ

L₁ D

L₂ D

h₁ h₂

А С

Рисунок 14.1 – план ГРЭС

На каждое присоединение в ОРУ существует одна ячейка, кроме того необходимо предусмотреть по 2 резервные ячейки в каждом ОРУ.

Для ТЭЦ

L₄

ЗРУ

L₁ коридор

В h₁ L₃

ОРУ-220 (110) кВ

L₂

h₂ А

Рисунок 14.2 – план ТЭЦ

3.2 Определить шаг ячейки:

для ЗРУ-10 кВ, м;

U=35 кВ, м;

U=110 кВ, м;

U=220 кВ, м;

U=330 кВ, м;

U=500 кВ, м.

3.3 Определить площадь ОРУ ГРЭС

, м² (14.1)

- Определить длину ОРУ-500 кВ:

, м (14.2)

где - шаг ячейки ОРУ-500 кВ,

- количество ячеек,

2 м ¸ 4 м – расстояние до ограждения ОРУ, согласно ПУЭ.

- Определить длину ячейки l₁ по разрезу, м [2, с. 423]

- Определить ширину ОРУ-500 кВ:

, м (14.3)

- Определить длину ОРУ-220 кВ:

, м (14.4)

- Определить ширину ОРУ - 220 кВ:

, м (14.5)

- Определить длину ячейки l₂ по разрезу, м. [3, П.12.2; 12.1]

3.4 Составить заземляющую сетку ГРЭС

Провести заземляющий контур, отступив от заграждения 1¸2 м.

Провести вертикальные полосы между ячейками, включая резервные.

Провести горизонтальные полосы вдоль электрооборудования: сборных шин, выключателей, трансформаторов.

3.5 Определить длину заземляющих полос L_Г, сложив длины всех вертикальных и горизонтальных полос.

Согласно ПУЭ заглубление горизонтальных полос составляет , м.

Рисунок 14.3 – заземляющая сетка ОРУ 500-220 кВ

3.6 Определить площадь ОРУ и ЗРУ (для ТЭЦ)

, м² (14.6)

- Определить длину РУ ТЭЦ

, м; (14.7)

где , - расстояние между РУ-10 и 220 (110) кВ

L₁ =18 м – ширина ЗРУ-10 кВ;

L₂ – длина ячейки ОРУ-220 кВ, м [3, П.12.2 ]

- Определить ширину РУ ТЭЦ

, м; (14.8)

, м [3, с.119 ]

3.7 Начертить горизонтальную сетку

Провести заземляющий контур, отступив от заграждения 1¸2 м.

Провести вертикальные полосы между ячейками, включая резервные.

Провести горизонтальные полосы по периметру ЗРУ и вдоль электрооборудования: сборных шин, выключателей, трансформаторов.

3.8 Определить длину заземляющих полос L_Г, сложив длины всех вертикальных и горизонтальных полос.

Согласно ПУЭ заглубление горизонтальных полос составляет ,м.

Рисунок 14.4 – заземляющая сетка ТЭЦ

4 Определить длину вертикальных заземлителей

Согласно ПУЭ длина вертикальных заземлителей составляет ,м;

5 Определить расчетно-удельное сопротивление грунта с учетом промерзания

для горизонтальных полос (сетки):

, Ом*м (14.9)

где - коэффициент промерзания для горизонтальных полос;

- сопротивление грунта согласно заданию на КП определяется по таблице 14.1

для вертикальных заземлителей:

, (14.10)

где - коэффициент промерзания для вертикальных заземлителей

Таблица 14.1 Удельное сопротивление грунта

Грунт	Удельное сопротивление, Ом*м	Грунт	Удельное сопротивление, Ом*м
Песок Супесок Суглинок Глина Садовая земля	400-1000 и более 150-400 40-150 8-70	Торф Чернозем Мергель, известняк Скалистый грунт	10-50 1000-2000   2000-4000

6 Произвести проверку заземляющего устройства на термическую стойкость по условию:

; (14.11)

где В_к =I²_по *(t_откл +Т_а) – импульс квадратичного тока, кА² *с (раздел 8 КП)

где C=70A²×C – для стали

Согласно ПУЭ минимальное сечение горизонтальной стальной полосы заземляющего устройства по условию коррозийной стойкости должно быть не менее 48 мм² , мм²;

, (14.12)

7 Определить общее сопротивление сложного заземлителя:

, Ом (14.13)

где - эквивалентное удельное сопротивление земли, Ом×м, определяется по таблице 14.2

Таблица 14.2 Относительное эквивалентное удельное сопротивление

		Относительная толщина слоя (h1 –t)/lв
0,025	0,05	0,1	0,2	0,4	0,8	0,95
	1-4
		1,02 1,03 1,05	1,03 1,07 1,17	1,05 1,1 1,13	1,1 1,13 1,15	1,13 1,15 1,2	1,3 1,32 1,38	1,4 1,5 1,6
		1,05 1,22 1,33	1,1 1,26 1,41	1,15 1,35 1,5	1,22 1,43 1,65	1,35 1,54 1,83	1,86 2,12 2,6	2,4 2,7 3,5
		1,1 1,3 1,52	1,2 1,4 1,7	1,28 1,5 1,88	1,38 1,6 2,08	1,62 1,8 2,33	2,5 2,75 3,52	3,7 5,5 6,0
0,125 0,25 0,5	0,5-4 0,5-4 0,5-4	0,95 0,97 0,99	0,9 0,93 0,96	0,8 0,85 0,92	0,7 0,78 0,88	0,62 0,71 0,83	0,54 0,65 0,79	0,52 0,64 0,77

Рисунок 14.5 – устройство сложного заземлителя.

где a – расстояние между вертикальными заземлителями; ,м - заглубление горизонтальных полос;

h₁ - глубина, равная расстоянию от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, м;

7.1 Определить эквивалентное удельное сопротивление земли, Ом*м

, , (h₁ –t)/l_в , ,

7.2 Преобразовать действительный план заземляющего устройства в расчетную квадратную модель со стороной:

, м (14.14)

7.3 Определить число ячеек по стороне квадрата:

(14.15)

7.4 Определить длину полос в расчетной модели:

, м (14.16)

7.5 Определить длину стороны ячейки:

, м (14.17)

7.6 Определить число вертикальных заземлителей по периметру контура:

при

, (14.18)

7.7 Определить общую длину вертикальных заземлителей:

, м (14.19)

7.8 Определить относительную глубину вертикальных заземлителей

(14.20)

Если , то ; (14.21)

Если , то (14.22)

Подставляем полученные данные в формулу 14.13

Проверить выполнение условия:

8 Определить напряжение прикосновения:

, В (14.23)

где - коэффициент напряжения прикосновения:

8.1 Определить коэффициент напряжения прикосновения

(14.24)

M – параметр, зависящий от отношения следующим образом:

Таблица 14.3 Параметр М
	0,5
M	0,36	0,5	0,62	0,69	0,72	0,75	0,77	0,79	0,8	0,82

- коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека и сопротивлению растекания тока от ступней :

(14.25)

в расчетах принимают =1000 Ом,- сопротивление тела человека;

- сопротивление растеканию тока от ступней в землю;

где - удельное сопротивление верхнего слоя земли, Ом×м;

- ток, стекающий с заземлителя, заземляющего устройства при однофазном к.з. Для приблизительных расчетов можно принять равным:

, А (14.26)

где ,- ток однофазного к.з.;

- периодическая составляющая суммарного тока трехфазного КЗ.

Проверить выполнение условия:

, В

где - допустимое напряжение прикосновения, зависящее от длительности воздействия токов КЗ; определяется по таблице 14.4

За расчетную длительность воздействия принято:

,

где - время действия релейной защиты, с

- полное время отключения выключателя (с приводом), с

Таблица 14.4 Допустимое напряжение прикосновения
Длительность воздействия, с	до 0,1	0,2	0,5	0,7	1,0	1-3
Наибольшее допустимое напряжение прикосновения, В

Если напряжение прикосновения больше допустимого значения, то необходимо принять меры для его снижения путем расширения заземляющего устройства за территорию станции, или путем использования естественных заземлителей. [3, с. 578]