Расчет заземления на ПС 10/0,4 кВ

Заземляющее устройство (ЗУ) ПС 10/0,4 кВ одновременно используется при напряжениях ниже и выше 1000 В. Поэтому, согласно ПУЭ [4, п. 1.7.57], сопротивление ЗУ должно быть не более

где I - расчетный ток замыкания на землю, А.

Ток I определяется по формуле [12, с. 108]

где U_н = 10 кВ - номинальное напряжение; l_в, l_к - длина соответственно воздушных линий и кабелей, электрически соединенных между собой (отходящих от общих шин), км.

В нашем случае l_к = 0, а общая длина воздушных линий 10 кВ, отходящих от ПС 35/10 кВ, составляет 230км. Тогда

К ЗУ на ПС 10/0,4 кВ присоединяется и нейтраль трансформатора 10/0,4 кВ. Поэтому, согласно ПУЭ [8, 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 rболее 100 Ом×м допускает увеличение этих норм в 0,01r раз, но не более десятикратного.

Выполним подробный расчет заземления ПС 10/0,4 кВ № 2 с тремя отходящими линиями при условии, что ВЛ № 1 находится в ремонте. Тогда на двух других ВЛ (табл. 8.1) число повторных заземлений нулевого провода равно 15, а их общее сопротивление 2 Ом.

Таким образом, при учете повторных заземлений обеспечивается величина сопротивления ЗУ R < 4Ом. Однако, как уже отмечалось, в непосредственной близости от нейтрали трансформатора должен находиться заземлитель с сопротивлением не более 30 Ом (при удельном сопротивлении грунта r £ 100 Ом×м). Так как 30 Ом > 18,9 Ом (18,9 Ом - предельная величина сопротивления ЗУ по величине тока замыкания на землю), то на ПС необходимо выполнить ЗУ с сопротивлением R £ 18,9 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. Село Васильевка расположено в третьей климатической зоне [7, с. 114]. Удельное сопротивление земли r = 60 Ом×м.

Расчетное значение удельного сопротивления грунта находим по формуле

r_р = Kr,

где K -коэффициент сезона, равный K_в = 1,5 для вертикальных заземлителей, и K_г = 2,11 - для горизонтальных заземлителей на глубине 0,8 м.

Тогда расчетное значение удельного сопротивления грунта составит r_р = 90 Ом×м для вертикальных стержней и r_р = 132 Ом×м для горизонтальных заземлителей [7, с. 114].

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

где l = l_в - длина стержня; В -ширина полки уголка, м (В = 40 мм = 0,04 м).

Тогда

Ориентировочное число вертикальных стержней без учета их взаимного экранирования

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

При n = 4 и a/l = 1 коэффициент использования вертикальных стержней в замкнутом контуре h_в.к @ 0,5 [7]. Тогда результирующее сопротивление всех вертикальных стержней с учетом их взаимного экранирования

Сопротивление горизонтального заземлителя длиной l_г = па = 4·3 = 12 м [8].

где d - диаметр заземлителя, м; t - глубина заложения, м.

Тогда

Коэффициент использования горизонтального заземлителя в замкнутом контуре с четырьмя вертикальными стержнями при a / l = 1 составляет h_г.к = 0,45 [7]. Тогда с учетом экранирования стержнями результирующее сопротивление горизонтального замкнутого контура

Результирующее сопротивление всего ЗУ

что соответствует условию R < 18,9 Ом.

Аналогично выполняется расчет ЗУ для ПС № 1 и 3.