Расчёт контура заземления

Выбор и расчёт системы заземления тяговой подстанции производят, исходя из условий безопасности напряжения прикосновения. Опасность поражения зависит от тока I_ч и длительности его протекания через тело человека. Зная допустимый ток I_{ч. доп} находят допустимое напряжение прикосновения:

(93)

где R_ч – сопротивление тела человека, принятое равным 1000 (Ом),

-удельное сопротивление верхнего слоя почвы, Ом·м.

Согласно принятым нормам допустимый ток принимается равным 0,1 А при длительности воздействия 0,5 с.

Тогда

Заземляющее устройство, выполненное по нормам напряжения прикосновения, должно обеспечить в любое время года ограничение U_пр до нормированного значения в пределах всей территории подстанции, а напряжение на заземляющем устройстве U_з должно быть не выше 10 кВ.

Сложный заземлитель заменяется расчётной квадратной моделью при условии равенства их площадей S, общей длины L_г горизонтальных проводников, глубины их заложения t, числа и длины вертикальных заземлителей и глубины их заложения. В реальных условиях удельное сопротивление грунта неодинаково по глубине. В расчётах многослойный грунт представлен двухслойным: верхний толщиной h₁ с удельным сопротивлением , нижний с удельным сопротивлением . Величины , ,h₁ приняты на основе замеров с учётом сезонного коэффициента k_с.

Зная наибольшее допустимое напряжение прикосновения, определяем напряжение на заземлителе:

(94)

где k_n – коэффициент напряжения прикосновения; для сложных заземлителей

определяется по формуле:

(95)

где l_в – длина вертикального заземлителя, принята равной 5 м;

L_Г – длина горизонтальных заземлителей, м;

а – расстояние между вертикальными заземлителями, принято равным 5 м;

S – площадь заземляющего устройства, принята равной 1650 м² при размере ТП

по периметру 62×96 м;

М – параметр, зависящий от / ; принятый при / = 5 равным 0,75;

– коэффициент, определяемый по сопротивлению человека R_ч и

сопротивления растекания тока от ступеней R_с.

Прежде чем рассчитывать k_n необходимо определится с некоторыми данными:

L_Г =745 (м);

(96)

где R_с – сопротивление растеканию тока от ступней в землю, Ом.

(97)

Тогда

Определим коэффициент напряжения прикосновения:

Напряжение на заземлителе равно:

Как видно, U_з< 10 (кВ).

Так как U_з=I_з·R_з, то сопротивление заземляющего устройства должно быть:

(98)

где I_з – расчетный ток однофазного к.з. в точке к-1, А.

Определим общее сопротивление сложного заземлителя:

(99)

где

- эквивалентное удельное сопротивление земли, Ом;

L_в – общая длина вертикальных заземлителей.

Относительное эквивалентное удельное сопротивление определяется по справочным данным.

Для / = 5, а/l_в =1:

Определяем / = 1,45, тогда

Найдем общую длину вертикальных заземлителей:

L_в = l_в·n_в, (100)

где n_в – число вертикальных заземлителей.

L_в = 5·34=170 (м).

Тогда общее сопротивление сложного заземлителя равно:

что больше R_з.доп =0,22 Ом.

Найдём напряжение прикосновения:

что гораздо больше допустимого значения 136 (В).

Существует несколько путей уменьшения . Применим подсыпку слоем гравия толщиной 0,2 м по всей территории подстанции. Удельное сопротивление верхнего слоя почвы в этом случае будет равно тогда

Подсыпка гравием не влияет на растекание тока с заземляющего устройства, так как глубина заложения заземлителей 0,7 м больше толщины слоя гравия, поэтому соотношение / и величина М остаются неизменными.

По формуле (94)