Заземляющее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 1 К 4/66 ЕНИ ниями на землю,больших площадка(21) ,(22) (46) (71) 4069037/226.038630.12.8 с большими замык размещенных на н Цель изобретенияО ма земляных рабо ны сопротивления 7.Бюл У 48ский политехнич уменьшение объеи снижение велич ии и унзе аземления при с Ю,А.Майда(56) Авторск ф 412646 з клАвторское о СССР1972.СССР1980. е свидетельс Н 01 И 4/ббсвидетельств Н 01 К 4/66 У 985 ЩЕЕ УСТРОИСТВОние относитсяможет быть исп(57) Изобретеэнергетике ино при заземл ектро ользов таново нии электро ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ститут(53) 621.316.995 (088.8) ранении условия наилучшего выравнивания потенциала и наименьшего напряжения прикосновения в зоне заземляющего устройства. Устройство содержит заземлитель кольцевой Формы, располагаемый горизонтально, и соосный с ним вертикальный цилиндрический электрод, находящиеся под одинаковым потенциалом. Цель достигается расположением вертикального электрода и выбором величины заглуб .сЯ ления заземлителя кольцевой Формы. 1 ил., 5 табл.13633 ралью при использовании системытрос - опоры в качестве естественныхзаземлителей подстанций также существует опасность возникновения опасных напряжений у опор, Поэтому с ротором сетевого строительства вопрособеспечения электробезопасности приобретает важное значение. Это относится к железобетонным опорам, длякоторых характерны высокие сопротивления растеканию и более неблагополученые распределения потенциалов. 35 40 Б естественных условиях сопротивлением защитного слоя бетона можно пренебречь, поэтому фундамент железобетонной опоры можно рассматривать как цилиндрический эаземлитель с размерами заглубленной в землю части. С точки зрения рационального исполт зования металла, минимума земляных работ и условия обеспечения достаточно низкого сопротивления заземления при наилучшем выравнивании потенциала на поверхности земли наиболее рациональной является конструк ция заземлителя которая обеспечива" ет также и наименьшее напряжение прикосновения. Эта конструкция обеспечивает одновременно-и достаточно 50 55 Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к заземляющимустройствам электроустановокс большими токами замыкания на землю, размещенным на небольших площадках.Цель изобретения - уменьшениеобъема земляных работ и снижениевеличины сопротивления заземления присохранении условия наилучшего выравнивания потенциала и наименьшего напряжения прикосновения в зоне заземляющего устройства,На чертеже схематично представлено заземляющее устройство, 1 г,Устройство содержит кольцевойзаземлитель 1, с которым с помощьюизолированного токопровода 2 соедипен всртикальный соосный электрод 3.Отношение глубины залегания кругового контура к его радиусу находится в пределах 0,25-0,3,Длительное протекание токов короткого замыкания через тело опорыв сетях с незаземленной нейтралью 25приводит к возникновению опасных напряжений прикосновения и шага, а в некоторых случаях и к разрушению фунмента. Б сетях с заземленной нейт 52 2большую механическую устойчивость опоры линий элеткропередач, если кольцевой заземлитель 1 жестко связан с вертикальным цилиндрическим электродом 3.Оси симметрии вертикального и горизонтального электродов совпадают, основание опоры имеет радиус г иО длину Н, а кольцевой электрод имеет радиус К и расположен на глубине Ь от поверхности земли. Вся конструкция заземлителя является осесимметричной, а его электрическое поле - плоскомеридианным. Потенциалы электродов равны.Простым согласно изобретению является расчет заземляющего устройства, основанный на использовании метода граничной коллокации (Г 1 в сочетании с.методом эквивалентных зарядов М 1 ЭЗ) или с представлениями потенциала в виде интегралов с произвольными подынтегральными функциями, Интегральное выражение потенциала, у которого подынтегральная функция представляет собой распределение потенциала вдоль оси симметрии системы электродов, позволило выполнить расчет поля кольцевого заземлителя.Получено оптимальное соотношение глубины расположения контура и егоЬрадиуса Ь = -- = 0,71, при котоКром происходит наилучшее выравнивание потенциала на поверхности земли.С помощью программы на ЭВМ был выполнен расчет потенциала и прово-. димости заземления для наиболее используемых на практике значенийг =О, 1,0,2;0,3 м; 2=0,8; 1,3;.1,8 м; Н = 2; 2,5," 3 м. Потенциал на поверхности земли определялся в пределах интервала гг4 К при йг = сопзг = 0,16 м. Для каждого из значений гЕН менялась глубина расположения кольцевого электрода в пределах 0 Ь 6 Н при ЬЬ = 0,05 Н Е 1 а печать выводились все значения потенциала на поверхности земли и про" водимости заземления для тех значений Ь, при которых наибольшее приращение потенциала ЬП; = Р "н)макс на расстоянии г было минимальным. Так как условие Ы 1наблюдалось везде вблизи электрода, то выполнение этого условия обеспечивает наи 1363352меньшее значение напряжения прикосновения. Совместный анализ полученных данных позволил определить оптимальные соотношения геометричес ких параметров заземлителя, при которых получается наилучшее выравнивание потенциала при наименьшем сопротивлении заземления.В табл. приведены значения 10Ь11, = -- , при которых выполняется условие (6 П),. Эти значения практически не меняются при изменении Н в пределах 2 Н 3, слабо за висят от изменения г в пределах 0,1г0,3 и меняются более значительно при изменении К в пределах 0,8К. .1,8.Такю образом, отношение глубины 20 залегания контура к его радиусу следует выбирать в пределах Ь ,. =Ь-- 0,25-0,3. Это означает, чтоучет проводимости фундамента опоры 25 позволяет получить более экономичную конструкцию заземлителя, чем это предлагается в прототипе при Ь - 0,71, так как при этом уменьшается глубина заложения кольца, а следо вательно, и объем земляных работ, причем уменьшается и сопротивление заземления.В табл.2 приведены значения (1 цма )м 1,н иб. Как видно из табл.2, 35 наименьшие значения напряжения прикосновения и сопротивления заземления получаются при наибольших значения К и Н. При этих значениях выполняется и наилучшее выравнивание 40 потенциала на поверхности земли.В табл.З в качестве примера привеЩг)дены значения Б (г) = -- дляоН=ЗмК= 1,8 мнриг= 0,1 м,45 Как видно из табл.З, в интервале 1,03г1,96 первая циФра у Б(г) остается постоянной.Так как из всех рассмотренных значений параметров заземлителя для 50 этого интервала это единственный случай, то можно утверждать, что при этих значениях параметров в рассматриваемой подобласти на поверхности земли происходит наилучшее выранивание.Для дополнительной проверки правильности расчетной программы были выполнены расчеты проводимости заземления при К = г . Когда у заземлителя имеется только вертикальный электрод, то расчет С может быть выполнен по точной формулеВ табл, 4 приведены сравнительныехзначения С , рассчитанные по разработанной программе и по точной формуле, Наибольшая погрешность сравненияне превышает 2 Е. Сравнение расчетныхзначений сопротивлений с результатами модельных экспериментов в электрической ванне показывает, что относительные ошибки метода лежат впределах 10-2,87 и в среднем составляют 6,37. Это означает, что предлагаемая методика расчета имеет достаточно высокую для практики точность.Табл.5 содержит данные для среднейудельной проводимости заземлителя6,-- и среднего экстремаль 3 средного значения приращения потенциала11 э рмскс) чин, средак видно из табгает своих минимальных значений, а5 с - максимальных в интервалеЬ = 0,25 - 0,3, причем при Ь- 0,26 наблюдается наименьшее значеаибольшееса привыходе из этого интервала, т,е.при Ь = 0,24; 0,31 значения ьУсред:Ьрезко увеличивается, аб;, ,уменьшается.Предлагаемое устройство обеспечивает уменьшение объема земляных работ и низкое значение сопротивлениязаземления при наилучшем выравнивании потенциала на поверхности земли(над горизонтальным кольцевым заэемлителем) и наименьшем значении напряжения прикосновения. Кроме того, повышается механическая прочность опоры линий электропередач.формула изобретенияЗаземляющее устройство, содержащее кольцевой заземлитель, заглубляемый в грунт, и соединенный с нимэлектрически вертикальный электрод,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью уменьшения объема земляныхработ и снижения величины сопротивления заземления при сохранениинаилучшего выравнивания потенциалаи наименьшего напряжения прикосновения в зоне заземляющего устройства,величина заглубления кольцевого заземлителя относится к его радиусу0 25как0,30