Практическая Работа № 4. Заземлитель молниеотводов

Цель и задача работы. Рассчитать импульсное сопротивление заземлителя молниеотвода с учетом удельного сопротивления грунта.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА.

1. Определяется сопротивление единичных заземлителей (луча, контура, вертикального заземлителя) по табл.4.1.

Коэффициенты использования для одностоечных опор h_з = 0,6, а h_i = 0,4; для портальных опор h_з = 0,9, а h_i = 0,8.

2. По заданному значению импульсного тока I_i в табл.4.4, отводимого всем заземлителем, рассчитывается ток I, приходящий на каждый единичный заземлитель. Расчет ведется в предположении, что ток распределяется обратно пропорционально R_з, найденному по табл.4.1.

Рис.4.1. Оценка импульсного коэффициента a_i для лучевого, контурного

и вертикального стержневого заземлителя

3. По кривым рис.4.1 для заданных I_i, r и линейных размеров заземлителя находится импульсный коэффициент a_i единичных заземлителей.

Для заземлителя а): 1 - r = 100 Ом м, l = 20 м; 2 - r = 1000 Ом м,

l = 40 м; 3 - r = 500 Ом м, l = 2,0 м; 4 - r - 100 Ом м, l = 20 м; 5 - r = 500 Ом м, l = 5 м; 6 - r = 500 Ом м, l = 10 м; 7 - r = 1000 Ом м, l = 10 м.

Для заземлителя б): 1 - r = 100 Ом м, D = 12 м; 2 - r = 100 Ом м,

D = 4 м; 3 - r = 500 Ом м, D = 8 м; 4 - r = 1000 Ом м, D = 12 м.

Для заземлителя в): 1 - r = 100 Ом м, l =5 м; 2 - r = 100 Ом м, l = 2 м; 3 - r = 500 Ом м, l = 5 м; 4 - r = 1000 Ом м, l = 5 м; 5 - r - 500 Ом м,

l = 2 м; 6 - r = 1000 Ом м, l = 2 м.

4. Определяется коэффициент h_i по табл. 4.2.

5. Рассчитывается искомое значение R_ci составного заземлителя по зависимости

1 SR_i a_i R_з

R_ci = ---------- = -------= -------, (4.1)

h_i S 1/R_i h_i h_з h_i

где R_i = a_i R_з, а r грунта периметру. Длина труб l =2 м, диаметр - d =50 мм. По данным измерения расчетное удельное сопротивление грунта для трубчатого заземлителя принимается равным r = 200 Ом м. Сопротивление одной трубы в грунте с r = 200 Ом м равно R_зтр = 80 Ом, а четырех труб 80 / 4 = 20 Ом. Сопротивление кольца R_зк = 37 Ом. Ток I_i = 80 кА распределяется пропорционально проводимостям кольца и труб. Приближенно находим I_iк = 25 кА, I_iтр = 55 кА. Импульсный коэффициент трубы длиной l = 2 м при I_iтр = 55 / 4 = 15 кА и

r = 200 Ом м равен a_i = 0,55 по рис.4.1 и следовательно

R_зтр a_i 80 0,55

R_iтр = -----------=------------ = 11 Ом

4 4

Коэффициент использования заземлителя (кольцевой с четырьмя трубами) определяется по табл.4.2, равный по выражению

h_i = 0,75 (D / l).

По (4.1) вычисляется значение сопротивления составного заземлителя

R_iтр R_iк 11 18,5

R_ic =------------------ = --------------------------- = 9 Ом.

(R_iтр + R_iк) h_i (11 + 18,5) 0,75

Таблица 4.1

Расчетные формулы для оценки сопротивления единичного заземлителя

Тип	Эскиз	Расчетные формулы	Приме-чание
Горизонтальный луч			d - диаметр
Вертикальный трубчатый или стержневой			угловая cталь d=0,95b b-ширина
Глубиный вертикальный, грунт неоднородный			Электричес-кое поле в земле плос. параллельн.
Кольцевой или прямой контур			D=Dэ или   Dэ=Ö4АВp
Свайный фундамент			1,25-коэф. неоднород-ный. грунт и бетон
Грибовидный подножник			1,4-коэф. различ. сопрот. метал. поверх. и арматур. каркаса

Таблица 4.2 Коэффициент использования заземлителей

Эскиз заземлителя	Длина лучей, м	Коэф. Исп.,η	Коэф. Исп. η i
	любая
		0,9 0,93 0,95	0,8 0,8 0,85
		0,75 0,8 0,85	0,65 0,7 0,75
	α/l кол-во 2 2 2 3	0,9 0,95 0,85 0,9	0,8 0,85 0,75 0,8
		0,75   0,8	0,65   0,7

П р и м е ч а н и е: h_з - коэффициент использования в следствии эффекта экранирования, когда проводимость составного заземлителя понижается по сравнению с суммой проводимости отдельных его частей

Таблица 4.3 Классификация грунтов по удельному сопротивлению

Группа	Уд.сопрот. r, Ом м	Тип грунта
	<100	Чернозем, глина, суглинок, торф
	100-300	Лес, суглинок, влаж. глина до 40%
	300-500	Песок, пески с галькой
	500-1000	Сухие пески и валуны
	>1000	Степ. Пески, мяг. грунт (1,5 м) и скала

Трубы снижают импульсное сопротивление току растекания, а также снижение удельного сопротивления грунта (например, с r = 500 Ом м до r = 200 Ом м), т.е. заметного снижения R_ic не будет при r = 500 Ом м.

7. Варианты расчетных данных.

Вари-анты	Груп. грунта	Длина l, м	Ток Ii, кА	Заглуб. t, м	Примечание
				0,5	Для всех вариантов:
				0,6	полоса:от 4х40 мм^2 до 6х65
				0,7	мм^2; труба: диаметром d =
				0,5	25 - 50 мм; уголок: 45x45 =
				0,6	- 65x65 мм; длиной l = 1,5 -
				0,7	2,5 м (тоже полоса), кольцо
				0,7	диаметром D = 4 - 12 мм;
				0,6	прямоугольник: А = 1 - 5 м,
				0,5	В = 5 -1 м
				0,8

8. Литература. Долгинов А.И. Техника высоких напряжений в электроэнергетике. - М.: Энергия, 1968. - 307 - 310 с.

Дата добавления: 2014-12-23