Расчет сложных заземлителей

В методах расчета сложных заземлителей принято положение, согласно которому действительный сложный заземлитель с примерно регулярным размещением проводников (электродов) можно заменить квадратной расчетной моделью при условии равенства их площадей S, общей длины L _ггоризонтальных проводников и глубины их заложения t, числа n_в и длины l _в вертикальных электродов и глубины t заложения заземлителя (рисунок 1).

Рисунок 1 -Заземлитель (а) и расчетная модель (б).

В качестве расчетной принята двухслойная модель неоднородной земли с удельными сопротивлениями слоев — верхнего ρ₁ толщиной h₁ и нижнего ρ₂. При этом неоднородная двухслойная модель с удельными сопротивлениями p₁ и р₂ приравнивается однородной с эквивалентным сопротивлением ρ _э, при котором сопротивление или напряжение прикосновения заземлителя имеет ту же величину, что и в реальной неоднородной земле. Таким образом, моделью заземлителя служит квадратная сетка из взаимопересекающихся полос с вертикальными электродами, площадью S, стороной квадрата и эквивалентным сопротивлением ρ _э.

Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в последние годы в Советском союзе и за рубежом, показали следующее.

1) Сопротивление растеканию сложного заземлителя зависит главным образом от размера площади S заземлителя и удельного сопротивления ρ ₂ нижнего слоя земли; при увеличении площади, занимаемой заземлителем, проникновение тока в нижние слои земли увеличивается) и тем самым уменьшается как сопротивление заземлителя, так и влияние промерзания (если нижние слои земли имеют меньшее удельное сопротивление).

2) Стекание тока с разных частей сетки происходит неравномерно и зависит от ее конфигурации, размеров ячеек (клеток), места, занимаемого проводником в заземлителе, числа их, глубины, заложения и отношения ρ₁/ ρ₂. В частности, плотность тока, стекающего в землю с крайних проводников сетки, особенно в ее углах, и соответственно значения потенциалов в 1,3—1,5 раз выше, чем в средней части заземлителя (рисунок 2). Компенсировать это увеличение потенциалов можно заглублением крайних проводников и укладкой в угловых ячейках дополнительных проводников (уменьшением размеров ячейки). -

Рисунок 2- Пример распределения потенциалов в отдельных ячейках условного заземлителя (цифры - потенциалы по отношению к земле в процентах и полному потенциалу на заземлителе).

3) Без заметной погрешности можно в расчетах заземлителя принять, что плотность тока, стекающего в землю в пределах горизонтального элемента (отрезка), одинакова по длине, а вертикального — пропорциональна подлине удельной проводимости слоев земли.

4) Применение вертикальных электродов длиной 5 м. и более дает не только снижение сопротивления заземлителя (в особенности при ρ₂«ρ₁), но и лучшее выравнивание потенциалов на поверхности земли благодаря уменьшению плотности стекающего тока на проводниках горизонтальной сетки. Вертикальные электроды наилучшим образом используются при расположении их в основном по периметру заземлителя. В этом случае снижается взаимное влияние между горизонтальными и вертикальными электродами, доля тока, стекающего с вертикальных электродов, увеличивается. По этому применение их полезно во всех случаях.

5) На подстанциях, занимающих большую территорию, горизонтальные электроды, необходимые для заземления оборудования, могут иметь длину, достаточную для получения сопротивления растеканию, соответствующего требованиям Правил, и вместе с тем дать экономию затрат при расчете по напряжению прикосновения.

Дата добавления: 2015-07-18