Стандартное заземляющее устройство в многослойной земле с наполнителем (рядное).

 

 

 

Заземляющее устройство располагается в многослойной земле с наполнителем и представляет собой совокупность вертикальных электродов, соединенных между собой горизонтальным проводником.

Глубина заложения заземляющего устройства: ТO = 0,7 м.

 

Параметры вертикальных электродов:

- конструкция электрода: сталь круглая диаметром DВ = 0,02 м;

- длина электрода: LВ = 5 м;

- расстояние от поверхности земли до середины электрода: Т = LВ/2+TO = 5/2+0,7 = 3,2 м;

- количество электродов: NВ = 4 шт.;

- расстояние между электродами: s = 5 м;

- порядок размещения электродов: ряд;

- разность полудлин наполнителя и электрода: dL_в = 0,15 м;

- длина наполнителя для электрода: Lа_в = LВ+2*dL_в = 5+2*0,15 = 5,3 м;

- диаметр наполнителя для электрода: Dа_в = 0,25 м.

 

Параметры горизонтального проводника:

- конструкция проводника: сталь полосовая 0,04x0,004 м с шириной полосы В = 0,04 м, что соответствует диаметру DГ = 0,5*B =0,02 м;

- длина проводника: LГ = (NB - 1) * s = (4 - 1) * 5 = 15 м;

- разность полудлин наполнителя и горизонтального проводника: dL_г = 0,25 м;

- длина наполнителя для горизонтального проводника: Lа_г = LГ+2*dL_г = 15+2*0,25 = 15,5 м;

- диаметр наполнителя для горизонтального проводника: Dа_г = 0,3 м.

 

Многослойный грунт в месте расположения заземляющего устройства.

1-й слой:

- тип грунта: песок;

- удельное сопротивление слоя: r1 = 700 Ом м;

- поправочный коэффициент для вертикального электрода: 1,2;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода с учетом поправочного коэффициента: r1_В = 700*1,2 = 840 Ом м;

- поправочный коэффициент для горизонтального проводника: 1,5;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника с учетом поправочного коэффициента: r1_Г = 700*1,5 = 1050 Ом м;

- толщина слоя: Н1 = 1,5 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L1_B = 0,8 м.

2-й слой:

- тип грунта: супесок;

- удельное сопротивление слоя: r2 = 300 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода: r2_В = r2 = 300 Ом м;

- поправочный коэффициент для горизонтального проводника: 1,2;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника с учетом поправочного коэффициента: r2_Г = 300*1,2 = 360 Ом м;

- толщина слоя: Н2 = 1,5 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L2_B = 1,5 м.

3-й слой:

- тип грунта: суглинок;

- удельное сопротивление слоя: r3 = 150 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода: r3_В = r3 = 150 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника: r3_Г = r3 = 150 Ом м;

- толщина слоя: Н3 = 2,5 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L3_B = 2,5 м.

4-й слой:

- тип грунта: суглинок;

- удельное сопротивление слоя: r4 = 70 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода: r4_В = r4 = 70 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника: r4_Г = r4 = 70 Ом м;

- толщина слоя: Н4 = 3,2 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L4_B = 0,2 м.

 

Грунт - наполнитель:

- тип грунта: коксовая мелочь;

- удельное сопротивление грунта-наполнителя: rН_0 = 2,5 Ом м;

- удельное сопротивление грунта-наполнителя для горизонтального проводника: rН_Г = rH_0 = 2,5 Ом м;

- удельное сопротивление грунта-наполнителя для вертикального электрода: rН_В = rH_0 = 2,5 Ом м.

 

Приведение многослойного грунта к двухслойной модели для вертикального электрода.

Расчетная глубина двухслойной модели земли:

Hрасч.в = 1,3*(LВ+TO) = 1,3*(5+0,7) = 7,41 м.

Толщина верхнего слоя двухслойной модели земли:

H1Э_В = LВ+TO = 5+0,7 = 5,7 м.

Толщина нижнего слоя двухслойной модели земли:

H2Э_В = Нрасч.в-Н1Э_В = 7,41-5,7 = 1,71 м.

Эквивалентное удельное сопротивление верхнего слоя двухслойной модели:

Эквивалентное удельное сопротивление нижнего слоя двухслойной модели (нижний слой двухслойной модели полностью располагается в слое грунта № 4):

r2Э_В = r4_В = 70 Ом м.

Отношение эквивалентных удельных сопротивлений верхнего и нижнего слоев двухслойной модели земли для вертикального электрода:

r1Э_В/r2Э_В = 216,65 / 70 = 3,095.

Относительная глубина заложения вертикального электрода:

(H1Э_В-TO)/LB = (5,7-0,7)/5 = 1.

Отношение эквивалентных удельных сопротивлений многослойного грунта и нижнего слоя двухслойной модели для вертикального электрода (при r1Э_В/r2Э_В=3,095; (H1Э_В-TO)/LB=1):

rЭ_В/r2Э_В = 2,457.

Эквивалентное удельное сопротивление многослойного грунта для вертикального электрода:

rЭ_В = rЭ_В/r2Э_В * r2Э_В = 2,457*70 = 171,99 Ом м.

 

Приведение многослойного грунта к двухслойной модели для горизонтального проводника.

Расчетная глубина двухслойной модели земли:

Hрасч.г = 0,2*LГ+TO, м, но не более 10 м;

Hрасч.г = 0,2*15+0,7 = 3,7 м.

Так как ТO<H1, то верхний слой двухслойной модели земли полностью располагается в слое № 1 многослойного грунта.

Толщина верхнего слоя двухслойной модели земли:

H1Э_Г = H1 = 1,5 м.

Эквивалентное удельное сопротивление верхнего слоя двухслойной модели земли:

r1Э_Г = r1_Г = 1050 Ом м.

Толщина нижнего слоя двухслойной модели земли:

H2Э_Г = Нрасч.г-Н1Э_Г, м;

H2Э_Г = 3,7-1,5 = 2,2 м.

Эквивалентное удельное сопротивление нижнего слоя двухслойной модели:

Отношение эквивалентных удельных сопротивлений верхнего и нижнего слоев двухслойной модели земли для горизонтального проводника:

r1Э_Г/r2Э_Г = 1050 / 293,18 = 3,581.

Относительная глубина заложения горизонтального проводника:

(H1Э_Г-TO)/LГ = (1,5-0,7)/15 = 0,053.

Отношение эквивалентных удельных сопротивлений многослойного грунта и нижнего слоя двухслойной модели для горизонтального проводника (при r1Э_Г/r2Э_Г=3,581; (H1Э_Г-TO)/LГ=0,053):

rЭ_Г/r2Э_Г = 2,91.

Эквивалентное удельное сопротивление многослойного грунта для горизонтального проводника:

rЭ_Г = rЭ_Г/r2Э_Г * r2Э_Г = 2,91*293,18 = 853,15 Ом м.

 

Сопротивление одного вертикального электрода:

Коэффициент использования вертикальных электродов:

hВ = F(NВ; s/LВ);

hВ = F(4; 1) = 0,73.

Общее сопротивление вертикальных электродов:

Сопротивление только горизонтального проводника:

Коэффициент использования горизонтального проводника:

hГ = F(NВ; s/LВ);

hГ = F(4; 1) = 0,77.

Сопротивление горизонтального проводника с учетом влияния вертикальных электродов:

Общее сопротивление заземляющего устройства:

 

Масштаб 1 : 200.

 

Главный вид.

Вид слева.

Вид сверху.

 

 

Литература.

П.А. Долин. Справочник по технике безопасности. М.: Энергоиздат. 1982.

Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений РД 153-34.3-35.125-99. Разработан АО НИИПТ и АО ВНИИЭ. 1999.