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

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

Глубина заложения заземляющего устройства: Т_O = 0,5 м.

Параметры вертикальных электродов:

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

- длина электрода: L_В = 4 м;

- расстояние от поверхности земли до середины электрода: Т = L_В/2+T_O = 4/2+0,5 = 2,5 м;

- количество электродов: N_В = 16 шт.;

- расстояние между электродами: s = 4 м;

- порядок размещения электродов: ряды; количество электродов в ряду: b = 4 шт.; количество рядов: a = 4 шт.;

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

- длина наполнителя для электрода: Lа_в = L_В+2*dL_в = 4+2*0,15 = 4,3 м;

- диаметр наполнителя для электрода: Dа_в = 0,4 м.

Параметры горизонтального проводника:

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

- длина проводника: L_Г = [(b-1)*a + (a-1)*b] * s = [(4-1)*4 + (4-1)*4] * 4 = 96 м;

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

- длина наполнителя для горизонтального проводника: Lа_г = L_Г = 96 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: r_{1_В} = 700*1,2 = 840 Ом м;

- поправочный коэффициент для горизонтального проводника: 1,5;

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

- толщина слоя: Н₁ = 1,5 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L_{1_B} = 1 м.

2-й слой:

- тип грунта: супесок;

- удельное сопротивление слоя: r₂ = 300 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода: r_{2_В} = r₂ = 300 Ом м;

- поправочный коэффициент для горизонтального проводника: 1,2;

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

- толщина слоя: Н₂ = 1,5 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L_{2_B} = 1,5 м.

3-й слой:

- тип грунта: суглинок;

- удельное сопротивление слоя: r₃ = 150 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода: r_{3_В} = r₃ = 150 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника: r_{3_Г} = r₃ = 150 Ом м;

- толщина слоя: Н₃ = 2,5 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L_{3_B} = 1,5 м.

4-й слой:

- тип грунта: суглинок;

- удельное сопротивление слоя: r₄ = 70 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода: r_{4_В} = r₄ = 70 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника: r_{4_Г} = r₄ = 70 Ом м;

- толщина слоя: Н₄ = 3,2 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L_{4_B} = 0 м.

Грунт - наполнитель:

- тип грунта: коксовая мелочь;

- удельное сопротивление грунта-наполнителя: r_{Н_0} = 2,5 Ом м;

- удельное сопротивление грунта-наполнителя для горизонтального проводника: r_{Н_Г} = r_{H_0} = 2,5 Ом м;

- удельное сопротивление грунта-наполнителя для вертикального электрода: r_{Н_В} = r_{H_0} = 2,5 Ом м.

Приведение многослойного грунта к двухслойной модели для вертикального электрода.

Расчетная глубина двухслойной модели земли:

Hрасч.в = 1,3*(L_В+T_O) = 1,3*(4+0,5) = 5,85 м.

Толщина верхнего слоя двухслойной модели земли:

H_{1Э_В} = L_В+T_O = 4+0,5 = 4,5 м.

Толщина нижнего слоя двухслойной модели земли:

H_{2Э_В} = Нрасч.в-Н_{1Э_В} = 5,85-4,5 = 1,35 м.

Эквивалентное удельное сопротивление верхнего слоя двухслойной модели:

Эквивалентное удельное сопротивление нижнего слоя двухслойной модели:

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

r_{1Э_В}/r_{2Э_В} = 268,09 / 129,26 = 2,074.

Относительная глубина заложения вертикального электрода:

(H_{1Э_В}-T_O)/L_B = (4,5-0,5)/4 = 1.

Отношение эквивалентных удельных сопротивлений многослойного грунта и нижнего слоя двухслойной модели для вертикального электрода (при r_{1Э_В}/r_{2Э_В}=2,074; (H_{1Э_В}-T_O)/L_B=1):

r_{Э_В}/r_{2Э_В} = 1,798.

Эквивалентное удельное сопротивление многослойного грунта для вертикального электрода:

r_{Э_В = rЭ_В}/r_{2Э_В} * r_{2Э_В} = 1,798*129,26 = 232,41 Ом м.

Приведение многослойного грунта к двухслойной модели для горизонтального проводника.

Расчетная глубина двухслойной модели земли:

Hрасч.г = 0,2*L_Г+T_O, м, но не более 10 м;

Hрасч.г = 0,2*96+0,5 = 19,7 м.

Так как Hрасч.г > 10 м, то Нрасч.г = 10 м.

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

Толщина верхнего слоя двухслойной модели земли:

H_{1Э_Г} = H₁ = 1,5 м.

Эквивалентное удельное сопротивление верхнего слоя двухслойной модели земли:

r_{1Э_Г} = r_{1_Г} = 1050 Ом м.

Толщина нижнего слоя двухслойной модели земли:

H_{2Э_Г} = Нрасч.г-Н_{1Э_Г}, м;

H_{2Э_Г} = 10-1,5 = 8,5 м.

Эквивалентное удельное сопротивление нижнего слоя двухслойной модели:

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

r_{1Э_Г}/r_{2Э_Г} = 1050 / 144,71 = 7,256.

Относительная глубина заложения горизонтального проводника:

(H_{1Э_Г}-T_O)/L_Г = (1,5-0,5)/96 = 0,01.

Отношение эквивалентных удельных сопротивлений многослойного грунта и нижнего слоя двухслойной модели для горизонтального проводника (при r_{1Э_Г}/r_{2Э_Г}=7,256; (H_{1Э_Г}-T_O)/L_Г=0,01):

r_{Э_Г}/r_{2Э_Г} = 4,173.

Эквивалентное удельное сопротивление многослойного грунта для горизонтального проводника:

r_{Э_Г} = r_{Э_Г}/r_{2Э_Г} * r_{2Э_Г} = 4,173*144,71 = 603,87 Ом м.

Сопротивление одного вертикального электрода:

Коэффициент использования вертикальных электродов:

h_В = F(N_В; s/L_В);

h_В = F(16; 1) = 0,51.

Общее сопротивление вертикальных электродов:

Сопротивление только горизонтального проводника:

Коэффициент использования горизонтального проводника:

h_Г = F(N_В; s/L_В);

h_Г = F(16; 1) = 0,3.

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.