Стандартное заземляющее устройство в многослойной земле

Стандартное заземляющее устройство в многослойной земле.

Заземляющее устройство располагается в многослойной земле и представляет собой совокупность вертикальных электродов, соединенных между собой горизонтальным проводником. При этом торцы вертикальных электродов выводятся на поверхность земли, горизонтальный проводник размещается в земле.

Параметры вертикальных электродов:

- конструкция электрода: сталь круглая диаметром D_В = 0,014 м;

- длина электрода: L_В = 5 м;

- количество электродов: N_В = 18 шт.;

- расстояние между электродами: s = 5 м;

- порядок размещения электродов: контур.

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;

- глубина заложения проводника: Т = 0,6 м;

- длина проводника: L_Г = N_B * s = 18 * 5 = 90 м.

Многослойный грунт в месте расположения заземляющего устройства.

1-й слой:

- тип грунта: песок;

- удельное сопротивление слоя: r₁ = 400 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода: r_{1_В} = r₁ = 400 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника: r_{1_Г} = r₁ = 400 Ом м;

- толщина слоя: Н₁ = 2 м;

- длина рабочей части вертикального электрода в слое: L_{1_B} = 2 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;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника: r_{2_Г} = r₂ = 300 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 = 100 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для вертикального электрода: r_{3_В} = r₃ = 100 Ом м;

- удельное сопротивление слоя для горизонтального проводника: r_{3_Г} = r₃ = 100 Ом м;

- толщина слоя: Н₃ = 6,5 м;

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

Приведение многослойного грунта к двухслойной модели для вертикального электрода.

Расчетная глубина двухслойной модели земли:

Hрасч.в = 1,3*L_В = 1,3*5 = 6,5 м.

Толщина верхнего слоя двухслойной модели земли:

H_{1Э_В} = L_В = 5 м.

Толщина нижнего слоя двухслойной модели земли:

H_{2Э_В} = Нрасч.в-Н_{1Э_В} = 6,5-5 = 1,5 м.

Эквивалентное удельное сопротивление верхнего слоя двухслойной модели:

Эквивалентное удельное сопротивление нижнего слоя двухслойной модели (нижний слой двухслойной модели полностью располагается в слое грунта № 3):

r_{2Э_В} = r_{3_В} = 100 Ом м.

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

r_{1Э_В}/r_{2Э_В} = 200 / 100 = 2.

Относительная глубина заложения вертикального электрода:

H_{1Э_В}/L_B = 5/5 = 1.

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

r_{Э_В}/r_{2Э_В} = 1,75.

Эквивалентное удельное сопротивление многослойного грунта для вертикального электрода:

r_{Э_В = rЭ_В}/r_{2Э_В} * r_{2Э_В} = 1,75*100 = 175 Ом м.

Приведение многослойного грунта к двухслойной модели для горизонтального проводника.

Расчетная глубина двухслойной модели земли:

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

Hрасч.г = 0,2*90+0,6 = 18,6 м.

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

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

Толщина верхнего слоя двухслойной модели земли:

H_{1Э_Г} = H₁ = 2 м.

Эквивалентное удельное сопротивление верхнего слоя двухслойной модели земли:

r_{1Э_Г} = r_{1_Г} = 400 Ом м.

Толщина нижнего слоя двухслойной модели земли:

H_{2Э_Г} = Нрасч.г-Н_{1Э_Г}, м;

H_{2Э_Г} = 10-2 = 8 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} = 400 / 137,5 = 2,909.

Относительная глубина заложения горизонтального проводника:

(H_{1Э_Г}-T)/L_Г = (2-0,6)/90 = 0,016.

Отношение эквивалентных удельных сопротивлений многослойного грунта и нижнего слоя двухслойной модели для горизонтального проводника (при r_{1Э_Г}/r_{2Э_Г}=2,909; (H_{1Э_Г}-T)/L_Г=0,016):

r_{Э_Г}/r_{2Э_Г} = 2,012.

Эквивалентное удельное сопротивление многослойного грунта для горизонтального проводника:

r_{Э_Г} = r_{Э_Г}/r_{2Э_Г} * r_{2Э_Г} = 2,012*137,5 = 276,65 Ом м.

Сопротивление одного вертикального электрода:

Коэффициент использования вертикальных электродов:

h_В = F(N_В; s/L_В);

h_В = F(18; 1) = 0,49.

Общее сопротивление вертикальных электродов:

Сопротивление только горизонтального проводника:

Коэффициент использования горизонтального проводника:

h_Г = F(N_В; s/L_В);

h_Г = F(18; 1) = 0,28.

Сопротивление горизонтального проводника с учетом влияния вертикальных электродов:

Общее сопротивление заземляющего устройства:

Графические схемы.

Масштаб 1 : 400.

Главный вид.

Вид слева.

Вид сверху.

Спецификация материалов.

№ п/п	Наименование материала	Ед.изм.	Масса ед., кг/ед.	Количество	Масса, кг
1	Сталь круглая d = 14 мм (L = 5000 мм; N = 18 шт.)	м	1,21	90	108,9
2	Сталь полосовая 40x4 мм	м	1,26	90	113,4
	Всего				222,3

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.