Приложение Б (справочное). Методы расчета параметров заземляющих устройств

Приложение Б
(справочное)

Методы
расчета параметров заземляющих устройств

Б.1 Расчет параметров ЗУ рекомендуется проводить с помощью специализированного программного обеспечения.

Для определения параметров ЗУ должны быть проведены расчеты распределения токов и потенциалов по элементам ЗУ, а также потенциалов в грунте и на поверхности грунта в следующих режимах:

- установившийся режим КЗ на подстанции (на всех ОРУ) или в примыкающей электрической сети с эффективно заземленной нейтралью;

- установившийся режим двойного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор;

- переходной режим КЗ;

- однофазное замыкание в электрической сети, содержащей дугогасящий реактор или резистор, устанавливаемый на проектируемой ПС;

- ввод высокочастотного импульсного тока в ЗУ при коммутациях;

- удары молнии в молниеотводы, расположенные на территории ПС.

По результатам расчета должны быть определены напряжения прикосновения, термическая стойкость искусственных и естественных заземляющих проводников, заземленных экранов и оболочек кабелей, напряжения, прикладываемые к изоляции кабелей и техническим средствам.

Б.2 Расчеты рекомендуется выполнять по следующему алгоритму:

1) в программу расчета следует внести эквивалентную схему замещения конфигурации ЗУ и информацию об электрических характеристиках грунта;

2) в определенные точки ЗУ [предполагаемые места КЗ, места заземления нейтралей Т (АТ), молниеотводы] следует ввести расчетные значения токов;

3) проводят расчет распределения токов и потенциалов по элементам ЗУ, а также потенциалов в грунте и на поверхности грунта;

4) по результатам расчета определяют значения параметров ЗУ. При превышении допустимых значений нормируемых параметров выполняют корректировку схемы ЗУ с учетом рекомендаций руководящих указаний настоящего стандарта;

5) проводят повторный расчет для скорректированной схемы;

6) перечисления 3) - 5) повторяют до достижения всех параметров ЗУ до нормируемых значений.

Б.3 Для ЗУ с площадью до 1000 м² или при расположении ПС в грунтах с высоким удельным сопротивлением особое внимание должно быть уделено введению в расчетную схему естественных заземлителей:

- система трос - опора при наличии заземленного на ПС и опорах грозотроса;

- фундаменты зданий и оборудования;

- скважины, трубопроводы;

- прочие металлосвязи с внешними объектами.

По результатам расчета должны быть определены:

- напряжение на ЗУ;

- потенциал в месте КЗ;

- потенциал в местах установки вторичного оборудования (ОПУ РЩ, ГЩУ и т.п.);

- напряжение прикосновения вблизи места КЗ;

- токи в экранах (броне, оболочке) кабелей.

Б.4 Сечение заземляющих проводников и заземлителей следует выбирать по условию тепловой устойчивости. Допустимые токи короткого замыкания для искусственных заземляющих проводников и заземлителей I_доп вычисляют по формуле

,

(Б.1)

где S - поперечное сечение проводника или экрана кабеля, мм²;

S_доп - допустимое сечение для тока в 1 кА продолжительностью воздействия, равной 1 с;

q - коэффициент, учитывающий продолжительность воздействия тока, вычисляемый по формуле

.

(Б.2)

Допустимые значения сечения S_доп для проводников при токе 1 кА длительностью 1 с приведены в таблице Б.1.

Таблица Б.1

Тип проводника	Sдоп, мм2/кА
Горизонтальный стальной заземлитель	14,0
Заземляющий проводник из стали, подсоединенный к аппарату	16,5
Горизонтальный медный заземлитель	4,6
Заземляющий проводник из меди, подсоединенный к аппарату	5,4
Арматура железобетона	30,3

Б.5 Максимально допустимую плотность тока для защитного проводника i вычисляют по формуле

,

(Б.3)

где S - площадь поперечного сечения защитного проводника, мм²;

I - ток, протекающий по защитному проводнику, А;

t - время протекания тока по защитному проводнику (соответствует полному времени отключения КЗ - не более 5 с), с;

k - коэффициент, значение которого зависит от материала защитного проводника, изоляции кабеля, начальной и конечной температур нагрева.

Значение k для защитного проводника см. в [2], таблица 1.7.6. Если тип изоляции кабеля не известен, то берут значения k, соответствующие температуре нагрева 160 °С.

Б.6 Температуру нагрева медных и алюминиевых экранов контрольных кабелей , °С, при коротких замыканиях в электроустановках напряжением 110 кВ и выше при заземлении экранов с двух сторон вычисляют по формуле

,

(Б.4)

где U_нэ - приложенное к заземленным концам экрана напряжение, обусловленное неэквипотенциальностью ЗУ В;

L - длина кабеля, м;

- время отключения короткого замыкания, с.

Б.7 Определение напряжения прикосновения следует выполнять с учетом сопротивлений тела человека и основания. Сопротивление основания должно быть определено с учетом обустройства верхнего слоя грунта (глина, трава, песок, щебень, асфальт).

Для сети с изолированной нейтралью расчетным случаем является двойное замыкание на землю. В этом случае необходимо выбрать два места ввода тока, наиболее удаленных друг от друга в пределах территории, занимаемой этой сетью. При наличии токоограничивающих реакторов в этой сети расчет рекомендуется проводить отдельно для участка сети с максимальным током КЗ (до реакторов) и для участка с максимальным разносом точек этой сети.

В выбранные места двойного КЗ на землю следует задать ввод тока (с противоположными фазами) и выполнить расчет.

Б.8 При расчете переходного режима КЗ и коммутаций на расчетной схеме ЗУ следует задать ввод высокочастотного импульсного тока в предполагаемое место КЗ или коммутируемого аппарата. Параметры импульсного тока рекомендуется определить расчетом переходного процесса в первичной схеме с помощью компьютерной программы.

Б.9 Расчет распределения потенциалов рекомендуется проводить для точек ЗУ в местах расположения трансформаторов/автотрансформаторов, трансформаторов напряжения и тока. Расчет следует проводить с учетом присоединения к ЗУ экранов контрольных кабелей.

Б.10 При расчете ЗУ при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью, содержащей дугогасящий реактор или резистор, расчету подлежат ЗУ, к которым подсоединены дугогасящие реакторы и/или резисторы. За расчетный ток принимается ток, равный 125 % номинального тока, присоединенного к ЗУ наиболее мощного из этих аппаратов. Должны быть выполнены расчеты напряжения на ЗУ и напряжений прикосновения.

Б.11 При расчете удара молнии на расчетной схеме ЗУ следует задать ввод импульсного тока молнии в молниеприемник.

Форма тока молнии - стандартная 10/350 мкс, амплитуда 100 кА.

В качестве мест ввода тока выбирают молниеприемники, расположенные вблизи трасс прокладки кабелей вторичных цепей и мест установки оборудования, к которым присоединяют такие кабели.