Как снизить сопротивление заземления подстанции в 6 раз?

Организовать заземление на подстанции с высоким напряжением 110 кВ и более сложнее, чем на любом другом объекте. По требованию ПУЭ 7 изд., пункт 1.7.90, такие электроустановки, имеющие источник с эффективно- или глухозаземленной нейтралью, нужно оборудовать заземляющим устройством с сопротивлением до 0,5 Ом.

Чтобы добиться столь низкого сопротивления, на открытой части подстанции (иными словами, на территории открытого распределительного устройства (ОРУ) и на территории в пределах ограждения) укладывают заземляющую сетку. На продольные и поперечные заземлители, которые образуют сетку, зачастую уходит огромное количество материала — полосы и круглой проволоки. Кроме того, около молниеприемников, вводов кабелей в здания, трансформаторов тока и напряжения и ОПН устанавливаются вертикальные электроды, которые также снижают сопротивление заземления подстанции. Но даже этих мероприятий может оказаться недостаточно, если подстанция расположена в вечномерзлых и каменистых грунтах.

В таком случае на помощь приходят современные технологии. Самая действенная из них — электролитическое заземление. Этот вид заземления монтируется на свободной территории подстанции на небольшом удалении от фундаментов (приблизительно 3 м). Существуют его варианты с горизонтальными и вертикальными электролитическими заземлителями. Первые предназначены для укладки в траншею, а вторые монтируются в пробуренную скважину и могут выступать в качестве вертикального электрода, соответствующего требованиям ПУЭ. Точное количество электролитических заземлителей определяется расчетом. Но можно с уверенностью сказать, что порядка 30 вертикальных электролитических заземлителей длиной 6 м каждый могут снизить сопротивление заземление с 3 Ом до 0,5 Ом даже в вечномерзлом грунте.

Чтобы оценить преимущества электролитического заземления, давайте проанализируем два расчета для одной и той же подстанции, которые выполнил Технический центр ZANDZ для одного из заказчиков. В первом случае для заземления предполагалось использовать стальную оцинкованную сетку, во втором — электролитическое заземление.

Расчет сопротивления заземления подстанции с использованием металлической сетки

В соответствии с ПУЭ п.1.7.90, для электроустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью заземляющее устройство должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом с учетом сопротивления естественных и искусственных заземлителей.

Комплекс мероприятий по обеспечению необходимых требований к заземляющему устройству представлен следующими решениями:

• на территории подстанции выполняется сетка из коррозионностойкой стальной оцинкованной полосы сечением 4х30 мм, прокладываемой на глубине 0,5 м.

Расчет сопротивления заземляющего устройства подстанции

Данные о грунтах принимаются в соответствии с опросным листом, заполненным заказчиком.

Таблица 1 – Грунты в соответствии с опросным листом заказчика

Рисунок 1. План с заземляющего устройства из горизонтальных электродов

Расчет эквивалентного удельного сопротивления грунта для горизонтальных электродов

Длина горизонтального заземлителя (диагональ)  = 77 м;

Заглубление горизонтального заземлителя  = 0,5 м.

Эквивалентное значение удельного сопротивление грунта вычислим по таблице 7.2 справочника Манькова и Заграничного «Защитное заземление и зануление электроустановок».

Найдем необходимые величины:

В соответствии с табличными данными методом линейной интерполяции найдем

Предупреждение. В случае ошибочности и ограниченности предоставленных заказчиком данных о грунте приведённый расчёт заземляющего устройства считается неверным. В случае отличия удельного сопротивления грунта от расчетного необходимо выполнить расчет с действительным значением. При превышении нормируемого сопротивления заземляющего устройства необходимо внести изменения в конструкцию.

Расчет заземления проведен с помощью программного обеспечения, разработанного ОАО «Энергетический институт им. Г.М.Кржижановского» (ОАО «ЭНИН»).

Сопротивление горизонтального электрода:

где p_{экв гор} - эквивалентное удельное сопротивление грунта для горизонтального электрода, Ом·м;

b - ширина полосы горизонтального электрода, м;

h - глубина заложения горизонтального электрода, м;

L_гор - длина горизонтального электрода, м.

Полное сопротивление заземляющего устройства:

где n - количество комплектов;

k_{исп гр} - коэффициент использования;

Расчет с использованием электролитического заземления

Мероприятия по доведению сопротивления заземления до нормы 0,5 Ом:

• для обеспечения нормируемого сопротивления заземляющего устройства подстанции предлагается к применению электролитическое заземление ZANDZ ZZ-100-102-6МВ;
• выполняется установка 26 вертикальных комплектов электролитического заземления длиной 6 м ZANDZ ZZ‑100‑102-6МВ;
• соединение заземлителей и полосы выполняется с помощью зажимов ZZ-005-064;
• комплекты устанавливаются на расстоянии не менее 6 метров при параллельной установке для приемлемого коэффициента использования и оптимального объема распределения электролита в грунте.

Расчет эквивалентного удельного сопротивления грунта для вертикальных электродов

где p₁ - удельное сопротивление грунта верхнего слоя грунта, Ом·м;

p₂ ​- удельное сопротивление грунта нижнего слоя грунта, Ом·м;

h - мощность верхнего слоя грунта, м;

L - заглубление электорда, м;

t - глубина прокладки горизонтальных электродов, м;

k - безразмерный коэффициент, зависящий от удельного сопротивления слоев грунта.

Рассчитаем эквивалентное удельное сопротивление грунта трех верхних слоев:

p₁ = 700 Ом·м;

p₂ = 190 Ом·м;

h = 0,6 м;

L = 6 м;

t = 0,5 м;

k = 1;

где C - безразмерный коэффициент, описывающий содержание электролита в окружающем грунте;

L_верт - длина заземлителя, м;

d - диаметр заземлителя, м;

p_{экв верт} - эквивалентное удельное сопротивление грунта для вертикального электрода, Ом·м.

Расчетное сопротивление заземляющего устройства составляет 0,497 Ом, что ниже требуемого значения 0,5 Ом.

Комплектующие для заземления подстанции

№ п/п	Рис.	Артикул	Изделие	Количество
1.		ZZ-100-102-6МВ	ZANDZ Комплект электролитического заземления (вертикальный; 6 метров)	26
2.		ZZ-502-304-52	Полоса ZANDZ стальная оцинкованная  (30*4 мм; бухта 52 м)	18
3.		ZZ-005-064	ZANDZ Зажим для подключения проводника (до 40 мм)	26
4.		ZZ-007-030	ZANDZ Лента гидроизоляционная	9

У вас появились вопросы по заземлению подстанции в сложных грунтах? Обращайтесь за помощью в Технический Центр ZANDZ! 

[ Код новостного блока для вставки на Ваш сайт ] [ RSS лента для подписки на новости ]