Провести расчет защитного заземления методом наведенных потенциалов по допустимому сопротивлению для подстанции 220/35 кВ

Сопротивление заземлителя растеканию тока Rз согласно требованиям ПУЭ должно быть не более 0,5 Ом.
Сопротивление естественного заземлителя для двух линий Rе=3,2 Ом.
Требуемое сопротивление искусственного заземлителя Rи получим с учётом того, что Rз=0,5 Ом и Rе=2,5 Ом:
Ru=Rе∙RзRе-Rз=3,2 ∙0,53,2 -0,5=0,6 Ом
Составляем предварительную схему заземлителя и наносим ее на план подстанции, приняв контурный тип заземлителя, т.е. в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной lв=5,3 м) электродов. Вертикальные электроды размещаем по периметру заземлителя.
По предварительной схеме определяем суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов: Lг=509 м; n=23 шт.
Составляем расчётную модель заземлителя в виде квадратной сетки площадью S=2700 м2 . Длина одной её стороны будет S= 52 (рисунок 1).
Рисунок 2. Расчётная модель
Количество ячеек по одной стороне модели:
m=LГ2∙S-1
m=5092∙52-1=3,9
Принимаем m=4.
Уточняем суммарную длину горизонтальных электродов:
LГ=2∙ (m+1) ∙S
LГ=2∙ (4+1) ∙52=520 м.
Длина стороны ячейки в модели:
b=5m
b=474=11,75 м.
Расстояние между вертикальными электродами:
a=4∙Sn
a=4∙5223=9
Суммарная длина вертикальных электродов:
Lв=n∙lв
Lв=23∙5,3=121,9 м.
Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов:
tотн=lв+tвS
tотн=5,3+0,852=0,12 м.
Относительная длина:
lотн=2,3-1,85,3=0,09 м.
Расчётное эквивалентное удельное сопротивление грунта ρэ:
ρ=ρ2ρ1ρ2k=1,8601,80,173=3,3 Ом/м.
где где 1 - удельное электрическое сопротивление верхнего слоя земли, Ом·м, принимаем 60 Ом·м;
2 - удельное электрическое сопротивление нижнего слоя, Ом·м, дано в задании 1,8 Ом·м;
k=0,43∙0,1+0,272ln121,85,3=0,173
Следовательно,
ρ=3,3 Ом/м.
Находим коэффициент А:
A=0,444-0,84∙ tотн
A=0,444-0,84∙0,12=0,343
Вычисляем расчётное сопротивление R рассматриваемого искусственного заземлителя:
R=AρS+ρLГ+Lв=0,343∙3,4 52+3,4 509+121,9=0,028 Ом.
Общее сопротивление заземлителя подстанции:
Rε=0,028 ∙1,80,028 +1,8=0,027 Ом.
Определяем потенциал заземляющего устройства в аварийный период:
φ=I∙Rε=4000∙0,027=109,4 В.
Этот потенциал допустим, так как он меньше 10 кВ.
Вывод: таким образом, искусственный заземлитель подстанции должен быть выполнен из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4×40 мм общей длиной не менее 509 м и вертикальных стержневых в количестве не менее 23 шт