Разработка алгоритма расчета параметров заземляющих устройств электроустановок Крайнего Севера при условии обеспечения их надежности
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
.13, П1.19)).
Для вертикального электрода при (пробный электрод выходит на поверхность земли) формула для эквивалентного удельного сопротивления имеет вид
, (2.1)
где , - длина и эквивалентный диаметр вертикального электрода.
Для горизонтального электрода эквивалентное удельное сопротивление
,(2.2)
где , - длина и эквивалентный диаметр горизонтального электрода.
Если предполагают сооружать сложный комбинированный заземлитель, содержащий и горизонтальные и вертикальные электроды, то закладывают и горизонтальный и вертикальный пробные электроды. При этом, как правило, найденные значения и не совпадают. Однако это не вносит каких-либо особых затруднений при применении для расчета сопротивления сложных заземлителей метода коэффициентов использования.
Основными достоинствами метода пробного электрода являются: простота, автоматический учет влияния местных особенностей структуры земли на сопротивление электрода данного типа и размера; возможность заложить пробные электроды в любой сезон, а измерение их сопротивлений выполнить в расчетный сезон.
Недостатки метода заключаются в следующем. Во-первых, метод пробного электрода не позволяет определять параметры электрической структуры земли на глубинах, превышающих длину вертикального пробного электрода. Это может явиться причиной грубого просчета при выборе основных конструктивных параметров сложных заземлителей, в частности рациональной длины вертикальных электродов. Во-вторых, при проектировании сложных заземляющих устройств, расположенных на значительной площади, найденное с помощью пробного вертикального электрода эквивалентное удельное сопротивление может иметь большие погрешности, до 50% и более.
Перечисленные недостатки ограничивают применение этого метода при проектировании заземляющих устройств электроустановок напряжением до 1 кВ или как добавочный к методу вертикального электрического зондирования (ВЭЗ).
Вертикальное электрическое зондирование основано на изучении удельных сопротивлений грунта путем создания в нем искусственного электрического поля, позволяющего судить о величинах в различных слоях земли. При этом могут использоваться постоянные, пульсирующие и переменные электрические поля.
Физическая сущность вертикального электрического зондирования сводится к следующему. В землю при помощи двух точечных заземлителей (питающих электродов и ) от источника питания вводится электрический ток величиной (см. рис. 2.1).
Рис. 2.1. Картина электрического поля в земле при вертикальном электрическом зондировании
В теории геоэлектрических методов исследований доказывается, что заземляющий электрод любой конфигурации можно рассматривать как точечный, начиная с расстояния приблизительно в 5 раз превышающих протяженность его заглубленной части. То же положение относится и к системам из нескольких электродов. Такая система будет эквивалентна точечному заземлителю в случае, если наблюдения выполняются в точках, удаленных от центра системы на расстояние, превышающее в 5 раз расстояние между крайними электродами.
Электрический ток распространится от одного точечного электрода к другому. При этом, проходя через толщу земли, он охватит большие глубины. Ближе к электродам и вообще к поверхности земли плотность тока больше, а с глубиной она уменьшается и на очень больших глубинах практически становится равной нулю.
Поскольку земля обладает сопротивлением, то в ней на всех участках происходит падение напряжения. Если в пределах поля поместить два приемных (потенциальных) электрода и , то между ними образуется разность электрических потенциалов , которая связана с величиной питающего тока зависимостью ,где - удельное электри-ческое сопротивление среды, расположенной в пределах установки ; - коэффициент, зависящий только от взаимного расположения электродов.
Эта формула справедлива только для однородной среды, если среда электрически неоднородна, то, проводя те же самые измерения и вычисления, получают кажущееся удельное сопротивление - , которое будет находиться в сложной зависимости от залегания пород в пределах данного участка, от удельных электрических сопротивлений этих пород и от размера установки, т.е. от разноса ее электродов.
Изучение изменений кажущегося удельного сопротивления при различных разносах электродов измерительной установки дает материал для суждений о характере строения среды, над которой производятся исследования. В этом и заключается сущность метода вертикального электрического зондирования.
В методе ВЭЗ получили распространение установки различного типа, применение которых определяется условиями задачи (размерами территории эксперимента, величинами токов ОКЗ и т. д.) и удобством перемещения, наличием аппаратуры, источников питания. Для простой симметричной четырехэлектродной установки все электроды (токовые А, В и потенциальные М, N) расположены на одной прямой симметрично относительно точки О, так называемого центра ВЭЗ. Глубина погружения электродов в землю b ограничена значениями или (лишь при этом электроды без существенной погрешности можно рассматривать как точечные) (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Простая симметричная четырехэлектродная установка.
В электрическую цепь токо?/p>