Разработка алгоритма расчета параметров заземляющих устройств электроустановок Крайнего Севера при условии обеспечения их надежности
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
атическими условиями района проектирования; величиной напряжения электроустановки и режимом ее нейтрали; наличием естественной сети заземления, ее разветвленности и, следовательно, величиной токов замыкания на землю.
Богатая геофизическая практика еще в начале 70-х годов показала, что структура земли в районах Крайнего Севера имеет трех- четырех- и даже восьмислойную структуру с расположением слоев земли порой в самых разнообразных направлениях. Данное обстоятельство усугубляется большими значениями удельных сопротивлений отдельных слоев из-за наличия вечной мерзлоты и их изменчивостью в зависимости от времени года. Так как удельные сопротивления отдельных слоев земли значительно отличаются друг от друга, то для расчета заземляющих устройств в такой среде теория расчета заземляющих устройств стала развиваться в двух направлениях: совершенствование точных методов расчета заземлителей, связанных с учетом реальных параметров структуры, и создание инженерных методов, в основу которых положены приведенные расчетные модели грунта. Последние с достаточной для практики точностью позволили, с одной стороны, учесть особенности сложной структуры грунта, а с другой - настолько облегчили расчеты, что стали доступными широкому кругу специалистов.
Впервые приведенную модель земли для расчета сосредоточенных заземлителей предложил в 1970 г. Л. И. Якобс. Он рекомендовал представлять многослойную электрическую структуру грунта эквивалентной двухслойной, при этом в зависимости от геометрии электродов (вертикальные или горизонтальные) и определяемого параметра (сопротивление растеканию или напряжение прикосновения) рассматривать различные ее модификации. Позже для слабоконтрастных многослойных структур грунта была предложена замена их однородной средой с эквивалентным удельным сопротивлением
,
где hi и - соответственно мощность и удельное сопротивление i -гo слоя.
Н. А. Тиняков и В. И. Глушко [38] затем показали, что замена многослойной электрической структуры земли эквивалентной однородной не приводит к большим погрешностям при расчете сложных заземлителей, если методика понижения числа слоев будет основана на использовании параметров анизотропии земли. Развитие методики приведения с учетом климатических изменений электрических характеристик земли нашло отражение в работах и других ученых, при этом для вычисления эквивалентного удельного сопротивления использовались функции, предложенные А. И. Якобсом [39].
Основой для создания методов эквивалентного упрощения структуры грунта послужил предложенный А. Е. Эбиным и А. И. Якобсом принцип соответствия полей, согласно которому преобразование модели грунта необходимо осуществлять таким образом, чтобы поверхности уровня потенциальной функции оставались неизменными. Использовав естественные эллиптические ортогональные координаты и считая, что удельное сопротивление постоянно вдоль линий вектора плотности тока, т. е. границы раздела многослойной земли совпадают с поверхностями тока, А. И. Якобс в дальнейшем разработал методику представления многослойного грунта двухслойным путем введения понятия действующего удельного сопротивления. Модель грунта с конфокальными полуэллипсоидами в качестве поверхностей раздела слоев позволила ему с помощью предельных моделей предложить метод экономичного без громоздких рядов расчета сопротивления некоторых конструкций заземлителей. В частности, было показано [26], что в пределах длины вертикальных элементов заземлителя несколько слоев могут быть заменены одним эквивалентным путем простого усреднения удельной проводимости этих слоев.
Необходимость строгого учета исходных данных геоэлектрического разреза в расчетной структуре зависит от геометрических размеров заземляющего устройства, т. е. от конкретно решаемой задачи. В случае расчета сосредоточенных заземляющих устройств автономным подстанций требования к точности информации о параметрах верхних слоев геоэлектрического разреза повышаются.
Особый интерес представляет методика приведения многослойной структуры грунта к расчетной модели без ее послойной интерпретации. Последняя идея была высказана В. У. Костиковым еще в 1967 г. Им же был предложен метод расчета сопротивления горизонтального прямо-линейного заземлителя, расположенного на поверхности земли, непосредственно по данным ВЭЗ. Алгоритм расчета сопротивления заглубленного горизонтального заземлителя, а затем заземляющих сеток без этапа промежуточной интерпретации результатов ВЭЗ был разработан А. Б. Ослоном и А. Г. Деляновым. Практически одновременно с ними Ю. В. Целебровский и В. У. Костиков предложили способ экспериментального определения взаимного сопротивления двух электродов.
В настоящее время с успехом пользуются указанными инженерными методами проектирования заземляющих устройств в районах с большим удельным сопротивлением грунта, представляющего собой многослойную структуру. В зависимости от того, проектируется заземляющее устройство для электроустановки, вписанной в генплан предприятия или для отдельно стоящей электроустановки, не снабженной разветвленной заземляющей сетью, применяют одну из наиболее широко используемых методик, представленных в виде алгоритмов.. Алгоритм расчета ЗУ ГПП, вписанной в ситуационный план промпредприятия:
. Расчет заземляющей сети промпредприятия
.1. Определение коэффициента заполнения ситуационного плана промышленного предпр?/p>