Разработка алгоритма расчета параметров заземляющих устройств электроустановок Крайнего Севера при условии обеспечения их надежности
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?текающий по потенциальной цепи, всегда на много порядков меньше тока I2, стекающего с заземлителя. Поэтому в выражениях () и () влиянием потенциального тока можно пренебречь и считать, что через заземлитель проходит весь ток I, т. е.
= а11I - а13I = (а11 - а13)I()
и
= а12I - а23I = (а12 - а23)I()
В том случае, когда электроды 2 и 3 отнесены в бесконечность, приведённые выше выражения будут равны
= а11I()
= 0()
вольтметр зафиксирует величину - = а11I, а амперметр - величину I. Если теперь токовый электрод 3 перенести и поместить его на некотором расстоянии от заземлителя, то вольтметр зафиксирует величину - = I(а11 - а13). Величина взаимного сопротивления а13 даже при весьма большом удалении от заземлителя, достигающем нескольких сотен метров, может быть соизмерима с величиной а11. Измеренное в этом случае значение сопротивления растеканию заземлителя может отличаться от действительного на сотни процентов. Для того чтобы избежать ошибки при измерениях, нужно потенциальный электрод перенести из бесконечности, т. е. из зоны нулевого потенциала, и поместить его на таком расстоянии от заземлителя, при котором будет удовлетворяться равенство
- = (а11 - а13)I - (а12 - а23)I = а11I()
Это равенство будет удовлетворено только при следующем условии
а13 + а12 = а23()
Это значит, что токовый и потенциальный электроды необходимо так расположить относительно центра заземлителя и относительно друг друга, чтобы взаимное сопротивление меду ними равнялось сумме взаимных сопротивлений между каждым электродом и заземлителем.
Физический смысл сказанного заключается в следующем. При близком расположении электродов заземлитель попадает в зону растекания токового электрода. Ток, проходящий через электрод, имеет противоположное направление по отношению к току, проходящему через заземлитель, и наводит на заземлителе некоторый потенциал, знак которого противоположен знаку собственного потенциала заземлителя. В резуль-тате этого потенциал заземлителя соответственно уменьшается. На рис. 2.4 сплошной линией показано распределение потенциала по поверхности земли при близком расположении токового электрода от заземлителя, а пунктиром - то же, но при неограниченно удаленном токовом электроде. Точка нулевого потенциала всегда расположена на середине расстояния между центром заземлителя и токовым электродом.
Рис. 2.5. Распределение потенциала на поверхности земли при измерении сопротивления заземлителя.
Если потенциальный электрод поместить в точке нулевого потенциала, то измеренное значение потенциала заземлителя будет несколько меньше из-за влияния токового электрода. Чтобы получить правильный результат измерения, необходимо потенциальный электрод перенести несколько ближе к токовому в точку О1 потенциал которого отличен от нуля и равен потенциалу, наведенному на заземлителе токовым электродом, т. е. необходимо соответствующим расположением потен-циального электрода компенсировать потенциальное влияние токового электрода на испытываемый заземлитель.
Защитное действие заземляющего устройства определяется не только его сопротивлением, но и выравниванием потенциалов возле частей, на которых может появиться напряжение.
Для заземляющих устройств, спроектированных по допустимым напряжениям прикосновения, соответствие этих напряжений нормам является основным требованием. Измерения напряжения прикосновения производятся одним из следующих методов:
- амперметра и вольтметра с длительным приложением напряжения к испытуемому заземлителю;
амперметра и вольтметра с повторно-кратковременным приложением напряжения к испытуемому заземлителю с помощью электронного короткозамыкателя (ЭКЗ);
однофазного замыкания на землю на стороне 110 кВ и выше с осциллографированием тока, проходящего через заземлитель в землю, и напряжения прикосновения в контрольных точках.
При измерениях в процессе приемосдаточных испытаний и при периодических измерениях в эксплуатации рекомендуется применять метод амперметра и вольтметра (рис. 2.6). Напряжение прикосновения по этому методу измеряется как разность потенциалов между доступными прикосновению заземленными металлическими частями оборудования или конструкций и потенциальным электродом, представляющим собой металлическую квадратную пластину размером 25X25 см2, имитирующую подошвы человека, стоящего на земле или полу. Поверхность земли в контрольных точках тщательно выравнивают и увлажняют на глубину 2-3 см.
Рис. 2.6. Принципиальная схема измерения напряжения прикосновения по методу амперметра-вольтметра:
1 - заземляющее устройство;
- заземленное оборудование;
- резистор, имитирующий
сопротивление тела человека;
- вольтметр; 5 - амперметр;
- потенциальный электрод;
- источник тока;
- токовый электрод
В качестве источника питания схемы используют трансформатор собственных нужд подстанции, включаемый через ЭКЗ (рис. 2.7, а). В тех случаях, когда вторичная обмотка трансформатора собственных нужд имеет изолированную от земли нейтраль или соединена в треугольник, применяют разделительный трансформатор мощностью до 100 кВ•А со вторичным напряжением до 500 В (рис. 2.7, б) или используют автономный генератор (рис. 2.7, в).
Рис. 2.7. Принципиальные схемы токовых цепей при измерениях напряжений прикосновения по