Разработка алгоритма расчета параметров заземляющих устройств электроустановок Крайнего Севера при условии обеспечения их надежности
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
nbsp;
Случай, когда горизонтальный электрод расположен в нижнем слое двухслойной земли (рис. П1.13).
Рис. П1.13. Горизонтальный электрод, расположенный в нижнем слое двухслойной электрической структуры земли
После замены электрода точечными источниками тока, расположенными по оси электрода, результирующее электрическое поле во втором слое находится аналогично предыдущему случаю
(П1.32)
Сопротивление такого заземлителя
г =
(П1.33)
Если горизонтальный электрод расположен на границе между слоями, т. е. t = h, то расчёт сопротвления по (1.39) и (1.41) приводит к совпадающим результатам.
Электрическое поле и характеристики сложных заземлителей в однородной земле
Сложные заземлители рассчитываются по методу наведенного потенциала. Сущность этого метода состоит в том, что вычисляются собственный потенциал каждого из элементов заземлителя и потенциалы, наведенные на них токами, стекающими с остальных элементов. Теоретически просто эта задача решается для двух электродов.
Допустим, ток стекает с двух заземлителей полусферической формы. Сумма токов, стекающих с отдельных частей заземлителя, равна:
. (П1.34)
Потенциалы отдельных электродов заземлителя и одинаковы и равны потенциалу всего заземлителя:
. (П1.35)
Потенциал каждого из электродов создается стекающим с него током и током, стекающим с соседнего заземлителя:
, (П1.36)
где и - собственное сопротивление первого и второго электродов соответственно; - их взаимное сопротивление.
Решая совместно выражения:
и ,
можно определить сопротивление сложного заземлителя, Ом
. (П1.37)
Когда заземлители одинаковы, т.е. , формула упрощается:
Собственное сопротивление полусферического электрода, как указывалось ранее, вычисляется из выражения . Взаимное сопротивление двух точечных источников зависит от расстояния между ними х и равно:
. (П1.38)
Взаимное сопротивление, а следовательно, и наведенный потенциал всегда меньше собственного. Для двух полусферических электродов () оно равно:
(П1.39)
Подставляя значения собственного и взаимных сопротивлений в выражение , получим формулу для сопротивления всего заземлителя
. (П1.40)
Когда расстояние между электродами весьма велико, т.е. , то
, (П1.41)
что соответствует вычислению сопротивления по формуле параллельного соединения двух электродов. В действительности расстояния между электродами сложного заземлителя невелики. Поэтому сопротивление сложного заземлителя всегда будет больше сопротивления, вычисленного по этой формуле. Например, если расстояние между двумя полусферическими электродами мало, т.е. , то
. (П1.42)
Для того чтобы рассчитать сложный заземлитель, состоящий из большого числа вертикальных электродов и горизонтальных полос, необходимо определить токи, стекающие с каждого из электродов, и взаимные сопротивления, определяемые системой уравнений, аналогичных той формуле, которая была рассмотрена для ЗУ, состоящего из двух электродов:
.
Этот расчет является точным, но сложным. Его выполняют на ЭВМ, а для инженерных расчетов используют простые приближенные формулы.
Потенциалы на поверхности земли в поле сложного заземлителя вычисляются также методом наведенного потенциала.
Сопротивление горизонтальной полосы с вертикальными электродами в ряд
Вертикальные электроды, добавленные к горизонтальной полосе, уменьшают ее сопротивление за счет распространения зоны растекания тока в глубь земли. Сопротивление горизонтальной полосы с вертикальными электродами в ряд определяется по формуле
, Ом, (П1.43)
где , , t - длина, диаметр и глубина заложения полосы, м; - коэффициент, характеризующий уменьшение сопротивления полосы при добавлении к ней вертикальных электродов; - эквивалентное удельное сопротивление грунта для расчета сопротивления полосы с вертикальными электродами в ряд.
Из табл. 2 следует, что наиболее эффективным для снижения сопротивления полосы с вертикальными электродами является увеличение длины вертикальных электродов по отношению к длине горизонтального проводника: коэффициент при этом существенно уменьшается. Относительное расстояние между электродами следует принимать в пределах . Делать неэкономично, так как требует большой затраты электродов, а эффект снижения сопротивления мал.
Таблица П1.1. Значение коэффициентов
Отношение расстояния между электродами к их длинеОтношение длины вертикальных электродов к длине горизонтальной полосы l/L0,020,050,40,20,51,00,50,780,660,560,470,340,2510,810,700,610,530,420,3520,840,750,690,610,51-40,890,810,750,69--
Сопротивление растеканию заземляющей сетки с вертикальными электродами
Сложный заземлитель, состоящий из сетки и вертикальных электродов, при расчете заменяется расчетной моделью, равновеликой по площади S, с одинаковыми горизонтальными электродами общей длиной L, глубиной их заложения t, числом n и длиной l вертикальных электродов.
Сопротивление растеканию сложного заземлителя зависит главным образом от его площади и относительной длины l вертикальных электродов: чем больше площадь и соотношение , тем больше зона растекания тока в нижних более проводящих слоях земли. Увеличе?/p>