Разработка алгоритма расчета параметров заземляющих устройств электроустановок Крайнего Севера при условии обеспечения их надежности
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ров ее электрической структуры и геометрических размеров заземлителей либо сложные аппроксимирующие трансцендентные функции.
Развитие теории нетрудоемких расчетов сложных заземляющих устройств привело к разработке метода, основанного на тесной корреляционной связи между взятыми в форме критериев подобия некоторыми обобщенными конструктивными параметрами сложных заземлителей и их сопротивлением либо наибольшим значением напряжения до прикосновения. В дальнейшем аналитическая форма связи между обобщенными конструктивными параметрами сложных заземлителей и их сопротивлением и наибольшим значением напряжения до прикосновения была использована в алгоритме приближенной оптимизации (по критерию капитальных затрат) конструкции сложных заземлителей.
Однако накопившийся опыт сооружения и эксплуатации заземляющих устройств и совершенствование методов вертикального электрического зондирования земли убедительно показали, что интерпретация данных измерений приводит в основном не к двухслойной, а многослойной модели структуры грунта. Поэтому теоретическая база дальнейших разработок стала развиваться в трех направлениях:
-во-первых, разрабатывали методы преобразования многослойной структуры земли к эквивалентной двухслойной;
во-вторых, стремились использовать при расчете заземлителей непосредственно кривые вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) без предварительной интерпретации. Суть этой идеи [30] заключалась в том, что при применении двухэлектродной установки ВЭЗ фактически определяют зависимость взаимного сопротивления между двумя точечными электродами от расстояния между ними. Предполагалось эту зависимость использовать прямо в методе наведенного потенциала [31]. На основании данной идеи был разработан оригинальный метод расчета заземляющих сеток в многослойной земле. Но, к сожалению, данная идея оказалась неприменимой для вертикальных электродов (а таких электродов, как известно, большинство);
в-третьих, основным направлением стало развитие метода наведенного потенциала применительно к расчету сложных заземлителей, расположенных в в земле с многослойной электрической структурой.
Анализ алгоритмов, разработанных для определения параметров заземляющих устройств показал, что они позволяют определить все основные характеристики сети заземления, способствующие выполнению ею своих основных функций: ограничении до допустимых пределов напряжения, под которое может попасть человек; обеспечение достаточной для срабатывания релейной защиты проводимости заземляющего устройства. Однако методика расчётов заземляющих устройств не даёт гарантий надёжности как самого заземляющего устройства, так и выполнения им возложенных на него функций. В связи с этим возникает необходимость разработки алгоритма, учитывающего показатели надежности работы заземляющей сети при выполнении ею своих рабочей и электрозащитной функций.
1. Анализ существующих алгоритмов расчета заземляющих устройств. Обоснование необходимости разработки алгоритма расчета параметров заземляющих устройств при условии обеспечения их надёжности
.1 Общие положения
Алгоритм - способ (программа) решения вычислительных и других задач, точно предписывающий, как и в какой последовательности получить результат, однозначно определяемый исходными данными. Алгоритм расчета параметров заземляющих устройсв всегда состоял из неизменных укрупненных блоков:
1) изучение особенностей растекания поля с электродов различной формы в различных средах;
)разработка математического аппарата для обработки данных с целью получения картины изменения потенциала на поверхности земли;
)разработка технических и организационных мероприятий для обеспечения электробезопасности;
Комплекс расчетов совершенствовался по мере накопления опыта эксплуатации электроустановок, развития новых математических законов, знаний о структуре земли, изменения взглядов на механизм поражения человека электрическим током, совершенствования измерительной аппаратуры и средств обработки исходного материала. В связи с этим при строительстве заземляющих устройств появилась возможность учитывать особенности строения грунтовой структуры земли различных районов и изменение ее характеристик в зависимости от природно-климатических условий.
Однако уточнение условий поставленной задачи при расчете параметров заземляющих устройств сложных заземлителей в многослойной среде привело к большим трудностям, заключающимся в громоздком математическом аппарате, учитывающем все слои грунта и расположение отдельных элементов заземлителя. Объём вычислений, как правило, не оправдывал себя и исходя из требований, предъявляемых к заземляющему устроству, привел к необходимости оптимизировать задачу расчета по различным критериям: критерию оптимальных затрат; оптимизации напряжения прикосновения; обеспечению наименьшего сопротивления заземляющего устройства.
Опыт эксплуатации электроустановок в районах Крайнего Севера доказал, что расчет параметров заземлителей не по прямому критерию электробезопасности - величине допустимого значения тока в цепи человека, а следовательно, величине напряжения прикосновения - не только не характеризует реальные безопасные условия эксплуатации электроустановок, но и приводит к значительным бесполезным затратам на проектирование и сооружение заземляющих устройств [33].
При оптим