Разработка алгоритма расчета параметров заземляющих устройств электроустановок Крайнего Севера при условии обеспечения их надежности
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
mp/ Ip0; аpp = pp/ Ip0.(1.10)
На значения взаимных и собственных сопротивлений элементов, так же как и в случае взаимного сопротивления элемента и точки М земли, оказывают влияние все остальные элементы сложного заземлителя. Это связано с тем, что форма поля тока элемента зависит от расположения всех остальных элементов.
Очевидно, что поле потенциала , определяемое равенством (1.7,б) и системой уравнений (1.9), имеет тем большее приближение к истинному (в рамках принятой модели электрической структуры земли), чем точнее найдены значения собственных и взаимных сопротивлений элементов заземлителя, а также взаимных сопротивлений его элементов и точки М земли.
Для аналитического определения взаимных и собственных сопротивлений элементов сложного заземлителя должна быть решена задача о потенциале, наведенном на металлическом элементе сложного заземлителя током, выходящим в землю с другого элемента (взаимное сопротивление) или с него самого (собственное сопротивление). Решение этой задачи и составляет основное содержание методов наведенного потенциала и среднего потенциала.
Матеметические описания простых и сложных заземлителей в однордной и неоднородной земле приведены в приложении (П.1).
Наряду с точными методами расчета электрических характеристик заземляющих устройств, при проектировании заземляющих устройств широко применяют так называемые инженерные методы, менее трудоемкие и обеспечивающие приемлемую точность. Эти методы позволяют быстро определить возможные технические решения и оптимальные конструктивные параметры заземлителей, удовлетворяющие действующим нормам при минимуме приведенных или капитальных затрат.
Определение оптимальных конструктивных параметров заземляющих устройств с помощью точных методов расчета возможно лишь путем последовательных приближений, т. е. перебором нескольких вариантов их геометрии, число которых зависит от параметров электрической структуры земли, размера территории, на которой размещено подлежащее заземлению оборудование, и т. п., а также от интуиции и опыта проектировщиков. Следовательно, общий объем вычислительной работы здесь оказывается в несколько раз большим, чем в случае расчета электрических характеристик заземляющих устройств по их заданным конструктивным параметрам.
Стоимость машинного времени ЭВМ сравнительно высока, а с учетом стоимости подготовки инженерно-техническим персоналом исходных данных для расчета общие затраты на проектирование заземляющих устройств могут оказываться весьма значительными и превышать разумные пределы (удешевление заземлителя при оптимизации его конструкции не компенсирует в должной степени затраты на проектирование).
Инженерные методы расчета заземляющих устройств должны позволять рассчитывать электрические характеристики основных типов сложных заземлителей в земле с двухслойной электрической структурой по их конструктивным параметрам и, наоборот, основные конструктивные параметры сложных заземлителей определять по заданным для них электрическим характеристикам. При этом погрешности не должны превышать в среднем 10-15 и наибольшие 25-30 %. Сокращение объема вычислительной работы по сравнению с точными методами должно быть достаточным, чтобы компенсировать возрастание погрешности (это требование является в значительной мере качественным).
Подробная характеристика инженерных методов дана в [27].
1.3 Обоснование необходимости определения показателей надежности при проектировании заземляющих устройств
Работоспособной считают такую заземляющую систему, которая выполняет свои функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией [8, 11]. В настоящее время можно сформулировать ряд функций заземляющей системы электроустановки энергетического назначения. Заземляющая система должна обеспечить:
-нормируемые и заданные значения напряжений на ее элементах, возникающих при стекании длительных, кратковременных и импульсных токов;
-требуемый уровень напряжений прикосновения и шага при стекании тока короткого замыкания с элементов заземляющей системы в грунт;
действие защит от замыкания на землю;
работу ограничителей напряжения при внутренних при грозовых перенапряжениях;
стабилизацию потенциалов проводов относительно грунта;
стабильность протекания рабочих токов;
значения продольных токов по естественным и искусственным элементам системы не выше допустимых для этих элементов;
значения плотности поперечных токов, стекающих с естесственных элементов в грунт не выше допустимых;
допустимые значения разности потенциалов между различными точками на ее элементах;
заданный уровень электромагнитных влияний на вторичные цепи.
Параметры системы, обеспечивающие выполнение той или иной функции, рассчитывают с учетом трех основных моментов:
- расчетного значения тока, нагружающего систему;
расчетных электрических характеристик грунта;
конструкции системы заземления.
Следует отметить, что указанные функции обеспечивают надежность работы основного силового и вторичного оборудования электроустановки. Несмотря на многофункциональность заземляющей системы, по-видимому, возможно дать единую методику расчета вероятностей ее отказа. При этом конструкцию системы выбирают такой, чтобы при заданных расчетном токе и характеристиках грунта параметры были в пределах нормы.
Обы