SU1363352A1

SU1363352A1 - Grounding arrangement

Info

Publication number: SU1363352A1
Application number: SU864069037A
Authority: SU
Inventors: Иосиф Майорович Грач; Владимир Александрович Мезгин; Юрий Александрович Маркин; Мисир Аширкулович Аширкулов; Михаил Наумович Файда
Original assignee: Фрунзенский политехнический институт
Priority date: 1986-03-26
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1987-12-30

Abstract

Изобретение относитс к электроэнергетике и может быть использовано при заземлении электроустановок с большими замыкани ми на землю, размещенных на небольших площадках. Цель изобретени - уменьшение объема земл ных работ и снижение величины сопротивлени заземлени при сохранении услови наилучшего выравнивани потенциала и наименьшего напр жени прикосновени в зоне заземл ющего устройства. Устройство содержит заземлитель кольцевой формы, располагаемый горизонтально, и со- осный с ним вертикальньм цилиндрический электрод, наход щиес под одинаковым потенциалом. Цель достигаетс расположением вертикального . электрода и выбором величины заглубп лени заземлител кольцевой формы. 1 ил., 5 табл. S со 05 00 со СП ЮThe invention relates to electric power industry and can be used when grounding electrical installations with large earth faults located in small sites. The purpose of the invention is to reduce the amount of earthwork and decrease the value of the ground resistance while maintaining the condition of the best potential equalization and the lowest touch voltage in the area of the grounding device. The device contains a ring-shaped earthing device, horizontally disposed, and a vertical cylindrical electrode with it, which are under the same potential. The goal is achieved by the location of the vertical. the electrode and the choice of the depth of the grounding ring ring. 1 dw., 5 tab. S from 05 00 with JV Yu

Description

Изобретение относитс к электроэнергетике , а именно к заземл ющим устройствам электроустановок с большими токами замыкани на землю, размещенным на небольших площадках.The invention relates to electric power industry, namely, to grounding devices of electrical installations with high ground fault currents located in small sites.

Цель изобретени - уменьшение объема земл ных работ и снижение величины сопротивлени заземлени пр сохранении услови наилучшего вырав- ниванн потенциала и наименьшего напр жени прикосновени в зоне заземл ющего устройства.The purpose of the invention is to reduce the amount of earthwork and decrease the value of the grounding resistance while maintaining the condition of the best equalized potential and the lowest touch voltage in the area of the grounding device.

На чертеже схематично представле - но заземл ющее устройство.The drawing shows schematically a grounding device.

Устройство содержит кольцевой заземлптель 1, с которым с помощью изолированного токопровода 2 соединен вертикальный соосный электрод 3. Отношение глубины залегани кругового контура к его радиусу находитс в пределах 0,25-0,3.The device contains an annular earth conductor 1 to which a vertical coaxial electrode 3 is connected with the help of an insulated conductor 2. The ratio of the depth of the circular contour to its radius is in the range of 0.25-0.3.

Длительное протекание токов короткого замыкани через тело опоры в сет х с незаземленной нейтралью приводит к возникновению опасных напр жений прикосновени и шага, а в некоторых случа х и к разрушению фун- мента. В сет х с заземленной нейт- р.алыо при использовании системы трос - опоры в качестве естественных заземлите;лей подстанций также существует опасность возникновени опасных напр лсений у опор. Поэтому с ротором сетевого строительства вопрос оСЗеспечепи электробезопасности приобретает важное значение. Это относитс к железобетонным опорам, дл которых характерны высокие сопротивлени растекашпо и более неблаго- полученые распределени потенциалов.The long flow of short circuits through the support body in nets with non-grounded neutral leads to the occurrence of dangerous touch and step voltages, and in some cases to the destruction of the function. In networks with a grounded neutron, when using a cable-support system as a natural ground, the substations also have the danger of the occurrence of dangerous tension on the supports. Therefore, with the rotor of the network construction, the issue of electrical safety becomes important. This applies to reinforced concrete supports, which are characterized by high spreading resistance and more adverse potential distribution.

В естественных услови х сопротивлением запщтного сло бетона можно, пренебречь, поэтому фундамент железобетонной опоры можно рассматривать как цилиндрический заземлитель с размерами заглубленной в землю части . С точки зрени рационального ис-In natural conditions, the resistance of the concrete layer of concrete can be neglected, therefore, the foundation of a concrete support can be considered as a cylindrical earthing device with dimensions recessed into the ground. From the point of view of rational use

пользовани металла, минимума земл - §0 Делах приДЬ 0,05 Н Наuse of metal, minimum of earth - §0 Affairs

ных: работ и услови обеспечени достаточно низкого сопротивлени заземлени при наилучшем выравнивании потенциала на поверхности земли наиболее рациональной вл етс конструк- ци заземлител , котора обеспечивает также и наименьшее напр жение прикосновени . Эта конструкци обеспечивает одновременно- и достаточноIn this case, the workings and conditions for ensuring a sufficiently low grounding resistance with the best potential leveling on the earth's surface are the most rational design of the earthing switch, which also provides the lowest touch voltage. This design provides both simultaneously and sufficiently

большую механическую устойчивость опоры линий элеткропередач, если кольцевой заземлитель 1 жестко св - зан с вертикальным цилиндрическим электродом 3.the greater mechanical stability of the electric power line support, if the ring earthing switch 1 is rigidly connected with the vertical cylindrical electrode 3.

Оси симметрии вертикального и горизонтального электродов совпадают, .основание опоры имеет радиус г иThe axes of symmetry of the vertical and horizontal electrodes coincide. The base of the support has a radius r and

длину Н, а кольцевой электрод имеет радиус R и расположен на глубине h от поверхности земли. Вс конструк- Щ1Я заземлител вл етс осесиммет- ричной, а его электрическое пол.е плоскомеридианным . Потенциалы электродов равны.length H, and the ring electrode has a radius R and is located at a depth h from the surface of the earth. The whole construction of the earth conductor is axially symmetric, and its electric field is flat. The potentials of the electrodes are equal.

Простым согласно изобретению вл етс расчет заземл ющего устройства , основанный на использовании метода граничной коллокации (ГК) в сочетании с методом эквивалентных зар дов ГМЭЗ или с представлени ми потенциала в виде, интегралов с произвольными подынтегральными функци ми . Интегральное выражение потенциала , у которого подынтегральна функци представл ет собой распределение потенциала вдоль оси симметрии системы электродов, позволило выполнить расчет пол кольцевого заземлител .Simple according to the invention is the calculation of the grounding device, based on the use of the boundary collocation (GC) method in combination with the GMEZ equivalent charge method or with potential representations in the form of integrals with arbitrary integrand functions. The integral expression of the potential, for which the integrand is the potential distribution along the axis of symmetry of the electrode system, allowed us to calculate the field of the ring earthing.

Получено оптимальное соотношение глубины расположени контура и егоThe optimum ratio of the depth of the contour and its

, h п -Г1 радиуса h --- - U,/l, при кото, h n - Г1 of radius h --- - U, / l, at which

RR

ром происходит наилучшее выравнивание потенциала на поверхности земли .Rum occurs the best leveling potential on the surface of the earth.

С помощью программы на ЭВМ был выполнен расчет потенциала и проводимости заземлени дл наиболее используемых на практрше значенийWith the help of a computer program, ground potential and conductivity were calculated for the most commonly used values

, 1 ;0,2;0,3м; ,8; 1,3;, 1,8.м; Н 2; 2,5; 3 м. Потенциал на поверхности земли определ лс в пределах интервала г, г 4R при иг const 0,16 м. Дл каждого из значений г, ,R,H мен лась глубина расположени кольцевого -электрода в препечать вьшодились все значени потенциала на поверхности земли и проводимости заземлени дл тех значений h, при которых наибольшее прира- 5 щение потенциала иU- (U;- U.,.) на рассто нии дг быпо минимальным. Так как условие &и..„., наблюдалось, 1; 0,2; 0,3m; ,eight; 1.3; 1.8 m; H 2; 2.5; 3 m. The potential on the surface of the earth was determined within the interval g, g 4R with ≤ const 0.16 m. For each of the values of r,, R, H, the depth of the ring-electrode in the prepress was applied to all the potential values on the surface of the earth. and grounding conductance for those values of h at which the greatest potential increment and U- (U; - U.,.) at a distance of dg would be minimal. Since the condition & and .. „., Was observed

ПгНД КОPGND KO

везде вблизи электрода, то вьтолне- ние этого услови обеспечивает наи3everywhere near the electrode, the fulfillment of this condition ensures the highest

меньшее значение напр жени прикосновени . Совместный анализ полученных данных позволил определить оптимальные соотношени геометрических параметров заземлител , при которых получаетс наилучшее выравнивание потенциала при наименьшем сопротивлении заземлени ,lower voltage value of touch. The joint analysis of the obtained data allowed us to determine the optimal ratios of the geometrical parameters of the grounding, at which the best potential equalization is obtained with the lowest ground resistance,

В табл.1 приведены значени Table 1 shows the values

Ь -- опт RB - wholesale R

, при которых выполн етс in which

Макс мин Max min

Эти значени пра мен ютс при измененииThese values change when

условие тически не Н в пределах 2 iH 53, слабо завис т от изменени г в пределах , 6 0,3 и мен ютс более значительно при изменении R в пределах 0,8 ,8.conditionally not H in the range of 2 iH 53, depends little on the change of g in the range of, 6 0.3, and varies more significantly with the change of R in the range of 0.8, 8.

Таким образом, отношение глубины залегани контура к его радиусу следует выбирать в пределах д„г Thus, the ratio of the depth of the contour to its radius should be chosen within the limits of g.

hh

- 0,25-0,3. - 0.25-0.3.

Это означает, чтоучет проводимости фундамента опоры позвол ет получить более экономичную конструкцию заземлител , чем это предлагаетс в прототипе при h 0,71, так как при этом уменьшаетс глубина заложени кольца, а следовательно , и объем земл ных работ, причем уменьшаетс и сопротивление заземлени .This means that taking into account the conductivity of the footing base provides a more economical design of the earthing than is proposed in the prototype at h 0.71, as this reduces the depth of the ring, and hence the volume of earthworks, and decreases the grounding resistance.

В табл.2 приведены значени (Ь4,пкс)м«н иб,,- Как видно из табл.2, наименьшие:значени напр жени прикосновени и сопротивлени заземлени получаютс при наибольших значени R и Н. При этих значени х выполн етс и наилучшее выравнивание потенциала на поверхности земли.Table 2 shows the values of (L4, Px) m & n, - As can be seen from Table 2, the smallest: touch voltage and ground resistance values are obtained with the highest values of R and N. With these values, the best leveling potential on the surface of the earth.

В табл.3 в качестве примера приведены значени Table 3 gives as an example the values

и(г) дл and (d) for

Н 3 м, R 1,8 м при Гд 0,1 м.H 3 m, R 1.8 m at Gd 0.1 m.

Как видно из табл.3, в интервале 1,03 г 1,96 перва цифра у U(r) остаетс посто нной.As can be seen from Table 3, in the range of 1.03 g of 1.96, the first digit of U (r) remains constant.

Так как из веех рассмотренных значений параметров заземлител дл этого интервала это единственный случай, то можно утверждать, что при этих значени х параметров в рассматриваемой подобласти на поверхности земли происходит наилучшее вырани- вание.Since it is the only case out of all the considered values of the parameters of the earthing for this interval, it can be argued that with these values of the parameters in the subarea under consideration, the best alignment occurs on the earth's surface.

Дл дополнительной проверки правильности расчетной программы были вьтолнены расчеты проводимости заземTo further verify the correctness of the calculation program, calculations of the conductivity of the ground were performed.

приat

R гR g

Когда у заземлнтел имеетс только вертикальный электрод , то расчет G может быть вьшол- нен по точной формуле.When a ground electrode has only a vertical electrode, then the calculation of G can be performed by the exact formula.

В табл. 4 приведены сравнительныеIn tab. 4 shows the comparative

значени G , рассчитанные по разработанной программе и по точной формуле . Наибольша погрешность сравнени G values calculated by the developed program and by the exact formula. The greatest error of comparison

не превышает 2%. Сравнение расчетных значений сопротивлений с резу-пьтатами модельных экспериментов в электрической ванне показьшает, что относительные ошибки метода лежат вdoes not exceed 2%. A comparison of the calculated resistance values with the results of model experiments in an electric bath shows that the relative errors of the method lie in

пределах 10-2,8% и в среднем составл ют 6,3%. Это означает, что предлагаема методика расчета имеет достаточно высокую дл практики точность. Табл.5 содержит данные дл среднейbetween 10% and 2.8%, and on average 6.3%. This means that the proposed calculation method is of high enough accuracy for practice. Table 5 contains data for the average

удельной проводимости заземлител grounding conductivity

G гсред G gred

ного значени приращени потенциалаvalue of the increment potential

и среднего экстремаль5and average extremal5

5five

00

5five

00

5five

uU,«,p (uU, “, p (

макс мин. с редmax min with ed

Как видно из табл. , ди, ред достигает своих минимальных значений, а максимальных в интервале h 0,25 - 0,3, причем при h 0,26 наблюдаетс наименьшее значе0 ние ли, д и наибольшее (5, сред Р этого интервала.As can be seen from the table. , di, ed reaches its minimum values, and maximum values in the range of h 0.25 - 0.3, and at h 0.26 the lowest value is observed, g and the largest (5, P mediums of this interval.

изof

т.е.those.

выходеexit

при h 0,24; 0,31 значени йЦсредwith h 0.24; 0.31 value of ccd

резко увеличиваетс , аС, рд уменьшает с .increases dramatically, aU, rd decreases c.

Claims

The proposed device provides a reduction in the volume of earthworks and a low grounding resistance value with the best potential leveling on the ground surface (above the horizontal ring earthing and the lowest touch voltage. In addition, the mechanical strength of the power transmission line increases. Formula of the invention

A grounding device containing an annular earthing device embedded in the ground and an electrically vertical electrode connected thereto, characterized in that, in order to reduce the amount of earthwork and reduce the grounding resistance while maintaining the best potential equalization and the lowest contact voltage in the area the grounding device, the depth of the ring earthing refers to its radius

0.30

Table I

g0,1

5 (r).

0,260,41

0.57

0.72

0.88

Table CSP 1,031,19

0.87024 0.800630 0.76518 0.73622 0.71502 0.69922 0.68711

1.34 1.50 1.65 I., 81

and (g). 0.67694 0.66042 0.65252 0.63235 0.60520 0.57334 0.54013 0.50805

2.58 2.74 2.89 3.05

(5 (g). -P- 0.47830 0.45123 0.42678 0.40471 0.38476 0.36667 0.35020 0.33516

3.82 3.98 4.13 4.29

0 (g). SiEi 0.32137 0.30868 0.20697 0.28612 0.27605 0.26666 0.25790 0.24970

5.06 5.22 5.37 5.53

U (t) - 0.24201 0.23479 0.22798 0.22157 0.21550 0.20976 0.200432 0.19916

Indicator

G.

0,10,20,30,1 0,2

3.4 | 4.19 4.85 ° 4.01 4.8

G, p3,474,23 4,854,09 4,945,61 4,68 5,62 6,35

Indicator

0.3

0.31

0.24I 0.25I 0.26 0.29

g, 0.2-0.3 MjH - 2.5 - 3 m; R 0.8 - 1.8 m

iU.

r "A

cpeA

0.101406 0.089903 0.087874 0.089102 0.090405 0.109092 6.209 6.798 6.823 6.819 6.766 6.251

0.72

0.88

Table CSP 1,031,19

1.96

2.12

2.27

2.43

3.20

3.36

3.51

3.67

4.44

4.60 4.75

4.91

5.68 5.84

5.99

6.15

Table4

2.5

ri :: z:

0.30.1 0.20.3

I

5.58 4.60 5.54 6.29

Table

0.3

0.31