Расчет заземляющего устройства пункта питания и контура заземления тяговой подстанции

Заземляющие устройства в электроустановках подразделяются на рабочие и защитные.

Рабочее заземление предназначено для защиты оборудования подстанции в нормальных и аварийных условиях и выполняется в виде непосредственного соединения элементов устройств с землей, либо осуществляется через пробивные предохранители и разрядники. Кроме того, к рабочему заземлению можно отнести также заземление технологического характера, например, соединение отрицательных шин тяговых подстанций с трамвайными рельсами.

Защитное заземление предназначено для защиты обслуживающего персонала от появления опасного напряжения на частях оборудования, нормально не находящихся под напряжением.

Опасность поражения персонала тяговых подстанций электрическим током может быть обусловлена непосредственным прикосновением к токоведущим частям или прикосновением к металлическим конструкциям, оказавшимся под напряжением в результате повреждения электрической изоляции. В первом случае защита персонала осуществляется ограждением токоведущих частей или поднятием их на недоступную для прикосновения высоту, во втором - заземлением всех металлических конструкций, к которым возможно прикосновение.

Согласно требованиям ПУЭ заземлению подлежат все металлические корпуса электрооборудования, металлические конструкции, на которых устанавливается оборудование, металлические сплошные и сетчатые ограждения, трубы электропроводок, металлические оболочки кабелей и т. п.

Расчет заземляющего устройства пункта питания, представленного на рисунке 26, выполнен по методике, предложенной в «Справочнике по проектированию электрических сетей и электрооборудования» 1991 г., Москва, «Энергоатомиздат», п. 7.4.

По результатам геологических изысканий грунты на данном участке представляют собой: песок со строительным мусором, пески пылеватые.

Удельное сопротивление песчаного грунта составляет от 400 до 1000 Ом, что не способствует получению нужного сопротивления для электроустановок до 1000 В.

В соответствии с ПУЭ (седьмое издание переработанное и дополненное с изменениями) от 01.01.2003г., п. 1.7.106, в качестве расчетного принято удельное сопротивление грунта суглинки ρ = 150 Ом× м.

Для устройства контура заземления пункта питания принят заземлитель вертикальный – 14 электродов из угловой стали 63× 63× 5 длиной 3, 0 м; заземлитель горизонтальный – сталь полосовая 50× 5 мм длиной 25 м и сталь круглая d = 10 мм для соединения. Глубина заложения контура заземления от поверхности земли составляет 0, 9 м.

Сопротивление вертикального электрода из угловой стали, Ом:

(26)

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом× м; l_в – длина вертикального электрода, м; b­_в – ширина стороны угловой стали вертикального электрода, м; t_в – расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода, м.

Суммарное сопротивление вертикальных электродов, Ом:

(27)

где ɳ - коэффициент использования электродов.

Сопротивление горизонтального электрода из полосовой стали, Ом:

(28)

где l_г – длина горизонтального электрода, м; b­_г – ширина стороны полосовой стали горизонтального электрода, м; t_г – глубина заложения горизонтального электрода, м.

Суммарное сопротивление горизонтальных электродов, Ом:

(29)

Полное сопротивление растеканию заземлителя, Ом:

(30)

где - суммарное сопротивление вертикальных электродов, Ом; - суммарное сопротивление горизонтальных электродов, Ом.

Сопротивление вертикального электрода из угловой стали по формуле (26):

Суммарное сопротивление вертикальных электродов по формуле (27):

Сопротивление горизонтального электрода из полосовой стали, по формуле (28):

Суммарное сопротивление горизонтальных электродов по формуле (29):

Полное сопротивление растеканию заземлителя по формуле (30):

Величина сопротивления единичного заземляющего устройства не превышает 4 Ом (СНиП 2.05.09-90, п. 4.8).

 

Рисунок 26 – Заземление питающего шкафа троллейбуса

Расчет контура заземления тяговой подстанции. Конструктивно принимаем контур заземления, состоящий из 20 уголков 63× 63× 6 длиной l = 3 м, соединенных стальной полосой 6× 40 длиной l = 70 м. Уголки устанавливаем на расстоянии 3, 0 м друг от друга по контуру.

По результатам геологических изысканий грунты на участке строительства тяговой подстанции - песок со строительным мусором, пески пылеватые.

Удельное сопротивление песчаного грунта составляет 400-700 Ом× м.

Согласно ПУЭ п. 1.7.106 пункт 3 для таких случаев рекомендуется следующее мероприятие: укладка в траншее влажного глинистого грунта с удельным сопротивлением 100 Ом× м, при котором сопротивление заземляющего устройства менее 4 Ом.

В соответствии с ПУЭ 1.7.96; 1.7.97 и 1.7.101 предусматривается общий контур заземления, величина сопротивления которого, замеренная в любое время года не должна превышать 4 Ома.

Проверочный расчет заземления выполнен в соответствии с методикой расчета, приведенной в «Справочнике по технике безопасности» под редакцией П.А. Долина (1985 г.)

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

(31)

где – удельное сопротивление грунта, Ом× м; l – длина уголка, м; b – ширина стороны угловой стали электрода, м; t – расстояние от поверхности земли до середины угловой стали электрода, м.

Сопротивление одиночного горизонтального заземлителя:

(32)

 

Сопротивление группы вертикальных электродов:

(33)

где n – количество электродов; – коэффициент использования вертикальных электродов группового заземлителя без учета влияния полосы связи.

 

Сопротивление растеканию полосы связи (горизонтального электрода) с учетом экранирующего эффекта вертикальных электродов:

(34)

где - коэффициент использования горизонтального полосового электрода соединяющего вертикальные электроды группового заземлителя.

Сопротивление группового заземлителя:

(35)

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя по формуле (31):

Сопротивление одиночного горизонтального заземлителя по формуле (32):

Сопротивление группы вертикальных электродов по формуле (33):

Сопротивление растеканию полосы связи (горизонтального электрода) с учетом экранирующего эффекта вертикальных электродов по формуле (34):

Сопротивление группового заземлителя по формуле (35):

На основании расчета, контур заземления принимается из 20 уголков 63× 63× 6 длиной l = 3 м на расстоянии 3 м друг от друга, соединенных между собой полосой 6× 40 общей длиной l = 70 м.

Соблюдение всех рассмотренных мер и условий защиты при работе в электроустановках позволит обеспечить безопасность рабочих при обслуживании электроустановок, уменьшить количество несчастных случаев и создать более комфортные условия труда для персонала тяговой подстанции.

Произведенный расчёт контура заземления тяговой подстанции и молниезащиты позволит обеспечить безопасность деятельности персонала, находящегося на территории тяговой подстанции.

Применение технических мероприятий по результатам расчета заземления питающего шкафа троллейбуса обеспечит безопасность обслуживающего персонала и пешеходов.

 

 

Заключение

Для обеспечения тягового электроснабжения новых маршрутов трамвая и троллейбуса в Красносельском районе Санкт-Петербурга необходимо сооружение тяговой подстанции №90.

В дипломном проекте выполнены расчеты тяговых нагрузок, построена картограмма нагрузок и определено месторасположение проектируемой подстанции. Разработана принципиальная однолинейная схема подстанции.

Учитывая расположение проектируемой подстанции в районе городской застройки, с целью обеспечения пожарной безопасности на подстанции приняты к установке сухие трансформаторы типа ТРСЗП-1250/10-УХЛ3 производства ОАО «Электрофизика». Так же на подстанции предусмотрена установка трех двенадцати пульсовых выпрямителей типа В-МПЕ-Д-2к-600-УХЛ4 на номинальный ток 2000 А, номинальное выпрямленное напряжение 600 В производства ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО».

Распределительное устройстве 10 кВ состоит из 11 ячеек:

- ячейки питающих фидеров – 8 шт;

- ячейки выпрямительных агрегатов – 3 шт;

- ячейки трансформатора собственных нужд (ТСН) – 2 шт;

- ячейки трансформаторов напряжения – 2 шт;

- ячейка секционного выключателя – 1 шт;

- ячейка секционного разъединителя – 1 шт.

В ячейках РУ -10 кВ устанавливаются вакуумные высоковольтные выключатели типа BB/TEL-10-20/1000.

В распределительном устройстве 600 В предусмотрена установка 12 ячеек:

- ячейка запасного автоматического выключателя – 1 шт;

- ячейки линейных автоматических выключателей – 8 шт;

- ячейки катодных выключателей – 3 шт.

Так же предусмотрена установка 8 ячеек смены полярности.

В проекте выполнен анализ вынужденных режимов, при которых выходит из строя одна из питающих кабельных линий. В результате расчетов установлено, что даже в случае таких режимов будет обеспечено бесперебойное движение трамваев и троллейбусов.

В экономической части проекта приведено сравнение двух схем питания и секционирования контактной сети трамвая и троллейбуса. В результате выбран второй вариант схемы, так как он является более экономичным и более надежным с точки зрения бесперебойного движения подвижного состава на рассматриваемом участке.

В разделе охрана труда рассмотрены организационные и технические мероприятия при эксплуатации тяговой подстанции предназначенной для питания городского пассажирского транспорта. В частности, учтены опасные и вредные производственные факторы, действующие на персонал подстанции и меры по их устранению. Произведен расчет общего контура заземления тяговой подстанции, сопротивление которого в любую погоду не превышает 4 Ом. Проектом предусмотрена молниезащита, выполненная в виде сетки на крыше здания тяговой подстанции. Выполнен расчет заземления питающего шкафа троллейбуса.

Технические решения, принятые в дипломном проекте, соответствуют требованиям «Правил устройства электроустановок», «Правил эксплуатации электроустановок потребителей», «Правил техники безопасности при эксплуатации потребителей», экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, правил, государственных и отраслевых стандартов, действующих на территории Российской Федерации и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.

 

Библиографический список

1 Федеральный закон «Об электроэнергетике» от 26.03.2003г. №35-ФЗ. (Ред.21.07.2014).

2 Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТЭУ) 2014 г.

3 Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание, 2002 год.

4 Тарнижевский М.В. Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса / М.В. Тарнижевский, Д.К. Томлянович. – М.: Транспорт, 1986. – 376 с.

5 Шевченко В.В. Электроснабжение наземного городского электрического транспорта: учеб.пособие для студентов вузов / В.В. Шевченко, Н.В. Арзамасцев, С.С. Бодрухина – М.: Транспорт, 1987. – 272 с.

6 Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса: Справочник / Под ред. И.С. Ефремова. – М.: Транспорт, 1984. – 311 с.

7 Афанасьев А.С. Контактные сети трамвая и троллейбуса: Учебник для СПТУ – М.: Транспорт, 1988. – 264 с.

8 Байрыева Л.С. Электрическая тяга: Городской наземный транспорт: Учебник для техникумов / Л.С. Байрыева, В.В. Шевченко. – М.: Транспорт, 1986. – 206 с.

9 Ефремов И.С. Технические средства городского электрического транспорта: учеб. пособ / И.С. Ефремов, В.М. Кобозев, Шевченко В.В. – М.: Высшая школа, 1985. – 448 с.

10 Загайнов Н.А. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса: Учебник для техникумов / Н.А. Загайнов, Б.С. Финкельштейн, Л.Л. Кривов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1988. – 327 с.

11 Пономарев А.А. Подвижной состав и сооружения городского электротранспорта: Учебник для техникумов городского электротранспорта / А.А. Пономарев, Б.К. Иеропольский. – М.: Транспорт, 1981 – 274 с.

12 Почаевец В.С. Электрические подстанции: учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. – М.: Желдориздат, 2001. – 512 с.

13 Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. – М.: Транспорт, 1982. – 528 с.

14 Карабанов А.А. Новое поколение комплектных тяговых подстанций для городского транспорта / А.А. Карабанов //Транспорт Российской Федерации – 2013. - № 4 (47). – С.60-61.

15 Ефанов А.Н. Оценка экономической эффективности инвестиций и инноваций на железнодорожном транспорте: учебное пособие/ А.Н. Ефанов, Т.П. Ковалёнок, А.А. Зайцев – СПб.: ПГУПС, 2001. – 149 с.

16 Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448 с., ил.13.

17 Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок, утверждены Минтруда России и Минэнерго России – 2014 г.

18 РД 34.21.122-87 " Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" Минэнерго РФ.

19 СО-153-34.21.122-2003 " Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций" - 2003 г.

20 «Правила по охране труда при работе на линейных сооружениях кабельных линий передачи», Минсвязи РФ - 2003 г

 

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: