Защита распределительных электрических сетей (стр. 3 из 4)
Чем глубже расположен заземлитель, тем стабильнее оказывается сопротивление грунта и лучше условия для растекания тока, поэтому заземлители располагают так, чтобы верхняя кромка вертикальных заземлителей или уровень горизонтальных находились на глубине 0,5-1,0 м от поверхности, а ниже – от 3 до 20 м. Чтобы исключить вероятность повышения удельного сопротивления, в расчётах используется удельное сопротивление, полученное непосредственным измерением на данном участке, умноженное на коэффициент сезонности, учитывающий возможность высыхания грунта:
(2.2)где
- удельное сопротивление грунта, полученное непосредственным измерением на данном участке, Ом·см; 
- коэффициент сезонности, учитывающий возможность высыхания грунта.Приближённое значение коэффициента сезонности принимается 1,4-1,8 для горизонтальных заземлителей, уложенных на глубине 0,5 м, и 1,2-1,4 для вертикальных заземлителей длиной 2-3 м, причём, если во время измерения удельного сопротивления земля сухая, то принимается меньшее значение, а если почва влажная – большая величина.
2.2 Определение сопротивления заземления в импульсном режиме
Горизонтальный четырёхлучевой заземлитель, предназначенный для заземления трубчатого разрядника на подходе к распределительной подстанции, выполнен из стального прута диаметром 1 см. Длина каждого луча 6 м, глубина заложения 0,5 м. Определить сопротивление заземления в импульсном режиме, если удельное сопротивление грунта, измеренное в сухую погоду, оказалось 9000 Ом∙см. Ток молнии 75 кА. Коэффициент возможного увеличения сопротивления принят в соответствии с руководящими указаниями равным 1,4. Ввод тока в заземлитель осуществляется в центральную часть.
Расчёт производится в рекомендованной последовательности. В соответствии с (2.2) определяется расчётная величина удельного сопротивления грунта:
Определяется сопротивление каждого луча заземлителя:
(2.3)где
- расчётная величина удельного сопротивления грунта; l – длина луча, см. 
По заданной величине импульсного тока определяется ток, стекающий с каждого луча:
(2.4)Для заданного тока и по величине расчётного удельного сопротивления примем значение импульсного коэффициента α = 0,32, найденного путём интерполяции. Определяется импульсное сопротивление каждого луча:
(2.5)где
- сопротивление каждого луча заземлителя, Ом. 
Принимается коэффициент использования η = 0,45 и определяется общее импульсное сопротивление всего заземлителя:
(2.6)где
- импульсное сопротивление каждого луча, Ом. 
3. РАСЧЕТ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ НА ГРОЗОУПОРНОСТЬ
3.1 Влияние тросов на величины индуктивных напряжений
При наличии тросов, защищающих провода от прямого поражения молнией, расчёт величины индуктированных напряжений усложняется. Благодаря экранирующему действию троса величина индуктированного напряжения на проводах снижается примерно на 25% по отношению к индуктированному напряжению в линии без тросов. Экранирующее действие троса определяется взаимным расположением проводов и тросов и учитывается ведением в расчёт геометрического коэффициента связи k0. При наличии троса разряд в вершину опоры или тросовый пролёт сопровождается протеканием разрядного тока по тросу. Возникающая при этом импульсная корона значительно увеличивает геометрический коэффициент связи, что в расчётах учитывается введением поправочного коэффициента k1.
При разряде молнии в опору, имеющую один трос, поправочный коэффициент на корону при напряжениях 35, 110 и 220 кВ принимают 1,2, 1,3 и 1,4 при наличии двух тросов и разряде в вершину опоры – 1,1, 1,2 и 1,3. При разряде молнии в середину тросового пролёта поправочный коэффициент k1 может быть принят 1,5, независимо от числа тросов. Таким образом, величина индуктированного напряжения при наличии тросов определяется зависимостью:
(3.1)При этих условиях казалось бы, напряжение, действующее на изоляцию, должно выражаться зависимостью:
(3.2)но это не так.
При ударе молнии в опору с тросом, ток молнии растекается по трём ветвям: по самой опоре и по тросам в обе стороны к заземлениям ближайших опор. Ток, протекающий к тросу, индуктирует в проводе потенциал того же знака, что и потенциал прямого разряда, что снижает напряжение на изоляции и учитывается введением отрицательной составляющей
.Таким образом, расчётное напряжение, действующее на изоляцию, соответствует зависимости:
(3.3)или окончательно после упрощения:
(3.4)3.2 Расчет удельного числа отключений линии
Опыт показывает, что как ни совершенна тросовая защита воздушных линий, через неё наблюдается прорыв молнии. Кроме того, при прямом ударе молнии в середину тросового пролёта или в вершину опоры может произойти перекрытие изоляции как самих гирлянд, так и воздушного промежутка между проводом и тросом. В результате указанных явлений линия, естественно, будет отключена защитой. Число таких отключений, приходящихся в год на 100 км линии и 30 грозовых часов, характеризуется удельгным числом отключений, которое обычно бывает равным величине от 0,1 до 1,5.
Число отключений линии кроме качества самой линии зависит от интенсивности грозовой деятельности в данной местности. Среднее число поражений поверхности земли в 1 км2, отнесенное к одному грозовому часу, близко к 0,06. Площадь, с которой линия собирает разряды, может быть представлена прямоугольником, одна сторона которого 100 км, а другая зависит от высоты тросов
или проводов и принимается равной 10
. Таким образом, при 30 ч грозы в год линия получает N ударов молнии: 
(3.5)где
- средняя высота подвеса проводов (троса), м.Очевидно, что не каждое поражение грозовым разрядом вызовет переход импульса в дугу и отключение линии, что в свою очередь зависит от уровня средних напряженностей электрических полей на рассматриваемом участке действием рабочего напряжения. Вероятность (в процентах) возникновения токов молнии выше защитного уровня оценивается коэффициентом ν1 по кривым статической вероятности величины токов молнии. Таким образом, удельное число отключений может быть рассчитано по формуле:
(3.6)При наличии тросов расчёт удельного числа отключений несколько усложняется и производится по формуле:
(3.7)где ν2 –вероятность превышения токами молнии защитного уровня при ударе в середину пролёта троса; η2 – вероятность перехода импульсного перекрытия в дугу, вызывающую отключение, при ударе молнии в пролёт.
3.3 Определение расстояния между проводом и тросом
Разряд молнии произошёл в середину тросового пролёта. Волновое сопро-
тивление троса с учетом импульсной короны принято 220 Ом. Коэффициент связи между проводом и тросом с учетом короны 0,2. Определить минимально допустимое расстояние между проводом и тросом, если ток молнии 150 кА, средняя допустимая напряженность электрического поля между проводом и тросом 700 кВ/м.
При ударе молнии в трос от места поражения по двум сторонам растекается волна с амплитудой напряжения:
(3.8)Ток, протекающий по тросу, индуктирует в проводах напряжение той же полярности, но меньшей по величине, в соответствии с коэффициентом связи:
(3.9)Таким образом, разность напряжений между тросом и проводом:
(3.10)Подставив в полученное выражение заданные величины, можно определить допустимое расстояние между проводом и тросом: