Расчет потенциала на поверхности ору и шаговых напряжений при имитации кз.

Цель работы: ознакомиться с программой ОРУ-М и провести расчет шагового напряжения и потенциала на поверхности над сетчатым заземляющим устройством.

Порядок выполнения работы

1. Запустить программу ОРУ-М с помощью ярлыка на рабочем столе  .

2. В открывшемся окне выбрать «Новый проект».

3.
В следующем окне «Общие параметры проекта» указать значения в соответствии со своим вариантом (см. таблицу №1). Номер варианта сообщает преподаватель.

4. Сохранить проект, используя оригинальное имя файла (например, Ivanov_lab6.oru)

5. В окне масштаб установить 100 м.

6. Создать заземляющее устройство, с параметрами в соответствии со своим вариантом (см. таблицу 2).

7. Подключить источник тока и напряжения к одному из угловых узлов заземляющего устройства. Подвести курсор мыши к выбранному узлу, нажать правую кнопку мыши и выбрать источник .

 

Таблица 1.Общие параметры проекта

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
Верхний слой Ом*м	100	105	110	115	120	125	130	135
Нижний слой Ом*м	50	55	60	65	70	75	80	85
Глубина раздела (м)	4	4,5	5	5,5	6	6,5	7	7,5
Число уровней в воздухе	1	1	1	1	1	1	1	1
Число уровней в земле	2	2	2	2	2	2	2	2
Толщина уровня воздух №1 (м)	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	8,5
Толщина уровня земля №1 (м)	0,3	0,4	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,8
Толщина уровня земля №2 (м)	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	8,5

 

Таблица 2. Параметры заземляющих устройств.

Вариант	1,3,5,7	2,4,6,8
Тип заземлителя	прямоугольная сетка	круговая сетка
Расположение заземлителя	Земля 1	Земля 1
Материал заземлителя	сталь	Медь
Диаметр шины, мм	30	35
Число ячеек по горизонтали	4	-
Размер ячейки по горизонтали, м	10	-
Число ячеек по вертикали	4	-
Размер ячейки по вертикали, м	10	-
Диаметр сетки, м	-	50
Размер ячейки, м	-	10

1. 
   Щелкнуть левой кнопкой мыши на значок источника . В открывшемся окне выбрать источник тока, кликнуть на кнопке 50 Гц и установить в поле Амплитуда значение 100 А и затем нажать ОК.
2. Установить требуемые параметры счета с помощью пункта меню «Параметры» / «Параметры счета» или кнопки .
3.  Провести расчет ЗУ путем использования пунктов меню Счет ® Расчет ЗУ.

11.  Посмотреть результаты расчета Результаты ® Диаграмма потенциалов на поверхности.

12.  Определить по цвету диаграммы максимальное (П_max) и минимальное (П_min) значение потенциала на поверхности в пределах заземлителя и внести их в таблицу 2 (колонки 2 и 3).

13.  Используя кнопку переключитесь в режим отображения шаговых напряжений. По цвету диаграммы определите максимальное (U_шmax) и минимальное (U_шmin) значение шагового напряжения в пределах заземляющего устройства и внести их в таблицу 2 (колонки 4 и 5).

14.  Для выхода из режима просмотра результатов нажмите кнопку ОК.

15.  Провести аналогичные расчеты при синусоидальном токе 50 Гц при амплитудных значениях 500,1000, 5000,10000 и 50000 А и внести значение потенциала и шагового напряжения в пределах заземлителя в таблицу 3.

Таблица 3. Расчетные значения потенциалов на поверхности и шаговых напряжений над ЗУ.

Амплитуда источника тока, А	Пmin	Пmax	Uшmin	Uшmax
1	2	3	4	5
100
500
1000
5000
10000
50000

 

16.  По данным таблицы 3 построить графики зависимости расчетных значений потенциала на поверхности и шагового напряжения в зависимости от амплитуды источника тока.

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие обязательные составные части.

1. Титульный лист, оформленный в соответствии с установленными требованиями.

2. Цели выполнения работы.

3. Краткое изложение теоретических вопросов, касающихся содержания работы.

4. Термины и определения.

5. Описание задания (постановка задач, подлежащих выполнению в процессе лабораторной работы).

6. Описание основной части (краткое описание программы ОРУ-М, проведение расчетов, результаты расчетов, представленные в форме таблиц и графиков).

7. Анализ полученных результатов.

Отчет составляется индивидуально каждым студентом.

Оформление отчета по лабораторной работе выполняется в соответствии с требованиями СТО ТПУ 2.5.01-2006.

Контрольные вопросы

1. Для чего нужно заземляющее устройство на ОРУ?

2. Какие параметры может рассчитывать программа «ОРУ-М»?

3. Какие параметры нормируются для заземляющего устройства ОРУ?

4. Из каких элементов состоит искусственный заземлитель ОРУ?

5. Что такое напряжение шага и как принимают допустимое значение напряжения шага?

 

Литература

1. Бургсдорф В.В. и Якобс А.И. Заземляющие устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1987. 

2. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергоатомиздат, 1984.

3. Колечицкий Е.С. Основы расчета заземляющих устройств: Учебное пособие – М.: Издательство МЭИ, 2001. 

4. Целебровский Ю.В. Заземляющие устройства электроустановок высокого напряжения. Новосибирск, Изд-во НЭТИ, 1987.

5. Дьяков А.Ф., Максимов Б.К., Борисов Р.К., Кужекин И.П., Жуков А.В. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике. /Под редакцией Дьякова А.Ф. -М.: Энергоатомиздат. 2003.

6. Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок. Справочник. –М.: ЗАО«Энергосервис», 1998.

7. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1986.

8. Техника высоких напряжений: Учебник для вузов/ И.М.Богатенков, Ю.Н.Бочаров, Н.И.ГумероваГ.М.Иманов и др. под ред Г.С.Кучинского СПб: Энергоатомиздат Санкт-Петербургское отделение. 2003 г. 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
РАСЧЕТ ПОТЕНЦИАЛОВ И ТОКОВ В ЗАЗЕМЛЯЮЩЕМ УСТРОЙСТВЕ, ВЫЗВАННЫМИ РАЗРЯДАМИМОЛНИЙ

Цель работы: Закрепить навыки использования программы ОРУ-М и провести расчет токов и потенциалов в заземляющем устройстве, вызванными разрядами молний.

Порядок выполнения работы

1. Запустить программу ОРУ-М с помощью  .

2. В появившемся окне выбрать «Открыть проект» и загрузить проект, созданный при выполнении лабораторной работы №6.

3. Удалите источник тока и напряжения путем нажатия на него правой кнопкой мыши.

4. В окне задать материал и диаметр шины согласно своему варианту (см. таблицу 1). С помощью кнопки «Выделение»   необходимо выделить заземляющее устройство и затем добавьте шину вниз путем нажатия на кнопку «Добавить шину вниз»  .

       Таблица 1. Параметры вертикальных шин ЗУ

Варианты	1,2	3,4	5,6	7,8
Материал	сталь	медь	сталь	медь
Диаметр шины, мм	60	55	50	45

.

5. В углах заземляющего устройства установить молниеотводы. Для этого поочередно подвести курсор мыши к узлам ЗУ, нажать правую кнопку мыши и выбрать значок «Молниеотвод».

6. Расположить три трансформатора в ряд, так чтобы они находились на одной вертикальной шине заземляющего устройства. (В случае круговой сетки ЗУ (варианты 2, 4, 6 и 8) линия расположения трансформаторов будет находиться не вертикально, а под углом к вертикальной оси). Для установки трансформатора надо подвести курсор мыши к узлу ЗУ, нажать правую кнопку мыши и выбрать значок в открывшемся окне значок «Трансформатор» .

7. Аналогично расположите три выключателя в ряд справа от трансформаторов, а затем правее от них три размыкателя. Для выбора выключателя выберите левой кнопкой мыши значок «Выключатель масляный» , а для выбора размыкателя значок .

8. Подключите источник тока и напряжения к одному из углов ЗУ. Для этого необходимо подвести курсор мыши к угловому узлу, нажать правую кнопку мыши и в появившемся окне

выбрать левой клавишей мыши значок «Источник»  и затем также левой клавишей кнопку . Появившееся окно «Параметры источника» закрыть клавишей .

9. Провести расчет ЗУ с параметрами первого импульса молнии. Для этого необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши на значке источника. В открывшемся окне выбрать источник тока  «Импульсный апериодический», установить в поле Амплитуда значение 100000 А, Фронт - 10 мкс, Спад - 350 мкс, Задержка - 0 мкс и затем нажать ОК.

 

 

10. Установить требуемые параметры счета с помощью пункта меню «Параметры» / «Параметры счета» или кнопки  (их надо оставить по умолчанию).

11. Провести расчет ЗУ путем использования пунктов меню Счет ® Расчет ЗУ.

12. Посмотреть результаты расчета Результаты ® Карта токов и потенциалов в схеме. В открывшемся окне «Выбор просматриваемых уровней выбрать» выбрать Все уровни.

13. В открывшейся карте экстремальных потенциалов в узлах и токов в ветвях найти максимальные и минимальные значения потенциалов (P_max, P_min) и токов (I_max,I_min) для уровня земля 1 и внести их в таблицу 2.

14. По этой же карте найти максимальные и минимальные значения потенциалов узлов ЗУ (P_max, P_min) для уровня земля 2, а также максимальные и минимальные значения токов в вертикальных шинах ЗУ и внести их в таблицу 3.

 

 

Таблица 2. Расчетные значения потенциалов и токов в ЗУ (уровень земля 1)

Амплитуда тока молнии, кА	Tфронта, мкс	Tполуспада, мкс	Pmax,кВ	Pmin, кВ	Imax, кА	Imin, кА
100	10	350
150	10	350
200	10	350
25	0,25	100
37,5	0,25	100
50	0,25	100

 

Таблица 3. Расчетные значения потенциалов и токов в ЗУ (уровень земля 2)

Амплитуда тока молнии, кА	Tфронта, мкс	Tполуспада, мкс	Pmax, кВ	Pmin, кВ	Imax, кА (ток в вертикальной шине)	Imin, кА (ток в вертикальной шине)
100	10	350
150	10	350
200	10	350
25	0,25	100
37,5	0,25	100
50	0,25	100

 

 

15. Для выхода из режима просмотра карты результатов нажмите кнопку .

16. Провести аналогичные расчеты для значений амплитуды тока 150 и 200 кА и внести результаты расчета в таблицы 2 и 3.

17. Провести аналогично расчеты для последующего импульса молнии. Для этого в окне параметры источника необходимо вести значения: Фронт - 0,25 мкс,   Спад - 100 мкс, Задержка - 0 мкс. При расчетах использовать значения тока 25, 37,5 и 50 кА и внести результаты расчета в таблицы 2 и 3.

18. По данным таблиц 2 и 3 построить графики зависимостей расчетных значений экстремальных потенциалов в узлах и токов в ветвях ЗУ, от амплитуды воздействующего тока.

 

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие обязательные составные части:

1. Титульный лист, оформленный в соответствии с установленными требованиями.

2. Цели выполнения работы.

3. Краткое изложение теоретических вопросов, касающихся содержания работы.

4. Термины и определения.

5. Описание задания (постановка задач, подлежащих выполнению в процессе лабораторной работы).

6. Описание основной части (краткое описание программы ОРУ-М, проведение расчетов, результаты расчетов, представленные в форме таблиц и графиков).

7. Анализ полученных результатов.

Отчет составляется индивидуально каждым студентом.

Оформление отчета по лабораторной работе выполняется в соответствии с требованиями СТО ТПУ 2.5.01-2006.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое базовая конструкция заземляющего устройства?

2. Каким образом распределяется потенциал в ЗУ?

3. Каким образом распределяются токи в ЗУ?

4. От каких факторов зависит предельно допустимое напряжение прикосновения?

5. Как изменяется значение потенциала в вертикальных шинах ЗУ?

Литература

1. Бургсдорф В.В. и Якобс А.И. Заземляющие устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1987. 

2. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергоатомиздат, 1984.

3. Колечицкий Е.С. Основы расчета заземляющих устройств: Учебное пособие – М.: Издательство МЭИ, 2001. 

4. Целебровский Ю.В. Заземляющие устройства электроустановок высокого напряжения. Новосибирск, Изд-во НЭТИ, 1987.

5. Дьяков А.Ф., Максимов Б.К., Борисов Р.К., Кужекин И.П., Жуков А.В. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике. /Под редакцией Дьякова А.Ф. -М.: Энергоатомиздат. 2003.

6. Карякин Р.Н. Заземляющие устройства электроустановок. Справочник. –М.: ЗАО«Энергосервис», 1998.

7. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1986.

8. Техника высоких напряжений: Учебник для вузов/ И.М.Богатенков, Ю.Н.Бочаров, Н.И.Гумерова Г.М.Иманов и др. под ред Г.С.Кучинского СПб: Энергоатомиздат Санкт-Петербургское отделение. 2003 г. 

 

Приложение А

Справочные материалы

П.А.1 Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам (ГОСТ 12.1.038-82). В таблицах П.А.1-П.А.3 даны зависимости предельно допустимых уровней напряжения прикосновения в зависимости от времени воздействия для нормальных и аварийных режимов.

Таблица П.А.1 - Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, при нормальном (неаварийном) режиме продолжительность воздействия не более 10 мин в сутки)

Род тока	U, В	I, мА
	Не более
Переменный 50 Гц	2,0		0,3
Постоянный	8,0		1,0

Примечание: Для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше25° С) и влажности (более 75%) приведенные в таблице значения должны быть уменьшены в три раза. +

Таблица П.А.2 Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения при аварийном режиме электроустановок, напряжением до 1 кВ с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1 кВ с изолированной нейтралью

Таблица П.А.3 Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения при аварийном режиме электроустановок с частотой тока 50 Гц, напряжением выше 1000 В, с эффективным и глухим заземлением нейтрали.

  Предельно допустимые значения напряжения шага в ГОСТ 12.1.038-82 не установлены. На практике в качестве допустимого значения напряжения шага принимают напряжение прикосновения. 

В российских нормативных документах не установлены предельно допустимые значения импульсных (при ударе молнии) напряжений прикосновения. Согласно стандарту МЭК 1662 предельно допустимое значение энергии импульса, при котором вероятность возникновения вентрикулярной фибрилляции не превышает 2%, составляет 6 Дж. При этом напряжение прикосновения не должно превышать 6 кВ.