Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства

Приведенный анализ показал, что после обследования заземляющих устройств длительно эксплуатируемых подстанций целесообразно проводить не реконструкцию, а модернизацию их заземлителей путем создания двухуровневой конструкции. Это позволяет получить как технический, так и экономический эффект. Новизн...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
Hauptverfasser:	Нижевский, И.В., Нижевский, В.И.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2014
Schriftenreihe:	Електротехніка і електромеханіка
Schlagworte:	Електричні станції, мережі і системи
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/147521
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства / И.В. Нижевский, В.И. Нижевский // Електротехніка і електромеханіка. — 2014. — № 1. — С. 65–70. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-147521
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1475212019-02-16T01:23:58Z Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства Нижевский, И.В. Нижевский, В.И. Електричні станції, мережі і системи Приведенный анализ показал, что после обследования заземляющих устройств длительно эксплуатируемых подстанций целесообразно проводить не реконструкцию, а модернизацию их заземлителей путем создания двухуровневой конструкции. Это позволяет получить как технический, так и экономический эффект. Новизна результатов состоит в том, что с использованием математической модели исследованы электрические характеристики заземлителя в виде двухуровневой конструкции в зависимости от глубины просыхания или промерзания верхнего слоя земли. Наведений аналіз показав, що після обстеження заземлюючих пристроїв тривало експлуатованих підстанцій доцільно проводити не реконструкцію, а модернізацію їх заземлювачів шляхом створення дворівневої конструкції. Це дозволяє отримати як технічний, так і економічний ефект. Новизна результатів полягає в тому, що з використанням математичної моделі досліджено електричні характеристики заземлювача у вигляді дворівневої конструкції залежно від глибини просихання або промерзання верхнього шару землі. The analysis made has shown expediency of modernization rather than reconstruction of earth electrodes, after inspection of long operating substations grounding grids, via building a two-level structure. It will result in both technical and economic effects. The novelty of the results consists in studying, by means of a mathematical model, electrical characteristics of a two-level earth electrode versus the depth of surface soil drying or freezing. 2014 Article Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства / И.В. Нижевский, В.И. Нижевский // Електротехніка і електромеханіка. — 2014. — № 1. — С. 65–70. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2014.1.12 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/147521 621.316.99 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні станції, мережі і системи Електричні станції, мережі і системи
spellingShingle	Електричні станції, мережі і системи Електричні станції, мережі і системи Нижевский, И.В. Нижевский, В.И. Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства Електротехніка і електромеханіка
description	Приведенный анализ показал, что после обследования заземляющих устройств длительно эксплуатируемых подстанций целесообразно проводить не реконструкцию, а модернизацию их заземлителей путем создания двухуровневой конструкции. Это позволяет получить как технический, так и экономический эффект. Новизна результатов состоит в том, что с использованием математической модели исследованы электрические характеристики заземлителя в виде двухуровневой конструкции в зависимости от глубины просыхания или промерзания верхнего слоя земли.
format	Article
author	Нижевский, И.В. Нижевский, В.И.
author_facet	Нижевский, И.В. Нижевский, В.И.
author_sort	Нижевский, И.В.
title	Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства
title_short	Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства
title_full	Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства
title_fullStr	Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства
title_full_unstemmed	Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства
title_sort	исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Електричні станції, мережі і системи
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/147521
citation_txt	Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства / И.В. Нижевский, В.И. Нижевский // Електротехніка і електромеханіка. — 2014. — № 1. — С. 65–70. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT niževskijiv issledovanievliâniâuvlažneniâprosyhaniâilipromerzaniâverhnegosloâzemlinaélektričeskieharakteristikizazemlâûŝegoustrojstva AT niževskijvi issledovanievliâniâuvlažneniâprosyhaniâilipromerzaniâverhnegosloâzemlinaélektričeskieharakteristikizazemlâûŝegoustrojstva
first_indexed	2025-07-11T02:10:23Z
last_indexed	2025-07-11T02:10:23Z
_version_	1837314704376070144
fulltext	ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №1 65 © И.В. Нижевский, В.И. Нижевский УДК 621.316.99 И.В. Нижевский, В.И. Нижевский ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УВЛАЖНЕНИЯ, ПРОСЫХАНИЯ ИЛИ ПРОМЕРЗАНИЯ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ЗЕМЛИ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Наведений аналіз показав, що після обстеження заземлюючих пристроїв тривало експлуатованих підстанцій доцільно проводити не реконструкцію, а модернізацію їх заземлювачів шляхом створення дворівневої конструкції. Це дозволяє отримати як технічний, так і економічний ефект. Новизна результатів полягає в тому, що з використанням матема- тичної моделі досліджено електричні характеристики заземлювача у вигляді дворівневої конструкції залежно від глиби- ни просихання або промерзання верхнього шару землі. Приведенный анализ показал, что после обследования заземляющих устройств длительно эксплуатируемых подстанций целесообразно проводить не реконструкцию, а модернизацию их заземлителей путем создания двухуровневой конструк- ции. Это позволяет получить как технический, так и экономический эффект. Новизна результатов состоит в том, что с использованием математической модели исследованы электрические характеристики заземлителя в виде двух- уровневой конструкции в зависимости от глубины просыхания или промерзания верхнего слоя земли. Обследования заземляющих устройств (ЗУ) на су- ществующих длительное время в эксплуатации под- станциях (ПС) по известной методике [1, 2] выявили серьезную проблему. Они показали, что ЗУ в ряде слу- чаев сильно коррозировали, морально устарели, имеют вышедшие за пределы допустимых электрические ха- рактеристики. Именно поэтому данная проблема требу- ет наискорейшего и эффективного ее решения. После обследования специализированной организацией и ана- лиза полученных результатов выдаются обстоятельно обоснованные рекомендации по реконструкции ЗУ [3], которую выполняют либо специализированные органи- зации, либо предприятия самостоятельно. После реконструкции ЗУ обязательно проводится неразрушающий контроль электрических характеристик ЗУ [1, 4]. Проводимые реконструкции ЗУ ПС решают эту проблему, но, к сожалению не коренным образом, так как выполняется, в случае необходимости, замена разрушенных (на данный момент контроля) электродов в отдельных местах ЗУ, или дополнительная прокладка в случае их отсутствия. Однако коррозия электродов происходит постоянно, поэтому после реконструкции ЗУ в других местах старой части ЗУ будут выходить из строя электроды, что вновь повлечет за собой уход элек- трических параметров ЗУ за пределы допустимых зна- чительно раньше, чем будет выполняться очередной их контроль (1 раз в 12 лет [1]). Учитывая, что на подстанциях при реконструкции устанавливают наряду с отечественными и зарубежные устройства и оборудование, в особенности устройства релейной защиты и автоматики на основе микропро- цессорной техники, проведение реконструкции оче- видно недостаточно. Это связано с тем, что микропро- цессорная техника намного меньше защищена от влия- ния электромагнитных помех, чем релейно- контакторная. Одной из главных причин возникнове- ния электромагнитных помех является ЗУ даже после его реконструкции, так как его электрические характе- ристики будут постепенно ухудшаться в связи с посто- янной коррозией. Кроме того, электрические характе- ристики ЗУ зависят также от электрофизического со- стояния верхнего слоя земли в течение года: увлажне- ния, просыхания, промерзания. Кардинальное решение существующей пробле- мы было предложено в работе [5] и подтверждено патентом [6]. Критика такого решения на конферен- циях и симпозиумах сводилась к следующему: • размещение сетки верхнего уровня двухуровне- вого ЗУ на глубине 0,3-0,35 м может привести к по- вышенной коррозии электродов; • электрические характеристики двухуровневого ЗУ подвергаются более сильному влиянию электро- физических параметров верхнего слоя земли, в осо- бенности при просыхании и промерзании; • будет ли обеспечена техническая и экономиче- ская эффективность двухуровневого ЗУ при модерни- зации. В отношении первой позиции критики можно от- метить следующее. Во-первых, ПУЭ [7] рекомендуют укладку сетки ЗУ на глубину не менее 0,3 м в случае выполнения ЗУ по нормам на напряжение прикоснове- ния. Кроме того, согласно ПУЭ (п. 1.7.107) необходимо прокладывать заземляющие проводники, которые при- соединяют оборудование или конструкции к заземли- телю, в земле на глубине, не менее 0,3 м. Во-вторых, в случае повышенной коррозии можно применять оцин- кованные электроды. Можно также применять медные электроды, как за рубежом, но в условиях Украины в настоящее время это практически невозможно. В отношении второй позиции ниже приводятся ре- зультаты исследования и обоснования преимущества двухуровневого ЗУ при модернизации [8] по сравнению с существующими ЗУ в случае реконструкции [3]. В отношении третьей позиции авторами уста- новлено, что техническая и экономическая эффектив- ности обеспечиваются улучшением электрических характеристик ЗУ и их контроля в первом случае и уменьшением объема земляных работ и расходом ме- талла во втором. В качестве объекта исследования принята конст- рукция ЗУ средних размеров как в виде двухуровне- вой сетки, так и в виде одноуровневой, а также и в их сочетании с вертикальными электродами по контуру, как показано на рис. 1. 66 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №1 Рис. 1. Конструкция двухуровневого ЗУ: 1 – сетка верхнего уровня на глубине tву=0,35 м; 2 – сетка нижнего уровня на глубине tну=0,7 м; 3 – вертикальный электрод С целью упрощения принята однородная струк- тура земли с удельным сопротивлением ρ2=100 Ом⋅м. Удельное сопротивление ρ1 верхнего слоя земли тол- щиной h принималось подвергнутым увлажнению (ρ1=20 Ом*м), просыханию (ρ1=500 Ом⋅м) или про- мерзанию (ρ1=1000 Ом⋅м), причем толщина h слоя земли варьировалась от 0 до 2 м. Размер ячеек сетки ЗУ принят равным 10×10 м2, диаметр электродов d=0,02 м, длина вертикальных электродов lв=4 м, а их число 36 штук с равномерным размещением по кон- туру ЗУ. ЗУ представлено в виде математической модели, с помощью которой были выполнены исследования его электрических характеристик (сопротивления Rзу и относительного потенциала φi/φз в расчетных точках на поверхности земли). Результаты исследований представлены в табл. 1-4 (см. приложение), которые позволяют отметить следующее. Увеличение глубины увлажнения верхнего слоя земли от 0 до 2 м приводит к снижению величины сопротивления ЗУ в виде сетки нижнего уровня (су- ществующий вариант) от 1,197 Ом до 0,766 Ом, т.е. на 36 %. Изменение относительного потенциала на по- верхности земли от центра по диагонали до угла сетки уменьшается незначительно, а за пределами сетки снижается более резко. Это характерно для любой толщины увлажненного слоя земли, кроме того, уве- личение толщины слоя увлажнения приводит к уве- личению относительного потенциала на поверхности земли, т. е. к снижению напряжения прикосновения. В случае двухуровневого ЗУ, т. е. при примене- нии сетки и верхнего уровня, аналогичное уменьше- ние сопротивления (см. табл. 2) составляет от 1,134 Ом до 0,75 Ом, т.е. на 34 %. При этом сопротивление ЗУ, состоящего из одной сетки только нижнего уров- ня, составляет 1,197 Ом, а в случае сетки только верх- него уровня 1,231 Ом, а применение двухуровневой сетки дает 1,134 Ом. Опыт проектирования показывает, что без при- менения вертикальных электродов по контуру ЗУ в большинстве случаев практически не обойтись. Ис- ключение составляют случаи, когда в грунт невоз- можно вертикальные электроды ввинтить или забить. Исследования также показали, что и в этом слу- чае (см. табл. 1) аналогичное увеличение глубины увлажнения верхнего слоя земли от 0 до 2 м приводит к снижению величины сопротивления ЗУ в виде сетки нижнего уровня с вертикальными электродами (суще- ствующий вариант ЗУ) от 1,065 Ом до 0,743 Ом, т.е. на 30 %. Добавление к данной конструкции сетки верхнего уровня, т. е. двухуровневый вариант ЗУ (предлагаемый вариант), при аналогичном увлажне- нии приводит (см. табл. 2) к снижению величины со- противления ЗУ от 1,05 Ом до 0,735 Ом, т. е. на 30 %. Изменение относительного потенциала на по- верхности земли в тех же точках и в этом случае име- ет качественно аналогичный характер. Следует также отметить, что применение сетки верхнего уровня (двухуровневая конструкция ЗУ) приводит к увеличе- нию относительного потенциала на поверхности зем- ли в среднем на 3-5 %. Допустим, рассмотрение исходного ЗУ в виде сетки, которая расположена на глубине нижнего уровня, после обследования показало, что коррозия разрушила половину ЗУ. В этом случае сопротивле- ние ЗУ и изменения относительного потенциала φi/φ3 в расчетных точках на поверхности земли приведены в табл. 3. Точки расчета относительного потенциала на поверхности земли показаны на рис. 2. Рис. 2. Точки расчета относительного потенциала φi/φ3 Рассмотрим типичный существующий случай, когда после обследования и разработки рекомендаций выполнена реконструкция ЗУ, т. е. вместо разрушен- ной коррозией части ЗУ восстановлена вторая поло- вина ЗУ. В этом случае электрические характеристики ЗУ в виде сетки нижнего уровня (существующее ЗУ) восстановятся (см. табл. 1). После реконструкции ЗУ обязательно проводится контроль его электрических характеристик. Но далее коррозия будет продолжать разрушать электроды оставшейся старой части ЗУ существенно быстрее, чем восстановленной при ре- конструкции части ЗУ. Следовательно, отдельные электроды старой части ЗУ после реконструкции бу- дут продолжать выходить из строя, а электрические характеристики ЗУ будут выходить за пределы допус- тимых значений. Заметим, однако, что после реконст- рукции очередной контроль ЗУ будет проводиться, согласно [1], только через 12 лет, а электрические ха- рактеристики начнут уходить за пределы допустимых вскоре после реконструкции, т. е. вполне очевидно, ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №1 67 что в этом случае появляется большой риск возникно- вения аварии. Теперь рассмотрим не реконструкцию, а модер- низацию ЗУ, т. е. применим сетку верхнего уровня на глубине tву=0,35 м над сеткой существующей (исход- ной до модернизации). В этом случае получим двух- уровневую конструкцию ЗУ для случая, когда (см. рис. 3) сетка нижнего уровня разрушена коррозией до половины. На рис. 4 приведены зависимости измене- ния относительного потенциала φi/φ3 на поверхности земли в направлении от центра сетки по диагонали в расчетных точках (рис. 2) для трех случаев: 1 – перед реконструкцией; 2 – после реконструкции; 3 – после модернизации. Рис. 3. Существующая перед реконструкцией сетка ЗУ на глубине tну в результате коррозии Рис. 4. Изменение относительного потенциала φi/φ3 на поверхности земли различных вариантов ЗУ в виде сетки при толщине слоя увлажнения h=0,4 м Анализ полученных результатов исследования (см. рис. 4) показал, что вышедшие за пределы допустимого электрические характеристики ЗУ до реконструкции (кривая 1) находятся значительно ниже, чем в исходном состоянии ЗУ или после его реконструкции (кривая 2). В случае модернизации ЗУ (кривая 3) электрические ха- рактеристики ЗУ не просто восстанавливаются, а стано- вятся даже лучше, так как кривая 3 располагается выше, чем при реконструкции. Это наглядно свидетельствует о большей технической эффективности двухуровневого ЗУ, а, следовательно, подтверждает необходимость про- ведения модернизации ЗУ вместо осуществляемой в настоящее время реконструкции. На рис. 5 показано изменение относительного потенциала φi/φ3 в центре угловой ячейки (x=y=35 м) в зависимости от толщины h верхнего слоя грунта. В данном случае кривые 1а и 2а соответствуют увлаж- нению грунта, а кривые 1б и 2б соответствуют про- сыханию или промерзанию грунта. При этом кривые 1 соответствуют случаю модернизации ЗУ, а кривые 2 соответствуют ЗУ после обследования. Приведенные результаты показывают, что увлажнение верхнего слоя грунта приводит к снижению напряжения при- косновения с увеличением толщины слоя до глубины равной глубине укладки h=tву сетки верхнего уровня двухуровневого ЗУ, или h=tну в случае ЗУ перед мо- дернизацией. Дальнейшее увеличение толщины слоя в обоих случаях приводит к незначительному сниже- нию напряжения прикосновения. В случае просыха- ния (промерзания) верхнего слоя грунта напряжение прикосновения увеличивается с ростом толщины h слоя. При превышении толщины слоя грунта сверх глубины укладки сетки, увеличение напряжения при- косновения существенно замедляется. Кроме того, следует отметить, что с течением времени после модернизации старая часть ЗУ будет продолжать разрушаться коррозией. Однако даже при полном её разрушении, электрические характеристи- ки ЗУ приобретут значения, которые будут соответст- вовать приведенным в табл. 4 значениям, т.е. для слу- чая сетки верхнего уровня. Рис. 5. Изменение относительного потенциала φi/φ3 в центре угловой ячейки ЗУ в зависимости от толщины h верхнего слоя земли ВЫВОДЫ 1. Представленные в статье результаты исследо- вания и их анализ убедительно показывают, что необ- ходимо проводить не реконструкцию, а модерниза- цию ЗУ подстанций, чтобы предотвратить возникно- вение в будущем неизбежных серьезных аварий в электрических высоковольтных сетях по причине не- исправного ЗУ. 2. Новизна результатов состоит в том, что с ис- пользованием математической модели исследованы электрические характеристики заземлителя в виде двухуровневой конструкции в зависимости от глуби- ны просыхания или промерзания верхнего слоя земли. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Методические указания по контролю состояния зазем- ляющих устройств электроустановок. РД 153-34.0-20.525- 00. М.: Служба передового опыта ОРГРЭС, 2000. – 82 с. 68 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №1 2. Борисов Р.К., Колиушко Г.М., Гримуд Г.И., Васьковский А.П., Чевычелов В.А., Колиушко Д.Г. Методика исследования заземляющих устройств объектов электроэнергетики // Энерге- тика и электрификация. – 2000. – № 4. – C. 29-32. 3. Колиушко Г.М., Носулько В.Д., Воронина З.А., Коли- ушко Д.Г. Опыт обследования заземляющих устройств под- станций напряжением 150 кВ Запорожских Восточных электрических сетей // Энергетика и электрификация. – 2000. – № 7. – C. 24-26. 4. Борисов Р.К, Колечицкий Е.С., Горшков А.В., Балашов В.В. Методика и технические средства для диагностики состояния заземляющих устройств энергообъектов // Элек- тричество. – 1996. – № 1. – C. 65-67. 5. Гуль В.И., Нижевский В.И., Нижевский И.В. Электриче- ские характеристики двухуровневого эквипотенциального заземлителя из одиночных горизонтальных электродов // Електротехніка i електромеханіка. – 2006. – № 5. – С. 33-35. 6. Пат. 18292, Україна, МПК H02B 1/00. Пристрій заземлення / В.І. Ніжевський, І.В. Ніжевський, В.І. Гуль – № u200603019. Заявлено 21.03.2006. Опубл. 15.11.2006, Бюл. № 11. – 3 с. 7. Правила улаштування електроустановок. Глава 1.7 (ПУЕ). – К.: ТОВ "7КО", 2011. – 71 с. 8. Нижевский И.В. Восстановление нормируемых пара- метров заземляющих устройств на действующих подстан- циях // Вісник НТУ "ХПИ". – 2010. – № 16. – С. 83-88. Bibliography (transliterated): 1. Metodicheskie ukazanija po kontrolju sostojanija zazemljajushhih ustrojstv jelektroustanovok. RD 153-34.0- 20.525-00. M.: Sluzhba peredovogo opyta ORGRES, 2000, 82 p. 2. Borisov R.K., Koliushko G.M., Grimud G.I., Vas'kovskij A.P., Chevychelov V.A., Koliushko D.G. Metodika issledovanija zazemljajushhih ustrojstv ob'ektov jelektrojenergetiki. Jenergetika i jelektrifikacija, 2000, no.4, pp. 29-32. 3. Koliushko G.M., Nosul'ko V.D., Voronina Z.A., Koliushko D.G. Opyt obsledovanija zazemljajushhih ustrojstv podstancij naprjazheniem 150 kV Zaporozhskih Vostochnyh jelektricheskih setej. Jenergetika i jelektrifikacija, 2000, no.7, pp. 24-26. 4. Borisov R.K, Kolechickij E.S., Gorshkov A.V., Balashov V.V. Metodika i tehnicheskie sredstva dlja diagnostiki sostojanija zazemljajushhih ustrojstv jenergoob'ektov. Elektrichestvo, 1996, no.1, pp. 65-67. 5. Gul' V.I., Nizhevskiy V.I., Nizhevskiy I.V. Electric descriptions of two-tier equipotential grounder made from single horizontal electrodes. Electrical engineering & electromechanics, 2006, no.5, pp. 33-35. 6. Niz- hevskiy V.I., Nizhevskiy I.V., Gul' V.I. Prystriy zazemlennya. Patent UA, no.18292, 2006. 7. Pravyla ulashtuvannya elektroustanovok. Part 1.7. Kyiv, TOV "7KO" Publ., 2011. 71 p. 8. Nizhevskiy I.V. Vosstanovlenie normiruemyh parametrov zazemljajushhih ustrojstv na dejstvujushhih podstancijah. Bulletin of NTU "KhPІ", 2010, no.16, pp. 83-88. Поступила (received) 12.09.2013 Нижевский Илья Викторович1, инженер, Нижевский Виктор Ильич1, доц., к.т.н., 1 Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", кафедра "Передача электрической энергии", 61002, Харьков, ул. Фрунзе, 21, тел/phone +38 057 7076977, e-mail: nivich1@mail.ru I.V. Nizhevskiy1, V.I. Nizhevskiy1 1 National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" 21, Frunze Str., Kharkiv, 61002, Ukraine Research into action of surface soil moistening, drying or freezing on electrical characteristics of grounding device. The analysis made has shown expediency of modernization rather than reconstruction of earth electrodes, after inspection of long operating substations grounding grids, via building a two-level structure. It will result in both technical and economic effects. The novelty of the results consists in studying, by means of a mathe- matical model, electrical characteristics of a two-level earth elec- trode versus the depth of surface soil drying or freezing. Key words – substations, grounding devices, reconstruction, modernization, two-level structure. ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица 1 Электрические характеристики ЗУ в виде сетки на глубине tну=0,7 м Величина относительного потенциала φi/φ3 в расчетной точке x=y, м ρ1, Ом·м h, м Rзу, Ом 20 25 30 35 37,5 40 42,5 45 50 0,2 1,132 1,014 0,933 0,942 0,849 0,871 0,92 0,936 0,774 0,839 0,767 0,842 0,742 0,816 0,537 0,612 0,448 0,509 0,35 0,395 0,4 1,092 0,984 0,932 0,941 0,862 0,882 0,918 0,934 0,787 0,847 0,773 0,843 0,74 0,81 0,551 0,621 0,462 0,52 0,362 0,405 0,6 1,039 0,949 0,944 0,95 0,881 0,898 0,931 0,944 0,81 0,862 0,794 0,855 0,759 0,82 0,573 0,635 0,484 0,535 0,38 0,419 0,8 0,899 0,866 0,992 0,992 0,948 0,952 0,99 0,991 0,912 0,929 0,913 0,932 0,886 0,906 0,666 0,693 0,56 0,584 0,439 0,457 1,0 0,866 0,838 0,992 0,993 0,956 0,959 0,991 0,992 0,922 0,937 0,921 0,938 0,89 0,911 0,681 0,706 0,576 0,597 0,453 0,47 20 2,0 0,766 0,743 0,992 0,992 0,966 0,968 0,989 0,991 0,928 0,944 0,917 0,938 0,887 0,914 0,708 0,735 0,614 0,637 0,495 0,512 100 0 1,197 1,065 0,955 0,962 0,836 0,862 0,947 0,958 0,761 0,833 0,763 0,846 0,778 0,855 0,525 0,606 0,436 0,5 0,34 0,387 0,2 1,189 1,054 0,731 0,73 0,602 0,621 0,732 0,732 0,549 0,606 0,561 0,628 0,617 0,677 0,375 0,439 0,309 0,357 0,24 0,274 0,4 1,212 1,068 0,755 0,752 0,608 0,628 0,759 0,756 0,556 0,618 0,572 0,647 0,64 0,706 0,375 0,444 0,306 0,357 0,236 0,272 0,6 1,255 1,09 0,767 0,763 0,608 0,631 0,771 0,769 0,553 0,624 0,569 0,654 0,638 0,715 0,368 0,446 0,298 0,355 0,23 0,269 0,8 2,121 1,178 0,623 0,717 0,366 0,531 0,607 0,724 0,307 0,571 0,307 0,61 0,401 0,685 0,201 0,423 0,167 0,334 0,132 0,251 1,0 2,561 1,242 0,658 0,749 0,312 0,503 0,646 0,759 0,261 0,557 0,270 0,603 0,421 0,702 0,169 0,413 0,139 0,324 0,109 0,241 1000 2,0 1,44 0,83 0,49 0,837 0,55 0,629 0,74 0,397 0,3 0,218 Примечание: при каждом h первая строка – ЗУ в виде сетки, а вторая – сетка с вертикальными электродами по периметру. Таблица 2 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №1 69 Электрические характеристики ЗУ в виде двухуровневой конструкции Величина относительного потенциала φi/φ3 в расчетной точке x=y, м ρ1, Ом·м h, м Rзу, Ом 20 25 30 35 37,5 40 42,5 45 50 0,2 1,056 0,989 0,981 0,982 0,892 0,902 0,977 0,98 0,834 0,871 0,84 0,882 0,845 0,885 0,584 0,632 0,484 0,523 0,377 0,405 0,4 0,964 0,926 1 1 0,933 0,938 1 1 0,894 0,914 0,907 0,928 0,917 0,937 0,639 0,67 0,53 0,556 0,412 0,431 0,6 0,923 0,892 1 1 0,946 0,949 1 1 0,912 0,928 0,921 0,938 0,92 0,941 0,661 0,688 0,551 0,574 0,43 0,447 0,8 0,879 0,856 1 1 0,959 0,961 1 1 0,932 0,943 0,941 0,953 0,933 0,948 0,686 0,707 0,576 0,593 0,45 0,463 1,0 0,849 0,83 1 1 0,964 0,966 1 1 0,94 0,95 0,947 0,957 0,935 0,949 0,7 0,718 0,59 0,606 0,464 0,475 20 2,0 0,75 0,735 1 1 0,974 0,975 1 1 0,947 0,956 0,943 0,954 0,935 0,954 0,728 0,746 0,63 0,645 0,507 0,518 100 0 1,134 1,05 1 1 0,871 0,885 1 1 0,806 0,852 0,818 0,87 0,877 0,925 0,56 0,617 0,463 0,507 0,36 0,392 0,2 1,132 1,042 0,767 0,763 0,624 0,635 0,776 0,769 0,577 0,616 0,595 0,642 0,704 0,746 0,397 0,444 0,325 0,36 0,253 0,277 0,4 1,122 1,018 0,892 0,889 0,65 0,665 0,894 0,89 0,591 0,644 0,608 0,672 0,735 0,803 0,401 0,461 0,328 0,371 0,255 0,284 0,6 1,192 1,062 0,94 0,937 0,633 0,652 0,942 0,939 0,575 0,637 0,593 0,668 0,761 0,83 0,384 0,453 0,312 0,361 0,241 0,274 0,8 1,731 1,147 0,942 0,954 0,445 0,567 0,938 0,954 0,377 0,587 0,384 0,627 0,663 0,828 0,248 0,429 0,205 0,339 0,162 0,256 1,0 2,06 1,22 0,962 0,971 0,385 0,532 0,96 0,971 0,326 0,568 0,346 0,618 0,674 0,834 0,211 0,415 0,173 0,326 0,135 0,243 1000 2,0 2,844 1,453 0,994 0,996 0,351 0,509 0,994 0,996 0,304 0,555 0,396 0,648 0,722 0,864 0,18 0,393 0,131 0,294 0,099 0,214 Примечание: при каждом h первая строка – ЗУ в виде двух сеток, а вторая – две сетки с вертикальными электродами по периметру. Таблица 3 Электрические характеристики ЗУ до и после модернизации Величина относительного потенциала φi/φ3 в расчетной точке x=y, м ρ1, Ом·м h, м Rзу, Ом 20 25 30 35 37,5 40 42,5 45 50 0,2 1,091 1,575 0,976 0,837 0,865 0,572 0,954 0,435 0,782 0,342 0,78 0,307 0,792 0,278 0,545 0,253 0,456 0,232 0,358 0,199 0,4 0,971 1,508 1,001 0,833 0,928 0,589 1 0,451 0,883 0,356 0,893 0,32 0,908 0,289 0,629 0,264 0,523 0,242 0,407 0,208 0,6 0,927 1,418 1 0,852 0,943 0,615 0,999 0,475 0,905 0,376 0,912 0,339 0,913 0,307 0,654 0,28 0,547 0,257 0,427 0,221 0,8 0,888 1,184 1 0,955 0,952 0,713 0,998 0,559 0,915 0,446 0,918 0,402 0,913 0,364 0,67 0,333 0,564 0,306 0,448 0,263 1,0 0,859 1,532 1 0,957 0,957 0,729 0,998 0,577 0,92 0,463 0,919 0,417 0,912 0,379 0,68 0,347 0,576 0,319 0,454 0,274 20 2,0 0,761 0,98 1 0,954 0,966 0,76 0,996 0,62 0,921 0,508 0,909 0,462 0,908 0,423 0,703 0,388 0,611 0,359 0,493 0,311 100 0 1,176 1,678 0,997 0,874 0,84 0,557 0,982 0,421 0,75 0,33 0,751 0,296 0,825 0,268 0,519 0,244 0,433 0,224 0,34 0,192 0,2 1,178 1,674 0,77 0,694 0,598 0,397 0,774 0,297 0,531 0,232 0,539 0,208 0,667 0,188 0,364 0,172 0,302 0,157 0,237 0,135 0,4 1,3 1,714 0,894 0,724 0,547 0,397 0,765 0,293 0,41 0,228 0,395 0,204 0,525 0,185 0,284 0,168 0,245 0,154 0,199 0,132 0,6 1,448 1,79 0,939 0,73 0,498 0,39 0,833 0,285 0,354 0,221 0,34 0,197 0,562 0,178 0,245 0,162 0,213 0,148 0,174 0,127 0,8 2,069 3,484 0,921 0,483 0,358 0,192 0,855 0,141 0,274 0,11 0,275 0,099 0,566 0,089 0,185 0,082 0,157 0,075 0,127 0,064 1,0 2,394 4,273 0,944 0,522 0,321 0,16 0,876 0,115 0,25 0,09 0,263 0,08 0,581 0,073 0,166 0,066 0,138 0,061 0,111 0,052 1000 2,0 3,188 5,769 0,981 0,641 0,304 0,14 0,922 0,091 0,246 0,068 0,315 0,06 0,631 0,054 0,148 0,049 0,11 0,045 0,085 0,039 Примечание: при каждом h первая строка – ЗУ в виде двух сеток, а вторая – только сетка нижнего уровня (в обоих случаях половина сетки нижнего уровня полностью изъедена коррозией). Таблица 4 70 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №1 Электрические характеристики модернизированного ЗУ после полного исчезновения сетки нижнего уровня (исходной) Величина относительного потенциала φi/φ3 в расчетной точке x=y, м ρ1, Ом·м h, м Rзу, Ом 20 25 30 35 37,5 40 42,5 45 50 0,2 1,136 1,01 0,959 0,964 0,848 0,872 0,951 0,961 0,776 0,845 0,774 0,853 0,788 0,861 0,538 0,618 0,447 0,512 0,349 0,397 0,4 0,978 0,925 1 1 0,926 0,933 1 1 0,882 0,91 0,892 0,922 0,908 0,932 0,628 0,669 0,521 0,556 0,405 0,431 0,6 0,931 0,89 0,999 0,999 0,942 0,947 0,999 0,999 0,904 0,926 0,912 0,935 0,913 0,938 0,654 0,687 0,546 0,574 0,426 0,447 0,8 0,897 0,862 0,998 0,999 0,949 0,953 0,998 0,998 0,914 0,933 0,917 0,938 0,912 0,939 0,668 0,699 0,562 0,588 0,44 0,46 1,0 0,87 0,838 0,998 0,998 0,954 0,958 0,997 0,998 0,919 0,937 0,918 0,939 0,911 0,939 0,678 0,708 0,574 0,594 0,451 0,47 20 2,0 0,774 0,743 0,997 0,997 0,962 0,966 0,996 0,997 0,92 0,941 0,908 0,935 0,907 0,943 0,7 0,735 0,607 0,636 0,49 0,512 100 0 1,231 1,073 0,984 0,987 0,819 0,851 0,981 0,985 0,742 0,826 0,744 0,842 0,821 0,905 0,51 0,604 0,423 0,497 0,33 0,384 0,2 1,241 1,068 0,769 0,762 0,581 0,607 0,777 0,767 0,524 0,596 0,534 0,619 0,666 0,733 0,357 0,434 0,295 0,353 0,23 0,271 0,4 1,868 1,104 0,735 0,8 0,404 0,555 0,722 0,802 0,337 0,579 0,331 0,61 0,482 0,753 0,226 0,432 0,19 0,347 0,15 0,264 0,6 2,516 1,192 0,801 0,855 0,305 0,502 0,794 0,86 0,254 0,553 0,253 0,593 0,513 0,785 0,168 0,415 0,141 0,329 0,111 0,248 0,8 2,821 1,237 0,847 0,89 0,278 0,488 0,843 0,895 0,232 0,547 0,237 0,595 0,546 0,806 0,151 0,411 0,125 0,322 0,099 0,241 1,0 3,047 1,274 0,873 0,909 0,264 0,48 0,87 0,913 0,22 0,545 0,237 0,598 0,569 0,813 0,142 0,408 0,116 0,318 0,091 0,236 1000 2,0 3,768 1,459 0,922 0,943 0,27 0,479 0,92 0,946 0,231 0,547 0,302 0,631 0,625 0,838 0,136 0,397 0,099 0,298 0,075 0,216 Примечание: при каждом h первая строка – ЗУ в виде сетки верхнего уровня, а вторая – сетка верхнего уровня с вертикаль- ными электродами по периметру.

Исследование влияния увлажнения, просыхания или промерзания верхнего слоя земли на электрические характеристики заземляющего устройства

Institution

Ähnliche Einträge