Determinarea coeficientilor de atingere si de pas

Determinarea coeficientilor de atingere si de pas

1. Coeficientii de atingere si de pas sunt dati de relatiile:

; (2.1)

in care:

U_k reprezinta potentialul punctului k pentru care se determina coeficientul de atingere;

U_p - tensiunea prizei de pamant;

U_k1 si U_k2 - potentialele punctelor k₁ si k₂ pentru care se calculeaza coeficientul de pas.

Potentialul intr-un punct k este dat de relatia:

(2.2)

unde:

U_pk reprezinta potentialul punctului k, daca ar exista numai electrodul de rang p;

i_p - curentul care trece in pamant prin electrodul de rang p;

b_kp - rezistenta reciproca intre punctul k si electrodul de rang p.

Curentii i_p se determina din relatiile 2,3 ale potentialelor electrozilor. Potentialul unui electrod reprezinta suma potentialelor datorita curentului care trece in pamant prin electrodul respectiv, precum si datorita curentilor care trec in pamant prin ceilalti electrozi:

(2.3)

Se considera ca toti electrozii prizei se afla la acelasi potential si, deci:

(2.4)

unde:

R_p este rezistenta de dispersie a prizei, calculata conform indicatiilor din anexa 1;

I_p - curentul efectiv care trece prin priza.

Intre curentul care trece prin priza si curentii care trec in pamant prin fiecare electrod, exista relatia:

(2.5)

unde:

a_nm este rezistenta proprie a electrodului de rang m;

a_pm este rezistenta reciproca intre electrozii de rang p si m.

2. Calculul coeficientilor de atingere si de pas pentru instalatiile de dirijare cu electrozi orizontali rectilinii si paraleli, folosite in statii electrice.

Nu este necesara prevedere unui sistem caroiat (in retea).

Se va avea in vedere ca reteaua instalatiei de legare la pamant respectiva sa depaseasca in toate cazurile zonele de deservire a echipamentului din statie.

Pentru calculul rezistentelor proprii si reciproce in cazul electrozilor rectilinii si paraleli, se utilizeaza metoda potentialelor medii si principiul imaginilor inversate (vezi programul de calcul "INCO" din biblioteca ELECTRA).

Rezistenta proprie a unui electrod orizontal, de lungime l si diametru d, ingropat la adancimea t, intr-un mediu semiinfinit de rezistivitate r, se calculeaza cu relatia:

(2.6)

Rezistenta reciproca a doi electrozi paraleli de lungime l, diametru d, ingropati la adancimea t intr-un mediu semiinfinit de rezistivitate r, la distanta a_mp unul fata de altul, se calculeaza cu relatia:

(2.7)

Rezistenta reciproca a doi electrozi perpendiculari de lungime L₁ si, respectiv, L₂ (vezi figura 1) ingropati la adancimea t in mediu semiinfinit de rezistivitate r, se calculeaza cu relatia:

(2.8)

In cazul In care o lungime l₁ este 0, atunci termenii care o contin sunt nuli, deoarece:

si (2.9)

l_i o

Rezistenta reciproca dintre un electrod "p" de lungime "l" si un punct "k" se calculeaza cu relatia:

(2.10)

unde:

r₁ si r₂ sunt distantele de la capetele electrodului la punctul considerat.

Rezolvand sistemul de ecuatii 2.3 se determina potentialul prizei de dirijare a distributiei potentialelor U_p si curentii i_p ce se scurg in pamant prin electrozii prizei. Cu ajutorul relatiei 2.10 se determina potentialele in diferite puncte de pe suprafata solului, obtinand astfel distributia potentialelor U_k si apoi coeficientii de atingere si de pas cu relatiile:

si (2.11)

Metodologia de calcul prezentata mai sus sta la baza programului de calcul pentru dimensionarea instalatiilor complexe de legare la pamant cu electrozi verticali si orizontali din statiile electrice de inalta tensiune. Programul de calcul poarta denumirea "INCO" si este in biblioteca "ELECTRA".

In urma executiei programului INCO se obtin urmatoarele rezultate:

a) matricea coeficientilor sistemului de ecuatii 2.3 si termenii liberi ai sistemului;

b) rezistenta de dispersie a prizei de dirijare a distributiei potentialelor R_pd;

c) rezistenta echivalenta a sistemelor formate din conductorul de protectie al LEA si prizelor

stalpilor LEA;

d) rezistenta de dispersie a conturului metalic care inconjoara statia in cazul in care

coeficientul de atingere maxim admis este mai mare decat 0,08;

e) rezistenta de dispersie a prizei cu electrozi verticali R_pv si a prizei cu electrozi orizontali R_po,

asociata prizei cu electrozi verticali;

f) rezistenta de dispersie totala a instalatiei de legare la pamant R_pt;

g) potentialul instalatiei de legare la pamant U_pt;

h) coeficientul de atingere maxim admis k_am;

i) curentii care se scurg de pe electrozii prizei de dirijare a distributiei potentialelor.

Pentru calcule informative in cele ce urmeaza se prezinta o metoda de calcul simplificat, care permite determinarea cu o aproximatie admisibila a coeficientilor de atingere si de pas pentru prizele de dirijare cu electrozi orizontali.

Valorile maxime ale coeficientilor de atingere pe suprafata prizei de dirijare (in zone extreme ale suprafetei) se determina cu relatia 2.13.

Pe suprafata prizei de dirijare, coeficientii de pas nu depasesc, in general, valorile coeficientilor de atingere, astfel incat se poate considera:

k_a = k_pas (2.12)

Pentru dimensionarea instalatiei de dirijare se poate folosi relatia:

(2.13)

Coeficientul maxim de pas, in afara prizei si in imediata apropiere a acesteia, se poate determina cu o aproximatie acceptata, folosind relatia:

(2.14)

In relatia (2.14) si numai pentru n ³

k_i = 0,65 +0,172 n, iar (2.15)

(2.16)

(2.17)

in care:

a reprezinta distanta intre doi electrozi paraleli (m);

l - lungimea unui singur electrod (m) (lungimea mare a dreptunghiului in care se inscrie

reteaua de dirijare);

n - numarul de electrozi paraleli;

L - lungimea insumata a electrozilor paraleli care alcatuiesc priza orizontala (m);

L = n l;

t₁ - adancimea de ingropare a electrozilor paraleli (m);

d - diametrul unui electrod; in cazul electrozilor alcatuiti din banda d = b/2, unde b este

latimea benzii (m);

t₂ - adancimea de ingropare a electrozilor orizontali de pe conturul extrem al prizei de

pamant artificiale.

Nota. Daca n este numar impar, in locul expresiei

se va considera

Coeficientii de pas pentru punctele aflate la o anumita distanta in exteriorul zonei ocupate de prizele de pamant nu pot fi calculati cu relatia 2.14.

Indiferent de modul real de distributie a electrozilor orizontali ai prizei de dirijarea distributiei potentialelor, pentru calcule, folosindu-se relatiile 2.13 . 2.17, se va considera o retea cu electrozii orizontali dispusi pe latura mare a prizei de dirijarea distributiei potentialelor. Astfel lungimea electrodului va fi "l" egala cu latura mare a retelei de dirijare, iar pentru distanta "a" intre electrozi paraleli se va considera distanta medie dintre electrozii din distribuirea reala. Se va tine seama ca relatiile 2.13 . 2.17 sunt valabile pentru o retea de dirijare ideala cu electrozi orizontali paraleli cu latura mare, iar distanta "a" dintre acestia este egala (o constanta). Calculele astfel efectuate dau rezultate cu o aproximatie acceptata.

In cazul in care in afara de electrozii orizontali paraleli exista si alti electrozi orizontali care dau prizei forma unei plase (in cazurile reale se adauga conductoarele de ramificatie si prizele naturale) existente care determina configuratia unei retele buclate (unui caroiaj), relatiile 2.13 si 2.14 devin:

(2.18)

si (2.19)

Pentru cazul statiilor de tip interior, se poate aplica urmatoarea metoda de calcul al coeficientilor de pas la periferia prizei de pamant artificiale.

Se asimileaza priza de pamant artificiala impreuna cu cladirea in care se afla statia electrica, cu o priza de pamant in forma de placa dreptunghiulara asezata pe suprafata solului si avand dimensiunile egale cu ale prizei de pamant artificiale.

Coeficientul de pas, in acest caz, poate fi calculat cu relatia:

(2.20)

unde:

S este suprafata ocupata de priza in forma de placa (m²);

D - diagonala prizei in forma de placa (m);

l_m - lungimea pasului (m).

Se considera l_m 0,8 m.

Aceasta relatie corespunde unei adancimi de ingropare a electrozilor de dirijare t = 0,3 - 0,4 m. Pentru adancimi de ingropare mai mari se va considera un coeficient de corectie K. Astfel, relatia 2.17 devine:

(2.21)

k = 1 pentru t = 0,30 0,4 m;

K = 0,7 pentru t = 0,5 m;

K = 0,5 pentru t = 0,8 m;

K = 0,4 pentru t = 1 m.

Pentru determinarea potentialelor U_k ale punctelor de pe suprafata solului, aflate la distanta D fata de marginea prizei de pamant complexe (a statiei exterioare sau interioare), se va asimila aceasta din urma cu o priza dintr-o placa; suprafata placii S se considera egala cu aceea a terenului cuprins in conturul marginal (exterior) al prizei respective. Potentialele U_k se vor determina cu relatia:

unde:

U_p reprezinta tensiunea totala a instalatiei de legare la pamant (U_p = I_p R_p);

a - termenul care tine seama de distanta D in raport cu intinderea prizei;

R - raza placii circulare, care are o suprafata echivalenta S^`.

De exemplu: daca D = R, rezulta

si deci:

;

3. In cazul prizelor de dirijare a distributiei potentialelor indicate in prezentele instructiuni, pentru stalpii liniilor electrice aeriene (fig.4 si fig.5) se pot considera in calcule urmatorii coeficienti medii de atingere si de pas:

a) Pentru priza de dirijare cu trei inele si patru raze (fig.4):

k_a = k_pas = 0,1

In acest caz, la stalpii din afara incintelor industriale se considera satisfacuta conditia privind tensiunile limita de atingere si de pas, daca tensiunea totala a prizei de pamant de la stalp este:

in care:

R_p reprezinta rezistenta de dispersie a prizei stalpului, nelegata la conductorul de protectie al

liniei respective (W

i_p - partea din curentul total de defect care trece prin priza stalpului (A).

b) Pentru priza de dirijare cu doua inele si patru raze (fig.5):

k_a = k_pas = 0,3

In situatiile in care la verificarile prin masurari, efectuate inainte de punerea sub tensiune a liniei respective, se constata coeficientii de atingere si de pas mai mari decat cei indicati mai sus, in vederea micsorarii tensiunilor de atingere si de pas se va aplica o izolare a amplasamentului prin acoperirea cu balast sau asfalt a zonei in care s-a constatat depasirea tensiunii maxime de atingere si de pas (conform indicatiilor din anexa 4).

4. In cazul stalpilor si posturilor de transformare pe stalpi si in cabine (metalice sau zidite), electrozii orizontali de dirijare a distributiei potentialelor vor fi de forma circulara sau dreptunghiulara.