Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Защита ОРУ подстанции от прямых ударов молнии. Расчет контура заземления ОРУ - файл Расчетка.doc


Защита ОРУ подстанции от прямых ударов молнии. Расчет контура заземления ОРУ
скачать (105.5 kb.)

Доступные файлы (1):

Расчетка.doc375kb.21.12.2004 16:57скачать

содержание
Загрузка...

Расчетка.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...






МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


Кафедра ЭС
РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ
ЗАЩИТА ОРУ ПОДСТАНЦИИ ОТ ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ. РАСЧЕТ КОНТУРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОРУ.
Студент

Группа

Преподаватель

Казань2004




Задание на расчет



1. Используя исходные данные, а также данные табл.1, начертить план и боковой разрез ОРУ, определить его основные размеры.

2. На территории ОРУ расставить молниеотводы для защиты электрооборудования от прямых ударов молнии. Определить необходимое число молниеотводов и рассчитать их высоту. На плане и боковом разрезе ОРУ показать границы зоны защиты молниеотводов.

3. С учетом сопротивления заземления естественных заземлителей (системы трос-опора воздушных линий) определить допустимую величину стационарного сопротивления заземления контура заземления ОРУ.

4. Определить параметры контура заземления (длину и число вертикальных электродов, шаг сетки), обеспечивающие допустимую величину его стационарного сопротивления заземления.

5. Подсчитать импульсное сопротивление заземления контура во время грозового сезона.

6. Определить число повреждений в год изоляции электрооборудования ОРУ от прямых ударов молнии в молниеотводы. Оценить, находится ли в допустимых пределах показатель надежности (число лет безаварийной работы электрооборудования) молниезащиты ОРУ. Указать, какие мероприятия могут улучшить этот показатель.


Номинальное напряжение: Uном, кВ

330

Число ячеек: nя

10

Число воздушных линий: nвл

6

Число грозозащитных тросов: nтр

2

Тип грозозащитных тросов на линиях

С-85

Длина пролета линии: lп, м

350

Удельное сопротивление грунта:изм, Омм

120

Число грозовых часов за год: nч, ч/год

50


Исходные данные.

^ 1. Определение размеров ОРУ.

По данным определяем:

размеры ячейки: ширина – 11,1 м,

длина – 60,5 м;

размеры ОРУ: ширина – 11,1 · 8 = 88,8 м,

длина – 60,5 м.

^ 2. Выбор места установки и высоты молниеотводов. Расчет зон защиты молниеотводов.

Молниеотводы должны обеспечивать зону защиты на высоте шинных порталов по всей территории ОРУ, также должны быть защищены линейные порталы. Эффективность определенных указанным ниже способом зон защиты молниеотводов подтверждена длительным опытом эксплуатации и оценивается как 0,995.

Объекты высотой hx, находящиеся внутри образуемого молниеотводами прямоугольника, защищены в том случае, если диагональ прямоугольника D удовлетворяет условию:

, (1)

где hx – высота защищаемого объекта, а внешняя часть зоны защиты определяется так же, как и зона защиты системы двух молниеотводов (рис. 5).


Рис.1 План открытого РУ 150 кВ.



Рис.2. Построение зоны защиты двух стержневых молниеотводов.

, (2)

, (3)

. (4)

Для молниеотводов высотой 30 – 100 м вводится поправочный коэффициент p, учитывающий снижение защитного действия:
p , (5)

где h – высота молниеотвода, м. При h ≤ 30 м p = 1.

Минимально необходимую высоту молниеотводов ОРУ можно определить из следующих условий:

1. Исходя из формулы (1), при hx = 13 м (высота линейных порталов) и p = 1, высота молниеотводов составляет:
м,

м,

где n – количество ячеек между молниеотводами.

2. Исходя из формул (3,4), при hx = 8 м (высота шинных порталов) и

p = 1, высота молниеотводов составляет:
,

м, м,

м

Из расчетов видно, что минимальная высота молниеотводов, обеспечивающая надежную защиту от ПУМ, должна составлять 26,26м, но для удобства расчетов и увеличения надежности защиты примем высоту

h = 26,5м.

Для проверки правильности выбранной высоты молниеотводов рассчитаем зону защиты одиночных молниеотвода на разных уровнях:
на уровне шинных порталов

м,

на уровне линейных порталов

м.

Далее рассчитаем зону защиты двухстержневых молниеотводов 1-2; 2-3; 4-5;5-6:

расстояние между молниеотводами а = 3·11,1 = 33,3м.

м.

На уровне шинных порталов hx = 8 м,

м,

на уровне линейных порталов hx = 13 м,

м,

Рассчитаем зону защиты двухстержневых молниеотводов 1-4; 2-5; 3-6.

Расстояние между молниеотводами: а = м.

м,

на уровне шинных порталов hx = 8 м,

м,

на уровне линейных порталов: hx = 13 м,

м.

выполненные расчеты показали, что территория ОРУ на высоте шинных и линейных порталов защищена от прямых ударов молнии с вероятностью 0,995.
3. Расчет заземляющего устройства и сопротивления заземления естественных заземлителей.

Согласно требованию ПУЭ сопротивление заземлителя опоры Rоп при удельном сопротивлении грунта 100<<500 Ом·м в любое время года должно быть меньше или равно 15 Ом.

Расчетное значение удельного сопротивления для слоя сезонных изменений:

, (6)

где - сезонный коэффициент.

В табл.1 приведены значения для средней полосы России (II климатическая зона) при толщине слоя сезонных изменений м в условиях зимы (для расчета рабочих и защитных заземлителей) и в условиях грозового сезона “лето” (для расчета заземлений грозозащиты).

Таблица 1.

Значения сезонного коэффициента

Заземление

Влажность почвы перед измерением

повышенная

средняя

пониженная

Рабочее и защитное

5

2,7

1,9

Грозозащиты

2,6

1,4




Таким образом, расчетное значение удельного сопротивления:

летом: = 120·1,4 = 168 Ом·м,

зимой: = 120·2,7 = 324 Ом·м.

В целях улучшения растекания тока, заземлители закладываются в грунт на глубину 0,5 – 1 м и более (для вертикальных заземлителей это глубина закладки верхней кромки). Это связано с тем, что на глубине грунт в меньшей степени подвержен высыханию в жаркие летние месяцы года.
Рассчитаем далее активное сопротивление петли «трос – опора»:

, (8)

где =10Ом – сопротивление заземления опоры,

км – длина пролета линии,

Ом/км – удельное сопротивление троса С – 50

– число грозозащитных тросов на линиях.

Для лета: Ом,

для зимы: Ом.
Сопротивление естественных заземлителей находится по формуле

. (9)

для лета: Ом,

для зимы: Ом.

Из расчета видно, что использование только естественных заземлителей опор воздушных ЛЭП, для заземления ОРУ (подстанции), не удовлетворяет требованиям ПУЭ, т.к. стационарное сопротивление заземлителей для подстанций 110 кВ и более должно быть Ом. Обычно этого добиваются путем параллельного использования естественных и искусственных заземлителей.

Примечание: Если сопротивление естественных заземлителей меньше допустимой величины сопротивления по ПУЭ ( Ом), то сетку контура заземления необходимо проложить для подсоединения заземленных элементов оборудования и конструкций, а также для выравнивания потенциала по поверхности земли.

Рассчитаем необходимое сопротивление искусственного заземлителя , при котором выполняется условие Ом:

, (10)

.
4. Расчет заземляющего устройства и сопротивления заземления искусственных заземлителей.

При достаточной густоте сетки, что характерно для современных подстанций, R практически не зависит от диаметра и глубины укладки электродов и подсчитывается по эмпирической формуле:
, (11)

где ^ А – коэффициент, зависящий от значения (табл. 2);

Lг- суммарная длина всех горизонтальных заземляющих электродов (полос);

n и lв – число и длина вертикальных электродов; S – площадь, занимаемая заземлителем.

Таблица 2.

Значения коэффициента А




0


0,05


0,1


0,2


0,5
А




0,44

0,40

0,37

0,33

0,26


Длину вертикальных электродов рекомендуется брать в пределах 3–10 м. Устанавливаются они по периметру контура заземления в узлах сетки. Шаг сетки контура заземления рекомендуется принимать в пределах 5 – 10 м.

Горизонтальные электроды закладываются на глубину 0,7 м по периметру ОРУ и между ячейками. Таким образом длина горизонтальных электродов:

L = 2·88,8+11·60,5 = 722,1м,

, где S – площадь, занимаемая ОРУ,

Ом·м, => А = 0,44. Ом.

Рассчитаем стационарное сопротивление заземления подстанции:

.

5. Расчет импульсного сопротивления заземляющего контура.

Рассчитаем импульсное сопротивление заземляющего контура во время грозового сезона.

, (12)

где импульсный коэффициент, который рассчитывается по формуле:

, (13)

где кА – среднестатистическое значение тока молнии для РТ.

Ом.

6. Расчет грозоупорности ОРУ подстанции.

Грозоупорность ОРУ – ожидаемое число лет безаварийной работы:

, (14)

где β1 – коэффициент, учитывающий вероятность прорыва молнии в зону защиты молниеотводов (зона защиты молниеотводов рассчитывается с надежностью 0,995),

β3 – коэффициент, учитывающий вероятность отключения подстанции из-за набегающих с ЛЭП волн грозовых перенапряжений. Обычно β3=0, поскольку на подстанции установлены защитные аппараты (ОПН, РВ), обеспечивающие 100% защиту от набегающих волн,

β2 – коэффициент, учитывающий вероятность отключения подстанции из-за перекрытия с молниеотвода на ошиновку при протекании тока молнии через молниеотвод при прямом ударе молнии в молниеотвод.
, (15)

где – вероятность отключения подстанции,

, (16)

где η – вероятность того, что возникшее перекрытие перейдет в устойчивое короткое замыкание при номинальном напряжении до 150 кВ [1],

– вероятность перекрытия, определяется как вероятность появления тока молнии со значением:

, (17)

где – для линии с одним тросом,

– для линии с двумя тросами,

– высота линейного портала,

– 50% импульсное разрядное напряжение для гирлянды изоляторов, определяется исходя из числа изоляторов в гирлянде.

Принимаем степень загрязненности атмосферы – II, тогда эффективная удельная длина пути утечки для РУ 150 кВ:
см/кВ, [5, табл.6-2.]

Выбираем изолятор ПС 6 – А, имеющий параметры: [5, табл.6-1.]

мм – строительная высота изолятора,

мм – диаметр тарелки изолятора,

мм – геометрическая длина пути утечки,

– поправочный коэффициент.
Рассчитаем число изоляторов в гирлянде:
. (18)

Принимаем число изоляторов в гирлянде шт.

Длина гирлянды составляет: м,

по рис. 6-8 [5] определяем кВ,

кА. (19)

Рассчитаем вероятность появления тока молнии 166,67 кА (эта вероятность является вероятностью перекрытия линейной изоляции)
, (20)



Число ударов молнии в молниеотводы ОРУ в год, при средней грозовой деятельности 30 ч/год:

= , уд/год, (21)

где А и В – длина и ширина подстанции, h – наибольшая высота молниеотвода.

Тогда: .





,



Ожидаемое число лет безаварийной работы:

лет.
Такое значение числа лет безаварийной работы считается допустимым для подстанций напряжением до 150 кВ.
Вывод по результатам выполненных расчетов.

Из расчетов видно, что выбранное количество и месторасположение молниеотводов обеспечивает надежную защиту ОРУ от прямых ударов молнии. Ожидаемое число лет безаварийной работы является хорошим показателем грозоупорности проектируемой подстанции.

ЛИТЕРАТУРА

Основная


1. Ларионов В. П. Основы молниезащиты. – М.: Знак, 1999.

2. Ларионов В.П. Аронов М.А. Молниезащита в электроэнергетике. – М.: Знак, 1999.

3. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. – 6-е изд., перераб. и доп., с изменен. – М.: Главгосэнергонадзор России, 1998.

4. Электротехнический справочник, т. 3, кн. 1, под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др. – 7-е изд., испр. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

Дополнительная


5. Техника высоких напряжений. / Под общей редакцией Д. В. Разевига. – Изд. 2-е. – М.: Энергия, 1976.

6. Рябкова Е. Я., Заземление в установках высокого напряжения. – М.: Энергия, 1978.

7. Двоскин Л. И., Схемы и конструкции распределительных устройств. – М.: Энергия, 1974.

8. Долгинов А. И., Техника высоких напряжений в энергетике. – М.: Энергия, 1968.

9. Околович М. Н. Проектирование электрических станций. – М.: Энергоиздат, 1982.


Скачать файл (105.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации