Основные данные о работе

• Название: Основные данные о работе
• Дата: 09.05.2023
• Размер: 0.85 Mb.
• Имя файла: 2.docx
• Тип: Реферат; #1117837
• страница: 5 из 10

​ 3. Анализ работы электрооборудования подстанции

3.1 Расчёт заземляющих устройств
Распределительные устройства различного напряжения (10 и 110 кВ) устанавливаются в КРУЭ, эффективно заземлены и работают в изолированной нейтрали. Нейтральный режим имеет решающее значение при выборе и расчетах заземляющих устройств. Наиболее жесткие требования ПУЭ распространяются на заземляющие устройства для электроустановок напряжением свыше 1000 В, работающих с эффективно заземленной нейтралью.

Заземляющие устройства для электроустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью должны выполняться с соблюдением требований по сопротивлению.

Заземляющие устройства, выполненные с соблюдением требований по сопротивлению, должны иметь сопротивление 0,5 Ом и менее в любое время года с учетом сопротивления естественных и техногенных заземлителей.

Продольные и поперечные горизонтальные заземлители должны быть проложены и присоединены к заземлителю для выравнивания потенциалов и надежного подключения электрооборудования к системе заземлителей на занимаемой им площади.

Продольные заземлители следует прокладывать со стороны обслуживания по оси электрооборудования на глубине от 0,5 до 0,7 м от поверхности земли и на расстоянии от 0,8 до 1,0 м от фундамента¹³.

Расчет заземляющего устройства сводится к определению числа вертикальных заземлителей и длины соединительной полосы. Расчет проведем для заземляющего устройства, выполненного из стального уголка 60Ч60 мм (рис. 2), в соответствии с¹⁴


Рисунок 2- Стержневой заземлитель
Сопротивление одиночного заземлителя находится по следующей формуле:

 (3.1.1)

где L – длина стержня, м;

b – ширина полки уголка, м;

с_экв – эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом∙м;

Т – расстояние от поверхности земли до середины электрода, м.

Длину стержня принимаем равной L = 5 м, ширины полки уголка b = =0,06 м, расстояние Т = 3 м. Расстояние между стержнями принимаем a = 3 м.

Эквивалентным удельным сопротивлением с_экв грунта неоднородной структуры называется такое удельное сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.

Эквивалентное сопротивление грунта определим по формуле:

(3.1.2)

где с₁ – удельное сопротивление верхнего слоя грунта, для супеси – 150 Ом·м,

с₂ – удельное сопротивление нижнего слоя грунта, для суглинка – 100 Ом·м,

ш – коэффициент сезонности, для второй климатической зоны (средняя температура января от -15 до -10°С, июля – от +18 до +22°С) принимается равным 1,8,

Н – толщина верхнего слоя грунта, м,

t – заглубление полосы, м.



Определим сопротивление одиночного заземлителя:


Как было сказано выше, сопротивление заземляющего устройства в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей, а также при использовании заземляющего устройства одновременно для электроустановок напряжением до 1 кВ должно быть не более 0,5 Ом.

Ориентировочное количество вертикальных заземлителей без учета соединительной полосы:


где з_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей.

Длину полосы можно определить по предварительному количеству вертикальных заземлителей. Если принять, что они размещены в ряд, то длина полосы составит:

L_п = K · (n₀ – 1) = 3 · (83 – 1) = 246 м, (3.1.3)
где К – расстояние между соседними вертикальными заземлителями, м.

Определим сопротивление растеканию тока соединительной полосы:

 (3.1.4)

где L_п , b – длина и ширина соединительной полосы, м;

t_п – заглубление соединительной полосы, м;

Ш_п – коэффициент сезонности для полосы;

з_п – коэффициент использования полосы.

Ширину соединительной полосы принимаем равной b_п = 0,04 м, длина полосы вычислена ранее и составляет 246 м. Коэффициент сезонности равен Ш_п = 3,5, коэффициент использования равен з_п = 0,25, заглубление выбираем равным t_п = 0,7 м.

Подставив в формулу принятые данные, получим:



Определяем сопротивление вертикальных заземлителей с учетом сопротивления растеканию тока соединительной полосы:


Определяем окончательное количество заземлителей:



где з_с – коэффициент использования вертикальных заземлителей.

Для вертикальных заземлителей коэффициент использования (при установке стержней по контуру и при отношении расстояния между стержнями к их длине равным двум) составляет з_с = 0,49.

Стержневые заземлители располагаем вдоль стен здания п/с по периметру на расстоянии 1 м от стен через 3 м каждый.
3.2 Молниезащита подстанции
Одним из ключевых условий бесперебойной работы подстанций является обеспечение надежной молниезащиты зданий, сооружений и электрооборудования.

Подстанции защищены от прямых ударов молнии громоотводами.

Следующие рекомендации следует использовать при разработке системы молниезащиты для конкретной подстанции.

Здания ЗРУ и закрытые подстанции должны быть защищены от прямых ударов молнии в районах, где грозы бывают более 20 часов в году. При наличии непрерывной электрической связи железобетонной кровли и ее отдельных элементов защиту обеспечивают заземлением ее арматуры.

Защиту зданий ЗРУ и подстанций, где отсутствует металлическое или железобетонное покрытие на кровле, а отдельные элементы непрерывно электрически соединены, с помощью молниеотводов или укладки молниезащитной сетки непосредственно на кровле, необходимо выполнять путем здания.

При установке молниеотводов в защищаемых зданиях от каждого молниеотвода должны быть проложены не менее двух токоотводов по противоположным сторонам здания.

Молниеотводная сетка изготавливается из стальной проволоки диаметром 6-8 мм и должна располагаться непосредственно на кровле или под слоем негорючего утеплителя или гидроизоляционного материала. В сетке должны быть ячейки площадью 150 м2 и менее (например, ячейка 12х12 м). Узлы сетки должны быть соединены сваркой. Токоотводы, соединяющие молниеотвод и заземляющее устройство, следует прокладывать по периметру здания не реже чем через каждые 25 м.

В соответствии с требованиями ПУЭ, при отсутствии точных сведений о материале кровли и наличии металлической связи с заземлителем, принимаем металлическую сетку с размером ячейки 12х12 м и диаметром прутка 8 мм. Для защиты зданий подстанций. Токоотводы, соединяющие молниеотвод и заземлитель, размещают по периметру здания на расстоянии 12 м друг от друга. Токоотводы соединены горизонтальной лентой у земли¹⁵.

Для защиты трансформаторов, расположенных на открытом распределительном устройстве 110 кВ, применяем двойной стержневой молниеотвод, установленный на крыше здания подстанции. Высота молниеотвода принимается равной 6 м, таким образом, высота молниеприемника над уровнем земли составит 25 м (с учетом высоты здания подстанции). Молниеприемники установим по углам наиболее высокой части здания со стороны ОРУ-110 кВ. При этом расстояние между ними составит 42 м.

Рассчитаем защитные области для принятых молниеотводов согласно [10,] для случая h < L < 2h.

Радиус защиты на уровне земли для молниезащиты класса А:
r_o = (1,1 - 2∙10^-3 ·h )·h (3.2.1)

r_o = (1,1 - 2∙10^-3∙25)·25 = 26,3 м.

Высота вершины конуса стержневого молниеотвода:

h_o = 0,85·h (3.2.2)

h_o = 0,85∙25 = 21,3 м.

Высота средней части двойного стержневого молниеотвода:

h_c = h_o – (0,17 + 3∙10^-4 ·h)·(L - h) (3.2.3)

h_c = 21,3 – (0,17 + 3∙10^-4 ∙25)(42 – 25) =18,2 м.

Радиус средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на уровне земли:



Высота защищаемого оборудования (трансформатора) h_x = 7,5 м. Отсюда ширина средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на высоте защищаемого объекта:



Схема молниезащиты приведена на рис. 3.

Рисунок 3 - Молниезащита на ГПП-9
1. Для защиты подстанции от прямых ударов молнии на крыше здания уложена молниеприемная сетка с размером ячейки 12х12 м.

2. Со стороны открытого распределительного устройства в двух углах здания установлены стержневые молниеприемники высотой 6 м.

3. Через каждые 12 м по периметру здания проложены токоотводы из полосы сечением 40х4 мм, соединенные с заземляющим устройством.

4. Стержневые заземлители (79 штук) располагаем вдоль стен здания п/с по периметру на расстоянии 1 м от стен через 3 м каждый.