техника высоких напряжений. Техника высоких напряжений. ПС210В750 кВ
 Скачать 256.15 Kb.
|
|
1. Расчет Исходя из значений механических нагрузок на гирлянды изоляторов и степени загрязнения в районе расположения подстанции и воздушных линий, выбраны изоляторы для соответствующих классов напряжений  ПС210В-750 кВ ПС160Д-500 кВ Н - строительная высота изолятора; D -диаметр; Lу - длина пути утечки; Нормированная удельная эффективная длина пути утечки для воздушной линии при номинальном напряжении 330-7750 кВ и степени загрязнения равной 1:  Рассчитываем наибольшее рабочее напряжение:   Необходимое число изоляторов:  Здесь коэффициент пропорциональности  равен: Коэффициент  учитывает высоту расположения изолятора над уровнем моря, и при высоте, меньше 1000 м., принимается равным 1.Коэффициент  учитывает эффективность формы изолятора: Для изолятора ПС 210 В  Для изолятора ПС 160 Д  Коэффициент  учитывает конструкцию использования изолятора и для простейшей из них принимается равной 1.Таким образом:   Число изоляторов гирлянд на опорах ЛЭП: nвл1=36 шт; nвл2=25 шт; Число изоляторов гирлянд на порталах ОРУ: ОРУ1= nвл1+2=36+2=38шт; nОРУ2= nвл2+3=25+3=28шт. Длина гирлянды изоляторов на опорах ЛЭП:   Длина гирлянды изоляторов на порталах ОРУ   Рассчитываю импульсные напряжения перекрытия:     Определить параметры контура заземления подстанции (длину и число вертикальных электродов, шаг сетки), обеспечивающие допустимую величину его стационарного заземления.  Рис 1.- План подстанции( вид сверху). Минимальный шаг сетки по сторонам a и b: na=4.5 м nb=6 м а длину вертикальных стержней  .Рассчитываем число вертикальных электродов:  Суммарная длина горизонтальных проводников:  Площадь подстанции:  ;Расчетное удельное сопротивление грунта:  Сезонный коэффициент принимаем равным  .Определим коэффициент  , который в свою очередь зависит от соотношения , в нашем случае: . Рис.2-Зависимость  .Судя по графику, значению соответствует  .Рассчитаем по эмпирической формуле стационарное сопротивление заземлителя подстанции:  Таким образом, стационарное заземление электростанций и подстанций зависит от его геометрических размеров и удельного сопротивления грунта. Грунт в сухом состоянии имеет большое сопротивление растеканию тока. При увлажнении грунта имеющиеся в нем соли и кислоты образуют электролиты, которые и определяют в основном его электропроводность. Чем больше влагоемкость грунта, тем больше его электропроводность. Расчетное сопротивление = 0,64 Ом не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сопротивлению заземления электростанций и подстанций. Поэтому заземляющее устройство электростанций и подстанций выполняется из большого количества вертикальных и горизонтальных электродов. При близком расположении электродов друг от друга сопротивление каждого из них повышается, что объясняется взаимным экранированием электродов. Дело в том, что при стекании тока с одиночного электрода вокруг него образуются равномерно расположенные линии тока. В сложном заземлителе эта равномерность нарушается, потому что линии тока одного электрода вытесняют линии тока соседнего электрода. В результате сопротивление каждого электрода возрастает с уменьшением расстояния между электродами.  Рис.3 - Линии тока в сложном заземлителе при малом расстоянии между электродами. Построить зависимость импульсного сопротивления контура заземления подстанции от тока молнии. При больших импульсных токах - токах молнии - плотность тока, проходящего через заземляющие электроды, велика, поэтому в земле у поверхности электродов создаются очень высокие напряженности поля  , превосходящие пробивные напряженности грунта. Вокруг электродов образуются зоны искрения, увеличивающие их эффективные размеры, и сопротивление заземления уменьшается. Быстрое же нарастание тока молнии на фронте импульса создает падение напряжения на индуктивности протяженного заземлителя, что ограничивает отвод тока с удаленных его частей. При этом сопротивление, наоборот, увеличивается. В результате того или иного фактора (образование зоны искрения, падения напряжения на индуктивности) сопротивление заземлителя при прохождении тока молнии - так называемое импульсное сопротивление  - отличается от стационарного сопротивления, измеренного при переменном напряжении и сравнительно небольшом токе.Рассчитаем импульсное сопротивление заземлителя  . Оно зависит от импульсного коэффициента  , который, в свою очередь, мы можем получить по приближенной формуле:  Таблица 1.3- Результаты расчета Rи.
Строим График зависимости импульсного сопротивления контура заземления подстанции от тока молнии.  Рис.4- График зависимости импульсного сопротивления контура заземления подстанции от тока молнии. Для Uн=750 кВ была выбрана опора типа ПБ750-3.  Промежуточная одноцепная свободностоящая опора ПБ750-3. Провод: 5хАС 300/39 сечение стали провода Sпр1=40.5 мм2. Трос: 2хАС70/72 сечение стали троса Sтр1= 72.2 мм2. Для Uн=500 кВ была выбрана опора типа ПБ500-5Н.  Промежуточная одноцепная свободностоящая опора ПБ500-5Н. Провод: 3хАС330/43 сечение стали провода Sпр2= 43.1 мм2. Трос: 2хС70, сечение стали троса Sтр2= 76.4 мм2. Для расчета максимального значения напряжения на оборудовании (силовом трансформаторе) воспользуемся схемой замещения:  опн - напряжение на ОПН;' и C ' - погонные индуктивность и емкость ошиновки;опн - длина ошиновки между ОПН и силовым трансформатором; Стр - входная емкость силового трансформатора. Допустимое напряжение для изоляции силового оборудования подстанции:   Для вычисления остающегося напряжения Uост необходимо воспользоваться следующим выражением:   При расчете погонных параметров L' и C ' ошиновки между ОПН и силовым трансформатором принимаем, что ее волновое сопротивление составляет Z = 400 Ом, а скорость распространения волны по ней u=3*108 м/с. Погонные индуктивность и емкость ошиновки :  мкГн/м, мкФ/м.Период колебаний контура:    По рис.3 из методических указаний для разных значений  определяется соответствующее значение  .Крутизна фронта набегающей волны:  .Максимальное напряжение на силовом трансформаторе:  .Вероятность прорыва молнии сквозь тросовую защиту по [3]:  ;  Критический ток молнии, при котором произойдет обратное перекрытие гирлянды изоляторов в случае попадания тока молнии в опору:  , где  Ом по [3].На опоре ПБ750-3 количество тросов равно двум, тогда  , на опоре ПБ500-5Н количество тросов равно двум, тогда  : кА; кА.Вероятность перекрытия гирлянды изоляторов при ударе молнии в опору : подстанция заземление контур напряжение  ; .Расстояние между тросом и проводом в середине пролета:   Средняя разрядная напряженность длинного воздушного промежутка по :   Критическая крутизна тока молнии при которой произойдет перекрытие промежутка трос-провод:  ,где  Ом,  ; кА/мкс; кА/мкс.Вероятность перекрытия промежутка трос-провод:  ; .Ожидаемое число повреждений изоляции оборудования на подстанции от ударов молнии в ЛЕП в пределах защищенного подхода:   Расставить на территории ОРУ молниеотводы для защиты электрооборудования от прямых ударов молнии, определив их минимально необходимое число и высоту. Защита подстанции от прямых ударов молнии осуществляется с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом устройство, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект, отводится в землю. Молниеотвод состоит из молние-приемника, непосредственно воспринимающего на себя удар молнии, токоотвода и заземлителя.   (1) (2) Рис. 6. (1) - Сечение зоны защиты стержневого молниеотвода. (2) - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода. а) сечение вертикальной плоскостью, проходящей через оси молниеотводов; б) сечение горизонтальной плоскостью на высоте  .Высоту вершины молнии-приемника принять равной h = hx + (10-18) м, где hx - высота порталов ОРУ большего класса напряжения Uном1.=30м. h=48м. Вероятность прорыва молнии через границу зоны не превышает  Для защиты подстанции целесообразно использовать 5 стержневых молниеотводов, 4 из которых расположены в углах подстанции на расстоянии 10м от каждой из границ, а один в центре подстанции. Выполним расчет для пары молниеотводов угол-угол.   мы должны вести расчет по следующим формулам: Выполним расчет для пары молниеотводов угол-центр.  Из полученных значений выбираем наибольшее, для того что бы площадь защищаемой зоны полностью защищалась молниеотводами.  Данная комбинация молниеотводов полностью защищает территорию подстанцию от ударов молнии.  Рис. 7. Расположение молниеотводов на подстанции и их зоны защиты. Определить число повреждений в год изоляции электрооборудования ОРУ от прямых ударов молнии в молниеотводы и прорывов молниезащиты подстанции. Число ударов молнии в подстанцию по:  уд/год.Вероятность прорыва молнии в зону защиты подстанции по:  .Вероятность перекрытия изоляции при ударе молнии в провод по:  .Число перекрытий изоляции подстанции вследствие прорывов молнии в зону защиты по:  шт/год.Построение кривой опасных параметров. При расчете кривой опасных параметров использовать импульсную прочность гирлянд изоляторов U50%, подвешенных в ОРУ меньшего класса напряжения Uном2. Импульсное напряжение перекрытия гирлянды изоляторов на порталах ОРУ 500 кВ по:  .Импульсное сопротивление контура заземления подстанции, найденное в пункте 3:  Удельная индуктивность опоры по:  мкГн/м.Крутизна тока молнии:  .Вероятность того, что ток молнии будет равен или превысит заданное значение по:  .Вероятность того, что крутизна тока молнии будет равена или превысит заданное значение по:  .Результаты расчетов крутизны тока молнии при различных значениях тока молнии и вероятностей  и  приведены в таблице:
   Вероятность обратного перекрытия гирлянды изоляторов  определяется по рисунку и равняется  Число повреждений изоляции оборудования ОРУ от прямых ударов молнии в молниеотводы по [3]:  шт/год. |
, кА/мкс