Характеристики разрядников

Тип ограничителя перенапряжения	Начальное напряжение, кВ	Наибольшее напряжение, кВ	Пробивное напряжение при f=50 Гц, кВ
ОПН-35		40,5	78/98
ОПН-Ю		12,0	26/30,5

ЧАСТЬ 3. СЕЛЬСКИЙ РАЙОН 145

 

подстанции, второй — на удалении 3,5 м и третий — на расстоянии 5 м от подстанции.

Высота защищаемых объектов:

§ оборудование освещения — 7,5 м;

§ оборудование ОРУ-35 кВ — 4,8 м;

§ силовые трансформаторы — 4,1м;

§ РУ-10 кВ типа KPH-IV-10 — 4,0 м.

 

РАСЧЕТ ЗОНЫ ЗАЩИТЫ МОЛНИЕОТВОДОВ

 

Произведем расчет зоны защиты молниеотводов, ру­ководствуясь методиками, представленными в [3].

Зона Б защиты одиночного молниеотвода при вероят­ности прорыва 0,05 определяется по формулам:

h₀ = 0,92 h;

r₀ =1,5 h; (3.4.1)

r_х = 1,5· (h - h_x /0,92),

где h₀ — высота защитного конуса стержневого молниеот­вода высотой h, м; r₀ — радиус защитного конуса на уров­не земли, м; h_x — высота защищаемого объекта, м; r_х — радиус защитного конуса на высоте h_x, м.

Зона защиты 1-го одиночного молниеотвода:

§ высота молниеотвода h = 21,0 м;

§ высота защищаемого объекта h_x = 7,5 м;

§ высота защитного конуса стержневого молниеотвода:

h₀ = 0,92 ·21 = 19,32 м;

§ радиус защитного конуса на уровне земли:

r₀ = 1,5 · 21 = 31,5 м;

§ радиус защитного конуса на высоте h_x:

r_х = 1,5 · (21 - 7,5 / 0,92) = 19,27 м.

Зона защиты 2-го (3-го) одиночного молниеотвода:

§ высота молниеотвода h = 14 м;

§ высота защищаемого объекта h_x = 4,8 м;

§ высота защитного конуса стержневого молниеотвода:

h ₀ = 0,92 ·14 = 12,88 м;

§ радиус защитного конуса на уровне земли:

r ₀ = 1,5 ·14 = 21 м;

146 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

§ радиус защитного конуса на высоте h_x:

r_х = 1,5 · (14 - 4,8 / 0,92) = 13,17 м.

Для двух стержневых молниеотводов одинаковой вы­соты (двойной стержневой молниеотвод) габариты зоны защиты Б определяют по формулам:

при L<h h_c = h₀; r_cx = r_c; r_c = r₀; (3.4.2)

 

при h < L < 6 · h

h_c ⁼ h₀- 0,14 · (L - h);

r_c = r₀;r_cx = r_c·(h_c-h_x)/h_c. (3.4.3)

 

Для молниеотводов 2иЗс h = 14ми расстоянием меж­ду ними L = 38 м

 

h _с23 = 12,88 - 0,14 · (38 - 14) = 9,52 м;

r _с23 = 21 м;

r _сх23 = 21 · (9,52 - 4,8) / 9,52 10,4 м.

 

При определении габаритов зоны защиты двух стерж­невых молниеотводов разной высоты h₁ и h₂ < 150 м габа­ритные размеры внешней зоны определяются как для оди­ночных молниеотводов соответствующей высоты (h ₀₁, h₀₂,r ₀₁, r ₀₁₂, r_x1,r_х2).

Для определения габаритных размеров внутренней зоны предварительно необходимо определить габариты зон за­щиты двойных молниеотводов: первого — с высотой h ₀₁ и расстоянием между молниеотводами L ₀₁ и второго — с вы­сотой h₀₂ и расстоянием между молниеотводами L₀₂.

Соответствующие зоны защиты двойных стержневых молниеотводов рассчитаны ниже.

Для 1-го и 2-го молниеотводов получим:

§ высота h = 21 м, расстояние L = 35,6 м:

h_c = 19,32 - 0,14 · (35,6 - 21) = 17,3 м;

r_с — 31,5 м;

r _сх = 31,5 · (17,3 - 7,5) / 17,3 17,8 м;

§ высота h = 14 м, расстояние L = 35,6 м:

h_c = 12,88 - 0,14 · (35,6 - 14) = 9,86 м;

r _с = 21 м;

r _сх = 21 · (9,86 - 4,8) / 9,86 10,77 м.

ЧАСТЬ 3. СЕЛЬСКИЙ РАЙОН 147

 

Для 1-го и 3-го молниеотводов получим:

§ высота h = 21 м, расстояние L = 45 м:

h_c = 19,32 - 0,14 • (45 - 21) = 15,96 м;

r_с = 31,5 м;

r _сх = 31,5 (15,96 - 7,5)/15,96 16,7 м;

§ высота h = 14 м, расстояние L = 45 м:

h_c = 12,88 - 0,14 • (45 - 14) = 8,54 м;

r _с = 21 м;

r _сх = 21 • (8,54 - 4,8) / 8,54 9,2 м.

Габаритные размеры внутренней зоны защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты h ₀₁ и h₀₂ < 150 м рассчитываются по формулам:

r _с = (r ₀₁ + r ₀₂)/2;

h_c = (h _с1 + h _с2)/2; (3.4.4)

r _сх = r _с • (h_с - h_x) / h_c,

где значения h _с1 и h _с2 вычислены для зоны защиты двой­ного стержневого молниеотвода (формулы (3.4.2)и(3.4.3)).

В зоне между 1-м и 2-м молниеотводами, расстояние между которыми L = 35,6 м, габаритные размеры внутрен­ней зоны защиты определим по формуле (3.4.4):

 

r _с12 = (31,5 + 21) / 2 = 26,25 м;

h _с12 = (17,3 + 9,86)/2 13,58 м;

r _сх12 = 26,25 (13,58 - 7,5)/13,58 11,75 м.

 

В зоне между 1-м и 3-м молниеотводами, расстояние между которыми L = 45 м, габаритные размеры внутрен­ней зоны защиты определим по формуле (3.4.4):

 

r _с13 = (31,5 + 21)/2 - 26,25 м;

h _с13 = (15,96 + 8,54)/2 12,25 м;

r _сх13 = 26,25 • (12,25 - 7,5)/ 12,25 10,2 м.

 

Зоны защиты многократного стержневого молниеотво­да определяются как зоны защиты попарно взятых сосед­них стержневых молниеотводов.

Основным условием защищенности одного или несколь­ких объектов высотой h_x с надежностью, соответствующей надежности зоны А (В), является выполнение неравенства

148 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

Экспликация оборудования

Высота защищаемых абъектов

7,5 м - светильники,

4,8 м - обородувоние OPУ-35 кВ.

4,1м - силовые транс форматоры

4,0 м - РУ-10 кВ типа КРН-III-10

Номер молниеотвода	Место установки молниеотвода	Молниеотвод	Радиус защиты на высоте
Высота (м)	Кол-во (м)	7,5	4,8
	Концевая опора 35 кВ типа У35-2	21,0		19,27	-
2,3	Отдельностоящие	14,0		-	13,17

Рис. 3.18

Схема молниезащиты ТП 35/10 кВ

r _сх > 0 для всех попарно взятых молниеотводов. В против­ном случае должна быть выбрана иная схема молниезащи­ты объекта или объектов [3].

В соответствии с расчетом

r _сх12 = 11,75м;

r _сх13 = 10,2 м;

r _сх23 = 10,4 м,

ЧАСТЬ 3. СЕЛЬСКИЙ РАЙОН 149

 

что удовлетворяет условию защищенности одного или не­скольких объектов многократным стержневым молние­отводом.

На рисунке 3.18 представлены зоны молниезащиты проектируемой ТП 35/10 кВ.

 

3.4.2.

РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ

 

Все металлические части электроустановок, в норме не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции, долж­ны надежно соединяться с землей.

Заземление — преднамеренное электрическое соедине­ние электроустановки с заземляющим устройством. Оно выполняется с целью обеспечения безопасности обслужи­вания электроустановок.

Произведем расчет заземляющего устройства проекти­руемой подстанции по следующим данным: длина линий связи с энергосистемой (35 кВ) составляет 15,2 и 35,8 км; от распределительного устройства 10 кВ отходит 7 воздуш­ных линий длиной 12,5; 8; 3,6; 3; 7,25; 11,8; 0,75 км; к ши­нам 10 кВ присоединены два трансформатора собственных нужд напряжением 10/0,4 кВ со схемой соединения обмо­ток ∆ / Y₀, нейтрали которых присоединены к контуру за­земления подстанции.

Трехфазные сети 6, 10 и 35 кВ, а также трансформа­торные подстанции 35/6 и 35/10 кВ относятся к установ­кам с незаземленной (изолированной) нейтралью. В таких установках при замыкании фазы на землю протекает срав­нительно небольшой емкостный ток I₃. Этот режим может быть длительным, следовательно, вероятность попадания под напряжение в момент прикосновения к заземленным частям увеличивается.

В соответствии с ПУЭ для заземляющих устройств элек­троустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с изолиро­ванной нейтралью сопротивление заземляющего устрой­ства при прохождении расчетного тока замыкания на зем­лю в любое время года с учетом естественных заземлителей должно быть

150 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

R _зу<250/ I ₃, (3.4.5)

 

где I ₃ — расчетный ток замыкания на землю, но не более 10 Ом.

В соответствии с [11] расчетное значение емкостного тока замыкания на землю для воздушных линий прибли­женно можно определить по следующей формуле

 

I₃ = U_H·l/ 350, (3.4.6)

 

где U_H — номинальное напряжение линии, кВ; I — длина электрически связанной сети данного напряжения, км.

В нашем случае длина электрически связанных воз­душных линий 35 кВ

 

I₃₅ = 35,8 + 15,2 = 51 км.

 

Длина электрически связанных воздушных линий 10 кВ

 

I₁₀ = 12,5 + 8 + 3,6 + 3 + 7,25 + 11,8 + 0,75 = 46,9 км.

 

Расчетные значения тока замыкания на землю в соот­ветствии с (3.4.6) будут равны:

§ на стороне 35 кВ:

I₃ = 35·51 / 350 = 5,1 А;

§ на стороне 10 кВ:

I₃= 10·46,9/350 = 1,34А.

Для дальнейшего расчета принимаем большее вычис­ленное значение I₃ = 5,1 А.

Определим сопротивление заземляющего устройства ТП 35/10 кВ в соответствии с выражением (3.4.5):

 

R _зу = 250/5,1 49 Ом.

Сопротивление заземляющего устройства электроуста­новки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью в соответствии с ПУЭ не должно превышать 10 Ом, поэтому в качестве допустимого значения для рас­чета защитного заземления ТП 35/10 кВ принимаем 10 Ом.

Контур заземления выполняется общим для всего элек­трооборудования до и выше 1 кВ. Так как к общему конту­ру заземления присоединены нейтрали трансформаторов

ЧАСТЬ 3. СЕЛЬСКИЙ РАЙОН 151

 

собственных нужд на напряжение 0,4 кВ, следовательно, сопротивление заземляющего устройства не должно пре­вышать 4 Ом и должно быть обеспечено с учетом естест­венных заземлений.

Таким образом, последнее требование, а именно R ₃ ≤ 4 Ом, является определяющим для расчета заземляющего уст­ройства проектируемой трансформаторной подстанции 35/10 кВ.

Оборудование подстанции занимает площадь 30x28 м.

Заземляющее устройство выполняем в виде прямо­угольного контура, проложенного на глубине l _п = 0,7 м от поверхности земли, стальной полосой сечением 40x4 мм на расстоянии 2 м от ограды, соединяющей вертикальные стержни длиной l = 4ми диаметром d — 16 мм.

Удельное сопротивление грунта определяем по форму­ле (2.4.1).

Принимаем в расчете горизонтальных заземлителей k_c = 3,5; k_B = 1; _изм = 75 Ом м (приложение М, табл. 1).

 

= 3,5 • 1 • 75 = 262,5 Ом м.

 

Длина соединительной полосы равна периметру кон­тура заземления

 

l_р = 2 ·(26 + 24) = 100 м.

 

Сопротивление полосы горизонтального заземляюще­го устройства определим по формуле (2.4.2):

 

 

Предварительно принимаем в заземляющем контуре 10 вертикальных заземлителей (стержней).

Для горизонтальной полосы, соединяющей стержни дли­ной 4 м с расстоянием 8 м между ними, с учетом коэффици­ента использования горизонтальных заземлителей А_{и г} = 0,4 (приложение М, табл. 2) сопротивление горизонтального за­земляющего устройства определяем по формуле (2.4.3):

 

R_{r у} Ом.

 

Так как сопротивление горизонтальных заземлителей R_{r у} > 4 Ом, следовательно, необходимы вертикальные

152 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

заземлители, общее сопротивление которых определим по формуле (2.4.4):

 

R_{в. у} =

 

Принимаем в расчете вертикальных заземлителей k_c = = 1,45; k_B = 1; _изм = 75 Ом м (приложение М, табл. 1).

 

= 1,45 • 1 • 75 = 108,75 Ом •м.

 

Расстояние от поверхности земли до середины стерж­ня будет в соответствии с (2.4.5):

 

h_c = 0,7 + 2 = 2,7 м.

 

Сопротивление одного вертикального заземлителя опре­деляем по формуле (2.4.6):

 

 

 

Для 10 вертикальных электродов длиной 4 м с расс

тоя­нием между ними 8 м с учетом коэффициента использова­ния вертикальных заземлителей k _{и в} = 0,66 (приложение М, табл. 3) определяем расчетное количество вертикальных заземлителей по формуле (2.4.7):

 

 

Принимаем большее ближайшее целое число стержней вертикального заземлителя п_в = 8. Для принятого п_в = 8 минимальное расстояние между стержнями составляет около 11 м, в этом случае значение коэффициента исполь­зования заземлителей будет k _и.г 0,55; k _{и. в} 0,77 (прило­жение М, табл. 2, 3).

Общее сопротивление горизонтальных заземлителей в соответствии с формулой (2.4.3)

 

R _{г. у} =

 

Общее сопротивление вертикальных заземлителей опре­делим по формуле (2.4.8):

 

R _{в. у} =

ЧАСТЬ 3. СЕЛЬСКИЙ РАЙОН 153

 

Общее сопротивление заземляющего устройства ТП в соответствии с (2.4.9) будет

3,18 Ом,

 

что находится в пределах нормы.

План заземляющего устройства ТП 35/10 кВ представ­лен на рисунке 3.19.

Таким образом, спроектированное заземляющее уст­ройство соответствует требованиям ПУЭ к обеспечению безопасности обслуживания электроустановок напряжени­ем 35/10/0,4 кВ.

 

 

Рис. 3.19

План

заземляющего устройства

ТП 35/10 кВ

 

СПИСОК

ЛИТЕРАТУРЫ

 

■ Будзко, И.А. Электроснабжение сельского хозяйства/И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов. — М.: Колос, 2000. — 536 с.

■ Герасименко, А. А. Передача и распределение электрической энер­гии: учеб. пособие / А. А. Герасименко, В. Т. Федин. — Ростов-на- Дону: Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2008. — 716 с.

■ Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений. РД 34.21.122-87 / Минэнерго СССР. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 57 с.

■ Каганов, И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. — М.: Аг- ропромиздат, 1990. — 351 с.

■ Князевский, Б. А. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для студ. вузов / Б. А. Князевский, Б. Ю. Липкин. — М.: Высш. шк., 1986. — 400 с.

■ Козловская, В. Б. Электрическое освещение: справочник / В. Б. Коз­ловская, В. Н. Радкевич, В. Н. Сацукевич. — Минск: Технопер­спектива, 2007. — 225 с.

■ Лещинская, Т. Б. Сборник задач по электроснабжению сельского хозяйства: части I, II / Т. Б. Лещинская, С. И. Белов; под ред. Т. Б. Лещинской. — М.: МГАУ, 1997. — 227 с.

■ Правила устройства электроустановок. — СПб.: ДЕАН, 2004. — 80 с.

■ Правила технической эксплуатации электроустановок потребите­лей. — М.: Энергосервис, 2009. — 386 с.

■ Клюев, А. С. Проектирование систем автоматизации технологиче­ских процессов: справочное пособие / А. С. Клюев [и др.]; под ред. А. С. Клюева. — М.: Энергоиздат, 1990. — 464 с.

■ Рожкова, Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций: учеб­ник для техникумов / Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин. — М.: Энер­гоатомиздат, 1987. — 648 с.

■ Шабад, М. А Расчеты релейной защиты и автоматики распредели­тельных сетей: монография. — 4-е изд., перераб. и доп. — СПб.: ПЭИПК, 2003. — 350 с.

■ Беркович, М. А. Основы техники релейной защиты. — 6-е изд., пе­рераб. и доп. / М. А. Беркович, В. В. Молчанов, В. А. Семенов. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 376 с.

■ Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: в 2 кн. / под общ. ред. А. А. Федорова и Г. В. Сербиновского. — М.: Энергия, 1973. — 528 с.

■ Коробов, Г. В. Электроснабжение. Курсовое проектирование / Г. В. Ко­робов, В. В. Картавцев, Н. А. Черемисинова; под общ. ред. Г. В. Ко­робова. — Воронеж: Воронежский ГАУ, 2010. — 139 с.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

156 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

Таблица 1

---

Дата добавления: 2015-12-19; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!