Розрахунок грозозахисту підстанції
Навчальна мета: набути практичних навиків по розрахунку захисту будівель і електричних установок від прямих ударів блискавки.
Програма роботи
1. Визначення висоти одиночного блискавковідводу.
2. Побудова зони захисту одиночного блискавковідводу.
Послідовність виконання роботи
1. Випишіть завдання задачі (приклад 16) з вихідними даними свого варіанту (табл. 16.2 і рис. 16.4).
2. Визначте висоту одиночного стержньового блискавковідводу відповідно до вихідних даних свого варіанту (див. приклад 16).
3. Підберіть масштаб, нарисуйте приміщення і захисну зону блискавковідводу в двох проекціях (див. рис. 16.3).
4. Проаналізуйте проведену роботу.
Зміст звіту
1. Вихідні дані свого варіанту.
2. Розрахунок висоти блискавковідводу.
3. Рисунок приміщення і захисної зони блискавковідводу у відповідному масштабі.
4. Висновки.
Методичні вказівки до виконання роботи
Для захисту будівель і електричних установок від прямих ударів блискавки використовують блискавковідводи (стержньові і тросові), які являють собою добре заземлені провідники, розміщені вище від елемента, який захищається. Опора його може бути дерев'яною, залізобетонною або металевою (із труб чи кутників). Блискавкоприймач здебільшого являє собою стальний стержень, трубу або кутову сталь перерізом близько 100 мм2. Він монтується не менш як на 15см і не більш як на 2м вище стояка. Струмовідвід виконують стальною стрічкою перерізом 25...30 мм 
або дротом діаметром не менше 6 мм. Заземлення здійснюють кутовою сталлю, трубами, дротом, стрічкою на відстані не менше 0,5...0,8 м від фундаменту будівлі, а біля тваринницьких приміщень - не менше 4,5 м від стін. Опір розтікання заземлення не повинен перевищувати 15...20 Ом,для цього досить двох-трьох заземлювачів з кутової сталі 40 
40 або 50 50 мм (чи труби діаметром 40...60мм довжиною 2,5 м.
|
|
|
Грозозахист буде ефективним при умові, що всі розміри споруди вписуються в захисну зону, яка визначається за кривими, наведеними у Керівних вказівках по захисту від перенапруги електроустановок змінного струму 3...220 кВ. Але захисну зону можна визначити і без допомоги кривих. Визначити висоту блискавковідводу Н можна за формулою:
де Нх — висота об'єкта, який захищається, м;
Rx-радіус захисної зони блискавковідводу на висоті Нх до найвіддаленішої точки, м.
Для графічного зображення захисної зони стержньового блискавковідводу висотою Н будують два конуси: перший - з твірною під кутом 53 
до основи, а другий - з твірною під кутом 28° до горизонтальної лінії. Захисна зона для одиночного блискавковідводу (рис. 16.1) визначається твірною цих двох конусів.
|
|
|
Рис. 16.1. Побудова зони захисту одиночного блискавковідводу.
Допустима відстань від блискавковідводу до споруди, яка захищається, визначається імпульсною напругою, що виникає при проходженні струму блискавки. Для струму блискавки 150 кА відстань повинна бути в повітрі не менше 5м.
Накладаючи контур споруди на контур захисної зони, перевіряють, чи всі частини споруди перебувають у зоні захисту.
Розглянемо конкретний приклад по розрахунку захисту від прямих ударів блискавки за допомогою одиночного стержньового блискавковідводу.
Приклад 16. Визначити висоту одиночного стержньового блискавковідводу для грозозахисту підстанції від прямих ударів блискавки.
Вихідні дані для розрахунку в таблиці 16.1 і рисунок 16.2.
Таблиця16.1. Вихідні дані до прикладу 16.
| Назва розміру | Одиниці виміру, м | Умовне позначення |
| Розміри підстанції: - довжина - ширина - висота Відстань від підстанції до блискавковідводу | 5 4 6 5 | А В Нх R |
Рис. 16.2. Розміщення підстанції відносно блискавковідводу до прикладу 16.
Розв*язання
Визначаємо відстань від блискавковідводу до найвіддаленішої точки підстанції:
|
|
|
Визначаємо висоту блискавковідводу за формулою 16.1:
Приймаємо висоту блискавковідводу Н=15м.
Задаємось масштабом М 1:500 і наносимо на контур споруди захисну зону.
Рис. 16.3. Побудова зони захисту одиночного блискавковідводу до прикладу 16.
Отже, як видно з розрахунків і рисунка, контури приміщення не виходять за межі захисної зони даного блискавковідводу.
Таблиця 16.2. Варіанти завдань до практичної роботи №16
| Варіант | Розміри підстанції, м | Відстань від підстанції до блискавковідводу | Номер рисунка | ||
| довжина (А) | ширина (В) | висота (Их) | |||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 ЗО | 6.0 10,0 7.5 8.5 11,0 8.0 6,0 9.0 7.0 8,0 12,0 8,5 10,0 7,5 9,5 11,0 10,0 7,0 9.5 12.0 8,5 7,5 8.0 9,0 12,0 6.0 9,0 7,0 9,5 11 0 | 5,5 7,0 5,0 6,0 4,5 7,5 4,5 7,5 4,0 5,5 7,0 5,0 8,5 4,0 6,0 8,5 8,0 7,0 8,0 6,5 4,0 4,5 6,5 8,0 7,5 5,0 5,5 6,0 6,5 8,5 | 5,0 5,6 7,0 6,6 5,4 6,0 6,4 5,6 6,8 5,0 6,6 6,0 5,8 6,5 7,0 5,4 6,5 6,6 5,0 5,6 5,8 6,4 6,8 6,0 7,0 5,4 6,5 6,4 6,8 5,8 | 5,0 6,4 5,2 5,8 5,6 6,8 5,8 7,0 5,4 7,6 6,0 5,8 6,2 5,0 6,6 5,4 6,8 6,6 7,0 6,2 7,2 5,6 7,6 7,4 7,8 6,6 8,0 7,2 6,0 5,6 | а б в а б в а б в а б в а б в а б в а б в а б в а б в а б в |
|
|
|
Рис. 16.3. Схеми розміщення блискавковідводів відносно підстанції.
Питання для самоконтролю
1.У чому полягає небезпека атмосферної напруги для електричного обладнання?
2. Як відбувається розряд лінійної блискавки?
3. У чому полягає небезпека ураження людей і тварин атмосферною перенапругою?
4. Якими засобами зменшують небезпеку ураження атмосферною перенапругою?
5. Як здійснюють грозозахист підстанцій?
6. Як влаштовують захист споруд від прямих ударів блискавки?
7. Що називається захисною зоною блискавковідводу?
8. Як визначають зону грозозахисту одиночного блискавковідводу?
9. Як визначають радіус захисної зони блискавковідводу?
10. Що собою представляє блискавковідвід?
ДОДАТКИ
Додаток 1. Допустимий тривалий струм для проводів і шнурів з гумовою і полівінілхлоридною ізоляцією з мідними і алюмінієвими жилами (зокрема проводи ПРН; АПРН; ПРИ; АПРИ; АППР; ПВ1; ПВ2; ПВЗ; АПВ; ППВ; АППВ: АВТ; АВТУ; АВТВУ; АМПВ; АВППВ; ВПВ: ВПП: ШРО; ШР)
| Переріз струмо- провідноі жили, мм2 | Струм, /4, для проводів прокладених | |||||
| відкрито | в одній трубі | |||||
| двох одножильних | трьох одножильних | чотирьох одножильних | одного двожильного | одного трижильного | ||
| 0,5 0.75 1,0 1.2 1,5 2,0 2,5 3 4 5 6 8 10 16 25 35 50 70 95 120 | 11 /- 15/- 17/- 20/- 23/- 26/21 30/24 34/27 41 /32 46 / 36 50 / 39 62/46 80/60 100/75 140/105 170/ 130 215/165 270/210 330/255 385 /295 | - - 16/- 18/- 19/- 24/ 19 27/20 32/24 38/28 42/32 46/36 59/43 70/50 85/60 115/ 85 135/ 100 185/140 225/ 175 275/215 315/245 | - - 15/- 16/- 17/- 22/18 25/ 19 28/22 35/28 39 / 30 42/32 51 / 40 60/47 80/60 100/80 125/95 170/130 210/ 165 255/200 290 / 220 | - - 14/- 15/- 16/- 20 / 15 25/ 19 26/21 30/23 34/27 40/30 46/37 50 / 39 75/55 90 / 70 115/85 150/ 120 185/140 225/175 260 / 200 | - - 15/- 16/- 18/- 23/ 17 25 / 19 28/22 32/25 37/28 40/31 48/38 55/42 80/60 100/75 125/95 160/ 125 195/ 150 245/ 190 295 / 230 | - - 14/- 14.5/- 15/- 19/ 14 21 / 16 24/18 27/21 31/24 34/26 43/32 50/38 70/55 85 / 65 100/75 135/ 105 175/ 135 215/ 165 250/ 190 |
Примітка. У чисельнику наведена сила струму для проводів з мідними жилами, у знаменнику - з алюмінієвими жилами.
Додаток 2. Допустимий тривалий струм для проводів з мідними жилами і гумовою ізоляцією в металевих захисних оболонках та кабелів з мідними жилами і гумовою ізоляцією в свинцевій, полівінілхлоридній, найритовій, або гумовій оболонці, броньованих і пеброньованих (зокрема СРГ; СРБ; ВРГ; ВРБ; ВВГ; ВВБ; ВРТБ; ВРБн; НРГ; НРБ; НРБГ; КГ: КГН)
| Переріз струмо- провідноі жили,мм2 | Сила струму*,А, для проводів і кабелів | ||||
| одножильних | двожильних | трижільних | |||
| при прокладанні | |||||
| відкрито | відкрито | в землі | відкрито | в землі | |
| 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 | 23 3О 41 50 80 100 140 170 215 270 325 385 | 19 27 38 50 70 90 115 140 175 215 260 300 | 33 44 55 70 105 135 175 210 265 320 385 445 | 19 25 35 42 55 75 95 120 145 180 220 260 | 27 38 49 60 90 115 150 180 225 275 330 385 |
*сили струму наведені для проводів і кабелів як з нульовою жилою, так і без неї
Додаток 3. Допустимий тривалий струм для кабелів з алюмінієвими жилами з гумовою або пластмасовою ізоляцією в свинцевій, полівінілхлоридній та гумовій оболонках, броньованих і неброньоваиих (зокрема кабелі АСРГ; АСРБ; АВРГ; АВРТБ; АНРГ; АНРБГ; АНРБ; АВРБГ; АВВГ; АПВГ; АПВБ; АППБ; АВБВ; АПсВГ; АВАШс; АВБбШв)
| Січення струмо-провідної жили, мм2 | Сили струму. А, для кабелів | ||||
| одножильних | двожильних | трижильних | |||
| відкрито | відкрито | в землі | відкрито | в землі | |
| 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 | 23 31 38 60 75 105 130 165 210 250 295 | 21 29 38 55 70 90 105 135 165 200 230 | 34 42 55 80 105 135 160 205 245 295 340 | 19 27 32 42 60 75 90 110 140 170 200 | 29 38 46 70 90 115 140 175 210 255 295 |
Примітка. Тривало допустимі сили струму для чотирижильних кабелів з пластмасовою ізоляцією напругою до 1 кВ вибирають як для трижильних, але враховуючи коефіцієнт 0.92.
Додаток 4. Допустимий тривалий струм для кабелів з мідними жилами з паперовою просоченою маслоканіфольною або нестікаючою масами ізоляцією в свинцевій оболонці при прокладанні в землі (чисельник) і на повітрі (знаменник) (зокрема кабелі СГТ; СБГ; СБ; СК; ЦСБГ; ЦСБ; ЦСБН)
| Переріз струмо-провідної жили,мм2 | Струм, Адля кабелів | |||||
| одножильнихдо 1 кВ | двожильнихдо 1 кВ | трижильних | чотирижильних до 1 кВ | |||
| до ЗкВ | 6кВ | 10 кВ | ||||
| 10 16 25 35 50 70 95 120 150 | 140/95 175/120 235/160 285/200 360/245 440/305 520/360 595/415 675/470 | 105/75 140/95 185/130 225/150 270/185 325/225 380/275 435/320 500/375 | 95/60 120/80 160/105 190/125 235/155 285/200 340/245 390/285 435/330 | 80/55 105/65 135/90 160/110 200/145 245/175 295/215 340/250 390/290 | -/ – 95/60 120/85 150/105 180/135 215/165 265/200 310/240 355/270 | 85/60 115/80 150/100 175/120 215/145 265/185 310/215 350/260 395/300 |
Додаток 5.Допустимий тривалий струм для кабелів з алюмінієвими жилами з паперовою просоченою маслоканіфольною і нестікаючою масами ізоляцією в свинцевій або алюмінієвій оболонці при прокладанні в землі (чисельник) і на повітрі (знаменник) (зокрема кабелі ААБГ; ААБл; АСТГ; АСБ; ААШв; ЦААБ; ЦААК; ЦААКГ: ЦАСКГ: ЦАСБВ: ЦАСКН)
| Переріз струмо- провідпоїжили,мм2 | Струм, А, д.ля кабелів | |||||
| одножильнхдо 1 кВ | двожильнихдо 1 кВ | трижильних | чотирижильних до 1 кВ | |||
| до 3 кВ | 6кВ | 10 кв | ||||
| 10 16 25 35 50 70 95 120 150 | 110/75 135/90 180/125 220/155 275/ 190 340/235 400 / 275 460 / 320 520 / 360 | 80 / 55 110/75 140/ 100 175 / 115 210/ 140 250/ 175 290/210 335/245 385 / 290 | 75 / 46 90 / 60 125/80 145/95 180/120 220/ 155 260/ 190 300 /220 335/255 | 60/42 80 /50 105/70 125/85 155/110 190/135 225/165 260/190 300 /225 | -/- 75 / 46 90/65 115 / 80 140/ 105 165/ 130 205/ 155 240 /185 275/210 | 65 / 45 90/60 115/75 135/95 165/ 110 200/ 140 240/ 165 270/200 305 / 230 |
Додаток 6. Поправочні коефіцієнти на струми для кабелів, неізольованих і ізольованих проводів, шин в залежності від температури землі і повітря
| Умовна темпе-ратура землі і повітря,,°С | Нормо-вана темпе-ратура жил, ",°С | Фактична температура середовища,°С | ||||||||||
| -5 і нижче | 0 | +5 | + 10 | + 15 | +20 | +25 | +30 | +35 | +40 | +45 | ||
| 15 25 | 80 | 1,14 1,24 | 1,11 1.20 | 1,08 1,17 | 1,04 1,13 | 1,00 1.09 | 0,96 1,04 | 0,92 1.00 | 0,88 0,95 | 0,83 0,90 | 0,78 0.85 | 0,73 0,80 |
| 25 | 70 | 1,29 | 1.24 | 1,20 | 1.15 | 1,11 | 1.05 | 1.00 | 0,94 | 0,88 | 0,81 | 0,74 |
| 15 25 | 65 | 1,18 1,32 | 1,14 1.27 | 1,10 1,22 | 1,05 1,17 | 1,00 1.12 | 0.95 1,06 | 0.89 1.00 | 0,84 0,94 | 0,77 0,87 | 0,71 0,79 | 0,63 0,71 |
| 15 25 | 60 | 1,20 1,36 | 1,15 1,31 | 1,12 1,25 | 1,06 1.20 | 1.00 1,13 | 0.94 1.07 | 0.88 1.00 | 0.82 0,93 | 0,75 0,85 | 0.67 0,76 | 0,57 0,66 |
| 15 25 | 55 | 1,22 1,41 | 1,17 1,35 | 1,12 1,29 | 1,07 1.23 | 1.00 1,15 | 0.93 1.08 | 0.86 1.00 | 0,79 0.91 | 0,71 0,82 | 0,61 0,71 | 0,50 0.58 |
| 15 25 | 50 | 1,25 1,48 | 1,20 1,41 | 1,14 1,34 | 1,07 1,26 | 1.00 1.18 | 0.93 1,09 | 0.84 1.00 | 0.76 0,89 | 0,66 0,78 | 0,54 0,63 | 0,37 0,45 |
Додаток 7. Поправочні коефіцієнти на кількість працюючих кабелів, якілежать поруч в землі(в трубах або без них)
| Відстань між кабелями, мм | Коефіцієнт при кількості кабелів | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 100 200 300 | 1,00 1,00 1.00 | 0,90 0,92 0,93 | 0.85 0.87 0.90 | 0.80 0.84 0.87 | 0,78 0,82 0,86 | 0,75 0,81 0.85 |
Додаток 8. Характеристики алюмінієвих проводів марок А, Ап, АКП, АпКІІ
| Номінальн. переріз, мм2 | Кількість дротин в проводі | Діаметр дротин, мм | Січення проводу,мм2 | Діаметр проводумм | Електричний опір постій-ному струму при 2°С Ом/км | Маса проводу без змазки, кг/км |
| 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 | 7 7 7 7 7 7 19 19 19 19 37 | 1,70 2,13 2.50 3,00 3,55 4,10 2,80 3,15 3,50 4,00 3,15 | 15.9 24.9 34,3 49,5 69,2 92,4 117,0 148,0 183,0 239,0 288,0 | 5,1 6,4 7.5 9,0 10,7 12,3 14,0 15,8 17,5 20,0 22,1 | 1,8376 1,1650 0,8502 0,5880 0,4204 0,3147 0,2510 0,1978 0,1611 0,1230 0,1017 | 43 68 94 135 189 252 321 406 502 655 794 |
Додаток 9. Характеристики сталеалюмінієвих проводів АС, АпС. АСКС, АСКП. АСК
| Номінальн.переріз (алюміній/ сталь) мм2 | Переріз, мм2 | Діаметр,мм | Електричний опір постійному струму при 20 , Ом/км | Маса проводу без змазки,кг/км | ||
| алюмінію | сталі | проводу | стального осердя | |||
| 10/1,8 16/2,7 25/4,2 35/6,2 50/8,0 70/11 70/72 95/16 95/141 120/19 150/24 150/34 185/29 185/128 240/32 240/56 300/66 | 10,6 16,1 24,9 36,9 48,2 68,0 68,4 95,4 91,2 118 149 147 181 187 244 241 288 | 1,77 2,69 4,15 6,15 8,04 11,3 72,2 15,9 141 18,8 24,2 34,3 29,0 128 31,7 56,3 65,8 | 4,5 5,6 6,9 8,4 9,6 11,4 15,4 13,5 19,8 15,2 17,1 17,5 18,8 23,1 21,6 22,4 24,5 | 1,5 1,9 2,3 2,8 3,2 3,8 11,0 4,5 15,4 5,6 6,3 7,5 6,9 14,7 7,2 9,6 10,5 | 2,695 1,772 1,146 0,773 0,592 0,420 0,420 0,299 0,316 0,245 0,194 0,196 0,159 0,155 0,118 0,120 0,100 | 42,7 65,0 100 149 194 274 755 384 1357 471 600 675 728 1525 921 1106 1313 |
Додаток 10.Характеристики алюмінієвих проводів марок АН, АЖ. АНКП, АЖКП
| Номінальн. переріз, мм2 | Кількість дротин в проводі | Діаметр дротин, мм | Переріз проводу,мм2 | Діаметр проводу. мм | Електрич опір постійнрму струму при20 "С, Ом/км | Маса проводу без змазки. кг'км | |
| АН. АНКП | АЖ. АЖКП | ||||||
| 16 25 35 50 70 95 120 | 7 7 7 7 7 7 19 | 1,70 2.13 2,50 3,00 3.55 4.14 2.80 | 15.9 24,9 34.3 49.5 69.2 92.4 117,0 | 5.1 6.4 7.5 9.0 10.7 12.3 14,0 | 1,950 1,236 0,902 0,624 0,447 0,335 0,266 | 2,113 1,340 0,978 0,676 0,475 0,353 0,283 | 43 68 94 135 190 252 321 |
Додаток 11.Допустимий тривалий струм для неізольованих проводів
| Переріз проводу (алюміній/сталь), мм3 | Струм. А, для проводів марок | |||||
| АС, АСКС,АСК, АСКП | А, Аи, А1,СП, АпКП
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||||