4.2. Молниезащита подстанций

Тип грозозащиты системы электроснабжения выбирается в зависимости от рабочего напряжения, мощности подстанции её схемы. Существенную роль в грозозащите играет удельное сопротивление грунта в районе сооружения системы электроснабжения, материал опор линии электропередач и конструктивных элементов подстанции.

При выборе грозозащитных аппаратов (вентильных и ттенгечатых разрядников, искровых промежутков) важными параметрами являются максимальные и минимальные значения сопровождающих токов короткого замыкания, возникающих при перекрытии изоляции волнами грозовых перенапряжений. Принципиальная схема грозозащиты выбирается по справочникам в зависимости от рабочего напряжения подстанции, её мощности и схемы питания.

На подстанциях 110/10 кВ со стороны напряжения 110 кВ вблизи трансформаторов устанавливают два комплекта вентильных разрядников РВС – 110. Они устанавливаются на бетонном фундаменте с надежным ограждением. Все вентильные разрядники заземляются и подключаются к фазным проводам. Со стороны напряжения 10 кВ подстанцию защищают устанавливая комплекты ттенгечатых разрядников РТФ – 10. Их соединяют с проводами линии через наружные искровые промежутки. У подстанции комплект ттенгечатых разрядников соединяется с её заземлением, а на линии с заземлением не более 10 – 15 Ом.

Открытые подстанции от прямых ударов молнии защищают стержневыми молниеотводами, которые устанавливаются на конструкциях ОРУ 110 кВ. Подходы к подстанции защищаются грозозащитными тросами с заземлением их на каждой опоре.

Защитные свойства стержневого молниеотвода характеризуют зоной защиты, под которой понимается пространство вкруг молниеотвода, где поражение защищаемого объекта атмосферным разрядом мало вероятно. Для защиты трансформаторной подстанции 110/10 кВ применяется двойной стержневой молниеотвод, схема защитной зоны которого изображена схематически на рис.4.1.

а/7

h Г_х

h₀ h_x

в_х

а

Рис.4.1. Схема защитной зоны двойного стержневого молниеотвода.

Защитное действие молниеотвода характеризуется коэффициентом защиты К_х.

Принимается для расчета два стержневых молниеотвода высотой М1 – 27м и М2 – 32м стоящих друг от друга на расстоянии 54м.

Для молниеотвода высотой меньше 30м радиус защиты определяется по формуле:

r_x = 1,6  h  (h – h_x) / (h + h_x) , (4.9.)

где h – полная высота молниеотвода, м;

h_x – высота защищаемого объекта, м.

r_x = 1,6  27 (27 – 6)/(27 + 6) = 27,69м  28м.

Определяется коэффициент защиты:

К_х =tg = , (4.10)

Где h_a = активная высота молниеотвода, h_a = h – h_x, м.

К_х = = 1,33

Для молниеотводов высотой меньше 30м К_пред = 1,6 К_х < К_пред

1,33 < 1,6

Для молниеотвода высотой больше 30м радиус защиты определяется по формуле:

r_x = 8,8 ( h – h_x)/ (h + h_x) , (4.11.)

r_x = 8,8   (32 – 6)/(32 + 6) =34,1м.

Коэффициент защиты определяется:

К_х = 8,8 / , (4.12.)

К_х = 8,8 / = 1,31

Расчетная ширина внутренней зоны защиты в_х на высоте h_x находится по кривым рис.8.6.[10]. Для = 2,6 иh_x = 0,2h = 1,33. Следовательно в_х = 2  21  1,33 = 55м.

Наименьшая высота зоны защиты составляет:

h₀ = h – a/7. (4.13.)

h₀ = 32 - = 24,3м.

Произведённые расчеты подтверждают правильность использования двойного стержневого молниеотвода. Который обеспечивает необходимую степень защиты трансформаторной подстанции 110 /10 кВ.