3 Захист ліній та підстанцій 110/10 кВ від прямих ударів блискавки і хвиль, що набігають з лінії

У даній частині бакалаврської роботи відбиті питання визначення очікуваного числа відключення ПЛ по грозі, захисту встаткування й території підстанції від ПУБ, вибір і розрахунок заземлюючого пристрою підстанції з метою забезпечення допустимого напруження дотику, питання захисту підстанції від набігаючих із ПЛ хвиль атмосферних перенапруг. На останньому етапі проведена оцінка очікуваного числа років безвідмовного (по грозі) електропостачання за заданою схемою й розроблені рекомендації з виконання грозозахисту ПЛ і підстанції.

Вихідні дані

Тупикова двохтрансформаторна підстанція;

U_ВН = 110 кВ, U_НН = 10 кВ;

Потужність трансформатора: S_НОМ = 10 МВА

Довжина лінії: L_ЛЕП = 18,1 км

Еквівалентний опір ґрунту:

- на трасі лінії: ρ_пл = 100 Омм;

- на підстанції: ρ_пс = 150 Омм

Число грозових годин у рік n = 70 год./рік

Струм однофазного КЗ: I_КЗ = 7 кА;

Район по ожеледі: 3-й;

Опори залізобетонні ПБ 110-8;

Захистний пристрій ОПН.

3.1 Грозозахист повітряних ліній

Для вирішення питання грозозахисту ЛЕП необхідно визначити всі необхідні параметри і конструктивні особливості лінії. Деякі з даних нам задані, а деякі визначені нижче.

3.1.1 Вибір опор

На вибір опорної конструкції впливають ряд факторів: капітальні витрати на реалізацію, місцевість, кліматичні умови, забруднення, напруга і т. д. Виходячи з завдання беремо залізобетонні опори.

При проектуванні ПЛ 110 кВ, вважаємо що вона проходить по рівній місцевості і витрати на доставку опор до місця експлуатації будуть менше, ніж при доставці по гірських районах.

Для 3-го району по ожеледі і проводу марки АС-240/32, вибираємо залізобетонні опори типу ПБ 110-8 (рис. 1). Для місцевості, яка мало перетинається, і 3-го району по ожеледі вибираємо габаритний проліт довжиною L_ПР = 240 м.

Визначення числа опор на довжині ПЛ:

, (3.1)

де Р_ПР  число прольотів, визначається за формулою:

, (3.2)

де L  довжина ПЛЕП, м;

L_ПР  довжина прольоту, м;

Тоді:

Р_ПР = 18100/240 =75 (прольотів);

Р_ОП = Р_ПР+1 =75+1=76 (опор).

Рисунок 3.1 – Залізобетонна дволанцюгова опора ПБ 110-8

3.1.2 Вибір ізоляторів у гірлянді

На повітряних лініях 110 кВ кількість підвісних ізоляторів вибирається за умови забезпечення роботи при робочій напрузі, для чого мінімальна довжина шляху витоку гірлянди в районах з чистою атмосферою і звичайними польовими забрудненнями на висоті 1000 м над рівнем моря, повинна бути не менш 1,3 см на 1 кВ діючого значення найбільшої робочої напруги з урахуванням коефіцієнта ефективності використання довжини шляху витоку.

Кількість ізоляторів визначається за формулою:

, (3.3)

де L_n – геометрична довжина шляху витоку гірлянди ізолятора, см;

, (3.4)

де   ефективна мінімальна питома довжина шляху витоку, см/кВ,  = 1,4 [17];

U – найменша робоча міжфазна напруга, кВ, U = 110 кВ;

– коефіцієнт ефективності використання довжини шляху витоку використовуваної конструкції:

, (3.5)

де К - коефіцієнт ефективності довжини шляху витоку одного ізолятора, для типу ПС6-А К = 1.1;

К_к – коефіцієнт ефективності довжин шляху витоку, К_К = 1.

,

Фактична кількість ізоляторів у гірлянді:

(3.6)

З [17] імпульсна міцність підтримуючої гірлянди 10xПС6-А дорівнює:

U_ЛЭП= 560 кВ.

U_ПС= 590 кВ.

Кут захисту для одностіїчної залізобетонної опори з одним сталевим тросом повинен бути не більше 30 , з двома тросами – не більше 20 . В нашому випадку розрахунок і порівняння кутів захисту різних найбільше незахищених точок опори розраховується в програмі виходячи з параметрів зазначених на рисунку 3.1.