Выбор основных электрических аппаратов и сборных шин

Основные электрические аппараты для схемы подстанции - выключатели, разъедини­тели, отделители, короткозамыкатели, выбираются по расчетным условиям, с учетом требо­ваний [1]. Номинальные токи этих аппаратов должны быть больше , но не должны значительно превосходить это значение, т.е. надо выбирать ближайшие по каталогу значения .

13

В РУ СН и НН должны выбираться отдельно выключатели вводов и выключатели ли­нейных присоединений.

Трансформаторы тока должны быть выбраны для тех мест схемы, где они необходи­мы для вводов и линий, указать случаи применения встроенных трансформаторов тока.

Условие термической устойчивости аппаратов (кроме трансформаторов напряжения) определяется как: ,

где - расчетный тепловой импульс, кА²с,

- предельный ток термической устойчивости по каталогу;

- длительность протекания тока, с.

Проверка трансформатора тока на электродинамическую устойчивость производится с учетом выражения: ,

где - расчетный ударный ТКЗ;

- коэффициент кратности электродинамической устойчивости;

- номинальный первичный ток трансформатора тока.

Соответственно для трансформатора тока: ,

где - коэффициент кратности термической устойчивости трансформатора тока (по каталогу).

Трансформаторы напряжения выбираются в соответствии с напряжением РУ и тре­буемым числом обмоток.

Проверка трансформатора тока на величину полного сопротивления вторичной цепи и проверка трансформатора напряжения на соответствие номинальной мощности и мощности подключенных приборов в данном проекте не требуется.

Выбранные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения должны конструк­тивно соответствовать месту установки в присоединении. Например, шинные трансформато­ры тока типа ТПШЛ удобны для установки на сборных шинах и не подходят по параметрам и конструкции для установки на линейных присоединениях и т.д.

Согласно ПУЭ [1] на термическую устойчивость не проверяют аппараты и проводни­ки, защищенные плавкими телохранителями (ПП), провода отходящих воздушных ЛЭП, аппараты и шины цепей ТН при расположении их в отдельной камере.

Разрядники и ОПН разрешается выбирать упрощенно по номинальному и пробивному на­пряжению и их конструктивному соответствию для мест установки.

Сборные шины, провода и кабели выбираются по экономической плотности тока, проверяются по допустимому для них току, по термической и электродинамической устой­чивости.

14

Условия проверки для них можно представить в следующем виде:

1. Шины и провода неизолированные:

;

;

;

.

2. Силовые кабели и провода изолированные:

;

;

;

Расчет устройств заземления и молниезащиты

Согласно ПУЭ в сетях с эффективно заземленной нейтралью не должно превышать во всех случаях замыканий ≤10 кВ.

Величина (сопротивление заземления) для сетей и подстанций 110 кВ и выше нор­мируется ( <0,5 Ом). В сетях с незаземленной нейтралью или заземленной через дугогасящие реакторы, напряжение на заземлителе нормируется < 250 В, а величина ,

где - (расчетный ток замыкания на землю, А), но во всех случаях не должна быть более 10 Ом. Для заземляющих устройств используемых одновременно и для заземления сетей со вторичным напряжением 380/220 В, напряжение на заземлителе должно быть меньше или равно 125В, а величина равна:

,

но во всех случаях не должна превышать величины 4 Ом. Расчет контура заземления в про­екте производится по методике, изложенной в [5], в следующем порядке:

1. Задавшись сопротивлением естественных эаземлителей, определяют сопротивление искусственных заземлителей :

В данном проекте принять Re (сопротивление "трос - опора" и железобетонных фун­даментов опор) равным 1,5 Ом.

15

2. Принять грунт на территории подстанции - суглинок, определить сопротивление вертикальных и горизонтальных электродов. Принять согласно заданному в задании.

3. Определить расчетное сопротивление грунта ,

( в проекте принять равным 1,3).

4. Определить конфигурацию заземляющего устройства, при этом расстояние между вертикальными заземлителями принимается не менее их длины 1в. Предварительно, по пла­ну подстанции определяется длина горизонтальных заземлителей.

5. Определить сопротивление горизонтальных заземлителей, Ом:

;

где - длина горизонтальной полосы, м;

b - ширина полосы, м;

t - глубина заложения, м.

С учетом коэффициента использования Кг сопротивление горизонтального контура опреде­ляется:

,

где - коэффициент использования. В данном проекте принять 0,21-0,28, в зависимости от числа вертикальных заземлителей и от отношения расстояния между вертикальными заземлителями к их длине.

6. Если получится R_Г<R_И , то вертикальных заземлителей не требуется. Если R_Г>R_И, то необходимы вертикальные заземлители с общим сопротивлением: .

7. Сопротивление R_В одного вертикального заземлителя определяется как:

где l_В - длина вертикальных заземлителей, м;

d - диаметр заземлителей, м;

t - глубина залегания, м (от поверхности земли до середины заземлителя).

8. Определим количество вертикальных заземлителей:

,

где - коэффициент использования вертикальных заземлителей (принять равным = 0,36-0,58 в зависимости от числа вертикальных заземлителей и отношения расстояния между заземлителями к их длине).

16

9. Окончательно принимается число вертикальных заземлителей.

При расчетах молниезащиты можно использовать методику, разработанную энергети­ческим институтом им. Г.М. Кржижанновского [5]. Она заключается в следующем:

1). Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода представляется в вертикаль­ном сечении конусом с образующей в виде ломаной линии, максимальная высота молниеотвода h выбирается для данного района в пределах 25-30 м.

2). От основания молниеотвода в противоположные стороны откладываются два от­резка СА' и СВ¹ (рис.3), равные 0,75h. Точки концов отрезков А' и В' соединяются с верши­ной О молниеотвода

Рис. 3. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

3). На молниеотводе определяется на высоте 0,8h точка О’, которая соединяется пря­мыми линиями с концами отрезков СВ и СА, равных l,5h. Ломаная линия ВДО и является образующей зоны защиты.

17

4). Определяются радиусы защиты R_Х на любой высоте h_Х зоны защиты по следующим выражениям:

при , при .

8. Решив предыдущие неравенства относительно h при известных значениях h_Х и R_Х, находят оптимальную высоту молниеотвода и, соответственно:

, .

Выбирается наибольшее из двух значений.

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода при расположении двух одинаковых молниеотводов на одном уровне и определенном расстоянии друг от друга показана на рис. 4.

а)

б)

Рис.4. Зоны защиты двойных стержневых молниеотводов:

а) при одинаковой высоте молниеотводов,

б) при разной высоте молниеотводов.

18

Очертание торцевых частей зоны определяется по расчетным формулам для одиноч­ного молниеотвода (рис.3). Высота молниеотводов принимается h ≤ 30 м, молниеотвод рас­сматривается как двойной только при соотношении L/h ≤ 5. Верхняя граница зоны защиты представляет собой дугу окружности радиуса R, соединяющую вершины молниеотводов и точку, расположенную на перпендикуляре, восстановленном из середины расстояния между молниеотводами на высоте h_0. Высота h₀ вычисляется по формуле: ,

где h - высота молниеотвода, м;

L - расстояние между молниеотводами, м.

Радиус окружности R, дуга которой описывает верхнюю границу зоны, определяемую из выражения: .

Значение h₀ вычисляется исходя из требуемой ширины зоны защиты b_X, которая, в свою очередь, определяется высотой защищаемого сооружения и его размерами в плоскости, перпендикулярной оси молниеотводов.

при , при .

Решив последнее равенство относительно h₀, получим соответственно:

, .

Принимается меньшее полученное значение ho. Для определения внешних границ зо­ны защиты многократных молниеотводов (рис. 5) используется те же приемы, что и для оди­ночного иди двойного стержневых молниеотводов. При этом для расчета и построения внешних очертаний зоны защиты молниеотводы будут учитываться попарно, в определенной последовательности, например для 4-х кратного молниеотвода: 1-2, 2-3, 3-4 и 4-1 Аналогич­но составляются пары для 5 и более парных молниеотводов

Зоны защиты нескольких молниеотводов объединяются согласно [5].