3 Захист від атмосферних перенапруг підстанції з повітряними лініями

Дана частина кваліфікаційної бакалаврської роботи містить питання, що стосуються визначення очікуваного числа відключення ПЛ по грозі, захисту устаткування і території підстанції від ПУБ, вибір і розрахунок заземляючого пристрою підстанції з метою забезпечення допустимої напруги дотику, питання захисту підстанції від тих, що набігають з ПЛ хвиль атмосферних перенапруг. На останньому етапі проведена оцінка очікуваного числа років безвідмовного електропостачання по заданій схемі і розроблені рекомендації по виконанню грозозахисту ПЛ і підстанції.

Вихідні дані

Тупикова двохтрансформаторна підстанція;

U_ВН = 110 кВ, U_НН = 10 кВ;

Потужність трансформатора: S_НОМ = 16 МВА

Довжина лінії: L_ЛЕП = 18,1 км

Еквівалентний опір ґрунту:

- на трасі лінії: ρ_пл = 440 Омм;

- на підстанції: ρ_пс = 440 Омм

Число грозових годин у рік n = 50 год./рік

Струм однофазного КЗ: I_КЗ = 5 кА;

Район по ожеледі: 3-й;

Опори залізобетонні ПБ 110-6;

РВМК.

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-120/19, вибираємо залізобетонні опори типу ПБ 110-6 (рис. 1.1). Для місцевості, яка мало перетинається, і 3-го району по ожеледі вибираємо габаритний проліт довжиною L_ПР = 170 м.

Визначення числа опор на довжині ПЛ:

, (3.1)

де Р_ПР  число прольотів, визначається за формулою:

, (1.4)

де L  довжина ПЛЕП, м;

L_ПР  довжина прольоту, м;

Тоді:

Р_ПР = 18100/170 =107 (прольотів);

Р_ОП = Р_ПР+1 =107+1 =108 (опор);

Рисунок 3.1.1 – Залізобетонна дволанцюгова опора ПБ 110-6

3.1.2 Вибір ізоляторів у гірлянді

На повітряних лініях 110 кВ згідно [17] 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:

, (1.5)

L_n – геометрична довжина шляху витоку гірлянди ізолятора, см;

, (1.6)

  ефективна мінімальна питома довжина шляху витоку, см/кВ,  = 1,5 [17];

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

– коефіцієнт ефективності використання довжини шляху витоку використовуваної конструкції:

, (1.7)

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:

, (1.8)

З [17] імпульсна міцність підтримуючої гірлянди 8xПС6-А дорівнює:

U_=2мкс = 650 кВ.

Кут захисту для одностіїчної залізобетонної опори з одним сталевим тросом повинен бути не більше 30 [17]. В нашому випадку розрахунок і порівняння кутів захисту різних найбільше незахищених точок опори розраховується в програмі виходячи з параметрів зазначених на рисунку 3.1.

3.1.3 Пристрій заземлення опор. Вибір грозозахисних тросів

Заземлюючий пристрій, ПЛ повинен забезпечувати необхідний опір заземлення. Згідно [17] 2.5.76. для ПЛЕП 110 кВ із залізобетонними опорами опір заземлюючого пристрою R_З = 15 Ом, при питомому еквівалентному опорі ґрунту від 100 до 500 Ом/м. При природному заземленні опори R_З розраховуємо за формулою:

(1.9)

Опір заземлення R_З = 64,7 Ом в норми ПУЕ не входить, тому ми використовуємо додаткове заземлення. Приймаємо конструкцію ЗП у вигляді 4-х горизонтальних променевих заземлювачів.

Рисунок 3.2 – Конструкція ЗП опори

Розрахунок опору заземлення опори з додатковими елементами:

Для чотирьох вертикальних електродів:

(1.10)

де = 5 м, = 0,012 м;

Для чотирьох горизонтальних електродів:

(1.11)

Еквівалентний опір заземлення:

(1.12)

Опір заземлення R_Е = 13,168 Ом відповідає нормам ПУЕ.

У якості грозозахисних тросів використовуються сталеві багатожильні оцинковані проводи. За ДСТ 3063-80 для ПЛ 110-220 використовують С-50 і С-70. У нашому випадку для обраного типу опор приймаємо трос С-50.