3.3 Заземлюючий пристрій підстанції

До заземлюючого пристрою підстанції приєднуються блискавковідводи, вентильні розрядники, корпуси і підстави електричних апаратів, нейтралі силових і низьковольтних трансформаторів. У зв’язку з приєднанням такої кількості елементів заземлюючи пристрої виконуються згідно [18] пункт 1.7.49.

Заземлюючий пристрій має вид сітки з подовжніх і поперечних смуг, що утворюють внутрішній замкнутий контур. Зовнішній контур охоплює як відкриті так і закриті РП. Подовжні електроди укладають уздовж осей електроустаткування з боку обслуговування на відстані 1 м від фундаментів устаткування і не менш 2 м від елементів огородження.

Поперечні електроди прокладаються між устаткуванням у зручних місцях для того щоб утворити прямокутні осередки зі стороною 5-6 м. Глибина укладання 0,5-0,7 м. По периметру заземлюючого контуру забиваються стержневі заземлювачі, з'єднані зварюванням.

У якості горизонтальних заземлювачів використовується смугова сталь 40´4 мм, а в якості вертикальних використовуються стержні 12-15 мм, або труби діаметром 40-60 мм, довжиною 3 м. Огородження ВРП спеціально не заземлюється, оскільки стінка з'єднана з арматурою стіни.

Дана частина розраховується за допомогою програми, приведеної на стор. 36 методичної вказівки [18].

Вихідні дані:

Довжина контуру заземлення D= 85,00

Ширина контуру заземлення В= 66,00

Довжина вертикального заземлювача LV= 5,00

Відстань між вертикальними заземлювачами А= 5,00

Довжина вертикальних заземлювачів LG= 1476,00

Глибину закладення горизонтальних заземлювачів Т= 0,70

Коефіцієнт залежний від відношення питомого опору M= 0,50

Питомий опір ґрунту Ro= 440,00

Допустима напруга дотику U= 400,00

Струм однофазного КЗ Iz= 5,00

Опір людини Rr= 1000,00

Опір троса в прольоті Rtr= 1,00

Опір заземлення опори Rop= 13,168

Результати розрахунку:

Опір заземлення з урахуванням опору тросів-опор Rz=0,408 Ом

Потенціал на заземлювачі Uz=2,042 кВ

Напруга дотику Upr= 126,9 B

За результатами розрахунків, у місцях, де працює обслуговуючий персонал ПС необхідно виконати підсипання щебенем, обкладку металевою сіткою кабельних каналів та ін., у випадку необхідності.

Рисунок 3.3.1 – Блок-схема розрахунку заземлюючого пристрою

3.4. Захист устаткування підстанції від хвиль атмосферних перенапруг,

що набігають з повітряних ліній

Хвилі атмосферних перенапруг, викликані ударами блискавки в опори і фази ПЛ при підході до ПС, мають амплітуду на рівні мінімальної імпульсної розрядної напруги ізоляції лінії на підході. Хвиля в місці удару блискавки має стрімкий фронт, але в міру просування по лінії він згладжується під впливом явища імпульсної корони на ураженій фазі.

Одними з ефективних пристроїв, що дозволяють знизити небезпечні впливи на ізоляцію устаткування ПС, є розрядники (ВР), а також обмежувачі перенапруг нелінійні (ОПН). Вони дозволяють здійснити зріз хвилі, що набігає на об’єкт, що захищається, при відводі частини розрядного струму в ЗП ПС у момент пробою іскрових проміжків ВР. Найбільша напруга на ізоляції об'єкта дуже залежить від крутизни падаючої хвилі і може досягати подвоєного значення залишкової (пробивної) напруги ВР. Звичайне устаткування ПС чи його ізоляція представляються у виді ємності, величина якої визначає рівень напруги на ізоляції (пропорційна залежність).

Через те, що питання грозозахисту устаткування ПС тісно пов'язані з надійністю електропостачання споживачів, тобто можливість виділити те устаткування, для якого впливу атмосферних перенапруг були б небезпечними, мали би складні процеси заміни, відновлення, монтажу і т. д. До такої категорії належать силові трансформатори.

Напруга на трансформаторі при впливі хвилі, що прийшла з ПЛ, у випадку роботи ПС у тупиковому режимі має коливальний характер і росте з ростом крутизни хвилі. Крім того, на напругу на трансформаторі істотно впливає число підходящих до ПС ліній, число працюючих трансформаторів. Причому ефект зниження напруги на трансформаторі і зниження крутизни хвилі, що набігає на ОПН у випадку декількох підключених до ПС ліній виявляється тоді, коли еквівалентний хвильовий опір цих ліній порівняний з опором ОПН при впливі імпульсного струму. Максимально впливає на прояв цього ефекту найближча до трансформатора лінія. Наявність ліній дозволяє збільшити загасання хвилі, зменшити струм через розрядник і напругу, що залишається, за рахунок відгалужень струму в лінії, що відходять.

Більш небезпечними вважаються режими роботи трансформатора з двома лініями (при ремонті ШЗВ, іншого трансформатора) або при неповному числі включених ліній.

Можливий небезпечний вплив на устаткування залежить від віддаленості місця ПУБ у ПЛ, тобто виявляється сутність підходу, що захищається, до ПС ділянки лінії, поразка блискавкою якого викликали б неприпустиме перевищення напруги на ізоляції устаткування ПС. Те ж саме відноситься до відстаней між розрядниками й об'єктами, що захищаються, по ошиновці в зв'язку з тим, що при перевищенні визначених значень цих відстаней різко знижується ефективність використання розрядників як захисних пристроїв через ріст довжини пробігу відбитих і преломлених хвиль між об'єктами, що захищаються, і ОПН. Дані відстані є нормативними показниками і згідно [17] ОПН повинні бути вилучені від силових трансформаторів 110 кВ на відстань по ошиновці з урахуванням відгалужень до відповідного апаратам не більш 30 м для тупикових ПС із двома постійно включеними ПЛ. Цю обставину підтверджує і план-розріз підстанції.

Місця встановлення розрядників на підстанції вибирають на підставі схеми електричних з'єднань на кінець розрахункового періоду з обліком найбільших припустимих відстаней по шинах від розрядника до електричного апарата чи трансформатора [18] табл.4.2.8.

Результати перевірки реалізації вказівок ПУЕ для нормальної схеми розглянутої підстанції приводяться нижче. Для трансформаторів також виконуємо розрахунок за алгоритмом приведеному на стор. 38 методичної вказівки [18].

Вихідні дані:

Вхідна ємність трансформатора (пФ): С = 1550,00

Відстань по ошиновці (м): l = 22,00

Середня висота підвісу ошиновки (м): hs = 10,41

Радіус проведення ошиновки (мм): Rpr = 7,6

Коефіцієнт зміни фронту хвилі (1/кв): В = 0,00047

Хвильовий опір лінії (Ом): Zv = 350

50% імпульсна напруга гірлянди (кВ): U = 650

Дані РВМ:

Залишкова напруга U (kВ) при струмі I(kА)

245 3,00

265 5,00

Напруга спрацьовування (кВ): Upr = 360,00

Допустима напруга на трансформаторі (кВ): Ud = 470,00

Результати розрахунку:

Довжина підходу, що захищає, дорівнює: Lzp = 611,0 м

Час пробою розрядника: tp = 2,213 мкс

Час приходу відбитої хвилі: 2tf = 0,333 мкс

Напруга на трансформаторі в момент спрацьовування РВМК: Uco =109,32кВ

після спрацьовування РВМК: Utr = 282,63 кВ

Рисунок 3.4.1 – Вольт-секундні та вольт-амперні характеристики РВМ.

Рисунок 3.4.2. – Вольт-секундна характеристика РВМ

Рисунок 3.4.3 Блок-схема алгоритму розрахунку перенапруг на трансформаторі