3.Практические занятия
3.1.Методические рекомендации по проведению практических
занятий
В результате проведения практических занятий студенты должны научиться решать инженерные задачи, возникающие при проектировании и эксплуатации в области высоких напряжений. В частности студенты должны уметь оценивать грозоупорности линий и подстанций, обеспечивать надежную
молниезащиту ВЛ и подстанции от набегающих волн перенапряжений и прямых ударов молнии, координацию импульсной прочности изоляции подстанционного оборудования с защитными характеристиками ОПН.
При изучении дисциплины предусмотрено проведение 8 практических занятий, перечень которых приведен ниже.
ПЗ 1. Расчет волновых процессов при перенапряжениях. ПЗ 2. Грозоупорность ВЛ.
ПЗ 3. Защита подстанций, электрических станций, ВЛ от прямых ударов молнии.
ПЗ 4. Определение импульсного сопротивления заземления РУ, молниеотводов, опор.
ПЗ 5. ОПН, их характеристика и выбор. Выбор места расположения ОПН на плане РУ, на схеме ПС.
ПЗ 6. Определение длины защищенного подхода к ПС, электростанции. ПЗ 7. Оценка надежности грозозащиты HE GC и электростанций.
ПЗ 8. Обзор задач по всем темам.
При обучении студентов целесообразно использовать методы активизации обучения, информационные технологии. Решение задач должно быть выполнено с помощью комплексов MathCad, Visio.
Практические занятия целесообразно проводить согласно следующему
плану.
47
План проведения практического занятия.
1.Цель занятия.
2.Краткие теоретические сведения.
3.Блиц-опрос студентов.
4.Решение задач.
5.Анализ качества выполнения индивидуальных домашних заданий и разбор типовых ошибок.
6.Выводы и обобщение результатов.
7.Домашнее задание и задание на самостоятельную проработку.
На первом занятии целесообразно устроить входной контроль, на последнем – комплексную проверку качества знаний студентов.
При изложении кратких теоретических сведений рекомендуется систематизировать и обобщить материал, выделив при этом главные моменты.
В процессе изложения материала целесообразно вовлекать студентов в его анализ, активизировать процесс мышления студентов за счет средств интенсивного обучения.
Блиц-опрос студентов или небольшая самостоятельная работа по теме практического занятия позволят лучше усвоить ход решения задач, понять их сущность.
При решении задач можно использовать разные формы. Например, преподаватель, решая задачу на доске, поясняет ее и привлекает к работе всю группу путем вопросов, постоянно подводя студентов к правильному решению. Другая форма решения задач - самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя с пояснением наиболее трудных моментов. Возможно решение задачи на доске студентом, но в этом случае преподаватель руководить процессом решения и вовлекает в работу всю группу.
Как правило, защита индивидуальных домашних заданий должна проводиться во внеаудиторное время, а на практическом занятии следует показать типовые ошибки, проанализировать результаты выполнения и защиты
48
индивидуальных заданий, отметить лучшие и худшие из них, предложить студентам в виде деловой игры принять решение по устранению замечаний.
В конце практического занятия преподаватель называет тему следующего, указывает разделы теоретического материала, которые студент должен освоить для наиболее эффективного решения задач, выдает домашнее задание.
Впроцессе проведения практических занятий используются классические
исовременные педагогические технологии.
Целесообразно рассматривать примеры решения задач на простых схемах и только затем переходить к реальным схемам энергокомпаний.
Индивидуальные домашние задания по темам практических занятий № 2- 7 нужно увязывать не только с типовыми схемами подстанций, но и со схемами существующих и проектируемых подстанций и линий электропередачи.
3.2. Методические указания по проведению практических занятий
Практическое занятие № 1.
Расчет волновых процессов при перенапряжениях.
Цель занятия: освоить методы расчета волновых процессов при перенапряжениях, научиться определять коэффициенты связи, анализировать набегание электромагнитных волн (ЭМП) на шины подстанций и электростанций.
В процессе проведения занятия рассматриваются три случая: а) набегание ЭМП на шины подстанций; б) прохождение ЭМП мимо емкости; в) прохождение ЭМП через индуктивность.
Кроме этого решаются небольшие задачи по определению коэффициентов геометрической связи в системе трос-привод и в системе два троса-провод.
Рассматриваются задачи, позволяющие проанализировать влияние импульсной короны на волновой процесс при перенапряжении.
49
Примеры решения задач. ЗАДАЧА.
1.Определить напряжение на шинах подстанции и ВЛ при набегании электромагнитных волн по ВЛ1 и скорость ее распространения:
а) на шины подстанции;
б) при прохождении ЭМВ через индуктивность, L; в) при прохождении ЭМВ мимо емкости, С.
2.Найти индуктивное напряжение на проводах при ударе молнии в трос. Исходные данные: номинальное напряжение Uн=220кВ; тип опоры УБ-500-1;
марка и сечение провода АС-400; кол-во ВЛ, n=3; Uпад /Uдоп=1600/200; lзп=2,5/2 км; С=0,25 мкФ; L=4,2мГн; dUпр.мах/dt=3,5кВ/мкс.
Решение.
1. Волновое сопротивление линии до шины: Z1 = 60ln× 2×h ,
rпр
где h- средняя высота подвеса провода над землей, h=27,4м; rпр- радиус провода, rпр=15см.
Z1 = 60ln× 20,015×27,4 = 492,2 Ом.
Волновое сопротивление линии после шины: Z2 = nZ-11 = 492,3 -12 = 246,1 Ом.
а) определим напряжение на шинах подстанции при набегании ЭМВ на шины п/ст:
Uотр |
= |
Z2 |
- Z1 |
×Uпад |
= |
246,1- 492, 2 |
×1600 = -533,3 В. |
|
|
+ Z |
492,2 + 246,1 |
||||||
|
|
Z |
2 |
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
Напряжение на ВЛ: |
UВЛ |
= Uпр = Uпад +Uотр = 1600 − 533,3 = 1066,6 В. |
||||||
б) определим напряжение преломления и отражения при набегании ЭМВ при включенной индуктивности:
|
|
|
|
|
|
TL = |
|
L ×10-3 |
= |
|
4,2 |
×10-3 |
= 5,6×10-6 . |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Z |
2 |
+ Z |
492,2 |
+ 246,1 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2 |
× Z |
|
|
æ |
|
|
-t |
|
ö |
|
|
2×246,1 |
|
|
æ |
-0 |
|
ö |
|
|
||||
|
|
2 |
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
−6 |
|
В. |
||||||||||
Uпр1 |
= |
|
|
|
×Uпад |
ç1 |
- e L |
÷ |
= |
|
|
|
×1600 |
×ç1 |
- е5,6×10 |
|
÷ |
= 0 |
||||||||
Z |
|
+ Z |
246,1+ 492,2 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
ç |
|
|
|
|
÷ |
|
|
|
ç |
|
|
|
÷ |
|
|
|||||||
|
|
|
|
1 |
|
è |
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
ø |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uпр2=1067В; Uпр3=1073В; Uпр4=1100В; Uпр5=1130В; Uпр6=1190В Uпр7=1256В.
|
|
|
Z2 |
- Z1 |
|
|
|
2×Z2 |
|
|
|
-t |
246,1 |
- 492,2 |
|
2×246,1 |
-0 |
|
||||||
U |
отр1 |
= |
×U |
пад |
+ |
×U |
пад |
×e |
TL |
= |
×1600 + |
×1600×е |
5,610× −6 |
= 0 |
||||||||||
|
+ Z |
|
246,1 |
+ 492,2 |
246,1+ 492,2 |
|||||||||||||||||||
|
|
Z |
2 |
|
|
Z |
2 |
+ Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Uотр2=-354В; Uотр3=-410В; Uотр4=-490В; Uотр5=-500В; Uотр6=-527; Uотр7=-533.
в) определим напряжение преломления и отражения при набегании ЭМВ при включенной емкости:
|
|
|
|
|
TС |
= |
С × Z1 × Z2 |
= |
0,25×492,2×246,1 |
= 41,01 . |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
492,2 + 246,1 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
2 |
+ Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2× Z |
|
|
|
|
æ |
|
-t |
ö |
|
2×246,1 |
|
æ |
-0 |
|
ö |
|
В. |
|||||
|
|
2 |
|
|
|
|
T |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Uпр1 |
= |
|
|
|
|
×U |
пад |
ç1- e |
С ÷ |
= |
|
|
×1600×ç1 |
- е41,01 |
÷ |
= 0 |
||||||||
Z |
|
+ Z |
492,2 |
+ 246,1 |
||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
ç |
|
÷ |
|
|
ç |
|
|
|
÷ |
|
|
||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
è |
|
ø |
|
|
|
|
è |
|
|
|
ø |
|
|
|||
Uпр2=1298В; Uпр3=1260В; Uпр4=1243В; Uпр5=1182В; Uпр6=1113В Uпр7=1065В.
|
|
|
Z2 |
- Z1 |
|
|
|
2× Z2 |
|
|
|
-t |
246,1- 492,2 |
|
2×246,1 |
-0 |
|
||||||
U |
отр1 |
= |
×U |
пад |
- |
×U |
пад |
×e |
TС |
= |
×1600 + |
×1600×е |
41,01 |
= 0 |
|||||||||
|
+ Z |
|
492,2 + 246,1 |
492,2 + 246,1 |
|||||||||||||||||||
|
|
Z |
2 |
|
|
Z |
2 |
+ Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Uотр2=-302В; Uотр3=-344В; Uотр4=-388В; Uотр5=-420В; Uотр6=-482; Uотр7=-533. 2.
Найдем индуктивное напряжение на проводах при ударе молнии в трос.
Для этого найдем электромагнитный коэффициент связи: К = КβГ ,
где |
коэффициент, |
учитывающий |
деформацию |
|
|
электромагнитной |
волны: |
|||
β =0,86. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
|
d |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|||
КГ – геометрический коэффициент связи: КГ = |
|
|
|
|
|
|||||
12 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ln |
2hтр |
|
|
|||
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тр |
|
|||
d12/ |
– расстояние |
между тросом |
и зеркальным изображением |
провода, |
||||||
d12/=55,24; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d12 – расстояние между тросом и проводом, d12=7м; hтр – средняя высота подвеса троса, hтр=27,4;
rтр – радиус троса, rтр= 0,015м.
|
ln |
55,24 |
|
|
КГ = |
7 |
= 0,27 . |
||
|
||||
ln |
27, 4 |
|||
|
0,015 |
|
||
|
|
|
||
|
|
51 |
|
Электромагнитный коэффициент связи: К = КβГ = 0,270,86 = 0,31.
Индуктированное напряжение на проводе: Uинд = К ×U0 = 0,31×1600 = 502,3В.
Сделаем вывод о влиянии индуктивности и емкости на волновой процесс.
Индуктивность и емкость необходимы для сглаживания фронта электромагнитной волны.
Практическое занятие № 2. Грозоупорность ВЛ.
Цель занятия: научиться определять число грозовых отключений ВЛ с тросами и без тросов и оценивать надежность грозозащиты.
В процессе практического занятия рассматривается задача по оценке грозоупорности ВЛ с тросом на примере ВЛ 110 или 220 кВ по выбору преподавателя.
Рекомендуется вначале рассмотреть отключения ВЛ при ударе молнии в опору, затем в трос и затем в провод при прорыве тросовой защиты. Полученные результаты суммируются и сравниваются с приведенными в [27,1], делается вывод о надежности грозозащиты рассмотренной ВЛ. Студенты
предлагают мероприятия по ее понижению и в процессе деловой игры выбирают оптимальное для рассмотренного случая.
52
Пример решения задачи. |
|
Грозоупорность ВЛ |
|
1. Удар молнии в опору |
|
nиз := 12 число изоляторов в гирлянде. |
|
Hиз := 0.127 высота одного изолятора, (м). |
|
Lразр := nиз×Hиз |
Lразр = 1.524 |
Uдл.доп := 252 наибольшее длительно допустимое рабочее (линейное) напряжение (кВ).
Коэффициент перехода импульсного перекрытия в дугу тока пром.частоты:
æ |
|
U |
ö |
|
|
h := ç0.92 |
× |
дл.доп |
- 6÷ |
×10- 2 |
h := 1 |
|
|||||
è |
|
Lразр |
ø |
h = 1.461 |
|
|
|
|
t := 7×10- 6 kконстр := 2.2 kЕ := 1
время перекрытия изоляции, (сек).
коэф. учитывающий разницу в конструкции изоляторов (т.к. чистая атмосфера).
коэф. учитывающий снижение градиента разрядного напряжения с увеличением длины гирлянды.
|
|
æ |
|
|
15 ö |
|
|
||
U50% := 340×kконстр×kЕ×Lразр×è |
1 |
+ |
|
|
U50% = 2939.875 |
В |
|||
t + 9.5 ø |
|||||||||
Rи := 0.5 |
ипульсное сопротивление заземлителя, (Ом). |
|
|||||||
d := 0.3 |
для одного троса. |
|
|
|
|
|
|
||
hопоры := 36 |
высота опоры (стальная, одноцепная, башенного типа), (м). |
|
|||||||
Крутизна тока молнии: |
|
|
|
|
|
|
|||
Iкр := |
U50% |
|
|
|
|
|
Iкр = 260.166 |
|
|
Rи + d ×hопоры |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вероятность перекрытия лин. изоляции: |
|
|
|
|
|||||
|
- 0.04×Iкр |
|
|
|
|
Pопоры = 0.00003 |
|
||
Pопоры := e |
|
|
|
|
|
|
|
||
PАПВ := 0.75 hтр := 36 Lпрол := 500 Nгроз.деят := 30
вероятность успешной работы АПВ (т.к. U=220 кВ).
высота подвеса троса (м).
длина пролета (м).
число грозовых часов.
53
Плотность разрядов молнии на землю:
p0 := 0.05×Nгроз.деят |
|
|
|
|
p0 = 1.5 |
|
|||||||
dтр_тр := 0 |
|
расстояние между системой "трос-трос" ( равно 0, т.к. 1 трос). |
|||||||||||
hср := 36 |
|
средняя высота подвеса провода (м). |
|
|
|
||||||||
Общее число ударов молнии на 100 км длины линии: |
|
|
|
||||||||||
æ d |
тр_тр |
|
|
2×h |
2 ö |
|
|
|
|||||
ç |
|
|
|
ср |
÷ |
|
|
|
|||||
N := 0.2×p × |
|
|
|
|
+ 5 |
×h - |
|
|
|
N |
= 28.08 |
N := 28 |
|
|
2 |
|
|
30 |
ø |
||||||||
0 è |
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|||||
Число ударов в опру: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Nоп := 4×N× |
|
hтр |
|
|
|
|
|
|
Nоп = 8.064 |
Nоп := 8 |
|||
Lпрол |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Удельное число грозовых отключений от обратных перекрытий линейной изоляции при ударе молнии опоры:
nоп := Nоп×Pопоры×h ×(1 - PАПВ) nоп = 0.0000605
2. Удар молнии в трос в середине пролета.
Eср := 21 |
средняя напряженность поля |
|
(отр. полярнось), (кВ/см). |
hтр := 3600 |
высота подвеса троса, (см). |
r := 0.6 |
радиус, (см). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
æ 15×h |
×E |
ö |
|
|
|||||
|
|
lnç |
|
тр |
|
|
ср |
÷ |
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
è |
|
|
|
|
ø |
|
|
||
b := 1.16× |
|
дл.доп |
|
b = 1.098 |
|||||||
|
æ |
2×h |
|
|
ö |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ç |
тр |
÷ |
|
|
|
|
||
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
lnè |
|
|
ø |
|
|
|
|
||
d12
d’12
hг := 7 |
наименьшее допустимое расстояние от провода до земли в середине пролета, (м). |
hпр := 32 |
высота подвеса провода, (м). |
hтр := 36 |
высота подвеса троса, (м). |
r := 0.006 |
радиус, (м). |
стрела провеса, (м):
fтр := hтр - hг - (36 - 32) - 2
средняя высота подвеса троса, (м). hср.тр := hтр - 23 ×fтр
d'12 := 2×20.667 d12 := 4
æ 2×hср.тр ö z11 := 60×lnç ÷
è r ø
fтр = 23
hср.тр = 20.667
z11 = 530.26
54
æ d'12 z12 := 60×lnçè d12
ö
÷ z12 = 140.123
ø
волновое сопротивление троса, расчитанное по геометрическим параметрам линии:
z |
:= |
z11 + z12 |
|
z |
= 335.192 |
|
|||||
тр.г |
2 |
|
тр.г |
|
|
волновое сопротивление коронирующей линии: |
|
|
|||
zтр.к := zтр.г×b |
zтр.к = 367.961 |
||||
расстояние между тросом и верхним проводом, (м):
Dh := hтр - hпр |
Dh = 4 |
|||||
u := 3×102 |
скорость распространения волны, (м/мксек). |
|||||
Eрасч.ср := 750 |
средняя напряженность поля, кВ/м. |
|||||
kг := |
z12 |
|
|
|
kг = 0.264 |
|
z11 |
|
|
||||
|
|
|
|
|||
Kk := kг× |
zтр.г |
Kk = 0.241 |
||||
z |
|
|
||||
|
|
|
тр.к |
|
||
Критическая крутизна фронта тока молнии, при котором происходит перекрытие изоляции:
2×Eрасч.ср×Dh×u |
|
|
aкр := |
- Kk)×Lпрол |
aкр = 12.885 |
zтр.к×(1 |
||
Вероятность перекрытия изоляции при ударе молнии в трос в середине пролета:
Pтр := e- 0.08×aкр
Число ударов молнии в трос:
æ |
|
4×h |
ö |
|
Nтр := N×ç1 |
- |
тр |
÷ |
Nтр = 19.936 |
L |
||||
è |
|
прол ø |
|
|
Ожидаемое удельное число грозовых отключений ВЛ из-за ударов молнии в трос в середине пролета:
nтр := Nтр×Pтр×h |
nтр = 7.111 |
55
3. Удар молнии в провод при прорыве сквозь тросовую защиту.
|
1 |
|
2 |
α |
3 |
|
|
|
S |
|
3' |
|
2' |
|
1' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d12 := |
42 + 3.52 |
|
|
d12 |
= |
5.315 |
||
d13 := |
10.52 + 6.12 |
|
d13 |
= |
12.143 |
|||
d'12 := |
722 + 4.652 |
|
|
d'12 |
= |
72.15 |
||
d'13 := |
722 + 7.252 |
|
|
d'13 |
= |
72.364 |
||
hг := 7 hпр := 25.5
hтр := 36 r := 0.006
наименьшее допустимое расстояние от провода до земли в середине пролета, (м). высота подвеса нижнего провода, (м).
высота подвеса троса, (м). радиус, (м).
стрела провеса, (м):
fпр := hпр - hг |
|
|
|
|
fпр = 18.5 |
||||
средняя высота подвеса троса, (м): |
|
|
|
||||||
h |
:= h - |
2 |
×f |
|
h |
|
= 13.167 |
||
ср.пр |
пр |
3 |
пр |
|
ср.пр |
|
|||
|
æ 2×h |
|
|
ö |
|
|
|
||
z11 := |
ç |
|
ср.пр |
÷ |
z11 |
= 503.21 |
|||
|
|
|
|
||||||
60×ln |
r |
|
|
ø |
|||||
|
è |
|
|
|
|
|
|
||
56
æ d'12 z12 := 60×lnçè d12
æ d'13 z13 := 60×lnçè d13
ö |
z12 |
|
÷ |
= 156.492 |
|
ø |
|
|
ö |
z13 |
|
÷ |
= 107.096 |
|
ø |
|
|
волновое сопротивление провода, расчитанное по геометрическим параметрам линии:
z |
:= |
z11 + z12 + z13 |
|
|
|
|
|
|
|
z |
= 255.599 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
пр.г |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пр.г |
|
|
|
|
волновое сопротивление коронирующей линии: |
|
|
|
|
||||||||||||||||
zпр.к := zпр.г×b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
zпр.к = 280.588 |
|||||||||
U'50% := 625 |
|
разрядное напряжение для импульса "+" полярности, (кВ). |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
é |
|
|
|
|
|
é(0.74-0.06×Lразр)×(Lразр-3)ù |
ù |
U50% = 569.989 |
|||||||
U50% := U'50%×ë |
0.92 |
- 0.012×Lразрë |
|
|
|
û |
û |
|||||||||||||
Iкр := |
2×U50% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iкр = 4.063 |
|
кА |
||||||
zпр.к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
- 0.04×Iкр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pпр = 0.85 |
|
|
|||||
Pпр := e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
угол тросовой защиты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
æ 3.5 |
ö |
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
||||
a := atan |
4 |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 41.186 |
a := 41.186 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
deg |
||||||||||||||
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
DS := 3.5 |
горизонтальное смещение провода относительно троса, (м). |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
h |
æ |
|
U |
2×117 |
|
|
ö |
|
|
|
8 |
||
|
|
|
|
|
|
|
тр |
ç |
|
дл.доп |
|
|
÷ |
|
|
|
||||
Д := 1 + Uдл.доп× |
|
|
×ç |
|
|
|
|
÷ |
Д = |
1.33 ´ |
10 |
|
||||||||
Dh |
æ |
2×h |
ö |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
ç |
|
пр |
÷ |
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dh×DS×ln |
r |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
è |
ø ø |
|
|
|
|
||||
Вероятность прорыва молнии на проводо при положительных углахa)( защиты троса:
|
1 |
×æ |
0.55 |
|
|
- |
9 |
ö |
|
|
× |
a ×h |
×DS |
||||||
|
|
|
|
||||||
p := e Д |
è Dh |
тр |
|
Д ø |
|||||
|
|
||||||||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nпр := N×pa
n := Nпр×Pпр×h
pa = 1
Nпр = 28 n = 23.8
57
Расчет импульсного сопротивления и заземления в виде сетки подстанции.
Исходные данные:
размеры подстанции: |
длина: |
A := 107.8 |
(м) |
||
|
|
|
ширина: |
В := 87.5 |
(м) |
удельное сопротивление первого грунта: |
r1 := 20 |
|
|||
коэффициенты: |
|
ak := 0.0026 |
|
||
|
|
|
|
bk := 0.00915 |
|
|
|
|
|
ck := 0.0104 |
|
|
|
|
|
dk := 0.0224 |
|
ток молнии |
|
Iмолн := 55 |
|
||
коэффициент сезонности: |
|
y := 1.9 |
|
||
определяем площадь контура заземления: |
|
(м2) |
|||
S := (A + 3)×(В + 3) |
|
S = 10027.4 |
|||
определяем удельное сопротивление второго грунта: |
|
|
|||
r2 := |
r1 |
|
r2 = 10.526 |
|
|
y |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
принимаем диаметр проводов (и соответствующее сечение):
d := 10 (мм)
d2
Fмп := p × 4
проверка на термическую прочность:
максимальный ток КЗ:
время срабатывания релейной защиты: коэффициент термической стойкости:
Fмп = 78.54 |
(мм2) |
Iм := 16000 |
(кА) |
T := 0.12 |
(сек) |
b := 21 |
|
|
|
I 2×T |
||
Fтс := |
м |
|
||
400 |
×b |
|||
|
|
|||
проверка на корозионную стойкость:
Sср := ak×ln(240)3 + bk×ln(240)2 + ck×ln(240) + dk Fкор := 3.14×Sср×(Sср + d)
принимаем расстояние между полосами сетки: lпп := 18 (м)
общая длина полос в сетке
L := A + 3 |
×(В + 3) + В + 3 ×(A + 3) |
|
п |
lпп |
lпп |
|
||
число ячеек:
m := S lпп2
58
Fтс = 60.474 (мм2)
Sср = 0.782
Fкор = 26.485 (мм2)
Lп = 1114.1556 (м)
m = 30.949
принимаем m := 30
по горизонтали
A + 3 nг := lпп
по вертикали
nв := В + 3 lпп
определяем длину сторон ячейки:
L := A + 3 |
|
г |
nг |
|
|
В + 3
Lв := nв
каждая ячейка размером 18,46 x 18,1
В+3
18,1
18,46
А+3
nг = 6.156 |
nг := 6 |
nв = 5.028 |
nв := 5 |
Lг = 18.467 |
м |
Lв = 18.1 |
м |
Рисунок 3 - Сетка заземления и расстановка вертикальных электридов длина полос в рассматриваемой модели:
L := (18.46×6×6) + (18.1×5×7) |
L = 1298.06 |
(м) |
|||||||||
колличество вертикальных электродов: |
|
|
|||||||||
|
4× |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n := |
|
S |
|
|
|
|
n = 33.379 |
n := 34 |
|||
12 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
в |
|
|
|
|
|
|
|
в |
в |
||
длина вертикальных электродов: |
|
|
|||||||||
Lв := |
5 |
|
(м) |
|
|
|
|
|
|
||
отношение |
|
|
|
Lв |
= 0.05 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
коэффициент |
A := 0.4 |
|
|
||||||||
59
вычисляем стационарное сопротвление заземлителя:
R |
|
|
æ |
A |
|
1 |
ö |
|
:= r |
1 |
×ç |
|
|
+ |
|
÷ |
|
|
|
|
||||||
|
S |
|
||||||
1 |
|
è |
|
|
L + nв×Lв ø |
|||
R |
|
|
æ |
A |
|
1 |
ö |
|
:= r |
2 |
×ç |
|
|
+ |
|
÷ |
|
|
|
|
||||||
|
S |
|
||||||
2 |
|
è |
|
|
L + nв×Lв ø |
|||
Находим импульсный коэффициент для обоих слоев
aи1 |
:= |
|
|
1500 |
S |
|
|
(r1 |
+ 320)×(Iмолн + 45) |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
aи2 |
:= |
|
|
1500 |
S |
|
|
(r2 |
+ 320)×(Iмолн + 45) |
||||
|
|
|
||||
Расчитываем импульсное сопротивление заземлителя, (Ом)
Rи1 := R1×aи1
Rи2 := R2×aи2 Rоб := Rи1 + Rи2
aи1 = 2.102
aи2 = 2.132
Rи1 = 0.197
Rи2 = 0.10
Rоб = 0.301
R1 = 0.094 (Ом)
R2 = 0.049 (Ом)
Расчет молниезащиты подстанции
Исходные данные:
высота шинных молниеотводов над уровнем земли высота линейных молниеотводов над уровнем земли высота линейного портала над уровнем земли высота шинного портала над уровнем земли расстояние между шинными молниеотводами расстояние между линейными молниеотводами номинальное напряжение ОРУ - 220 кВ
hш := 21 |
(м) |
hл := 28 |
(м) |
hлп := 16.5 |
(м) |
hшп := 11 |
(м) |
Lшш := 30.8 |
(м) |
Lлл := 30.8 |
(м) |
Двойной стержневой молниеотвод 1-2
эффективная высота молниеотвода |
hэфш := 0.85×hш |
hэфш = 17.85 |
(м) |
радиус зоны защиты на уровне |
r0ш := (1.1 - 0.002×hш)×hш |
r0ш = 22.218 |
(м) |
земли |
hcxш := hэфш- (0.17 + 3×10− 4×hш)×(Lшш- hш) |
|
|
минимальная высота внутренней |
|
|
|
зоны |
|
|
|
|
|
hcxш = 16.122 |
(м) |
половина ширины внутренней зоны на |
rc0ш := r0ш |
rc0ш = 22.218 |
|
уровне земли |
(м) |
60
проверяем на защищенность шинные порталы |
|
|
|
æ |
|
|
|
h |
ö |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
радиус зоны защиты на высоте защищаемого |
r |
:= r |
×ç1 - |
|
шп |
÷ |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
объекта |
xшп |
|
0ш |
è |
|
|
|
hэфшø |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
æ h |
|
|
- h |
|
|
ö |
|||
половина ширины внутренней зоны на высоте |
r |
|
:= |
r |
×ç |
|
cxш |
|
шп |
÷ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
защищаемого объекта |
сxшп |
|
c0ш |
è |
|
|
hcxш |
|
|
ø |
|||||
|
|
|
|
|
|
æ |
|
|
|
h |
ö |
|
|
||
радиус внутренней зоны |
r |
|
:= |
r |
×ç1 |
|
- |
|
шп |
÷ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
xшп1 |
|
c0ш |
è |
|
|
|
hэфшø |
|
||||||
Двойной стержневой молниеотвод 3-4
rxшп = 8.526 |
(м) |
rсxшп = 7.059 |
(м) |
rxшп1 = 8.526 |
(м) |
эффективная высота молниеотвода радиус зоны защиты на уровне земли
минимальная высота внутренней зоны
hэфл := 0.85×hл
r0л := (1.1 - 0.002×hл)×hл
hcxл := hэфл - (0.17 + 3×10− 4×hл)×(Lлл - hл)
hэфл = 23.8 r0л = 29.232
hcxл = 23.3
(м) (м)
(м)
половина ширины внутренней зоны на rc0л := r0л
уровне земли
проверяем на защищенность линейные порталы
радиус зоны защиты на высоте защищаемого объекта линейного портала
радиус зоны защиты на высоте защищаемого объекта шинного портала
половина ширины внутренней зоны на высоте защищаемого объекта
rc0л = 29.232 (м)
|
|
æ |
|
h |
|
|
ö |
|
|
|
|
|
r |
:= r |
×ç1 |
- |
лп |
÷ |
|
r |
= 8.966 |
(м) |
|||
|
|
|
|
|||||||||
xлп1 |
0л |
è |
|
hэфлø |
|
xлп1 |
|
|
||||
|
|
æ |
|
h |
|
|
ö |
|
|
|
|
|
r |
:= r |
×ç1 |
- |
шп |
÷ |
|
r |
= 15.721 |
(м) |
|||
|
|
|
|
|||||||||
xлп2 |
0л |
è |
|
hэфлø |
|
xлп2 |
|
|
||||
|
|
|
æ h |
|
- h |
ö |
|
|
|
|||
r |
:= r |
|
×ç |
cxл |
|
|
лп |
÷ |
r |
= 8.532 |
(м) |
|
|
|
hcxл |
|
|||||||||
сxлп |
c0л |
è |
|
|
ø |
сxлп |
|
|
||||
Двойной стержневой молниеотвод 1-3 (Разные высоты)
высоты молниеотводов равны высоте линейного молниеотвода расстояние между шинным и линейным молниеотводами
эффективная высота молниеотвода |
hэфл := 0.85×hл |
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0л := (1.1 - 0.002×hл)×hл |
минимальная высота внутренней зоны |
hcxл := hэфл - (0.17 + 3×10− 4×hл)×(Lшл - hл) |
Lшл := 18 |
(м) |
hэфл = 23.8 |
(м) |
r0л = 29.232 |
(м) |
|
|
|
|
|
æ h |
- h |
ö |
hcxл = 25.584 |
(м) |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
половина ширины внутренней зоны на |
r |
|
:= |
r |
×ç |
cxл |
шп |
÷ |
r |
= 16.664 (м) |
||
|
hcxл |
|
||||||||||
высоте защищаемого объекта шинного портала сxшп1 |
|
c0л |
è |
ø |
сxшп1 |
|
|
|||||
высоты молниеотводов равны высоте шинного молниеотвода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
эффективная высота молниеотвода |
hэфш := 0.85×hш |
|
|
|
|
|
|
hэфш = 17.85 |
(м) |
|||
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0ш := |
(1.1 - 0.002×hш)×hш |
|
|
|
r0ш = 22.218 |
(м) |
|||||
минимальная высота внутренней зоны |
hcxш := hэфш- (0.17 + 3×10− 4×hш) |
×(Lшл - hш) |
|
|
||||||||
61
hcxш = 18.379 (м)
|
|
|
|
|
æ h |
- h |
ö |
|
|
|
|||||
половина ширины внутренней зоны на |
r |
:= r |
×ç |
cxш |
шп |
÷ |
r |
= 8.92 |
(м) |
||||||
hcxш |
|
||||||||||||||
высоте защищаемого объекта шинного портала |
сxшп2 |
|
|
c0ш è |
ø |
сxшп2 |
|
|
|||||||
средняя минимальная высота внутренней зоны |
hcxср := |
hcxл + hcxш |
|
|
|
|
hcxср = 21.981 |
(м) |
|||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
средняя половина ширины внутренней зоны на |
rсxшп := |
|
rсxшп1+ rсxшп2 |
|
rсxшп = 12.792 |
|
|||||||||
уровне высоты шинного портала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(м) |
|||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Двойной стержневой молниеотвод 2-3 (Разные высоты)
высоты молниеотводов равны высоте линейного молниеотвода расстояние между шинным и линейным молниеотводами
эффективная высота молниеотвода |
hэфл := 0.85×hл |
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0л := (1.1 - 0.002×hл)×hл |
минимальная высота внутренней зоны |
hcxл := hэфл - (0.17 + 3×10− 4×hл)×(Lшл - hл) |
Lшл := 35.67 hэфл = 23.8 r0л = 29.232
(м) (м) (м)
|
|
|
|
æ h |
|
- h |
ö |
hcxл = 22.432 |
(м) |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
половина ширины внутренней зоны на |
r |
:= |
r |
×ç |
cxл |
шп |
÷ |
r |
= 14.897 (м) |
|||
|
|
|
||||||||||
высоте защищаемого объекта шинного портала сxшп1 |
|
c0л |
è |
|
h |
|
|
ø |
сxшп1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
cxл |
|
|
|
||||
высоты молниеотводов равны высоте шинного молниеотвода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
эффективная высота молниеотвода |
hэфш := 0.85×hш |
|
|
|
|
|
|
|
hэфш = 17.85 |
(м) |
||
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0ш := (1.1 - 0.002×hш)×hш |
|
|
|
|
r0ш = 22.218 |
(м) |
|||||
минимальная высота внутренней зоны |
hcxш := hэфш- (0.17 + 3×10− 4×hш)×(Lшл - hш) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hcxш = 15.264 |
(м) |
|
|
|
|
|
|
æ h |
- h |
ö |
||||
половина ширины внутренней зоны на |
|
r |
:= r |
×ç |
cxш |
шп |
÷ |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
высоте защищаемого объекта шинного портала |
сxшп2 |
|
c0ш è |
hcxш |
ø |
||||||
средняя минимальная высота внутренней зоны |
hcxср := |
hcxл + hcxш |
|
|
|
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
rсxшп1+ rсxшп2 |
|
||||||||
средняя половина ширины внутренней зоны на |
rсxшп := |
|
|||||||||
уровне высоты шинного портала |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двойной стержневой молниеотвод 3-5 |
|
|
|
|
|||||||
расстояние между линейными молниеотводами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эффективная высота молниеотвода |
hэфл := 0.85×hл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0л := ( |
1.1 - 0.002×hл)×hл |
|
|
|
|
|
|
|
||
минимальная высота внутренней зоны hcxл := hэфл - (0.17 + 3×10− 4×hл)×(Lлл - hл)
rсxшп2 = 6.206
hcxср = 18.848
rсxшп = 10.552
Lлл := 40.6 hэфл = 23.8 r0л = 29.232
hcxл = 21.552
(м)
(м)
(м)
(м) (м) (м)
(м)
половина ширины внутренней зоны на уровне земли r |
:= r |
r |
= 29.232 (м) |
c0л |
0л |
c0л |
|
62 |
|
|
|
проверяем на защищенность шинные порталы |
|
|
æ |
|
|
|
h |
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
радиус зоны защиты на высоте защищаемого |
r |
:= r |
×ç1 - |
|
шп |
÷ |
|
|
r |
= 15.721 |
(м) |
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||
объекта шинного портала |
xшп |
|
0л |
è |
æ h |
hэфлø |
ö |
xшп |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
- h |
|
|
|
|
||||||
половина ширины внутренней зоны на высоте |
r |
|
:= r |
|
×ç |
|
cxл |
|
шп |
÷ |
r |
|
= 14.312 |
(м) |
||
|
|
|
|
hcxл |
|
|
||||||||||
защищаемого объекта шинного портала |
сxшп |
c0л |
è |
|
|
ø |
сxшп |
|
|
|||||||
Двойной стержневой молниеотвод 4-5
расстояние между линейными молниеотводами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эффективная высота молниеотвода |
hэфл := 0.85×hл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0л := ( |
1.1 - 0.002×hл)×hл |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
минимальная высота внутренней зоны hcxл := hэфл - (0.17 + 3×10− 4×hл)×(Lлл - hл) |
||||||||||||||
половина ширины внутренней зоны на уровне земли |
r |
|
|
:= r |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
c0л |
0л |
|
|
|
|
|
|
|
|||
проверяем на защищенность шинные порталы |
|
|
|
|
æ |
|
|
h |
|
ö |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
радиус зоны защиты на высоте защищаемого |
r |
|
:= r |
×ç1 - |
шп |
÷ |
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||||||||
объекта шинного портала |
|
xшп |
|
|
0л |
è |
æ h |
hэфлø |
ö |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- h |
|||||
половина ширины внутренней зоны на высоте |
r |
|
|
:= r |
|
×ç |
cxл |
|
шп |
÷ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
защищаемого объекта шинного портала |
сxшп |
|
c0л |
è |
|
hcxл |
ø |
|||||||
Lлл := 50.96 |
(м) |
hэфл = 23.8 |
(м) |
r0л = 29.232 |
(м) |
hcxл = 19.704 |
(м) |
rc0л = 29.232 |
(м) |
rxшп = 15.721 |
(м) |
rсxшп = 12.913 (м)
Двойной стержневой молниеотвод 6-7
расстояние между шинными молниеотводами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lшш := 15.4 |
(м) |
|||
расстояние между линейными молниеотводами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lлл := 15.4 |
(м) |
|||
эффективная высота молниеотвода |
hэфш := 0.85×hш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hэфш = 17.85 |
(м) |
||||
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0ш := (1.1 - 0.002×hш)×hш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r0ш = 22.218 |
(м) |
|||||||||
минимальная высота внутренней зоны |
hcxш := hэфш- (0.17 + 3×10− 4×hш)×(Lшш- hш) |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hcxш = 18.837 |
(м) |
||
половина ширины внутренней зоны на |
rc0ш := r0ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rc0ш = 22.218 |
(м) |
|||
уровне земли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проверяем на защищенность шинные порталы |
|
|
|
|
æ |
|
|
|
h |
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
радиус зоны защиты на высоте защищаемого |
r |
|
|
:= |
r |
×ç1 |
- |
|
|
шп |
÷ |
|
|
r |
|
= 8.526 |
(м) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
объекта |
|
xшп |
|
0ш è |
|
|
hэфшø |
|
xшп |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
æ h |
|
|
|
- h |
|
|
ö |
|
|
|
|
|
||
половина ширины внутренней зоны на высоте |
r |
|
:= r |
|
×ç |
|
cxш |
|
шп |
÷ |
r |
|
|
= 9.244 |
(м) |
||||||
|
|
|
|
hcxш |
|
|
|
|
|||||||||||||
защищаемого объекта |
|
сxшп |
|
c0ш è |
|
|
|
ø |
сxшп |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
æ |
|
h |
|
|
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
радиус внутренней зоны |
r |
|
:= |
r |
×ç1 - |
шп |
÷ |
|
|
|
r |
|
|
= 8.526 |
(м) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
xшп1 |
|
|
c0ш |
è |
|
hэфшø |
|
|
|
xшп1 |
|
|
||||||||
63
Двойной стержневой молниеотвод 8-9
эффективная высота молниеотвода |
hэфл := 0.85×hл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0л := (1.1 - 0.002×hл)×hл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
минимальная высота внутренней зоны |
hcxл := hэфл - (0.17 + 3×10− 4×hл)×(Lлл - hл) |
|||||||||||
половина ширины внутренней зоны на |
r |
:= r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уровне земли |
c0л |
0л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проверяем на защищенность линейные порталы |
|
|
æ |
|
h |
|
|
ö |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
радиус зоны защиты на высоте защищаемого объекта |
r |
:= r |
×ç1 |
- |
лп |
÷ |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||
линейного портала |
|
|
xлп1 |
0л |
è |
|
hэфлø |
|
||||
|
|
|
|
|
æ |
|
h |
|
|
ö |
|
|
радиус зоны защиты на высоте защищаемого объекта |
r |
:= r |
×ç1 |
- |
шп |
÷ |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||
шинного портала |
|
|
xлп2 |
0л |
è |
|
hэфлø |
|
||||
|
|
|
|
|
|
æ h |
|
- h |
ö |
|||
половина ширины внутренней зоны на высоте |
r |
:= r |
|
×ç |
cxл |
|
|
лп |
÷ |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
защищаемого объекта |
|
|
сxлп |
c0л |
è |
|
hcxл |
|
ø |
|||
Двойной стержневой молниеотвод 8-11
hэфл = 23.8 |
(м) |
|
r0л = 29.232 |
(м) |
|
hcxл = 26.048 |
(м) |
|
rc0л = 29.232 |
(м) |
|
rxлп1 = 8.966 |
(м) |
|
r |
= 15.721 |
(м) |
xлп2 |
|
|
r |
= 10.715 |
(м) |
сxлп |
|
|
расстояние между линейными молниеотводами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lлл := 43.32 |
(м) |
|||
|
hэфл := 0.85×hл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
эффективная высота молниеотвода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hэфл = 23.8 |
(м) |
|||||||
радиус зоны защиты на уровне земли |
r0л := |
(1.1 - 0.002×hл)×hл |
|
|
|
|
r0л = 29.232 |
(м) |
||||||||||
минимальная высота внутренней зоны |
hcxл := hэфл - (0.17 + 3×10− 4×hл)×(Lлл - hл) |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hcxл = 21.067 |
(м) |
||
половина ширины внутренней зоны на уровне земли r |
:= r |
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
= 29.232 |
(м) |
|||||
|
|
c0л |
|
|
|
0л |
|
|
|
|
|
|
|
|
c0л |
|
|
|
проверяем на защищенность шинные порталы |
|
|
|
|
æ |
|
|
h |
|
ö |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
радиус зоны защиты на высоте защищаемого |
|
r |
|
:= |
r |
×ç1 - |
шп |
÷ |
|
|
r |
= 15.721 |
(м) |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
объекта шинного портала |
|
xшп |
|
|
0л |
è |
æ h |
hэфлø |
ö |
xшп |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- h |
|
|
|
|
|||||
половина ширины внутренней зоны на высоте |
r |
|
|
:= r |
|
×ç |
cxл |
|
шп |
÷ |
r |
|
= 13.969 |
(м) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
защищаемого объекта шинного портала |
|
сxшп |
|
c0л |
è |
|
hcxл |
ø |
сxшп |
|
|
|||||||
Грозоупорность ОРУ
1.Определяем число случаев перекрытия изоляции при прорывах прямых ударов молнии и обратных перекрытий.
rэ := 0.006 |
радиус фазы |
hср := 11 |
высота подвеса ошиновки |
волновое сопротивление ошиновки, (Ом)
|
æ |
2×h |
ö |
|
|
z := 60×lnç |
ср |
÷ |
z = 492.422 |
||
|
|
||||
ош |
è |
rэ |
ø |
ош |
|
|
|
||||
U50% := 620 разрядное напряжение для импульса отрицательной полярности, (кВ). 64
Iкр := |
2×U50% |
Iкр = 2.518 |
кА |
||
zош |
|
||||
|
|
|
|||
доля опасных перенапряжений, возникающих при непосредственном грозовом разряде в ошиновку ОРУ минуя молниеотводы:
|
- 0.04×Iкр |
|
pпр = 0.904 |
|
pпр := e |
|
|
||
lгирл := 0.0255 |
высота подвеса гирлянды на опоре, (км). |
|||
Rи := 10 |
импульсное сопротивление заземлителя, (Ом). |
|||
I := |
U50% - 50×lгирл |
|||
оп |
|
R |
|
Iоп = 61.873 |
|
|
и |
|
|
вероятность обратного перекрытия при ударах молнии в гирлянду изоляторов:
|
|
|
- 0.04×Iоп |
pоп = 0.084 |
||||
pоп := e |
|
|
|
|
||||
pa := 0.005 |
вероятность грозового поражения ошиновки ОРУ минуя молниеотводы (для класса |
|||||||
|
|
|
|
|
номинального напряжения до 750 кВ. |
|
||
h |
пр |
:= 0.9 |
вероятность перехода импульсного перенапряжения изоляции в силовую |
|||||
|
|
|
дугу при разрядах молнии в ПС минуя молниеотводы. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
h |
оп |
:= 0.9 |
вероятность перехода импульсного перенапряжения изоляции в силовую |
|||||
|
|
|
дугу при обратных перекрытиях. |
|
||||
hс := 22.5 |
|
|||||||
максимальная высота сооружения на ПС, (м). |
|
|||||||
эквиволентная ширина, с которой сооружение собирает боковые разряды, (м): |
||||||||
|
|
|
|
|
|
2×h 2 |
|
|
Rэкв := 5×hс - |
с |
Rэкв = 78.75 |
||||||
30 |
|
|||||||
a |
|
:= 107.8 |
длина территории ПС, (м). |
|
||||
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
bT := 87.5 |
ширина территории ПС, (м). |
|
||||||
N |
гроз_ч |
:= 30 |
число грозовых часов в году. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
плотность разрядов молнии на 1 км2 поверхности: |
|
|||||||
p0 := 0.05×Nгроз_ч |
p0 = 1.5 |
|||||||
тогда число случаев перекрытия изоляции
Nпу := p0×(aT + 2×Rэкв)×(bT + 2×Rэкв)×(hпр×pa ×pпр + hоп×pоп)×10- 6
Nпу = 0.007783
2.Определим среднюю повторяемость в годах опасных перенапряжений на ПС из-за грозовых разрядов в ОРУ (в годах):
Tпу := |
1 |
|
Tпу = 128.492 |
|
Nпу |
||||
|
|
|||
Система молниезащиты ПС должна обеспечить в зависимости от класса ее номинального напряженияTпу не ниже 1000 для 220 кВ.
65
3.Определим число опасных грозовых перенапряжений от набегающих волн на ПС в целом, т.е. перенапряжений, превышающих допустимые значения за год.
допустимое сопротивление внутр. изоляции СТ, реактора, лин. выключателя, (кВ):
Uдоп := 2.2×220 |
Uдоп = 484 |
zпр_кор := 367.961 |
волновое сопротивление коронирующей линии. |
величина критического тока набегающей волны на РУ при ударе молнии в провод для внутр. изоляции элетроустановки:
Iпр_эу := |
2×Uдоп |
Iпр_эу = 2.631 |
|
z |
|
||
|
пр_кор |
|
|
доля опасных для изоляции ПС импульсов при прорыве молнии на провода, возникших в ределах опасной зоны:
yпр := e |
- 0.04×Iпр_эу |
y пр |
= 0.9 |
|
|||
Rи := 10 |
импульсное сопротивление заземлителя. |
|
|
d := 0.3 |
для одного тросса. |
|
|
hоп := 36 высота опоры, (м).
величина критического тока для внутр. изоляции ПС при обратных перекрытиях лмн. изоляции:
Iоп_эу := |
Uдоп |
Iоп_эу = 23.269 |
|
Rи + d ×hоп |
|||
|
|
доля опасных для изоляции ПС импульсов при обратных перекрытиях изоляции, возникших в ределах опасной зоны:
yоп := e |
- 0.04×Iоп_эу |
y оп |
= 0.394 |
|||
|
|
|
||||
Nоп := 8 |
|
число ударов в опору. |
|
|
||
N := 25 |
|
общее число ударов молнии на 100 км длины линии. |
|
|
||
доля грозовых ударов в опору: |
|
|
||||
dоп := |
Nоп |
|
|
d оп |
= 0.32 |
|
|
N |
|
||||
kэ := 0.6 |
|
|
|
|||
|
коэффициент взаимного перекрытия линии вне городской черты (просека). |
|||||
nвл := 2 |
|
число отходящих линий. |
|
|
||
lопас_зана := 2 |
длина опасной зоны, (км) |
|
|
|||
тогда число опасных грозовых перенапряжений
Nнв := N×Nгроз_ч×lопас_зана×nвл×(1 - kэ)×(pa ×yпр + d оп×pоп×yоп)×10- 4
Nнв = 0.00181
Nнв = 0.00181
4. Определим среднюю повторяемоть опасных перенапряжений на ПС (в годах):
Tнв := |
1 |
Tнв = 551.159 |
|
Nнв |
|||
|
Рекомендуемые показатели надежности грозозащиты ПС в зависимости от класса номинального напряжения оценивается следующим значением:Тнв=400 - 600 для 220 кВ.
66
Практическое занятие № 3 Защита подстанций, электрических станций, ВЛ от прямых ударов молнии.
Цель занятия: научиться расставлять молниеотводы на планах HE станций и подстанций и определять их зоны молниезащиты, а также определять зоны молниезащиты ВЛ.
Впроцессе проведения практического занятия на примерах планов типовых РУ изучается как правильно расставлять молниеотводы, затем анализируются планы реальных подстанций с расстановкой молниеотводов, выполненной проектными организациями. На примере одного из планов РУ показывается как рассчитать зоны молниезащиты. Предлагается студентам
выполнить аналогичный расчет самостоятельно и рассмотреть расчет зон молниезащиты ВЛ.
Вначале практического занятия рекомендуется отметить, что защита от
прямых ударов молнии выполняется в комплексе с заземление и защитой от набегания волн перенапряжений, поэтому целесообразно рассматривать ее как элемент комплексной задачи. Пример решения такой задачи показан в п. 5.2 в примере выполнения расчетно-графической работы.
Практическое занятие № 4.
Определение импульсного сопротивления заземления РУ, молниеотводов, опор.
Цель занятия: научиться конструктивно выполнять заземления HE станций и подстанций и определять их импульсные сопротивления, аналогично для молниеотводов и опор.
В процессе проведения занятия вначале анализируются планы РУ с заземлениями, рассматриваются условные прокладки заземлений. Затем
показывается на плане РУ как выполнить сетку заземления и дается порядок расчета стационарного и импульсного сопротивлений заземления.
67
Следующая задача – выполнение заземление молниеотвода или опоры по выбору преподавателя. Она решается совместно с аудиторией, при этом подчеркиваются отличие конструктивного плана от предыдущего заземления.
Пример решения таких задач подробно рассмотрен в п. 5.2 при выполнении РГР.
Практическое занятие № 5.
ОПН, их характеристики и выбор. Выбор места расположения ОПН на схеме и на плане РУ.
Цель занятия: изучить характеристики ОПН, освоить методику выбора ОПН, а также – методику их размещения вначале на схеме РУ, затем на плане РУ. Научиться выбирать типы и количество ОПН и расставлять их на плане и на схеме.
На занятии с помощью медиапроектора показываются характеристики ОПН, обсуждается с аудиторией какие из них целесообразно использовать при выборе ОПН. Затем приводится пример предварительного и окончательного выбора ОПН.
На схемах РУ подстанций с помощью медиапроектора демонстрируется установка ОПН, рассматриваются условия подключения ОПН к электроустановкам. Затем на примере РУ показывается как правильно
рассчитать требуемое расстояние между ОПН и защищаемым аппаратом и показывается как расставлять ОПН на плане.
Примеры подключения ОПН к схеме РУ и их расстановки на плане показаны в п. 6.2 при выполнении РГР.
Практическое занятие № 6.
Определение длины защищенного подхода к ПС, электростанции. Цель занятия: освоить методику выбора длины защищенного подхода к
ПС, электростанции.
При проведении практического занятия необходимо установить связь между расположением ОПН на плане РУ и длиной защищаемого подхода. При
68
заданном расположении оборудования на ПС и конструктивном исполнении ВЛ показать как определяется длина защищенного подхода линии. При
решении такой задачи целесообразно использовать результаты предыдущих занятий. Рассчитанная длина защищенного подхода сравнивается с рекомендованной для ВЛ рассмотренного класса напряжения [1].Пример решения задачи такого типа показан в п. 6.2 в примере выполнения РГР.
Практическое занятие № 7.
Оценка надежности грозозащиты подстанции.
Цель занятия: научиться определять надежность грозозащиты подстанции и анализировать полученные результаты.
Вначале рассматривается случай отключения подстанции от прямых ударов молнии и определяется средняя повторяемость (в годах) опасных перенапряжений на ПС из-за грозовых разрядов непосредственно в РУ.
Затем исследуется случай отключения подстанции от набегающих волн перенапряжений и для него определяется средняя повторяемость (в годах) опасных перенапряжений от набегающих волн.
Найденные значения сравниваются с нормируемыми и делается вывод о надежности принятой грозозащиты. Это решение комплексной задачи. Такой пример также приведен в п. 6.2 РГР.
Практическое занятие № 8. Обзор задач по всем темам.
В данном практическом занятии подводится итог в получении практических навыков по решению задач молниезащиты электроустановок, по оценке надежности грозозащиты ВЛ и подстанций. Систематизируются сведения по рассмотренным выше объектам изучения. Предлагается для
реальной ПС и ВЛ рассмотреть ход выполнения комплексной оценки работы в грозовой сезон.
69