13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / ТВН_практика / ещё пример стр 37

Параметры зоны защиты:

- эффективная высота молниеотвода hэф - высота, которая является про-

странственной зоной защиты. Для одиночного стержневого молниеотвода про-

странственная зона защиты выполняется в виде конуса.

-радиус зоны защиты на уровне земли r0;

-радиус зоны защиты на высоте защищаемого объекта гх;

-высота защищаемого объекта hi.

Зона А (вероятность прорыва молнии р < 0,005)

При высоте молниеотвода h < 150 м

51

Рис. 15. Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода:

а) на уровне защищаемого объекта; б) на высоте защищаемого объекта;

в) на уровне земли

Параметры внешней зоны защиты:

-эффективная высота молниеотвода rэф;

-радиус зоны защиты на уровне земли r0;

-радиус зоны защиты на высоте защищаемого объекта rх.

Параметры внутренней зоны защиты:

-наименьшая высота внутренней зоны hсх;

-половина ширины внутренней зоны на уровне земли rС0;

-половина ширины внутренней зоны на уровне высоты защищаемого

объекта rСх.

Зона А (р < 0,005)

Если соблюдается условие h < L ≤ 2h, то

.

Если 2h < L < 4h, то

52

. (84)

Зона Б (р < 0,05)

Для обеих зон

. (86)

Многократный стержневой молниеотвод (рис. 16).

Зоны защиты

а) на уровне высоты защищаемого объекта hx;

б) на уровне земли.

Зоны защиты определяются попарно, рассматривая по два молниеотвода как двойные стержневые молниеотводы.

Рис. 16. Зоны защиты многократного стержневого молниеотвода

Одиночный тросовый молниеотвод (рис. 17).

53

Рис. 17. Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода:

а) на уровне высоты защищаемого объекта hi;

б) на уровне земли

Рис. 18. Зоны защиты двух тросовых молниеотводов: а) на уровне защи-

щаемого объекта hi1, верхний провод;

б) на высоте защищаемого объекта hi2, нижний провод;

в) на уровне земли

54

Для зон А и Б при L < h

.

. (89)

. (90)

Для обеих зон

. (91)

Задачи для самостоятельной проработки

Задача 1

Выбрать количество молниеотводов и рассчитать их зоны защиты

для типовой подстанции 110/10 кВ, к которой подходит 2 ВЛ подстанция тупиковая, с неавтоматизированной ремонтной перемычкой. РУ 110 кВ вы-

полнено открытым, 10 кВ - закрытым. Размеры здания подстанции: длина -

30 м; ширина - 9 м; высота - 8 м.

Задача 2

Выбрать количество молниеотводов и рассчитать их зоны защиты

для защиты ОРУ-110 кВ от прямых ударов молнии. Размеры ОРУ принять равными ( 62х44 ) м. Высота линейного портала 11 м, шинного 7,5 м. Необ-

ходимые для расчёта исходные данные принять по плану типовой под-

станции с РУВН, выполненному по схеме “двухсекционированная рабочая система шин с обходной”.

Задача 3

Выбрать количество молниеотводов и рассчитать их зоны защиты

для ОРУ ПС от прямых ударов молнии, если высота подвеса изоляции на

55

шинных порталах 11 м, линейных – 16,5 м. Размеры ОРУ (50х20) м. О каком уровне напряжения ОРУ идёт речь?

Задача 4

Выбрать количество молниеотводов и рассчитать их зоны защиты для подстанции размером 65х45 м. Высота подвеса гирлянды изоляторов на линейном портале 16,5 м, на шинном – 11,5 м. Определить допустимое рас-

стояние по воздуху от молниеотвода до оборудования ОРУ подстанции.

Задача 5

Рассчитать зону защиты двойного тросового молниеотвода, подвеши-

ваемого на опорах ПБ-2 ( ВЛ 500 кВ). Исходные данные принять по спра-

вочнику.

Задача 6

Рассчитать зону защиты двойного стержневого молниеотвода, приня-

того для защиты линейных порталов высотой 11 м, расположенных на рас-

стоянии 30 м друг от друга.

Контрольные вопросы по теме занятия

1.Назначение устройства молниезащиты.

2.Принцип действия устройства молниезащиты.

3.Конструктивные части устройства молниезащиты.

4.Назначение и типы молниеотводов.

5.Понятие зоны защиты молниеотводов.

6.Требования к надежности молниезашиты.

7.Параметры зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода.

8.Зоны защиты тросового молниеотвода.

9.Как выбрать количество молниеотводов на ПС?

56

Тема 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИМПУЛЬСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗА-

ЗЕМЛЕНИЯ РУ, МОЛНИЕОТВОДОВ, ОПОР

Цель занятия: научиться конструктивно выполнять заземления станций и подстанций и определять их импульсные сопротивления, аналогично для молниеотводов и опор.

В процессе проведения занятия вначале анализируются планы РУ с за-

землениями, рассматриваются условные прокладки заземлений. Затем показы-

вается на плане РУ как выполнить сетку заземления и дается порядок расчета стационарного и импульсного сопротивлений заземления.

Следующая задача – выполнение заземление молниеотвода или опоры по выбору преподавателя. Она решается совместно с аудиторией, при этом под-

черкиваются отличие конструктивного плана от предыдущего заземления.

Пример решения таких задач подробно рассмотрен при выполнении рас-

четного задания.

Краткие теоретические сведения

Основная задача заземляющего устройства молниезащиты – отвести как можно большую часть тока молнии (50 % и более) в землю. Остальная часть тока растекается по подходящим к зданию коммуникациям (оболочкам кабелей,

трубам водоснабжения и т.д.). При этом не возникают опасные напряжения на самом заземлителе.

Заземлитель - проводник (электрод), непосредственно соединенный с фи-

зической землей, или совокупность таких проводников, связанных металличе-

скими связями.

Заземление молниезащиты служит для отвода тока молнии в землю от молниеотводов или других конструкций, в которые произошел удар молнии, и

от защитных аппаратов (ОПН, разрядники – обязательно заземлять!).

Заземляющий проводник - проводник, который связывает с ним все кон-

струкции, электрические и электронные устройства и т.п., подлежащие зазем-

лению.

57

Совокупность заземлителя и заземляющего проводника называется за-

земляющим устройством.

Система заземления – заземляющее устройство плюс все элементы аппа-

ратуры, металлоконструкции и т.п., непосредственно связанные с заземляющим устройством.

Конструктивное исполнение заземлителей Любой заземлитель комбинированный выполняется путем соединения

элементарных заземлителей следующих видов (рис. 12):

-вертикальные;

-горизонтальные;

-кольцевые;

-комбинированные;

-железобетонные фундаменты;

-сетка.

В качестве вертикальных заземлителей используются:

-стальные трубы диаметром d = 5 – 6 см, толщиной стенки не менее

3,5 мм и угловую сталь с толщиной полок не менее 4 мм (от 40×40 до 60×60

мм) отрезками длиной 2,5 – 3 м;

-стержни. Прутковая сталь диаметром не менее 10 мм длиной до 10 м

(иногда и более);

-профильная сталь. Угловая сталь с толщиной полок не менее 4 мм (от

40×40 до 60×60 мм) отрезками длиной 2,5 – 3 м.

В качестве горизонтального заземлителя:

-полосовая сталь сечением не менее 4×12 мм;

-сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Расположение электродов Вертикальные заземлители должны закладываться на глубину 0,5 - 0,6 м

от уровня планировочной отметки земли и выступать от дна траншеи на

0,1 - 0,2 м. Расстояние между электродами 2,5 - 3 м.

58

Рис. 19. Конструктивное исполнение заземлителей

Горизонтальные заземлители и соединительные полосы между верти-

кальными заземлителями укладывают в траншеи глубиной 0,6 - 0,7 м от уровня планировочной отметки земли.

Все соединения в цепях заземлителей выполняют сваркой внахлестку;

места сварки покрывают битумом во избежание коррозии.

Траншею роют обычно шириной 0,5 и глубиной 0,7 м.

Устройство внешнего заземляющего контура и прокладку внутренней за-

земляющей сети производят по рабочим чертежам проекта электроустановки.

Сопротивление заземлителя

Под сопротивлением заземлителя понимают то сопротивление, которое земля оказывает стекающему с него току (т.е. сопротивление грунта).

Все заземлители характеризуются двумя видами сопротивлений:

- если с заземлителя стекает ток промышленной частоты, то сопротивле-

ние называется стационарным; - если с заземлителя стекает импульсный ток, то сопротивление называ-

59

ется импульсным.

Стационарное и импульсное сопротивления связаны между собой им-

пульсным коэффициентом заземлителя

RИ = αИ ∙ RC.

Заземлитель небольшой длины, у которого импульсный коэффициент не превышает 1, называется сосредоточенным заземлителем (вертикальный элек-

трод).

Заземлитель большой длины, у которого импульсный коэффициент больше 1, называется протяженным заземлителем, то есть заземлителем, у ко-

торого заметно влияние индуктивности материала, из которого он изготовлен.

Заземление молниеотводов (отдельно стоящих)

Стационарное сопротивление заземлителя в виде вертикального элек-

трода круглого сечения, верхний конец которого находится на поверхности грунта

Если верхний конец не доходит до поверхности грунта, а середина элек-

трода находится на глубине заложения hз от поверхности земли

. (93)

Сопротивление горизонтального лучевого заземлителя круглого сечения,

расположенного на глубине h3

Сопротивление заземлителя в виде вертикальной трубы

. (95)

где l - длина электрода, м;

ρ – эквивалентное сопротивление грунта (определяется по двухслойной

60