2 Защита пс от прямых ударов молнии
2.1 Выбор молниеотвода
Параметры зоны защиты:
- эффективная высота молниеотвода hэф - высота, которая является пространственной зоной защиты. Для одиночного стержневого молниеотвода пространственная зона защиты выполняется в виде конуса.
- радиус зоны защиты на уровне земли;
- радиус зоны защиты на высоте защищаемого объекта;
- высота защищаемого объекта.
-
высота стоек. Количество стоек – 2 шт.
-
высота
выбранной опоры.
;
(43)
Где:
-
эффективная
высота молниеотвода.
м.
Радиус зоны защиты на уровне земли:
;
(44)
м.
Радиус зоны защиты на высоте защищаемого объекта:
Так как U>110, hx принимаем 11 м.
;
(45)
м.
Высоту
молниеотвода принимаем:
м;
L определяем графически. L =14 м.
-
соблюдается
Наименьшая высота внутренней зоны:
;
(46)
м.
Половина
ширины внутренней
зоны на
уровне земли:
м;
Половина ширины внутренней зоны на уровне высоты защищаемого объекта:
;
(47)
м.
;
(48)
м.
(См. Приложение 1 - Зоны защиты двух тросовых молниеотводов)
2.2 Определение импульсного сопротивления заземления
Выбираем стержневой заземлитель.
;
(49)
Где:
-
Длина заземлителя. Принимаем
м;
-
Эквивалентное сопротивление грунта.
Принимаем
(Супесок);
-
диаметр
электрода. Принимаем d=0,015 м.
Ом
.
Площадь заземляющего контура, которая используется под заземлитель ПС (РУ) размером а х b:
;
(50)
Где:
S – площадь заземляющего контура;
а -длина. Принимаем а= 500 м;
b- ширина. Принимаем b= 55 м.
Отбор по термической стойкости:
;
(51)
Где:
c – материал заземлителя (Сталь - 74);
Iз – ток замыкания на землю.
t – время протекания тока КЗ. Принимаем t=1,5 сек.
;
(52)
.
-
коэффициент
влияния окружающей среды на грунт;
;
(53)
Где:
αi, bx, ск, dк - коэффициенты, зависящие от состава грунта
Т - время использования заземлителя, мес. (ПУЭ – 7 изд.)
;
(54)
Выбирается вертикальный электрод и его глубина залегания для рассматриваемой климатической зоны (с учетом сезонных изменений грунта).
;
(55)
-
расстояние
между полосами. Принимаем
.
см.
;
(56)
m – число сегментов заземляющего контура.
;
(57)
сег.
; (58)
см.
;
(59)
Где:2
-
вспомогательный коэффициент. Принимаем
6
(Электротехнический справочник В 4 т. /
Под общ. ред. В.Г. Герасимов. Под общ. ред.
А.Ф. Дьяков.)
Ом.
Определяем импульсный эффект:
;
(60)
Где:
Iм – вероятный ток молнии. Принимаем Iм=70 кА.
Стационарное и импульсное сопротивления связаны между собой импульсным коэффициентом заземлителя:
;
(61)
Ом.
Заземлитель большой длины, у которого импульсный коэффициент больше 1, называется протяженным заземлителем, то есть заземлителем, у которого заметно влияние индуктивности материала, из которого он изготовлен.
Представляя молниеотвод моделью, состоящей из сосредоточенной индуктивности и импульсного сопротивления заземлителя, можно определить потенциал, образующийся на молниеотводе стекающим по нему импульсным током молнии.
Условие безопасности прохождения тока молнии:
(62)
Где:
-
крутизна
фронта тока молнии. Принимаем аф=45
кА/мкс;
-
удельная
индуктивность, индуктивность единицы
высоты электроустановки. Принимаем
Гн/м;
- высота электроустановки. Принимаем l=3,5 м.
кВ.
Пользуясь полученной формулой, можно определить минимально допустимое расстояние между электроустановкой и молниеотводом по воздуху и в земле. В качестве примера покажем как это делается для не равнинной местности РФ. Для не равнинной территории:
- амплитуда тока молнии IМ = 50 кА;
- крутизна фронта тока молнии a = 40 кА/мкс;
- расчетная длительность фронта тока молнии 2 мкс;
- допустимое значение напряженности электрического поля в воздухе для всех случаев Е = 400 кВ/м.
Минимальное расстояние между электроустановкой и молниеотводом по воздуху:
;
(63)
м.
Аналогично определяем расстояние в земле между заземлителем и ближайшей к нему точкой электроустановки в земле при допустимом значении. Eз = 200 кВ/м.
;
(64)
м.
Минимально допустимые расстояния по воздуху и в земле
lв ≥ 3 м; lз ≥ 4 м.