11.2 Электробезопасность

Для обеспечения безопасности работ на ОРУ 110 кВ приняты к установке разъединители с заземляющими ножами, предусмотрена механическая блокировка, не позволяющая включить заземляющее устройство при

включённых главных ножах и наоборот. Также имеется электромагнитная оперативная блокировка разъединителей и их заземляющих ножей, исключающая возможность отключения разъединителей под нагрузкой, включение заземляющих ножей на участки под напряжением и подачу напряжения на заземлённые участки.

Ячейки КРУ – 10 кВ имеют механическую блокировку, которая исключает возможность выката тележки при включённом выключателе, возможность закатить тележку в рабочее положение при включённом выключателе.

Электромагнитную оперативную блокировку, дополнительно к механической, имеют ячейки вводов, секционного выключателя и трансформаторов напряжения.

11.3 Контроль изоляции

Постоянный контроль изоляции в сети 10 кВ производится по показаниям вольтметра с переключателем фазное/линейное напряжение, присоединённому к «звезде» трансформаторов напряжения НАМИ. Кроме этого, предусмотрена неселективная сигнализация однофазного замыкания на землю, которая состоит из реле максимального напряжения, подключенного к обмотке, соединённой по схеме «открытого треугольника». Для контроля изоляции присоединений применяются трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛМ, установленные в КРУ на каждой отходящей линии.

Рисунок 11.3.1 – Принципиальная схема трансформатора напряжения

Рисунок 11.3.2 – Принципиальное устройство трансформатора тока ТЗЛМ

Определяется величина тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в сети 10 кВ и решается вопрос о необходимости его компенсации.

Емкостной ток ОЗЗ равен:

I_озз = ∑ I_со,I ∙ l_i , А; (96)

где: I_со,I – ток однофазного замыкания на землю для определённого сечения кабеля при напряжении 10 кВ, А/м;

l_i – длина данной кабельной линии, км.

Сеть внутреннего электроснабжения предприятия состоит из следующих кабельных линий:

- 3 х 25 мм² – 2,12 км;

- 3 х 50 мм^{2 –} 2,958 км;

- 3 х 70 мм² – 1,32 км;

- 3 х 95 мм² – 0,808 км;

Ток ОЗЗ для для кабеля сечением 25 мм² составляет 0,62 А/км, для 50 мм² – 0,78 А/км, для 70 мм² – 0,87А/км, для 95 мм² – 0,96А/км,

Ток ОЗЗ составляет:

I_озз = 2,12 ∙ 0,62 + 2,958 ∙ 0,78 + 1,32 ∙ 0,87+ 0,808 ∙ 0,96=5,56 А.

Так как 5,56А < 20 А, то согласно ПУЭ необходимость компенсации токов ОЗЗ отсутствует.

Схемы сигнализации однофазных замыканий на землю представлены на рисунках 11.3.1 и 11.3.2.

11.4 Расчёт защитного заземления ГПП

Производится расчёт заземлителя в двухслойной земле методом наведённых потенциалов по допустимому сопротивлению.

Исходные данные:

ГПП имеет два трансформатора 110/10 кВ с эффективной заземлённой нейтралью со стороны 110 кВ; для питания собственных нужд имеется два трансформатора 10/0,4 кВ с глухозаземлённой нейтралью со стороны низшего напряжения; распределительные устройства 110 кВ открытого типа, 10 кВ – закрытого.

Территория подстанции занимает площадь S = 1512 м².

Заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов сечением 4х40 мм и вертикальных стержневых электродов длиной l_в = 5 м, диаметром d = 12 мм; глубина заложения электродов в землю t = 0,8м.

Расчётные удельные сопротивления верхнего и нижнего слоёв земли:

ρ₁ = 180 Ом ∙ м, ρ₂ = 60 Ом ∙ м, мощность верхнего слоя земли h₁ = 2,3 м.

В качестве естественного заземлителя предполагается использовать систему двух подходящих к подстанции воздушных линий 110 кВ на железобетонных опорах с длинной пролёта l = 250 м; каждая линия имеет один стальной горизонтальный трос сечением S = 50 мм²; расчётное ( с учётом сезонных колебаний ) сопротивление заземления одной опоры r_ОП = 12 Ом; число опор с тросом на каждой линии 20; данные измерений сопротивления трос – опора отсутствуют.

Сопротивление заземлителя растеканию тока R_з согласно требованиям ПУЭ должно быть не более 0,5 Ом для U = 110 кВ.

Расчётный ток КЗ на стороне 110 кВ составляет 17,5 кА.

Сопротивление естественного заземлителя для двух линий R_е равно:

; (97)

где n_т – число тросов на опоре;

r_т = 0,15 ∙ l / S;

. (98)

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_иск. получается

с учётом того, что R_з = 0,5 Ом и R_е = 1,5 Ом:

.

Составляется предварительная схема заземлителя и наносится на план подстанции (рисунок 11.4.1).

Рисунок 11.4.1 – План заземляющего контура

Принимается контурный (распределительный) тип заземлителя, то есть в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых электродов. По предварительной схеме определяется суммарная длина горизонтальных и количество вертикальных электродов:

L_г = 658 м; n = 70 шт.

Составляется расчётная модель заземлителя в виде квадрата площадью

S = 1512 м² (это площадь ОРУ – 110 кВ).

Распределительное устройство 10 кВ также подключается к данному заземляющему контуру. Длина одной его стороны . Количество ячеек по одной стороне модели:

. (99)

Принимается m = 9.

Уточняется суммарная длина горизонтальных электродов:

. (100)

Длина стороны ячейки:

. (101)

Расстояние между вертикальными электродами:

.

Суммарная длина вертикальных электродов:

L_в = n ∙ l_в = 70 ∙ 5 = 350 м.

Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов:

. (102)

Относительная длина:

. (103)

Определяется расчётное эквивалентное удельное сопротивление грунта ρ_э. Предварительно определяется:

ρ₁ / ρ₂ = 180 / 60 = 3.

Так как 1 < ρ₁ / ρ₂ < 10, то значение показателя степени к определяется по формуле:

. (104)

Тогда:

.

Вычисляется расчётное сопротивление R_и рассматриваемого искусственного заземлителя.

Предварительно определяется коэффициент А:

А = 0,44 – 0,84 ∙ 0,15 = 0,318.

Тогда

.

Это значение R_и примерно равно требующемуся сопротивлению искусственного заземлителя R_иск = 0,75Ом.

Общее сопротивление заземлителя подстанции (с учётом сопротивления естественного заземлителя):

.

Определяется потенциал заземлённого устройства при протекании по нему тока КЗ:

φ_зу = I_з ∙ R_з = 17,5∙ 0,5 = 8,75 кВ.

Этот потенциал допустим, так как он меньше 10 кВ.

Электроды заземлителя проверяются на термическую устойчивость к токам КЗ:

;

где С = 74 – постоянный коэффициент для стали.

Площадь электрода составляет 160 мм² > S_т = 46,1 мм², то есть по термической стойкости проходит.

Таким образом, искусственный заземлитель подстанции выполняется из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4х40 мм, длиной не менее 778 м; и вертикальных стержневых электродов в количестве не менее 70 штук, диаметром 12 мм, длиной по 5 м, размещённых в местах

пересечения горизонтальных полос по возможности равномерно,

то есть на одинаковом расстоянии один от другого.

Глубина погружения электродов в землю 0,8м.

При этих условиях сопротивление R_иск искусственного заземлителя в самое неблагоприятное время года не будет превышать 0,66 Ом.

Сопротивление заземлителя подстанции в целом R_э не будет превышать 0,5 Ом.

Расчёт заземления был выполнен на основании ГОСТ 12.1.030 – 81ССБТ И – 1.08.87. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление, [11].

11.5 Освещение ОРУ 110 кВ

Согласно [5], освещение должно быть не менее 1 лк / м². Площадь, подлежащая освещению (ОРУ – 110 кВ и место установки трансформаторов) составляет 1512 м².

Суммарный поток света:

∑Ф = Е_н ∙ S_ору ∙ К_з ∙ К_п = 1 ∙ 1512 ∙ 1,5 ∙ 1,2 = 2721,6 лм;

где К_з – коэффициент запаса;

К_п – коэффициент потери света.

Освещение осуществляется прожекторами типа ПЗС – 25 со световым потоком Ф_ном = 2350 лм, η = 27%.

Число прожекторов:

N = ∑Ф / Ф_ном ∙ η = 2721,6 / 2350 ∙ 0,27 = 4,2.

Устанавливаем четыре прожектора.

Максимальная сила света прожектора ПЗС – 25 I_max = 16000 кд. Прожектор установлен на высоте:

.

Четыре прожектора устанавливаются на линейных порталах на высоте 10 м.