2 − Оборудование; 3 − заземляющее устройство

Вывод: Заземляющее устройство подстанции имеет 45 вертикальных электрода, соединенных горизонтальной шиной. Сопротивление заземляющего устройства (без учета естественного заземлителя ) R=0,774 Ом.

II. Защита подстанции от прямых ударов молнии

Цель раcчета: научиться правильно выполнять защиту подстанций 110/6-10 кВ от прямых ударов молнии.

Открытые распределительные устройства (ОРУ) подстанции 35 – 750 кВ должны быть защищены от прямых ударов молнии стержневыми молниеотводами.

Первая методика была предложена в ВЭИ на основе обширных лабораторных исследований на моделях, проведенных в 1936−1940 гг. А. А. Акопяном. По этой методике зона защиты одиночного молниеотвода представляет собой «шатер» (рис. 7), по ней можно рассчитывать зоны защиты молниеотводов высотой до 60 м. Объекты, находящиеся на границе этой зоны (h_x), защищены с вероятностью Р ≈ 0,999.

Рисунок 7 - Зона защиты одиночного молниеотвода

по методике А.А. Акопяна

Радиус зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода (рис. 7) на высоте для молниеотводов высотой до 60 м определяется по формуле

(3)

где h – высота молниеотвода, м; - активная высота молниеотвода, м; p – коэффициент для разных высот молниеотводов (p = 1 для и для 60 > h >30 м).

Зона защиты двух молниеотводов высотой не более 60 м показана на рис. 8. Граница внешней зоны определяется так же, как и для одиночного молниеотвода, по формуле (3).

Граница зоны защиты между молниеотводами (в вертикальном сечении) определяется окружностью радиусом R, проходящей через вершины молниеотводов и точку А, расположенную посредине между молниеотводами на высоте:

,

где а – расстояние между молниеотводами, м.

Рисунок 8 - Зоны защиты двух молниеотводов высотой до 60 м

Наименьшая ширина зоны защиты в середине между молниеотводами (на горизонтальном сечении) на высоте определяется по кривым или по приближенной формуле

, (4)

где вычисляется по формуле (3).

Зона защиты трех и более молниеотводов значительно превышает сумму защиты одиночных молниеотводов. На рис. 9 показана зона защиты трех молниеотводов в горизонтальном сечении на уровне . Радиус внешней зоны защиты для каждого молниеотвода определяется так же, как и для одиночного молниеотвода по формуле (3). Ширина внешней зоны защиты для каждых двух молниеотводов определяется по формуле (4).

Рисунок 9 - Зона защиты трех молниеотводов в горизонтальном

сечении на высоте : 1, 2, 3 – молниеотводы

А условие защищенности всей остальной площади, ограниченной треугольником, выражается соотношением

, (5)

где D – диаметр окружности, проведенной через три молниеотвода.

Эта методика вошла в «Руководящие указания по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов». Долгие годы эта методика была основной для расчета зон защиты молниеотводов станций и подстанций.

В 60-e годы была предложена упрощенная методика расчета зоны защиты одиночного молниеотвода, в которой шатер заменен отрезками двух прямых (рис. 10). Все расчетные формулы первой и второй методики совпадают, поэтому и высоты молниеотводов, полученных по ним, одинаковы. Но она удобна для построения зон защиты двух молниеотводов, так как кривые заменены отрезками прямых. В последнем издании Электротехнического справочника рекомендуется использовать эту методику для защиты установок электроэнергетики, при этом надежность защиты ее принимается Р ≈ 0,99.

Рисунок 10 - Упрощенная методика построения зоны защиты

одиночного молниеотвода

В третьей методике учтено, что вершина молниеотвода не защищена, поэтому зона защиты одиночного молниеотвода высотой до 150 м представляет собой круговой конус высотой h₀<h (рис. 11). Эта методика рекомендуется в “Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.12г. – 87”. Так как защищенность объектов необходимо проверять по третьей методике, то приведем основные расчетные формулы для зоны А (надежность Р≈0,995).

Зона защиты одиночного молниеотвода (рис. 11) зона А имеет следующие размеры:

h_o = 0,85∙h;

r_o = (1,1 − 0,002∙h)∙h;

r_x = (1,1 − 0,002∙h)∙((h−h_x)/0,85).

Рисунок 11 - Зона защиты одиночного молниеотвода:

1 – граница зоны защиты на уровне h_x; 2 – то же на уровне земли.

Зона защиты двойного молниеотвода (рис. 12) зона А при L 2h имеет следующие размеры:

h_c = h_o − (0,17+ 3∙10^-4∙h)∙(L−h);

r_c = r_o; r_cx = r_o∙(h_c –h_x)/h_c.

Рисунок 12 - Зона защиты двойного молниеотвода:

1 – граница зоны защиты на уровне h_x1;