Материал: Проектирование подстанции типа четырехугольник 220/35 с дополнительной исследовательской частью. Исследование линий на наличие наведенного напряжения

1.2.7 Выбор опорных изоляторов

Выбираем изоляторы опорные полимерные наружной установки на номинальное напряжение 220 кВ.

Изоляторы с данной нормированной разрушающей силой на изгиб 8 кН могут применяться в качестве изоляционных колонн в разъединителях серии РЛНД, РНДЗ, РДЗ, РГ и РПГ.

Возможность применения изоляторов в качестве шинных опор должна подтверждаться расчётом электродинамической стойкости шинных конструкций.

Основные технические характеристики опорных изоляторов наружной установки предназначенных для подстанций с напряжением 220 кВ, приведены в таблице 1.8

Таблица 1.8

Основные технические характеристики опорных изоляторов наружной установки 220 кВ [5]

Выбираем для нашей схемы опорные изоляторы ОТПК 8-220 Б-2 УХЛ1

.2.8 Выбор ОПН (ограничителей перенапряжения)

ОПН выбираем по классу напряжения:

Выбираем ограничители перенапряжений ОПН-220 УХЛ-1 в фарфоровых покрышках для электрических сетей класса напряжения 220 кВ <#"806511.files/image035.jpg">

Рис. 1.5

1.2.9 Компоновка электрической подcтанции 220/35

С учетом выбранного оборудования определена оптимальная компоновка ПС. Электрооборудование располагается на территории подстанции согласно электрической схемы (схема ниже, рисунок 6). По правилам ПУЭ все расстояния между основным оборудованием и фазами учтено, и лежит в пределах допустимых значений (Приложение 2).

Состав компоновки и габариты электрооборудования описаны в спецификации (Приложение 1).

Электрическая схема подстанции типа четырехугольник, с полным комплектом оборудования [4]

Рис. 1.6

Таблица 1.9

Обозначение условное графическое и буквенный код элементов электрических схем

Выводы:

В ходе данной работы был произведен выбор типа и мощности главных трансформаторов, электрических схем распределительных устройств всех напряжений ПС 220/35, выбор электрических аппаратов и проводников. В соответствии с требованиями технического проектирования были выбраны выключатели (элегазовые), которые более экономичны и безопасны по сравнению с масляными и имеют лучшие технические показатели. Так же были выбраны разъединители; измерительные трансформатора тока и напряжения. Также в данном проекте было рассмотрено, как и по каким критериям выбирать электрооборудование. Оборудование выбрано современное, так как в настоящее время на новых энергообъектах устанавливается новое оборудование, которое по своим характеристикам превосходит устаревшее оборудование. Следовательно, это позволяет увеличить срок службы подстанции и сократить расходы на постройку подстанции. Было установлено, что все оборудование соответствует критериям выбора. В итоге всего расчёта было изучено, по каким правилам и нормам выбирать и проектировать подстанцию.

электрический подстанция трансформатор изолятор

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Исследование воздушной линии на наличие наведенного напряжения в линии 220 кВ

Для того, чтобы понимать всю суть проблемы - необходимо обратиться к истокам, т.е. к определению понятие наведенное напряжение.

Так что же такое наведенное напряжение? Какова его природа? Какие факторы определяют величину наведенного напряжения? Как известно, при движении переменного тока по любому проводнику вокруг него возникает переменное электромагнитное поле. Оно более сильное возле проводника и слабеет по мере удаления от него. По мере удаления от проводника, уменьшается интенсивность электромагнитного поля. В свою очередь, одновременно с изменением в проводнике величины и направления тока также пульсирует и возникающее вокруг проводника и электромагнитное поле. На практике проводник - это запитанные воздушные линии электропередачи. Как параллельного следования, так и пересекающиеся отключенные воздушные линии, где возможно будут проводиться работы. Физические свойства электромагнитного поля таковы, что при попадании в это поле любого другого металлического проводника, например воздушной линии, в ней, в результате преобразования электромагнитного поля, возникает, т.е. индуцируется наведенное напряжение. Оно, как и рабочее напряжение, смертельно опасно для жизни обслуживающего персонала. В целом, наведенное напряжение бывает двух видов: электростатического и электромагнитного происхождения. Поэтому наведенное напряжение состоит из суммы двух составляющих.

Электростатическая составляющая наведенного напряжения на проводах отключённой ВЛ обусловлена воздействием на них электрического поля остающейся в работе соседней (влияющей) линии и при сохранении определённых ПУЭ конструктивных параметров участка параллельного следования зависит только от уровня напряжения влияющей линии. Значение этой составляющей одинаково по всей длине отключённой ВЛ (рис. 2.1) и определяется по формуле:

э = k Uр.в.

где k - коэффициент ёмкостной связи линий;р.в. - рабочее напряжение влияющей линии.

Рис. 2.1 Диаграмма распределения электростатической составляющей наведенного напряжения

Электростатическая составляющая наведенного напряжения снижается до безопасного уровня по всей длине линии при заземлении её в любой, хотя бы одной точке. Следовательно, воздействие этой составляющей полностью устраняется при заземлении отключенной ВЛ по концам (на подстанциях) и на месте производства работ согласно ПТБ.

Совсем иначе проявляет себя электромагнитная составляющая наведенного напряжения, возникновение которой обусловлено суммарным влиянием магнитных полей, создаваемых токами фазных проводов влияющей линии. Наводимая на отключенной линии ЭДС определяется выражением:

= MLI

где M - коэффициент индуктивной связи фазных проводов линии при частоте 50 Гц;- длина участка параллельного следования линии;- ток нагрузки влияющей линии.

Коэффициент индуктивной связи для каждого конкретного «коридора» линий практически не меняется. В связи с этим значение наведенной ЭДС обусловлено только длинной участка параллельного следования линий и током нагрузки влияющей линии и не зависит от уровня рабочих напряжений каждой из ВЛ.

U=- E/L *x + E/2

где E - наведенная на проводе ЭДС;- расстояние от начала линии до точки x.

Отсюда следует, что в начале линии (при x=0) электромагнитная составляющая наведенного напряжения Uн=+E/2, в конце линии Uк=-E/2 (при x= L) в середине линии Uср=0 (при x=L/2).

Особенностью проявления электромагнитной составляющей наведенного напряжения является неизменность её значения независимо от того, изолирован провод от земли или заземлён в одном или даже в нескольких местах.

При изменении числа точек заземления на ВЛ меняется лишь положение точки нулевого потенциала на ней. Специфичность именно этого проявления наведенного напряжения и обусловлены требования ПТБ.

Диаграмма распределения электромагнитной составляющей наведенного напряжения на отключённой ВЛ в зависимости от места установки на ней защитных заземлений:

Рис. 2.2

На рис. 2.2 приведены характерные примеры распределения электромагнитной составляющей наведенного напряжения (потенциала) на отключённой ВЛ в зависимости от места установки защитных заземлений. Как видно из диаграмм, при однократном заземлении ВЛ точка нулевого потенциала совпадает с точкой заземления.

С учётом изложенного представлено графическое обоснование опасности организации одновременно двух и более рабочих мест на ВЛ, находящейся в зоне наведения электромагнитной составляющей напряжения. Например, бригада работает в точке С, линия согласно правилам заземлена только в одной этой точке, где напряжение равно нулю (рис. 2.3 а).

Если теперь для подготовки второго рабочего места установить защитное заземление в другой точке D, то нулевой потенциал переместится на участок между двумя этими заземлениями (рис. 2.3 б). При этом напряжение в местах заземления (точки С и D) может превысить допустимый уровень, и работающие там люди подвергнутся опасности поражения электрическим током.

Аналогичный эффект проявляется и при производстве работ на линейном разъединителе, находящемся под наведенным напряжением ВЛ. Заземление разъединителя со стороны линии в этом случае гарантирует электробезопасность только при условии, что эта линия нигде больше не заземлена (см. рис. 2.2 б, д).

Если установить дополнительное заземление на каком-либо другом участке, например, включить заземляющие ножи на подстанции с другого конца линии, то уровень наведенного напряжения на линейном разъединителе в месте производства работ «подскочит» до максимума (см. рис. 2.2 г).

Примеры распределения электромагнитной составляющей напряжения на отключённой ВЛ при работе ремонтной бригады в различных условиях:

Рис. 2.3

При обслуживании энергетического оборудования обязательно следует учитывать тот факт, что в отключенных энергоустановках и ВЛ может присутствовать наведенное напряжение. А при пересечении и параллельном следование включенных линий электропередачи переменного тока, оно присутствует всегда в отключенных энергоустановках и ВЛ электропередачи. Для того чтобы, обезопасить себя от наведенного напряжения на отключенной линии, некоторые участки этой линии заземляют.

Но, к сожалению, определены линии электропередачи на которых даже после наложения всех необходимых заземлений, имеются участки где присутствует наведенное напряжение более 42 вольт опасное для жизни человека.

Существуют некоторые факторы, определяющие величину наведенного напряжения. Таких факторов три.

·    Это значение рабочего тока, протекающего по проводнику. Например, по ВЛ или пересекающей контактной сети переменного тока, чем больше значение тока, протекающего по рабочему проводнику, тем и сильнее электромагнитное поле вокруг этого проводника. Следовательно и выше значение наведенного напряжения в нерабочем проводнике.

·        Расстояние между рабочим проводником и нерабочим. Т.е. между запитанными линиями и линиями электропередачи. Чем ближе нерабочий проводник расположен к рабочему, тем он больше попадает в более сильное электромагнитное поле рабочего проводника. Следовательно и в нерабочем проводнике возникает и более высокое наведенное напряжение. И наоборот, по мере удаления нерабочего проводника от рабочего, ослабевает электромагнитное поле и соответственно уменьшается наведенное напряжение в нерабочем проводнике.

·        Значение длины параллельного следования рабочего и нерабочего проводников.

Чем больше расстояние параллельного или попутного следования какой - либо запитанной ВЛ с отключенной ВЛ, тем более сильное она испытывает влияние электромагнитного поля запитанной линии. Следовательно и выше значение наведенного напряжения в отключенной линии.

Наведенное напряжение воздействует на организм человека аналогично рабочему напряжению. Так, протекание тока от наведенного напряжения через жизненно важные органы либо парализует их (при малой величине тока), либо разрушает (при более значительных токах).

Причем, как правило, при этом не происходит сильных ожогов или возгораний, так как мощность этого поражающего фактора невелика. В то же время величина наведенного напряжения достаточна, чтобы преодолеть сопротивление одежды и обуви. Иначе, там, где, попадание человека пол рабочее напряжение 220 или 380 вольт иногда может закончиться благополучно из- за изолирующих свойств одежды и обуви работающего, то в случае с попаданием под наведенное напряжение та же одежда и обувь будут пробиты. Кроме этого отличия, есть еще и ряд явлений характерных только для наведенного напряжения, проясняющих его коварство и делающих его значительно опаснее рабочего напряжения. Одно из таких явлений короткое замыкание в рабочей линии, которое одновременно провоцирует аналогичный по времени всплеск тока и наведенного напряжения в отключенной линии. Этот ток может продолжаться от долей до единиц секунд.