Материал: Защита открытого распределительного устройства (ОРУ) подстанции

Строим Графики зависимости максимального напряжения на силовом трансформаторе от крутизны фронта набегающей волны .

Рис.5- Графики зависимости максимального напряжения на силовом трансформаторе от крутизны фронта набегающей волны .

Напряжение на оборудование не должно превышать , тогда

для  отношение ,

для  отношение .

Критическая крутизна фронта набегающей волны:

 кВ/мкс;

 кВ/мкс.

Удлинение фронта под действием импульсной короны (стр.205, [4]):

При кВ число проводов в фазе равно 5, соответственно , при кВ число проводов в фазе равно 3, соответственно  (стр. 271-272, [1]).

Амплитуда полного импульса:

 кВ;

 кВ.

Стрела провеса провода:

 м;

 м.

Средняя высота подвеса провода:

м;

м.

Удлинение фронта под действием импульсной короны:

мкс/км;

мкс/км.

Длина опасной зоны :

 км;

 км.

Длина защищенного подхода:

 км;

 км.

Число перекрытий изоляции подстанции вследствие набегания на нее импульсов грозовых перенапряжений (стр. 281, [1]):

Стрела провеса троса:

м;

м.

Высота подвеса троса:

м;

м.

Определение углов защиты для опоры ПБ750-3:

Для опоры ПБ500-5Н:

 , следовательно .

Вероятность прорыва молнии сквозь тросовую защиту по [3]:

;

Критический ток молнии, при котором произойдет обратное перекрытие гирлянды изоляторов в случае попадания тока молнии в опору:

, где Ом по [3].

На опоре ПБ750-3 количество тросов равно двум, тогда , на опоре ПБ500-5Н количество тросов равно двум, тогда :

 кА;

 кА.

Вероятность перекрытия гирлянды изоляторов при ударе молнии в опору :

подстанция заземление контур напряжение

;

.

Расстояние между тросом и проводом в середине пролета:

Средняя разрядная напряженность длинного воздушного промежутка по :

Критическая крутизна тока молнии при которой произойдет перекрытие промежутка трос-провод:

,

где Ом, ;

 кА/мкс;

 кА/мкс.

Вероятность перекрытия промежутка трос-провод:

;

.

Ожидаемое число повреждений изоляции оборудования на подстанции от ударов молнии в ЛЕП в пределах защищенного подхода:

Расставить на территории ОРУ молниеотводы для защиты электрооборудования от прямых ударов молнии, определив их минимально необходимое число и высоту.

Защита подстанции от прямых ударов молнии осуществляется с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом устройство, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект, отводится в землю. Молниеотвод состоит из молние-приемника, непосредственно воспринимающего на себя удар молнии, токоотвода и заземлителя.

(1) (2)

Рис. 6. (1) - Сечение зоны защиты стержневого молниеотвода.

(2) - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода.

а) сечение вертикальной плоскостью, проходящей через оси молниеотводов; б) сечение горизонтальной плоскостью на высоте .

Высоту вершины молнии-приемника принять равной h = hx + (10-18) м, где hx - высота порталов ОРУ большего класса напряжения Uном1.=30м. h=48м.

Вероятность прорыва молнии через границу зоны не превышает

Для защиты подстанции целесообразно использовать 5 стержневых молниеотводов, 4 из которых расположены в углах подстанции на расстоянии 10м от каждой из границ, а один в центре подстанции.

Выполним расчет для пары молниеотводов угол-угол.

 мы должны вести расчет по следующим формулам:

Выполним расчет для пары молниеотводов угол-центр.

Из полученных значений выбираем наибольшее, для того что бы площадь защищаемой зоны полностью защищалась молниеотводами.

Данная комбинация молниеотводов полностью защищает территорию подстанцию от ударов молнии.

Рис. 7. Расположение молниеотводов на подстанции и их зоны защиты.

Определить число повреждений в год изоляции электрооборудования ОРУ от прямых ударов молнии в молниеотводы и прорывов молниезащиты подстанции.

Число ударов молнии в подстанцию по:

уд/год.

Вероятность прорыва молнии в зону защиты подстанции по:

.

Вероятность перекрытия изоляции при ударе молнии в провод по:

.

Число перекрытий изоляции подстанции вследствие прорывов молнии в зону защиты по:

 шт/год.

Построение кривой опасных параметров.

При расчете кривой опасных параметров использовать импульсную прочность гирлянд изоляторов U50%, подвешенных в ОРУ меньшего класса напряжения Uном2.

Импульсное напряжение перекрытия гирлянды изоляторов на порталах ОРУ 500 кВ по:

.

Импульсное сопротивление контура заземления подстанции, найденное в пункте 3:

Удельная индуктивность опоры по:

мкГн/м.

.

Вероятность того, что ток молнии будет равен или превысит заданное значение по:

.

Вероятность того, что крутизна тока молнии будет равена или превысит заданное значение по:

.

Результаты расчетов крутизны тока молнии при различных значениях тока молнии и вероятностей  и  приведены в таблице:

Вероятность обратного перекрытия гирлянды изоляторов  определяется по рисунку и равняется

Число повреждений изоляции оборудования ОРУ от прямых ударов молнии в молниеотводы по [3]:

 шт/год.

Определить показатель грозоупорности подстанции.

 лет.

Число лет безаварийной работы подстанции равно 5,107 лет, следовательно грозоупорность подстанции мала.

Предложить методы повышения грозоупорности подстанции.

Для уменьшения импульсного сопротивления заземления в местах присоединения молниеотводов к заземляющему контуру подстанции устраиваются дополнительные сосредоточенные заземлители в виде вертикальных электродов.

Для подстанций, расположенных в местностях с повышенным удельным сопротивлением грунта, целесообразным решением является установка молниеотводов, имеющих отдельные заземлители, электрически не связанные с заземляющим контуром подстанции. При установке таких молниеотводов должны соблюдаться безопасные расстояния по воздуху и в земле от молниеотводов и их заземлителей до элементов распределительного устройства.

На сопротивление грунта влияет степень уплотнения (плотность взаимного прилегания частиц) оказывает непосредственное влияние на его удельное сопротивление (чем лучше утрамбован грунт, тем меньше его удельное сопротивление), поэтому нужно как можно плотнее утрамбовать грунт. Если же грунт каменистый, (горные подстанции, подстанции расположенные в зоне вечной мерзлоты) для защиты от перекрытий вблизи подстанций на опорах используют разрядники, т.к. не возможно получить необходимое значение статического, а следовательно, и импульсного сопротивления.

Содержание в грунте растворенных веществ (солей, кислот, оснований), также влияет на удельное сопротивление грунта, поэтому с помощью добавок можно добиться уменьшения удельного сопротивления.

А так же:

снизить стационарное сопротивление опор в пределах опасной зоны путем увеличения площади заземлителя;

уменьшить расстояние между защищаемым оборудованием и ОПН;

уменьшить длину пролета линии.