Пояснительная записка (Техническое перевооружение тяговой подстанции Ин), страница 9

Для проведения ремонтных работ в темное время суток, требующих создания более высоких освещенностей, на мачтах и порталах основного освещения устанавливаются дополнительные прожекторы, нормально находящиеся в отключенном состоянии. Кроме того, по всей площадке на порталах у основного оборудования устанавливаются штепсельные подключающие пункты (в герметическом исполнении), дающие возможность включать в работу легкие передвижные или переносные опоры с прожекторами или светильниками.

Конечной целью расчета прожекторной осветительной установки является определение -

• числа прожекторов, подлежащих установке для создания на освещаемой площади заданной расчетной освещенности;

• высоты установки прожекторов над освещаемой поверхностью;

• углов наклона прожекторов в вертикальной плоскости.

Для освещения необходимо применять приборы с разрядными источниками света типов ДРЛ, ДРИ и ДКсТ или с галогенными лампами накаливания КГ [14].

РУ-220 кВ имеет размеры 35500х40000 мм. Число прожекторов определяют, исходя из нормативной освещенности и мощности ламп. Ориентировочно [11]:

, (4.1)

где m – коэффициент, учитывающий световую отдачу источника света, коэффициент полезного действия прожекторов и коэффициент использования светового потока, для ламп типа ДРЛ и ГЛ m=0,12…0,16 [11]; E_Н – нормативная освещенность поверхности, лк, E_Н = 30 лк [12]; К_З – коэффициент запаса для прожекторов с газоразрядными лампами К_З = 1,7 [11]; S – площадь освещаемой поверхности, м²; Р_Л – мощность лампы, Вт. Для прожектора марки ПЗР-400 Р_Л = 400 Вт [11].

Минимальная высота установки прожекторов над освещаемой поверхностью, м, во избежание их слепящего действия следует вычислять по формуле [11]:

, (4.2)

где I_max – максимальная сила света прожектора, кд, I_max = 19000 кд [11].

Для освещения вертикально расположенных поверхностей оптимальный угол наклона прожектора к горизонтальной плоскости, град [11]:

, (4.3)

где Е_В – требуемая освещенность вертикальной поверхности, лк.

При использовании освещения потребление мощности S_осв, кВт, составит:

. (4.4)

Произведем расчет по формулам (4.1 – 4.4):

Согласно [11] необходимо расчетную минимальную высоту установку прожектора h сравнить с табличной. Для прожектора ПЗР-400 при значении нормативной освещенности 30 лк высота равна 3 метра. Расчетная высота установки 7,96 м., следовательно, устанавливаем прожектора на расчетной высоте.

На основании результатов проведенного расчета принимаем решение о необходимости установки прожекторов в количестве 26 штук на высоте 8 метров под углом наклона прожекторов 3 относительно горизонта. Мощность будет потребляться осветительной установкой только в ночное время, то есть будет носить эпизодический характер.

1. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ И РАСЧЕТ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Заземляющими называют устройства, служащие для создания надежного пути тока через землю. Необходимость в этом появляется, когда хотят обеспечить безопасность людей при проведении ими работ на территории ТП.

Главной частью заземляющего устройства (ЗУ) является искусственный заземлитель, представляющий собой систему неизолированных проводников, погруженных в землю. Параллельно искусственному заземлителю присоединяют естественные – рельсы подъездного пути, металлические оболочки силовых кабелей, водопроводные и другие коммуникации, находящиеся на территории ТП.

Присоединение частей электрического оборудования, находящегося на территории ТП, с целью обеспечения безопасности людей называется защитным заземлением. Ему подлежат все металлические наружные части и каркасы электротехнического оборудования, расположенного на территории подстанции, которое нормально не находится под напряжением, но может попасть под него в случае повреждения токоведущих частей и аппаратов. Должны быть заземлены приводы электрических аппаратов; металлические ограждения оборудования и токопроводов; металлические корпуса кабельных муфт, каркасы распределительных щитов, щитов управления итп; заземляющие ножи разъединителей.

Многочисленные расчеты, проведенные для реальных тяговых подстанций, показывают, что если заземлитель используется одновременно для защитного и рабочего заземлений, то более жесткими являются требования защитного заземления. Именно ими определяются схема и размеры ЗУ.

Для обеспечения безопасности людей достаточно, чтобы разность потенциалов между двумя любыми точками земли на территории ТП при всех возможных ситуациях не превышала опасного для человека порога.

В практике проектирования ЗУ исходят из так называемых допустимых напряжений прикосновения. Это максимальное безопасное напряжение, которое может быть приложено к человеку в течении определенного времени [1].

1. Расчет заземляющего устройства

Целью расчета защитного заземляющего контура является определение оптимальных параметров, при которых напряжение прикосновения U_ПР и сопротивление растекания контура R_З не превышают допустимых значений [16].

ЗУ выполняется из вертикальных заземлителей, соединительных полос, проложенных вдоль рядов оборудования полос и выравнивающих полос, проложенных в поперечном направлении и создающих заземляющую сетку с переменным шагом.

«Расстояние между продольными и поперечными горизонтальными и поперечными заземлителями не должно превышать 30 м., а глубина их заложения в грунт должна быть не менее 0,3 м. [10]».

При расчете вводятся следующие допущения [16] -

- реальный грунт с изменяющимся по глубине удельным сопротивлением ρ_h заменяется эквивалентной двухслойной структурой с толщиной h и сопротивлениями верхнего и нижнего слоя ρ₁ и ρ₂ соответственно (Рисунок 5.1, а, б).

- реальный заземляющий контур, состоящий из системы вертикальных электродов, объединенных уравнительной сеткой шагом 4-20 м, заменяются на эквивалентную расчетную модель с одинаковыми ячейками, однослойной структурой земли, при сохранении их площади S, общей длины вертикальных l_В и горизонтальных электродов l_Г, глубины их заложения h_Г, сопротивления растеканию R_З и напряжения прикосновения U_ПР (Рисунок 5.1, в).

Расчет производим по методике, указанной в [1], [16].

Рисунок 5.1 – схемы к расчету сопротивления заземляющего контура

Общая длина горизонтальных заземлителей определяется по формуле, м:

, (5.1)

где S – площадь заземляющего контура. S = 2992 м²;

.

Число вертикальных заземлителей определяется по формуле, шт:

; (5.2)

.

Общая длина вертикальных заземлителей определяется по формуле, м:

, (5.3)

где l_В – длина вертикального заземлителя, l_В = 5 м.

Расстояние между соседними вертикальными электродами определяется по формуле, м:

; (5.4)

.

Сопротивление заземляющего контура определяется, Ом:

, (5.5)

где ρ_Э – эквивалентное сопротивление грунта, Ом; А – коэффициент.

Эквивалентное сопротивление грунта определяется по формуле:

, (5.6)

где ρ₁ = 150 Ом – сопротивление верхнего слоя почвы; ρ₂ = 60 Ом – сопротивление нижнего слоя почвы; α – коэффициент.

Коэффициенты А и α рассчитываются по формулам:

, при ; (5.7)

, при ; (5.8)

, при ; (5.9)

, при , (5.10)

где h_Г – глубина заложения горизонтальных электродов, согласно [10] принимается равной 0,5…0,7 м., примем h_Г = 0,7 м.

Произведем расчет условий:

;

.

Следовательно, расчет α ведем по формуле (5.10), а А по формуле (5.8).

Произведем расчет по формулам (5.7) и (5.10):

;

.

Найдем значение эквивалентного сопротивления грунта по формуле (5.7):

,

Найдем сопротивление по формуле (5.6) сопротивление заземляющего контура:

Согласно [10] ЗУ электроустановок выше 1 кВ в сетях с заземленной нейтралью должно иметь сопротивление не более 0,5 Ом.

(5.11)

Условие выполняется, следовательно, сопротивление ЗУ находится в рамках допустимого. Сведем результаты расчета в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – результаты расчета ЗУ

Окончание таблицы 5.1

1. Определение напряжения прикосновения

Согласно [10] окончательным критерием безопасности электроустановки является величина напряжения прикосновения, поэтому независимо от выполнения условия (5.11) необходимо определить его значение и сравнить с допустимым.

Напряжение прикосновения – напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека [10].

В момент прикосновения человека к находящемуся под потенциалом заземленному оборудованию, часть сопротивления заземлителя шунтируется сопротивлением тела человека R_Ч и сопротивлением растеканию тока от ступней в землю R_С.

Расчетное напряжение прикосновения определяется по формуле, В [16]: