ВКР Кудрин С.В. КВ15-ЭЭ(Б)СС-824 (1210072), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

ВМТ-110Б-25/1250А: ВМ - выключатель маломасляный; Т - конструктивное исполнение, 110 - номинальное напряжение, кВ, Б – категория по длине утечки, 25 – номинальный ток отключения, кА, 1250 – номинальный ток, А.

С-35М-630/10: С - серия; 35 - номинальное напряжение, кВ; М - модернизированный; 630 - номинальный ток, А; 10 - номинальный ток отключения, кА.

ВВТЭ-М-10-20/1600: В-выключатель, В-вакуумный, Т-трёхполюсный, Э-электромагнитный привод, М-модернизированный, 10 – номинальное напряжение, кВ, 20 – номинальный ток отключения, 1600 – номинальный ток, А.

2. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ НАБЕГАЮЩЕЙ ВОЛНЫ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

2.1 Общие данные

Перенапряжением называют любое превышение напряжением значения наибольшего рабочего напряжения. Длительность перенапряжения по времени может составлять от единиц микросекунд до нескольких часов. Воздействие перенапряжения на изоляцию может привести к пробою.

По месту приложения напряжения различают [10]:

• фазные перенапряжения;

• междуфазные перенапряжения;

• внутрифазные перенапряжения (между витками катушки трансформатора, между землей и нейтралью);

• между контактами коммутационных аппаратов.

По причинам возникновения перенапряжения делятся на следующие [10]:

• внешние - от разряда молнии (атмосферные перенапряжения) и от воздействия внешних источников;

• внутренние - возникающие при резонансных явлениях, при авариях и при коммутациях в электрической цепи.

В высоковольтных цепях основным источником внешних перенапряжений являются разряды молнии. Наиболее опасные грозовые перенапряжения возникают при прямом ударе молнии (ПУМ) в токоведущие элементы электрической сети. При таких ударах ток молнии может превышать значение 100 кА. Молния с таким током создаёт в точке удара импульс напряжения до десятков мегавольт, достаточного для пробоя изоляции любого, вплоть до наиболее высокого, класса напряжения. Поэтому желательно обеспечить надежную защиту линий и оборудования подстанций от прямых ударов молнии с помощью тросовых и стержневых молниеотводов.

Удар молнии в заземленные элементы конструкции приводит к появлению на них кратковременных перенапряжений, которые могут создать обратные перекрытия с заземленных элементов на токоведущие. Для защиты от обратных перекрытий необходимо обеспечить низкое сопротивление заземления опор, корпусов электрооборудования и молниеотводов на линиях и подстанциях.

Индуктированные перенапряжения – результат взаимной магнитной (индуктивной) и электрической (емкостной) связи канала молнии с токоведущими и заземленными элементами электрической сети. Они имеют не значительную величину по сравнению с перенапряжениями при ударах в токоведущие и заземленные части электрооборудования. Индуктированные перенапряжения представляют основную опасность для изоляции сетей низких и средних классов напряжения. Электрооборудование 110 кВ и выше имеет более высокую импульсную прочность изоляции, и удары молнии в стороне от линии опасности для него, как правило, не представляют. Однако при ПУМ индуктивная и емкостная связь молнии с линией способствует дополнительному увеличению грозового перенапряжения. Это обязательно учитывать при анализе надежности грозозащиты линий всех классов напряжения.

Импульсы перенапряжений могут также оказывать влияние на изоляцию подстанций, находящихся на достаточном удалении от места удара на линии, так как они распространяются по линии на значительные расстояния с небольшим затуханием. Такие перенапряжения называются набегающими волнами. Они могут представлять опасность для электрооборудования подстанций, которое имеет меньшие запасы электрической прочности с линейной изоляцией. Кроме того, возникающие на подстанции перенапряжения, как правило, превышают напряжение набегающей волны из-за волновых процессов на ошиновке и в электрооборудовании. Распространяясь по обмоткам машин и трансформаторов, волны могут воздействовать непосредственно на их главную и витковую изоляцию, а проходя через трансформатор на изоляцию электрооборудования, подключенного к другим обмоткам.

Защита от перенапряжений - это система мероприятий, ограничивающая перенапряжения во время грозы, коммутаций и повреждений до уровня, безопасного для работы электрической изоляции и чувствительных к электромагнитным помехам потребителей. В комплекс мероприятий входит установка молниеотводов (стержневых и тросовых) и создание внутренней (при необходимости многоступенчатой) системы защиты объекта от электромагнитных помех правильным выполнением заземления, выбором защитных устройств и мест их установки. Для обеспечения надежной защиты электроустановок от прямых и непрямых воздействий грозовых разрядов все элементы внешней молниезащиты согласуются с внутренними.

Защита изоляции оборудования РУ от набегающих по ВЛ грозовых волн основана на ряде мероприятий [10]:

• организация защищенных подходов ВЛ к распределительному устройству, на которых приняты меры по снижению числа грозовых волн с опасными параметрами, появляющихся на изоляции ВЛ вследствие прямых ударов молнии;

• установка защитных аппаратов с необходимыми характеристиками: вентильных разрядников РВ, нелинейных ограничителей перенапряжений ОПН.

Дополнительно в некоторых случаях могут использоваться шунтирующие реакторы, программируемые коммутации, предвключаемые резисторы в выключателях, а также релейная защита от повышений напряжения. В сетях напряжением до 1000В применяются специальные устройства защиты от импульсных перенапряжений на основе разрядников или нелинейных элементов.

Для защиты объектов любого назначения от перенапряжений, Международной Электротехнической Комиссией (МЭК) разработаны стандарты, в которых изложены принципы, позволяющие грамотно проектировать строительные конструкции и системы молниезащиты объекта, рационально размещать оборудование и прокладывать коммуникации. К ним относятся следующие стандарты:

• IEC-61024-1 (1990-04): "Молниезащита строительных конструкций. Часть 1. Основные принципы".

• IEC-61024-1-1 (1993-09): "Молниезащита строительных конструкций. Часть 1. Основные принципы. Руководство А: Выбор уровней защиты для молниезащитных систем".

• IEC-61312-1 (1995-05): "Защита от электромагнитного импульса молнии. Часть 1. Основные принципы".

В России на сегодняшний день взамен РД 34.21.122-87 "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" утверждена и внесена в реестр действующих в электроэнергетике документов "Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций" СО-153-34.21.122-2003 (утверждена приказом Минэнерго России от 30.06.2004 г. №280). В основе новой инструкции – перечисленные выше стандарты МЭК, однако в нее не вошел ряд требований, в том числе к системам молниезащиты взрывоопасных объектов. Принято решение о постепенном издании методических рекомендаций по вопросам, не рассмотренным в настоящей инструкции, в частности, по выбору схем и типов устройств защиты от импульсных перенапряжений для каждой конкретной электроустановки. В следствии этого Госэнергонадзором рекомендовано одновременно пользоваться как этим документом, так и старым РД 34.21.122-87. Так же для устройства молниезащиты используется «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) 7-е издание.

2.2 Обустройство защищенных подходов

При анализе грозовых перенапряжений в РУ 35-750 кВ основными расчетными случаями являются прямые удары молнии в присоединенные ВЛ:

• удары молнии в фазные провода (точка 1 на рисунке 4.1);

• удары молнии в опоры (точка 2 на рисунке 4.1);

• удары молнии в трос (точка 3 на рисунке 4.1).

Для сетей 110 кВ ударами молнии в землю вблизи от трассы ВЛ, приводящими к возникновению индуктированных перенапряжений, можно пренебречь в силу относительно небольшой величины этих перенапряжений по сравнению с прочностью изоляции ВЛ и оборудования РУ. [10]

Рисунок 2.1 - Возможные места ударов молнии в воздушную линию.

Требования к обустройству защищенных подходов воздушных линий к РУ приведены в [2] и направлены на снижение числа набегающих с ВЛ опасных грозовых волн, вызванных ударами молнии в фазные провода, в опоры и тросы. При этом предполагается, что после реализации комплекса мер число возникающих на защищенном подходе опасных грозовых волн уменьшается, а грозовые волны, образующиеся на ВЛ на расстоянии более длины защищенного подхода, уже не представляют особой опасности для оборудования РУ вследствие заметного увеличения длительности их фронта из-за импульсной короны на проводах ВЛ.

Для обустройства защищенных подходов [2] предписывает:

• установку на подходах, присоединенных к РУ воздушных линий одного или нескольких грозозащитных тросов, обеспечивающих снижение вероятности прямого удара молнии в фазные провода ВЛ и соответствующее снижение числа образующихся на фазных проводах грозовых волн;

• выбор оптимального положения тросов на опоре, обеспечивающих минимальную вероятность прорыва молнии на фазные провода (снижение угла α на рисунок 2.2);

• уменьшение сопротивления заземления ближайших к РУ опор присоединенных ВЛ, в результате чего при ударе молнии в заземленный трос или опору линии, уменьшается вероятность обратных перекрытий с опоры на фазные провода, т.е. вероятность появления на изоляции РУ грозовых волн с крутым фронтом.

Рисунок 2.2 - Определение угла α тросовой защиты на опоре

воздушной линии.

2.3. Типовые схемы расстановки защитных аппаратов

Места установки в распределительном устройстве защитных аппаратов типа РВ и ОПН определены в правилах устройства электроустановок [2], где в качестве типовой схемы РУ рассматривается, приведенная на рисунке 2.3. На ней условно показано, каким образом различное оборудование распределительного устройства установлено по ходу набегающей с воздушной линии грозовой волны. В расчетах грозовых перенапряжений трансформаторы и другие высоковольтные аппараты заменяются своими входными емкостями – на рисунке 2.3 можно видеть емкости силового трансформатора (Т) и измерительного трансформатора напряжения (ТН).

Учитывая конечную скорость электромагнитных волн при их распространении по проводам ВЛ и ошиновке РУ, грозовые перенапряжения в схеме, рисунок 2.3 могут возникать [10]:

• на изоляции Т только в том случае, когда грозовая волна прошла за точку установки ОПН; при этом возникающие перенапряжения напрямую определяются защитными характеристиками ОПН;

• на изоляции ТН даже в случае, когда грозовая волна еще не дошла до ОПН, т.е. ОПН не начал работу по ограничению перенапряжений; при этом образующиеся на ТН перенапряжения определяются в большей степени амплитудой грозовой волны, набегающей с ВЛ (т.е. сопоставимы с импульсной прочностью изоляции ВЛ, которая значительно выше изоляции оборудования РУ), а в меньшей степени – защитными характеристиками ОПН.

Рисунок 2.3. - Типовая схема защиты оборудования РУ от

грозовых перенапряжений.

В типовых схемах (рисунок 2.3) ОПН устанавливается в непосредственной близости от силового трансформатора, как наиболее дорогостоящего оборудования, поэтому часто имеет место соотношение расстояний L₂ > L₁. Известно, что чем больше расстояние L от ОПН до защищаемого оборудования и чем меньше длительность фронта набегающих грозовых волн, тем больше напряжение на оборудовании может превышать напряжение на ОПН. Таким образом, наибольшим перенапряжениям подвергается не только оборудование, которое по ходу набегающей с ВЛ грозовой волны расположено до ОПН, но и наиболее удаленное от ОПН оборудование. В схеме (рисунок 2.3) в качестве такого оборудования выступает ТН [10].

Рисунок 2.4 - Каскадная схема защиты оборудования РУ от

грозовых перенапряжений.

В мировой практике широкое распространение нашла схема защиты оборудования РУ от грозовых перенапряжений, в которой на входе РУ устанавливают дополнительные ОПН (рисунок 2.4), позволяющие существенно повысить защищенность оборудования от грозовых (и коммутационных) перенапряжений, так как в этом случае:

• все оборудование находится по ходу набегающей с ВЛ волны после защитных аппаратов, т.е. грозовые перенапряжения на оборудовании РУ определяются защитными характеристиками ОПН, обеспечивающими глубокое ограничение перенапряжений;

• снижены расстояния от оборудования до защитных аппаратов. Схема, показанная на рисунке 2.4, известна достаточно давно и получила название каскадной, однако, в ПУЭ не рассматривается. Каскадный принцип защиты оборудования реализуется в случае, если ОПН установлены у обмоток силовых трансформаторов и автотрансформаторов, а также на каждой присоединенной ВЛ (рисунок 2.5), при этом установка ОПН на сборные шины не требуется. Высокоэффективной каскадная схема будет при выполнении условия L3 + L2 > L1 .

Рисунок 2.5 - Установка ОПН на приемном портале («в линейную ячейку») как один из способов перехода к каскадной схеме защиты оборудования РУ от грозовых перенапряжений.

Характеристики

Список файлов ВКР