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

Текст из файла (страница 7)

r_o – радиус защиты молниеотводов на уровне земли, м;

r_x – радиус защиты молниеотводов на высоте защищаемого оборудования, м;

r_cx – половина ширины зоны защиты между молниеотводами на высоте защищаемого оборудования, м.

Рисунок 5.1 – Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Торцовые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов по формулам, м

h₀ = 0,85 · h , (5.8)

где h₀ - высота молниеотвода, м; h - высота вершины защитного контура, м

r₀ = 1,5 · h , (5.9)

где r₀ - радиус защиты молниеотвода на уровне земли, м

, (5.10)

где r_x - радиус защиты молниеотвода на высоте защищаемого оборудования, м;

h_x - высота защищаемого оборудования, м.

Остальные размеры зоны защиты находятся по следующим формулам:

при L h

h_c = h_o м, (5.11)

r_cx = r_x м, (5.12)

при L > h

h_c = h_o , (5.13)

, (5.14)

Основным условием защищенности площади подстанции является выполнение для всех попарно взятых молниеотводов следующего условия

r_cx > 0 , (5.15)

Произведем расчет зоны защиты молниеотводов в виде опор. Высота защищаемого оборудования равна - 9,15 м. Высота металлических анкерных опор равна 31 м. Расстояние между молниеотводами равно 12 м. Расчет выполняется по формулам (5.8 5.15):

Высота вершины защитного конуса равна

h_o = 0,85·27 = 22,95 м.

Радиус зоны защиты молниеотводов на уровне земли равен

r_o = 1,5·27 = 40,5 м.

Радиус зоны защиты молниеотводов на высоте защищаемого оборудования равен, м

.

Поскольку L h то минимальная высота зоны защиты между молниеотводами равна

h_с =22,95 м.

Минимальный радиус зоны защиты посередине между молниеотводами равен

r_cx = 25,58 м.

На рисунке 5.2 изображены зоны защиты молниеотводов 1 и 2 на уровне 9,15 м. Как видно из представленного рисунка все оборудование на подстанции будет защищено от прямых ударов молнии, за исключением левой части здания ЗРУ-35/10 кВ. Для защиты этой части здания, как говорилось выше будут применены молниеприемную сетку на крыше здания и соединяем ее с заземляющим устройством при помощи спуска из полосовой стали размерами 40х4 мм.

Рисунок 5.2 – Зоны защиты молниеотводов 1 и 2 на уровне оборудования

Соответственно можно сделать вывод, что все объекты на территории подстанции будут защищены от прямых ударов молнии.

6 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ПОНИЗИТЕЛЬНОЙ ПОДСТАНЦИИ

6.1 Анализ влияния состояния заземляющих устройств на электромагнитную обстановку

Основное количество электроустановок страны построено в прошлом веке, когда широко использовалось достаточно надежное электромеханическое оборудование. Как показала многолетняя эксплуатация, это оборудование менее чувствительно к электромагнитным помехам (ЭМП). В настоящее время в системы электроснабжения активно внедряются программно-технические комплексы - АСУ ТП, в том числе АИИС КУЭ и устройства защиты на основе микропроцессоров. Указанные системы могут надежно функционировать только в благоприятной электромагнитной обстановке (ЭМО), то есть должна быть обеспечена электромагнитная совместимость (ЭМС).

Электрическое устройство считается электромагнитно совместимым, если его показатели качества электрической энергии не снижаются из-за влияния других устройств [8]. Проблема электромагнитной совместимости возникает в связи с тем, что каждое звено находится в электрической или электромагнитной связи с другими звеньями электроэнергетической системы. Эта связь может иметь место в виде непосредственного электрического соединения или через электромагнитное поле. Обязательным условием использования любой цифровой техники является её сертификация по электромагнитной совместимости и электробезопасности согласно действующий стандартам (ГОСТ Р 50839-95; ГОСТ Р 50628-93 и ГОСТ Р 50377-92).

Знание электромагнитной обстановки необходимо, чтобы сформулировать технические требования к цифровым устройствам. В то же время к определению электромагнитной обстановки можно приступать лишь после обследования технического состояния и приведения в соответствие с техническими требованиями устройств заземления цифрового оборудования как важнейшего фактора электромагнитной обстановки [9].

Имеющийся опыт обследования ЭМО показывает, что очень часто она оказывается неблагоприятной. Действительно, большинство объектов проектировалось еще до появления отечественных нормативных документов в области ЭМС. Такие факторы как коррозия заземляющих устройств (ЗУ), повреждения заземлителей в процессе эксплуатации, внесение недокументированных модификаций в схемы питания, прокладка заземления также не способствуют улучшению ЭМС.

В связи с реконструкцией промышленных объектов и связанных с ней внедрением электронной (цифровой) аппаратуры, к заземляющим устройствам предъявляются новые требования [9]. Это обусловлено тем, что современная цифровая аппаратура чувствительна к условиям электромагнитной обстановки.

Особую тревогу вызывает ЭМО на объектах электроэнергетики, транспорте, в энергоемких производствах и на других объектах, где выполняющая важные функции цифровая аппаратура оказывается размещённой рядом с мощными источниками электромагнитных помех.

Выявлены опасные влияния на цифровую технику более чем на 80% электроустановок электрифицированных железных дорогах (Транссибирская магистраль). Большинство проблем связано с неудовлетворительным состоянием молниезащиты (40% объектов), потенциалами на элементах ЗУ при коротких замыканиях в высоковольтной сети (30%), неудовлетворительным состоянием связей между элементами ЗУ (30% объектов) [9]. Следовательно, основные причины неблагоприятного воздействия на цифровое оборудование связаны непосредственно с состоянием заземляющего устройства.

Основное внимание акцентируется на проблеме влиянии разностей потенциалов, характеристиках заземлений на высоких частотах, импульсных помехах. Отмечается, что перепад потенциалов между различными точками заземляющих устройств, например, для подстанций 500 кВ при пересчёте на реальные токи к.з. может достигнуть 5 кВ. Этот потенциал может быть приложен к изоляции информационных цепей и входам цифровой аппаратуры.

Кроме того, при протекании тока молнии по заземляющим проводникам, происходит генерация магнитного поля напряженностью, превышающей 1 кА/м внутри помещений. Такой уровень опасен как для аппаратуры, так и для цепей обмена информацией, в которых могут создаваться наводки, существенно превышающие уровни устойчивости аппаратуры, непосредственно подключаемой к рассматриваемым цепям.

Аналогичная ситуация может иметь место, разумеется, не только при молниевом разряде. На многих высоковольтных подстанциях конструкция заземляющего устройства такова, что протекание значительной части тока к.з. в сети 110 кВ и выше (с заземленной нейтралью) происходит через здание, в котором размешается аппаратура управлении и защиты. Это может приводить к нежелательному влиянию поля на размещенную там аппаратуру.

Анализ причин возмещений и рекомендуемых мер защиты показал, что для повышения надёжности работы цифровой техники необходимо одноточечное заземление оборудования («спецзаземление»).

Главное требование к «спецзаземлению» заключается в выравнивании потенциалов на шинах всех опорных узлов заземления с присоединенной к ним цифровой аппаратурой.

Наибольшую опасность представляет коррозия ЗУ, протекающая под действием блуждающих постоянных токов, основным источником которых является электрифицированный железнодорожный транспорт.

Кроме того, токи молнии, токи короткого замыкания и коммутация мощных нагрузок, перенапряжения, токи электросварки и др. в прокорродированных элементах заземляющего устройства создают разности потенциалов в различных точках ЗУ и в системе «спецзаземления» при наличии параллельных цепей заземления (рисунок 6.1). Неисправности «спецзаземления» нередко закладываются на этапе его проектирования [8]. При этом не учитываются особенности и подробности заземления кабелей сопряженных со «спецзаземлителем».

Рисунок 6.1 – Пример организации «спецзаземления» АСУ ТП

Сложность в ликвидации параллельных цепей заземления заключается в том, что электромагнитные процессы протекают в объеме единой пространственной конструкции. В ней основную роль играют неконтролируемые естественные заземлители (металлоконструкции, технологические трубы, вентиляции и др.), проводимость которых значительно больше, чем искусственных заземлителей.

Следует также отметить влияние неэквипотенциальности ЗУ на работу цифровой техники. При неэквипотенциальном ЗУ потенциалы шин различных опорных узлов заземления, соединенные с общим ЗУ в разных точках, будут существенно отличаться.

Существенные разности потенциалов между различными точками (например, корпусами соседних компьютеров) опасны для аппаратуры, поскольку приложены к входам цепей, соединяющих это оборудование.

Таким образом, большинство находящихся в эксплуатации объектов спроектировано по устаревшим нормам и не соответствует современным требованиям. Поэтому перед реконструкцией необходимо проводить их обследование.

Обеспечение ЭМС современной аппаратуры приводит к необходимости предъявления специфических требований к заземляющим устройствам. В первую очередь, речь идет об обеспечении высокой степени электрической целостности ЗУ объекта.

6.2 Современные методы оценки состояния заземляющих устройств

В наши дни с развитием приборного парка и появлением современных цифровых устройств диагностики трудами ученых, исследователей и практиков сформулировано и решено большинство задач, связанных с диагностикой состояния, и электромагнитной совместимости устройств заземления.

Применяемые на практике экспериментальные методы диагностики позволяют:

- определять реальную трассу прокладки и глубину залегания искусственных и естественных заземлителей;

- измерять импульсные сопротивления систем заземления оборудования и молниезащиты на подстанциях;

- оценивать электромагнитную обстановку на объектах;

- определять места выноса высокого потенциала за территорию подстанции;

- измерять сопротивления заземляющего устройства опорных линий ЛЭП без отсоединения грозозащитного троса;

- определять состояние внутреннего контура заземления;

- определять наличие вертикальных элементов контура заземления;

- определять контакт между вертикальным элементом и сеткой контура заземления.

Разработан комплекс программ для анализа и проектирования устройств заземления и молниезащиты с учетом требований электромагнитной совместимости [2]:

- «Сток». Программа предназначена для моделирования ЗУ любой сложности, включающих систему шин в воздухе, сеть проводников в грунте и объёмные заглублённые тела.

- «INTERFERENCES». Программа предназначена для моделирования импульсных электромагнитных помех и перенапряжений в разветвлённых кабельных линиях.

- «Прогноз». Программа предназначена для моделирования протекания токов.

- «Protection zones». Программа моделирует защитные зоны стержневых, тросовых, сеточных молниеотводов, а также металлических крыш.

Существует широкий спектр устройств диагностики ЗУ, включающий в себя измерителя сопротивления заземлителей (MRU120, MRU200, Ф4103М1); измерительные комплексы КДЗ1; НК1;НКП1; НК2, предназначенные для диагностики ЗК, измерения импульсного сопротивления молниеотводов и опор, для имитации ударов молнии; трассоискатели; измерители напряжения прикосновения и тока КЗ; индукционные датчики.

В новой редакции [2] сохранен двойственный подход к проектированию ЗУ - по норме на сопротивление ЗУ (при соблюдении требований к сотке ЗУ и максимального напряжения на ЗУ) и по напряжению прикосновения. В соответствие с пунктом 1.7.90 сопротивление ЗУ в любое время года не должно превышать 0,5 Ом.

Характеристики

Список файлов ВКР