125066 (593066), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Разрядники по назначению делят на четыре группы: 1(тяжелый режим) – для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений; 2,3,4 (легкий режим) – для защиты от грозовых перенапряжений.

Защита электроустановок от внутренних перенапряжений осуществляется с использованием различных средств и методов. Прежде всего стараются ограничить значение внутренних перенапряжений. Это достигается следующим путями: внедрением устройств релейной защиты и автоматики, ограничивающих как значение, так и длительность перенапряжений; установкой в выключателях резисторов, шунтирующих контакты, что приводит к ограничению внутренних перенапряжений при переходных процессах; схемными мероприятиями.

Для защиты электроустановок от внутренних перенапряжений при переходных процессах используют также вентильные разрядники. Условия работы таких разрядников (коммутационных) существенно отличаются от условий работы грозозащитных разрядников. Коммутационные разрядники должны длительно пропускать и затем обрывать токи при перенапряжениях установившегося режима. Грозозащитные разрядники должны быть способны пропустить кратковременный большой импульсный ток и погасить дугу сопровождающего тока. Таким образом, требования к коммутационным разрядникам в отношении их пропускной и дугогасящей способности выше аналогичных требований к грозозащитным разрядникам.

Для защиты электроустановок от внутренних и грозовых перенапряжений разработаны и в последнее время широко применяются нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) на основе окиси цинка, имеющие лучшие характеристики, чем вентильные разрядники. Использование ОПН в распределительных устройствах 110 – 750 кВ электростанций и подстанций позволяет существенно сократить площади ОРУ до 15 %. Ограничители перенапряжений находят широкое применение в электрических сетях более низкого напряжения, в том числе в сетях собственных нужд электростанций для защиты электродвигателей от перенапряжений.

5.1.5 Заземляющие устройства

Заземляющие устройства представляют собой электротехнические устройства, предназначенные для создания надежных и обладающих небольшим сопротивлением заземлений определенных частей электрических машин, электрических аппаратов, токопроводов и молниеотводов с целью обеспечения принятых режимов работы электроустановок, защиты их персонала от поражения электрическим током, выполнения грозозащиты и зашиты от перенапряжений. Различают грозозащитное, защитное и рабочее заземление.

Грозозащитное необходимо для обеспечения эффективной защиты электроустановок от грозовых перенапряжений. К грозозащитному заземлению относятся заземления стержневых и тросовых молниеотводов, металлических крыш зданий и сооружений, металлических и железобетонных опор электрических линий и порталов распределительных устройств, заземления искровых промежутков и разрядников.

Защитное заземление необходимо для обеспечения безопасности персонала при обслуживании электроустановки. К защитному заземлению относятся заземления внешних металлических частей электрических машин, трансформаторов, электрических аппаратов и токопроводов, в нормальном режиме не находящихся под напряжением. При эксплуатации к этим частям могут прикасаться люди, несмотря на то, что при возможном пробое изоляции на них может появиться напряжение. К защитному заземлению относится также заземление в одной точке вторичных цепей трансформаторов тока и напряжения.

Рабочее заземление необходимо для обеспечения нормальной работы электроустановки, ее частей и сети в соответствии с принятым для них режимом функционирования. К рабочему заземлению относятся заземления нейтралей силовых трансформаторов, генераторов, реакторов поперечной компенсации на длинных электрических линиях, измерительных трансформаторов напряжения и т.п.

Обычно для выполнения всех трех типов заземлений электроустановки используют одно заземляющее устройство. Оно состоит из заземлителя, непосредственно соприкасающегося с землей, и системы проводников, соединяющих заземляемые элементы с заземлителем.

Различают естественные и искусственные заземлители. К естественным относятся: находящиеся в земле металлические трубопроводы (кроме трубопроводов с горючими жидкостями), стальные и свинцовые оболочки кабелей, обсадные трубы артезианских скважин, металлические и железобетонные фундаменты зданий и сооружений и т.п., используемые для отвода тока в землю. Искусственные представляют собой специально зарытые в землю системы жестко связанных (электрически) вертикальных и горизонтальных проводников, служащих для проведения тока в землю. Часто в электроустановках используются и те и другие заземлители, включенные параллельно.

Искусственные заземлители, как правило, выполняют контурными. Такие заземлители обязательны для установок напряжением выше 1000 вольт и рекомендуются в электроустановках напряжением до 1000 вольт.

Контурные заземлители имеют вертикальные стальные электроды длиной 2 – 20 метров, которые располагаются по периметру электроустановки или распределительного устройства (на территории, на расстоянии 3 метра от внешнего ограждения). Электроды заглубляют так, чтобы их верхний конец был ниже поверхности земли на 0,5-0,7 метра. На этом же уровне к электродам сваркой присоединяют проводники, образующие металлическую сетку с шагом не более 6 метров из круглых или прямоугольных стальных проводников. Такая сетка предназначена для выравнивания потенциала на поверхности земли в пределах контурного заземлителя. ПУЭ регламентируют наименьшие размеры стальных заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле, в зданиях и наружных установках. Так, при прокладке в земле круглые проводники должны иметь диаметр не менее 6 мм, проводники прямоугольного сечения – сечение не менее 48 мм² и толщину не менее 4 мм.

Основное требование к заземлителю сводится к тому, чтобы он при умеренной стоимости обладал по возможности более низким сопротивлением растеканию тока в земле. Чем ниже сопротивление заземлителя R_{З ,}тем эффективнее он выполняет свои функции рабочего, защитного и грозозащитного заземлений.

Согласно ПУЭ сопротивление заземляющих устройств, Ом, должно быть:

1. в электроустановках напряжением выше 1000 вольт сетей с эффективным заземлением нейтрали - ;

2. в электроустановках напряжением выше 1000 вольт сетей с незаземленной нейтралью - ;

R_З ≤ 10 Ом; I_З – ток замыкания на землю, А.

1. если заземляющее устройство одновременно используется также для установок до 1000 вольт, то - ;

В настоящее время, в связи с выявившейся трудностью создания заземляющих устройств, нормированных по допустимому сопротивлению

заземления, существуют предложения по изменению оценки качества заземляющих устройств. Предлагается их нормировать по физически более ясному, с точки зрения безопасности людей, критерию – допустимому напряжению прикосновения или предельно допустимому нефибрилляционному току.

5.2 Расчет молниезащиты подстанции

При проектировании подстанции системы электроснабжения необходимо учитывать и предотвращать возможность их поражения ударами молнии. Особенно это относится к открытым электроустановкам. Прямое попадание молнии в проводник или электрооборудование установки приводит к их электродинамическому разрушению. Во избежание такой опасности установки электроснабжения снабжают молниеотводами.

Для защиты проектируемой подстанции от ударов молнии выбираем тип защиты со стержневым молниеотводом. Подходящую воздушную линию предполагаем защитить тросовым молниеотводом по всей длине.

Тип зоны защиты при использовании стержневых молниеотводов – зона Б. Категория молниезащиты – II.

Исходные данные:

высота защищаемого объекта h_x = 6 м;

размеры объекта aґb = 48ґ50 м;

ток молнии I_м = 150 кА;

электрическая прочность воздуха E_в = 500 кВ/м;

электрическая прочность земли E_з = 300 кВ/м.

1.Среднегодовое число ударов молний на 1км² поверхности земли для нашего района при среднегодовой продолжительности гроз 40-60 часов n=6:

(5.1)

Ожидаемое число поражений молнией в год зданий и сооружений, не оборудованых молнезащитой.

;

2.Амплитудное импульсное напряжение на молниеотводе, вершина которого расположена на высоте h_x:

кВ (5.2)

гдеR_и = 10 Ом — импульсное сопротивление заземлителя.

3. Расстояние по воздуху должно быть не менее:

м. (5.3)

4. Расстояние в земле

м. (5.4)

При таких значениях расстояний не произойдёт пробоя между молниеотводами и защищаемым сооружением.

1. Защиту выполним двумя отдельно стоящими металлическими молниеотводами стержневого типа высотой h₁ = 26,1 м; h₂ = 27,2 м;

Определим параметры зоны защиты, учитывая, что L >h, гдеL = a+2·S_з = 40+2·5 = 50 расстояние между опорами молниеотводов, м;

1. Высота, на которой находится вершина кругового конуса:

h_0.1 = 0,85∙h₁ = 0,85∙26,1 = 22,185 м (5.5)

h_0.2 = 0,85∙h₂ = 0,85∙27,2 = 23,12 м (5.6)

Радиус круга зоны защиты на уровне земли:

r_0.1 = (1,1 – 0,002∙h₁)∙h₁ = (1,1 – 0,002∙26,1)∙26,1 = 27,34 м (5.7)

r_0.2 = (1,1 – 0,002∙h₂)∙h₂ = (1,1 – 0,002∙27,2)∙27,2 = 28,44 м (5.8)

Зона защиты в середине пролета между молниеотводами:

(5.9)

Радиус круга зоны защиты на уровне h_X = 6 м:

м (5.10)

м (5.11)

7. Определим параметры защитной зоны в точке L/2 (посередине между молниеотводами).

Высота:

м (5.12)

м (5.13)

м (5.14)

Внутренняя область защиты на высоте h_x:

м (5.15)

8. Кроме выбора и установки молниеотводов предусматриваем по четыре вертикальных электрода, соединённых между собой стальной полосой. Для защиты объекта от вторичных проявлений молнии, электромагнитной и электростатической индукции, и заноса высоких потенциалов в сооружения предусматриваем следующие мероприятия:

а) для защиты от потенциалов, возникающих в результате электростатической индукции, надёжно заземляем все проводящие элементы объекта, а также оборудование и коммуникации внутри объекта;

б) для защиты от искрения, вызываемого электромагнитной индукцией, все параллельно расположенные металлические коммуникации соединяем металлическими перемычками;

в) для защиты объекта от заноса высоких потенциалов присоединяем все металлические коммуникации и оболочки кабелей (в месте ввода их в помещение) к заземлителю защиты от вторичных воздействий молнии.

5.3 Расчет заземления подстанции

В соответствии с ПУЭ заземления должны применяться при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока во всех случаях, а в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках — при номинальных напряжениях выше 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока.

Согласно ПУЭ сопротивление заземляющих устройств, Ом, должно быть:

1. в электроустановках напряжением выше 1000 вольт сетей с эффективным заземлением нейтрали - ;

2. в электроустановках напряжением выше 1000 вольт сетей с незаземленной нейтралью - ; R_З ≤ 10 Ом; I_З – ток замыкания на землю, А.

3. если заземляющее устройство одновременно используется также для установок до 1000 вольт, то - ;

Заземлению подлежат все части электрооборудования, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под опасным для жизни напряжением в результате повреждения изоляции.

На современных подстанциях в качестве заземлителей применяются трубы длиной 2–3 м и диаметром 25–50 мм, а также угловая сталь 50ґ50 или 63ґ63 мм. Электроды заглубляют на 0,5–0,7 м от поверхности земли и соединяют между собой стальной полосой толщиной не менее 4 мм или круглой сталью диаметром не менее 10 мм, приваренной к верхним концам электродов.

Внутри распределительного устройства прокладывают заземляющие шины, присоединяемые не менее чем в двух местах к заземляющему контуру. В качестве заземляющих проводников могут быть также использованы нулевые проводники питающей сети. К основным заземляющим проводам присоединяют подлежащие заземлению предметы.

В цепях заземляющих проводов не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей.

Каждый заземляемый предмет должен быть присоединён к заземляющей сети посредством отдельного ответвления. Последовательное соединение заземляемых предметов не допускается ввиду того, что при отключении от заземляющей сети одного из предметов лишаются заземления все остальные.

Характеристики

Список файлов ВКР