Фгбоу во иркутский гау «Техника высоких напряжений»
жүктеу/скачать 361,42 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Таблица 4
«Техника высоких напряжений» Контрольная работа Выполнил: студент Группы третьего курса энергетического факультета специальность №207565 Проверил: к.т.н. доцент ИРКУТСК-2023 РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕЗАЩИТА ОТКРЫТОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА (ОРУ) ПОДСТАНЦИИ ОТ ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ. РАСЧЕТ КОНТУРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОРУ Исходные данные (табл. 1 номер варианта соответствует номеру в ведомости): номинальное напряжение ОРУ (Uном); число ячеек ОРУ (nя); число воздушных линий электропередачи в схеме ОРУ (nвл); число (nтр) и тип грозозащитных тросов на линиях; длина пролета линии (lп); измеренное при средней влажности почвы удельное сопротивление грунта в районе расположения ОРУ (pизм); число грозовых часов за год в районе расположения подстанции (nч). Задание на расчет 1. Используя исходные данные, а также данные табл.2, начертить план и боковой разрез ОРУ, определить его основные размеры. 2. На территории ОРУ расставить молниеотводы для защиты электрооборудования от прямых ударов молнии. Определить необходимое число молниеотводов и рассчитать их высоту. На плане и боковом разрезе ОРУ показать границы зоны защиты молниеотводов. 3. С учетом сопротивления заземления естественных заземлителей (системы трос-опора воздушных линий) определить допустимую величину стационарного сопротивления заземления контура заземления ОРУ. 4. Определить параметры контура заземления (длину и число вертикальных электродов, шаг сетки), обеспечивающие допустимую величину его стационарного сопротивления заземления. 5. Подсчитать импульсное сопротивление заземления контура во время грозового сезона. 6. Определить число повреждений в год изоляции электрооборудования ОРУ от прямых ударов молнии в молниеотводы. Оценить, находится ли в допустимых пределах показатель надежности (число лет безаварийной работы электрооборудования) молниезащиты ОРУ. Указать, какие мероприятия могут улучшить этот показатель. Варианты расчетного задания Таблица 1
Таблица 2 Размеры типового ОРУ выполненного по схеме: с двумя основными и третьей обходной системами шин
РЕШЕНИЕ ЗАДАНИЯ 1. По данным варианта определяем: размеры ячейки: ширина – 22,0 м, длина – 98,5 м; размеры ОРУ: ширина – 22,0· 10 = 220,0 м, длина – 98,5 м. 2. Выбрать место установки и высоту молниеотводов – они должны обеспечивать зону защиты на высоте шинных порталов по всей территории ОРУ, также должны быть защищены линейные порталы. Эффективность определенных указанным ниже способом зон защиты молниеотводов подтверждена длительным опытом эксплуатации и оценивается как 0,995. Объекты высотой hx, находящиеся внутри образуемого молниеотводами прямоугольника, защищены в том случае, если диагональ прямоугольника D удовлетворяет условию: , (1) где hx – высота защищаемого объекта, а внешняя часть зоны защиты определяется так же, как и зона защиты системы двух молниеотводов (рис. 4). В рассматриваемом примере молниеотводы целесообразно расположить на линейных порталах (рис.5). Рис.1 План открытого РУ 330 кВ Рис.2. Поперечный разрез ячейки ОРУ 330 кВ по присоединению блока. Рис.3. Схема заполнения ячейки ОРУ 330 кВ по отходящей линии. Рис. 4. Построение зоны защиты двух стержневых молниеотводов. , (2) , (3) . (4) Для молниеотводов высотой 30 – 100 м вводится поправочный коэффициент p, учитывающий снижение защитного действия: , (5) где h – высота молниеотвода, м. При h ≤ 30 м p = 1. Минимально необходимую высоту молниеотводов ОРУ можно определить из следующих условий: Исходя из формулы (1), при hx = 16,5м (высота линейных порталов) и p = 1, высота молниеотводов составляет: м, м, где n – количество ячеек между молниеотводами. Исходя из формул (3,4), при hx = 11 м (высота шинных порталов) и p = 1, высота молниеотводов составляет: м, м, м Из расчетов видно, что минимальная высота молниеотводов, обеспечивающая в рассматриваемом примере надежную защиту от ПУМ, должна составлять 29,6 м, но для удобства расчетов и увеличения надежности защиты примем высоту h = 30 м. Зона защиты одиночного молниеотвода определяются на уровне: шинных порталов м, линейных порталов м. Рассчитаем зону защиты молниеотводов 1-2; 2-3; 4-5;5-6: расстояние между молниеотводами: а = 4·22.0 = 88.0 м. м, на уровне шинных порталов: hx = 11 м, м, на уровне линейных порталов: hx = 16,5 м, м, Рассчитаем зону защиты молниеотводов 1-4; 2-5; 3-6: расстояние между молниеотводами: а = м. м, на уровне шинных порталов: hx = 11 м, м, на уровне линейных порталов: hx = 16,5 м, м. 3. Осуществить расчет сопротивления заземляющего устройства и сопротивления заземления естественных заземлителей. Согласно требованию ПУЭ сопротивление заземлителя опоры, при удельном сопротивлении грунта 100< <500 Ом·м, в любое время года должно быть Rоп ≤ 15 Ом. Расчетное значение удельного сопротивления для слоя сезонных изменений: , (6) где - сезонный коэффициент. В табл.3 приведены значения для средней полосы России (II климатическая зона) при толщине слоя сезонных изменений м в условиях зимы (для расчета рабочих и защитных заземлителей) и в условиях грозового сезона “лето” (для расчета заземлений грозозащиты). Таблица 3. Значения сезонного коэффициента
Таким образом, для рассматриваемого примера расчетное значение удельного сопротивления – летом = 120·1,4 = 168 Ом·м, зимой = 120·2,7 = 324 Ом·м. В целях улучшения растекания тока, заземлители закладываются в грунт на глубину 0,5 – 1 м и более (для вертикальных заземлителей это глубина закладки верхней кромки), т.к. на глубине грунт в меньшей степени подвержен высыханию в жаркие летние месяцы года. Рис.5 Зона защиты ОРУ 330 кВ на высоте hx = 11и 16,5 м. Следует выбрать заземлитель опоры в виде 2-х горизонтальных лучей и 3-х вертикальных электродов длиной 5м и диаметром 20 мм (см. рис. 6). Рис. 6. Сечение n-лучевого заземлителя опоры с вертикальными электродами Сопротивление n-лучевого заземлителя с вертикальными электродами рассчитывается по формуле , (7) где А – коэффициент подобия зависящий от числа лучей и диаметра к длине, – коэффициент зависящий от отношений и , которые выбираются из [2, стр. 66]: ; ; => А = 0,75 (рис.3-13), ; => = 0,42 (рис.3-16). Расчет сопротивления заземлителей в двухслойном грунте ведется по соответствующим расчетным эквивалентным сопротивлениям , при которых имеет ту же величину, что и не в однородном грунте. При этом зависит от соотношения и , глубины границы их раздела, а также глубины распространения электрического поля заземлителя, которое определяется размерами и формой заземлителя: [2, рис. 3-14]; ; => => Ом·м (лето), => => Ом·м (зима). Тогда для лета Ом, для зимы - Ом. Расчет сопротивления петли «трос – опора» осуществляется по формуле , (8) где – сопротивление заземления опоры, км – длина пролета линии, Ом/км – удельное сопротивление троса С – 85 (табл. 4), – число грозозащитных тросов на линиях. Соответственно для лета Ом, для зимы Ом. Сопротивление естественных заземлителей: , (9) для лета: Ом, для зимы: Ом. Таблица 4Удельные сопротивления тросов
4. Выполнить расчет заземляющего устройства и сопротивления заземления искусственных заземлителей. При достаточной густоте сетки, что характерно для современных подстанций, R практически не зависит от диаметра и глубины укладки электродов и подсчитывается по эмпирической формуле . (11) Длину вертикальных электродов рекомендуется брать в пределах 3–10 м. Устанавливаются они по периметру контура заземления в узлах сетки. Шаг сетки контура заземления рекомендуется принимать в пределах 5 – 10 м. Горизонтальные электроды прокладываются на глубине 0,7 м. по периметру ОРУ и между ячейками, Длина горизонтальных электродов L = 2·220+11·98.5 = 1523.5 м, где S – площадь, занимаемая ОРУ, Ом·м, => А = 0,44 [Л – 2], где длина вертикальных электродов, в этом случае Ом. Стационарное сопротивление заземления подстанции . 5. Определить импульсное сопротивление заземляющего контура во время грозового сезона , (12) где импульсный коэффициент, который рассчитывается по формуле: , (13) где кА – среднестатистическое значение тока молнии для РТ. Ом. 6. Определение грозоупорности подстанции производится по ожидаемому числу лет безаварийной работы М. В настоящее время в качестве критерия эффективности защиты подстанции от грозовых перенапряжений принимается значение М, на порядок превосходящее расчетный срок эксплуатации оборудования подстанции (у трансформатора ~ 25 лет) и измеряющееся сотнями лет - , (14) где – коэффициент, учитывающий вероятность прорыва молнии в зону защиты молниеотводов (зона защиты молниеотводов рассчитывается с надежностью 0,995). – коэффициент, учитывающий вероятность отключения подстанции из–за набегающих с ЛЭП волн грозовых перенапряжений, т.к. считается, что установленные на подстанции защитные аппараты (ОПН, РВ, РТ) обеспечивают 100% защиту от набегающих с ЛЭП волн грозовых перенапряжений. – коэффициент, учитывающий вероятность отключения подстанции из-за перекрытия с молниеотвода на ошиновку при протекании тока молнии через молниеотвод при прямом ударе молнии в молниеотвод. , (15) где – вероятность отключения подстанции. В свою очередь вероятность отключения подстанции определяется как (16) где – вероятность того, что возникшее перекрытие перейдет в устойчивое короткое замыкание , – вероятность перекрытия, определяется как вероятность появления критического тока молнии со значением: , (17) где – для линии с одним тросом, – для линии с двумя тросами, – высота линейного портала, – 50% импульсное разрядное напряжение для гирлянды изоляторов определяется, исходя из числа изоляторов в гирлянде. В соответствии с заданием степень загрязненности атмосферы – I, тогда эффективная удельная длина пути утечки для РУ 330 кВ: см/кВ, [Л–1, табл.6-2.] В этом случае следует выбрать изолятор ПС 6 – А имеющий следующие параметры [Л–1, табл.6-1]: мм – строительная высота изолятора, мм – диаметр тарелки изолятора, мм – геометрическая длина пути утечки, – поправочный коэффициент. Число изоляторов в гирлянде определяется по формуле , (18) В этом случае число изоляторов в гирлянде выбирается равным 22 шт. Длина гирлянды составляет: м, по рис. 6-8 [Л–1] определяем кВ. Критический ток молнии в этом случае определяется как кА. (19) Вероятность появления такого тока молнии определяется как вероятность импульсного перекрытия линейной изоляции , (20) . Число ударов молнии в молниеотводы ОРУ в год, при средней грозовой деятельности 50 ч/год: , (21) где А и В – длина и ширина подстанции, h – наибольшая высота молниеотвода, уд/год. При этих значениях , . Ожидаемое число лет безаварийной работы: лет. Вывод: Из расчетов видно, что выбранное количество и месторасположение молниеотводов, является необходимым и достаточным условием надежной защиты ОРУ от ПУМ. Расчеты также показали, что ожидаемое число лет безаварийной работы – 450 лет является хорошим показателем грозоупорности подстанции. ЛИТЕРАТУРА 1. Ларионов В. П. Основы молниезащиты. – М.: Знак, 1999. 2. Ларионов В.П. Аронов М.А. Молниезащита в электроэнергетике. – М.: Знак, 1999. 3. Правила устройства электроустановок. 4. Электротехнический справочник, т. 3, кн. 1, под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др. – 7-е изд., испр. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. 5. СО 153-34.21.122-2003 ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ. 6. РД 34.21.122-87 ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. жүктеу/скачать 361,42 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||