Дипломная работа: Реконструкция электроснабжения колхоза "Прогресс"

IТО ³ =13,9 А.

Принимаем большее значение тока уставки токовой отсечки 42,7 А.

Чувствительность токовой отсечки защиты трансформаторов к двухфазным КЗ

кч = ;

кч = 3,18.

Полученное значение чувствительности токовой отсечки больше значения 1,5, которое требуется для надёжной защиты трансформаторов. Следовательно, выбранные параметры и выполненный расчёт можно считать удовлетворительным.

4. Молниезащита и заземление электрооборудования подстанции

4.1 Защита подстанции от перенапряжений

Перенапряжения в электрических сетях могут быть грозовыми, возникающими при ударах молнии, например, в линию электропередачи или вблизи неё, и внутренними, которые связаны с коммутациями в аппаратах управления, дуговыми замыканиями на землю и резонансными явлениями.

Проектирование защиты от грозовых перенапряжений сводится к обоснованному выбору длины защищаемых подходов линий к подстанции, трубчатых разрядников, устанавливаемых на этих линиях, а также выбору числа мест установки и типа вентильных разрядников на подстанции.

В сетях 10 кВ, работающих с изолированной нейтралью, следует предусматривать предотвращение самопроизвольного смещения нейтрали включением в цепь вторичной обмотки трансформаторов напряжения, соединённой в разомкнутый треугольник, резистор сопротивлением 25 Ом и мощностью 400 Вт.

Принимаем для защиты подходов к подстанции питающих линий электропередачи 10 кВ от грозовых перенапряжений на рабочем и резервном вводах в подстанцию комплекты разрядников типа РДИ, разработанных в ОАО «НПО Стриммер». Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, превышающую в несколько раз длину импульсного перекрытия защищаемого изолятора линии. Эта особенность обеспечивают более низкое разрядное напряжение при грозовом импульсе по сравнению с разрядным напряжением защищаемой изоляции. Сочетание большой длины с низким напряжением искрового разряда приводит к тому, что вероятность установления дуги КЗ практически сводится к нулю.

Согнутый петлей изолированный металлический стержень при помощи зажима прикреплен к штырю изолятора. В средней части петли поверх изоляции установлена металлическая трубка на некотором расстоянии от провода линии. Потенциал петли и опоры одинаков, а между металлической трубкой и металлической жилой петли относительно большая емкость. Из-за этого все перенапряжение, приложенное между проводом и опорой, оказывается приложенным между проводом и трубкой. При значительном перенапряжении искровой промежуток пробивается, и перенапряжение прикладывается между трубкой и металлической жилой петли к её изоляции. Под действием перенапряжения с трубки вдоль поверхности петли, по-одному или по обоим ее плечам, развивается скользящий разряд. Он развивается до тех пор, пока не замкнётся на узле крепления, гальванически связанном с опорой. Благодаря большой длине перекрытия по поверхности петли импульсное перекрытие не пере ходит в силовую дугу промышленной частоты.

Вследствие эффекта скользящего разряда вольтсекундная характеристика разрядника расположена ниже, чем изолятора, т.е. при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет.

Защиту РУ – 10 кВ трансформаторной подстанции от внутренних перенапряжений, коммутационных или резонансных явлений, а также от дуговых замыканий на землю выполним комплектами вентильных разрядников типа РВО-10.

4.2 Защита подстанции от прямых ударов молнии

Для защиты подстанции от прямых ударов молнии осуществляют стержневыми молниеотводами. ПУЭ [2] допускают установку стержневых молниеотводв на линейных порталах подстанций вместо отдельных фундаментов. Расчёты защиты молниеотводами сводятся к выбору их высоты, количества и мест установки при соблюдении условия, что всё обрудование подстанции попадает в зоны защиты. Размеры подстанции с трансформаторами 2х160 кВА составляют в плане 5,5 х 5 м2, высота здания hx = 7,6 м и высота силовых трансформаторов h = 4 м. Удельное сопротивление грунта площадки ρ = 150 Ом·м.

Ожидаемое число поражений молний за год незащищенного объекта

N = (l + 7h) · (m + 7h) · n · T · 10-6,

где n = 0,06 – число ударов молнии на 1 км2 земли за 1 ч. грозы, 1/(км2·ч);

 Т–средняя интенсивность грозовой деятельности в местности (60ч/год);

l – длина подстанции, м;

m – ширина подстанции, м;

h – наибольшая высота объекта, м.

N = (5,5 + 7·8,25) · (5 + 7·8,25) · 0,06 · 60 · 10-6 = 0,014 ударов/год.

Это значит, 1 удар может случиться за 7 лет, что недопустимо. При наличии защиты стержневым молниеотводом с вероятностью прорыва 10-2, т.е. один удар молнии из 100 может поразить защищаемый объект, поражение возможно лишь один раз в 240 лет.

Принимаем вариант защиты подстанции одним стержневым молниеотводом, установленном на концевой опоре высотой Н = 12 м. Определим высоту молниеотвода [3] из условия защиты угла подстанции на высоте hx = 7,6 м, при расстоянии между опорой и подстанцией 5 м. Из схемы компоновки подстанции найдём требуемый радиус защиты до точки А:

rx1 = 10,7 м.

Используя выражение, связывающее радиус защиты с высотой молниеотвода h, запишем равенство

10,7 = ,

которое преобразуем в квадратное уравнение:

1,6h2 -14,86h – 27,82 = 0.

Решая уравнение, находим высоту молниеотвода

h ≈ 10,8 м.

Требуемая высота молниеотвода оказалась меньше высоты опоры.

Принимаем h = 13 м, добавив к опоре металлический штырь с h=1 м.

Радиус защиты этого молниеотвода на высоте hх = 4 м равен

rx2 = ;

rx2 = 11 м.

Необходимый радиус, найденный из рис. 4.2

rx2 = 7,6 м

оказывается меньше расчётного, следовательно, рассматриваемая точка попадает в зону защиты молниеотвода. Окончательно принимаем высоту стержневого молниеотвода h = 13 м.

Сопротивление растеканию тока грозового разряда:

Rр = α·R,

где R = 0,5 Ом – сопротивление заземления при стационарном режиме;

 α- импульсный коэффициент, который зависит от тока заземлителя и удельного сопротивления грунта (при ρ=150 Ом·м α= 0,8).

Тогда Rр = 0,8·0,5 = 0,4 Ом.

4.3 Расчёт заземляющего устройства подстанции

Для защиты обслуживающего персонала от опасных напряжений и присоединения средств защиты от грозовых разрядов выполняем одно общее заземляющее устройство.

Площадь подстанции составляет 5,5 х 5 = 27,5 м2. Принимаем к установке сетчатый заземлитель с размерами S = 5 х 4,5 м2, помимо внешнего замкнутого горизонтального контура состоящий из lБ = 3 продольных полос вдоль длинной стороны и lМ = 4 поперечных полос вдоль короткой стороны. К сетке присоединяем 12 вертикальных электродов длиной lв = 3м.

Верхний слой земли толщиной h1 = 2м состоит из грунта (глина полутвердая) с удельным сопротивлением ρ1=60 Ом∙м, сопротивление нижнего слоя земли ρ2=30 Ом∙м (суглинок пластичный). Принимаем глубину заложения горизонтальных заземлителей t = 0,8м.

Ток однофазного КЗ, стекающий с заземлителя, принимаем приблизительно I(1)кз ≈ 0,5∙ I(3)кз на шинах 10 кВ подстанции, т.е. I(1)кз ≈ 100 А.

 Так как отношение ρ1/ρ2 = 60/30 = 2, то при расчёте будем учитывать двухслойность земли.

Определим параметр эффективной площади заземлителя

4,7 м.

Находим отношение

 0,8.

Так как найденное отношение 0,8 ≥ 0,5 , то безразмерный параметр А определяем по эмпирической формуле [5]:

А = 0,444 – 0,84 ;

А = 0,444 – 0,84 ·0,8 = - 0,228.

Суммарную длину всех элементов заземлителя определяем как:

L = nБlБ + nМlМ + nвlв .

Следовательно, суммарная длина элементов заземлителя составит

L = 3·5 + 4·4,5 + 12·3 = 69 м.

Эквивалентное удельное сопротивление грунта по формуле:

,

где α, β – коэффициенты, численно равные при ρ1> ρ2 α = 3,6 и β = 0,1. Тогда

 = 53,3 Ом.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21