Автоматизация основных электропотребителей

2.13 Автоматизация основных электропотребителей

Подстанция 35/6кВ "Шершнёвская" оборудуется типовыми cxeмaми защиты и управления, выполненными для комплектных подстанций и защищающими от поврежцений и аварийных режимов как силовые трансформаторы, так и отходящие линии 6,3кВ.

2.14 Защита от перенапряжений

Перенапряжениями называют такие повышения, напряжения, которые представляют собой опасность для электрических установок.

Различают два вида перенапряжений в электрических установках: внутреннее и атмосферное.

Внутреннее перенапряжение возникает в результате коммутаций, как нормальных (включение и отключение ненагруженных линий, отключение ненагруженных трансформаторов), так и послеаварийных (дуговые замыкания на землю в системах с изолированной нейтралью, отключения к.з., АПВ). Эти перенапряжения воздействуют на изоляцию сравнительно кратковременно, но значение их может превышать в несколько раз номинальное напряжение.

Атмосферные перенапряжения возникают в результате разрядов молний в электроустановку или вблизи неё. Значения этих перенапряжений при отсутствии специальных мер защиты может достигать миллионов вольт.

Для защиты электроустановок от внутренних перенапряжений применяем: вентильные разрядники типа РВО-6 на шинах низкого напряжения, отключение с помощью масляных выключателей на стороне высокого напряжения.

Перенапряжение, возникающее при отключении ненагруженного трансформатора, гасятся молниезащитными разрядниками, установленными на высокой стороне подстанции, пропускная способность которых достаточна для того, чтобы рассеять энергию, выделяющуюся при перенапряжениях этого вида.

Атмосферные перенапряжения в элементах системы электроснабжения возникают как при прямом ударе молнии, так и при разряде молнии в окрестности проводников (индуктированное перенапряжение). Защита от прямых попаданий молнии в электроустановки рассмотрена ниже, осуществляется молниеотводами. Однако применение молниеотводов полностью не исключает поражение электроустановок молнией. Волны перенапряжения, возникающие на линиях электропередач в результате ударов молнии, достигают подстанции (набегающие волны) и представляют опасность для изоляции установленного там оборудования. Перекрытие изоляции на подстанций, в большинстве случаев, означает дуговое к.з. вблизи сборных шин, которое может привести к системным авариям.

Основным аппаратом защиты от набегающих волн является вентильный разрядник, у которого разрядное напряжение, напряжение искрового промежутка не менее чем на 10% ниже гарантированной прочности заземляемой изоляции при полном импульсе. На подстанции установлены разрядники РВС-35.

2.15 Защита от молний

Молниезащита - комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих при воздействии молний.

Открытые распределительные устройства подстанции 35кВ защищаются от прямых ударов молний отдельно стоящими стержневыми молниеотводами.

Расчет молниеотводов заключается в определении такой зоны защиты, которая бы охватывала все оборудование подстанции с учетом его высоты.

Для защиты оборудования подстанции от прямых ударов молний используется стержневой молниеотвод высотой 30 метров.

Определяем допустимое расстояние от молниеотвода до конструкции подстанции при прямом ударе молнии по воздуху и по земле.

Ев=500(кв/м) - напряженность электрического поля по воздуху;

Ез=300(кв/м) - напряженность электрического поля по земле;

Im–ток молнии, кА.

По Пермской области значение составляет 1500(кА).

Rимп.=10(Ом) - импульсное сопротивление заземления;

Uмаx.-амплитудное импульсное напряжение.

h-высота молниеотвода.

Определяем зону защиты молниеотвода по формуле:

где

hx=7(м) - защищаемого оборудования;

ha=h-hx=30-7=23(м) - активная высота;

x - радиус защитной зоны на уровне hx ; м.

Зона защиты с полученным радиусом охватывает всю территорию подстанции и обеспечивает защиту всего оборудования.

2.16 Заземление оборудования подстанции

Заземление - преднамеренное гальваническое соединение металлических частей электроустановок с заземляющим устройством. Заземление применяется для обеспечения электробезопасности при замыкании токоведущих частей на землю и для обеспечения нормальных режимов работы электроустановки.

Ввиду отсутствия в районе подстанции естественных заземлителей принимаем в расчет только искусственные заземлители. Сопротивление искусственного заземлителя определяется по выражению:

Rзм.=Uрасч./Iрасч.; Ом,

где

Uрасч. - расчетное напряжение на заземляющем устройстве по отношению к земле, принимается равным 125(В), так как заземляющее устройство используется для электроустановок напряжением выше I000(В) с малыми токами замыкания на землю и для электроустановок с напряжением ниже I000(В);

Iрасч. - расчетный ток заземляющего устройства замыкания на землю; А.

Для заземляющих устройств, к которым не присоединены устройства компенсации емкостного тока, расчетный ток замыкания на землю принимаем равным:

В качестве расчетного сопротивления заземления принимаем

Rзм.расч.=4(Ом).

Эквивалентное удельное сопротивление грунта на площадке подстанции составляет Р=100(Ом.м), табл. 8.1 /10/.

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта расч., с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзания зимой.

По таблице 8,2 /10/ выбираем повышающие коэффициенты для вертикальных и горизонтальных электродов.

Кп.в.=1,8; Кп.ч.=4,5

Расчетные удельные сопротивления находим:

ρрacч.=100*Кп; Ом,

ρрасч.в= 100*1.8=180(Ом); pacч.ч=100*4,5=450(Ом).

Определяем сопротивление растеканию одного вертикального электрода - уголка №50 длиной 2,5 метра при погружении ниже уровня земли на 0,7(м) по выражению:

dу.эк=0,95*В - эквивалентный диаметр уголка;

В=0.05(м) – ширина стороны уголка;

d.у.эк.=0,95*0.05=0,0475

L- длина уголка, м;

t - расстояние от верхности земля до середины электрода, м ;

t=0,7+2,5/2=1,95(м)

Определяем примерное количество вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования Ки.в.зм=0,74, выбранном по таблице 8.5 /10/ по выражению:

n=R в.о/(Ки.в.зм*Rи ), шт.; где

Rи - необходимое сопротивление искусственного заземления ,Ом

n=54,93/(0,74*4)=18,56(шт.)

Следовательно, требуется не менее 19 вертикальных электродов.

Определяем сопротивление растеканию горизонтальных электродов (полосы 30х4мм), которые соединяют вертикальные электроды.

где

Ки.г=0,45 - коэффициент использования горизонтальных электродов, определяется по таблице 8.6 /10/;

L=90(м) - длина горизонтальных заземлителей по контуру заземления;

в=0,03(м) - ширина полосы;

t - расстояние от поверхности земли до горизонтального заземлителя, м.

Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединений из выражения:

Уточняем число вертикальных электродов с учетом коэффициента использования:

Окончательно принимаем 16 уголков.Дополнительно к контуру на территории устанавливается сетка из продольных полос, расположенных на расстоянии 0,8¸1(м) от оборудования, параллельно осям оборудования, на глубине 0,7(м). Продольные полосы соединяются между собой на всей площади поперечными проводниками с шагом не более 6(м).

Выравнивание потенциалов также осуществляется у въезда на территорию электроустановки путем укладки двух полос с постепенным заглублением на глубину 1 и 1,5(м) соответственно. Эти не учтенные горизонтальные электроды уменьшают общее сопротивление заземления в незначительной степени.