Расчет защитного заземления на комплектной трансформаторной подстанции (КТП) напряжением 110/35/10 кВ

2.2 Расчет защитного заземления на комплектной трансформаторной подстанции (КТП) напряжением 110/35/10 кВ

На рис. 1 показан план КТП [§ 6-3, Л6]. В состав подстанции входят два трансформатора напряжением 110/35/10 кВ, открытые распределительные устройства (ОРУ) 110 и 35 кВ, комплектное распределительное устройство для наружной установки (КРУН) 10 кВ и здание общеподстанционного управления (ОПУ).

Расчет защитного заземления будем проводить методом наведенных потенциалов для двухслойной структуры грунта.

Исходные данные:

1.  План размещения заземляемого оборудования – рис. 1. Территория подстанции занимает площадь S = 2217,6 м².

Рис. 1. План КТП 110/35/10 кВ

2. Сведения о грунте. Рассчитывать заземлитель будем для двуслойного грунта с удельными сопротивлениями верхнего и нижнего слоев земли ρ₁ = 200 Ом·м, ρ₂ = 70 Ом·м. Мощность верхнего слоя грунта h = 2,5 м.

Данные сведения выбраны произвольно.

3. Сведения о естественных заземлителях. В качестве естественного заземлителя будет использоваться система трос-опоры двух подходящих к подстанции ЛЭП напряжением 110 кВ на металлических опорах с длиной пролета l = 250 м. Каждая линия имеет один стальной грозозащитный трос сечением s = 50 мм² [2.5.39, Л5].

Сопротивление заземления опор воздушных линий для выбранного типа грунта не должно превышать 10 Ом [табл. 2.5.21, Л5]. Принимаем r_оп = 10 Ом.

4. Ток замыкания на землю в сети напряжением 110 кВ принимаем равным I_з = 5,2 кА [§ 5.4, Л7].

5. Заземлитель будем выполнять из горизонтальных полосовых электродов и вертикальных стержневых электродов длиной l_в = 5 м. Глубина заложения электродов в землю t = 0,7 м [1.7.51, Л5].

Расчет.

Сопротивление естественного заземления:

Заземляющее устройство подстанции должно иметь сопротивление R_з не более 0,5 Ом согласно [1.7.51, Л5]. Исходя из этого требуемое сопротивление исскуственного заземлителя:

Составляем схему заземлителя и наносим ее на план подстанции, приняв контурный тип заземлителя, т.е. в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых (длиной l_в = 5 м) электродов. Вертикальные электроды размещаем по периметру заземлителя (рис. 5.2). При составлении схемы заземлителя руководствуемся [1.7.51, Л5].

Рис. 2. Схема заземлителя

Примечание к рис. 2: расстояния между оборудованием (фундамен-том оборудования) к ближайшим горизонтальным электродам 0,8 м.

По рис. 2 определяем суммарную длину горизонтальных электродов:

L_г = [6·67,2 + 1·(67,2 – 11,4 – 1,6) + 1·(5,2 + 5,5 + 5,2) + 2·(5,2 + 5,2) + + 1·(5,2 + 6 + 5,2) + 2·(5,2 + 12,8 + 5,2) + 2·(5,2 + 6 + 5,2) + 1·(5,2 + 6 + 24,4) + + 1·(67,2 – 6 – 1,6)] + [7·33 + 9·(5,5 + 5,5) + 4·(33 – 9,2 – 1,6) + 2·(3,5 + 4,4 + 5,5) + 2·4,4 + 2·(7,5 + 7,5) + 4·(7,5 + 4,3) = 684,9 + 531,6 = 1216,5 (м).

Количество вертикальных электродов: n_в = 43 шт.

Суммарная длина вертикальных электродов:

Относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов:

Относительная длина вертикальных электродов:

Для определения эквивалентного удельного сопротивления грунта ρ_э определяем значения ρ₁ / ρ₂ и k:

Эквивалентное удельное сопротивление грунта:

Для определения расчетного сопротивления искусственного заземлителя R_и находим коэффициент А:

Сопротивление искусственного заземлителя:

Сопротивление заземления подстанции:

Напряжение на заземлителе при стекании с него тока замыкания на землю:

Сопротивление заземляющего устройства подстанции и напряжение на заземлителе при стекании с него тока замыкания на землю не превышают допустимых значений: R_з < 0,5 Ом; U_з < 10 кВ.

2.3 Защитные меры от других опасных факторов

При проведении работ на высоте необходимо использовать страховочный пояс. Все приспособления для подъема на высоту (лестницы, поручни) должны быть исправны, устойчивы и надежно закреплены.

Для предотвращения поражения электрической дугой запрещается

приближаться к токоведущим частям под напряжением на расстояние, меньшее допустимого (для электроустановок напряжением 110 кВ – 1 м) [табл. 1, Л8].

2.4 Защитные меры от вредных факторов

При работе на холоде, с одной стороны, необходимо предупреждать сильное охлаждение организмов работающих, с другой – обеспечивать их быстрое согревание. Теплая одежда предупреждает чрезмерное охлаждение организма человека. Важным фактором является применение устройств местного обогрева (на постоянных рабочих местах) или организация периодических перерывов в работе с целью согревания в специальных теплых помещениях.

Меры защиты от шума:

1. Устранение неполадок в трансформаторе, которые создают шум.

2. Использование индивидуальных средств защиты от шума: специальные наушники, вкладыши в ушную раковину, противошумные каски.

3. Пожарная безопасность при эксплуатации силовых трансформаторов класса напряжения 110 кВ

Перечень горючих веществ и материалов в силовом трансформаторе:

- трансформаторное масло;

- твердая изоляция обмоток.

Причины возгорания:

- короткие замыкания, которые возникают при повреждении изоляции; При этом проводники нагреваются надтоками и может загораться изоляция.

- перегрузки трансформаторов вследствие неправильного выбора их мощности;

- большие переходные сопротивления;

- электрические дуги и искры;

- нарушение правил эксплуатации силовых трансформаторов.

Профилактические меры для предотвращения возникновения и распространения пожара в силовых трансформаторах класса напряжения 110/35 кВ.

Для предотвращения растекания масла и распространения пожара при повреждениях маслонаполненных силовых трансформаторов с массой масла более 1 т в должны быть выполнены маслоприемники, маслоотводы и маслосборники.

Расчет маслоприемника для трансформатора ТМН-6300/110-У1.

Масса трансформаторного масла: m_тр.м = 9,96 т = 9,96·10³ кг.

Обьем трансформаторного масла:

V_тр.м = m_тр.м / ρ = (9,96·10³)/(0,87·10³) = 11,45 (м³),

где ρ = 0,87·10³ кг/м³ – плотность масла.

Габариты трансформатора: длина – 5,8 м; ширина – 4,2 м.

Габариты маслоприемника должны выступать за габариты трансформа-тора не менее чем на 1 м при массе масла от 2 до 10 т согласно [4.2.70, Л5].

Принимаем габариты маслоприемника: длина а = 6,8 м; ширина в = 5,2 м.

Обьем маслоприемника должен быть рассчитан на одновременный прием 100 % масла, содержащегося в корпусе трансформатора [4.2.70, Л5].

Обьем маслоприемника:

V_м = V_тр.м = 11,45 (м³).

Глубина маслоприемника:

h = V_м / (а·в) = 11,45 / (6,8·5,2) = 0,32 (м).

Принимаем глубину маслоприемника h =0,35 м.

Уточняем объем маслоприемника:

V_м = а·в·h = 6,8·5,2·0,35 = 12,38 (м).

На подстанциях с трансформаторами напряжением 110 кВ и выше единичной мощности 63 МВ·А и более следует предусматривать водопровод с питанием от существующей внешней сети.

Фундаменты под маслонаполненными трансформаторами должны выполняться из несгораемых материалов.

Трансформаторы наружной установки должны окрашиваться в светлые тона для уменьшения нагрева прямыми лучами солнца.

Тушение пожара в силовых трансформаторах.

При аварии на трансформаторе с возникновением пожара он должен быть отключен от сети со всех сторон и заземлен. После снятия напряжения тушение пожара нужно проводить всеми средствами пожаротушения.

При наличии на трансформаторе стационарной установки пожаротушения ее необходимо включить дистанционно (вручную), если она не включилась автоматически.

При внутреннем повреждении трансформатора с выбросом масла через

выхлопную трубу или через нижний разъем и возникновении пожара внутри трансформатора, необходимо вводить средства тушения пожара в середину трансформатора сквозь верхние люки и сквозь деформированный разъем.

При возникновении пожара на трансформаторе сливать масло с трансформатора запрещается, так как это может привести к повреждению внутренних обмоток и вызвать трудности при дальнейшем тушении.

Список литературы:

1.  Основы техники безопасности в электроустановках / Долин П.А. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448 с.

2.  Охрана труда в электроустановках / Князевский Б.А. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 336 с.