3.Электротехнический справочник. В з т., т.3. В 2 кн. Кн. 1.

Производство и распределение электрической энергии (под. Ред. проф. МЭИ Н.Н. Орлова (гл. ред. и др.) 7-е изд., М.: Энергоатомиздат, 1988.- 880 с. (с.199-204).

Пример расчета зон защиты подстанции 110 кВ.

Задание

Выполнить расчет зоны защиты стержневых молниеотводов для подстанции, на которой установлено четыре трансформатора с высшим напряжением 110 кВ и низшим – 35 кВ.

Решение

Располагая справочными данными размеров типовых конструкций открытых РУ и учитывая количество и напряжения установленных трансформаторов, принимаем размеры ОРУ, защищаемых стержневыми молниеотводами: длина –90 м; ширина –80 м; высота –16,5 м.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода имеет вид шатра, расширяющегося к низу (см. рис.1)

Для расчет радиуса защиты r_x в любой точке защитной зоны, в том числе и на уровне высоты защищаемого объекта h_x, используется формула:

h- высота молниеотвода;

h_а- активная часть молниеотвода, соответствующая его превышению над высотой защищаемого объекта h_x -- h_а= h- h_x;

h_x- высота защищаемого объекта;

р- поправочный коэффициент, равный 1 для молниеотводов высотой меньше 30 м и равный 5,5/ для высоких молниеотводов.

Открытые распределительные устройства обычно защищены несколькими стержневыми молниеотводами. При наличии четырех молниеотводов очертания защитной зоны имеют вид, показанный на рис. 2. Радиусы защиты определяются в этом случае так же, как и для одиночных молниеотводов. Наименьшая ширина зоны защиты В_х между молниеотводами на уровне h_x определяется по кривым (рис. 20-4). На графике значений наименьшей ширины В_х зоны защиты двух стержневых молниеотводов высотой h. Расстояние между осями молниеотводов S должно быть равно или меньше величины, определяемой из зависимости S=7 h_а. Диагональ четырехугольника. По условиям защищенности всей площади должна удовлетворять условию:

.

Для молниезащиты ОРУ подстанций принимаем к установке четыре стержневых молниеотвода высотой h=35 м, (р=5,5/ ≈0,93).

Активная часть молниеотвода составит:

h_а= h- h_х=35-16,5=18,5 м.

Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода на высоте защищаемого объекта h_х будет равна:

.

Согласно зависимости S=7 h_а расстояние между осями молниеотводов S не должно превышать:

S=7 h_а=7·18,5=129,5 м.

Принимаем расстояние S₁=56 м, S₂=66 м (Рис. 2).

Так как молниеотводы расположены в форме прямоугольника, то диагональ D будет равна:

,

что удовлетворяет условию:

D=86,556< 8 ·(h-h_x)· р=8·(35-16,5)·0,93=137,64 м.

Расстояние между осями молниеотводов равны S₁=56 м, S₂=66 м.

Согласно, показанных на графике, значений наименьшей ширины зоны защиты двух стержневых молниеотводов, кривых и полученных при расчете результатах:

В_х=0,75·2·h_a=0,75·2·18,5=27,75 м

В^"_х=0,73·2·h_a=0,73·2·18,5=27,01 м.

Следовательно:

Сравнивая полученные величины и с заданной шириной защищаемого объекта (рис. 2), можно убедиться, что объект полностью вписывается в плане в зону защиты.

Далее произведем расчет устройства молниезащиты здания, в котором расположены закрытые РУ низшего напряжения 35 кВ 3РУ-35 кВ.

На основании справочных данных размеров типовых конструкций 3РУ-35 кВ, принимаем размеры ЗРУ, защищаемых стержневыми молниеотводами: длина –40 м; ширина –20 м; высота –12 м. При установке отдельно стоящих молниеотводов необходимо соблюдать определенные расстояния по воздуху между молниеотводом и защищаемым объектом. Это требование исходит из того, что в момент поражения молниеотвода молнией на нем создается высокий потенциал, который может привести к обратному разряду с молниеотвода на объект.

Руководящие указания по защите от перенапряжения рекомендуют расстояние между объектом и молниеотводом принимать равным:

S_В≥0,3R_з.н.+0,1·h_x, где

R_з.н – импульсное сопротивление заземления молниеотвода (для зданий и сооружений I категории по требованиям молниезащиты, к которым относятся и подстанции, R_з.н≤10 м).

Эта зависимость справедлива при токе молнии равным 150 кА, крутизне фронта волны тока 32 кА/мксек и индуктивности молниеотвода 1,5 мкГн/м.

Независимо от результатов расчета, расстояние между объектом и молниеотводом не должно быть меньше 5м.

Определяем расстояние между зданием, в котором расположена ЗРУ и молниеотводом:

S_В=0,3· R_з.н +0,1·h_х=0,3·10+0,1·12=4,2 м

Принимаем S_В=5м.

Так как протяженность здания (длина) очень большая, то принимаем к установке два стержневых молниеотвода высотой h=30 м и расстояние между их осями

S=50 м<7·h_a=7·18=126 (рис.3)

Активная часть молниеотвода составит:

h_a= h- h_х=30-12=18 м.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода на высоте защищаемого объекта h_х=12 м будет равна:

.

Согласно значений, показанных на графике, наименьшей ширины зоны защиты двух стержневых молниеотводов, кривых и полученных при расчете результатах

В_х=0,87·2·h_a=0,87·2·18=31,32 м

Сравнивая полученную при расчете наименьшую ширину зоны защиты В_х с шириной защищаемого объекта (рис. 3), можно убедиться, что объект полностью вписывается в плане в зону защиты