Расчет молниезащиты и заземления подстанции 110/10 кВ

7.1 Расчет молниезащиты

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий, направленных на предотвращение прямого удара молнии (ПУМ) в объект или на устранение опасных последствий, связанных с прямым ударом; к этому комплексу относятся также средства защиты, предохраняющие объект от вторичных последствий удара молнии и заноса высокого потенциала.

Грозовые перенапряжения — одна из основных причин повреждений и аварийных отключений в сельских электрических установках. Это объясняется значительной протяженностью и малым экранированием сельских ВЛ.

Перенапряжения, возникающие в элементах электроустановок в результате прямого удара молнии и при набегающем импульсе перенапряжения, не только приводят к повреждению оборудования и перерывам в электроснабжении, но и представляют значительную опасность для людей и животных.

Защита элементов электроустановок от прямых ударов молнии осуществляется при помощи молниеотводов.

Защита оборудования подстанции и РУ от перенапряжений осуществляется ограничителем перенапряжения: со стороны 110 кВ — ограничителем типа ОПН-П1-110, а со стороны 10 кВ - ограничителем типа ОПН-1-10, характеристики которых представлены в таблице 20.

Таблица 20. Характеристики ограничителей перенапряжения.

Тип ограничителя перенапряжения	Начальное напряжение, кВ	Наибольшее напряжение, кВ
ОПН-П1-110/77/10/2 УХЛ1
ОПН-1-10/12III УХЛ1

Открытые распределительные устройства от прямых ударов молнии защищают стержневыми молниеотводами. ОРУ относятся к специальным объектам с надежностью защиты от (ПУМ) 0,95, что соответствует II категории молниезащиты — зона Б [3].

Высота защищаемых объектов:

· оборудование освещения - 7,5 м;

· оборудование ОРУ-110 кВ - 5,9 м;

· силовые трансформаторы - 4,25 м;

· РУ-10кВ типа КРН-Ш-10 - 4,0 м.

Величины, необходимые для расчета молниезащиты подстанции заданы в таблице 21

Таблица 21. Исходные данные для расчета молниезащиты.

Последняя цифра шифра
h1, м		24,5		25,5		26,5			23,5
h2,3., м		20,5		21,5		22,5		23,5	24,5
Предпоследняя цифра шифра
L12, м
L23, м
L31, м

Для защиты трансформаторной подстанции 110/10(6) кВ выбираем молниезащиту многократным стержневым молниеотводом: первый молниеотвод высотой =28 м, второй и третий молниеотводы высотой =24 м.

Расстояние между молниеотводами: м; м; м.

При расчете молниеотводов учитывается необходимость получения определенной зоны защиты, которая представляет собой пространство, защищаемое от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности.

Зона Б защиты одиночного молниеотвода при вероятности прорыва 0,05 определяется по формулам:

(60);

(61);

, (62)

где - высота защитного конуса стержневого молниеотвода высотой , м;

- радиус защитного конуса на уровне земли, м;

- высота защищаемого объекта, м;

- радиус защитного конуса на высоте , м.

Для двух стержневых молниеотводов одинаковой высоты (двойной стержневой молниеотвод) габариты зоны защиты определяют по формулам:

(63) ;

: (64)

Для двух стержневых молниеотводов разной высоты м габариты внешней зоны защиты определяют как для одиночных молниеотводов. Для определения габаритов внутренней зоны предварительно определяют габариты зон защиты двойных молниеотводов: первого - с высотой и расстоянием между молниеотводами и второго - с высотой и расстоянием между молниеотводами . Далее рассчитывается по следующей формуле:

(65)

Зона защиты 1-го одиночного молниеотвода:

· высота молниеотвода =28 м;

· высота защищаемого объекта =7,5 м.

Найдем высоту конуса стержневого молниеотвода:

м

Найдем радиус защитного конуса на уровне земли:

м

Найдем радиус защитного конуса на высоте :

м

Зона защиты 2-го (3-го) одиночного молниеотвода:

· высота молниеотвода =24 м;

· высота защищаемого объекта =5,9 м.

Найдем высоту конуса стержневого молниеотвода:

м

Найдем радиус защитного конуса на уровне земли:

м

Найдем радиус защитного конуса на высоте :

м

Найдем габариты внутренней зоны защиты для 2 и 3 молниеотводов:

м

м

м

Найдем габариты внутренней зоны защиты для 1 и 2 молниеотводов:

м

м

м

м

м

м

м

Найдем габариты внутренней зоны защиты для 1 и 3 молниеотводов:

м

м

м

м

м

м

м

Основным условием защищенности одного или нескольких объектов высотой с надежностью А или Б, является выполнение неравенства для всех попарно взятых молниеотводов. В соответствии с расчетом имеем:

м; м; м

Условие выполняется. На рисунке 12 представлены зоны молниезащиты проектируемой подстанции.

Рисунок 12. – Схема молниезащиты ТП 110/10 кВ.