Проект ТП 35/10 кВ "Город" ИРЭС ООО "БашРЭС-Стерлитамак" для электроснабжения потребителей с разработкой защитного заземления (стр. 8 из 9)
Рисунок 2.5 - Схема подключения счетчика к трехфазной трехпроводной сети с помощью двух трансформаторов напряжения и двух трансформаторов тока
2.13 Молниезащита
На изоляцию электрооборудования действуют перенапряжения от грозовых разрядов, которые являются внешними перенапряжениями. В электрическом отношении удар молнией можно считать источником тока, так как он представляет собой электрический разряд между облаком и землёй или между облаками. В облаках накапливается мощные разряды восходящих воздушных потоков и интенсивной конденсации в них водяных паров. По мере концентрации зарядов увеличивается напряжённость электрического поля, и когда она достигает критического значения (20-25 кВ/см) в зависимости от высоты облака над землёй происходит грозовой разряд.
Молния может разрядиться через сопротивление электроустановки или ударить вблизи защищаемого объекта. В этом случае возникает индуцированное перенапряжение, от которого также должна быть предусмотрена защита. В частности на воздушных линиях 35 кВ, выполняемых с помощью железобетонных и металлических опор, в районах с частыми и сильными грозами должны предусматриваться молниезащитные тросы и разрядники.
Открытые токопроводы 6-10 кВ также должны быть защищены от прямых ударов молнии с помощью отдельно стоящих молниеотводов на расстоянии не менее 5 м от токопровода или с помощью тросов, подвешенных на отдельных опорах токопроводов. Заземление молниеприёмных устройств выполняется обособленными заземлителями, не имеющими соединения с заземляющими контурами опор токопровода. На шинах подстанции, к которым подключены токопроводы, устанавливаются вентильные разрядники.
Молниеотвод состоит из четырёх конструктивных элементов: молниеприёмника, несущей конструкции; токопровода; заземлителя. Молниеприёмник непосредственно воспринимает прямой удар молнии, который по токопроводу уходит на землю. Заземлитель служит для снижения потенциала элементов молниеотвода. Несущая конструкция может быть выполнина в виде деревянной, металлической или железобетонной опоры. По типу приёмников токопроводы бывают стержневые и тросовые, представляющие собой горизонтально подвешенные провода, соединенные токопроводом с заземлителями.
Тросовые молниеотводы применяют для защиты токопроводов и гибких связей ОРУ подстанции, а также для защиты воздушных линий длиной 1-3 км на подходе к подстанции.
Здания электростанций и подстанций относятся к объектам первой категории по устройству молниезащиты. Для объектов первой категории защитная зона относится к типу А.
Габариты подстанции: длина А=35 м, ширина В=30 м, высота h=4,5 м. Принимаем исполнение защиты двумя отдельно стоящими металлическими молниеотводами стержневого типа высотой 20 м, расстояние между молниеотводами L=32 м.
По формулам для двойного стержневого молниеотвода определяем параметры молниезащиты.
Определяем высоту вершины конуса h0 ,м, стержневого молниеотвода
, (2.53)где h - полная высота стержневого молниеотвода, м.
Определяем высоту средней части hc , м, двойного стержневого молниеотвода
, (2.54)где L - расстояние между двумя стержневыми молниеотводами.
Находим радиус защиты на высоте защищаемого сооружения rх , м,
, (2.55)где hх - высота защищаемого сооружения, м.
Рассчитываем радиус защиты на уровне земли r0 , м,
(2.56) 
Определяем радиус средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на высоте защищаемого объекта rсх , м,
(2.57) 
Радиус средней части зоны двойного стержневого молниеотвода на уровне земли в данном случае равен rс =r0 =21,2 м.
Определяем высоту стержневого молниеприемника hм , м,
(2.58) 
Находим активную высоту молниеотвода hа ,м,
(2.59) 
Рассчитываем угол защиты
, град, (между вертикалью и образующей) 
(2.60) 
В масштабе изображаем зону защиты (Рисунок 2.6)
Рисунок 2.6 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода
Определяем габаритные размеры защищаемого объекта в зоне молниезащиты.
Ширина В=30 м, высота h=4,5 м.
Находим угол
, град, 
(2.61) 
Определяем максимально возможную длину объекта Аmax , м, при которой он находится в зоне молниезащиты
(2.62) 
Таким образом, А<Аmax (35 м<41,36 м) и все остальные параметры молниезащиты подходят для данных габаритов подстанции, значит, объект находится в зоне молниезащиты.
Изображаем в масштабе подстанцию в зоне молниезащиты (Рисунок 2.7).
Рисунок 2.7 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода и защищаемый объект
Следовательно, в данном дипломном проекте применяем для молниезащиты два стержневых молниеотвода высотой 20 м.
2.14 Расчёт заземляющих устройств
Заземление - преднамеренное гальваническое соединение металлических частей электроустановки с заземляющим устройством.
Защитное заземление - заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.
Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлителем называют металлический проводник или группу проводников, находящихся в соприкосновении с землей. Различают естественные и искусственные заземлители.
Естественные заземлители - различные конструкции и устройства, которые по своим свойствам могут одновременно выполнять функции заземлителей: водопроводные и другие металлические трубопроводы (кроме трубопроводов горючих или взрывчатых жидкостей и газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией от коррозии), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей.
Под искусственными заземлителями понимают закладываемые в землю металлические электроды, специально предназначенные для устройства заземлений. В качестве искусственных заземлителей применяют: для вертикального погружения в землю стальные стержни диаметром 12-16 мм, угловую сталь с толщиной стенки не менее 4 мм или стальные трубы (некондиционные) с толщиной стенки не менее 3,5 мм; для горизонтальной укладки - стальные полосы толщиной не менее 4 мм или круглую сталь диаметром 6мм.
Заземляющие проводники служат для присоединения частей электроустановки с заземлителем.
В зависимости от расположения заземлителей относительно заземляющего электрического оборудования различают выносное и контурное заземление.
При выносном заземлители размещают в стороне от заземляющего оборудования и в этом случае корпуса оборудования находятся вне зоне растекания токов в землю.
При контурном (применяется обычно в ОРУ) заземлители располагают вокруг заземляющего оборудования, вблизи от него.
В зависимости от напряжения, на которое рассчитывается заземление и вида присоединения нейтрали сопротивление заземляющего устройства может быть:
а) не более 4 Ом в электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью;
б) не более 2; 4; 8 Ом в электроустановках напряжением, равным 660; 380; 220 В с глухозаземлённой нейтралью;
в) не более 0,5 Ом в электроустановках напряжением выше 1000 В с глухозаземлённой нейтралью;
г) в электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью сопротивление Rз , Ом, должно удовлетворять условию:
, (2.63)где Uз =250 В, если заземляющее устройство используется
только для установок напряжением выше 1000 В;
Uз =125 В, если заземляющее устройство одновременно ис-
пользуется и для установок напряжением до 1000 В;
Iз - расчетный ток замыкания на землю, А.
Расчет заземляющих устройств сводится к расчету заземлителя.
В качестве заземлителя выбираем в дипломном проекте прутковые электроды. Выбираем грунт - глина.