Грозозащита подстанции на напряжение 110 кВ (стр. 4 из 6)
Расчет КОП производится следующим образом. Вводится заданная амплитуда падающей волны (Uп) и длительность фронта (τФ), а также все остальные параметры, приведенные в Таблицах 3.2, 3,3:
Таблица 3.2
| Параметр | Uопас кВ | tф* мкс | Dt* мкс | M* | W3* | a22* | a32* | N | P | α11 | α21 |
| Обозначение в программе | U0 | Т2 | Т1 | М | - | А3 | А4 | N | P | A1 | A2 |
| Числовые значения | 840 | 0,5 | 0,005 | 100 | 2,08 | 0,014 | 1,986 | 100 | 300 | 0,86 | 1,14 |
| 1470 | 1,0 | 0,01 | 50 | 4,17 | 0,027 | 1,973 | |||||
| 2230 | 1,5 | 0,015 | 33 | 6,25 | 0,0408 | 1,9592 | |||||
| 2850 | 2,0 | 0,02 | 25 | 8,33 | 0,054 | 1,946 |
Таблица 3.3
| Параметр | b1 | b2 | d1 | d2 | Uпр кВ | Uг кВ | U1 кВ | U2 кВ | U3 кВ | U4 кВ | t2 мкс | t3 мкс | t4 мкс |
| Обозначение в программе | B1 | B2 | D1 | D2 | С1 | С6 | С3 | С4 | С5, | С6 | T4 | T5 | T6 |
| Числовые значения | 0,199 | 0,034 | 42,46 | 228 | 260 | 1122,15 | 165 | 550 | 550 | 382 | 1,5 | 3 | 10 |
В Таблице 3.2 * помечены исходные данные, которые меняются в процессе расчета КОП.
Для определения КОП необходимо добиться касания кривой перенапряжения на трансформаторе U2 с кривой импульсной прочности изоляции трансформатора (изменяя значения Uп.оп ). Таким образом будет найдена первая точка КОП - сочетание опасной амплитуды падающей волны Uп.оп и опасной длительности фронта волны τФ . Далее нужно изменить τФ и, изменяя амплитуду падающей волны, вновь добиться касания U2кривой допустимых импульсных перенапряжений для внутренней изоляции трансформатора.
Таким образом, определяем амплитуду опасного импульса напряжения Uопас и величину фронта этого импульса τф. Эти значения заносим в Таблицу 3.2.
По данным Таблицы 3.2 построим кривую опасных параметров Рисунок 3.2. На эту же координатную плоскость нанесем вольт-секундную характеристику линейной изоляции, которую можно рассчитать по формуле:
, где n=8 – число изоляторов в гирлянде; t – время, изменяющееся в пределах (0÷10)мкс. 
кВ (49)Результаты расчета (ВСХ) занесем в таблицу 3.4.
Таблица 3.4
| U, кВ | 1662 | 1312 | 1172 | 1096 |
| t, мкс | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 |
Рисунок 3.2 Кривая опасных параметров подстанции и ВСХ линейной изоляции.
По Рисунку 3.2 определяется точка пересечения кривых и область неопасных волн, амплитуда наиболее опасной волны Um = 1380 кВ и максимальное время смещения фронта волны по действием импульсной короны Δtmax= 0,9 мкс.
Определим длину защитного подхода.
Для определения средней высоты подвеса провода выбираем тип опоры, параметры которой приведены в таблице 3.5.
Таблица 3.5
| Тип опоры | Uном, кВ | hоп, м | h1, м | h2, м | a1, м | a2, м | t, м | ф, м |
| ж/б, одноцепная | 110 | 20.5 | 17.5 | 14.5 | 2.0 | 4.0 | 3.5 | 0.3 |
Приведем эскиз опоры (Рисунок 3.3).
Рисунок 3.4 Эскиз опоры.
Определим среднюю высоту подвеса троса:
, (50)где hоп – высота опоры, м; fтр – стрела провеса троса, м
fтр= hоп – [hп-з+(h1-h2)+hт-п], (51)
где hп-з=6.0 м – нормированное минимальное расстояние провод-земля в середине пролета; hт-п=2.0 м – нормированное расстояние по вертикали трос-провод в середине пролета в зависимости от длины пролета.
fтр= hоп – [hп-з+(h1-h2)+hт-п] = 20.5-[6.0+(17.5-14.5)+2.0]=9,5 м,
тогда hтр.ср = 20.5 – 2/3·9,5=14,17 м
Средняя высота подвеса провода: hср.пр =hтр.ср – hт-n = 14,17 – 2,0 =12,17 м
Найденные параметры позволяют рассчитать длину защитного подхода подстанции:
, (52)где С – скорость света, м/мкс; Um– амплитуда волны перенапряжения, МВ; Dtmax– максимально необходимое смещение фронта волны; hтр ср – средняя высота подвеса провода, м.
4.Расчет волнового сопротивления ЛЭП и напряжения на РВ для заданной волны напряжения
Определим высоту подвеса верхнего провода над землей:
, (53)где n – количество изоляторов, n=8; H – строительная высота изолятора, м
Для изоляторов ПФ6-В строительная высота изолятора Н=0.134м
Таблица 4.1
| Тип изолятора | Строительная высота Н, см | Диаметр D, см | Длина пути утечки L, см | Экв. диаметр Dэ, см | Коэф. формы Кф |
| ПФ6 – В | 13,4 | 27 | 34 | 13,63 | 0,794 |
Определим волновое сопротивление ЛЭП:
, (54)где hср.пр =12.17 м - средняя высота подвеса провода; D – диаметр провода, D=0.016 м, для линии 110кВ выбираем провод типа АС-95/16.
Определяем напряжение на вентильном разряднике при набегании волн по проводу. В связи с нелинейной ВАХ ВР вычисление Up(t) производится графическим методом, т.е. производится графическое решение уравнения
.На (рисунке 4.1) нанесена ВАХ разрядника Up = f(I) и ВАХ линии
. Их сумма дает ВАХ схемы, удвоенная падающая волна нанесена в правом квадранте. Там же приведена ВАХ разрядника. До момента срабатывания разрядника, определяемого точкой пересечения ВСХ и кривой 2·Uп(t), напряжение на разряднике изменяется по закону 2·Uн(t). После пробоя искровых промежутков напряжение на ВР определяется его ВАХ. По Рисунку 4.1 видно, что благодаря нелинейному характеру ВАХ, напряжение на разряднике в широком диапазоне изменения напряжения падающей волны остается практически неизменным. При этом ток в разряднике изменяется в широких пределах.5. Выбор мест установки и расчет зон защиты стержневых молниеотводов для заданной подстанции
Зоной защиты принято называть пространство вокруг молниеотвода, попадание в которое разрядов молнии маловероятно. Рассчитываемая подстанция защищается четырьмя стержневыми молниеотводами, зона защиты которых превышает сумму зон защиты одиночных или двойных молниеотводов.
Необходимым условием защищенности всей площади, заключенной вокруг прямоугольника 1-2-3-4 (Рисунок 5.1) является: D£8·ha·p, где D – диаметр окружности, проходящей через вершины четырехугольника, D=25 м (из рисунка 5.1); hа – активная высота молниеотвода; р – коэффициент, равный 1 для молниеотводов с высотой
.Из вышеприведенной формулы можно определить величину hа:
(55)Высота защищаемого объекта над поверхностью земли:
, (56)где hм – высота молниеотвода, м
Радиус зоны защиты одиночного молниеотвода на высоте hх:
(57)Определим ширину зоны защиты на высоте hх, при этом рассматриваем каждую пару молниеотводов отдельно: