Грозозащита подстанции на напряжение 110 кВ (стр. 5 из 6)

, (58)

где а – расстояние между молниеотводами, м

Рисунок 5.1Зона защиты молниеотводов на уровне минимальной высоты зоны защиты.

6. Определение импульсного разрядного напряжения U_50% гирлянд изоляторов для заданной линии

Определяем импульсное разрядное напряжение гирлянд изоляторовU_50% как напряжение на линейной изоляции при времени t=10 мкс:

,

где n – число изоляторов в гирлянде, n=8

7. Выбор конструкции заземления опор, обеспечивающей нормированное значение сопротивления заземления

Определим удельное сопротивление грунта r:

(59)

где: к_с – сезонный коэффициент, к_с =1.4; r_изм = 120 Ом·м – измеренное значение удельного сопротивления грунта

Для расчета сопротивления заземления на переменном напряжении используется выражение:

, (60)

где l – длина трубы заземления, l=20 м; d – диаметр трубы заземления, d =0.02 м; t – глубина залегания заземления; t= 3.0 м (Рисунок 7.1), тогда

При этом нормированное значение сопротивления заземлителя при удельном сопротивлении грунта r_изм = 120 Ом·м не должно превышать 15Ом.

Рисунок 7.1 Эскиз заземлителя.

Выбираем трехлучевой вид заземлителя и определяем его импульсное сопротивление:

, (61)

где n – количество лучей заземлителя, n=3; α_и – импульсный коэффициент заземлителя, α_и=0.94; η_и - коэффициент использования заземлителя, η_и=0.85.

Тогда:

8. Эффективность грозозащиты подстанции от волн перенапряжений, набегающих с линии

Опасные импульсы перенапряжений, набегающие на подстанцию с воздушной линии, могут возникать в результате прорыва молнии через тросовую защиту и при обратных перекрытиях при ударе молнии в опоры или тросы в пределах защитного подхода. Среднее годовое число перекрытий изоляции подстанции вследствие набегания на нее опасных импульсов грозовых перенапряжений определяется:

b = b^/+b^//+b^///, (62)

где b^/ - среднее годовое число перекрытий изоляции вследствие прорыва молнии через тросовую защиту; b^// - среднее годовое число перекрытий изоляции вследствие обратных перекрытий при ударах молнии в опору; b^/// – среднее годовое число перекрытий изоляции вследствие обратных перекрытий при прямом ударе молнии в трос.

Определим среднее годовое число перекрытий изоляции вследствие прорыва молнии через тросовую защиту:

, (63)

где N_п - число ударов молнии в трос в пределах защитного подхода; Р_α - вероятность прорыва молнии через тросовую защиту;

Вероятность прорыва молнии через тросовую защиту:

, (64)

где a – защитный угол троса, α=25⁰; А=90, В=4 – для линий напряжением 110-220кВ

Тогда:

Число ударов молнии в трос в пределах защитного подхода:

, (65)

где h_сртр – средняя высота подвеса троса, h_сртр=14,17 м; l_зп – длина защитного подхода, l_зп =1,1414 км; D_г – число грозовых часов в году, D_г =55 часов

Тогда:

Определим среднее годовое число перекрытий изоляции вследствие обратных перекрытий при ударах молнии в опору:

, (66)

где N_оп – число прямых ударов молнии в опору; Р_оп – вероятность обратных перекрытий при ударе молнии в опору.

, (67)

где l_пр – длина пролета, l_пр =90м; h_оп – высота опоры, h_оп= 20.5м.

Тогда:

, (68)

где I_0кр – критический ток молнии при ударе в опору, который приводит к перекрытию линейной изоляции.

, (69)

где

- импульсное разрядное напряжение гирлянд изоляторов; R_и – импульсное сопротивление заземлителя; δ – коэффициент, который характеризует один грозозащитный трос на линии, δ=0.3.

- импульсное сопротивление для трехлучевого заземлителя,

Тогда:

Тогда

Определим среднее годовое число перекрытий изоляции вследствие обратных перекрытий при прямом ударе молнии в трос:

, (70)

где N_тр – число ударов молнии в трос в середине пролета; Р^тр_обр – вероятность пробоя промежутка трос-провод при ударе молнии в трос в середине пролета.

(71)

где a_кр- критическая крутизна тока молнии, при которой происходит пробой промежутка тром-провод:

, (кА/мкс) (72)

где l_т-п - расстояние между проводом и тросом, l_т-п= h_т-п /cosα = 2/cos25=2.21; К - геометрический коэффициент связи между проводом и тросом.

(73)

Определим среднее годовое число перекрытий изоляции подстанции вследствие набегания на нее опасных импульсов грозовых перенапряжений:

b = b^/+b^// +b^/// = 0.00065+0.012565+0,00029=0.0135

Показатель грозоупорности при трехлучевом заземлителе опор:

лет;

9. Расчет среднегодового числа грозовых отключений воздушной линии

Определим число ударов молнии в линию за год:

, (74)

где h_тр.ср – средняя высота подвеса троса, h_тр.ср =14.17 м; L_вл – длина воздушной линии, L_вл =240 км; D_г – число грозовых часов в году, D_г= 55 часов

Тогда

Вероятность прорыва молнии сквозь тросовую защиту:

, (75)

где a – защитный угол троса, α=25⁰; А=90, В=4 – для линий напряжением 110-220кВ

тогда

Ток защитного уровня:

, (76)

где W_к = 435 Ом – волновое сопротивление проводов воздушной линии с учетом короны.

При токе I_зу £ 20 кА вероятность импульсного перекрытия гирлянды изоляторов при ударе молнии в провод вычисляется по формуле:

Р_пр = exp·(-0.008·I_зу) = exp·(-0.008·4.075) = 0.968 (77)

Вероятность перехода импульсного перекрытия изоляции в короткое замыкание при ударе молнии в провод и опору:

h_пр = h_оп = 0.7 для линии U_ном£ 220 кВ с металлическими и железобетонными опорами.

Доля ударов молнии в опору:

, (78)

где l_п – длина пролета, l_п=90 м

Доля ударов молнии в трос:

Вероятность перекрытия линейной изоляции:

Р_оп = exp·(-0.008·I_кр) при I_кр<20кА

Р_оп = exp·(-0.03·I_кр) при I_кр>20кА,

где I_кр – критический ток, кА

(79)

тогда Р_оп = exp·(-0.03·84.5)=0.0793