Реконструкция электроснабжения колхоза "Прогресс" (стр. 8 из 13)
Согнутый петлей изолированный металлический стержень при помощи зажима прикреплен к штырю изолятора. В средней части петли поверх изоляции установлена металлическая трубка на некотором расстоянии от провода линии. Потенциал петли и опоры одинаков, а между металлической трубкой и металлической жилой петли относительно большая емкость. Из-за этого все перенапряжение, приложенное между проводом и опорой, оказывается приложенным между проводом и трубкой. При значительном перенапряжении искровой промежуток пробивается, и перенапряжение прикладывается между трубкой и металлической жилой петли к её изоляции. Под действием перенапряжения с трубки вдоль поверхности петли, по-одному или по обоим ее плечам, развивается скользящий разряд. Он развивается до тех пор, пока не замкнётся на узле крепления, гальванически связанном с опорой. Благодаря большой длине перекрытия по поверхности петли импульсное перекрытие не пере ходит в силовую дугу промышленной частоты.
Вследствие эффекта скользящего разряда вольтсекундная характеристика разрядника расположена ниже, чем изолятора, т.е. при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет.
Защиту РУ – 10 кВ трансформаторной подстанции от внутренних перенапряжений, коммутационных или резонансных явлений, а также от дуговых замыканий на землю выполним комплектами вентильных разрядников типа РВО-10.
4.2 Защита подстанции от прямых ударов молнии
Для защиты подстанции от прямых ударов молнии осуществляют стержневыми молниеотводами. ПУЭ [2] допускают установку стержневых молниеотводв на линейных порталах подстанций вместо отдельных фундаментов. Расчёты защиты молниеотводами сводятся к выбору их высоты, количества и мест установки при соблюдении условия, что всё обрудование подстанции попадает в зоны защиты. Размеры подстанции с трансформаторами 2х160 кВА составляют в плане 5,5 х 5 м2, высота здания hx = 7,6 м и высота силовых трансформаторов h = 4 м. Удельное сопротивление грунта площадки ρ = 150 Ом·м.
Ожидаемое число поражений молний за год незащищенного объекта
N = (l + 7h) · (m + 7h) · n · T · 10-6,
где n = 0,06 – число ударов молнии на 1 км2 земли за 1 ч. грозы, 1/(км2·ч);
Т–средняя интенсивность грозовой деятельности в местности (60ч/год);
l – длина подстанции, м;
m – ширина подстанции, м;
h – наибольшая высота объекта, м.
N = (5,5 + 7·8,25) · (5 + 7·8,25) · 0,06 · 60 · 10-6 = 0,014 ударов/год.
Это значит, 1 удар может случиться за 7 лет, что недопустимо. При наличии защиты стержневым молниеотводом с вероятностью прорыва 10-2, т.е. один удар молнии из 100 может поразить защищаемый объект, поражение возможно лишь один раз в 240 лет.
Принимаем вариант защиты подстанции одним стержневым молниеотводом, установленном на концевой опоре высотой Н = 12 м. Определим высоту молниеотвода [3] из условия защиты угла подстанции на высоте hx = 7,6 м, при расстоянии между опорой и подстанцией 5 м. Из схемы компоновки подстанции найдём требуемый радиус защиты до точки А:
rx1=
10,7 м.Используя выражение, связывающее радиус защиты с высотой молниеотвода h, запишем равенство
10,7 = 
,
которое преобразуем в квадратное уравнение:
1,6h2 -14,86h – 27,82 = 0.
Решая уравнение, находим высоту молниеотвода
h≈ 10,8 м.
Требуемая высота молниеотвода оказалась меньше высоты опоры.
Принимаем h = 13 м, добавив к опоре металлический штырь с h=1 м.
Радиус защиты этого молниеотвода на высоте hх = 4 м равен
rx2 = 
;
rx2 = 
11 м.
Необходимый радиус, найденный из рис. 4.2
rx2 = 
7,6 м
оказывается меньше расчётного, следовательно, рассматриваемая точка попадает в зону защиты молниеотвода. Окончательно принимаем высоту стержневого молниеотвода h = 13 м.
Сопротивление растеканию тока грозового разряда:
Rр = α·R,
где R= 0,5Ом – сопротивление заземления при стационарном режиме;
α- импульсный коэффициент, который зависит от тока заземлителя и удельного сопротивления грунта (при ρ=150 Ом·м α= 0,8).
Тогда Rр = 0,8·0,5 = 0,4 Ом.
4.3 Расчёт заземляющего устройства подстанции
Для защиты обслуживающего персонала от опасных напряжений и присоединения средств защиты от грозовых разрядов выполняем одно общее заземляющее устройство.
Площадь подстанции составляет 5,5 х 5 = 27,5 м2. Принимаем к установке сетчатый заземлитель с размерами S= 5 х 4,5 м2,помимо внешнего замкнутого горизонтального контура состоящий из lБ = 3 продольных полос вдоль длинной стороны и lМ = 4 поперечных полос вдоль короткой стороны. К сетке присоединяем 12 вертикальных электродов длиной lв = 3м.
Верхний слой земли толщиной h1 = 2м состоит из грунта (глина полутвердая) с удельным сопротивлением ρ1=60 Ом∙м, сопротивление нижнего слоя земли ρ2=30 Ом∙м (суглинок пластичный). Принимаем глубину заложения горизонтальных заземлителей t= 0,8м.
Ток однофазного КЗ, стекающий с заземлителя, принимаем приблизительно I(1)кз≈ 0,5∙ I(3)кз на шинах 10 кВ подстанции, т.е. I(1)кз≈ 100 А.
Так как отношение ρ1/ρ2 = 60/30 = 2, то при расчёте будем учитывать двухслойность земли.
Определим параметр эффективной площади заземлителя
4,7 м.Находим отношение
0,8.
Так как найденное отношение 0,8 ≥ 0,5 , то безразмерный параметр А определяем по эмпирической формуле [5]:
А = 0,444 – 0,84
;А = 0,444 – 0,84 ·0,8 = - 0,228.
Суммарную длину всех элементов заземлителя определяем как:
L = nБlБ + nМlМ +nвlв .
Следовательно, суммарная длина элементов заземлителя составит
L = 3·5 + 4·4,5 + 12·3 = 69 м.
Эквивалентное удельное сопротивление грунта по формуле:
,где α, β – коэффициенты, численно равные при ρ1> ρ2 α = 3,6 и β = 0,1. Тогда
= 53,3 Ом.Сопротивление сетчатого заземлителя в двухслойном грунте:
.Тогда
= - 0,26 + 0,77 = 0,51 Ом.
Чтобы не предусматривать мер по предотвращению выноса опасных потенциалов за пределы подстанции, напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания не должно превышать Uз.доп=5 кВ.
Проверяем действующее напряжение на заземляющем устройстве с учётом тока однофазного КЗ, стекающего с заземлителя:
;Uз = 100·0,51 = 51 В.
5. Организация эксплуатации электрооборудования
5.1 Обоснование и расчёт структуры электротехнической службы
Основная задача энергетического хозяйства – электротехнической службы (ЭТС) - состоит в обеспечении бесперебойного электроснабжения предприятия, надёжной и экономичной работы электрооборудования.
Управление энергетическим хозяйством, в том числе ЭТС осуществляется главным энергетиком, подчинённым руководителю хозяйства. Функции главного энергетика обусловлены действующими «Правилами технической эксплуатации электроустановок».
Чтобы определить к какой категории относится организационная структура управления энергохозяйством, необходимо найти сумму условных единиц (баллов), которые определяются в зависимости от годового потребления объектом электрической энергии, тепла и воды.
Годовое потребление тепла (Qг) определяется формулой:
, Гкал/год,где Wг- годовое потребление электроэнергии (по данным табл. 1.2 дипломного проекта Wг = 217,7 тыс. кВт·ч);
Кэт. - энерготепловой коэффициент (принимаем Кэт.=0,5 тыс. кВт/Гкал).
Следовательно,
Qг = 217,7/0,5 = 435,4 Гкал/год.
Количество воды, потреблённой объектом за год:
Дг = кп·Qг,
где кп = 0,85 м3/Гкал – коэффициент, учитывающий объём воды, расходуемый на единицу тепловой энергии.