Электроснабжение завода по производству огнеупоров (стр. 13 из 18)
1.13 Заземление и молниезащита ГПП
1.13.1 Расчет заземления ГПП
Исходные данные для расчета:
а) понижающая подстанция, на которой установлены два трансформатора 110/10 кВ с заземленной нейтралью; б) заземлитель предполагается выполнить из горизонтальных полосовых электродов (40х4) мм2 т горизонтальных стержней длиной Lз=5 м, диаметром d=16 мм, глубина заглубления электродов в землю tз=0,7 м. в) расчетное удельное сопротивление верхнего и нижнего слоя земли: r1=130 Ом×м, r2=40 Ом×м. г) в качестве естественного заземлителя используем систему трос-опора двух подходящих и п/ст ВЛ-110 кВ. Длина пролета 30 м, сечение троса q=50 мм2, расчетное сопротивление заземлителя одной опоры rоп=14 Ом, число опор с тросом на каждой линии 9.
Сопротивление естественного заземлителя для двух ЛЭП:
Re=
Ом(1.114)Требуемое сопротивление рассекания заземлителя: Rз = 0,5 Ом
Требуемое сопротивление искусственного заземлителя:
Rн =
, Ом(1.115)Rн =
=0,83 Ом.Выбираем контурный заземлитель размещенный по периметру подстанции.
Составляем расчетную модель заземления с площадью S=1015 м2 (рисунок 1.12).
Рисунок 1.12
Lr = 44 Ом - длина горизонтальных электродов; n = 18 шт.;
Количество ячеек по одной стороне модели:
m =
(1.116)m =
= 4,01 » 4.Уточняем суммарную длину горизонтальных электродов:
Lг = 2× (m+1) ×
(1.117)Lг = 2× (4+1) ×43,9 = 439 м.
Расстояние между вертикальными электродами:
а =
(1.118)а =
= 9,76(1.119)Суммарная длина вертикальных электродов:
Lв= nlв
Lв = 18×5 = 90 м.
Относительная глубина погружения в землю электродов:
tотн =
;(1.120)tотн=
= 0,13 м.Относительная длина:
lотн=
;(1.121)lотн =
= 0,26 м.Расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта:
rэ = r2×
,(1.122)где
= 
= 3,25 1£ 
£10(1.123)к = 0,43×
к = 0,43×
= 0,23rэ=40× (3,25) 0,23=52,4 Ом×м.
Определение расчетного сопротивления искусственного заземлителя. Предварительно найдем значение коэффициента А.
Из условия 0,1 £tотн£ 0,5
А = 0,385 - 0,25 × tотн
А = 0,385 - 0,25×0,13 = 0,35
отсюда:
R = А×
, Ом(1.124)R = 0,35 ×
=0,52 ОмПолученное значение практически совпадает с требуемым (0,72 Ом).
Общее сопротивление заземлителя подстанции с учетом Re:
Rз =
= 
= 0,37 Ом(1.125)Потенциал заземляющего устройства в аварийный период:
jзу = Iз×Rз, (1.126)
jзу = 25×0,37 = 9,25 кВ < 10 кВ.
Таким образом искусственные заземлители подстанции должны быть выполнены из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением (40х4) мм2, общей длиной не менее 440 м и вертикальных стержневых в количестве 18 штук, диаметром 16 мм, длиной по 5 м, размещенных по периметру заземлителя. Погруженных в землю на 0,7 м. При этих условиях сопротивление искусственного заземлителя Rн в самое неблагоприятное время года не будет превышать 0,52 Ом, а Rн не более 0,5 Ом.
1.13.2 Расчет молниезащиты ГПП
Для установки молниеотводов используем высокие сооружения на подстанции.
Рисунок 1.13
Высота молниеотвода из условия:
D£ 8 (h-hх),
где h - высота молниеотвода; hх - габарит подстанции.
Наивысшая точка - высота подвеса проводов ЛЭП-110 кВ.
hх= 7,6 м; D = 24 м.(1.127), h
= 
= 10,6 м(1.128)Принимаем h = 13 м. Выберем зону защиты типа А, степень надежности 99,5%.
hо = 0,85×h;
hо = 0,85×13 = 11,05 м.(1.129)
Радиус зоны защиты на земле:
rо = (1,1 - 0,002h) ×h; rо = (1,1 - 0,002×13) ×13 = 13,96 » 14 м.
Радиус зоны защиты на высоте защищаемого сооружения hх = 7,6 м:
rо= (1,1 - 0,002h) ×
;(1.130)rо= (1,1 - 0,002×13) ×
= 4,4 м.(1.131)Высота зоны защиты в середине пролета между двумя молниеотводами:
hо = 4h -
;hо12 = 4×13 -
= 11,8 м;hо24 = 4×13 -
= 11,5 м;hо34 = 4×13 -
= 12 м;hо13 = 4×13 -
= 11,5 м.Ширины зоны защиты в середине пролета между молниеотводами на высоте hх: для условия
£hх£hо2×rох= 1,5× (hо - hх);
rох12 = 0,75× (11,8- 7,6) = 3,2 м;
rох13 = rох24 = 0,75× (11,5- 7,6) = 2,9 м;
rох34 = 0,75× (12- 7,6) = 3,5 м
Рисунок 1.14 - Зона защиты молниеотводов
Рассчитанные и установленные молниеотводы на главной понизительной подстанции обеспечивают полную защиту от прямых ударов молнии. Выбранная зона защиты обладает степенью защиты 99,5%.
2. Специальная часть. Автоматическое регулирование мощности конденсаторов
2.1 Общие сведения о компенсации реактивной мощности
Под номинальной реактивной мощностью электроприемника понимается реактивная мощность, потребляемая им из сети или отдаваемая в сеть при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.
Групповая номинальная реактивная мощность - это алгебраическая сумма номинальных реактивных мощностей отдельно работающих электроприемников:
Qномг=
Потребителями реактивной мощности являются все электроприемники, у которых кривая синусоидального тока отстает от кривой синусоидального напряжения на фазовый угол j. Для большинства потребителей реактивной мощности значение фазового угла j зависит от реактивного сопротивления злектроприемников и определяется полным сопротивлением фазы. Ктаким злектроприемникам относятся асинхронные двигатели, трансформаторы, линии электропередачи, осветительные сети с газоразрядными лампами и др. Для других потребителей реактивной мощности значение фазового угла не зависит от реактивного сопротивления и определяется степенью регулирования преобразовательного сопротивления и коэффициентом искажения, определяющим гармонический состав кривой тока, это относится к тиристорным преобразовательным установкам.
Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются:
а) Асинхронные двигатели (60-65% от общего потребления).
б) Трансформаторы (20-25%).
в) Вентильные преобразователи, реакторы, воздушные и кабельные линии и прочие потребители (10%).
Основным источником реактивной мощности является синхронный генератор электростанций (Q3), но он не в полном объеме снабжает реактивной мощностью потребителей, так как это невыгодно, потому что при передаче в элементах системы электроснабжения возникают потери мощности и электроэнергии. Очевидно, что все параметры режима сети зависят от активной и реактивной мощности. Однако если для изменения активной мощности требуется изменять технологический режим работы потребителей электроэнергии, то изменение реактивной мощности достается более просто - с помощью компенсирующих устройств, самые распространенные из которых, используемые на промышленных предприятиях: