Безопасность жизнедеятельности. 
Выбор средств защиты от коммутационных перенапряжений

Наименование расстояния.

Изоляционное расстояние, мм.

110 кВ.

35 кВ.

От токоведущих частей или от элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до заземленных конструкций или постоянных внутренних ограждений высотой не менее 2 м.

Реле напряжения, подключаемое к обмотке II, будет при соответствующей настройке реагировать на повреждение изоляции первичной сети и приводить в действие сигнальные устройства (звонок, табло).

Персонал электроустановки может проконтролировать напряжение небаланса (вольтметром V2) и установить поврежденную фазу (вольтметром V1 и переключателем SN). Напряжение в поврежденной фазе будет наименьшим.

Защитное зануление.

Зануление на подстанции «Костанайская» применяется в установках 220 и 380 В, работающих с глухозаземленной нейтралью. При коротком замыкании происходит отключение поврежденного оборудования автоматами и предохранителями. Схема зануления приведена на рисунке 33.

Рисунок 33. Схема зануления: НЗП — нулевой защитный проводник; rо — заземление нейтрали; rп — повторное заземление.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали трансформаторов, с учетом естественных и повторных заземлителей нулевого провода принимаем 4 и 8 Ом соответственно при междуфазных напряжениях 380 и 220 В, трехфазного источника питания и 220 и 127 В однофазного источника питания (ГОСТ 12.1.030?81). При удельном электрическом сопротивлении «земли» с выше 100 Ом•м допускается увеличение приведенной нормы сопротивления в с/100 раз.

Ток плавкой вставки предохранителя определяется из условия:

. (10.1).

Молниезащита подстанции.

Молния? это электрический разряд в атмосфере между заряженным облаком и землей или между разноименно заряженными частями облака. Защита от прямых ударов молнии обеспечивается молниеотводами. На данной подстанции будем использовать стержневые молниеотводы, которые состоят из четырех конструктивных элементов: молниеприемника 1, несущей конструкции 2, токоотвода 3 и заземлителя 4 (рисунок 34).

Рисунок 34. Конструкция стержневого молниеотвода.

Молниеприемник непосредственно воспринимает прямой удар молнии, поэтому он должен надежно противостоять механическим и тепловым воздействиям тока и высокотемпературного канала молнии. Падение молниеотвода на токоведущие элементы электроустановки может вызвать тяжелую аварию, поэтому несущая конструкция молниеотвода имеет высокую механическую прочность, которая исключает подобные случаи при эксплуатации оборудования.

Для данного района характерное количество грозовых часов в году 40…60, поэтому по требованиям ПУЭ установлено четыре молниеотвода (рисунок 35). Они установлены на порталах и осветительных вышках подстанции.

• 4? стержневой молниеотвод; 2? зона защиты молниеотвода;
• 3? сечение зоны защиты на высоте hx от земли.

Рисунок 35? Молниезащита подстанции

Металлоконструкции порталов используются в качестве токоотводов. Молниеотводы устанавливаются таким образом, чтобы при минимальном числе молниеотводов обеспечить защиту ОРУ от прямых ударов молнии.

Необходимое условие защищенности всей площади ОРУ /14/:

(10.5).

где — диагональ прямоугольника в вершинах которого расположены молниеотводы, м.

р? коэффициент для разных высот молниеотвода, р = 1, при h? 30 м; р =, при h > 30 м;

м — высота защищаемого объекта;

— высота молниеотвода.

Диагональ прямоугольника в вершинах которого расположены молниеотводы можно найти как:

(10.6).

где, а = 54, b =72 м — соответственно длина и ширина площади, занимаемой распределительным устройством.

м.

Все объекты будут защищены, если активная высота молниеотвода /14/:

м, Высота молниеотвода равна /14/:

(10.7).

где м — высота защищаемого объекта;

м.

Тогда:

; (10.8).

м.

Зона защиты молниеотвода /14/:

; (10.9).

м.

Проверим условие защищенности всей площади ОРУ:

;

— условие выполняется.

Рисунок 36. Зона молниезащиты на высоте.

Следовательно для ОРУ используем для защиты от прямых ударов молний четыре молниеотвода, два их которых расположены на линейных порталах, а два совмещены с прожекторными мачтами.

Кроме установленных молниеотводов установим еще один для защиты силового трансформатора на прожекторе, расположенном недалеко от него, так как трансформатор не входит в зону их действия.

Молниезащита ЗРУ 6 кВ выполнена в виде молниеприемной сетки, которая выполнена из стальной проволоки диаметром 6 мм и уложена на кровлю сверху. Шаг ячеек сетки 6×6 м. Узлы сетки соединены сваркой. Выступающие над крышей металлические элементы присоединены к молниеприемной сетке, а выступающие неметаллические элементы — оборудованы дополнительными молниеприемниками, также присоединенными к молниеприемной сетке /14/.

Молниезащита подстанции.

Заземляющее устройство является составной частью электроустановки и предназначено для обеспечения необходимого уровня электробезопасности в зоне обслуживания электроустановки и за ее пределами, для отвода в землю импульсов токов с молниеотводов, для создания цепи при работе защиты от замыканий на землю и для стабилизации напряжения фаз электрической сети относительно земли.

В целях выравнивания потенциала и обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю на территории, занятой оборудованием, осуществлена прокладка продольных и поперечных горизонтальных заземлителей соединенных между собой в заземляющую сетку. Расстояние между продольными и поперечными заземлителями не превышает 30 м /1/.

Напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю не превышает 6 кВ /1/. Для вертикальных электродов применяется прутковая сталь круглого сечения 10…12мм и длиной до 10 м. Для горизонтальных электродов используется сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Размещение заземляющего устройства на подстанции приведено на рисунке 37.

Рисунок 37. План а) и разрез б) заземляющего устройства ОРУ.

1? ограждение подстанции; 2? площадь, занятая оборудованием; 3? заземляющий контур; l? длина вертикальных заземлителей; t? глубина заложения заземлителей; h1? толщина верхнего слоя грунта.

Рассчитаем заземляющее устройство для ОРУ площадью Sору = 4000 м². Удельное сопротивление верхнего слоя грунта с1 = 500Ом/м (с учетом промерзания), при h1 = 2 м; удельное сопротивление нижнего слоя грунта с2 = 100Ом/м. Глубина заложения t = 0,7 м; длина вертикального заземлителя lз = 5 м; расстояние между вертикальными заземлителями, а = 10 м.

Определим длительность воздействия электрического тока:

(10.10).

с.

При фв = 0,2 с наибольшее допустимое напряжение прикосновения Uпр = 400 В /2/.

Коэффициент прикосновения найдем по формуле:

(10.11).

где S? площадь заземляющего устройства, м2;

Lг? длина горизонтальных заземлителей, м;

а? расстояние между вертикальными заземлителями, м;

М? коэффициент, зависящий от соотношения с1/с2;

в? коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека Rч, и сопротивлению растекания тока от ступней Rc.

(10.12).

В расчетах принимают Rч = 1000Ом, Rc = 1,5•с1 = 1,5?500 = 750Ом /2/.

При значении с1/с2 = 5 получим М = 0,75 /2/.

При среднем расстоянии между горизонтальными заземлителями 10 м их дина составит Lг = 520 м.

Потенциал на земле равен:

< 10кВ (в пределах допустимого).

Сопротивление заземляющего устройства:

(10.13).

где Iз? ток, стекающий с заземлителя заземляющего устройства при однофазном коротком замыкании.

Iз = 6,22 кА (расчет к.з. в программе Токо).

Ом.

Действительный план заземляющего устройства преобразуем в расчетную модель со стороной:

м.

Число ячеек по стороне квадрата:

; (10.14).

.

Примем m = 5.

Длина полос в расчетной модели:

(10.15).

м.

Определим число вертикальных заземлителей по периметру контура при а/lв=2:

(10.16).

.

Примем 18 вертикальных заземлителей.

Общая длина вертикальных заземлителей:

(10.17).

м.

Относительная глубина:

> 0,1, тогда.

(10.18).

По таблице /2/ при с1/с2 = 5, а/lв = 2;

.

определяем сэ/с2 = 1,45, тогда сэ = 1,45•90 = 130,5Ом•м.

Общее сопротивление сложного заземлителя:

(10.19).

Ом.

Полученное значение общего сопротивления заземлителя больше допустимого (Rз.доп = 0,32Ом).

Напряжение прикосновения:

U = kп•Iз•Rз (10.20).

U = 0,25•6,22•1,2 = 1,8 кВ (> 400В).

Для снижения Uпр применим подсыпку гравия слоем гравия толщиной 0,2 м в рабочих местах. Удельное сопротивление верхнего слоя (гравия) в этом случае будет св, с = 3000Ом•м, тогда:

;

;

U = 0,06•6,22•0,82 = 307 В (< 400В).

Что в пределах допустимого значения.