Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 347

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Для протяженных заземлителей (/> 10 м) а ; можно вычислить поприближенной (погрешность не больше 10%) формуле:

 

а,- « К

1500//[(рз + 320) ( /fmax+ 45)],

(14.9).

где I—длина

заземлителя, м; р3 — в ом-м; І ітах— в ка.

 

Коэффициент использования

т)А учитывает влияние

на данный

k-й единичный заземлитель всех остальных элементов

заземления^

создающих в

грунте,

вблизи

данного заземлителя, стороннее на­

пряжение

Дстор, накладывающееся на собственное напряжение Uco6~

При этом эквивалентное

сопротивление заземлителя

 

Нз‘э ~

^ сто р

__ ^со б ^ с о б + ^ стор * 3

 

т3

~~г3

Таким

образом, коэффициент использования

й^ со б А ^ со б “Ь ^ стор).

Снижение р,- с увеличением импульсного тока приводит к увеличе­ нию Дстор и уменьшению коэффициента использования. Значения т]г- при импульсных токах определяются экспериментально и приводятся- в справочных таблицах. Например, для четырехлучевой звезды с дли­ ной лучей 10ч-40 м значение г),= 0,65ч-0,75.

Для заземления опор линий и молниеотводов используют арматуру фундаментов. При необходимости дополнительно устраивают за­ земляющий контур, охватывающий стойки опор, применяя верти­ кальные трубчатые (/= 2,5ч-3,0 м, d = 37-ь50 мм) и полосовые- (сталь 40x4 и 20x4 мм) заземлители. В грунтах с высоким удельным сопротивлением применяют лучевые заземлители длиной до 60 м или вертикальные глубинные заземлители, погруженные ниже уровня грунтовых вод (104-20 м).

Заземление подстанций обычно выполняется исходя из требований бе­ зопасности обслуживающего персонала с сопротивлением R3^ 0,5 ом на

подстанциях ПО кв и выше. На подстанциях 35 кв и ниже

150//3,

где /3— наибольший возможный ток 50 гц через контур

заземления:

подстанции при однофазных замыканиях в сети на землю; в этом слу­ чае R3 не превышает 10 ом. В обоих случаях заземление выполняется в виде контура из горизонтальных оцинкованных полос 40x4 или 20x4 мм, проложенных на глубине 0,54-0,8 м вокруг территории под­ станции, с рядом вертикальных труб или стержней длиной / по 2,5-хЗ м по периметру контура, отстоящих друг от друга на расстоянии d^t ^ (2 -х З )/. Внутри контура в ячейках прокладываются параллельныеполосы, к которым присоединяются заземляющие провода от корпусов аппаратов, нейтралей трансформаторов, разрядников, железнодо­ рожных рельсов, грозозащитных тросов отходящих линий, оболочек, кабелей (силовых, контрольных и связи), и арматура железобетонных фундаментов. Кроме того, на подстанциях с большим током замыка­ ния на землю по соображениям безопасности обслуживающего пер­ сонала для уменьшения напряжения шага и прикосновения на повы­ шенной глубине прокладывают дополнительные полосы (козырьки)

349.

в местах выхода из подстанции и частого нахождения обслуживающего персонала.

На больших подстанциях с развитой заземляющей сеткой для оцен­ ки импульсного сопротивления заземления можно воспользоваться также приближенной формулой

 

^ і ~ “ в^ПЛ*

где

Япл = р3]/я /(4 і/ ’S) — сопротивление заземления круглой пласти­

ны

с площадью S, м2; а э= 1,5н -2,3 — поправочный коэффициент,

учитывающий увеличение импульсного сопротивления реального за­ земления по сравнению со сплошной пластиной при токе 50 гц.

Эквивалентную площадь S для больших подстанций можно оце­

нить как S ÄJ 16р3. При

этом получаем следующую приближенную

формулу для Ri'.

__

Ri = аэѴ ярз/16 » 0 , la a V р3.

Так, например, в местности с р3= 1000 ом-м можно рассчитывать на получение импульсного сопротивления заземления порядка R,-^

>0,M ,5]/T Ö Ü Ü = 4,7 ом.

Дальнейшее

уменьшение R{ может быть

достигнуто только за счет применения

глубинных

заземлителей или

искусственной обработки

грунта для

уменьшения

р3. ОРУ-35 кв

при подстанциях ПО кв и выше обычно охватываются общим мощ­ ным контуром заземления.

§14.3. ГРОЗОЗАЩИТА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

а.Общие сведения

Ли н и и электропередачи имеют больш ую длину, часто подвергаются

удар ам молнии и нуж даю тся в надежной грозозащите.

Как характеристики грозовой деятельности (число грозовых часов или дней в году, число и места ударов молнии в линии, параметры тока молнии и др.), так и характеристики электрической сети (вольтсекундные характеристики изоляции, вероятность перехода импульсно­ го перекрытия в электрическую дугу промышленной частоты, успеш­ ность АПВ, ущерб народного хозяйства вследствие перерыва электро­ снабжения и др.) имеют случайней характер с весьма большими раз­ бросами от средних значений. На основании анализа опыта эксплуа­ тации, лабораторных исследований и расчетов можно получить необ­ ходимые эмпирические зависимости. Они дают возможность оценить эффективность грозозащиты типовых линий. Все эти формулы уточня­ ются по мере накопления опытных данных.

Среднее число прямых ударов молнии в год (в течение грозового сезона) в линию

N.л. у. м — Л /п .у .м

Пч

(14.10)

100 100 :

где I— длина линии, км; пч— число

грозовых

часов в течение года

(см. рис. 14.1); УѴп.у. м — удельное число прямых ударов молнии на

350

100'«ж и 100

грозовых часов;

 

 

 

 

 

Nп. у. м & 5 / і тр -)- hcр / 3 0 b,

 

( 1 4 . 1 1 )

где

hTV = h0— (2/3) / — средняя высота троса

(или провода при

отсутствии троса), лѵ,

b, ha, / — расстояние между крайними тросами

(проводами),

высота

их подвески на опоре и

стрела

провеса, м.

В

зависимости от

средней высоты проводов

и тросов

над землей

удельное число прямых ударов молнии колеблется от 250 (для линий

на опорах высотой

/го^ 4 0 м) до 80

 

 

 

 

(для линий

на

опорах высотой h0—

 

 

 

 

= 13 м). В зависимости от протяжен­

 

 

 

 

ности линий

и высоты опор среднее

 

 

 

 

число

ударов

 

в

линию

в год

 

 

 

 

от 250 (для линий 750 кв) до 5 (для

 

 

 

 

линий 35 кв). Большая часть ударов

 

 

 

 

молнии при

отсутствии

грозоза­

 

 

 

 

щиты будет приводить к перекры­

 

 

 

 

тию изоляции и отключению линии.

 

 

 

 

Задачи грозозащиты были сфор­

 

 

 

 

мулированы

в

§ 10.1 в. Защитные

 

 

 

 

тросы с малыми углами а ^154 - 25°

 

 

 

 

(рис.

14.3)

наиболее

радикально

 

 

 

 

разрешают

задачу

защиты

от пря­

 

 

 

 

мых ударов молнии. Как показыва­

 

 

 

 

ют исследования

на лабораторных

 

 

 

 

моделях и анализ опыта эксплуата­

 

 

 

 

ции, вероятность

прорыва

молнии

Рис.

14.3. Линия электропередачи с

на провода мимо тросов (или одно­

временного

поражения

тех

и дру­

 

 

защитными тросами:

О — удар молнии в опору: Т — удар молнии-

гих)

можно приближенно

оценить

в трос: Пр — удар молнии в провод (прорыв-

по эмпирической

формуле

 

 

 

мимо тросов)

 

;

/>пр = е0,025аЦѴ

(14.12)

 

 

 

 

 

 

 

 

где Дпр= NnJ N n_у. м— вероятность

прорыва молнии на

провода.

Как видно из (14.12), с увеличением высоты опор необходимо умень­

шать защитный

угол а: так, при Л0 = 20 м

обычно применяют а=30°;.

при /г0=304-35 м применяется а=20°;

при Л0=50 м применяется а =

= 15°.

Это

обеспечивает вероятность

прорыва Рпр « 0 ,002ч-0,003.

При наличии тросов большинство ударов молнии попадает в них (или в опоры). В месте удара молнии возникает кратковременное, но весьма высокое напряжение на опоре и на тросе, которое может выз­ вать перекрытие гирлянды изоляторов или воздушных промежутковмежду проводом и опорой (или тросом).

Для защиты необходимо обеспечить малые импульсные сопроти­ вления заземления порядка 5-т-30 ом каждой опоры и достаточно' большое расстояние между тросом и проводом по вертикали в середине пролета 5=0,02 /пролета. Кроме того, важно снижать индуктивность опоры; ее удельная индуктивность зависит от конструкции. Прибли­ женно можно принимать L*, мкгн/м, равной: 0,6—для одностоечных

'(башенных); U,5—для двухстоечных (портальных) металлических или железобетонных опор; 0,7 — для заземляющих спусков по деревянным опорам.

Опыт эксплуатации показывает, что линии электропередачи с тро­

сами с ос

15-7-25°

и

5-7-10

ом имеют

надежную грозозащиту.

Поэтому

наиболее

ответственные

линии и,

в частности, все линии

220 кв и выше, а также линии 110-7-150 кв на металлических опорах, особенно двухцепные, снабжаются грозозащитными тросами и спе­ циальными заземлителями опор.

Для менее ответственных и более дешевых линий ПО кв и ниже на деревянных опорах основная часть линии (за исключением подходов 1-7-2 км к подстанциям) не имеет защиты от прямых ударов молнии. Полное использование импульсной прочности дерева способствует ре­ шению задачи снижения вероятности перехода импульсного пере­ крытия в дугу Рл. Эта вероятность зависит от фазы напряжения 50 щ в момент удара молнии, скоростей восстановления напряжения и элек­ трической прочности, от величины и длительности тока молнии и дру­ гих случайных факторов. Анализ опыта эксплуатации показывает, что в первом приближении вероятность

Я д « 1 , 6 Д рп б / / Пе р - 0 , 0 6 ,

 

( 1 4 . 1 3 )

где /пер— суммарная длина

импульсного

перекрытия

(вдоль

строи­

тельной длины гирлянды,

по дереву и

по воздуху),

см\

U лб—

эффективное значение рабочего (линейного или фазного) напряже­ ния вдоль пути перекрытия, кв.

Если Рд по (14.13) получается меньше 0,1 или больше 1,0, то в рас­ чете принимаются эти предельные значения. Для типовых линий ве­ роятность Рд имеет следующие значения: 0,1 -7-0,15— для линий 35 кв на деревянных опорах; 0,6-7-0,7 — для линий 35 кв на металлических опорах; 0,25-7-0,30 — для линий НО кв на деревянных опорах; 0,94- -7-1,0 —для линий ПО кв и выше на металлических опорах.

Использование изоляционных свойств дерева существенно снижает вероятность Ра. Кроме того, затрудняется возникновение перекрытия с пораженного провода на соседний или на землю вследствие повышен­ ной импульсной прочности комбинированной изоляции фарфор — де­ рево. Поэтому деревянные пропитанные опоры нашли широкое при­ менение для линий 6-7-110 кв и проявляют себя хорошо в эксплуатации.

Дугогасящая катушка совместно с заземлением каждой металличе­ ской опоры также способствует грозозащите. При хорошей настройке катушки можно не опасаться однофазных замыканий. Малое сопро­ тивление заземления опор снижает вероятность перекрытия на второй провод и возникновения двухфазного к. з. Кроме того, благодаря по­ следовательному соединению двух гирлянд при этом снижается ве­ роятность Ра.

Применение АПВ существенно повышает надежность работы всех линий, так как грозовые перекрытия, как правило, не сопровожда­ ются повреждениями линейной изоляции. После отключения к. з. ли­ ния быстро восстанавливает свою электрическую прочность и может быть включена под напряжение.

■ 552

Смотрите также файлы