Расчет грозозащиты и заземления распределительных устройств

8 РАСЧЕТ ГРОЗОЗАЩИТЫ И ЗАЗЕМЛЕНИЯ  РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Здания и сооружения защищаются от прямых ударов молнии, а также от волн перенапряжения, набегающих на линии. Характер изменения волн перенапряжения зависит от вида грозовых разрядов, последствия которых проявляются по разному в зависимости от устройства, создающих проводимость на нулевой потенциал (на землю).

Защита от прямых ударов молнии должна выполняться молниеотводами, отдельно стоящими на конструкциях распределительных устройств, крышах сооружений и т. д.

Защита от вторичных перенапряжений обеспечивается надежным заземлением оборудования. Защита от волн перенапряжений, набегающих по воздушным линиям в здания, выполняются кабельными подходами, установкой разрядников, заземлением тросов линий непосредственно у ввода.

Грозозащиты электрических установок должны обеспечить бесперебойное электроснабжение при всех видах перенапряжений. Для этого намечаются мероприятия по защите оборудования от прямых ударов молнии.

12.1 Расчет устройств заземления и грозозащиты ОРУ 110 кВ

Так как удельное сопротивление грунта менее 2000 Омм, то стержневые молниеотводы устанавливаются на несущих конструкциях порталов ОРУ.

Минимальная активная высота молниеотводов:

Принимаем высоту всех молниеотводов h = 19 м. Высота порталов ОРУ h_x = 11 м.

Зная высоту молниеотводов, строим защищенную зону молниеотводов на высоте 11 м.

                                   D =  м,                (12.1)

где D – максимальный диаметр окружности, защищающей наиболее высокую точку ОРУ;

р = 1, при h < 30 м.

Заземляющее устройство для ОРУ (рисунок 8.2) выполняется из вертикальных заземлителей, соединительных полос, положенных в поперечном направлении и создающих заземляющую сетку с переменным шагом.

Расчет выполняем по методу, основанному на том, что сложный заземлитель заменим расчетной квадратной моделью при условии равенства их площадей S, общей длины горизонтальных заземлителей L_r, глубины их заложения t, количества и длины, вертикальных заземлителей L_b, глубины их заложения.

 

t

                                                                                                                                  

 

Рисунок 12.2 – Заземляющее устройство ОРУ

Расчет производится в следующем порядке.

Определяем напряжение на заземлителе.

, где  – наибольшее допустимое напряжение прикосновения (400 В);

 – коэффициент напряжения прикосновения:

, где l_b – длина вертикального заземлителя, м;

l_r – длина горизонтальных заземлителей, м;

а – расстояние между вертикальными заземлителями, м;

S – площадь заземляющего устройства, м²;

М – параметр, зависящий от r₁/r₂, примем 0,82;

b – коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека R_ч и сопротивлению растеканию тока от ступней R_с.

.

В расчетах принимаем R_ч =1000 Ом, R_с= 1,5r_вс.

Принимаем длину вертикальных проводников равным 5 м и расстояние между ними 10 м. Вычисляем общую протяженность горизонтальных заземлителей согласно рисунку 8.2.

,                                      (12.2)

.

Число вертикальных заземлителей по периметру равно:

,                                                   (12.3)

.

Общая длина вертикальных заземлителей рассчитана ниже.

Сопротивление заземляющего устройства:

                                (12.4)

где I_з – расчетный ток однофазного КЗ ОРУ (равен 19,38 кА).

Общее сопротивление естественных заземлителей примем равным
3 Ом.

Сопротивление искусственного заземлителя:

Общее сопротивление сложного заземлителя, преобразованного в расчетную модель по формуле:

,                                             (12.5)

,                                            (12.6)

,

.

где r_э – эквивалентное удельное сопротивление Земли (2,35 Омм).

Произведем проверку по напряжению прикосновения:

Принимаем расчитанный заземлитель, так как он удовлетворяет условиям выбора.

12.2 Расчет устройств заземления и грозозащиты ОРУ 220 кВ

Так как удельное сопротивление грунта менее 2000 Омм, то стержневые молниеотводы устанавливаются на несущих конструкциях порталов ОРУ.

Минимальная активная высота молниеотводов:

Принимаем высоту всех молниеотводов h = 36,5 м. Высота порталов ОРУ h_x = 23 м.

Зная высоту молниеотводов, строим защищенную зону молниеотводов на высоте 23 м.

D =  м;

где D – максимальный диаметр окружности, защищающей наиболее высокую