Молниезащита главной понизительной подстанции завода

силу того, что траектория завершения разряда молнии зависит от случайных процессов, определяющих ионизационные процессы в воздухе, практически невозможно полностью исключить вероятность ПУМ в защищаемый объект, расположенный возле молниеотвода. Можно рассматривать зоны защиты только для определенной вероятности прорыва ПУМ в эту зону, при этом, чем меньше объем пространства рассматриваемой зоны, тем меньше вероятность поражения молнией объекта, находящегося в этой зоне.

Молниеотводы по типу молниеприемников разделяются на стержневые и тросовые. Стержневые молниеотводы выполняются в виде вертикально установленных стержней, соединенных с заземлителем, а тросовые - в виде горизонтально подвешенных тросов. По опорам, к которым он крепится, прокладываются токоотводы, соединяющие трос с заземлителем.

Необходимым условием надежной работы является хорошее заземление молниеотвода, т.к. при ударе молнии в молниеотвод с большим сопротивлением заземления, на нем создается высокое напряжение, способное вызвать пробой с молниеотвода на защищенный объект.

Для установки молниеотводов целесообразно использовать также все высокие сооружения, расположенные вблизи подстанции.

Молниезащита зданий и сооружений должна быть выполнена в соответствии с инструкцией по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО-153-34.21.122-2003.

6.1 Расчет молниезащиты

Рассчитать молниезащиту – это значит определить тип защиты, ее зону, параметры и ожидаемое количество поражений объекта молнией  в год.

По типу молниезащита может быть:

- одностержневой,

- двухстержневой одинаковой или разной высоты,

- многократной стержневой,

- одиночной тросовой,

- многократной тросовой.

По степени надежности защиты различают два типа зон:

- А – степень надежности защиты больше или равна 99,5%,

- Б – степень надежности защиты в пределах 95 - 99,5%.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h < 150 м представляет собой конус с вершиной на высоте h_o < h, сечение которого на высоте h_х имеет радиус r_x.

,                                                                                                             (6.1)

,                                                                                                             (6.2)

Несколько близко расположенных молниеотводов образуют «многократный» молниеотвод . Его зона защиты определяется зонами защиты ближайших молниеотводов. При этом принимается, что внутренняя зона имеет вероятность прорыва такую же, как и зоны взятых попарно молниеотводов.

Задание: Определить для ГПП 110/10кВ, параметры зоны молниезащиты (степень надежности 95%) и ее возможную уязвимость. ОРУ защищено четырьмя молниеотводами. Число грозовых часов в году составляет n=50ч/год. На плане ГПП изобразить зону защиты на уровне h_x.

6.1.1 Выбор высоты молниетвода

Открытое распределительное устройство подстанции 110/10 кВ имеет следующие габаритные размеры:

высота h_x = 11 м, ширина b = 38 м, длина a = 50 м.

Расстояние между ближайшими молниеотводами l₁ = 32 м.

Расстояние между дальними молниеотводами l₂ = 45 м.

Предельные расстояния между молниеотводами:

м.                                                                                                           (6.3)

Необходимым условием защищенности всей площади, заключенной внутри прямоугольника:

Для молниеотводов высотой  м:

,                                                                                                             (6.4)

Превышение высоты молниеотвода над высотой защищаемого объекта должно быть

 м.

Принимаем  - активная высота молниеотвода.

Полная высота молниеотвода:

м,                                                                                                           (6.5)

Проверка:

мм.

6.1.2 Определение границ зоны защиты

Зона защиты четырех стержневых молниеотводов значительно превышает сумму зон защиты одиночных молниеотводов. Площадь, защищаемая четырьмя стержневыми молниеотводами, расположенными по углам прямоугольника, имеет очертания, приведенные на рисунке 6.1.

Внешняя часть зоны защиты строится для каждой пары молниеотводов.

Радиус защиты r_x для внешних областей зоны защиты определяется как для одиночного стержневого молниеотвода.

Вершина зоны защиты:

м,

Граница внешней зоны с радиусом r_x на высоте h_x:

м,                                                                                                           (6.6)

Радиус защитной зоны на уровне земли:

м,                                                                                                           (6.7)

Зона защиты попарно взятых молниеотводов с расстоянием м:

м,

м.                                                                                                           (6.8)

Зона защиты попарно взятых молниеотводов с расстоянием м:

м,

м.

Полученные параметры молниезащиты наносятся на план подстанции, как показано на чертеже ФЮРА.3710000.216.Э2. Из рисунка 6.1 видно, что защищаемый обьект попадает в зону молниезащиты, то есть четыре молниеотвода высотой h=18м обеспечивают защиту подстанции от прямых ударов молнии.

Рисунок 6.1 Зона защиты молниеотводов

6.1.3 Определение надежности защиты подстанции от прямых ударов молнии

Число ударов молнии в подстанцию в год определяется по соотношению;

N = 0,06 · n · (а+10∙h_x)·(b + 10∙h_x)·10^-6 = 0,06 · 50 · (50 + 10 · 11)(38 + 10 × × 11) · 10^-6 = 0,071 (1/год),                                                  (6.9)

Число отключений подстанции:

ϕ = N · ψ_п · ψ_i · ψ_д = 0,071 · 10^-3 · 0,68 · 0,7 = 0,338∙10^-4,                                                                                                          (6.10)

где ψ_п = 10^-3 – вероятность прорыва тока молнии сквозь зону защиты молниеотводов;

ψ_i = 0,68 – вероятность перекрытия  изоляции при прямом ударе молнии в провод;

ψ_д = 0,7 – вероятность перехода импульсного перекрытия в устойчивую