Молниезащита подстанций

Молниезащита подстанций 1 Молниезащита подстанций от прямых ударов молнии (от ПУМ) в подстанцию; от перекрытий при ударе молнии в заземленные конструкции подстанции; от волн, приходящих с линии; от ударов молнии в подходы линии к подстанции. 2 Молниезащита подстанций На подстанции любое перекрытие изоляции будет считаться аварией, поэтому полное число перекрытий тоже будет складываться из тех же составляющих N пер  N 1пер  N 2 пер  N 3пер  N 4 пер Показатель грозоупорности 1  200  300 лет подстанции на 35 кВ nпст  N пер подстанций на 110 кВ nпст  1  300  400 лет N пер 3 Защита от прямых ударов молнии Возможны два способа защиты: 1. Установка молниеотводов на конструкциях и подсоединение их к общему заземляющему устройству подстанции. 2. Установка отдельно стоящих молниеотводов со своими обособленными заземлителями. 4 Защита от прямых ударов молнии Число перекрытий при прорывах молнии мимо молниеотвода равно: N 1пер  N п  Pпр  P( I M ) где N п − число ударов молнии в подстанцию; P( I M ) − вероятность тока молнии большего уровня грозоупорности изоляции подстанции; Pпр − вероятность прорыва молнии мимо молниеотвода. P( I M )  0,8  1 - вероятность тока молнии большего уровня грозоупорности изоляции подстанции 5 Защита от прямых ударов молнии Число ударов молнии в подстанцию длиной А, шириной В и высотой h (размеры в метрах) может быть рассчитано по формуле N = nЧ∙nS∙(A+7h)∙(B+7h)∙10−6. 6 Защита от перекрытий при ударе молнии в молниеотводы Чаще всего молниеотводы на подстанцию ставят на конструкциях, при ударе в такой молниеотвод возможны перекрытия гирлянды. Напряжение на вершине молниеотвода определяется по формуле Напряжение на гирлянде uгирл  U верш  U пр  U 0,5 7 Защита от перекрытий при ударе молнии в молниеотводы Для предотвращения перекрытия гирлянды изоляторов наиболее эффективно снижение сопротивления заземления. на подстанциях 110 кВ и выше на подстанциях 35 кВ 8 Защита от перекрытий при ударе молнии в молниеотводы От стоек конструкции ОРУ 35 кВ и выше нужно обеспечить растекание тока молнии по магистралям заземления не менее чем в двух направлениях с углом не менее 90º между соседними. 9 Защита от перекрытий при ударе молнии в молниеотводы    Удельное сопротивление грунта в грозовой сезон не более 350 Омм. Место присоединения конструкции с молниеотводом к заземляющему устройству должно быть удалено от места присоединения бака трансформатора на расстояние не менее 15 м. Непосредственно на выводах обмоток 3 – 35 кВ трансформаторов должны быть установлены соответствующие ОПН 3-35 кВ или РВ. 10 Защита от перекрытий при ударе молнии в молниеотводы    Должно быть обеспечено растекание тока молнии от молниеотвода. Заземляющие проводники РВ или ОПН и силовых трансформаторов рекомендуется присоединять к заземляющему устройству поблизости один от другого. На подстанциях с высшим напряжением 35 кВ Rз не более 4 Ом, а гирлянды изоляторов следует выполнять на класс напряжения 110 кВ. 11 Защита от волн, приходящих с линии Чем дальше от подстанции удар молнии на ЛЭП, тем менее она опасна, т.к. при пробегании волны по линии она деформируется. Для этого они должны все пробежать по линии такое расстояние, чтобы стать безопасными, т.е. ниже кривой опасных волн. С этой целью перед подстанцией обязательно защищают часть ЛЭП (подход). Расстояние между трансформатором и разрядником (l) должно быть меньше критического (lкр), иначе на процесс срабатывания разрядника накладываются колебания, возникающие в контуре РВ – трансформатор, и на трансформаторе будут перенапряжения. 12 Защита от волн, приходящих с линии Нужно поставить еще один комплект вентильных разрядников у того трансформатора, где l > lкр, либо поставить разрядники на группу выше. Число перекрытий можно оценить по формуле Число ударов молнии в ЛЭП без подхода N БП  N l  lП l где l – длина ЛЭП; lП – длина подхода; Ро- вероятность прихода опасной волны с линии. 13 Защита подхода ЛЭП Подход к подстанции (lп= 14 км) должен быть защищен так же тщательно, как и сама подстанция, чтобы исключить на нем прорыв, минуя трос и перекрытие гирлянд. Число перекрытий на подходе можно оценить по формуле N 4 пер  N П  ( Pпр  P0  P( I M )) Число ударов молнии в подход N П  N  lП l Pпр − вероятность прорыва, минуя трос; P0 − вероятность удара в опору; P( I M ) − вероятность возникновения тока, приводящего к перекрытию гирлянды. 14 Защита подхода ЛЭП Если ЛЭП полностью защищена тросом, то на подходе принимают меры: 1. Сопротивление опор менее 10 Ом; 2. Защитный угол троса менее 20 град. 3. На первой опоре, где начинается трос, установить комплект трубчатых разрядников. У ЛЭП на деревянных опорах тросом защищен только подход. Поэтому дополнительно к перечисленным мерам нужен комплект разрядников на последней опоре подхода, где заканчивается трос. 15 16 Зона защиты молниеотвода Зоной защиты молниеотвода называется пространство вокруг него, в котором объект защищен от прямых ударом молнии с определенной степенью надежности. Защищаемый объект не поражается молнией, если он целиком входит в зону молниеотвода. В настоящее время существуют три основные методики определения зон защиты стержневых молниеотводов. 17 1 методика (ВЭИ, А.А. Акопян) Первая методика была предложена в ВЭИ на основе обширных лабораторных исследований на моделях, проведенных в 1936-1940 гг. А.А. Акопяном. По этой методике зона защиты одиночного молниеотвода представляет собой «шатер», по ней можно рассчитывать зоны защиты молниеотводов высотой до 60 м. Объекты, находящиеся на границе этой зоны (hx), защищены с вероятностью Р≈0,999. 18 1 методика (ВЭИ, А.А. Акопян) В дальнейшем эта методика была распространена и на молниеотводы высотой от 60 до 250 м. Для них была введена поправка, учитывающая то, что при таких высотах молниеотвода удар молнии не всегда попадает в вершину, поэтому зона защиты представляет «усеченный шатер». Р ≈ 0,99 Методика удобна для расчетов, так как позволяет по высоте защищаемого объекта сразу определять высоты 3-4 соседних молниеотводов. 19 2 методика (МЭИ) В 70-e годы в МЭИ была предложена упрощенная методика расчета зоны защиты одиночного молниеотвода, в которой шатер заменен отрезками двух прямых 20 3 методика В третьей методике учтено, что вершина молниеотвода не защищена, поэтому зона защиты одиночного молниеотвода высотой до 150 м представляет собой круговой конус высотой h0