Виды заземлителей (горизонтальные, вертикальные). Компоновка комплектных трансформаторных подстанций

МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодский государственный университет» (ВоГУ) Институт машиностроения, энергетики и транспорта Дисциплина: «Электрическая часть станций и подстанций» ЛЕКЦИЯ 4 Виды заземлителей (горизонтальные, вертикальные). Компоновка комплектных трансформаторных подстанций. Преподаватель: Вяткина О.С. г. Вологда 2018 г. СОДЕРЖАНИЕ 1. РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ .............................................................................. 3 2. КОМПЛЕКТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ (КТП) ................................ 5 1. РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции должны быть заземлены. Заземлители: 1. Естественные – железобетонные фундаменты зданий, опор, отдельно стоящие молниеотводы и т.д. 2. Искусственные: a. Вертикальные стержни: длина l=3-5 м, диаметр d=12-20 мм. b. Горизонтальные стальные полосы: сечение 40х4 мм. Размещение искусственных заземлителей производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием. С этой целью прокладываются продольные и поперечные горизонтальные заземлители (заземляющая сетка). Глубина заземления: t= 0.5-0.7 м. Контур заземления прокладывается на расстоянии 1-2 м от фундаментов или основания оборудования. Порядок расчета: 1. Определяют сопротивление естественных заземлителей (𝑅е = 1.5 Ом) 2. Определяют сопротивление заземляющего устройства (𝑅з ). При расчете устройства заземления для электроустановок 110 кВ и выше согласно ПУЭ 𝑅з ≤ 0.5 Ом. 3. Если 𝑅е < 𝑅з , то вертикальных заземлителей не требуется, на территории прокладывается горизонтальный заземлитель. 4. Если 𝑅е > 𝑅з , то определяется сопротивление искусственных заземлителей: 𝑅𝑒 ∙ 𝑅з 𝑅иск = 𝑅𝑒 − 𝑅з 5. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта: 𝜌расч = Кс ∙ 𝑅ГР , где Кс –коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта (Для нашей местности и сухого суглинка Кс=1.3). 6. Предварительно определяют конфигурацию заземлителя. Расстояние между вертикальными заземлителями принимается не менее их длины. По плану заземляющего устройства определяется общая длина горизонтальных заземлителей. 7. Определяют сопротивление горизонтальных заземлителей (соединительной полосы контура): 0,366 ∙ 𝜌расч 2 ∙ 𝑙 2 𝑟г = 𝑙𝑔 𝑙 𝑏∙𝑡 где l – общая длина полосы горизонтальных заземлителей, м; b – ширина полосы, м; t – глубина заложения, м. С учетом коэффициента использования сопротивления полосы: 𝑟г 𝑅г = 𝜂г где 𝜂г – коэффициент использования (см. табл.1). Таблица 1 Отношение Число вертикальных заземлителей расстояния между 4 6 8 10 20 30 50 заземлителями к их длине 1 0,45 0,40 0,36 0,34 0,27 0,24 0,21 2 0,55 0,48 0,43 0,40 0,32 0,3 0,28 3 0,7 0,64 0,6 0,56 0,45 0,41 0,37 8. Если 𝑅г < 𝑅иск , то вертикальных сопротивлений не требуется. Если 𝑅г > 𝑅иск , то необходимы вертикальные заземлители общим сопротивлением: 𝑅г ∙ 𝑅иск 𝑅в = 𝑅г − 𝑅иск 9. Определяют сопротивление одного вертикального стержня: 0,366 ∙ 𝜌расч 2∙𝑙 1 4∙𝑡+𝑙 (𝑙𝑔 + 𝑙𝑔 ) 𝑙 𝑑 2 4∙𝑡−𝑙 – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом ∙ м; l – длина стержня, м; d – 𝑟в = где 𝜌расч диаметр стержня, м; t – глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя, м. 10. Определяют количество вертикальных заземлителей: 𝑟в 𝑛в = 𝑅в ∙ 𝜂в где 𝜂в – коэффициент использования вертикальных заземлителей (табл.2). Таблица 2 Отношение Число расстояния вертикальных между заземлителей заземлителями к их длине 4 6 10 1 20 40 60 4 6 10 2 20 40 60 𝜂в 0,66-0,72 0,58-0,65 0,52-0,58 0,44-0,5 0,38-0,44 0,36-0,42 0,76-0,8 0,71-0,75 0,66-0,71 0,61-0,66 0,55-0,61 0,52-0,58 Отношение Число расстояния вертикальных между заземлителей заземлителями к их длине 4 6 10 3 20 40 60 𝜂в 0,84-0,86 0,78-0,82 0,74-0,78 0,68-0,73 0,64-0,69 0,62-0,67 2. КОМПЛЕКТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ (КТП) КТП – предназначены для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты. Изготавливаются на заводах и доставляются на место монтажа крупноблочными узлами. Позволяют ускорить монтаж, уменьшить габариты ПС, обеспечить максимальную безопасность при обслуживании. Предназначены для внутренней и наружной установки, сторона высшего напряжения выполняется в виде ОРУ. Структура условного обозначения: 2 КТПБ-400/110/10-ВВ-У3 2 – количество силовых трансформаторов (1 – не указывается) КТП – комплектная трансформаторная ПС Б – тип ПС: Б – блочная, М – мачтовая (устанавливается на основании, высотой примерно 1800 мм) П – проходная Т – тупиковая В – внутренней установки Н – наружной установки ВЦ – внутренней установки цеховая 400 – мощность силового трансформатора, кВА 110 – напряжение на стороне ВН 10 – напряжение на стороне НН В – исполнение ввода ВН (В – воздушный, Ш – шинный, К-кабельный) В – исполнение ввода НН УЗ – климатическое исполнение по ГОСТу. Состав КТП блочного типа: 1. Силовые трансформаторы 2. ОРУ ВН 3. КРУ НН 4. Жесткая и гибкая ошиновка 5. ОПУ – общеподстанционный пункт управления 6. Ограды, элементы заземления, элементы грозозащиты, осветительные устройства (по отдельному заказу) ОПУ ТСН КРУН 10 кВ Силовые трансформаторы Блок опорных изоляторов Блок разъединителей Блок выключателей Блок разъединителей Блок конденсаторов связи ОРУ 110 кВ Конструкция ОРУ. ОРУ поставляется на место установки ПС блоками, состоящими из металлического каркаса с частично смонтированным на нем оборудованием. Сборные шины, к которым присоединяются блоки могут быть гибкими или жесткими. Для безопасности обслуживания блоки имеют сетчатое ограждение. Блоки монтируются на металлическом каркасе, на котором в отдельных шкафах установлены приводы выключателей и разъединителей, а также клемные шкафы ТТ и измерительных ТН. Трансформаторы имеют также шину заземления. Разъединители располагаются на небольшой высоте, что облегчает их ремонт. Аппараты РЗ и А размещаются в релейном шкафу рядом со шкафом привода. выключатель Шкафы привода и РЗиА стойка рама Конструкция ЗРУ (10-35 кВ). Закрытые распределительные устройства изготавливают на базе шкафов КРУН (комплектное распределительное устройство наружной установки). КРУ состоит из высоковольтной части, смонтированной на жесткой раме, и коридора обслуживания, закрытых защитной оболочкой. Защитная оболочка является металлической и имеет стенки с теплоизолирующими элементами из негорючего утеплителя. Высоковольтная часть блока разделена вертикальными перегородками на ячейки (шкафы). Каждая ячейка делится на отсеки: 1. Отсек выдвижного элемента (вакуумный выключатель на колесной тележке) 2. Отсек ввода-вывода (трансформаторы тока, заземляющий разъединитель, трансформаторы тока нулевой последовательности) 3. Отсек сборных шин 4. Релейный отсек. 1 7 5 3 8 6 4 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 2 Защитная оболочка Рама Коридор обслуживания Отсек выдвижного элемента Отсек ввода-вывода Отсек сборных шин Релейный отсек Двери для доступа в отсек ввода-вывода и отсек сборных шин. ОПУ Предназначен для установки панелей релейной защиты, сигнализации и управления, может содержать бытовые помещения для обслуживающего персонала. Выполняется в двух вариантах: 1. В отдельном здании 2. В составе ЗРУ: в релейных шкафах или в напольных шкафах, расположенных в отдельном блоке.