3.5. Молниезащита подстанций

3. 5. Молниезащита подстанций

5-1. Здание длиной 70 м, шириной 25 м и высотой 30 м расположено на местности со средним числом грозовых часов в году, равным 50. Оно обеспечено молниезащитой от прямых ударов молнии с надёжностью 0, 95. Определить эффективность защиты этого здания от прямых ударов молнии.

Исходные данные:

Решение:

м2

уд/год

год-1

5-2. Подстанция включает в себя ОРУ 220 кВ, ОРУ 110 кВ и здание для обслуживающего персонала. ОРУ 220 кВ имеет размеры: длина – 100 м, ширина – 50 м, наибольшая высота порталов – 16 м. Размеры ОРУ 110 кВ: длина – 96 м, ширина – 50 м, наибольшая высота порталов – 11 м. Размеры здания: длина – 35 м, ширина – 15 м, высота – 8 м. Оба ОРУ защищены стержневыми молниеотводами так, что общие эквивалентные площади молниеотводов совпадают с эквивалентными площадями соответствующих ОРУ, а надёжность защиты составляет не менее 0, 99. Для ОРУ 220 кВ вероятность перекрытия гирлянд подвесных изоляторов при ударах молнии в молниеотводы составляет 0, 01, для ОРУ 110 кВ – 0, 01. Здание имеет плоскую крышу и защищено от прямых ударов молнии сеткой с надежностью не менее 0, 98. Подстанция расположена на местности со средним числом грозовых часов в году, равным 50. Определить эффективность защиты подстанции от прямых ударов молнии.

Исходные данные:

Решение:

м2

уд/год

м2

уд/год

м2

уд/год

год-1

5-3. Рассчитать удлинение фронта грозового импульса, распространяющегося вдоль защищённого подхода ЛЭП длиной 3 км. Начальная амплитуда импульса превышает 50 %-ное разрядное напряжение подвесных гирлянд изоляторов ЛЭП, равное 1100 кВ. Число проводов в фазе равно 1, средняя высота подвеса проводов – 27 м.

Исходные данные:

км

кВ

Решение:

мкс/км

мкс

5-4. От набегающих по воздушной ЛЭП грозовых импульсов подстанция защищается с помощью вентильных разрядников, расположенных на расстоянии 30 м по ошиновке от защищаемого электрооборудования. Определить максимальное напряжение на изоляции этого электрооборудования при набегании на подстанцию грозового импульса напряжения с крутизной 1500 кВ/мкс. Остающееся напряжение разрядников при этом равно 335 кВ. Скорость распространения импульса напряжения по коронирующему проводу принять равной 250 м/мкс.

Исходные данные:

кВ

кВ/мкс

м/мкс

Решение:

кВ

5-5. От набегающих по воздушной ЛЭП грозовых импульсов электроустановка защищается с помощью вентильных разрядников, расположенных от неё по ошиновке на расстоянии 30 м. Определить допустимую крутизну грозового импульса напряжения. Остающееся напряжение разрядников равно 670 кВ, допустимое импульсное напряжение на изоляции электроустановки – 1000 кВ. Скорость распространения импульса напряжения по коронирующему проводу принять равной 250 м/мкс.

кВ

м/мкс

Исходные данные:

Решение:

кВ

кВ/мкс

5-6. От набегающих по воздушной ЛЭП грозовых импульсов электроустановка защищается с помощью вентильных разрядников, расположенных от неё по ошиновке на расстоянии 30 м. Определить интервал координации изоляции электроустановки. Допустимая крутизна грозового импульса напряжения равна 750 кВ/мкс. Скорость распространения импульса напряжения по коронирующему проводу принять равной 250 м/мкс.

Исходные данные:

кВ/мкс

м/мкс

Решение:

кВ

5-7. Рассчитать минимальную длину защищённого подхода к подстанции, если известны следующие данные. 50 %-ное разрядное напряжение подвесных гирлянд изоляторов отходящей от подстанции воздушной ЛЭП равно 1100 кВ, число проводов в фазе – 1, средняя высота подвеса проводов – 25 м, допустимая для электрооборудования подстанции крутизна грозовых импульсов напряжения – 750 кВ/мкс.

Исходные данные:

кВ

кВ/мкс

Решение:

мкс/км

км

5-8. Подстанция расположена на местности со средним числом грозовых часов в году, равным 50. К подстанции подходят две воздушные ЛЭП на металлических опорах с одним грозозащитным тросом каждая. Номинальные напряжения ЛЭП – 220 кВ и 110 кВ. Для ЛЭП 220 кВ в пределах защищенного подхода средняя высота подвеса грозозащитного троса – 35 м, высота опоры – 41 м, длина пролёта – 290 м, минимальная длина защищённого подхода – 1, 8 км, вероятность прорыва молнии через тросовую защиту – 0, 002, вероятность импульсного перекрытия линейной изоляции при ударе молнии в опору – 0, 02. Для ЛЭП 110 кВ в пределах защищённого подхода средняя высота подвеса грозозащитного троса – 26 м, высота опоры – 31 м, длина пролёта – 270 м, минимальная длина защищённого подхода – 1, 6 км, вероятность прорыва молнии через тросовую защиту – 0, 004, вероятность импульсного перекрытия линейной изоляции при ударе молнии в опору – 0, 07. Найти среднегодовое число опасных импульсов, приходящих на подстанцию по воздушным ЛЭП.

Исходные данные:

Решение:

год-1

5-9. Подстанция расположена на местности со средним числом грозовых часов в году, равным 40. К подстанции подходит воздушная ЛЭП на металлических опорах с одним грозозащитным тросом. Номинальное напряжение ЛЭП – 220 кВ. ЛЭП имеет защищённый подход к подстанции протяжённостью 1, 8 км. В пределах защищённого подхода используются стальные одноцепные опоры с удельной индуктивностью 0, 6 мкГн/м. Длина пролёта между опорами равна 290 м, высота точки крепления гирлянды верхнего фазного провода – 32, 5 м, длина верхней траверсы – 3, 6 м, длина гирлянды изоляторов – 2, 2 м, 50 %-ное разрядное напряжение подвесных гирлянд изоляторов – 1100 кВ, стрела провеса троса – 8 м, импульсное сопротивление заземления каждой опоры – 9 Ом независимо от величины тока молнии. Проанализировать зависимость эффективности грозозащиты подстанции защищённым подходом от высоты расположения грозозащитного троса на опоре относительно точки крепления верхней гирлянды фазного провода, определить оптимальные с точки зрения молниезащиты значения превышения положения грозозащитного троса над точкой крепления верхней гирлянды и защитного угла.

Исходные данные:

кВ

км

кВ

мкГн/м

Ом

Решение:

- превышение положения грозозащитного троса над точкой крепления верхней гирлянды, м.

год-1

5-10. Подстанция имеет следующие параметры грозоупорности: среднегодовое число прорывов молнии в зону защиты и обратных перекрытий изоляции при ударах в молниеотводы (эффективность защиты подстанции от прямых ударов молнии) – 0, 002 год-1, среднегодовое число опасных импульсов, приходящих на подстанцию по воздушным ЛЭП (эффективность защиты подстанции от набегающих грозовых импульсов) – 0, 003 год-1. Определить число лет безаварийной работы подстанции.

Исходные данные:

год-1

Решение:

лет