Расчёт защиты подстанции от прямых ударов молнии

При проектировании зданий и сооружений системы электроснабжения необходимо учитывать и предотвращать возможность их поражения ударами молнии. Особенно это относится к открытым электроустановкам.

Молнии характеризуются большим разрушающим действием, объясняемым большими амплитудой, крутизной нарастания и интегралом тока.

В соответствии с Руководящими указаниями по защите электростанций и подстанций 3−500 кВ от прямых ударов молнии (ПУМ) и грозовых волн, набегающих с линий электропередачи, защите подлежат следующие объекты, расположенные на их территории:

а) открытые распределительные устройства (ОРУ), в том числе шинные мосты и гибкие связи, в том числе шинные мосты и гибкие связи;

б) здания машинного …

Порядок расчета стержневых молниеотводов:

hа? Д/8· p.

h=hа + hх где hа это активная высота молниеотвода;

hх1=11,35 м, hх2=5,5 м — высота защищаемого объекта; р=1 при h? 30 м;

Д=59 м — большая диагональ четырехугольника с молниеотводами в его вершинах.

hа? 59/8· 1 = 7,375 м. Принимаю 8,5 м.

h = 11,35 + 8,5 = 19,85 м. Принимаю 20 м.

Высоту молниеотвода от земли выбирают такой, чтобы защищаемые оборудование и конструкции попали в зону защиты молниеотвода, внутри которой с достаточной надежностью (в электроустановках 99,5% - зона защиты типа А) обеспечивалась бы защита зданий и сооружений от прямых ударов молнии.

Расчетная зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h < 150 м представляет собой конус с высотой.

hо = 0,85h;

hо = 0,85· 20= 17 м;

и радиусами на уровне земли и уровне защищаемого оборудования.

rо = (1,1 — 0,002h)h;

rх = (1,1 — 0,002h)(h — hх/0,85);

rо = (1,1 — 0,002· 20)·20 = 21,2 м;

rх1 = (1,1 — 0,002· 20)·(20 — 11,35/0,85)= 7,04 м.

rх2 = (1,1 — 0,002· 20)·(20 — 5,5/0,85)= 14,3 м.

Два молниеотвода одинаковой высоты, находящихся друг от друга на расстоянии h<3· 20=60) образуют общую зону защиты. Зона характеризуется между молниеотводами гребнем в виде ломаной линии; наинизшая точка этого гребня имеет высоту:

hс = hо — (0,17 + 3· 10 -4h)(L1 — h).

rсх = rо (hсhх)/hс.

rс = rо.

hс = 17 — (0,17 + 3· 10 -4 · 20)(53 — 20) = 11,72 м.

rсх1 = 21,2 (11,72 — 11,35) / 11,72 = 0,67 м.

rсх2 = 21,2 (11,72 — 6) / 11,72 = 10,3 м.

rс = 21,2 м.

h<3· 20=60).

hс = 17 — (0,17 + 3· 10 -4 · 20)(26 — 20) = 15,9 м.

rсх1 = 21,2 (15,9 — 11,35) / 15,9 = 6 м.

rсх2 = 21,2 (15,9 — 6) / 15,9 = 13,2 м.

Рисунок 7.2- Схема молниезащиты ОРУ-110кВ Молниеотводы состоят из молниеприемника, несущей конструкции, токоотвода и заземлителя. Молниеприемник непосредственно воспринимает прямой удар молнии. Поэтому он должен надежно противостоять механическим и тепловым воздействиям тока и высокотемпературного канала молнии. Молниеприемники изготовляются из прокатной стали любого профиля сечением не менее 100 мм², при длине не более 2,5 м. Несущая конструкция несет на себе молниеприемник и токоотвод, объединяет все элементы молниеотвода в единую, жесткую, механически прочную конструкцию. В энергетике получили широкое распространение конструкции молниеотводов с деревянными, железобетонными и металлическими опорами.

Токоотвод соединяет молниеприемник с заземлителем и предназначен для пропускания тока молнии от молниеприемника к заземлителю. Поэтому он рассчитывается на тепловые и электродинамические воздействия, связанные с прохождением по нему тока молнии. Токоотводы у молниеотводов с деревянными опорами изготовляются различного профиля с сечением, рассчитанным для прохождения полного тока молнии. Рекомендуется брать круглую сталь диаметром не менее 6 мм², угловую сталь сечением не менее 48 мм² и толщиной стенки 4 мм.

Заземлители молниеотводов служат для отвода тока молнии в землю. Исходя из требований грозоупорности ЭУ, сопротивления заземлителей не должны превосходить 10−15 Ом.

Соединение отдельных частей токоотвода между собой, с молниеприемником и с заземлителем производится при помощи сварки. Для предохранения от коррозии токоотводы окрашиваются.