Заземление подстанции. 
Проектирование электрической подстанции 110/35/10кВ

Рассмотрим меры защиты обслуживающего персонала и оборудования, применяемого на ПС.

Все металлические части электроустановок, нормально находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно заземляться (соединяться с землей). Для этой цели создается защитное заземление и его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений.

На проектируемой ПС заземлены корпуса трансформаторов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, приводы электрических аппаратов, каркасы электрических щитов, пультов, шкафов, металлические конструкции РУ и другое оборудование.

Заземление, предназначенное для создания нормальных условий работы аппаратов или электроустановок — это рабочее заземление. К нему относится заземление нейтрали трансформаторов, дугогасительных катушек.

Для защиты оборудования от повреждений ударами молний применяется грозозащита с помощью разрядников и молниеотводов, которые присоединяются к заземлителям. Обычно для выполнения заземлителей используются естественные или искусственные заземлители. В связи с тем, что данных о естественных заземлителях нет, то в данном проекте применяем искусственное заземляющее устройство.

В качестве искусственных заземлителей применяем прутковую, круглую сталь и полосовую сталь.

Заземляющее устройство выполним из вертикальных заземлителей, соединенных полос, полос, проложенных вдоль рядов оборудования, и выравнивающих полос, проложенных в поперечном направлении, которые создают заземляющую сетку (рис. 7.1).

Рис. 7.1 — Расчет сложных заземлителей

а) контур заземления подстанции, б) расчетная модель При расчете заземляющего устройства принимаем площадь проектируемой ПС, м2:

.

Определим коэффициент напряжения прикосновения kп :

.

где М — параметр зависящий от сопротивления грунта, при:

.

М = 0,5 по [2],.

lв — длина вертикального заземлителя, принимаем lв = 2 м;

LГ — длина вертикального заземлителя, принимаем LГ = 860 м;

а — расстояние между вертикальными заземлителями, принимаем а = 7 м;

в — коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека Rч = 1000 Ом и сопротивлению растекания тока от ступней Rс = 105 Ом:

.

.

.

.

Определим напряжение на заземлителе, В:

.

где.

Uпр доп — наибольшее допустимое напряжение прикосновения, Uпр доп = 400 В по [2];

.

что в пределах допустимого (< 10 кВ).

Определим сопротивление заземляющего устройства, Ом:

.

где Iз — ток стекающий с заземлителя при однофазном коротком замыкании, А:

.

.

.

Действительный план заземляющего устройства преобразуем в расчетную квадратную модель со стороной, м:

.

Число ячеек на стороне квадрата:

.

.

принимаем m = 7.

Длина полос в расчетной модели, м:

.

.

Длина сторон ячейки, м:

.

.

Число вертикальных заземлителей по периметру контура:

.

.

принимаем nв = 106.

Общая длина вертикальных заземлений, м:

,

.

Относительная глубина:

.

где t — глубина прокладки заземлителя, t = 0,5 м.

тогда:

.

.

Относительное эквивалентное удельное сопротивление для сеток с вертикальным заземлителем по [2, табл. 7.6] для с1/с2 = 1,17, a/lв = 3,5 и (h1-t)/lв = 0,25:

.

тогда:

.

Общее сопротивление сложного заземлителя, Ом:

.

.

что меньше допустимого Rз доп = 0,822 Ом.

Напряжение прикосновения, В:

.

.

что меньше допустимого Uдоп = 400 В.

Молниезащита подстанции

Защиту распредустройств проектируемой подстанции от прямых ударов молний осуществляем молниеотводами. Молниеотвод состоит из металлического молниеприемника, который возвышается над защищаемым объектом и воспринимает удар молнии, и токопроводящего спуска с заземлителем, через который ток молнии отводится в землю.

Применим четыре стержневых молниеотвода по углам подстанции (рис. 7.2).

Рис. 7.2 — Зона защиты четырех молниеприемников

Принимаем уровень защищаемой зоны hx по наивысшему элетроборудованию — трансформатору ТДТН-16 000/110 — hx = 5 м. Высоту молниеотвода h принимаем 25 м.

Определим зону защиты молниеотводов.

Так как число молниеотводов больше двух, то внешние части защищаемой зоны определяются по формуле, м:

.

где ha — превышение молниеотвода над рассматриваемым уровнем, м:

,

.

.

Высота защитной зоны в середине между молниеприемниками должно удовлетворять условию:

.

.

Условием защиты всей площади является выполнение уравнения:

.

.

.

Таким образом, подстанция полностью находится в зоне защиты молниеприемников.