2 − Граница зоны защиты на уровне hx2;

3 – то же на уровне земли.

В 1999 году вышло “Руководство по защите электрических сетей 6-1150кВ от грозовых и внутренних перенапряжений” [10], в котором рекомендуется распространить “Инструкцию по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87” на расчет молниезащиты станций и подстанций. Причем станции и подстанции до 750 кВ следует защищать молниеотводами с зоной типа А, а напряжением 750 кВ и выше – зоной типа Б.

Однако, в 2003 году приказом Минэнерго России утверждена новая “Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций”, в которой больше нет зон А и Б, надежность защиты изменяется от 0,9 до 0,999, а с какой надежностью следует защищать подстанции не дано (лишь сказано, что надежность защиты “должна быть согласована с органами государственного контроля”). В инструкции также сказано, что “при разработке молниезащиты в случаях, когда требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими, чем настоящей Инструкции, то рекомендуется выполнять отраслевые требования”. Поэтому пока этой инструкцией воспользоваться сложно.

Порядок расчета

1. Определить возможность установки молниеотводов на конструкциях.

2. Расставить молниеотводы (подстанцию нужно защитить минимальным числом молниеотводов (для типовой подстанции достаточно четырех)).

3. Площадь подстанции разбить на два треугольника (для каждого треугольника вычисляется  описанной окружности D, активная высота h_а и высота молниеотводов h).

4. Проверить защищенность объектов, находящихся за пределами треугольников (по двум методикам) (для этого строятся зоны защиты для двух соседних с объектом молниеотводов на высоте защищаемого объекта, а затем (где нужно) изменяется высота молниеотводов так, чтобы зона защиты проходила рядом с объектом { В работе нужно указать R_Х и В_Х}).

5. Заземлить молниеотводы.

Рисунок 13 - Изображение подстанции на экране монитора

Рисунок 14 - Порядок установки молниеотводов

Наиболее удачная установка молниеотводов указана на рис.15.

Рисунок 15 - Установка молниеотводов на подстанции 110/6-10 кВ с ЗРУ

После расстановки молниеотводов выбирается и рассчитывается первый треугольник (рис. 16).

Рисунок 16 - Выбор первого треугольника

Через три, указанных молниеотвода будет проведена окружность, вычислен ее диаметр D, определена активная зона молниеотвода h_а. А затем, после ввода высоты самого высокого объекта в этом треугольнике, рассчитывается высота молниеотводов h. Всё оборудование, которое попало в треугольник, надежно защищено. Можно построить зону защиты на высоте порталов (рис. 17).

Рисунок 17 - Расчет зон защиты в первом треугольнике

Затем точно также рассчитывается второй треугольник (рис. 18).

Рисунок 18 - Выбор второго треугольника

Если какое-то оборудование оказалось за пределами треугольника, то необходимо для двух соседних молниеотводов построить сечение зоны защиты на высоте этого оборудования h_x. На плане подстанции для этих молниеотводов будут выведены расчетные значения b_x и r_x.

Если молниеотводы расставлены верно, то для подстанции с ЗРУ за пределами треугольника оказывается часть ЗРУ. Необходимо построить зону защиты на высоте ЗРУ и проверить попало ли оно целиком в зону защиты. Если ЗРУ не защищено, то необходимо изменять высоты двух соседних молниеотводов (при правильной расстановке 3 и 4) с шагом 0,5 м, пока ЗРУ не попадет в зону их защиты (для экономии металла нельзя допускать, чтобы зона защиты была намного больше размеров ЗРУ).

Расчет следует выполнять по двум методикам, ЗРУ должно быть защищено по обеим методикам (рис. 19).

Рисунок 19 - Расчет зон защиты во втором треугольнике

Программа заканчивается сообщением о допущенных ошибках и комментариями к ним. Если при выполнении расчета допущена хотя бы одна ошибка, то расчет необходимо повторить с самого начала.

Если все расчеты выполнены верно, то программа построит зоны защиты подстанции на двух высотах (портала и ЗРУ) (рис. 20). Этот рисунок будет приведен на листе дипломного проекта.

Рис. 20. Результаты расчета зон защиты молниеотводов подстанции 110/(6-10) кВ

Молниеотводы присоединяются к заземляющему устройству подстанции (R_З = 0,5 Ом), а также принимаются следующие дополнительные меры:

1.Должно быть обеспечено растекание тока молнии от стойки конструкции с молниеотводом по трем-четырем направлениям с углом не менее 90º между ними (рис. 21).

2. На каждом направлении, на расстоянии 3-5 м от стойки молниеотвода, должно быть установлено по одному вертикальному электроду длиной 5 м.

Рис. 21. Снижение импульсного сопротивления молниеотвода

Вывод: Подстанция 110/(6-10) кВ надежно защищена с помощью 4 молниеотводов, установленных на конструкциях подстанции. Расчет выполнен по 2 методикам.

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание (1 и 7 разделы). – С-Пб.: Из-во ДЕАН, 2002.- 176 с .

2. Руководящие указания по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов / СЦНТИ. – М.,1974. – 19 с.

3. Руководящие указания по защите электростанций и подстанций

3 – 500 кВ от прямых ударов молнии и грозовых волн, набегающих с линий электропередачи / СЦНТИ. – М.,1975. – 32 с.

4. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.12г. – 87 / Минэнерго СССР. –М.: Энергоатомиздат, 1989. – 56 с.

5. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448 с.

6. Проектирование промышленных электрических сетей / Под ред.

В.И. Круповича. – М.: Энергия, 1979. – 328 с.

7. Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств.– М.: Энергоатомиздат, 1985. – 240 с.

8. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига. – М.: Энергия, 1976. – 488 с.

9. Изоляция и перенапряжения в электрических системах : Метод. указания к лабораторным работам / Сост. М.В. Шкаруба. – Омск: Изд–во ОмГТУ,2001. – 28 с.

10. Руководство по защите электрических сетей 6-1150кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. СПб, 1999-353с.

11. Электротехнический справочник: В 4т., Т.3 Производство, передача и распределение электрической энергии (Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др.) – 8-е изд. - М: изд-во МЭИ, 2002г-964с.

12. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.- М.: Из-во НЦ ЭНАС, 2004. – 48 c.

13. Ассоциация «РОСЭЛЕКТРОМОНТАЖ» Технический циркуляр № 11/2006,г. Москва, 16 октября 2006г.

14. Солуянов Ю.И. Повышение эффективности защитных мер электробезопасности электроустановок промышленных предприятий. Казанский гос. ун-т, 2004 .294 c.