1.2 Определение параметров контура заземления подстанции, обеспечивающих допустимую величину его стационарного заземления

Минимальный шаг сетки по сторонам a и b:

Длина вертикальных электродов:

м.

Число вертикальных электродов:

Суммарная длина горизонтальных проводников:

Площадь подстанции:

.

Расчетное удельное сопротивление грунта:

где кс – сезонный коэффициент.

Сопротивление заземлителя:

где А – коэффициент, определяемый по значению .

Методом интерполяции по [4.1, 227] А = 0,394.

.

Расчетное сопротивление = 0,46 Ом (< 0,5 Ом) удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сопротивлению заземления электростанций и подстанций.

1.3 Построение зависимости импульсного сопротивления контура заземления

подстанции от тока молнии

Импульсное сопротивление:

где - импульсный коэффициент;

R – стационарное сопротивление.

.

Произведем расчет R_и для диапазона I_м от 1 до 100 кА с помощью программы Excel, полученные данные занесены в таблицу 4.

Таблица 4 – Данные расчета импульсного сопротивления контура

Iм, кА	1	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Rи, Ом	0,836	0,765	0,703	0,655	0,615	0,582	0,554	0,529	0,507	0,488	0,471

Rи, Ом

Iм, кА

Рисунок 1 – График зависимости импульсного сопротивления контура заземления подстанции от тока молнии

1.4 Выбор типа опор, марки проводов и молниезащитного троса для воздушных линий. Расчет зависимости максимального напряжения на силовом трансформаторе от крутизны фронта набегающей волны, определение длины опасной зоны, защищенного подхода, ожидаемого числа повреждений изоляции оборудования на подстанции (ОРУ-1 и ОРУ-2) от ударов молнии в ЛЭП в пределах защищенного подхода.

По справочнику [4.4] выбираем опоры, согласно номинальному напряжению.

Для U_н=500 кВ была выбрана промежуточная одноцепная свободностоящая опора ПБ500-5Н [4.4, стр 402] (рис. 2, г).

Провод: , сечение стали провода мм² ([4.4,стр. 442]).

Трос: , сечение стали троса мм² ([4.4,стр. 444]).

Для U_н=110 кВ была выбрана ПБ110-1. [4.4, стр 406] (рис. 2, а).

Провод: , сечение стали провода мм² ([4.4,стр. 441]).

Трос: , сечение стали троса мм² ([4.4,стр. 444]).

Рисунок 2 – опоры на 500кВ и 100 кВ

Схема замещения для расчета напряжения на трансформаторе представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема замещения для расчета напряжения на трансформаторе

U_опн – напряжение на ОПН;

L’ и C’ – погонные индуктивность и емкость ошиновки;

L_опн – длина ошиновки между ОПН и силовым трансформатором;

C_тр – входная емкость силового трансформатора.

Допустимые напряжения для изоляции силового оборудования подстанции:

кВ;

кВ.

Остаточные напряжения:

кВ;

кВ.

Принимаем волновое сопротивление ошиновки и скорость распространения волны по ней:

Ом,

м/с.

Удельная емкость и индуктивность:

мкГн/м,

пФ/м.

Период колебаний контура:

;

мкс;

мкс.

По заданному графику для разных значений определяется соответствующее значение .

Крутизна фронта набегающей волны:

.

Максимальное напряжение на силовом трансформаторе:

.

Результаты расчетов крутизны фронта набегающей волны и максимальное напряжение на силовом трансформаторе для различных значений приведены в таблице 5:

Таблица 5 – Результаты расчетов

		, кВ/мкс	, кВ	, кВ/мкс	, кВ
0,00	2,00	∞	1848,0	∞	514,2
0,50	1,66	1026,7	1533,8	270,6	426,8
1,00	1,35	513,3	1247,4	135,3	347,1
1,50	1,21	342,2	1118,0	90,2	311,1
2,00	1,16	256,7	1071,8	67,7	298,2
2,50	1,13	205,3	1044,1	54,1	290,5
3,00	1,11	171,1	1025,6	45,1	285,4
3,50	1,09	146,7	1007,2	38,7	280,2
4,00	1,08	128,3	997,9	33,8	277,7
4,50	1,07	114,1	988,7	30,1	275,1
5,00	1,07	102,7	988,7	27,1	275,1
∞	1	0	924	0	257,1

Напряжение на оборудование не должно превышать , тогда

для отношение ,

для отношение .

Критическая крутизна фронта набегающей волны

кВ/мкс;

кВ/мкс.

Удлинение фронта под действием импульсной короны:

При кВ число проводов в фазе равно 3, соответственно, , при кВ число проводов в фазе равно 1, соответственно, (стр. 271-272, [4.1]).

Амплитуда полного импульса:

кВ;

кВ.

мкс/км;

мкс/км.

Длина опасной зоны:

км;

км.

Число перекрытий изоляции подстанции вследствие набегания на нее импульсов грозовых перенапряжений [4.1]:

Вероятность попадания молнии в провод:

Определение углов защиты для опоры ПБ500-5Н:

, следовательно, .

Определение углов защиты для опоры ПБ110-1:

, следовательно ;

, следовательно ;

, следовательно .

;

;

;

;

;

;

.

Критический ток молнии, при котором произойдет обратное перекрытие гирлянды изоляторов в случае попадания тока молнии в опору:

, где Ом.

На опоре ПБ500-5Н количество тросов равно двум, тогда , на опоре ПБ110-1 количество тросов равно единице, тогда .

кА;

кА.

Вероятность перекрытия гирлянды изоляторов при ударе молнии в опору:

;

.