Задача 2

Определение параметров контура заземления подстанции обеспечивающих допустимую величину его стационарного заземления (< 0,5 Ом).

Минимальный шаг сетки по сторонам a и b:

Принимаются длина вертикальных электродов.

Определяется число вертикальных стержней.

Суммарная длина горизонтальных проводников

Определяется площадь подстанции.

.

Расчетное сопротивление грунта:

,

_где k_с – сезонный коэффициент, _.

‑ удельное сопротивление грунта.

По отношению определяется методом интерполяции коэффициент (Базуткин, стр 227).

Допустимая величина стационарного сопротивления (Базуткин, ф.(21.19)):

Так как условие R<0.5 Ом не выполняется, следовательно необходимо провести мероприятия, направленные на снижение стационарного сопротивления до требуемого уровня, например, увеличить размеры подстанции.

Производится новый расчет, с увеличенными параметрами подстанции.

Минимальный шаг сетки по сторонам a и b:

Принимаются длина вертикальных электродов.

Определяется число вертикальных стержней.

Суммарная длина горизонтальных проводников

Определяется площадь подстанции.

.

По отношению определяется методом интерполяции коэффициент .

Допустимая величина стационарного сопротивления:

Расчетное сопротивление удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сопротивлению заземления электростанций и подстанций.

Задача 3

Построение зависимости импульсного сопротивления контура заземления

подстанции от тока молнии.

Импульсное сопротивление:

где – импульсный коэффициент (Базуткин, ф(21.20)):

Отсюда:

Производится расчет Rи для диапазона Iм от 1 до 100 кА, полученные данные сводятся в таблицу.

Таблица 2. Данные для расчета импульсного сопротивления

Iм, кА	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Rи, Ом	2,51	2,27	2,09	1,94	1,82	1,72	1,64	1,57	1,50	1,45	1,40

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

Задача 4

Выбор типа опор, марки проводов и молниезащитного троса для ВЛ. 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 [Баумштейн] выбираем опоры, согласно номинальному напряжению.

Для Uн=330 кВ была выбрана опора типа ПБ330-7Н.

Промежуточная одноцепная свободностоящая опора ПБ330-7Н.

Провод: 2хАС 300/39 сечение стали провода S_пр1=38,6 мм².

Трос: 2хС70 сечение стали троса

S_тр1= 76.4 мм².

Для Uн=110 кВ была выбрана опора типа ПБ110-1.

Промежуточная одноцепная свободностоящая опора ПБ110-1.

Провод: АС120/19 сечение стали провода

S_пр2= 18,8 мм².

Трос: С50, сечение стали троса S_тр2= 49,4мм².

Для расчета максимального значения напряжения на оборудовании (силовом трансформаторе) воспользуемся схемой замещения:

Рисунок 5 - Схема замещения для расчета напряжения трансформаторе

U_опн – напряжение на ОПН;

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

L_опн – длина ошиновки между ОПН и силовым трансформатором;

С_тр – входная емкость силового трансформатора.

Допустимое напряжение для изоляции силового оборудования подстанции:

Остаточные напряжения

Волновое сопротивление ошиновки и скорость распространения волны по ней:

Ом,

м/с.

Погонные индуктивность и емкость ошиновки:

Период колебаний контура

По данному 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:

		, кВ/мкс	, кВ	, кВ/мкс	, кВ
0	2,00	∞	1208,90	∞	514,26
0,5	1,66	514,43	1003,39	354,66	426,84
1	1,35	257,21	816,01	177,33	347,13
1,5	1,21	171,48	733,20	118,22	311,90
2	1,16	128,61	698,74	88,67	297,24
2,5	1,13	102,89	680,01	70,93	289,27
3	1,11	85,74	668,52	59,11	284,39
3,5	1,09	73,49	657,64	50,67	279,76
4	1,08	64,30	649,78	44,33	276,41
4,5	1,07	57,16	646,16	39,41	274,87
5	1,07	51,44	644,95	35,47	274,36
∞	1	0	604,45	0	257,13

Напряжение на оборудование не должно превышать , тогда

отношение

отношение .

Критическая крутизна фронта набегающей волны:

Удлинение фронта под действием импульсной короны (Базуткин, ф(24.2)):

При кВ число проводов в фазе равно 2, соответственно , при кВ число проводов в фазе равно 1, соответственно (стр. 271-272, [Базуткин]).

h_{ср –} средняя высота подвеса провода.

Амплитуда полного импульса:

кВ;

кВ.

Удлинение фронта под действием импульсной короны:

мкс/км;

мкс/км.

Длина опасной зоны:

км;

км.

Число перекрытий изоляции подстанции вследствие набегания на нее импульсов грозовых перенапряжений (Базуткин, стр. 281):

Вероятность попадания молнии в провод:

;

Определение углов защиты для опоры ПБ330-7Н:

, 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 ПБ330-7Н 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:

Число перекрытий изоляции подстанции вследствие набегания на нее импульсов грозовых перенапряжений