Реферат: Молниезащита подстанции
3.2 Установка молниеотводов
Установка молниеотводов чаще производится на порталах подстанции (на конструкциях ОРУ). Это, прежде всего, обуславливается эффективностью использования защитных зон, так как устанавливаются ближе к защищаемым объектам. Конечно, установка таким способом является экономически выгоднее, так как требуется меньше металла на изготовление.
Вариант установки молниеотводов на конструкциях ОРУ имеет недостаток. Существует вероятность поражения молниеотвода ударом молнии с большой амплитудой и крутизной фронта импульса тока. Что может привести к поражению и защищаемой конструкции. Это в свою очередь приведет к «обратному» перекрытию изоляции, пробою изоляции, перекрытие гирлянд, повреждению оборудования, аварии и т.д.
Отдельно стоящие молниеотводы в этом плане безопасны. Но затраты на установку таких молниеотводов значительно выше.
Поэтому при проектировании подстанции выбирается оптимальный вариант, который учитывает и стоимость, и надежность.
Тросовые молниеотводы чаще применяются для защиты линий электропередач.
Их используют для защиты участка линии длиной 1-3км, подходящие к подстанции.
4. Аппараты защиты от импульсного перенапряжения
Основными аппаратами защиты подстанции от импульсных перенапряжений
атмосферного характера или от грозовых перенапряжений являются разрядники,
ограничители перенапряжения. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся.
4.1 Разрядники
Самым простым является искровой промежуток. Иначе его еще называют искровым разрядником. Принцип его работы очень прост. Сама конструкция представляется собой двух стержневых электродов, между которыми находится защитный промежуток. При пробое этого промежутка и образовании между электродами устойчивой дуги, приводит к аварийному отключению электроустановки.
Еще один тип используемых разрядников - трубчатый. Они чаще применяются
для защиты подходов к подстанции, для защиты оборудования маломощных
подстанций. Конструкция такого разрядника представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Трубчатый разрядник
- газогенерируюшая трубка; 2 - стержневой электрод; 3 - кольцевой
электрод; s1 - внутренний искровой промежуток; s2 - внешний искровой
промежуток.
При грозовом перенапряжении искровые промежутки пробиваются, в результате образуется дуга. Под действием высокой температуры начинается интенсивное выделение газа. Давление в трубке начинает увеличиваться, из-за чего газы двигаются в сторону низкого давления, то есть к открытому концу трубки. Созданное продольное дутье оказывается достаточным для гашения дуги.
Для защиты изоляции электрооборудования подстанции чаще применяют
вентильные разрядники. Свое название они получили благодаря своей характерной
особенности. Сопротивление такого разрядника нелинейно, то есть с увлечением
значения силы сопротивление уменьшается. Это позволяет пропускать большие токи
через разрядник с наименьшим падением напряжения. В конструктивном исполнении
вентильные разрядники представляют собой несколько искровых промежутков,
последовательно соединенные с рабочим резистром. Рабочий резистор должен
снижать ток до такого значения, которое сможет быть погашено искровыми
промежутками.
- искровые промежутки; 2 - нелинейные резисторы; 3 - герметично закрытая фарфоровая покрышка.
4.2 Ограничители перенапряжений
В настоящее время использование разрядников отходит на второй план. И в
современных подстанциях основой аппарат защиты от грозовых перенапряжений
нелинейные ограничители перенапряжения (ОПН).
Рисунок 8 - Конструкция нелинейного ограничителя перенапряжения наружного исполнения
- сквозная полость (предусматривается только у ОПН при использовании
фарфоровой покрышки); 2 - изолирующий корпус с ребрами; 3 - узлы герметичности
и взрывоопасности; 4 - фланцы корпуса; 5 - экранодержатели; 6 - наружный
тороидальный экран; 7 - колонки варистров.
В отличие от вентильных разрядников ОПН не имеет искровых промежутков.
Основой ОПН является нелинейное сопротивление, состоящее из одной или
нескольких колонок резисторов на основе оксида цинка - варисторы. Вольтамперная
характеристика ОПН резко нелинейна. Необходимость в искровых промежутках
полностью отпадает, тем самым обеспечивается ограничение всех грозовых и
коммутационных перенапряжений до безопасного для защищаемой изоляции уровня.
5. правила защиты электроустановок
Все правила защиты электроустановок предусматриваются ПУЭ. Для
наглядности в таблице 3 приведены необходимые мероприятия для защиты объектов
подстанции.
Таблица 3. Защита подстанций от прямых ударов молнии
|
Защищаемые объекты |
Защитные мероприятия |
|
ОРУ, в том числе гибкие мосты и шинные связи. |
Стержневые молниеотводы |
|
Здания машинного зала при числе грозовых часов в году более 20. |
1. Заземление металлических или железобетонных конструкций кровли или металлической кровли. 2. Стержневые молниеотводы или молниеприемные сетки на крыше зданий |
|
Дымовые металлические, кирпичные, бетонные и железобетонные трубы. |
Заземление Стальной молниепровод и заземляющий спуск, присоединенный к заземлителю |
|
Здания трансформаторной башни, маслохозяйства, нефтехозяйства, электролизной и ацителено-генераторной станции. |
1. Отдельно стоящий тросовый или стержневой молниеотвод 2. Импульсное сопротивление каждого заземлителя 3. Заземление металлических корпусов |
|
Угледробилки, вагоноопрокидыватели, резервуары с горючими жидкостями или газами, места хранения баллонов с водородом. |
1. Молниеотвод, установленный отдельно или на самом сооружении при толщине крыши менее 4мм. 2. Заземление корпуса установки |
5
6. Защита подстанций промышленных предприятий
ПУЭ предусматривает схемы молниезащиты подстанций промышленных
предприятий. В таблице 4 приведены схемы подстанций, перечислены объекты для
защиты и параметры молниезащиты.
Таблица 4. Защита подстанций промышленных предприятий
|
Схема |
Защищаемый объект |
Характеристика молниезащиты |
|
Напряжение 3-20 кВ |
||
|
|
Цеховые трансформаторы подстанции и РП с питающими воздушными линиями |
Устанавливаются РТВ на вводе каждой воздушной линии. Если точки к. з., отключаемых трубчатыми разрядниками, на шинах подстанции устанавливаются РВС или РВП |
|
|
Цеховые трансформаторные подстанции и РП с питающими воздушными линиями через кабельные перемычки |
Устанавливаются РТФ или РТВ на кабельных муфтах и РВС или РВП на шинах подстанции |
|
|
Главные понизительные подстанции с отходящими воздушными линиями на стороне низшего напряжения |
Устанавливаются РВС на шинах подстанции, РТФ или РТВ - на вводах в подстанцию и дополнительно на расстоянии трех-четырех пролетов от вводов |
|
|
Главные понизительные подстанции с отходящими воздушными линиями, имеющими кабельные вставки на подходах к подстанции |
Устанавливаются РВС на шинах подстанции, РПВ - за реакторами, РТФ или РТВ - на кабельных муфтах и на расстоянии трех-четырех пролетов от них; при длине кабельной вставки свыше 100 м второй комплект разрядников РТ не устанавливается |
|
|
Генераторы до 12 тыс. кВт электростанций промышленных предприятий. Воздушные линии подключаются к шинам через кабельные вставки без реакторов. Воздушные линии к шинам генераторов мощностью более 12000 кВт присоединять не разрешается |
Устанавливаются РВМ на шинах электростанций примерно 1 мкФ, РТ - на кабельных муфтах и в конце защищенного молниеотводами подхода; длина кабельной вставки должна быть не менее 100 м. Подход воздушных линий на расстоянии 300 м защищается стержневыми молниеотводами. Если подходы воздушных линий к электростанции или подстанции экранизированы окружающими строениями, защита подходов воздушных линий молниеотводами не обязательна |
|
|
Генераторы до 12000 кВт электростанций промышленных предприятий. Линии реактированы. Воздушные линии присоединены к шинам генераторного напряжения через кабельные вставки |
Устанавливаются РВМ на шинах генераторного напряжения, РВС или РВП - за реакторами, на линиях: РТ2 - на расстоянии 300 м от РТ1. На шинах электростанции кроме разрядника устанавливаются емкости около 1 мкФ. Длина кабельной вставки должна быть не менее 50 м |
|
Напряжение 35-110 кВ |
||
|
|
Главные понизительные подстанции 35 - 110 кВ |
Устанавливаются РВС на шинах подстанции, РТФ или РТВ - на вводах и в конце тросовых участков. Подходы воздушных линий защищаются тросами. Если подходы экранированы окружающими строениями, защита молниеотводами не обязательна. Вилитовые разрядники присоединяются под один разъединитель вместе с трансформаторами напряжения |
|
|
Главные понизительные подстанции 35-110 кВ по упрощенной схеме с короткозамыкателями вместо выключателей |
Устанавливаются РВС без разъединителей |
|
|
Цеховые понизительные подстанции глубокого ввода 35 кВ с трансформаторами до 630 кВА |
Устанавливаются РВС на шинах подстанции РТ или РТВ - на вводах в подстанцию и на расстоянии 200 м |
|
|
Подстанции насосных установок промышленных предприятий с электродвигателями 3 - 10 кВ, питающиеся через воздушные линии без установки понизительных трансформаторов (не имеющие ГПП на подстанции насосной, например, 35/6 кВ) |
Устанавливаются РВМ на шинах подстанции емкостью примерно 1 мкФ; на воздушных питающих линиях устанавливают РТ |
|
|
Для всех подстанций, имеющих установленные и присоединенные к шинам батареи конденсаторов, при наличии ввода воздушных линий на те же шины |
Устанавливаются РТ на воздушных линиях на расстоянии 150-200 м от шин подстанции и РВС или РВМ - на шинах |
Заключение
С каждым годом мощность вновь проектируемых электроустановок, станций, подстанции растет. В связи с этим развивается и система защиты для полной безопасности защищаемых объектов. Из эксплуатации выводят старую аппаратуру, а на их место приходят новейшие разработки в области электрооборудования. Какие-то аппараты защиты остаются основными уже на протяжении больше века.
Новые открытия эльфов, синего свечения, спрайтов приводят ученых в
заблуждение и полное переосмысливание этого природного явления как молния.
Дальнейшие глубокое ее изучение поможет осуществить еще более качественную и
эффективную защиту подстанций, позволит уменьшить количество аварийных
ситуаций, сохранить и продлить жизнь электрооборудования.
Список литературы
1. ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98). Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Часть 1. Требования к работоспособности и методы испытаний.
. Правила устройства электроустановок / Инистерство топлива и энергетики Российской Федирации - 6-ое изд-е - М.: Главгосэнергонадзор России, 1998. - 607с.
. Ларионов В.П. Молниезащита // Электричество. - 1999. - ;4, 7, 9, 11.
. Юриков А.А. Защита электростанций и подстанций 3-500 кВ от прямых ударов молнии. - М.:Энергоиздат, 1982. - 88с., ил. - (Б-ка электромонтера; Вып. 541).