Задача 6 Определение перенапряжения в линии электропередачи сети при поражение ее разрядом молнии.

Грозовой разряд произошел в столб телефонной линии, расположенный на расстоянии а=10, м, от высоковольтной линии (ВЛ) напряжением U=10, кВ. Высота подвеса провода на опорах ВЛ h=12, м, стрела провеса проводов 1, м. Зарегистрированная величина тока I=10, кА. ƒ=5, м.

Определить:

- величину индуктированного перенапряжения U_инд на проводах высоковольтной линии;

- кратность перенапряжения.

Решение:

Индуктированное перенапряжение определяется по формуле:

(6.1)

где К_и – коэффициент, который принимаем равным 25-30 Ом.

Средняя высота подвеса провода ВЛ определяется по формуле:

(6.2)

Подставив выражение 6.2 в 6.1 получаем:

(6.3)

Подставив числовые значения в выражение 6.3 получаем:

В

Индуктированное перенапряжение воздействует на изоляцию фазы и его можно считать для всех трех фаз одинаковым. Тогда кратность перенапряжения будет равна:

(6.4)

Фазное напряжение находиться:

(6.5)

Преобразовав выражения 6.5 и 6.4 получаем:

(6.6)

Подставив числовые значения получаем:

.

Задача 7 Определение основных параметров молниеотвода.

Для защиты объекта (шириной а=3,2 м, длинной b=3,4 м, и высотой h=11,5 м) от прямых ударов молнии установлен одиночный стержневой молниеотвод.

Удельное сопротивление грунта ρ_з=200 Ом·м, ток молнии I_м=15 кА.

Задание:

- начертить эскиз контура заземления молниеотвода, состоящий из вертикальных и горизонтальных стержней;

- определить:

а) импульсное сопротивление контура заземления молниеотвода R_и;

б) минимальное допустимое расстояние от молниеотвода до защищаемого объекта l_min;

в) радиус зоны защиты r на высоте h;

г) высоту молниеотвода H.

Решение:

Рисунок 7.1 – Эскиз контура заземления млниеотвода

Для расчета импульсного сопротивление контура сначала необходимо вычислить сопротивление грунта.

Расчетное удельное сопротивление грунта:

- для вертикальных электродов определяется:

(7.1)

где ρ_з=200 Ом·м

ψ – коэффициент сезонности. Для вертикальных электродов ψ=1,2…1,4.

- для горизонтальных электродов:

(7.2)

где ψ – коэффициент сезонности. Для горизонтальных электродов ψ=1,4…1,8.

Подставив числовые значения в выражение (7.1) и (7.2) получаем:

Расчет сопротивления заземления определяется:

(7.3)

где l_Т – длина вертикального электрода, м;

d – диаметр трубы, м;

t – расстояние от поверхности земли до середины вертикального электрода, м:

(7.4)

Подставив числовые значения в формулу (7.4) получаем:

м

- для каждого из двух горизонтальных электродов, соединяющих трубы:

(7.5)

где l₁ – длинна одного луча полосы горизонтального электрода, м;

b₁ – ширина полосы горизонтального электрода, м;

t₁ – расстояние полосы горизонтального электрода от поверхности земли, м.

Подставив числовые значения в формулу (7.3) и (7.5) получаем:

Ом

Ом

Коэффициент использования заземлителей:

- для трубы (вертикальный электрод), η_т=0.6;

- для полосы (горизонтальный электрод), η_п=0.65.

В таком случае общее сопротивлении тринадцати труб заземления составит:

(7.6)

Общее сопротивление трех лучей горизонтальных электродов:

(7.7)

Подставив числовые значения в выражения (7.6) и (7.7) получаем:

Ом

Ом

Импульсные токи, стекающие в землю с горизонтальных и вертикальных заземлителей находим из соотношения:

(7.8)

(7.9)

(7.10)

Подставив числовые значения в выражение (7.10) получаем:

Следовательно, импульсный токи равны:

А

А

С одного вертикального заземления (трубы) стекает в землю импульсный ток, равный:

(7.11)

где n – число вертикальных заземлителей (труб).

С одного горизонтального заземлителя (полосы) в землю стекает импульсный ток, равный:

(7.12)

Подставив числовые значения в выражения (7.11) и (7.12) получаем:

А

А

Импульсное сопротивление растекания заземлителей при токах промышленной частоты:

- для трубы:

(7.13)

- для полосы:

(7.14)

Подставив числовые значения в выражения (7.13) и (7.14) получаем

Ом

Ом

Импульсное сопротивления всего заземления:

(7.15)

где η_н – коэффициент использования заземления, с учетом взаимного экранирования.

Подставив числовое значение в выражение (7.15) получаем:

Ом

Расстояние от молниеотвода до защищаемого объекта:

(7.16)

Расстояние l_min должно быть не меньше 5 м.

Подставив числовые значения в выражение (7.16) получаем:

м

Расчет зоны защиты одного стержневого молниеотвода образует поверхность вращения с центром в месте установки молниеотводом и радиусом, r.

Радиус зоны защиты на высоте n определиться:

(7.17)

Подставив числовые значения в выражение (7.17) получаем:

м

Расчет высоты молниеотвода, обеспечивающего значение r_n, м:

(7.18)

Подставив числовые значения в выражение (7.18) получаем:

м.