Проектирование системы защиты от перенапряжений в электрических сетях

   
кВ

Ограничение ударного коэффициента при АПВ может быть достигнуто теми же мерами, что и при включении, а также путем снижения начального напряжения на линии, т.е. ускорения  ее разряда за время паузы АПВ.

Фактором приводящим, к  укоренному разряду, является использование  электромагнитных трансформаторов  напряжения, включенных непосредственно  на линии.

В отличии от включения, которое  осуществляется в заранее подготовленных условиях, АПВ может происходить  при повышенных  значениях э.д.с., что приводит к повышению установившегося  напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6. ОТКЛЮЧЕНИЕ НЕ НАГРУЖЕННОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Отключение ненагруженного трансформатора сопровождается возникновением при срезе тока выключателем затухающих колебаний большой амплитуды  в контуре индуктивность трансформатора – емкость цепи. Возникающие при  этом повторное зажигания дуги в  выключателе ограничивают возникающие  перенапряжения , однако при большом  количестве повторных зажигании  больше и перенапряжения, которые  могут достигнуть четырех амплитуд рабочего напряжения и более. Разрядники, устанавливаемые на трансформатором  присоединении, ограничивают перенапряжения.

Рассчитаем максимально  возможное перенапряжении при отключении ненагруженного трансформатора мощностью  S=10МВА, U=110 кВ, . Емкость обмотки С=4200 пФ.

Индуктивность обмотки:

 

Характеристическое сопротивление:

 

Амплитуда тока намагничивания:

 

 

 

Вывод: Для 110 кВ Кдоп.=2.37; 2.37<2.5. Следовательно, не надо устанавливать защитный аппарат ОПН.

 

 

4. УТОЧНЕНИЕ МЕСТ УСТАНОВКИ И  ВЫБОР ОПН

Выбор ОПН на 110 кВ.

Исходные данные для выбора ОПН

По подстанции «Столбище»:

1. нормальная схема ПС 110/10 кВ «Столбище»

2) длина защитного подхода (отпайки) l = 1,9 км;

3) степень загрязненности атмосферы – III, категория Б, λ = 2,25 кВ/см;

4) данные о трансформаторе  ТДН-10000/110

    = 115+-(9*1,78%)/38,5+-(2*2,5) кВ;

     I = 31,6/94,5/331 А;

           I = 0,55%;

          5) емкостный ток замыкания на землю со стороны 10 кВ I = 16 A.

ВЫБОР ОПН НА НАПРЯЖЕНИЕ 110 кВ

1. По классу пропускной способности w = 2,1 кДж/кВ - без частичного  разземления нейтралей трансформаторов. С возможным разземлением нейтрали w = 5,5 кДж/кВ.
2. Взрывобезопасное исполнение - - 800 А в теч. 2 сек.

      1,15·16,4 = 18,8 кА:

            40 кА ≥ 18,8 кВ.  

  3. Длина пути утечки 

.

≤ :   182 см ≤ 241 см.

4. По механическим характеристикам  для данного района выбирается  тип УХЛ1.

5. Наибольшее рабочее  напряжение ОПН

     = 1,15·110/ = 73,5 кВ.

     = 1,05 = 77 кВ.

6. По временным допустимым  повышениям напряжения

Максимальная кратность  напряжения установившегося режима k ≤ 1,4; t = 4 c.

Рассматриваются 2 режима:

1. наибольшее значение с длительностью t ;
2. наибольшая длительность t с .

Считая, что  = , = ,

        

           k = ; К ;         

Для t = 10 с   К = 1,5-0,06lg100 =  1,38;

для t = 1000 с   К = 1,5-0,06lg10000 =  1,16.

= · 1,4 = 73,5·1,4 = 102 кВ;                  73,8 кВ < 77 кВ;

= k · = 1,13·73,5 = 83,5 кВ;            64 кВ < 77кВ;

 кВ.

7. Определение защитного  уровня ОПН при коммутационных  перенапряжениях:

для трансформаторов  ≤ .

= /1,2 = = = 396 кВ;

= 208 кВ ≤ 396 кВ;

для аппаратов

= /1,2 = = = 344 кВ;

= 208 кВ ≤ 344 кВ.

8. Определение защитного  уровня ОПН при грозовых перенапряжениях  – оптимизационная задача  :

в соответствии с [1] и [2]

Вывод

Для защиты разземляемой нейтрали трансформаторов в сети 110 кВ выбран ограничитель перенапряжений ОПНН-П-110/56/10/2 УХЛ1;

ТУ 3414-020-52147576-2002.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫБОР ОПН НА НАПРЯЖЕНИЕ 10 кВ

1. Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН  .

12 кВ ≥ 11,5 кВ

 

 Уровни изоляции оборудования 10 кВ (нормальная изоляция)

	10
, кВ	11,5
, кВ	6,6
Изоляция трансформаторов	, кВ	49,4
		6,4
	, кВ	80
		8,3
Изоляция аппаратов	, кВ	59,2
		7
	, кВ	75
		7,7

 

2. Защита от грозовых перенапряжений

      Номинальный  разрядный ток принимают равным  не менее 5 кА.

Защитный уровень ОПН  при грозовых перенапряжениях:

U при импульсном токе 8/20 мкс с I = 5 кА не более 45 кВ:

U

= 42 кВ < 45 кВ.

 

3. Проверка выбора ОПН по перенапряжениям, вызванным ОДЗ.

      U при импульсе тока 30/60 мкс с I = 500 кА не менее 29 кВ.

33 кВ > 29 кВ.

В этом случае пропускная способность  ОПН   I при Т = 2000 мкс должна быть не менее 200 А.

400 А > 200 А.

 

4. Определение места установки  ОПН для защиты от грозовых  перенапряжений.

 Проверяется сеть на  отсутствие резонанса.

Резонанс не возникает, если емкостный ток I на 1 ТН более 1 А.

Емкостные токи на подстанциях:

 «Столбище» - 16 А при 2-х ТН типа НАМИ, при установки которых в сети резонанс не возникает.

ОПН должен быть установлен на расстоянии от трансформатора на расстоянии

 

 

5. Проверка ОПН по уровню коммутационных перенапряжений

Допустимые кратности  коммутационных перенапряжений :

для трансформаторов К = 1,35, = 9,06; для аппаратов К = 1,1, = 8,2.

Максимальная кратность  внутренних перенапряжений (табл. 26 [5]) равна 6, а с вакуумными выключателями  – 7.

 

Вывод

Определенным в расчете  значениям для защиты оборудования подстанций «Столбище» соответствуют характеристики ОПН фирмы ЗАО «НИИ защитных аппаратов и изоляторов» марки ОПНП-10/12/10/400 УХЛ1  в полимерном корпусе;

Взрывобезопасность при  токе КЗ до 0,2 с 20 кА. ТУ 3414-028-52147576-2002.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для подстанции «Столбище» 110/10 кВ был произведен анализ схемы электрической сети. Также был произведен анализ возможных перенапряжений для данной схемы электрической сети. Для ограничения перенапряжений необходима установка защитных устройств.

Выбор ОПН на напряжение 110кВ ОПНН-П-110/56/10/2 УХЛ1.

Выбор ОПН на напряжение 10кВ ОПНП-10/12/10/400 УХЛ1. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Техника высоких напряжений. Под ред. Д.В. Разевига. М.-Л., Госэнергоиздат, 1976

2. Ограничители перенапряжений  в электроустановках 6-750 кВ. Методическое  и справочное пособие. Под ред.  М.А. Аронова.- М.:Знак. 2001.

3. Перенапряжения в электрических  системах и защита от них  //В.В, Базуткин, К.П. Кадомская,  М.М. Костенко, Ю.А. Михайлов.- С.П.:Энергоатомиздат.1995

4. Электрооборудование станций  и подстанций. Ю.А. Рожкова, С.В.  Козулна.

5. Электротехнический справочник. Под редакцией профессора МЭИ. 8-е издание. Том 3 раздел 44. Перенапряжения  в электроэнергетических системах  и защита от них/ О.А. Аношин , М.А. Аронов, В.В. Базуткин и  др.Издательский дом МЭИ, 2009.