1. Общая часть
1.1. Всякое повышение напряжения сверх наибольшего допустимого, ограниченного ГОСТ 9920-75, считаются перенапряжениями.
1.2. Все перенапряжения подразделяются на коммутационные и атмосферные. Они различаются как кратностью величины действующего значения перенапряжения, так и длительностью его воздействия на изоляцию.
1.3. Коммутационные перенапряжения возникают при переключениях в электрических установках, при аварийных отключениях отдельных элементов сети (линий, трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т.п.), а также при дуговых замыканиях на землю и при несимметричных режимах работы сети и ее элементов.
1.4. Длительность коммутационных перенапряжений напрямую связана с причиной их возникновения и может изменяться от долей секунды до нескольких часов. Кратность не превышает 4,5 Uном.
1.5. Атмосферные перенапряжения отличаются от коммутационных значительно большими величинами (миллионы вольт) и незначительной длительностью (миллионные доли секунды). Они подразделяются на два вида: индуктированные и прямой удар молнии. Перенапряжения при прямых ударах молнии наиболее опасны.
1.6. В соответствии с “Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений” (РД 34.21.122-87), защите от прямых ударов молнии и грозовых волн набегающих с линий электропередачи подлежат объекты, расположенные на территории подстанции:
а) оборудование ОРУ (в том числе шинные мосты и гибкие связи);
б) оборудование ЗРУ;
в) маслохозяйства;
г) резервуары с горючими жидкостям или газами и места хранения баллонов с водородом.
1.7. К устройствам и аппаратам защиты электрооборудования подстанции от атмосферных перенапряжений относятся молниеотводы, разрядники, ограничители перенапряжений.
2. Молниеотводы
2.1. Конструкция молниеотводов.
2.1.1. Стержневые молниеотводы предназначены для защиты наземных сооружений от прямых ударов молнии. Воспринимают на себя удары молнии в определенной зоне и отводят ток молнии в землю.
2.1.2. Молниеотводы состоят из четырех конструктивных элементов:
молниеприемника, несущей конструкции, токоотвода и заземлителя.
2.1.2.1. Молниеприемник непосредственно воспринимает прямой удар молнии. Поэтому он должен надежно противостоять механическим и тепловым воздействиям тока и высокотемпературного канала молнии. Изготавливаются они из стали любой марки сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200мм2 защищены от коррозии оцинкованием, лужением или окраской.
2.1.2.2. Тросовые молниеприемники должны быть выполнены из стальных многопроволочных канатов сечением не менее 35 мм2.
2.1.2.3. В настоящее время в качестве несущих конструкций молниеотводов на железобетонных опорах применяются унифицированные железобетонные изделия. Несущая конструкция несет на себе молниеприемник и токоотвод объединяет все элементы молниеотвода в единую, жесткую, механически прочную конструкцию.
Для облегчения стойки опоры выполняются полыми. Вся арматура внутри стоек и приставок соединяется между собой сваркой и служит токоотводом. Соединение молниеприемников с токоотводами и токоотводов с заземлителями должны выполняться, как правило, сваркой, а при недопустимости огневых работ разрешается выполнение болтовых соединений с переходным сопротивлением не более 0,05 Ом при обязательном ежегодном контроле последнего перед началом грозового сезона.
2.1.2.4. В грунте молниеотвод устанавливается на железобетонном подпятнике и закрепляется на глубине 3,3 м. Hа высоте 0,2 м от земли из конструкции стойки выводится закладная металлическая деталь, соединенная сваркой с металлической арматурой стойки, которая служит для присоединения молниеотвода к заземлителю.
2.1.2.5. Стержневые молниеотводы выполняются также и на металлических опорах, для их изготовления применяется прокатная сталь, в основном угловая. Вся конструкция молниеотвода для защиты от коррозии покрывается антикоррозионным лаком N177 в два слоя с добавлением в верхний слой лака около 20% алюминиевой пудры.
Отдельно стоящие стержневые молниеотводы с металлическими опорами устанавливаются на железобетонных фундаментах. Токоотводами для таких молниеотводов служат несущие конструкции.
2.1.2.6. Заземлители молниеотводов, как правило, выполняются из стали. Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле указаны в таблице 1.7.4 (п.1.7.111- ПУЭ-2003г. 7-е издание).
|
Материал |
Профиль сечения |
Диаметр, мм |
Площадь поперечного сечения, мм2 |
Толщина стенки, мм |
|
Сталь черная |
Круглый: для вертикальных заземлителей; для горизонтальных заземлителей Прямоугольный Угловой Трубный |
16 10 - - 32 |
- - 100 100 - |
- - 4 4 3,5 |
|
Сталь оцинкованная |
Круглый: для вертикальных заземлителей; для горизонтальных зеземлителей Прямоугольный Трубный |
12 10 - 25 |
- - 75 - |
- - 3 2 |
2.2 Установка молниеотводов.
2.2.1. Hа конструкциях ОРУ-110 кВ стержневые молниеотводы могут устанавливаться при эквивалентном удельном сопротивлении земли в грозовой сезон до 1000 Ом.м - независимо от площади заземляющего контура подстанции.
От стоек конструкций ОРУ-110кВ с молниеотводами должно быть обеспечено растекание тока молнии по магистралям заземления не менее чем в двух-трех направлениях. Кроме того, должны быть установлены один-два вертикальных электрода длиной 3-5 м на расстоянии не менее длины электрода от стойки, на которой установлен молниеотвод.
2.2.2. Установка молниеотводов на конструкциях ОРУ-35кВ допускается при эквивалентном удельном сопротивлении земли в грозовой сезон до 500 Ом.м независимо от площади заземляющего контура подстанции. От стоек конструкций ОРУ-35кВ с молниеотводами должно быть обеспечено растекание тока молнии по магистралям заземления в трех-четырех направлениях.
Кроме того, должны быть установлены два-три вертикальных электрода длиной 3-5 м на расстоянии не менее длины электрода от стойки, на которой установлен молниеотвод.
Для предотвращения обратных перекрытий подвесной изоляции на порталах ОРУ-35кВ с тросовыми и стержневыми молниеотводами, а также на концевых опорах ВЛ-35кВ в случае, если трос ВЛ не заводится на подстанцию, количество изоляторов в гирлянде выбирается согласно п.4.2.138 ПУЭ-2003г, 7-е издание.
2.2.3. Расстояние по воздуху от конструкций ОРУ, на которых установлены молниеотводы, до токоведущих частей должно быть не менее длины гирлянды. При установке молниеотводов на конструкциях подстанций вероятность обратных перекрытий изоляции тем выше, чем ниже номинальное напряжение подстанции.
2.2.4. В связи с тем, что импульсная прочность оборудования ОРУ-220кВ значительно превышает импульсную прочность оборудования ОРУ 35-110кВ, обратные перекрытия изоляции в ОРУ-220кВ маловероятны. Поэтому при выборе защиты от прямых ударов молнии для ОРУ-220кВ, при наличии заземляющих устройств удовлетворяющих требованиям безопасности, не считаться с возможностью обратных перекрытий и осуществлять установку молниеотводов на конструкциях ОРУ.
2.2.5. Следует использовать также защитное действие высоких объектов, которые являются молниеприемниками (опоры ВЛ, прожекторные мачты, радиомачты и т.п.). Защиту от прямых ударов молнии ОРУ, на конструкциях которых установка молниеотводов не допускается или нецелесообразна по конструктивным соображениям, следует выполнять отдельно стоящими молниеотводами, имеющими обособленные заземлители.
2.2.6. Заземлители отдельно стоящих молниеотводов в ОРУ могут быть присоединены к заземляющему устройству ОРУ (подстанции) при соблюдении выше указанных условий установки молниеотводов на конструкциях ОРУ. Место присоединения заземлителя отдельно стоящего молниеотвода к заземляющему устройству подстанции должно быть удалено по магистралям заземления на расстояние не менее 15 м от места присоединения к нему трансформатора. В месте присоединения заземлителя отдельно стоящего молниеотвода к заземляющему устройству ОРУ 35-110кВ должно быть выполнено два-три направления по магистралям заземления.
Заземлители отдельно стоящих молниеотводов, установленных на прожекторных мачтах, должны быть присоединены к заземляющему устройству подстанции при соблюдении дополнительных условий (см. установка молниеотводов на конструкциях ОРУ).
Правильно выбранная защита ОРУ от прямых ударов молнии отдельно стоящими стержневыми молниеотводами с обособленным заземлением практически исключают обратные перекрытия на элементы ОРУ.
2.2.7. Провода ВЛ между линейными порталами ОРУ и концевыми опорами линий электропередачи (первые пролеты ВЛ) защищаются тросами, продолженными от концевой опоры линий до линейного портала подстанции.
Тросовые молниеотводы ВЛ 110кВ и выше, как правило, следует присоединять к заземленным конструкциям ОРУ(подстанции). От стоек конструкций, к которым присоединены тросовые молниеотводы, должно быть выполнено по два-три направления магистралей заземления.
От стоек конструкций ОРУ 35кВ, к которым присоединены тросовые молниеотводы, должны быть выполнены по два-три направления магистралей заземления и установлено два-три вертикальных электрода длиной 3-5 м на расстоянии не менее длины электрода от стойки, к которой присоединен молниеотвод.
Сопротивление заземлителя ближайшей к ОРУ опоры ВЛ 35 кВ не должно превышать 10 Ом.
Тросовые молниеотводы на подходах ВЛ 35 кВ к тем ОРУ, для которых не допускается установка или присоединение стержневых молниеотводов, должны заканчиваться на ближайшей к ОРУ опоре. Первый от ОРУ бестросовый пролет этих ВЛ должен быть защищен стержневыми молниеотводами устанавливаемыми на подстанции, опорах ВЛ или около ВЛ.
2.2.8. При использовании прожекторных мачт в качестве молниеотводов подводка электропитания к прожекторам на участке от точки выхода из кабельного сооружения до прожекторной мачты и далее по мачте должна быть выполнена кабелями с металлической оболочкой либо кабелями без металлической оболочки в трубах. Около молниеотвода эти кабели должны быть проложены непосредственно в земле на протяжении не менее 10м.
В месте ввода кабеля в кабельное сооружение металлическая оболочка кабелей, броня и металлическая труба должны быть соединены с заземляющим устройством подстанции.
2.3 Защита зданий и сооружений.
2.3.1. Кроме ОРУ подстанций от прямых ударов молнии нужно защищать здания и сооружения, расположенные на их территории.
2.3.2. У зданий имеющих металлические несущие конструкции кровли или металлическую кровлю, достаточно заземлить металлические части.
2.3.3. Здания ЗРУ с неметаллической кровлей должны защищаться от прямых ударов молнии стержневыми молниеотводами, установленными для защиты ОРУ, или путем наложения металлической сетки на неметаллическую кровлю подлежащего защите здания.
При этом сетка должна иметь ячейки площадью не более 150 м2, например ячейка со сторонами 12х12 или 6х24 м. Молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром 6-8 мм и уложена на кровлю непосредственно или под слой утеплителя или гидроизоляции (рубероид, толь и т.д).
2.3.4. Неметаллические элементы зданий, возвышающиеся над кровлей, должны оборудоваться дополнительными молниеприемниками, присоединенными к металлической кровле или сетке. Металлические элементы зданий не оборудуются молниеприемниками, а непосредственно соединяются токоотводами с металлической кровлей или сеткой.
Токоотводы соединяют металлическую кровлю или сетку с заземлителем. Они прокладываются по углам защищаемого здания и по его периметру не далее 25 м один от другого. В качестве заземлителей для зданий и ЗРУ служит общий заземляющий контур подстанций. В местах присоединения токоотводов к заземлителям последние усиливаются установкой одного вертикального электрода длиной 3-5 м.
2.3.5. Металлические резервуары для хранения минеральных масел, имеющие верхнюю стенку (крышку) толщиной не менее 4 мм, защищаются от прямых ударов молнии путем заземления корпусов резервуаров. Резервуары со стенкой толщиной менее 4 мм и открытые склады, а также склады под навесом защищаются от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами. Молниезащита резервуаров вместимостью менее 10 м3 независимо от толщины металла крыши осуществляется только заземлением корпусов резервуаров.
2.3.6. Баллоны с водородом могут храниться как в складском помещении, так и на открытом воздухе под навесом. Места хранения баллонов с водородом и резервуары с горючими газами должны защищаться от прямых ударов молнии молниеотводами или заземлением кровли.
2.3.7. В качестве защиты от вторичных проявлений молнии, зданий и сооружений, I и II категории устройств молниезащиты, содержащие взрывоопасные вещества, может быть использована молниеприемная сетка предназначенная также для защиты от прямых ударов молнии. Заземлитель защиты от электростатической индукции располагается в траншеях на глубине не менее 0,8 м и на расстоянии 0,8-2 м от фундамента здания. Его сопротивление растеканию тока молнии должно быть не более 10Ом. Токоотводы, соединяющие сетку с заземлителем, прокладываются по наружной поверхности стен здания не более чем через 25 м по контуру здания.