Расчет молниезащиты ЗРУ 10 кВ

Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.

Воздействия молнии подразделяются на 2 основные группы:

- первичные, вызванные прямым ударом молнии;

- вторичные, индуцированные близкими ее разрядами или занесенные в объект через протяженные металлические коммуникации.

Прямой удар наиболее опасен с точки зрения поражения зданий, сооружений, людей и животных. Он вызывает следующие воздействия на объекты:

- электрические, связанные с поражением людей электрическим током и появлением перенапряжений на поражаемых элементах;

- термические, связанные с выделением большого количества теплоты при прямом контакте канала молнии с содержимым объекта и при протекании тока молнии через элементы объекта;

- механические, обусловленные ударной волной, исходящей от канала молнии, и электродинамическими силами, действующими на проводники с токами молнии. Механические воздействия могут стать причиной деформации или даже разрушения электропроводящих и других элементов объекта.

Комплекс средств молниезащиты зданий и сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии (внешняя молниезащитная система) и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС).

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения или может быть установлена на защищаемом объекте и даже быть его частью. Внешняя МЗС воспринимает прямой удар молнии и отводит токи молнии в землю по контролируемому пути.

Защиту зданий ЗРУ крыша которых не имеет металлических или железобетонных покрытий с непрерывной электрической связью отдельных ее элементов, следует выполнять стержневыми молниеотводами или укладкой молниеприемной сетки непосредственно на крыше здания.

В данном случаи предлагаю установить молниеприемную сетку на здание ЗРУ НПС-2 ЛПДС «Аремзяны»

Сетка будет защищать поверхность при выполнении следующих условий:

- сетка выполнена таким способом, что ток молнии имел всегда, по крайней мере, два и более различных пути к заземлителю; никакие металлические части не должны выступать за внешние контуры сетки;

- молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром 6-8мм и уложена на кровлю непосредственно или под слой негорючих утеплителя или гидроизоляции. Сетка должна иметь ячейки площадью не более 150м². Узлы сетки должны быть соединены сваркой.

- проводники сетки должны быть проложены, насколько это возможно, кратчайшими путями.

Токоотводы, соединяющие молниеприемную сетку с заземляющим устройством, должны быть проложены не реже, чем через 25м по периметру здания.

В качестве токоотводов следует использовать металлические и железобетонные предварительно ненапряженные конструкции зданий. При этом должна быть обеспечена непрерывная электрическая связь от молниеприемника до заземлителя. Металлические элементы здания (трубы, вентиляционные устройства и т.п.) следует соединять с металлической кровлей или молниеприемной сеткой.

В целях снижения вероятности возникновения опасного искрения токоотводы должны располагаться так, чтобы между точкой поражения и землей ток растекался по нескольким путям, и длина их была минимальной.

Желательно, чтобы токоотводы располагались по периметру защищаемого объекта равномерно.

Неизолированные от защищаемого объекта токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене, если стена выполнена из негорючего материала. Т.к. стена выполнена из горючего материала, то токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены так, чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены. Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной.

Размещать токоотводы рекомендуется на максимально возможных расстояниях от дверей и окон. Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям так, чтобы путь до земли был кратчайшим.

Естественными токоотводами могут быть металлические конструкции при условии, что электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной, количество соединений должно быть минимальным и они выполняются сваркой, но допускается также болтовое соединение; размеры металлических конструкций не должны быть меньше, чем требуется.

7.5 Расчет заземляющего устройства ЗРУ-10 кВ

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции все нетоковедущие металлические части электрооборудования подлежат защитному заземлению (занулению). Для зануления используется нулевой провод, соединенный с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

В электроустановках до 1 кВ выполнено зануление, свыше 1 кВ -заземление. С целью уравнивания потенциалов в помещениях (и наружных установках), в которых применяется заземление или зануление, все строительные и производственные конструкции, стационарно проложенные трубопроводы всех назначений, металлические корпуса технологического оборудования, подкрановые пути, воздуховоды вентиляционных систем присоединены к сети заземления и зануления.

Заземляющее устройство состоит из заземлителей и заземляющих проводников.

Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.

По условиям безопасности сопротивления заземления должны быть относительно малыми. Принципиально обеспечить такое сопротивление можно путем увеличения геометрических размеров одиночного заземлителя (электрода) или использования нескольких параллельно соединенных электродов. Такой заземлитель называется групповым. Расчеты показывают, что выполнение групповых заземлителей во много раз экономичнее по затратам металла и монтажным работам. Кроме того, при использовании нескольких заземлителей можно выровнять потенциальную кривую на территории, где они размещаются, что имеет также большое значение в обеспечении безопасности обслуживающего персонала. Поэтому на практике применяют в преобладающем большинстве групповые заземляющие устройства.

В качестве естественных заземлителей в проекте использованы технологические кабельные и совмещенные эстакады, фундаменты зданий и сооружений.

Расчет заземляющего устройства будем проводить без учета естественных заземлителей. Сопротивление естественных заземлителей примем в счет надежности.

В соответствии с ПУЭ устанавливают допустимое сопротивление заземляющего устройства. Если заземляющее устройство является общим для установок на различное напряжение, то расчетное принимается наименьшее из допустимых.

В электроустановках напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью R₃ <10 Ом, но так как в помещении ЗРУ-10 кВ используется напряжение 0,4 кВ, то за расчетное принимаем напряжение 4 Ом.

Эквивалентное удельное сопротивление грунта (суглинок влажный) примем 80 Ом·м. Местность расположения относится ко II климатической зоне.

Габаритные размеры ЗРУ-10 кВ:

- длина - 55 м;

- ширина - 12 м.

Выполним заземляющий контур с внешней стороны ЗРУ с расположением вертикальных электродов по периметру здания на расстоянии 1 м от фундамента.

В качестве вертикального электрода примем, круглый стальной стержень диаметром 16 мм, длиной 3 м. Верхние концы стержней заглублены на глубину 0,7 м от поверхности земли. К ним приварены горизонтальные электроды – полоса стальная сечением 4x40 мм²:

Рисунок 6.1 - Размеры траншеи и расположение электродов относительно дна.

Так как заземляющие устройства проложены в слое сезонных изменений, то удельное сопротивление грунта в слое сезонных изменений, соответствующее сезону года, когда сопротивление заземляющего устройства принимает наибольшее значение:

_-= _изм ∙ ψ, (6.7)

где ψ – коэффициент сезонности; ψ = 5 для II климатической зоны для повышенной влажности грунтов, глубина промерзания грунта 2 метра.

_-= 80 ∙ 5 = 400 Ом∙м.

Эквивалентное удельное сопротивление грунта в месте расположения вертикального электрода 400 Ом∙м.

(6.8)

где и – длины частей электрода, находящихся соответственно в первом и втором слоях земли (с учетом глубины траншеи и толщины слоя сезонных изменений);

и – удельные электрические сопротивления этих слоев.

Ом∙м.

Расчетное сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода:

(6.9)

где d = 16 мм = 0,016 м – диаметр электрода;

t = 1,5 + 0,7 = 2,2 м – глубина заложения (до середины электрода).

Ом.

Определяем ориентировочное число вертикальных заземлителей:

, (6.10)

где – расчетное сопротивление растеканию одного вертикального электрода, Ом;

– предельно допустимое сопротивление, Ом;

– предварительное значение коэффициента использования вертикальных электродов, = 0,6÷0,8.

.

Принимаем 20 вертикальных электродов из условия их размещения.

Сопротивление растеканию горизонтального заземлителя заложенного на глубине 0,7 м от уровня земли (шины, поставленной на ребро):

, (6.11)

где l _г = 142 м – длина горизонтального электрода;

d = 0,5 ^. в = 0,5 ∙ 40 = 20 мм = 0,02 м – высота электрода;

t ₀ = 1 м.

Ом.

Сопротивление растеканию тока принятого группового заземлителя

, (6.12)

При размещении 20 вертикальных электродов группового заземлителя по прямоугольному контуру при отношении расстояния между электродами к их длине, равном 2,37 коэффициенты использования вертикальных и горизонтального электродов, соответственно , .

Ом.

Это сопротивление меньше требуемого. Но так как разница положительно влияет на безопасность, то принимаем этот результат как окончательный.

Заземление НПС-2 «Аремзяны» выполнено согласно ПУЭ.

Заземляющее устройство состоит из горизонтальных и вертикальных заземлителей длиной 3 м и диаметром 16 мм. Горизонтальный заземлитель (стальные полосы) прокладывается на расстояние 0,8 – 1 м от фундаментов или оснований оборудования.

Защитное заземление удовлетворяет требованиям рабочих заземлений и заземлений средств грозозащиты.

Для выравнивания потенциалов у входов зданий прокладываются проводники на расстоянии 1 м и 2 м от внешнего контура заземления зданий на глубине 1 м и 1,5 м соответственно.

7.6 Чрезвычайные ситуации на НПС-2 «Аремзяны»

На рассматриваемой в данном проекте НПС-2 «Аремзяны» могут возникнуть чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера.

Рассмотрим чрезвычайные ситуации природного характера:

- лесные и торфяные пожары: при возникновения пожаров происходит задымление территории нефтеперекачивающей станции и как в следствии ухудшение условий труда на открытом воздухе обслуживающего персонала, на работе основного нефтеперекачивающего оборудования и линейной части магистрального нефтепровода возгорание лесных масивов и торфяных залежей не отражается;

- ураганы: при возникновении урагана может произойти схлёстывание проводов питающей воздушной линии и как следствие перерывы в электроснабжении нефтеперекачивающей станции;

- сильные морозы: при сильных морозах и резких перепадах температур происходит обледенение проводов воздушной линии электропередач, обрыву последней;

- метели и снежные заносы: затрудняется доступ к основным технологическим объектам нефтеперекачивающей станции.

Чрезвычайные ситуации техногенного характера:

- пожары, возникающие при прорыве технологического трубопровода, утечки нефти из резервуаров могут привести к разрушению технологического оборудования, остановки процесса перекачки нефти, нанесение большого материального ущерба;

- отключение электроэнергии, возникающие при выходе из строя линий электропередач, понижающей подстанции приводят к простою основного нефтеперекачивающего оборудования.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что чрезвычайные ситуации техногенного и природного характера влияют на работу основного оборудования и процесс перекачки нефти что приводит значительным материальным затратам. Для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на нефтеперекачивающей станции предусмотрены пожарные команды, состоящие из добровольцев набираемых из различных служб нефтеперекачивающей станции. Периодически на нефтеперекачивающей станции производятся противопожарные учения на которых отрабатываются приёмы борьбы с возгоранием а так же взаимодействие различных служб.

Дата добавления: 2015-07-19