Исследование эксплуатационных режимов работы ветропарк Куликово

БЕЗОПАСНОСТЬ  ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

    Основным  поражающим фактором на электростанции являются: действие электрического тока, электрической дуги, электромагнитного  поля. Поэтому необходима система организационных технических мероприятий и средств, обеспечивающих персонал от опасного действия вышеперечисленных факторов.

    К основным мерам по обеспечению безопасности относятся: обеспечение пожарной безопасности, защитное заземление, защитное зануление,  быстродействующие защитные отключения, применение малых напряжений, применение различных видов изоляции, применение индивидуальных и коллективных средств защиты. Соблюдение плавил техники безопасности, противопожарной безопасности является одним из важнейших условий безопасности людей при работе в электроустановках. Одним из способов обеспечения безопасности человека вблизи электроустановок или внутри нее, является искусственное заземление.

    

    

Расчет заземляющего устройства 

    Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под  напряжением, но могущие оказаться под ним при повреждении изоляции, должны быть надёжно соединены с землёй. Такое заземление называют защитным. Заземление обязательно во всех установках переменного тока при напряжении 380 В и выше.

    Заземляющее устройство состоит из естественных и искусственных заземлителей. К естественным заземлителям относятся металлические предметы, соединённые с землёй, искусственный заземлитель представляет собой металлический контур, состоящий из горизонтальных и вертикальных металлических полос и стержней. Размещение  искусственного заземлителя производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади занимаемой электрооборудованием. 
 

    

    

    Заземляющее устройство для ветроустановки представляет собой замкнутое кольцо из медной проволоки сечением 50 мм² и укладывается на расстоянии один метр от фундамента сваи, на глубине один метр от поверхности. Проволочное кольцо оснащается как минимум двумя вертикальными электродами из меди сечением   8 х 50 мм и длиной шесть метров (электродами глубокого погружения). От проволочного кольца проводятся два медных кабеля сечением 50 мм² к нижнему поясу внутри башни и один медный кабель сечением 50 мм² и система управления. Вид заземляющего устройства для ВЭУ приведен на рисунке 10.1 

 

 

 
 
 

 
 
 
 

Рисунок        – Заземляющее устройство для  ВЭУ

    Заземляющее устройство для трансформаторной подстанции (ТП) 0,69/15 кВ состоит из горизонтальных полос сечением 6 х 40 мм, уложенным  на глубине 50 сантиметров и вертикальных электродов сечением 6 х 75 мм и длиной 5 м присоединённым к горизонтальным полосам.

          Внешний вид заземляющего устройства  для трансформаторной подстанции 0,69/15 кВ приведен на рисунке

 

 

 
 
 

       

  Рисунок        – Заземляющее устройство для трансформаторной подстанции

        

    Так как заземляющее устройство служит для заземления электроустановки с  наличием напряжения 0,4 кВ, то оно должно удовлетворять следующим нормативам:

для ВЭУ

                                                            φ_з ≤ 250 В,                                                   (        )

          где φ_з – потенциал заземлителя, В.

                                                             R_з ≤ 10 Ом,                                                (        )

для  ТП

                                                              φ_з ≤ 125 В,                                                 (        )

                                                              R_з ≤ 5 Ом,                                                 (        )

          Потенциал заземлителя рассчитывается  по следующей формуле

                                                              φ_з = I_з × R_з,                                                 (        )

          где I_з – ток в заземлителе, А;

                R_з – сопротивление заземляющего устройства, Ом. 

 

Рисунок      – Схема, поясняющая размеры заземлителя

                                          

          Сопротивление заземляющего устройства  рассчитывается по формуле:

                                                ,                               (       )

          где ρ₂ - удельное сопротивление нижнего слоя грунта, Ом · м;

                А – площадь заземляющего устройства, м²; 

                 ρ₁ – удельное сопротивление верхнего слоя грунта, Ом · м;

                g – коэффициент, рассчитываемый по формуле (       );

                l – общая длина горизонтальных заземлителей, м;

                N – количество вертикальных заземлителей;

                l_е – значение длины, рассчитываемое по формуле (       ), м.

          Земля под строительство под  строительство ветроэлектростанции,  приведенная к двухуровневой системе, показана на рисунке          , имеет значение удельных сопротивлений ρ₁ = 400 Ом м, ρ₂ = 50 Ом м. 

          Коэффициент g определяется по формуле:

                                                          ,                                               (        )

          где h₁ = 2 м – высота верхнего слоя земли, м;

                А – площадь заземляющего устройства, м²;

                 N – количество вертикальных заземлителей;

                 l_е – длина, рассчитанная по формуле (        ).

          Длина l_е рассчитывается по формуле

                                          ,                                                       (         )

          где l₁ – расстояние от горизонтального заземлителя до нижнего слоя            грунта, м;

                 l₂ – расстояние от поверхности нижнего слоя грунта до конца вертиканого заземлителя, м.

          Длины l₁ и l₂ можно определить по рисунку        . Рассчитаем суммарную длину горизонтальных заземлителей, пользуясь рисунками

для ВЭУ

                                               l = 2 ∙ π ∙ R = 2 ∙ π ∙ 3,5 = 22 м,                                (        )

для ТП

              l = n ∙ a = 4 ∙ 8 = 32 м.                  (        )

          Рассчитаем площадь заземляющего устройства

для ВЭУ

                                                  ,                                 (        )

для ТП

                                               А = a ∙ b = 8 ∙ 8 = 64 м².                             (        )

         

    Количество  вертикальных заземлителей: для ВЭУ N = 2, для ТП N = 8.

         Рассчитаем длину l_е по формуле (       )

для ВЭУ

 м,

для ТП

 м.

          Рассчитаем коэффициент g по формуле (        )

для ВЭУ

для ТП

          Рассчитаем сопротивление заземляющего  устройства по формуле (       )

для ВЭУ

 Ом,

для ТП

 Ом.

Ток в  заземлителе рассчитываем следующим  образом:

для ВЭУ

                                     А ,                                         (       )

для ТП

                                   А .            (       )

Рассчитаем  потенциал заземлителя по формуле (       )

для ВЭУ

     φ_з = 1,518 ∙ 7,76 = 11,78 В, 

для ТП

     φ_з = 1,05 ∙ 5,63 = 5,91 В.

          Сравним потенциал и сопротивление  заземлителя, полученные в результате  расчета с нормированными значениями.

для ВЭУ

R_з = 7,76 Ом £ R_{з. доп} = 10 Ом,

j_з = 11,78 В £ j_{з доп} = 250 В.

для ТП

R_з = 4,36 Ом £ R_{з. доп} = 5 Ом,

j_з = 5,91В £ j_{з доп} = 125 В. 
 

    Расчет  грозозащиты  

    Высота  ВЭУ составляет h0=31,5 м. Вероятность прорыва Р=0,005. Произведем расчет молниезащиты с учетом этих данных.

    Для заданной вероятности прорыва расчёт грозозащиты проводится по следующим формулам: