Распределение электроэнергии на современных энергоемких предприятиях при концентрированном потоке мощности часто осуществляется гибкими или жесткими токопроводами 6—10 кВ. Эти токопроводы соединяют шины РУ 6—10 кВ ТЭЦ с шинами 6—10 кВ цеховых подстанций предприятий. Обычно к шинам. ТЭЦ и ЦП присоединены вращающиеся машины. Длина таких токопроводов обычно колеблется от 0,5 до 2 км, но бывают случаи, когда токопроводы имеют большую протяженность.
Защитные мероприятия на ТЭЦ и цеховых подстанциях, рекомендуемые ПУЭ для защиты генераторов, сводятся к следующему:
- При заказе генераторов или мощных двигателей указывается, что они предназначаются для работы на протяженный токопровод.
Рис. 5-8. Защита токопровода отдельно стоящими молниеотводами.
2. Токопроводы длиной более 150 м защищаются от прямых ударов молнии отдельно стоящими стержневыми молниеотводами или тросами, подвешенными на отдельных опорах. Расстояние между отдельно стоящими молниеотводами (или тросовыми опорами) и защищаемой конструкцией по воздуху должно быть не менее sB = 5 м (рис. 5-8) при условии, что предельное значение амплитуды тока молнии равно 200 кА при крутизне тока молнии 50 кА/мксек. Определение расстояния sB в зависимости от высоты молниеотвода и сопротивления растекания току молнии заземляющего устройства молниеотвода производится по формуле
(5-1)
где
(5-2)
Ев — импульсная прочность воздуха, принимаемая равной 500 кВ/м; гм — сопротивление растеканию тока заземлителя молниеотвода, Ом; I — расчетная высота молниеотвода, м.
Подставив в (5-1) значения получим эту формулу в преобразованном виде:
(5-3)
Расстояние в земле между обособленным заземлением молниеотвода и ближайшей к нему точкой заземляющего контура токопровода должно быть не менее 5 м при сопротивлении заземляющего контура отдельно стоящего молниеотвода или троса (на каждой опоре) не более 10 Ом. Расстояние в земле между заземляющим устройством молниеотвода и подземной частью токопровода, включая его заземление, при принятых выше параметрах молнии и среднем расчетном значении импульсной прочности грунта £3=300 кВ/м определяется по формуле
s3=0,5rM, м. (5-4)
В тех случаях, когда токопроводы выполняются в закрытых надземных галереях, необходимо их защищать от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами. Эта необходимость вызвана тем, что в случае удара молнии в конструкцию галереи изоляция токопровода окажется под напряжением недопустимой величины и у вращающейся машины может оказаться высокий потенциал; все это может привести к повреждению изоляции, тем более что разрядные характеристики вентильных разрядников и изоляции машины мало различаются, в особенности при старении и загрязнении в процессе эксплуатации.
Защита машин от индуктированных перенапряжений. Индуктированные перенапряжения могут передаваться на вращающиеся машины через присоединяемые открытые токопроводы молниеотводами при попадании молнии в один из них. Если суммарная емкость шин РУ невелика, то индуктированное напряжение может достигать значительной величины [Л. 24].
Максимальное значение индуктированного напряжения на вращающейся машине -определяется по формуле
(5-5)
где
Установка вентильного разрядника типа РВМ предусматривается непосредственно у вращающейся машины или — в случае реактированной линии реактора — со стороны токопровода. Если емкость кабелей, присоединяемых к шинам РУ, равна или больше приведенной в табл. 5-2, то установки специальных защитных емкостей не требуется.
Т а б л и ц а 5-1
Зависимость скорости обратного разряда от амплитуды тока молнии
Амплитуда тока молнии, кА | 5 | 10 | 50 | 100 | 200 |
Скорость обратного разряда р . . | 0,07 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 |
Т а б л и ц а 5-2
Необходимые величины дополнительных емкостей на три фазы, мкф
Рис. 3-9. Различные случаи защиты токопроводов от прямых ударов молнии.
Согласно требованиям ПУЭ, кроме защитных емкостей, необходимо устанавливать у вращающихся машин вентильные разрядники типа РВМ. Количество вентильных разрядников зависит от наличия или отсутствия реакторов. При отсутствии реактора разрядники устанавливаются только на шинах с присоединенными вращающимися машинами. В тех случаях, когда на токопроводе предусмотрен реактор, разрядники устанавливаются на шинах и перед реактором. Различные возможные случаи установки вентильных разрядников для защиты вращающихся машин, присоединенных к открытым токопроводам, приведены на рис. 5-9.
Ниже приведен пример расчета защиты открытого токопровода от прямых ударов молнии и двигателя от индуктированных напряжений.
