Determinarea zonei de protectie a paratrasnetelor impotriva loviturilor directe de trasnet

DETERMINAREA ZONEI DE PROTECTIE A PARATRASNETELOR IMPOTRIVA LOVITURILOR DIRECTE DE TRASNET

1.- Nomograme pentru calculul zonelor de protectie ale paratrasnetelor individuale

Exemplul I

Sunt date raza zonei de protectie, r_x = 13 m inaltimea la nivelul cercetat, h_x = 16 m.

Se determina inaltimea paratrasnetului vertical utilizand nomograma pentru calculul zonei de protectie a unui paratrasnet vertical cu inaltimea h 30 m (figura 1). Astfel, unind printr-o dreapta punctele h_x si r_x de pe scarile respective, se obtine pe axa Z

In aceste conditii

m

Exemplul II

Sunt date raza zonei de protectie, r_x = 32 m inaltimea la nivelul cercetat, h_x = 0.

Se determina inaltimea paratrasnetului vertical pentru acest caz particulat, utilizandu-se nomograma din figura 1. Astfel, trasand dreapta prin punctele r_x = 32 m si C (pe scara Z), rezulta pe scara h_x valoarea h = 20 m.

Fig. 1.- Nomograma pentru calculul zonei de protectie a unui paratrasnet

vertical cu inaltimea h 30 m.

Exemplul III

Sunt date raza zonei de protectie, r_x = 35 m inaltimea la nivelul cercetat, h_x = 34 m.

Se determina inaltimea paratrasnetului vertical utilizand nomograma pentru calculul zonei de protectie a unui paratrasnet vertical cu inaltimea 30 m < h 100 m (figura 2). Astfel, unind   printr-o dreapta punctele h_x si r_x de pe scarile respective, se obtine pe axa Z

In aceste conditii

Exemplul IV

Sunt date raza zonei de protectie, r_x = 61,6 m inaltimea la nivelul cercetat, h_x = 0.

Se determina inaltimea paratrasnetului vertical pentru acest caz, utilizandu-se nomograma din figura 2. Astfel, trasand dreapta prin punctele r_x =61,6 m si C (pe scara Z), rezulta pe scara h_x valoarea h = 49 m.

Fig. 2.- Nomograma pentru calculul zonei de protectie a unui paratrasnet

vertical cu inaltimea 30 < h 100 m.

Exemplul V

Sunt date raza zonei de protectie, r_x = 9,75 m inaltimea la nivelul cercetat, h_x = 16 m.

Se determina inaltimea de montare a paratrasnetului vertical, utilizandu-se nomograma pentru calculul zonei de protectie a unui paratrasnet orizontal plasat la o inaltime h 30 m (figura 3).

Astfel, unind printr-o dreapta punctele h_x si r_x de pe scarile respective, se obtine pe axa Z

In aceste conditii

m

Exemplul VI

Sunt date raza zonei de protectie, r_x = 24 m inaltimea la nivelul cercetat, h_x = 0.

Se determina inaltimea paratrasnetului orizontal, utilizandu-se, pentru acest caz particular, nomograma din figura 3. Astfel, trasand dreapta prin punctele r_x =24 m si C (pe scara Z), rezulta pe scara h_x valoarea h = 20 m.

Fig. 3.- Nomograma pentru calculul zonei de protectie a unui paratrasnet

orizontal montat la o inaltime h 30 m.

Exemplul VII

Sunt date raza zonei de protectie, r_x = 26,25 m inaltimea la nivelul cercetat, h_x = 34 m.

Se determina inaltimea de montare a paratrasnetului orizontal, utilizandu nomograma pentru calculul zonei de protectie a unui paratrasnet orizontal plasat la o inaltime 30 m < h 100 m (figura 4). Astfel, unind printr-o dreapta punctele h_x si r_x de pe scarile respective, se obtine pe axa Z

Z = h_x / h = 0,4

In aceste conditii

h = h_x / Z = 34/0,4 = 85 m

Exemplul VIII

Sunt date raza zonei de protectie, r_x = 46,2 m inaltimea la nivelul cercetat, h_x = 0.

Se determina inaltimea paratrasnetului orizontal pentru acest caz particular, utilizand nomograma din figura 4. Astfel, trasand dreapta prin punctele r_x =46,2 m si C (pe scara Z), rezulta pe scara h_x valoarea h = 49 m.

Fig. 4.- Nomograma pentru calculul zonei de protectie a unui paratrasnet

orizontal montat la o inaltime 30 < h 100 m.

2.- Exemplu de realizare a protectiei unei statii electrice de 220 kV impotriva

loviturilor directe de trasnet, cu paratrasnete

In figura 5 se prezinta vederea in plan a cadrelor unei statii de 220 kV de tip exterior, avand doua sisteme de bare, bara de transfer si patru celule dispuse in planul statiei in ordinea indicata in schema monofilara. Inaltimea cadrelor de sustinere a barelor colectoare si de transfer este de 11,5 m. Inaltimea cadrelor de sustinere a legaturilor cuplei combinate si a autotransformatorului sau a iesirilor liniilor electrice aeriene este de 16,8 m.

Acest lucru impune verificarea protectiei statiei impotriva loviturilor directe de trasnet, pe zone, in functie de deschiderile dintre cadre si de inaltimile lor, paratrasnetele fiind considerate amplasate pe aceste cadre. Determinarea zonelor de protectie se face considerand grupuri de trei-patru paratrasnete, asezate in varfurile unor triunghiuri sau patrulatere rezultate conform indicatiilor date la capitolul XII, pct. 12.3 din prezentul normativ.

Inaltimea minima a patrulaterelor, care asigura protejarea spatiului din interiorul figurii geometrice respective, este data de relatia

= D/8

unde D este diametrul cercului circumscris unui triunghi sau diagonala mare a patrulaterului regulat.

Determinarea latimii minime a zonei de protectie a doua paratrasnete alaturate se face cu ajutorul diagramelor prezentate la figurile 6 si 7.

Fig. 6.- Graficul valorii latimii minime b_x a zonei de protectie a doua

paratrasnete verticale cu inaltimea h 30 m, pentru a/h_a =0 7.

Fig. 7.- Graficul valorii latimii minime b_x a zonei de protectie a doua

paratrasnete verticale cu inaltimea h 30 m, pentru a/h_a =5 7.

Nota: Pentru paratrasnete cu inaltimea 30 m < h 100 m valorile

ambelor coordonate trebuie inmultite cu coeficientul p=5,5/.

Pentru a avea o prima orientare asupra distantelor maxime dintre paratrasnete, la care este asigurata protectia statiei impotriva loviturilor directe de trasnet, se considera statia protejata cu paratrasnete de aceeasi inaltime (h=18,5 m), alese dintre valorile tipizate pentru paratrasnetele actuale si se verifica protectia la nivelul constructiei h_x = 11,5 m.

In aceste conditii trebuie indeplinite conditiile ce rezulta din relatiile

a 7 p h_a ;

D 8 p h_a ,

in care simbolurile au semnificatiile prezentate la cap.XII, pct. 12.3.3 din prezentul normativ.

Din datele cunoscute rezulta

h_a = h - h_x = 18,5 - 11,5 = 7 m;

a 7 1 7 = 49 m ;

D 8 1 7 = 56 m.

Pasul celulelor de 220 kV fiind de 17 m, rezulta ca la fiecare a doua celula trebuie montat cate un paratrasnet.

Estimarea razei de protectie r_x pentru paratrasnete avand inaltimea totala h 30 m se poate face cu ajutorul diagramei din figura 8.

Fig. 8.

Considerand patrulaterul format din paratrasnetele 1, 2, 4 si 5, inaltimea activa minima a acestora este

m

Raza exterioara a zonei de protectie la nivelul h_x = 11,5 m nu este asigurata decat de un paratrasnet cu o inaltime de 28 m

m

Considerand patrulaterul format din paratrasnetele 4, 5, 6, 7 inaltimea activa minima a acestora este

m

Raza exterioara de protectie la nivelul h_x = 11,5 rezulta

m.

Latimea minima a zonei de protectie, considerand doua paratrasnete alaturate, respectiv paratrasnetele 4 si 6, este

a = 34 m

h_x = 0,34 h_a = 0,34 6 = 2 m.

Avand in vedere ca distanta h_x se ia fata de cadrele barelor, pentru a avea un coeficient de siguranta marit, se considera inaltimea activa a paratrasnetelor 4, 5, 6 si 7 avand 7 m. In acest caz

m ;a = 34 m

b_x =0,5 7 = 3,5 m

Considerand triunghiul format din paratrasnetele 3, 9 si 10, inaltimea minima a acestora este

m

Aceste paratrasnete trebuie sa asigure protectia celulei cuplei combinate, la care conductoarele de legatura se gasesc la nivelul h_x = 16,8 m. Calculul zonei de protectie impune o inaltime activa minima a paratrasnetelor 3, 9 si 10 de h_a = 13,3 m.

In aceste conditii rezulta

m;a = 42,5 m

b_x = 0,8 h_a = 0,8 13,3 = 10,6 m.

In mod similar, se determina si inaltimea activa a paratrasnetelor 11 si 12 pentru protectia autotransformatorului (h_a = 8 m).

Calculul se repeta si pentru nivelul de protectie h_x = 16,8 m, paratrasnetele 1 si 2, asigurand protectia iesirilor liniilor aeriene, paratrasnetele 2, 3, 9, 10, 11, 12 asigurand protectia legaturilor autotransformatorului si a cuplei combinate la nivelul respectiv.

In cazul paratrasnetelor de inaltimi inegale, pentru determinarea zonei de protectie se aplica metoda paratrasnetului fictiv (capitolul XII, pct. 12.3.4 din normativ).

Astfel, de exemplu, considerand paratrasnetele invecinate 2 (h = 28 m) si 12 (h = 24,8 m) de inaltimi inegale (figura 9), rezulta ca raza de protectie a paratrasnetului 2 la nivelul h_x = 24,8 m este

m

In aceste conditii

a = a - r_x = 40 - 2,7 = 37,3 m.

In punctul A se considera un paratrasnet fictiv cu o inaltime egala cu a paratrasnetului (h=24,8 m). Latimea minima b_x a zonei de protectie pentru

a^` = 37,3 m

h_x = 16,8 m

h_a = 8 m

h = h_x + h_a = 24,8 m

se determina calculand rapoartele

Din nomograma data in figura 6 rezulta, pentru a / h_a si h_x / h, raportul

In aceste conditii rezulta

b_x = 0,5 8 = 4 m.

Exemplul de realizare a protectiei impotriva loviturilor directe de trasnet a avut in vedere alegerea unor dispozitii ale echipamentelor pe teren cat mai diferite, care sa dea posibilitatea exemplificarii utilizarii diverselor solutii.

In practica, pe cat este posibil, se cauta

- sa se evite folosirea paratrasnetelor cu inaltimi mai mari de 30 m;

- sa se evite montarea paratrasnetelor pe cadrele transformatoarelor si

autotransformatoarelor;

- sa se incadreze protectia impotriva loviturilor directe de trasnet a obiectivelor din statie in

ansamblul protectiei cladirilor aflate pe amplasamentul respectiv.