Đang tải... (xem toàn văn)
Trạm biến áp 110/35 kV có: Kích thước trạm là 100x64m Bốn lộ 110 kV đi vào Hai máy biến áp Điện trở suất của đất là đ = 0,8.102 .m Điện trở của cột đường dây RC = 10 Cùng sơ đồ mặt bằng đi kèm
KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đại học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Hệ thống Điện -------------------------------- Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh phúc --------***-------- NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên: Lớp : I. Đầu đề thiết kế: Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110 / 35 kV. (Sơ đồ trạm cho như hình vẽ) II. Các số liệu ban đầu: Trạm biến áp 110/35 kV có: Kích thước trạm là 100x64m Bốn lộ 110 kV đi vào Hai máy biến áp Điện trở suất của đất là ρ đ = 0,8.10 2 Ω.m Điện trở của cột đường dây R C = 10 Ω Cùng sơ đồ mặt bằng đi kèm III. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán 1. Tính toán phạm vi bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp. 2. Tính toán nối đất cho trạm. 3. Tính toán chỉ tiêu chống sét cho đường dây 110 kV. 4. Tính toán bảo vệ chống sóng truyền vào trạm 35 kV. IV. Các bản vẽ và đồ thị minh hoạ Bảy bản vẽ A 0 kèm theo. 1 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày hoàn thành đồ án: Cán bộ hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp: TS. NGUYỄN MINH CHƯỚC Sinh viên thực hiện 2 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Chương mở đầu: Quá điện áp khí quyển và tình hình chống sét ở Việt Nam 1. Hiện tượng phóng điện của sét - nguồn, phát sinh quá điện áp khí quyển 1.1. Quá trình phóng điện của sét . . 1.2. Tham số của phóng điện sét. . . . 1.3. Cường độ hoạt động của sét. . . . 2. Tình hình giông sét ở Việt Nam. 3. KẾT LUẬN : Chương 1: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp I. Khái niệm chung II. Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp III. Tính toán thiết kế các phương án bố trí cột chống sét 1.Các công thức sử dụng để tính toán 2. Các số liệu dùng để tính toán thiết kế cột chống sét bảo vệ trạm biến áp 3. Vạch các phương án bảo vệ 3.1- Phương án 1 3.2 Phương án 2 3.3 Kết luận chung Chương 2 : Tính toán nối đất trạm biến áp I.Giới thiệu chung II- Các số liệu dùng để tính toán nối đất. III- tính toán hệ thống nối đất 3 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Tính toán nối đất an toàn. 2. Nối đất chống sét 3. Nối đất bổ xung. 3.1. Điện trở của thanh. 3.2. Điện trở của cọc. 3.3. Điện trở bổ xung. 3.4. Tổng trở vào của hệ thống nối đất khi có nối đất bổ xung. Chư ơng 3: Bảo vệ chống sét đường dây tải điện I.Các yêu cầu chung 1. Đặt vấn đề 2. Tính toán số lần cắt điện do sét II. Các tham số của đường dây 110kV lộ kép và các số liệu tính toán 1. Các tham số của đường dây 110kV lộ đơn 2. Các số liệu tính toán III. Tính toán các tham số sét đánh vào đường dây 1. Số lần sét đánh vào đường dây 2. Suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 3.Tính toán suất cắt do sét đánh vào khoảng vượt 4. Tính toán suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột 5. Điện áp đặt lên cách điện pha A trong trường hợp sét đánh vào đỉnh cột Chương 4: Bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ đường dây 110kV I - Khái niệm chung 1. Khái quát chung 2 . Đặc điểm 3.Khoảng cách giới hạn II- phương pháp tính toán quá điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm III. Sơ đồ tính toán sóng truyền trạm. 4 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1-Tính thời gian truyền sóng giữa các nút. 2-Tính điện áp tại các nút 3. Kiểm tra an toàn của các thiết bị trong trạm 5 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG MỞ ĐẦU QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ TÌNH HÌNH CHỐNG SÉT Ở VIỆT NAM Nghiên cứu giông sét và các biện pháp bảo vệ chống sét đã có một lịch sử lâu dài, những hệ thống thiết bị áp dụng những thành tựu tiên tiến, đảm bảo phòng chống sét một cách hữu hiệu, an toàn, đáp ứng được nhu cầu thực tiễn đòi hỏi. Tuy nhiên giông sét là hiện tượng tự nhiên : mật độ, thời gian và cường độ hoạt động mang tính ngẫu nhiên. Vì vậy trong nghiên cứu chống sét vẫn còn tồn tại một số vấn đề cần giải quyết. 1. HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN CỦA SÉT - NGUỒN, PHÁT SINH QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN. 1.1. Quá trình phóng điện của sét Sét là một trường hợp phóng điện tia lửa khi khoảng cách giữa các điện cực rất lớn (trung bình khoảng 5km). Quá trình phóng điện của sét giống như quá trình xảy ra trong trường không đồng nhất. Khi các lớp mây được tích điện (khoảng 80% số trường hợp phóng điện sét xuống đất diện tích của mây có cực âm tính). Tới mức độ có thể tạo nên cường độ lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này gọi là giai đoạn phóng điện tiên đạo và dòng gọi là tia tiên đạo. Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.10 7 cm/s, của các lần sau nhanh hơn và đạt tới 2.10 8 cm/s (trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau trung bình là ba lần). Tia tiên đạo là môi trường plama có điện dẫn rất lớn. Đầu tia nối với một trong các trung tâm điện tích của lớp mây điện nên một phần điện tích của trung tâm này đi vào trong tia tiên đạo và phân bố có thể xem như gần đều dọc theo chiều dài tia. Dưới tác dụng của điện trường của tia tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích khác dấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tuỳ thuộc vào tình hình dẫn điện của đất. Nếu vùng đất có điện dẫn đồng nhất thì địa điểm này nằm ngay ở phía dưới đầu tia tiên đạo. Trường hợp mặt đất 6 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP có nhiều nơi điện dẫn khác nhau thì điện tích trong đất sẽ tập trung về nơi có điện dẫn cao. Quá trình phóng điện sẽ phát triển dọc theo đường sức nối liền giữa đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất vì ở đây cường độ trường có trị số lớn nhất và như vậy là địa điểm sét đánh trên mặt đất đã được định sẵn. Tính chất chọn lọc của phóng điện đã được vận dụng trong việc bảo vệ trống sét đánh thẳng cho công trình. 1.2. Tham số của phóng điện sét. Tham số chủ yếu của phóng điện sét là dòng điện sét. Hiện nay đã tích luỹ được khá nhiều số liệu thực nghiệm về tham số này (đo bằng thỏi sắt từ hoặc bằng máy hiện sóng cao áp). Kết quả đo lường cho thấy biên độ dòng điện sét (I s ) biến thiên trong phạm vi rộng từ vài kA tới hàng trăm kA và được phân bố theo quy luật thực nghiệm sau : V i = 1,26 Is 60 i e10 s − − = V i : xác suất xuất hiện sét có biên độ dòng điện ≥ i s Quy luật này cũng được biểu thị trên đường cong (hình 1) Độ dốc trung bình : a = ds s T I ( T ds : độ dài đầu sóng) 7 60 20 40 60 80 100 0 20 40 80 % V i KA I s Hình 1 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Xác suất của độ dốc trung bình của dòng điện sét (Hình 2) Dạng sóng có đầu sóng xiên góc ở (hỉnh 3) dùng khi quá trình cần xét xảy ra ở đầu sóng hoặc trong các trường hợp mà thời gian diễn biến tương đối ngắn so với độ dài sóng. Trong các trường hợp này sự giảm dòng điện sau trị số cực đại không có ý nghĩa nên khi t > T ds có thể xem dòng điện không thay đổi và bằng trị số biên độ. Ngược lại khi quá trình xảy ra trong thời gian dài (t >>T ds ) như khi tính toán về hiệu ứng dòng điện sét có thể không sét đến giai đoạn đầu sóng và dạng sóng tính toán được chọn theo dạng hàm số mũ (hình 4). 8 0,6 10 20 30 40 50 0 0,2 0,4 0,8 KA/µs a 1,0 U a Hình 2 I s = a.t I s = a.T ds Hình 3 T ds I s I s /2 T = is =I s t t i s i s Hình 4 T s KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.3. Cường độ hoạt động của sét. Cường độ hoạt động của sét được biểu thị bằng số ngày có giông sét hàng năm (N ng.s ) hoặc tổng số thời gian kéo dài của giông sét trong năm tính theo thời gian (N g.s ). Theo số liệu thống kê của nhiều nước, số ngày sét hàng năm ở vùng xích đạo khoảng 100 ÷ 150 ngày, vùng nhiệt đới từ 75 ÷ 100 ngày, vùng ôn đới khoảng 30 ÷ 50 ngày. * Mật độ sét : - Là số lần có sét đánh trên diện tích 1km 2 trên mặt đất ứng với 1 ngày sét. m s = 0,1 ÷ 0,15 Số lần sét đánh trên diện tích 1m 2 mặt đất trong 1 năm sẽ là : N = m s . n ng.S = (0,1 ÷ 0,15) n ng.S 2. TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM. Việt Nam là một nước khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, hoạt động của giông sét có cường độ mạnh. Thực tế sét đã gây nhiều cản trở đến đời sống, xã hội con người. Theo đề tài KC - 03 - 07 của Viện Năng lượng, số ngày giông sét trên miền Bắc nước ta thường dao động trong khoảng từ 70 ÷ 100 ngày và số lần giông từ 150 ÷ 300 lần, vùng giông sét nhiều nhất trên miền Bắc là vùng Tiên Yên - Móng Cái. Tại đây hàng năm có từ 250 ÷ 300 lần. Tập trung trong khoảng từ 100 ÷ 110 ngày. Tháng nhiều giông nhất là các tháng 7, 8 có tới 25ngày/tháng. Nơi ít giông nhất miền Bắc là vùng Quảng Bình, hàng năm chỉ có khoảng 80 ngày giông. Nhìn chung ở Bắc bộ mùa giông tập trung trong khoảng từ tháng 5 ÷ tháng 6, ở phía Tây của Trung Bộ và Bắc Bộ mùa giông tương đối sớm hơn. Bắt đầu vào tháng 4 quá trình diễn biến của mùa giông thường có xê 9 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP dịch trong khoảng tháng 5, tháng 6 là nhiều nhất. Ở miền Nam cũng khá nhiều giông, hàng năm trung bình quan sát được từ 40 ÷ 50 ngày (đến 100 ngày tuỳ nơi) khu vực nhiều giông nhất là vùng Đồng bằng Nam Bộ, số ngày giông hàng năm trung bình lên tới 120 ÷ 140 ngày (Sài Gòn : 138 ngày, Hà Tiên : 129 ngày). Ở Bắc Bộ chỉ có khoảng trên dưới 100 ngày. Mùa đông ở Nam Bộ từ tháng 4 ÷ tháng 9 trừ tháng 11 có số ngày giông trung bình 10 ngày/1 tháng. Còn suốt 6 tháng từ tháng 5 ÷ 11 mỗi tháng đều quan sát được trung bình từ 15 ÷ 20 ngày giông. Ở Tây Nguyên, trong mùa đông thường chỉ 2 ÷ 3 tháng số ngày giông đạt tới 1 ÷ 5 ngày. Đó là các tháng 4, 5, 9. Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát được chừng 15 ngày giông. Qua khảo sát số liệu ở trên ta thấy rằng tình hình giông sét trên 3 miền khác nhau nhưng có những vùng lân cận nhau, mật độ giông sét tương đối giống nhau. Để tổng kết tình hình giông sét ở Việt Nam một cách hệ thống qua kết quả nghiên cứu của đề tài KC-03-07 người ta đã lập được bản đồ phân vùng giông trong đó nêu rõ toàn thể lãnh thổ Việt Nam có thể phân thành 5 vùng 147 khu vực. STT Vùng Ngày giông trung bình (ngày/năm) giơ giông trung bình (ngày/năm) Mật độ sét trung bình (lần/km) tháng giông cực đại 1 Đồng bằng ven biển Miền Bắc 81,4 215,6 6,47 8 2 Miền núi Trung du Miền Bắc 61,6 219,1 6,33 7 3 Cao nguyên Miền Trung 47,6 126,21 3,31 5,8 4 Ven biển Miền Trung 44 95,2 3,35 5,8 5 Đồng bằng Miền Nam 60,1 89,32 5,37 5,9 Bảng 1 : Thông số về giông sét ở các vùng 10 [...]... vi bảo vệ của dây chống sét 2 Các số liệu dùng để tính toán thiết kế cột chống sét bảo vệ trạm biến áp - Trạm có diện tích là: 100m x64m và bao gồm: + Hai máy biến áp T1 và T2 + 4 lộ 110kV đi vào 17 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Độ cao các thanh xà phía 110kV là 10,7m 3 Vạch các phương án bảo vệ 3.1- Phương án 1 a)Sơ đồ bố trí các cột Phương án này ta sử dụng 15 cột thu sét để bảo vệ trạm. .. con người) Do vậy trạm biến áp thường có yêu cầu bảo vệ rất cao Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp người ta dùng hệ thống cột chống sét, dây thu sét Tác dụng của hệ thống này là tập trung điện tích để định hướng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra khu vực an toàn bên dưới hệ thống này Cột chống sét làm bằng sắt, bê tông hay cột gỗ Hệ thống thu sét phải gồm các dây... thông số giông sét đặc tính hoạt động giông sét của từng vùng, từng khu vực để có những biện pháp chống sét cho hiệu quả và thích hợp Chương 1 11 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM BIẾN ÁP I.Mở đầu Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện nhất là hệ thống điện lớn vì khi cần truyền tải đi xa người ta phải nâng cao điện áp cao để cho hiệu quả... lập hay trên kết cấu của trạm biến áp Ta bố trí sơ bộ cột chống sét và số lượng cột chống sét trên cơ sở tận dụng các độ cao của các thiết bị kết cấu của trạm 1.Các công thức sử dụng để tính toán a) Cột chống sét *) Độ cao cột chống sét: h =hx + ha (1-1) Trong đó: + hx : độ cao của vật được bảo vệ + h a : độ cao tác dụng của cột chống sét, được xác định theo từng nhóm cột (ha ≥ D/8 m) (với D là đường... tiếp tam giác ( hoặc tứ giác), tạo bởi các chân cột đó là phạm vi mà nhóm cột có thể bảo vệ được + ha : Là độ cao tác dụng của cột chống sét +Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột chống sét bao giờ cũng lớn hơn phạm vi bảo vệ của cột đơn cộng lại Điều kiện để cho hai cột chống sét có thể phối hợp được với nhau để bảo vệ được vật có độ cao h x nào đó là: a ≤ 7h Để xác định đường kính của đường tròn ngoại... rx ho=h-a/7 hx h 0,2h rox Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của hai cột chống sét có cùng độ cao - Trường hợp hai cột chống sét có độ cao khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo vệ được xác định như sau: - Khi có hai cột chống sét 1 và 2 có độ cao h1 và h2 khác nhau: 14 KHOA ĐẠI HỌC TẠI CHỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 R 2’ h 0 h 2 h 1 2 0.75h2 a' 1,5h2 0.75h1 a 1,5h1 Hình 1.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột chống sét có... tăng độ dự trữ bảo vệ ta chọn cột có độ cao h = 14m Ngoài ra vì có 3 cột đặt trên cột chiếu sáng có độ cao là 21m *) Phạm vi bảo vệ của cột chống sét a) Phía 110 kV có độ cao cần bảo vệ là 10,7 m + Bán kính bảo vệ ở độ cao 17m: hx =10,7 m < 2/3 h Do vậy ta có: h 10,7 rx = 1,5.h 1 − x = 1,5.17.1 − = 5,44(m ) 0,8.h 0,8.17 + Bán kính bảo vệ ở độ cao 21m: hx =10,7 m < 2/3 h Do vậy ta... của các cột chống sét, có thể lấy chung một giá trị độ cao tác dụng tối thiểu của cột chống sét toàn trạm là chiều cao tác dụng của nhóm cột nào có giá trị lớn nhất Do vậy ta lấy giá trị độ cao của cột chống sét chung là: ha = 4,69m cho cả hai mạng 110 kV và 35 kV Với mạng 110 kV ta có: h = hx + ha = 10,7 + 4,69 = 15,39(m) Để tăng độ dự trữ bảo vệ ta chọn cột có độ cao h = 17m Với mạng 35 kV ta có:... Bán kính bảo vệ giữa hai cột thu sét: (1,2): Ta có: a 25,5 h o = h − = 17 − = 13,36(m) 7 7 Vì hx > 2/3 h0 nên ta có phạm vi bảo vệ là: 10,7 r0 x = 0,75.13,36.1 − = 2( m ) 13,36 + Bán kính bảo vệ giữa hai cột thu sét: (2,3): Ta có: a 25,5 h o = h − = 17 − = 13,36(m) 7 7 Vì hx > 2/3 h0 nên ta có phạm vi bảo vệ là: 10,7 r0 x = 0,75.13,36.1 − = 2( m ) 13,36 + Bán kính bảo vệ giữa hai... Phía điện áp 110 kV thì độ cao của thiết bị cao nhất cần bảo vệ là 10,7 m nên: Độ cao của các cột là: h = hx + ha = 10,7+ 6,45 = 17,15(m) Vậy ta chọn độ cao của các cột chống sét: h = 18m Phía điện áp 35 kV thì độ cao của thiết bị cao nhất cần bảo vệ là 7,5 m nên: Độ cao của các cột là: h = hx + ha = 7,5+ 6,45 = 13,95(m) Vậy ta chọn độ cao của các cột chống sét: h = 15m * Xác định phạm vi bảo vệ của các . thiết kế: Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110 / 35 kV. (Sơ đồ trạm cho như hình vẽ) II. Các số liệu ban đầu: Trạm biến áp 11 0/ 35 kV có: Kích thước trạm là. vi bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp. 2. Tính toán nối đất cho trạm. 3. Tính toán chỉ tiêu chống sét cho đường dây 110 kV. 4. Tính toán bảo
