Header Page of 134 Đồ án Tính toán thiết kế chống sét cho đường dây trạm biến áp 110/22KV Footer Page of 134 Header Page of 134 Đồ án : Tính toán thiết kế chống sét cho đường dây trạm biến áp 110/22KV Hệ thống điện hệ thống quan trọng hệ thống lượng Việt Nam thiếu trước công đại hoá, công nghiệp hoá Đất nước Do nguồn điện thường đặt xa nơi tiêu thụ điện nên phải chuyển qua trạm biến áp tăng giảm điện áp Đối với nước ta nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mà hệ thống điện lại kéo dài từ Bắc vào Nam phải qua nhiều vùng khí hậu khác đặc biệt nới có độ ẩm cao, mật độ giông sét nhiều Thiệt hại sét gây cho ngành điện kinh tế quốc dân lớn Vì phải đầu tư vào nghiên cứu, tìm giải pháp để chống sét đánh vào nhà máy, trạm biến áp, đường dây để giảm đến mức tối thiểu thiệt hại sét gây cho kinh tế Với yêu cầu vậy, đồ án thiết kế em gồm thuyết minh kèm theo vẽ thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22/0,4KV đường dây 110KV Do thời gian có hạn nên việc thiết kế em không tránh khỏi sai sót, em mong bảo giúp đỡ thầy cô giáo môn hệ thống điện Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đình Thắng tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án thiết kế naỳ em xin cảm ơn thầy cô giáo môn quan tâm bảo, hướng dẫn chúng em việc thiết kế đồ án tốt nghiệp Một lần em xin chân thành cảm ơn! Ngày 29 tháng năm 2003 Sinh viên thiết kế Footer Page of 134 Header Page of 134 Đoàn Văn Minh CHƯƠNG MỞ ĐẦU o0o TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ TỚI LƯỚI ĐIỆN V iệc nghiên cứu giông sét biện pháp chống sét có lịch sử lâu dài với phát triển ngành điện Ngày người ta tìm phương pháp, hệ thống thiết bị kỹ thuật cao để đề phòng sét đánh cách hữu hiệu an toàn Tuy nhiên mật độ, thời gian xẩy sét đánh dự đoán trước nên việc nghiên cứu chống sét quan trọng đặc biệt ngành điện I - TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM - Theo đề tài KC - 03 - 07 viện Năng Lượng, năm số ngày sét đánh miềm Bắc khoảng từ 70 - 100 ngày số lần có giông từ 150 - 300 lần Vùng có giông nhiều miền Bắc khu vực: Móng Cái, Tiên Yên (Quảng Ninh) hàng năm có từ 100 - 110 ngày giông sét, tháng - có đến 25 ngày giông tháng - Một số vùng có địa hình chuyển tiếp vùng núi vùng đồng bằng, số lần giông đến 200 lần/ năm, với số ngày đến 100 ngày/năm Nơi giông Quảng Bình, hàng năm có khoảng 80 ngày giông Xét diễn biến mùa giông năm, mùa giông không hoàn toàn đồng vùng Nói chung miềm Bắc mùa giông tập trung từ tháng đến tháng 9, miền Tây Bắc tập trung khoảng từ tháng đến tháng năm Footer Page of 134 Header Page of 134 - Trên vùng duyên hải Trung Bộ phía Bắc đến Quảng Ngãi khu vực tương đối nhiều giông tháng đến tháng số ngày giông xấp xỉ 10 ngày/tháng Tháng nhiều tháng từ 12 đến 15 ngày Những ngày đầu mùa cuối mùa có đến ngày/ tháng - Từ Bình Định trở vào khu vực giông thường có vào tháng với số ngày xấp xỉ 10 ngày (Tuy hoà: 10 ngày; Nha Trang ngày; Phan Thiết: 13 ngày), tháng khác mùa đông quan sát từ đến ngày giông sét - Ở Miền Nam có nhiều giông hàng năm quan sát từ 40 - 50 ngày tuỳ nơi Khu vực nhiều đồng Nam Bộ, số ngày giông sét lên tới 120 đến 140 ngày Mùa đông Nam Bộ từ tháng đến tháng 11 số ngày giông trung bình 10 ngày/tháng từ tháng đến tháng 10 có khoảng 20 ngày giông ( Sài Gòn: 22 ngày; Hà Tiên: 28 ngày) - Ở Tây Nguyên mùa dông thường có từ tháng 4,5 tháng Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát 15 ngày giông Tây Nguyên trung bình số ngaỳ giông từ 10 - 12 ngày(Plây cu: 17 ngày; Kon Tum: 14 ngày, Đà Lạt: 10 ngày) tháng khác Mùa đông trung bình có từ đến ngày/tháng - Qua số liệu khảo sát ta thấy trung bình giông sét miền Bắc - Trung Nam, vùng lân cận lại có mật độ tương đối giống Kết nghiên cứu người ta lập đồ - phân vùng sét Việt Nam (các thống số cho bảng 1-1) Bảng 1-1: Vùng Ngày giông trung bình (ngày/năm) Giờ giông trung bình(h/năm) Mật độ sét trung bình Tháng giông cực đại ĐồngBằngven biển Miềm Bắc 81,1 215,6 6,47 Miền núi trung 61,6 219,1 6,33 Footer Page of 134 Header Page of 134 du Bắc Bộ Cao nguyên MiềnTrung 47,6 216,21 3,31 5,8 Ven biển MiềnTrung 40,0 95,2 3,55 5,8 Đồng Bằng Miền Nam 60,1 89,32 5,37 5,9 - Từ số liệu ngày giông, số lượng đo lường nghiên cứu thực qua giai đoạn tính toán đưa số liệu dự kiến mật độ phóng điện xuống khu vực (số liệu dự báo bảng 1-2 ) Bảng 1-2: Số ngày Đồng Miền núi Cao nguyên dông ven biển trung du Bắc miền trung Ven biển Đồng miền trung Miền Nam Bộ 20 ÷ 40 2,43 ÷ 4,68 2,1 ÷ 4,2 1,2 ÷ 2,4 1,22 ÷ 2,44 1,26 ÷ 2,52 40 ÷ 60 4,68 ÷ 7,92 4,2 ÷ 6,3 2,4 ÷ 3,6 2,44 ÷ 3,65 2,52 ÷ 3,78 60 ÷ 80 7,92 ÷ 9,82 6,3 ÷ 8,4 3,6 ÷ 4,8 3,65 ÷ 4,87 3,78 ÷ 5,06 80 ÷ 100 9,82 ÷ 12,15 8,4 ÷ 10,5 4,8 ÷ 6,0 4,87 ÷ 6,09 5,06 ÷ 6,3 100 ÷ 120 12,15÷14,58 10,5 ÷ 12,6 6,0 ÷ 7,2 6,09 ÷ 7,31 6,3 ÷ 7,76 II SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÔNG SÉT TỚI HỆ THỐNG ĐIỆN: - Ở Việt Nam, khuôn khổ đề tài cấp nhà nước KC - 03 - 07 lắp đặt thiết bị ghi sét ghi tổng hợp đường dây tải điện nhiều năm liên tục, kết thu thập tình hình cố lưới điện 220 KV miền Bắc từ năm 1987 đến năm 1992 ghi bảng - Trong tổng hợp cố vĩnh cửu đường dây không 220 KV Phả Lại - Hà Đông, nguyên nhân sét 8/11 chiếm 72,7% Sở dĩ lấy kết cố đường dây Phả Lại - Hà Đông làm kết chung cho cố lưới định Miền Bắc đường dây quan trọng Miền Bắc cố đường dây Footer Page of 134 Header Page of 134 ảnh hưởng lớn đến tình hình truyền tải điện lưới điện Ngoài theo đề tài nghiên cứu khoa học - nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hoàn thiện hệ thống chống sét bảo vệ lưới điện trung áp Viện Năng Lượng tập trung thống kê, phân biệt tình hình cố lưới điện 35 đến 110 KV Miền Bắc nói chung lưới điện quốc gia nói riêng từ năm 1976 đến năm 1982 Kết thống kê thể bảng 1- Bảng 1- 3: Năm Dưới 220 KV Đường dây Phả Lại - Hà Đông Tổng số Vĩnh cửu Tổng số Vĩnh cửu Do sét 1987 2 1 1988 5 1989 24 1990 25 1 1991 30 1 1992 19 4 Tổng số 105 16 22 11 - Từ thống kê cho ta thấy rằng: Tổng cố sét gây đường dây trung áp lớn tổng số đường dây cao áp, tác hại mang lại hệ thống điện lớn Số lần cố lưới điện 35KV chiếm tỷ lệ lớn đến 54% Bảng 1- 4: Năm theo dõi 1979 1980 1981 Cấp điện áp KV Tổng chiều dài đường dây (Km) 110 35 110 35 110 1050 3400 1100 3400 1150 Suất cố (lần /100Km) Tổng số Do sét 8,5 1,85 11,5 6,00 6,8 1,46 10,7 5,40 5,6 2,50 Footer Page of 134 Header Page of 134 35 110 35 1982 3800 3300 11200 7,7 6,9 10,8 1,20 2,50 5,10 *Kết luận: Qua nghiên tình hình giông sét Việt Nam thiệt hại sé gây cho lưới điện lớn nên việc đảm bảo chống sét cho đường dây điện trạm biến áp cần thiết nhằm giảm đến mức thấp cố cắt điện đường dây Vì việc đầu tư nghiên cứu chống sét quan trọng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện vận hành lưới điện quốc gia CHƯƠNG I o0o TÍNH TOÁN TRỐNG SÉT ĐÁNH TRỰCTIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP T rong hệ thống điện (HTĐ), trạm biến áp (TBA) đóng vai trò quan trọng Nó định lớn độ tin cậy cung cấp điện toàn HTĐ yếu tố quan trọng dẫn đến ổn định HTĐ nhiều yếu tố sóng sét điện áp truyền vào trạm từ đường dây sét đánh trực tiếp vào trạm - Qua thống kê, người ta thấy số lần cố HTĐ bị sét đánh chiếm tỷ lệ lớn so với trường hợp khác Vì việc tính toán bảo vệ TBA sét đánh để hạ đến mức tối thiểu nhiệm vụ quan trọng cần thiết Khi bị sét đánh vào trạm, thiết bị điện bị hư hỏng dẫn đến việc cung cấp điện bị ngừng toàn , động thời làm ảnh hưởng trực tiếp đến trình sản xuất điện ngành kinh tế khác - Để đảm bảo chống sét đánh trực tiếp vào trạm cần dùng cột thu sét dây chống sét Các cột thu sét đặt độc lập điều kiện cho phép ta vận dụng chiều cao cột, xà cột đèn chiếu sáng Riêng cột độc lập thường tốn kinh tế nên dùng tận dụng chiều cao cột, xà Footer Page of 134 Header Page of 134 - Nếu đặt cột thu sét kết cấu trạm phân phối trời dùng dây chống sét để bảo vệ cho doạn dây dẫn nối từ sà cuối trạm đến cột đường dây chúng nối đất chung với hệ thống nối đất chung trạm độ tăng lớn nhỏ tuỳ thuộc vào thông số dòng điện sét điện trở nối đất xung kích hệ thống Khi điện áp vượt giới hạn cho phép gây nên nguy hiểm cho thiết bị điện, điều kiện cho phép đặt cột thu sét công trình trạm dây chống sét trạm - Khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp, yêu cầu kỹ thuật cần phải ý đến vấn đề kinh tế vấn đề mỹ thuật I CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT: - Với mục đích giảm vốn đầu tư thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp trời, người ta thường bố trí cột độ cao có sẵn cột, xã trạm 110KV có mức cách định cao nên cột thu sét đặt trực tiếp kết cấu trạm Các trụ kết cấu có đặt cột thu sét phải ngắn cho dòng điện sét (Is) khuyếch tán vào đất theo ÷ hệ thống nối đất - Đối với trạm 22KV bố trí cột thu sét trực tiếp xà phải tăng cường cách điện đến câp 110KV, có tổn thất kinh tế Khi dùng cột thu sét độc lập phải ý đến khoàng cách cột thu sét tới phận trạm để tránh khả phóng điện từ cột đến thiết bị bảo vệ Khi dùng cột đến chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét phải cho dây dẫn điện đến bảng đèn vào ống chì chôn đất - Để đảm bảo cho giới chống ăn mòn kim loại cần phải theo quy định loại vật liệu, tiết diện dây dùng mặt đất đất Footer Page of 134 Header Page of 134 II GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ THIẾT KẾ TRẠM 110/22KV: -Trạm có kích thước: 60 x 100m2 -Tổng diện tích trạm: 6000m2 - Chiều cao lớn cần bảo vệ phía 110KV 11m phía 22KV 8m - Trong trạm có máy biến áp 110/22KV, có lộ đường dây 110KV vào lộ đường dây 22KV - Trên lộ 110KV có dây chống sét nên thiết bị trạm nằm đoạn đường dây vào trạm đến xà đón dây bảo vệ nên ta thiết kế chống sét cho phía 110KV không cần tính đến phạm vi - Trong phần thiết kế ta đưa phương án bố trí cột thu sét để bảo vệ trạm biến áp trời theo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật kinh tế sau chọn phương án hợp lý để tính toán III - PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CỘT THU SÉT: Phạm vi bảo vệ cột thu sét (H1-1): - Bán kính bảo vệ cho độ cao hx là: Footer Page of 134 Header Page 10 of 134 rx = 1,6 (h − h x ) hx 1+ h Trong đó: h - Là độ cao cột hx - Là độc cao cần bảo vệ h - hx = - Là chiều cao hiệu dụng cột Nếu h3 ≤ ht λ x = 1,5h(1 − hx > hx ) 0,8h ⎛ h ⎞ h λ x = 0,75⎜1 − x ⎟ h⎠ ⎝ - Nếu chiều cao cột h > 30m ta phải kể đến hệ số điều chỉnh nghĩa là: rx (h > 30m) = rx P (với P hệ số hiệu chỉnh) P= 5,5 h Phạm vi bảo vệ hai cột nhiều cột thu sét : - Nếu hai cột có chiều cao nhau: giả sử cột cách khoảng a + Nếu a = 7h điểm mặt đất hai cột bảo vệ an toàn + Nếu a = 7h cột bảo vệ độ cao h − h0 = h0 xác định từ h) h0 a a ⇒ h0 = h − 7 + Ta xem h0 độ cao cột tính phạm vi bảo vệ cho độ cao hx hx ≤ ⎛ h h0 → r0 x = 1,5h0 ⎜⎜1 − x ⎝ 0,8h0 hx > ⎛ h h0 → rox = 0,75h0 ⎜⎜1 − x ⎝ h0 ⎞ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎟⎟ ⎠ Footer Page 10 of 134 Header Page 86 of 134 ⎡ Mcs( t ) = 0,1hc ⎢ln ⎣ Vt + 2hc ⎤ ⎡ 0,3.100.5 + 2.25 ⎤ + 1⎥ = 0,2.25⎢ln + 1⎥ = 15,2μH 2(1 + β) 2(1 + 0,3)25 ⎦ ⎣ ⎦ + Udcư- thành phần điện cảm ứng lên đường dây pha gây bỡi diện trường điện tích khe sét cột U dcu = (1 − k hcs 0,1.a hdd (vt + hc ) ( Vt + ∆ h)(vt + H ) ) ln hdd β (1 + β2 )hc ∆ h.H ⇒ Với pha A1-2: A1− U dcu = (1 − 0,257 25 0,1.30.20,8 (0,3.300.5 + 25) (0,3.300.5 + 4,2)(0,3.300.5 + 45,8) ) ln = 855,655 Kv 20,8 0,3 (1 + 0,3) 25 42.45,8 ⇒ Với pha B1-2: B1− U dcu = (1 − 0,183 25 0,1.30.17,8 (90.5 + 25) (90.5 + 7,2)(90.5 + 42,8) ln ) = 756,096 Kv 17,8 0,3 (1 + 0,3) 25 7,2.42,8 ⇒ Với pha C1-2: C1− U dcu = (1 − 0,131 25 0,1030.14,8 (90.5 + 25) (90.5 + 10,2)(90.5 + 39,8) ) ln = 643,214 Kv 148 0,3 (1 + 0,3) 25 10,2.39,8 + is làthành phần dòngđiện sét vào thân cột xác định công thức: is ( t ) = a Lcs − Mcs( t ) (1 − l −α2t ) Rc Với: + Lcs- điện cảm dây chống sét Lcs = Zcs L C + L- chiều dài khoảng vượt L = 200 m + Zcs- tổng trở sóng dây chống sét Zcs= 410,998 (Ω) + C- tốc độ truyền sóng C = 300 m μs ⇒ Lcs = 410,998.200 = 247μH 300 85 Footer Page 86 of 134 Header Page 87 of 134 + α2 = Rc 2.11 = = 0,072 cs Lcs + Lc 274 + 2.15 Vậy ta có: ic ( t ) = 30.274 − 2.15,2 (1 − l −0, 072.5 ) = 112,12 KA 2.11 + Độ biến thiên dòng điện sét : Thay vào ta có: dic (t ) a Lcs − Mcs( t ) = α2 l −α t dt Rc dic ( t ) 30.274 − 2.15,2 = 0,072.l −0,072.5 = 18,7 2.11 dt Bây ta thay tham số tính tham số cho trước Rc = 11Ω ; a = 30 KA ; t = 5μs vào công thức tính Ucđ ta tính điện áp đặt μs lên cách điện pha: ⇒ Điện áp đặt lên cách điện pha A1-2 U cdA1− ( a , t ) = 57,12 + 855,655 + 102,68.11(1 - 0,257) +30 [11,98 - 0,257.15,2] + (12,48 - 0,257.15)18,7 = 2155,474 Kv ⇒ Điện áp đặt lên cách điện pha B1-2 U cdB1− ( a , t ) = 57,12 + 756,096 + 102,68.11( 1- 0,183) + 30 [10,64 - 0,183.152] + (10,68 - 0,183.15) 18,7 = 2120,138 Kv ⇒ Điện áp đặt lên cách điện pha C1-2 U cdC1− ( a , t ) = 57,12 + 643,214 + 102,68.11 (1- 0,131) + 30 [5,76 - 0,131.15,2] + (8,88 - 0,131.15).18,7 = 1924,227 Kv Qua tính toán ta thấy điện áp đặt lên cáchđiện pha A1-2 lớn so với pha khác nên ta lấy pha A1-2 đểtính toán điện áp tác dụng lên chuỗi sứ sét đánh vào đỉnh cột đường dây điện b Điện áp đặt lên cách điện pha A1-2 trường hợp vào đỉnh cột Điện áp đặt lên cách điện pha A1-2 tính công thức: U cd ( t ) = U LV + U cd− + U ct − + ic Rc − KVcs 86 Footer Page 87 of 134 Header Page 88 of 134 Trong đó: ULV= 57,21 KV ( tính) U cd− - thành phần điện áp cảm ứng điện U cd− = (1 − k hcs 0,1.a hdd (vt + hc ) (vt + ∆ h)(vt + H ) ) ln β hdd (1 + β) hc ∆ h.H = (1 − 0,257 25 0,1.a 20,8 (90t + 25) (90t + 4,2)(90t + 45,8) ) ln 20,8 0,3 (1 + 0,3) 25 4,2.45,8 = 4,79a ln (90t + 25) (90t + 4,2)(90t + 45,8) 585,982 Với giá trị a = 10, 20, 30….100 KAμs t = 1, 2, 3….10 (s) Thay Uđcư ta có kết bảng sau: At 10 10 148,49 204,41 239,1 263,75 285,12 301,75 315,92 328,26 339,19 349,00 20 296,97 408,83 478,24 527,49 570,24 603,51 631,85 656,53 678,39 698,00 30 445,46 613,25 957,65 791,25 855,36 905,26 947,77 984,79 1017,58 1047,00 40 593,95 817,66 1197,06 1054,99 1140,48 1207,02 1263,69 1313,05 1356,77 1396,00 50 742,44 1022,08 1436,47 1318,75 1425,59 1508,77 1579,62 1641,31 1695,96 1745,00 60 890,92 1226,49 1675,88 1582,49 1710,71 1810,53 1895,54 1969,58 2035,16 2094,01 70 1039,41 1430,91 1915,29 1846,25 1995,83 2112,28 2211,48 2297,84 2374,35 2443,01 80 1187,89 1635,33 2154,71 2109,99 2280,95 2414,04 2527,40 2626,10 2713,54 2792,01 90 1336,39 1839,74 2154,71 2373,75 2566,07 2715,79 2843,33 2954,37 3052,73 3141,01 100 1484,87 2044,16 2394,12 2637,49 2851,19 3017,55 3159,25 3282,63 3391,93 3494,02 U ct − thành phần điện cảm từ Ta có: U ct − = Lddc d ic + a Mdd ( t ) dt Trong đó: U cdd - điện cảm cột tính từ mặt đát đến xà treo dây dãn 87 Footer Page 88 of 134 Header Page 89 of 134 d ic - tốc độ biến thiên dòng điện sét đánh vào đỉnh cột, giá trị dt phụ thuộc vào biến thiên có phản xạ hay chưa có từ cột lân cận trở 90t + 45,8 − 0,24 + 59,54 Mdd ( t ) = 4,616(ln Thay giá trị t = 0, 1, 2, 3….10 μs vào công thức Mdd(t) ta có kết bảng sau: T 10 Mdd(t) 6,592 8,707 10,102 11,145 11,98 12,673 12,267 13,783 14,25 14,666 Thành phần điện áp ic Rc: - Khi chưa có phản xạ từ cột lân cận trở t ≤ L c Với L chiều dài khoảng vượt = 200 m C vận tốc truyền sóng = 300 μs t≤ 2.200 = 1,33μs 300 + Dòng điện cột ic(t): ta có sơ đồ thay hình vẽ: iC ( a ,t ) = i α1 = Z ⎤ ⎡ Zcs(t ) − Mcs( t ) − cs ⎥ ⎢ Zcs + Rc ⎣ αl ⎦ a Zcs + Rc 410,998 + 2.11 = = 14,43 2.15 Lcsc 88 Footer Page 89 of 134 Header Page 90 of 134 2i c ic rq Zcs Is Rc Thay vào biểu thức tính ic(a,t) ta có bảng kết Tốc độ biến thiên: d ic 410,998a 0,9492 a a a = = = Zcs = 432,998 t ( 410,998 + 2.11)t d t ( Zcs + Rc )t Giá trị dic tính bảng kết dt Ta có sơ đồ thay thế: 2i c cs Lc Lcs ic rq Zcs Is Rc i: Lcs = Zcs L C Zcs- tổng trở sóng dây chống sét ảnh hưởng hồ quang Lcs = 534,297.200 = 356,198μ H 300 89 Footer Page 90 of 134 Header Page 91 of 134 90 Footer Page 91 of 134 Header Page 92 of 134 + Dòng điện cột ic(a,t) là: a (Lcs − Mcs (t ))(1 − e −α t ) Rc Rc 2.11 víiα2 = = = 0,057 CS 356,198 + 2.15 LCS + LC ic a1t ) = Giá trị MCS(t) bảng sau: ⎡ ln 90t + 50 ⎤ + 1⎥ 65 ⎣ ⎦ MCS (t ) = 5⎢ Bảng 3.7 T 10 MCS(t 9,19 9,24 9,28 9,29 9,32 9,33 9,34 9,35 9,36 9,37 ) Bảng 3.8 a(KA/ μs) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T( μs) 11,3 4,9 3,5 2,4 1,6 1,3 0 0 I(KA) 113 98 105 9,6 80 78 0 0 V1(10-1) 0,132 0,234 0,179 0,253 0,466 0,504 0 0 Va 10-3 0,031 0,125 0,066 0,149 0,649 0,780 0 0 0,906 1,059 0,917 0,5 0 0 11,96 24,78 16,41 12,65 40,49 89,71 0 0 ∆Va (10 −2 ) V1 ΔVa (10 −6 ) Ta có: 0,869 1,78 VPd = ∑ Vi ∆Va = 196.10 ⇒ n c = N Vpd η = 189.196.10 0,6 = 0,0222 (lần/100Km.năm) 91 Footer Page 92 of 134 Header Page 93 of 134 Tính xác suất phóng điện sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột n = n c + n KV + n dd = 0,0222 + 0,0653 + 0,254 = 0,3415 (lần/100km.năm) ⇒ tiêu chống sét đường dây tải điện m= n = = 2,93 (lần /100km.năm) 0,3415 * Kết luận : ta thấy suất cắt điện đường dây 110KV chấp nhận (không cao quá), tham số cột đảm bảo tiêu suất cắt cho đường dây có sét đánh vào Vậy để giảm số lần cắt điện sét dùng biện pháp sau - Giảm xác suất phóng điện VPđ cách giảm điện trở nối đất cột điện tăng cường cách điện đường dây - Giảm trị số góc bảo vệ α để giảm khả sét đánh vào dây dẫn Trường hợp sét đánh vào dây dẫn xem nguy hiểm Vì dễ gây phóng điện, đường dây 110KV xác suất phóng điện đạt tới 80%, đường dây điện áp cao xác suất giữ trị số lớn Tuy nhiên cần phải bảo vệ se yêu cầu cột phải cao làm tăng giá thành Bảng giá trị củûa d-it/ dt =0,949 a/t t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 9,492 18,98 28,47 37,96 47,46 56,95 66,44 75,93 85,42 94,92 8 9,492 14,23 18,98 23,73 28,47 33,22 37,96 42,71 47,46 8 9,494 12,65 15,82 18,98 22,14 25,31 18,47 31,64 9,492 11,86 14,23 16,61 18,98 21,35 23,73 a 4,746 3,164 2,373 6,328 4,746 7,121 92 Footer Page 93 of 134 Header Page 94 of 134 1,898 1,582 1,356 1,187 1,055 3,797 3,164 2,712 2,373 2,109 5,696 4,747 4,069 3,560 3,165 7,594 6,328 5,424 4,746 4,219 9,492 7,910 6,780 5,933 5,273 11,39 13,28 15,18 17,08 18,98 9,492 11,07 12,65 14,23 15,82 9,492 10,84 12,20 13,56 9,492 10,67 11,86 9,492 10,54 8,136 7,119 6,328 8,306 7,383 8,437 10 0,949 1,898 2,848 3,797 BẢNG GIÁ TRỊ CỦA i c (ait ) = t 4,746 5,695 6,644 7,594 8,543 9,492 a [410,998t − 2M cs( t ) − 0,142] 432,998 10 10 9,064 18,554 28,044 37,535 47,026 56,517 66,009 75,500 84,992 94,483 20 18,128 37,108 56,088 75,071 94,052 113,03 132,01 151,00 169,98 188,96 a 30 40 50 60 70 12,192 36,257 45,321 54,385 63,449 55,661 112,60 141,07 169,55 198,02 226,50 254,97 283,44 112,17 150,14 188,10 226,06 264,03 302,00 339,96 377,93 140,21 187,67 235,12 282,58 330,04 377,50 424,95 472,41 9 111,32 168,26 225,21 282,15 339,10 396,05 453,00 509,94 566,89 3 129,87 196,30 262,74 329,18 395,62 462,06 528,50 594,94 661,38 7 1 1 1 74,115 92,769 84,131 93 Footer Page 94 of 134 Header Page 95 of 134 80 90 100 72,513 81,577 90,642 148,43 224,31 300,28 376,20 452,13 528,06 604,00 679,93 755,86 166,98 252,39 337,81 423,23 508,65 594,07 679,50 764,92 850,34 4 8 185,53 280,43 375,55 470,25 565,17 660,08 755,00 849,91 944,83 8 94 Footer Page 95 of 134 Header Page 96 of 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật điện cao áp VÕ VIẾT ĐẠN Huớng dẫn kỹ thuật điện cao áp NGUYỄN THỊ MINH CHƯỚC Nhà máy điện trạm biến áp NGUYỄN HỮU KHÁI Chống sét cho nhà công trình VIỄM SUM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ******* - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ KỸ THUẬT Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Đình Thắng 95 Footer Page 96 of 134 Header Page 97 of 134 Họ tên sinh viên : Đoàn Văn Minh Ngành học : Hệ thống điện I/ - Đầu đề thiết kế: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHỐNG VÀ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV II/- Dự liệu ban đầu: Trạm biến áp 110/22 KV có: - lộ 110 KV vào - lộ 22 KV - lộ 0,4 KV - MBA 110/22KV - Kích thước trạm: 60 x 100m2 - Điện trở suất đất ρ d = 0,8.10 4(Ω cm) - Điện trở nối đất cột đường dây 110KV Rc =11(Ω) III/- Nội dung thiết kế 1- Chương mở đầu: Tình hình giông sét Việt Nam ảnh hưởng hệ thống điện 2- Chương 1: Tính toán chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 3- Chương 2: Tính toán hệ thống nối đất cho trạm 4- Chương 3: Tính toán tiêu chống sét cho đường dây 110KV IV/- Các loại vẽ thiết kế: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… V/- Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày / /2003 VI/- Ngày hoàn thành thiết kế: Ngày / /2003 Ngày tháng năm 2003 96 Footer Page 97 of 134 Header Page 98 of 134 CHỦ NHIỆM KHOA (Ký ghi rõ họ tên) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ( Ký ghi rõ họ tên) NGUYỄN ĐÌNH THẮNG Hoàn thành ngày 29 tháng năm2003 Sinh viên thiết kế Đoàn Văn Minh KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 97 Footer Page 98 of 134 Header Page 99 of 134 MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG MỞ ĐẦU: TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ TỚI LƯỚI ĐIỆN .2 I - Tình hình giông sét việt nam II Sự ảnh hưởng giông sét tới hệ thống điện: CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN TRỐNG SÉT ĐÁNH TRỰCTIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP .6 I Các yêu cầu kỹ thuật: II Giới thiệu sơ lược thiết kế trạm 110/22KV: III Phạm vi bảo vệ cột Thu sét: Phạm vi bảo vệ cột thu sét (H1-1): Phạm vi bảo vệ hai cột nhiều cột thu sét : IV Khoảng càch an toàn không khí đất 11 V trình tự tính toán chống sét đánh trực tiếp 13 - Bố trí cột thu sét : 13 - Xác định chiều cao hiệu dụng cột : 13 3- Kiểm tra khả bảo vệ vật nằm phạm vi cột thu sét bảo vệ: 13 Kiểm tra lại toàn bộ: 13 VI lựa chọn phương án bố trí cột: 13 Phương án 1: 13 - Phương án 2: 24 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TOÀN TRẠM 37 I Tính toán nối đất an toàn : 40 Nối đất an toàn cho trạm 110KV: 40 2- Nối đất an toàn cho trạm 22KV: 42 II tính toán nối đất chống sét cho trạm: 44 Mở đầu: 44 2- Tính toán nối đất chống sét cho trạm 110 KV: 46 Tính toán nối đất chống sét cho trạm 22KV: 51 III Tính toán nối đất cột đường dây 110KV: 60 1- Nhiệm vụ: 60 98 Footer Page 99 of 134 Header Page 100 of 134 Hình thức nối đất nhân tạo: 61 - Các phương án nối đất: 62 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV 65 I.Đường dây 110Kv 68 1.Tham số cột đường dây 110KV 68 Các số liệu tính toán: 69 II.Tính toán tham số sét đánh lên đường dây 110kv 73 1.Số lần sét đánh vào đường dây: 73 Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét dây dẫn 73 Số lần sét đánh vào đỉnh cột lân cận khoảng trượt 74 Tính suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 74 Tính suất cắt sét đánh vào khoảng vượt: 76 Tính toán suát cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột 83 Tính xác suất phóng điện sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 99 Footer Page 100 of 134 ... dây 110KV vào lộ đường dây 22KV - Trên lộ 110KV có dây chống sét nên thiết bị trạm nằm đoạn đường dây vào trạm đến xà đón dây bảo vệ nên ta thiết kế chống sét cho phía 110KV không cần tính đến... sét gây cho kinh tế Với yêu cầu vậy, đồ án thiết kế em gồm thuyết minh kèm theo vẽ thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22/0,4KV đường dây 110KV Do thời gian có hạn nên việc thiết kế. ..Header Page of 134 Đồ án : Tính toán thiết kế chống sét cho đường dây trạm biến áp 110 /22KV Hệ thống điện hệ thống quan trọng hệ thống lượng Việt Nam thiếu