BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 TÌM HIỂU TRẠM BIẾN ÁP 110KV TRÀNG DUỆ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT TRẠM 110KV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 TÌM HIỂU TRẠM BIẾN ÁP 110KV TRÀNG DUỆ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT TRẠM 110KV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Đoàn Văn Đông Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đoàn Phong HẢI PHÒNG - 2016 Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Đoàn Văn Đông – MSV : 1512102002 Lớp : ĐCL 901- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Tìm hiểu trạm biến áp 110KV Tràng Duệ Thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp 110KV NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính toán vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Nguyễn Đoàn Phong Thạc Sỹ Trường Đại học dân lập Hải Phòng Toàn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2016 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2016 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Đoàn Văn Đông Th.S Nguyễn Đoàn Phong Hải Phòng, ngày tháng năm 2016 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2016 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài 6.3 Trình tự tính toán 6.3.1 Lập sơ đồ thay rút gọn trạng thái nguy hiểm trạm: Khi lập sơ đồ tính toán cần xác định chế độ vận hành nguy hiểm mặt bảo vệ sóng truyền vào trạm, điều bảo đảm số liệu tính toán cho khả xác định mức độ bảo vệ an cao toàn Sơ đồ xuất phát thường phức tạp, để trình tính toán không phức tạp cần có đơn giản hóa hợp lý Có thể tiến hành theo tình tự sau: - Dựa vào sơ đồ nguyên lý lập sơ đồ thay trạm trang thái sóng Trong sơ đồ đường dây, góp thay đoạn đường dây dài với sóng chóng tính toán thường lấy gần đóng tổng trở sóng Z=400  cho đường dây góp Tốc độ truyền sóng lấy v=300m/μs Các thiết bị khác thay điện dung tập trung tương đương Có thể lấy trị số theo bảng:Bảng 6-1: Loại thiết bị Đặc tính thiết bị Công suất lớn, có điện dung Máy biến áp Công suất bé, không điện điện lực dung Máy biến áp đo lường Ở trạng thái đóng Máy cắt điện Ở trạng thái mở Ở trạng thái đóng Dao cách ly Ở trạng thái mở Kiểu tụ điện Sứ xuyên Kiểu khác 74 Điện dung T số giới T Số trung hạn bình 1000-3000 1500 300-1000 500 200-500 300 300-800 200-500 40-80 30-60 150-300 100-200 500 300 60 40 200 150 - Căn vào sơ đồ đầy đủ với chiều dài đoạn dây, góp biết phân tích sơ tìm trạng thái vận hành bất lợi nhất, thường trạng thái mà thiết bị bảo vệ xa chống sét van, trình truyền sóng trờn đường dây qua nút có điện dung tập trung có nhiều đường dây rẽ nhánh - Tiến hành đơn giản hóa sơ đồ theo nguyên tắc sau: nút gần điểm nối vào góp nhập chung thành nút nhằm làm giảm khối lượng tính toán Các điện dung tập trung không nằm vị trí cần xác định điện áp nút nút rẽ nhánh đường truyền sóng di chuyển nút gần theo nguyên tắc mômen, nghĩa điện dung chia thành phần chuyển hai nút gần với với trị số tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ đến nút Sóng truyền từ đường dây 110 kV vào trạm sóng xiên góc biên độ điện áp cách điện U50% đường dây, độ dốc đầu sóng a=300 kA/μs Thanh góp dây nối trạm thay nhiều chuỗi phần tử dạng  , điện cảm điện dung  lấy theo trị số tổng trở sóng Trong tính toán thường lấy gần đóng tổng trở sóng Z=400 Ω cho đường dây góp Tốc độ truyền sóng lấy v = 300m/μs Điện cảm đơn vị dài góp: L Z 400   1,33 H / m v 300 Điện dung đơn vị dài góp: C= 1   8,33( pF / m) Zv 400  300 Sơ đồ đẳng trị trạm đơn giản hóa theo nguyên tắc sau: 75 Chọn theo điều kiện tính toán nguy hiểm nhất, nặng nề cách điện trạm Ví dụ trạm có nối với đường dây giả thiết sóng vào đường dây đường dây hở mạch Tập trung điện dung vào điểm nút cần xét điểm đặt dao cách ly đường dây, góp, điểm đặt máy biến áp, chống sét van v.v… Điện dung phân bố điểm gần theo định luật mômem tức phân làm hai phần tỷ lệ nghịch với khoảng cách tới nút gần Trạm mà ta cần tính toán bảo vệ chống sóng truyền vào từ đường dây có sơ đồ nguyên lý sau (hình vẽ 6.7): CL CL CL CL ĐD MC AT1 MC CSV CL BU CL CL CL CL ĐD AT2 MC MC Hình vẽ 6.7 Sơ đồ nguyên lý trạm Trạng thái vận hành nguy hiểm trạng thái mà trạm vận hành với máy biến áp AT1 đường dây đường dây 2, 3, hở mạch máy biến áp AT2 nghỉ Vìtheo nguyờn tắc sóng đẳng trị có nhiều đường dây nối vào có sóng điện áp truyền vào trạm từ đường dây biờn độ độ dốc sóng đẳng trị giảm không nguy hiểm trường hợp đường dây khác hở mạch sóng truyền vào từ 76 đường dây Ta có sơ đồ thay đầy đủ sơ đồ thay trạng thái nguy hiểm sau: (hình 4-8, hình 4-9)Sơ đồ thay đầy đủ: 60 500 MC CL MC CL CL 12 15,5 D1 6,5 6,5 500 60 60 850 34 1500 60 BU CL 6,5 MBA1 CL 15,5 12 6,5 60 300 CSV D2 CL 15,5 60 MC 500 MC CL CL 6,5 12 6,5 60 500 60 MBA2 CL 15,5 12 34 1500 60 Hình vẽ 6.8 Sơ đồ thay đầy đủ + Sơ đồ thay trạng thái nguy hiểm: MC CL CL 12 15,5 D1 60 500 6,5 60 MC CL 6,5 15,5 12 500 60 CL MBA1 34 1500 60 850 BU CL 6,5 6,5 60 300 Hình vẽ 6.9 Sơ đồ thay trạng thái nguy hiểm 77 CSV Tiến hành tính điện dung điểm sơ đồ rút gọn sơ đồ điểm sau: + Điểm điểm đặt dao cách ly đường dây có sóng sét truyền qua + Điểm điểm đặt góp 110 kV trạm biến áp + Điểm điểm đặt chống sét van + Điểm điểm đặt máy biến áp có sóng sét truyền đến Điện dung góp là: CTG = C0  LTG  8,33 19  158,27 (pF) Do tính điện dung góp góp ta gộp góp vào điểm: 17 34 161 343 CSV 1774 68 1672 Hình vẽ 6.10 Sơ đồ rút gọn Khoảng cách giữacác điểm sau: + Điểm 1-2 L1-2 = 34 m + Điểm 2-3 L1-2 = 17 m + Điểm 2-4 L1-2 = 68 m Ta quy đổi điện dung điểm cần xét theo quy tắc momen lực: lb lA CA C Hình vẽ 6.11 Quy tắc momen lực C1  C CL  C MC  18,5 C CL  6,5  34 34 78 CB = 60  C3  = 500  18,5 60  6,5   343 34 34 (pF) C BU  6,5 C CL  13  17 17 300  6,5 60 13   161 17 17 C4  CMBA  = 1500  (pF) CMC  18,5 CCL  6,5 CCL  34   68 68 68 500  18,5 60  6,5 60  34    1672 68 68 68 (pF) C  C T G  C CL   C MC   C BU  C MBA  C1  C  C = 157,27  60   500   300  1500  343  1672  161 = 1081,27 (pF) 6.3.2 Thiết lập phƣơng pháp tính điện áp nút sơ đồ rút gọn: Thời gian truyền sóng nút: - Thời gian truyền sóng nút – 2: t 12  - (μs) Thời gian truyền sóng nút – 3: t 23  - l12 34   0,12 v 300 l 23 17   0,06 v 300 (μs) Thời gian truyền sóng nút – 4: t 24  l 24 68   0,23 v 300 (μs) Chọn Δt = 0,03 (μs) gốc thời gian t = nút Tính điện áp nút 1: 79 Nút có đường dây tới cùngtổng trở sóng Z = 400Ω tổng trở tập trung nút tụ điện dung C = 343 pF, ta có sơ đồ thay peterson sau (hình vẽ 6-12): t Z Zdt Z C1= 343 pF 2Udt C1= 343 pF Hình vẽ 6.12 Sơ đồ tính điện áp nút Tổng trở sóng đẳng trị là: Zđt =  Z 400   200 2 (Ω) 2Zđt  200  1 Z 400 => 2U đt    m1U'm1  U'01  U'21 m1 - Khi t < 2t12 =  0,12  0.24 2Uđt = U’01 Nên: - (μs) U’12 = Khi t > 2t12 =  0,12  0.24 (μs) U’12  2Uđt = U’01 + U’21 Nên: Để tính 2Uđt thời gian ta phải quan tõm tới nút Ta tạm dừng tính nút tính nút khoảng thời gian 2t12 Sau tính điện áp nút ta quay trở lại tính điện áp nút U’21 = U21(t–0,12) Với U21 = U2 – U’12 Điên áp nút tính phương pháp tiếp tuyến: T1 = Zđt.C = 200  343  10 6 = 0,0686 (μs) 80 t 0,03   0,437 T1 0,0686 ΔU1 = 0,437(2Uđt – U1(t)) U1(t+Δt) = ΔU1 + U1(t) Tính điện áp nút 2: Nút có đường dây tới cùngtổng trở sóng Z = 400Ω tổng trở tập trung nút tụ điện dung C = 1157,24 pF, ta có sơ đồ thay peterson sau: (hình 4-13) Z Ut Z Zdt C = 1774 pF Z 2Udt C2= 1774 pF Hình vẽ 4-13 Sơ đồ tính điện áp nút Tổng trở sóng đẳng trị là: Zđt =  Z 400   133 3 (Ω) 2Zđt 133   0,667 Z 400 => 2U đt    m U'm  0,667 ( U'12  U'32  U'42 ) m1 - Khi t < t12 +2t23 = 0,12   0,06  0,24 (μs) U’42 = 0, U’32 = Nên: - 2Uđt = 0,667U’12 Khi t12 +2t23 < t < t12 +2t24 = 0,12   0,24  0,6 U’32  , U’42 = Nên: 2Uđt = 0,667(U’12 + U’32) 81 (μs) Khi t > t12 + 2t24 = 0,12   0,24  0,6 - (μs) U’42  , U’32  2Uđt = 0,667(U’12 + U’32+ U’42) Nên: Để tính 2Uđt khoảng thời gian t > t12 +2t24 ta phải qua tõm tới nút 3, Ta tạm dừng tính nút tính nút 3, khoảng thời gian từ t = t12 đến t = t12 + t24 Sau tính điện áp nút 3, ta quay trở lại tính điện áp nút 2.U’32 = U32(t–0,12) Với U32 = U3 – U’23 U’42 = U42(t–0,24) Với U42 = U4 – U’24 Điện áp nút tính phương pháp tiếp tuyến T2 = Zđt.C = 133  1774  10 6 = 0,236 μs t 0,03   0,127 T2 0,236 ΔU2 = 0,127(2Uđt – U2(t)) U2(t+Δt) = ΔU2 + U2(t) Tính điện áp nút 3: Nút có đường dây tới với tổng trở sóng Z = 400Ω, tổng trở tập trung nút tụ điện dung C = 161 pF mắc song song với chống sét van, ta có sơ đồ thay peterson sau (hình vẽ 4-14): Ut Z Zdt C 3= 161 pF CSV 2Udt C3= 161 pF Hình vẽ 6.14 Sơ đồ tính điện áp nút Tổng trở sóng đẳng trị là: Zđt = 400 (Ω) 82  => 2Zđt  400  2 Z 400 U đt  U'23 U’23 = U23(t–0,12) Với U23 = U2 – U’32 Ta có phương trình ứng với sơ đồ peterson sau: 2Uđt = IZ + Ucsv = (Ic + Icsv)Z + Ucsv Ta nhận thấy chống sét van chưa phóng điện tỏc dụng tụ chủ yếu, chống sột van phóng điện điện áp chống sét van cũnglà tụ ổn định, tác dụng tụ yếu tác dụng chống sét van chủ yếu Như nút ta xác định điện áp chống sét van theo phương pháp tiếp tuyến thời gian đầu theo phương pháp đồ thị thời gian sau chống sét van làm việc - Trước chống sột van làm việc: 2Uđt = IZ + Ucsv = Ic Z + Ucsv= Ic Z + Uc T3 = Zđt.C3 = 400  161  10 6 = 0,064 μs t 0,03   0,466 T3 0,064 ΔU3 = 0,466(2Uđt – U3(t)) U3(t+Δt) = ΔU3 + U3(t) - Sau chống sột van làm việc: 2Uđt = IZ + Ucsv = IcsvZ + Ucsv = 485 I0,025 + ZI Phương trình giải theo phương pháp đồ thị Tính điện áp nút 4: Nút có đường dây tới với tổng trở sóng Z = 400Ω, tổng trở tập trung nút tụ điện dung C = 1672 pF, ta có sơ đồ thay peterson sau (hình vẽ 4-15): 83 Ut Z Zdt C 4= 1672 pF 2Udt C 4= 1672 pF Hình vẽ 6.15 Sơ đồ tính điện áp nút Tổng trở sóng đẳng trị là: Zđt = 400  => (Ω) 2Zđt  400  2 Z 400 2U đt  2U'24 U’24 = U24(t–0,24) Với U24 = U2 – U’42 Điện áp nút tính phương pháp tiếp tuyến: T4 = Zđt.C = 400  1672  10 6 = 0,6688 μs t 0,03   0,0449 T4 0,6688 ΔU4 = 0,0449(2Uđt – U4(t)) U4(t+Δt) = ΔU4 + U4(t) Sau xác định điện áp nút 3, thời điểm từ t 12 đến t12 + t24 ta xác định tất cảc sóng phản xạ tất nút cho thời điểm từ lúc ta xác định điện áp tất cảc nút theo thời gian 6.3.3 Các đặc tính cách điện nút cần bảo vệ: Đặc tính điện áp chịu đựng máy biến áp 110 kV Tra giáo trình kỹ thuật điện cao áp ta có đặc tính chịu áp máy biến áp 110 kV 84 Bảng 6.2: U(kV) Đồ thị đặc tính chịu đựng máy biến áp 1200 1000 800 600 400 200 t(μs) 0 10 12 Hình vẽ 6-16 đặc tính chịu đựng máy biến áp Đặc tính V-S góp:Bảng 6.3: Điện áp nút:Dựa vào phương trình điện áp lập nút ta có số liệu tính toán biểu diễn đồ thị (hinh vẽ 4-17) điện áp bảng sau: U (kV) 2000 1800 1600 1400 U1 U2 Ucsv U4 Utg UMBA 1200 1000 800 600 400 200 t (μs) 0 10 12 -200 Hình vẽ 6-17 Điện áp nút theo thời gian 85 Từ đồ thị cho thấy điện áp nút nằm đường đặc tính chịu đựng góp máy biến áp góp máy biến áp bảo vệ an toàn i (kA) t(μs) 0 Hình vẽ 6.18 Dòng điện qua chống sét van Kết luận: Dòng điện cực đại qua chống sét van là: Icsvmax = 5,347 kA < 10 kA đảm bảo cho chống sét van hoạt động bình thường Sóng khúc xạ giảm số đường dây tăng lên ngược lại Khi sóng lan truyền từ đường dây vào trạm theo sơ đồ Peterson điện áp góp trạm giảm (n – 1) lần có n lộ đường dây nối vào góp Trong phần tính toán ta tính cho trường hợp nguy hiểm trường hợp vận hành với đường dây máy biến áp, kết cho thấy thiết bị trạm bảo vệ an toàn Với trường hợp cụ thể vận hành với lộ đường dây nối vào trạm cùngvới máy biến áp cũngvận hành đảm bảo an toàn cho trạm có sóng lan truyền từ đường dây vào trạm Vậy với chống sét van chọn cách bố trí thiết bị trạm thiết kế hợp lý đảm bảo cho trạm biến áp vận hành an toàn 86 KẾT LUẬN Trong thời gian vừa qua em giao thực đồ án tốt nghiệp “ Tìm hiểu trạm biến áp 110KV thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp 110KV” với hướng dẫn tận tình Th.S Nguyễn Đoàn Phong em nắm bắt số vấn đề sau : Khi thiết kế hệ thống chống sét phải có kế hoạch điểm hoàn tất công việc bảo bệ toàn 1, Đón bắt sét đánh đầu thu sét đặt không trung vị trí mong muốn 2, Dẫn dòng điện sét xuống cột cách an toàn nhờ dây dẫn thiết kế đặt biệt đưa xuống đất mà không nguy hiểm đốt nóng dòn điện sét Tiêu tán lượng sét vào đất với tăng lên điện đất 4, Loại trừ vòng mạch ( lưới ) nằm đất chênh lệch điện đất cách tạo nên tổng trở thấp, hệ thống nối đẳng 5, Bảo vệ thiết bị nối đến đường dây điện lực khỏi bị ảnh hưởng tăng vọt trình độ, đề phòng hư hỏng trang thiết bị đình trệ sản xuất 6, Bảo vệ mạch điện thoại, liệu mạch tín hiệu đưa đến khỏi bị ảnh hưởng tăng vọt trình độ, đề phòng hư hỏng thiết bị ngừng phục vụ sản xuất Do thời gian có hạn nên đồ án em nhiều sai xót, em mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn ! 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1,PTS TRẦN VĂN TỚP (2007) – Kỹ thuật điện cao áp Nhà xuất KH&KT Hà Nội 2, GS.PTS VÕ VIẾT ĐẠN – Giáo trình Kỹ thuật điện cao áp Nhà xuất KH&KT 3, GS.PTS VÕ VIẾT ĐẠN(1992) – Một số vấn đề kỹ thuật cao áp & siêu cao áp Nhà xuất Hà Nội 4,TS NGUYỄN ĐÌNH THẮNG – Giáo trình an toàn điện Nhà xuất GIÁO DỤC VIỆT NAM 5, NGUYỄN XUÂN PHÚ – NGUYỄN CÔNG HIỀN- NGUYỄN BỘI KHÊ – Cung cấp điện.Nhà xuất khoa học kỹ thuật 6, https://doc.edu.vn 7, http://tailieu.hpu.edu.vn 88 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 TÌM HIỂU TRẠM BIẾN ÁP 110KV TRÀNG DUỆ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT TRẠM 110KV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH... gian công sức để hoàn thành đồ án tốt nghiệp “ Tìm hiểu trạm biến áp 110kV Tràng Duệ thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110kV đường dây 110kV ” thầy giáo Th.S Nguyễn Đoàn Phong hướng... chung trạm biến áp 110KV Chương 2: Các thiết bị trạm biến áp 110KV Chương 3: Hiện tượng dông sét ảnh hưởng dông sét đến hệ thống điện Việt Nam Chương 4: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến