Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế chống sét cho trạm phân phối 11022kV Mỹ Xá
Đồ án kỹ thuật điện cao áp ĐẶT VẤN ĐỀ Trong hệ thống điện trạm biến áp và đường dây điện là 2 phần tử quan trọng, làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối năng lượng điện.Bảo vệ trạm biến áp và đường dây là nhiệm vụ quan trọng để việc cung cấp năng lượng điện được liên tục và ổn định. Bảo vệ chống sét trạm biến áp,đường dây bao gồm các phần: + Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: các trạm biến áp được bảo vệ bằng dây chống sét (treo trên các thiết bị và các xà đỡ dây, thanh cái) hoặc các cột chống sét kiểu Franklin. + Mạng lưới nối đất: để tản dòng điện sét trong đất hạn chế các phóng điện ngược trên các công trình cần bảo vệ. + Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào đường dây . + Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm. Yêu cầu đề ra là thiết kế chống sét cho trạm phân phối 110/22kV Mỹ Xá với số liệu sau : Sơ đồ: 110kV Sơ đồ một thanh góp . 22kV được bọc chì chôn xuống đất. Độ cao cần bảo vệ: Trạm 110kV là 11m và 8m. Máy biến áp: TM 110/22kV. Có 2 đường dây 110kV vào trạm. Điện trở suất của đất: 95 Ωm. Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt đi kèm. Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47 1 Đồ án kỹ thuật điện cao áp CHƯƠNG I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 1.1. CÁC YÊU CẦU: Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của hệ thống bảo vệ. Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các yêu cầu cụ thể, hệ thống các cột thu sét có thể được đặt trên các độ cao có sẵn như xà, cột đèn chiếu sáng . hoặc được đặt độc lập. Khi đặt hệ thống cột thu sét trên kết cấu của trạm sẽ tận dụng được độ cao vốn có của công trình nên sẽ giảm được độ cao của cột thu sét. Tuy nhiên đặt hệ thống thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có sét đánh sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện trở nối đất và trên một phần điện cảm của cột. Phần điện áp này khá lớn và có thể gây phóng điện ngược từ hệ thống thu sét sang các phần tử mang điện khi cách điện không đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt cột thu sét trên hệ thống các thanh xà trạm là mức cách điện cao và điện trở tản của bộ phận nối đất nhỏ. Đối với trạm phân phối ngoài trời từ 110kV trở lên do có cách điện cao nên có thể đặt cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của kết cấu trên đó có đặt cột thu sét thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm phân phối theo đường ngắn nhất và sao cho dòng điện I S khuếch tán vào đất theo 3 - 4 cọc nối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất. Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngài trời điện áp 110kV trở lên là cuộn dây của máy biến áp. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa hai điểm nối đất vào hệ thống nối đất của cột thu sét và vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn hơn 15m. Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47 2 Đồ án kỹ thuật điện cao áp Khi bố trí cột thu sét trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110kV trở lên cần chú ý nối đất bổ sung ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu sét vào hệ thống nối đất nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không được quá 4Ω. Khi dùng cột thu sét độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu sét đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu sét đến vật được bảo vệ. Việc lắp đặt các cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích công trình cần bảo vệ, do đó cần chọn vị trí lắp đặt các cột thu sét một cách hợp lý. Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt khi có dòng điện sét chạy qua. Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi thì các dây dẫn điện đến đèn phải được cho vào ống chì và chèn vào. 1.2. PHẠM VI BẢO VỆ CỦA HỆ THỐNG THU SÉT: 1.2.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét. Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà ngược lại dùng để thu hút phóng điện sét về phía nó bằng cách sử dụng các mũi nhọn nhân tạo sau đó dẫn dòng điện sét xuống đất. Sử dụng các cột thu sét với mục đích là để sét đánh chính xác vào một điểm định sẵn trên mặt đất chứ không phải là vào điểm bất kỳ nào trên công trình.Cột thu sét tạo ra một khoảng không gian gần cột thu sét (trong đó có vật cần bảo vệ), ít có khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi bảo vệ . a. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập là miền được giới hạn bởi mặt ngoài của hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình. )( 1 6,1 X X X hh h h r − + = (1-1) Trong đó : h: độ cao cột thu sét. h X : độ cao cần bảo vệ. h a =h-h X : độ cao hiệu dụng cột thu sét. Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47 3 Đồ án kỹ thuật điện cao áp r X : bán kính của phạm vi bảo vệ. Để dễ dàng và thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng đơn giản hoá đường sinh của hình chóp có dạng đường gẫy khúc như hình sau: Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét. Bán kính được tính toán theo công thức sau: Nếu hh X 3 2 ≤ thì ) 8,0 1(5,1 h h hr x X −= (1.2) Nếu hh X 3 2 > thì )1(75,0 h h hr x X −= (1.3)[...]... ta phân biệt số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây có dây chống sét thành ba khả năng - Sét đánh vào đỉnh cột (kể cả số lần sét đánh vào dây chống sét gần đỉnh cột) : N dc ≈ N 2 (3-3) - Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn : N dd = N ϑ α (3- 4) Trong đó N : tổng số lần sét đánh vào đường dây ϑ : xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, nó phụ α thuộc vào góc bảo vệ α và được xác... toạ độ Tuy nhiên việc tính toán tổng trở sẽ rất phức tạp, vì vậy ta có thể bỏ qua trong phạm vi đồ án này Tính toán cho trạm thiết kế: Đây là trạm 110kV nên cho phép nối đất chống sét nối chung vào với nối đất an toàn Do đó nối đất chống sét là nối đất phân bố dài dạng mạch vòng Giả thiết sét đi vào điểm như hình vẽ Lúc này mạch vòng được xem như hai tia ghép song song Chiều dài mỗi tia là: l= 136 = 68(... với bảo vệ chống sét đường dây không phải là an toàn tuyệt đối mà chỉ cần ở mức độ giới hạn hợp lý Trong phần này ta sẽ tính toán các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây, trên cơ sở đó xác định được các phương hướng và biện pháp để giảm số lần cắt điện của đường dây cần bảo vệ 3.2 CÁC CHỈ TIÊU BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 1) Cường độ hoạt động của sét a) Số ngày sét Cường độ hoạt động của sét được biểu... mạch vòng ηC: hệ số sử dụng của cọc Đối với trạm biến áp Mỹ Xá khi thiết kế hệ thống nối đất nhân tạo ta sử dụng hình thức nối đất mạch vòng xung quanh trạm bằng các thanh sắt tròn Mạch vòng cách móng tường bao quanh trạm mỗi chiều 2m Mạch vòng bao quanh trạm là hình chữ nhật có kích thước như sau: chiều dài l1 = 38m ; chiều rộng l2 = 30m Điện trở mạch vòng của trạm là: RMV = ρ K L2 ln 2.π.L d t (2.6)... biết về số lần có sét đánh trên diện tích 1km2 mặt đất ứng với một ngày sét, nó có trị số khoảng m s = 0,1 ÷ 0,15 lần/km2.ngày sét Từ đó sẽ tính được số lần sét đánh vào các công trình hoặc lên đường dây tải điện Kết quả tính toán này cho một giá trị trung bình 2) Số lần sét đánh vào đường dây Coi mật độ sét là đều trên toàn bộ diện tích vùng có đường dây đi qua, có thể tính số lần sét đánh trực tiếp... gây sự cố phá hoại cách điện của thiết bị điện trong trạm Do đó ta phải tiến hành nghiên cứu chống sét cho đường dây tải điện ,đặc biệt là những đoạn đường dây gần đến trạm thì phải được tính toán bảo vệ cẩn thận Vì thế đường dây cần được bảo vệ chống sét với mức an toàn cao Quá điện áp khí quyển có thể là do sét đánh thẳng lên đường dây hoặc do sét đánh xuống đất gần đường dây tạo nên quá điện áp... góc bảo vệ (độ) - Sét đánh vào điểm giữa khoảng vượt (bao gồm sét đánh vào dây chống sét ở khoảng cách xa cột): N kv = N − N dc − N dd ≈ N 2 (3-6) 3) Số lần phóng điện do sét đánh vào đường dây Khi bị sét đánh, quá điện áp tác dụng vào cách điện của đường dây ( sứ và khoảng cách không khí giữa dây dẫn và dây chống sét ) có thể gây ra phóng điện Khả năng phóng điện được đặc trưng bởi xác suất phóng điện... thị bằng số ngày có giông sét hàng năm (nngs) Các số liệu này được xác định theo số liệu quan trắc ở các đài trạm khí tượng phân bố trên lãnh thổ từng nước Theo số liệu thống kê của nhiều nước ta có : - Số ngày sét hàng năm ở vùng xích đạo : 100 ÷ 150 ngày - Số ngày sét hàng năm ở vùng nhiệt đới : 75 ÷ 100 ngày - Số ngày sét hàng năm ở vùng ôn đới : 30 ÷ 50 ngày b) Mật độ sét Để tính toán số lần có... là 42m Phương án 2: Có chiều dài cột phải xây dựng là 54m, dây chống sét là 106m Mặt khác nếu chọn phương án 2 phải thêm cột, dây néo, do vậy ta chọn phương án 1 chống sét đánh trực tiếp vào trạm Sinh viên : Phan Quốc Thanh Lớp HTĐ2-K47 20 Đồ án kỹ thuật điện cao áp CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM 2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT KHI NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP Nối đất là đem các bộ phận bằng kim loại có nguy cơ... Nối đất chống sét Có tác dụng làm tản dòng điện sét vào trong đất khi sét đánh vào cột thu lôi hay đường dây Hạn chế hình thành và lan truyền của sóng quá điện áp do phóng điện sét gây nên Nối đất chống sét còn có nhiệm vụ hạn chế hiệu điện thế giữa hai điểm bất kỳ trên cột điện và đất Nếu không, mỗi khi có sét đánh vào cột chống sét hoặc trên đường dây, sóng điện áp có khả năng phóng điện Sinh viên . vệ chống sét đánh trực tiếp vào đường dây . + Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm. Yêu cầu đề ra là thiết kế chống sét cho trạm phân. Đối với trạm phân phối ngoài trời từ 110kV trở lên do có cách điện cao nên có thể đặt cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của kết cấu
