Đang tải... (xem toàn văn)
I.Trường: ĐHBK Hà Nội, Bộ môn HỆ THỐNG ĐIỆN II.Giáo viên hướng dẫn: TS TRẦN VĂN TỚP III.Đề tài: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110KV VÀ ĐƯỜNG DÂY 220KV VI. Các nội dung chính: 1) Tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220/110kV. 2) Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét cho trạm biến áp 220/110kV. 3) Tính toán chỉ tiêu chống sét cho đường dây 220kV. 4) Tính toán bảo vệ chống sóng truyền từ đường dây tới trạm biến áp phía 220kV.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN CỘNG HỒ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ Họ tên sinh viên: Đậu Quang Hòa Lớp: TC Hà Tĩnh Ngành: Hệ thống điện I Đầu đề thiết kế: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp TBA 220/110kV Thiết kế hệ thống nối đất an toàn nối đất chống sét cho TBA Tính tiêu chống sét đường dây 220kV Tính tốn bảo vệ trạm có sóng điện áp lan truyền II Các số liệu ban đầu: Trạm biến áp: (Sơ đồ mặt hình vẽ kèm) - 220/110 sơ đồ nối điện phía 220kV mạch đường dây, MBA - Sơ đồ ½ phía 110kV: Sơ đồ góp, mạch đường dây 110kV Điện trở nối đất: δ = 100Ωm Đường dây 220machj đơn dùng dây chống sét C70 độ cao cột 25m; dây dẫn AC240, khoảng cột 250m, độ treo cao dây dẫn pha A = 19m, pha B C = 14m, điện trở nối đất cột điện Rc = 13Ω; cách điện 16 phần tử PS120(h=146mm), số ngày dông sét 95/năm Cán hướng dẫn Trần Văn Tớp By Giangdt THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 8m 34m 51m 48m AT1 34m 40m AT2 51m By Giangdt 56,5m 8m 84,5m Nhà điều hành 9m 9m 17m 16m 16m 14m 34m 8m 3m 4m 79m 72m 10m Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp MụC LụC CHƯƠNG i TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC TIếP VàO TRạM Biến áp 220/110kV CáC YÊU CầU Kỹ THUậT ph¹m vi b¶o vƯ cđa hƯ thèng thu sÐt 2.1 Ph¹m vi b¶o vƯ cđa cét thu sÐt 2.2 Phạm vi bảo vệ cđa d©y thu sÐt mô tả trạm biến áp cần b¶o vƯ 10 phương án bố trí cột thu sÐt 12 4.2 Phương án 12 Ph¬ng ¸n 26 So sánh tổng kết phương án 38 CHƯƠNG II: 40 TÝNH TO¸N NèI ĐấT CHO TRạM BIếN áP 220/110KV 40 Mở đầu 40 1.1 Nối đất an toàn: 40 1.2 Nối đất làm viÖc : 40 1.3 Nèi ®Êt chèng sÐt: 40 Các yêu cầu kĩ thuật 41 Lý thuyết tính toán nối đất 42 3.1 3.2 TÝnh to¸n nối đất an toàn 42 Tính toán nối đất chống sét 44 Tính toán nối đất 46 4.1 TÝnh to¸n nối đất an toàn 46 4.2 Nèi ®Êt chèng sÐt 51 CHƯƠNG III 60 B¶o vƯ chèng sÐt ®êng d©y 220 kV 60 Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh By Giangdt 4.1 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp mở đầu 60 1.1 Các yêu cầu kỹ thuật 60 1.2 Các tiêu bảo vệ chống sét đường dây 61 1.3 tính toán tiêu bảo vệ chống sét đường dây 64 Ch¬ng iv 102 B¶o vƯ chèng sóng điện áp truyền 102 từ đường dây vào trạm 102 Mở đầu : 102 Các yêu cầu kỹ thuật 103 Lý thuyết tính điện áp cách ®iƯn cã sãng trun: 104 3.2 Kh¸i niƯm : 104 Xác định điện áp điểm nút phương pháp đồ thị : 107 Tính toán bảo vệ sóng qúa điện áp truyền vào trạm : 109 4.1 Mô tả trạm cần bảo vệ : 109 4.2 Lập sơ đồ thay tính toán trạng thái sóng cđa tr¹m : 109 4.3 ThiÕt lËp phương pháp tính điện áp với nút sơ đồ rút gọn 113 4.4 Dạng sóng điện áp truyền vào trạm 118 4.5 Kiểm tra an toàn thiết bị tr¹m : 119 4.6 KÕt luËn : 121 Đậu Quang Hòa – TC H Tnh By Giangdt 3.1 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp CHƯƠNG i TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC TIếP VàO TRạM Biến áp 220/110kV ******* CáC YÊU CầU Kỹ THUậT 1)Tất thiết bị bảo vệ cần phải nằm trọn phạm vi an toàn hệ thống bảo vệ Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt trạm cấp điện áp mà hệ thống cột thu sét đặt độ cao có sẵn công trình xà, cột đèn - Khi đặt hệ thống cột thu sét thân công trình, tận dụng độ cao vốn có công trình nên giảm độ cao hệ thống thu sét Tuy nhiên điều kiện đặt hệ thống thu sét công trình mang điện phải đảm bảo mức cách điện cao trị số điện trở tản phận nối đất bé +Đối với trạm biến áp trời từ 110 kV trở lên có cách điện cao (khoảng cách thiết bị đủ lớn độ dài chuỗi sứ lớn) nên đặt cột thu sét kết cấu trạm Tuy nhiên trụ kết cấu có đặt cột thu sét phải nối đất vào hệ thống nối đất trạm phân phối Theo đường ngắn cho dòng điện is khuyếch tán vào ®Êt theo 3- cäc nèi ®Êt Ngoµi ë trụ kết cấu phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất nhằm đảm bảo điện trở không +Nơi yếu trạm biến áp trời điện áp 110 kV trở lên cuộn dây MBA Vì dùng chống sét van để bảo vệ MBA yêu cầu khoảng cách hai điểm nối đất vào hệ thống nối đất hệ thống thu sét vỏ MBA theo đường điện phải lớn 15m - Khi đặt cách ly hệ thống thu sét công trình phải có khoảng cách định, khoảng cách bé có phóng điện không khí đất u Quang Hũa TC H Tnh By Giangdt chiếu sáng đặt độc lập Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp 2) Phần dẫn điện hệ thống thu sét có phải có tiết diện đủ lớn ®Ĩ ®¶m b¶o tho¶ By Giangdt m·n ®iỊu kiƯn ỉn định nhiệt có dòng điện sét qua u Quang Hũa TC H Tnh Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp phạm vi bảo vệ hệ thống thu sét 2.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét 2.1.1Phạm vi bảo vệ cột thu sét độc lập Phạm vi bảo vệ cột thu sét miền giới hạn mặt hình chóp tròn xoay có đường kính xác định công thức rx 1,6 (h h x ) hx 1 h (1 – 1) Trong đó: hx: độ cao vật cần bảo vệ h- hx= ha: ®é cao hiƯu dơng cét thu sÐt rx: bán kính phạm vi bảo vệ Để dễ dàng thuận tiện tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng dạng đơn giản hoá với đường sinh hình chóp có dạng đường gÃy khúc biểu diễn hình vẽ a 0,2h h b 0,8h c a' 0,75h 1,5h R H×nh 1- 1: Phạm vi bảo vệ cột thu sét Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh By Giangdt h: độ cao cột thu sét Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp Bán kính bảo vệ mức cao khác tính toán theo công thøc sau + NÕu h x h h th× rx 1,5.h.(1 - x ) 0,8.h h + NÕu h x h th× rx 0,75.h.(1 - x ) h (1 – 2) (1 3) Chú ý: Các công thức trêng hỵp cét thu sÐt cao díi 30m HiƯu cột thu sét cao 30m có giảm sút độ cao định hướng sét giữ số Có thể dùng công thức để tính phạm vi bảo vệ phải nhân với hệ số hiệu chỉnh p Với p 5,5 hình vẽ dùng hoành độ 0,75hp 1,5hp h Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét kết hợp lớn nhiều so với tổng phạm vi bảo vệ hai cột đơn Nhưng để hai cột thu sét phối hợp khoảng cách a hai cột phải thoả mÃn điều kiện a < 7h (h chiều cao cột) Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao - Khi hai cét thu sÐt cã cïng ®é cao h đặt cách khoảng cách a (a < 7h) độ cao lớn khu vực bảo vệ hai cột thu sét ho tính sau: ho h - a (1 – 4) Sơ đồ phạm vi bảo vệ hai cột thu sÐt cã chiỊu cao b»ng Đậu Quang Hịa – TC H Tnh By Giangdt 2.1.2Phạm vi bảo vệ hai hay nhiều cột thu sét Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp R 0,2h h ho 0,75h hx 1,5h a rx r0x H×nh 1- 2: Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét giống + NÕu h x h h o th× rox 1,5 h o (1 x ) 0,8h o h + NÕu h x h o th× rox 0,75h o (1 - x ) ho By Giangdt TÝnh rox: (1 – 5) (1 – 6) Chó ý: Khi ®é cao cđa cét thu sét vượt 30m hiệu chỉnh phần ý mục phải tÝnh ho theo c«ng thøc: ho h - a 7p (1 7) Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao khác Giả sö cã hai cét thu sÐt : cét cã chiỊu cao h1, cét cã chiỊu cao h2 vµ h1 > h2 Hai cột cách khoảng a Trước tiên vẽ phạm vi bảo vệ cột cao h1, sau ®ã qua ®Ønh cét thÊp h2 vÏ đường thẳng ngang gặp đường sinh phạm vi bảo vệ cột cao điểm Điểm xem đỉnh cột thu sét giả định, với cột thấp h2, hình thành đôi cột ë ®é Đậu Quang Hịa – TC Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp cao h2 với khoảng cách a Phần lại giống phạm vi bảo vệ cột 1 0,2h2 h1 h2 1,6h2 ho a' 0,75h2 x 0,75h1 1,6h1 a Hình 1- 3: Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét khác Phạm vi bảo vệ nhóm cột (số cột >2) Một nhóm cột hình thành đa giác phạm vi bảo vệ xác định toàn By Giangdt miền đa giác phần giới hạn bao giống đôi cột a a b D b c D Hình 1- 4: Phạm vi bảo vệ nhóm cột Vật có độ cao hx nằm đa giác hình thành cột thu sét bảo vệ thoả mÃn điều kiện: D = 8.(h - hx) (1 – 8) Với D đường tròn ngoại tiếp đa giác hình thành cột thu sét Chú ý: Khi độ cao cột lớn 30m điều kiện bảo vệ cần hiệu chỉnh theo p D ha.p= 8.(h - hx).p Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh (1 9) Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật ®iƯn cao ¸p U U t(t) a U R + iR Z b iR Z U R = f(t) U R = f ( iR ) c d t I i I iR = f ( t) i Hình - Phần bên phải vẽ đường đặc tính V A điện trở điện áp giáng lên tổng trở sóng Phần bên trái vẽ quan hệ 2.Ut(t) ứng với với giá trị sóng tới xác định điểm a đường cong 2Ut(t) điểm b đường UCSV + iCSV Z Từ b dóng thẳng thẳng xuống gặp đường đặc tính V A điểm c cho cỈp nghiƯm (UCSV ; iCSV) Quan hƯ cđa UCSV theo thời gian vẽ cách từ điểm c kéo đường thẳng ngang cho cặp đường thẳng đứng vẽ tõ ®iĨm a chóng giao ë ®iĨm d, ®ã điểm đường cong UCSV(t) Độ chênh lệch hai đường cong Ut(t) UCSV(t) cho ta sóng phản xạ từ phía điện trở phi tuyến trở đường dây Sóng tác dụng lên điện dung đặt cuối đường dây (phương pháp tiếp tuyến) Thực chất phương pháp giải đồ thị phương trình vi phân dạng : dy + ay = F (t ) dt XÐt víi ®iƯn dung ë ci ®êng dây giả thiết điện dung nạp sẵn với điện áp Uc0 Ta có sơ đồ Peterson h×nh vÏ : Đậu Quang Hịa – TC Hà Tĩnh 108 By Giangdt Z có giá trị iCSV Z , sau xây dựng đường cong UCSV + iCSV Z Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật ®iƯn cao ¸p Ut Z Z UCO 2Ut C UR=f(iR) ic C Hình Hinh 4-8 Từ sơ đồ Peterson ta cã : 2Ut(t) = iC Z + UC → 2Ut(t) = Z C dU C +UC dt ĐặtT = Z C ta có By Giangdt dU C + U C = U t (t ) dt C T ∆U C = (2U t (t ) − U C ) ∆t T → ∆UC = [ 2Ut(t) – UC ] ∆t T UC(t + ∆t) = UC(t) + ∆UC Thêng chän c¸c khoảng t có độ xác cần thiết cho khoảng phân chia t trùng với điểm đặc biệt Tính toán bảo vệ sóng qúa điện áp truyền vào trạm : 4.1 Mô tả trạm cần bảo vệ : - Các thiết bị cần bảo vệ : + Máy biến áp + Thanh góp + Các thiết bị trạm 4.2 Lập sơ đồ thay tính toán trạng thái sóng trạm : - Sơ đồ thay sợi trạm 220 kV(xÐt cho gãp): Đậu Quang Hòa – TC H Tnh 109 Đồ án tốt nghiệp D1 D2 D3 D4 kỹ thuật điện cao áp DCL MC DCL DCL DCL MC MC DCL MC DCL DCL DCL DCL MC DCL DCL DCL MC AT1 AT2 CSV DCL BU Hình - ã Xác định sơ đồ trạng thái sóng nguy hiểm - Sơ đồ xuất phát thường phức tạp để trình tính toán không phức tạp ta cần lợi Thường trạng thái vận hành mà thiết bị cần bảo vệ (máy biến ¸p , m¸y c¾t) ë xa chèng sÐt van qu¸ trình lan truyền sóng đường dây qua nút có điện dung tập chung nhiều đường dây rẽ nhánh - Sơ đồ thay lập sau : Dựa vào trạng thái sóng nguy hiểm lập sơ đồ thay trạng thái Trong sơ đồ đường dây, góp thay mạch gồm nhiều chuỗi phần tử hình , điện cảm điện dung lấy theo tổng trở sóng tốc ®é trun sãng cđa chóng Trong tÝnh to¸n thêng lÊy gần tổng trở sóng Z = 400 cho đường dây góp Tốc độ truyền sóng lÊy V = 300 m / s C¸c thiÕt bị khác thay điện dung tập chung tương đương Các giá trị điện dung tra bảng Ta có sơ đồ thay thÕ nh h×nh vÏ : Đậu Quang Hịa – TC H Tnh 110 By Giangdt có dơn giản hoá hợp lý Dựa vào sơ đồ đầy đủ phân tích sơ tìm trạng thái bất Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp 12,5 10 60pF I 10 10 10 500pF 12,5 1500pF 60pF 10 991,67pF 60pF 500pF 60pF 10 20 60pF 300pF CVS Hình - By Giangdt Sơ đồ thay trạng thái nguy hiểm Trong sơ đồ điện dung có giá trị sau : + Máy biến áp : CMBA = 1500 pF + Dao c¸ch ly : CDCL = 60 pF + Máy biến áp đo lường :CBU = 300 pF + Máy cắt : CMC = 500 pF + Thanh gãp : CTG = CTG0 l CTG0 = 1 = = 8,33 pF Z V 400.300 l = 119 m : chiỊu dµi gãp CTG = 8,33 119 = 991,67 (pF) C¸c giá trị tra bảng (Tài liƯu híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiƯp kü tht ®iƯn cao áp tác giả Nguyễn Minh Chước) - Sơ đồ trạng thái sóng rút gọn: Từ sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm ta rút gọn sơ đồ điểm + Điểm 1: Điểm đặt cách ly đường dây + Điểm 2: Điểm đặt góp 220 kV trạm biến áp + Điểm 3: Điểm máy biến áp có sóng sét truyền từ đường dây đến u Quang Hũa TC H Tnh 111 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp + Điểm : Điểm đặt chống sét van Từ sơ đồ ta có khoảng cách điểm sau : + Khoảng cánh điểm :L12 = 30 m + Khoảng cách điểm :L23 = 45 m + Khoảng cách điểm : L24 = 30 m Ta có sơ đồ thay trạng thái sãng nguy hiĨm rót gän nh h×nh vÏ : 45 C3 30 Z=400(Ω ) 30 C1 C2 C4 By Giangdt U50%đt CVS Hình 10 Sơ đồ thay rút gọn trạng thái sóng nguy hiểm - Ta qui điện dung điểm cần xét theo qui tắc phân bố lực : Giả sử điện dung C vị trí qui ®ỉi vỊ ®iĨm ®iĨm nót A vµ B theo c«ng thøc : CA = C LB LA CB = C L A + LB L A + LB A lA CA O lB Co B CB H×nh – 11 Nguyên tắc mômen lực u Quang Hũa TC H Tnh 112 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp Trong sơ đồ sau qui đổi ta có điện dung tập chung nút nhận giá trị sau : +C1 = CCL + CMC 20 10 20 10 + CCL = 60 + 500 + 60 = 413,33 (pF) 30 30 30 30 + C2 = CTG + CCL 20 10 12,5 22,5 32,5 20 + CMC + CCL + CMC + CCL + CCL 30 30 45 45 45 30 = 991,67 + 60 20 10 12,5 22,5 32,5 20 + 500 + 60 + 500 + 60 + 60 30 30 45 45 45 30 = 1548,3 (pF) + C3 = CCL 12,5 22,5 32,5 + 500 + 60 + 1500 = 1810(pF) 45 45 45 + C4 = CCL 10 10 + CBU = 60 + 300 = 320 (pF) 30 30 By Giangdt = 60 4.3 12,5 22,5 32,5 + CMC + CCL + CMBA 45 45 45 ThiÕt lËp phương pháp tính điện áp với nút sơ đồ rút gọn 4.3.1Thời gian truyền sóng nút : - Thời gian truyền sóng nút : t12 = L12 30 = = 0,1( s ) v 300 - Thêi gian trun sãng gi÷a nót vµ : t23 = L23 45 = = 0,15( s ) v 300 - Thêi gian truyÒn sóng nút : T24 = L24 30 = = 0,1( s ) v 300 Ta chän ∆t = 0,05 µs vµ chän gèc thêi gian nút t = * Nút Là nút có hai đường dây với tổng trở sãng Z = 400 ( Ω ) Tæng trë tËp trung điện dung C1 Từ ta có sơ ®å Peterson nh h×nh vÏ Đậu Quang Hịa – TC H Tnh 113 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp Hình - 12 Ta có sóng phản xạ từ nút nút U12: U12 = U1 – U’21 Lµ sãng tíi nót 1; U21 sóng phản xạ từ nút nút ; U21 sóng tới nút sóng phản xạ U21 từ nút Xét với gốc thời gian cđa nót 1(qui íc nh vËy ®èi víi sãng tíi By Giangdt nót 1) Ta cã U’21 chËm sau U21 mét kho¶ng thêi gian ∆ t = 2.t12 = 0,2 ( s) Cßn U21 theo quy íc lÊy gốc thời gian không cần tính sóng phản xạ U10 Theo công thức -2, 3, – ta cã Zdt = Z 400 = = 200 ( Ω ) 2 = Hệ số khúc xạ điểm : 2.Udt = n ∑ m =1 2.Zdt 2.200 = =1 Z 400 U m1 = U’01 + U’21 ' m1 U’01 Sóng từ đường dây tới nút U21 - Sãng tíi tõ nót trun vỊ nót Do tổng trở tập trung nút điện dung C1 = 413,33 (pF) Nên theo phương pháp tiếp tuyến ta cã: T = Z®t.C1 = 200.413,33.10-12 = 0,083 ( s) Theo c«ng thøc – 8: ∆ U1 = 0, 05 (2.Udt – U1(t)) 0, 083 ∆ U1 = 0,6.(2.Udt – U1(t)) U1(t+ ∆ t) = U1(t) + ∆ U1 Víi U1(0) = (gèc thêi gian ®èi víi nót 1) BiĨu thøc trªn cho ta tÝnh liªn tiếp giá trị U1(t) u Quang Hũa TC H Tnh 114 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật ®iƯn cao ¸p Khi t < 2.t12 = 0,2 ( s) th× U’21 = v× cha cã sãng phản xạ từ nút tới nút nên : 2.Utd = U01 Khi t > 2.t12 để tính 2.U01 cần phải tính U21, tức phải xét qua trình sóng nút 2(tạm dừng tính toán với nút 1, sau ghi bảng giá trị U1 U12 ta tính khoảng thời gian t < 2.t12 Ta nhận thấy để xét nút cần có số liệu sóng tới, bước đầu tính điện áp nút khoảng thời gian t = 2.t12, giá trị U21 đà tính toán từ nút Đồng thời trình tính toán nút lại phải ý đến sóng phản xạ từ nút nút trở Trong khoảng thời gian tương ®èi víi nót 2: t < 2.t23 th× U’32 = t < 2.t24 U42 = Trong khoảng thời gian lớn tương ứng phải tính toán sóng phản xạ từ Sau tính toán nút khoảng kể trên, lại cho phép tính thêm trình sóng nút khoảng t = 2.t12, nghĩa xác định giá trị U1 U12 khoảng thời gian(tương nút 1) t < 4.t12 Sau khoảng thời gian phải trở lại tính nút xét đến sóng phản xạ từ nút nút nút lại phải xét đến nút Quá trình tính toán lặp lặp lại nhờ sau phải xét đến nhiều nút * Nút Là nút có ba đường dây tíi víi tỉng trë sãng Z = 400 ( Ω ) Tỉng trë tËp trung la ®iƯn dung C2 = 1349,6 (pF) ta có sơ đồ Peterson hình Hình - 13 Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh 115 By Giangdt nót vµ nót trë vỊ, tức phải xét nút trước Đồ ¸n tèt nghiƯp kü tht ®iƯn cao ¸p Sau tính đôi với nút khoảng t < 2.t12 phải bắt đầu xét nút Tại nút có ba đường dây nối với điện dung ta áp dụng phương pháp tiếp tuyến sơ đồ Peterson có: Zdt = Z 400 = = 133,33 ( Ω ) n m2 = 2.133,33 = 0,667 400 2.Udt = n ∑ m =1 m2 U 'm = 0,667.(U’12 + U’32+U’42) Trong c«ng thøc Um2 sóng tới sóng phản xạ từ 1,3 truyền Khi thời gian(tương nút 2): T < 2.t24 = 0,2 s < 2.t23 = 0,3 s th× U’32 = U42 = Do : 2.Udt = 0,667.U’12 víi U’12 = U12(t – 2.t12) By Giangdt Bước đầu đà có U12 khoảng thời gian (tương ®èi ®èi víi nót 2) t < 2.t12 BiÕt 2.Udt, Zdt C2 tính điện áp nút theo phương pháp tiếp tuyến Ta có : T = Zdt.C2 = 133,33.1548,3.10-12 = 0,206 ( s) Theo c«ng thøc – : ∆ U2 = 0, 05 (2,Udt – U2(t)) 0, 208 ∆ U2 0,242.(2,Udt – U2(t)) U2(t + ∆ t) = U2(t) + ∆ U2 BiÓu thøc cho ta tính liên tiếp giá trị U2(t) Điện áp phản xạ nút 2: U21 = U2 + U’12 U23 = U2 + U’32 U24 = U2 + U42 Trong khoảng thời gian(tương nút 2): t < 2.t42 = 0,2 s < 2.t23 U32 = U42=0 Sau tính U2 khoảng thời gian t = 2.t12 cần trở nút 1, tiÕp theo l¹i xem nót * Nót Là nút có ba đường dây tới với tông trë sãng Z = 400 ( Ω ) Tæng trë tập trung điện dung C3 = 1810 (pF) ta có sơ đồ Peterson hình u Quang Hũa TC H Tnh 116 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp Hình 14 Ta có: Zdt = Z = 400 ( Ω ) = 2.Zdt 2.400 = =2 Z 400 2.Udt = U '23 = 2.U '23 By Giangdt Ta cã U’23 lµ sãng phản xạ từ nút truyền tới : U23 = U2 – U’32 U32 = U3 – U’23 U’32 = U32(t – 2.t23) Khi t < 2.t23 = 0,3 s U32 = U23 = U2 Theo phương pháp tiếp tuyến ta có: U (t ) = [ 2U dt (t ) − U (t )] ∆t Tc Ta cã : Tc3 = Zdt.C3 = 400.1810.10-6 = 0,724 ( s) U (t + ∆t ) = U (t ) + ∆U (t ) = U (t ) + [ 2U dt (t ) − U (t )] = U (t ) + 0, 069.[ 2U dt (t ) − U (t )] ∆t TC * Nút Là nút có đường dây tới với tổng trở sóng Z = 400 Tổng trở tập trung điện trở phi tuyến chống sét van, cần tính phương pháp đồ thị Từ ta có sơ đồ Peterson nh h×nh vÏ Đậu Quang Hịa – TC Hà Tnh 117 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ¸p U24 Z®t Z=400(Ω) 2U®t C CVS ir C CVS Trong sơ đồ Zđt nối với chống sét van không khe hở ZnO lắp song song với điện dung tập trung nút C = 320 (pF) Tính gần bỏ qua C Trong ®ã : K = 373,5 vµ = 0, 025 By Giangdt Ucsv = K.I csv Ucsv + Icsv.Zdt = 2.U24 = 2.Udt Ta có U24 sóng phản x¹ tõ nót trun tíi : U24 = U2 – U’42 U42 = U4 – U’24 U’24 = U24(t – 2.t24) Khi t < 2.t24 = 0,2 s U42 = U24 = U2 Ta tính U4 khoảng phương pháp đồ thị(dựa vào Udt, Zdt đặc tính V A cña chèng sÐt van) Khi t > 2.t42 = 0,2 s th× U’42 ≠ nhng vÉn cã thể tính tiếp đà có U3 bước trước Quá trình tính toán lặp lặp lại nút 4và 4.4 Dạng sóng điện áp truyền vào trạm Với trạm cần bảo vệ ta tiến hành tính toán với dạng sóng xiên góc có biên độ điện áp U50% cách điện trường dây Ta có phương trình dạng sóng sau : a.t U= U 50% t < ds t > ds a : độ dốc đầu sóng (kV/ s) lÊy a = 300 (kV/µs) Đậu Quang Hũa TC H Tnh 118 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp U50% : điện áp phóng ®iƯn U50% cđa ®êng d©y Víi ®êng d©y 220 kV ta cã U50% = 1140 kV 4.5 KiÓm tra an toàn thiết bị trạm : a Kiểm tra điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp : Đồ thị hình vẽ đường cong chịu đựng điện áp cách điện máy biến áp đường (1) điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp có sóng truyền vào trạm từ đường dây 220 kV đường (2) Đặc tính chịu ®ùng cđa m¸y biÕn ¸p 220 kV Tra gi¸o trình kỹ thuật điện cao áp ta có đặc tính cách điện máy biến áp theo điện áp chịu đựng cực đại hình vẽ : Ta có bảng sau : By Giangdt Bảng giá trị chịu đựng điện áp cách điện máy biến áp : t(às) 1,5 U/Umax 0,31 0,85 1,05 1,03 1,02 1,01 0,99 0,97 0,95 0,93 U(kV) 310 850 1050 1030 1020 1010 990 970 950 930 Tõ ®ã ta cã: 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 - U®m = 220 kV - Umax = 1000 kV Đậu Quang Hòa TC H Tnh 119 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp Từ đồ thị hình vẽ ta thấy điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp có sóng truyền vào trạm từ đường dây 220 kV nằm khả cách điện máy biến áp máy biến áp làm việc an toàn b Kiểm tra dòng điện qua chống sét van : Để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường chống sét van cần phải hạn chế dòng điện qua không vượt đến 10 kA Dòng điện sét lớn làm cho điện áp dư tăng cao ảnh hưởng tới phối hợp cách điện nội trạm biến áp cã thĨ g©y h háng cho chèng sÐt van 10 By Giangdt 0 Từ kết tính toán bảng ta thấy dòng điện qua chống sét van lớn nhÊt lµ icsvanmax = 9,066 KA < 10 KA vËy đảm bảo cho chống sét van làm việc bình thường c Kiểm tra an toàn cho cách điện góp 220 kV : Điện áp phóng điện xung kích chuỗi sứ 13 bát sứ loại = 4,5 t(às) Upđ 1780 1620 1480 1360 1280 1220 1180 1180 Tõ ®ã ta cã: Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh 120 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 §å thị biểu diễn đường đặc tính phóng điện chuỗi cách điện đường (1) điện áp xuất góp trạm có sóng truyền vào trạm đường (2) Từ đồ thị ta thấy điện áp xuất góp trạm có sóng truyền vào trạm nằm đường đặc tính phóng điện chuỗi sứ cách điện góp 4.6 Kết luận : 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 dây nối vào góp Trong phần tính toán ta đà 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 với máy biến áp vận hành đảm bảo an toàn cho trạm có sóng lan truyền từ đường dây vào trạm Vậy với chống sét van đà chọn cách bố trí thiết bị trạm đà thiết kế hợp lý đảm bảo cho trạm biến áp vËn hµnh an toµn Đậu Quang Hịa – TC Hà Tnh 121 By Giangdt trạm bảo vệ an toàn Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp Tài liệu tham khảo TS.Nguyễn Minh Chước Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp TS Trần Văn Tớp Bài giảng kỹ thuật điện cao áp By Giangdt Võ Viết Đạn Kỹ thuật điện cao ¸p Đậu Quang Hịa – TC Hà Tĩnh 122 ... Các tiêu bảo vệ chống sét đường dây 61 1.3 tính toán tiêu bảo vệ chống sét đường dây 64 Chương iv 102 Bảo vệ chống sóng điện ¸p trun 102 tõ ®êng dây vào trạm ... (1 – 9) §å án tốt nghiệp 2.2 kỹ thuật điện cao áp Phạm vi bảo vệ dây thu sét 2.2.1Phạm vi bảo vệ dây thu sét Phạm vi bảo vệ dây thu sét dải rộng Chiều rông phạm vi bảo vệ phụ thuộc vào mức cao... bị trạm : 119 4.6 KÕt luËn : 121 Đậu Quang Hòa – TC Hà Tĩnh By Giangdt 3.1 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp CHƯƠNG i TíNH TOáN BảO Vệ Chống SéT ĐáNH TRựC TIếP VàO TRạM Biến