Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập môn học kĩ thuật điện cao áp bước đầu giúp sinh viên ngành hệ thống điện làm quen với việc thiết kết bảo vệ, tính toán bảo vệ, đánh giá các tiêu chuẩn kĩ thuật của công trình điện. Thông qua ba nhiệm vụ cơ bản là thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp, thiết kế và đánh giá hệ thống nối đất an toàn và hệ thống nối đất chống sét và cuối cùng là tính toán sóng quá điện áp lan truyền vào trạm.
BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 1 BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KĨ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: Hệ Thống Điện Hà Tĩnh. STT: 22. BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 2 LỜI NÓI ĐẦU Bài tập môn học kĩ thuật điện cao áp bước đầu giúp sinh viên ngành hệ thống điện làm quen với việc thiết kết bảo vệ, tính toán bảo vệ, đánh giá các tiêu chuẩn kĩ thuật của công trình điện. Thông qua ba nhiệm vụ cơ bản là thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp, thiết kế và đánh giá hệ thống nối đất an toàn và hệ thống nối đất chống sét và cuối cùng là tính toán sóng quá điện áp lan truyền vào trạm. Thông qua việc thiết kế hệ thống chống sét sinh viên bước đầu vận dụng kiến thức lý thuyết vào việc bảo vệ một công trình điện cụ thể là một trạm biến áp. Biết cách tính toán vùng bảo vệ, khả năng ngăn ngừa sự cố sét đánh vào các thiết bị điện, bố trí các kết cấu cột thu lôi và đồng thời tính toán phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét. Việc thiết kế hệ thống nối đất chống sét và an toàn yêu cầu sinh viên nêu ra cách thức nối đất chống sét. Đó là cách bố trí, tính toán những thông số cần thiết cho của hệ thống nối đất như điện trở tản ổn định,đồng thời cũng kiểm tra khả năng tản dòng điện sét vào đất và kiểm quá áp trên các thiết bị khi nối chung hai hệ thống nối đất trên. Quá áp phải nhỏ hơn mức cách điaạn chịu đựng của các thiết bị cách điện kém nhất trong trường hợp nguy hiểm nhất khi dòng sét đi vào trong đất. Phần ba sẽ tính toán điện áp tại các nút chính của trạm khi có sóng truyền vào trạm theo đường dây. Qua việc tính toán giúp sinh viên hiểu được tác dụng của chống sét van, ảnh hưởng của vị trí đặt chống sét van,của các điện dung các thiết bị cũng như định lượng các giá trị điện áp tái các nút. Từ đó định hướng phương pháp bảo vệ hiệu quả chống quá điện áp lan truyền vào trạm . Cuối cùng xin cảm ơn các thầy cô giáo đã tận tình giảng dạy,các bạn đã đóng góp ý kiến tranh luận.Em mong muốn được sự chỉ bảo nhiều hơn nữa từ phía các thầy cô và các bạn để ngày càng tiến bộ. Hà nội ngày 27 tháng 07 năm 2007 Sinh viên Nguyễn Văn Khâm BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 MỤC LỤC 3 TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 A – ĐỀ BÀI: 5 PHẦN 1. BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 5 PHẦN 2. BẢO VỆ CHỐNG SÓNG QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN 5 B–BÀI LÀM: 8 PHẦN 1. TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TBA 220/110 kV 8 1.1. Dẫn nhập: 8 1.2. Tính toán: 10 PHẦN 2. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 15 2.1. Dẫn nhập: 15 2.2. Tính toán hệ thống nối đất 16 PHẦN 3. BẢO VỆ CHỐNG QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN VÀO TRẠM .25 3.1. Xác định yêu cầu: 25 3.2. Điện áp tại nút 1: 27 3.3. Tính điện áp tại nút 2: 28 3.4. Tính điện áp tại nút 3: 30 3.4. Kết quả tính toán: (bảng số liệu đi kèm) 32 BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 4 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Viết Đạn. Giáo trình kĩ thuâth điện cao áp, Hà Nội - 1972 [2] Nguyễn Minh Chước. Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp, Hà Nội - 2002 [3] Trần Văn Tớp, Bài giảng kĩ thuật điện cao áp BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 5 A – ĐỀ BÀI: PHẦN 1. BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 1. Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp. 2. Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét của trạm đảm bảo tiêu chuẩn nối đất an toàn và yêu cầu chống sét khi có dòng sét 150 kA, độ dốc 50 kA/μs PHẦN 2. BẢO VỆ CHỐNG SÓNG QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN Tính điện áp tại các điểm nút của trạm biến áp khi có sóng quá điện áp lan truyền từ đường dây tới. Sóng tới xiên góc biên độ U 50% , độ dốc a , chống sét van cấp điện áp tương ứng CÁC THÔNG SỐ ĐỀ BÀI : PHẦN 1 Cấp điện áp 220/110 kV Số mạch đường dây 4 Kích thước ngăn lộ Như sơ đồ hình 1.2 Độ cao cần bảo vệ 17m (220kV) +11m (110kV) Sơ đồ nôi điện chính 2 thanh góp Đường đi rộng 6m Khoảng cách TG -MBA 35m Điện trở suất của đất 65+0,1*22= 67,2 Ω.m PHẦN 2. Câp điện áp 220/110kV Bảo vệ phía điện áp Cấp 110kV BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 6 Chống sét van CSV không có khe hở Sơ đồ bảo vệ Sơ đồ b như hình 1.1 Khoảng cách TG-CSV : 15+22=37 m MBA-TG : 20+22=42 m Độ dốc a = 300+22=322 kV/μs Điện dung MB 1500+22*10=1720 pF Điện dung TG 8,33*4*17 pF/m CÁC HÌNH VẼ : Hình 1.1. Sơ đồ trạm bảo vệ chống sóng quá điện áp lan truyền BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 7 M¸y biÕn ¸p §-êng ®i §-êng ®i Xµ ®-êng d©y phÝa 220kV Xµ ®-êng d©y phÝa 220kV Xµ ®-êng d©y phÝa 110kV Xµ ®-êng d©y phÝa 110kV Nhµ ®iÒu khiÓn vµ lµm viÖc 10 m 14,5 m 25 m 35 m 10 m 10 m 6 m 6 m 108 m 186 m Hnh 1.2. Sơ đồ trạm biến áp rút gọn BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 8 B–BÀI LÀM: PHẦN 1. TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TBA 220/110 kV 1.1. Dẫn nhập: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp và nhà máy điện là việc phải làm và có ý nghĩa quan trọng để bảo vệ các công trình điện và tránh những hậu quả nghiêm trọng do sét đánh gây ra từ đó đảm bảo an toàn tin cậy trong sản xuất, phân phối và cung cấp điện năng. Trước khi đi vào thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp nêu ta xác định các yêu cầu thiết kế như sau: Nhằm đảm giảm thấp nhất vốn đầu tư khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho trạm biến áp ta cố gắng đặt các cột thu sét trên các kết cấu cao có sẵn của trạm mà không ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kĩ thuật cần thiết. Ngoài các tiêu chuẩn kĩ thuật cũng cần xem xét mặt mỹ thuật của công trình. Đối với các trạm phân phối ngoài trời từ cấp 110kV trở lên do mức cách điện cao nên có thể đặt cột thu lôi ngay trên kết cấu của trạm phân phối. Phải đặt để các cột thu lôi thấp nhất và cho dòng điện sét khuếch tán vào đất nhanh và phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất. Khi bố trí cột thu lôi trên xà cần chú ý: + các kết cấu có cột thu lôi cần có nối đất bổ sung ngay trụ của các kết cấu này nhằm đảm bảo điện trở nối đất không vượt quá 4Ω + khi dùng cột thu lôi phải đảm bảo khoảng cách đến các phần mang điện của trạm để tránh rò điện và chạm chập qua cột thu lôi. Đồng thời phải đảm bảo cho dòng điện sét được thông thoát nhanh chóng và tránh hiện tượng phóng điện từ cột thu lôi đến các vật cần được bảo vệ. Nếu không thể tận dụng được các kết cấu trạm thì bố trí các cột thu lôi nối đất độc lập Theo yêu cầu của đề bài thì ở đây ta quan tâm đến bào vệ chống sét đánh thẳng vào trạm, tạm thời không sét đến quá điện áp lan truyền vào trạm. Ta sẽ bố trí cho các thiết bị cần bảo vệ nằm trọn trong phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 9 Phần thứ 2 không kém quan trọng là thiết kế nối đất để tản dòng điện sét vào đất một cách an toàn. BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 10 1.2. Tính toán: 1.2.1. Lý thuyết: Độ cao cột thu lôi: h =h x + h a + hx : độ cao của vật được bảo vệ. + ha : độ cao tác dụng của cột thu lôi, được xác định theo từng nhóm cột. (ha < D/8 m). (với D là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột) Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là: 1,6 () 1 xx x r h h h h Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn từng cột đơn cộng lại. Nhưng để các cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa hai cột phải thoả mãn a < 7h ( trong đó h là độ cao của cột thu lôi ). Khi có hai cột thu lôi đặt gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là ho và được xác định theo công thức: 7 o a hh Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân cột là r xo và được xác định như sau: 1,6 1 xo x o r h h Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h2 , khi đó các khoảng cách AB = a; BC = a'. Khi đó xác định được các khoảng cách x và a' như sau: [...]... TP DI MễN HC x KT CAO P 1, 6 (h h ) h2 1 2 1 h1 a' a-x a- 1, 6 ( h h ) h2 1 2 1 h1 i vi trng hp khi cú hai ct thu lụi cao bng nhau ta cú phm vi bo v cao ln nht gia hai ct l ho : ho h a 7 Tng t ta cú phm vi bo v cao ln nht gia hai ct B v C l: ho h2 rxo a' h2 a 7 1,6 (h1 h 2 ) h2 1 h1 1,6 (h h x ) h2 o 1 h1 Sinh viờn: Nguyn Vn Khõm Lp: HT H Tnh 11 BI TP DI MễN HC KT CAO P 1.2.2 p dng... * Phớa cao ỏp 220kV: Sinh viờn: Nguyn Vn Khõm Lp: HT H Tnh 12 BI TP DI MễN HC KT CAO P Bán kính của đ-ờng tròn đi qua 4 đỉnh của các hình chữ nhật: C1, C2, C3, C4 và 4 đỉnh C2, C3, C4, C5 là : 562 52,52 R 38,3099 (m) 2 Vậy để toàn bộ phần diện tích giới hạn bởi các hình chữ nhật đó đ-ợc bảo vệ thì: h D h x với hx là chiều cao vật cần bảo vệ 8 h 38,3099.2 17 26,577 m 8 Vậy ta chọn chiều cao của... phần diện tích giới hạn bởi các hình chữ nhật đó đ-ợc bảo vệ thì: h D h x với hx là chiều cao vật cần bảo vệ 8 h 27, 67.2 11 17,9 m 8 Vậy ta chọn chiều cao của các cột thu sét là h 2 = 18 (m) với số l-ợng cột là 4 cột ( tính cho phía 110kV) Cọc C7 đ-ợc đặt độc lập nhằm mục đích chính bảo vệ cho phía 110kV Độ cao của cọc C7 đ-ợc chọn là 24m * Ngoi ra cn tớnh n phm vi bo v riờng r ca tng ct: - Ct bo... cú trung tớnh cỏch in thỡ in tr ni t R 250 I Nu phn ni t ch dnh cho phn cao ỏp thỡ R 125 I Khi dựng chung cho c phớa cao ỏp v h ỏp thỡ in tr khụng c vt quỏ 10 Nh vy vi ni t an ton v trm ca ta l 220kV/110kV thỡ trung tớnh trc tip ni t nờn yờu cu l in tr ni t nh hn 0,5 Sinh viờn: Nguyn Vn Khõm Lp: HT H Tnh 15 BI TP DI MễN HC KT CAO P i vi ni t ca h thng thu sột cỏc trm bin ỏp khi b phn thu sột t ngay... Sinh viờn: Nguyn Vn Khõm Lp: HT H Tnh 31 BI TP DI MễN HC KT CAO P U Ucsv+Zc.Icsv 2Uđt3 1 Zc.Icsv Ucsv=f(Icsv) 2 t I 0 3.4 Kt qu tớnh toỏn: (bng s liu i kốm) Sinh viờn: Nguyn Vn Khõm Lp: HT H Tnh 32 BI TP DI MễN HC B3 U'21 B4 U'31 KT CAO P B1 t B2 U01 B8 U12 B9 U'12 B10 U13 B11 U'13 B12 2Ut2 B17 U3 B18 U31 s U(t) B7-B3 B8 (t-t12) B7-B4 B10 (t-t 13) 2B9 Gii pt B17B11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.02... 3 Sinh viờn: Nguyn Vn Khõm Lp: HT H Tnh 21 BI TP DI MễN HC KT CAO P Chn k=1,2,3,,10 Theo cụng thc (*) thỡ tng tr xung kớch ch c tớnh cho 1 mch Do ú tng tr xung kớch ca c h thng c tớnh theo cụng thc: Z xk (0, ds ) 1 2.G0 l [1 2T 1 ds k 1 ds (1 e T k )] 2 1 k Sinh viờn: Nguyn Vn Khõm Lp: HT H Tnh 22 BI TP DI MễN HC k G0 L0 ds KT CAO P T1 Tk ( 1- e ds Tk 10 )/ k 1 0.004966 2.057748 3 89.58193... 0.004966 2.057748 3 89.58193 0.895819 0.009649 Sinh viờn: Nguyn Vn Khõm Lp: HT H Tnh 23 BI TP DI MễN HC KT CAO P Nh vy in ỏp ni t ti ch cú dũng in sột i vo h thng ni t cú giỏ tr: Ud = 654,8705kV . 16 PHẦN 3. BẢO VỆ CHỐNG QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN VÀO TRẠM .25 3. 1. Xác định yêu cầu: 25 3. 2. Điện áp tại nút 1: 27 3. 3. Tính điện áp tại nút 2: 28 3. 4. Tính điện áp tại nút 3: 30 3. 4. Kết. chôn sâu tính từ giữa cọc tới mặt đất: t’ = t+ 2 3 8,0 2 l = 2,3m Suy ra: 94,08 2 .3 1 4.2 ,3 3 .[ln( ) .ln( )] 26,72 2. .3 0,057 2 4.2 ,3 3 c R Tính toán điện trở nối đất. 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3. 4 3. 6 3. 8 4 4.2 l1/l2 K Do đó: BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC KTĐ CAO ÁP Sinh viên: Nguyễn Văn Khâm Lớp: HTĐ Hà Tĩnh 18 2 107,52