Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây LỜI CẢM ƠN Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn Thầy TS Hồ Văn Nhật Chương tận tình, nhiệt tâm hướng dẫn tơi suốt q trình hồn thành luận văn! Và xin cảm ơn quý Thầy, Cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trường Đại học Bách khoa TP.HCM giảng dạy, truyền thụ kiến thức suốt khóa học! Và xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc, trưởng, phó phịng Kỹ Thuật cơ, chú, anh, chị, em Cơng ty TNHH MTV Cơng trình Đơ thị tỉnh Sóc Trăng tạo điều kiện thuận lợi cho tơi tham gia khóa học! Và tình thương gia đình giúp đỡ bạn bè động lực thúc đẩy suốt trình học tập khoảng thời gian tâm lý không ổn định! Xin chân thành cảm ơn tất cả! Cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2012 Ký tên Trịnh Minh Sang HVTH: Trịnh Minh Sang iv GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây TÓM TẮT Biên độ điện áp xây dựng mạng lưới nối đất giải dịng điện truyền vào hệ thống nối đất trạm biếp áp cao Vì vậy, dịng điện qua hệ thống nối đất trạm biến áp luôn quan tâm người thiết kế [8] - [9] giới thiệu phương pháp tính dòng điện qua hệ thống nối đất trạm biến áp cao sét đánh đường dây chống sét điểm có ảnh hưởng thông số Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng thông số hệ thống nối đất từ xác định vùng nguy hiểm trạm biến áp vài kết khác nhận ABSTRACT The voltage amplitude and its distribution along the grounding grid are decided by current injecting a grounding system of high voltage substation Therefore, the short circuit current passing this grounding system of substation is always cared by the designers [8] - [9] introduced a new method to calculate the current passing grounding system of high voltage substation when lightning strikes on the grounding wire of transmission line at any point regardless of the influential parameters This paper studied clearly the influence of the parameters of “grounding wire-electric pole system” and from this, the dangerous zone of high voltage substation and some other interesting results were received HVTH: Trịnh Minh Sang v GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây M CL C Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục vi Chữ viết tắt x Danh sách hình xi Danh sách bảng xxi Đ U Đặt vấn đề Mục đích đề tài Phương pháp nghiên cứu Phạm vi ứng dụng Nội dung luận văn Ch ng T NG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Đánh giá, phân tích báo M 1.2.1 Formulas for calculating physical grounding resistance of grounding wire – electric pole system of high voltage transmission line [8] 1.2.2 u điểm báo 1.23 Hạn chế báo 1.3 Nhiệm vụ đề tài 1.4 Phạm vi nghiên cứu giới hạn đề tài HVTH: Trịnh Minh Sang vi GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây 1.4.1 Phạm vi nghiên cứu 1.4.2 Giới hạn đề tài 1.5 Điểm luận văn 1.6 Kế hoạch thực Ch ng NGHIÊN C U Đ C TÍNH T N S VÀ CÁC V N Đ N I Đ T VÀ H TH NG DÂY CH NG SÉT 2.1 Phương pháp đặc tính tần số 2.2 Các vấn đề hệ thống nối đất 11 2.2.1 Các dạng nối đất 11 2.2.2 Các vấn đề thiết kế hệ thống nối đất 12 2.2.3 Hệ thống nối đất trạm biến áp 13 2.2.4 Bảo vệ chống sét cho phần tử hệ thống điện 15 2.2.4.1 Bảo vệ chống sét đường dây tải điện 15 2.2.4.2 Sét đánh trực tiếp vào đường dây khơng có dây chống sét 15 2.2.4.3 Sét đánh đường dây có dây chống sét 16 2.2.4.4 Khi có hai dây chống sét 16 2.2.5 Bảo vệ chống sét trạm biến áp 16 2.2.6 Các yêu cầu kinh tế kỹ thuật kinh tế thiết kế hệ thống nối đất cho trạm đường dây tải điện Ch ng XÁC Đ NH T NG TR CH NG SÉT ậ C T ĐI N VÀ PH THEVENIN C A Đ 18 NG DÂY NG PHÁP TệNH TOÁN PHÂN B DÒNG SÉT 20 3.1 Thành lập cơng thức tính tổng trở hệ thống 20 3.1.1 Mơ hình tốn hệ truyền tải điện đơn dây chống sét 20 3.1.1.1 Tính tổng trở Thevenin nhìn từ đầu đường dây với mơ hình n mạch pi có thông số Z s Z p giống 21 3.1.1.2 Tổng trở Thevenin có tính đến chiều dài khoảng vượt 26 3.1.1.3 Tính tổng trở Thevenin cuối đường dây có mắc thêm phần tử Z1 27 3.2 Phương pháp tính dịng sét đơn giản HVTH: Trịnh Minh Sang vii 29 GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây 3.2.1 Tính toán trở kháng 30 3.2.2 Tính tốn dịng điện 30 3.2.2.1 Trường hợp sét đánh cột cổng trạm biến áp 30 3.2.2.2 Trường hợp sét đánh cột thứ k đường dây 33 3.3 Đề xuất 36 Ch ng KH O SÁT DÒNG QUA H KHI SÉT ĐÁNH TRÊN Đ TH NG N I Đ T MÁY BI N ÁP NG DÂY CH NG SÉT 38 4.1 Khảo sát dòng qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh đường dây chống sét 38 4.1.1 Các trường hợp cố sét đánh 39 4.1.2 Các thông số đường dây chống sét 41 4.1.3 Khảo sát phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp so với dòng sét 41 4.1.3.1 Trường hợp sét đánh cột cổng 41 4.1.3.2 Trường hợp sét đánh vị trí k 46 4.1.4 Khảo sát phần trăm điện áp hệ thống nối đất máy biến áp so với điện áp sét 55 4.1.4.1 Trường hợp sét đánh cột cổng 55 4.1.4.2 Trường hợp sét đánh vị trí k 59 4.2 Nhận xét chung 68 Ch ng KH O SÁT DÒNG QUA CU N DÂY MÁY BI N ÁP KHI SÉT ĐÁNH TRÊN Đ NG DÂY TRUY N T I 70 5.1 Khảo sát dòng qua cuộn dây máy biến áp sét đánh đường dây truyền tải 70 5.1.1 Các trường hợp cố sét đánh 73 5.1.2 Các thông số đường dây truyền tải 73 5.1.3 Các thông số máy biến áp 74 5.1.4 Khảo sát phần trăm dòng điện qua cuộn dây máy biến áp so với dòng sét 74 5.1.4.1 Trường hợp sét đánh đầu cực MBA 74 HVTH: Trịnh Minh Sang viii GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây 5.1.4.2 Trường hợp sét đánh vị trí k 84 5.1.5 Khảo sát phần trăm điện áp qua cuộn dây máy biến áp so với dòng sét 94 5.1.5.1 Trường hợp sét đánh đầu cực MBA 94 5.1.5.2 Trường hợp sét đánh vị trí k 104 5.2 Nhận xét chung 114 Ch ng K t lu n 115 6.1 Kết luận 115 6.2 Hướng phát triển đề tài 117 TÀI LI U THAM KH O 118 PH L C 120 PH L C 1: Ch ng minh công th c 120 Chứng minh công thức 3.17 120 Chứng minh công thức 3.24 122 Tính tốn thơng số đường dây chống sét 123 Tính tốn thơng số đường dây truyền tải 123 Tính tốn thông số tổng trở cuộn dây máy biến áp 124 PH L C 2: Ch ng trình mơ 129 PH L C 3: B ng số li u 139 HVTH: Trịnh Minh Sang ix GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây CH VI T T T NMĐ : Nhà máy điện TBA : Trạm biến áp MBA : Máy biến áp TBNĐ : Trang bị nối đất EMTP : Electro Magnetic Transients Program Inf : Infinity (số vô cùng) NaN : Not a number (không phải số)  : Tần số góc, rad/s  : Hằng số truyền sóng n : Khoảng vượt l : Chiều dài khoảng vượt Re : Điện trở đường dây đơn vị chiều dài Le : Điện cảm đường dây đơn vị chiều dài Ge : Điện dẫn đường dây đơn vị chiều dài Ce : Điện dung đường dây đơn vị chiều dài Zc : Đặc tính trở kháng Zs : Trở kháng nối tiếp Zp : Trở kháng song song Zth0 : Tổng trở Thevenin cuối đường dây hở mạch Zth : Tổng trở Thevenin cuối đường dây nối với hệ thống nối đất TBA HVTH: Trịnh Minh Sang x GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Mơ hình đơn giản hệ thống dây chống sét – cột điện Hình 1.2: Quan hệ tổng trở theo khoảng vượt Z  f (n) Hình 2.1: Mơ tả nối đất TBA 14 Hình 2.2: Sơ đồ bảo vệ trạm biến áp 35 - 110kV không bảo vệ dây chống sét toàn tuyến [6] 17 Hình 3.1: Mơ hình mạch điện hình thang 20 Hình 3.2: Mơ hình mạch hình pi 21 Hình 3.3: Mơ hình mạch hình T 21 Hình 3.4: Hình T thứ 21 Hình 3.5: Mơ hình mạng cửa tương đương n hình T nối tiếp 23 Hình 3.6: Mạng hai cửa tương đương 24 Hình 3.7: Mạch điện hình T chuyển đổi 25 Hình 3.8: Mạch điện tương đương 25 Hình 3.9: Mơ hình mạch điện thay cho dây chống sét có l 26 Hình 3.10: Mơ hình mạch hình pi có thêm Z1 27 Hình 3.11: Mạch điện hình pi có thêm tổng trở Z1 sau biến đổi 27 Hình 3.12: Mạch điện hình 3.11 sau đơn giản hóa 28 Hình 3.13: Mơ hình mạch điện đường dây chống sét 29 Hình 3.14: Mạch điện tương đương sét đánh cột cổng 30 Hình 3.15: Mơ hình mạch điện tương đương sét đánh cột cổng 31 Hình 3.16: Mạch điện tương đương có Z2 31 Hình 3.17: Mơ hình mạch điện tương đương sét đánh cột cổng có Z2 32 Hình 3.18: Mơ hình mạch điện tương đương có sét đánh vị trí k đường dây chống sét HVTH: Trịnh Minh Sang xi 33 GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây Hình 3.19: Mơ hình mạch điện tương đương sét đánh k 34 Hình 3.20: Mạch điện hình T nhìn từ vị trí sét đánh trạm biến áp 34 Hình 3.21: Mạch điện hình T nhìn từ vị trí sét đánh trạm biến áp 35 Hình 4.1: Mơ hình đường dây chống sét – cột điện 38 Hình 4.2: Mơ hình mạch điện tương đương sét đánh cột cổng 39 Hình 4.3: Mơ hình mạch điện tương đương sét đánh k 40 Hình 4.4: Mạch điện hình T nhìn từ vị trí sét đánh trạm biến áp 40 Hình 4.5: Mạch điện hình T nhìn từ vị trí sét đánh trạm biến áp 41 Hình 4.6: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh cột cổng cố định thông số đường dây AC70 42 Hình 4.7: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh cột cổng cố định thông số đường dây AC90 42 Hình 4.8: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh cột cổng cố định thông số đường dây AC300 43 Hình 4.9: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh cột cổng cố định thông số đường dây AC320 43 Hình 4.10: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh cột cổng cố định thông số tổng trở nối đất 0,25 44 Hình 4.11: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh cột cổng cố định thông số tổng trở nối đất 0,5 44 Hình 4.12: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh cột cổng cố định thông số tổng trở nối đất 0,75 45 Hình 4.13: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh cột cổng cố định thông số tổng trở nối đất 45 Hình 4.14: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định thông số đường dây AC70 46 Hình 4.15: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định thông số đường dây AC90 HVTH: Trịnh Minh Sang xii 47 GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sĩ Khảo sát dòng qua MBA sét đánh điểm đường dây Hình 4.16: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định thơng số đường dây AC300 47 Hình 4.17: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định thông số đường dây AC320 48 Hình 4.18: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định số tổng trở nối đất 0,25 48 Hình 4.19: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định số tổng trở nối đất 0,5 49 Hình 4.20: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định số tổng trở nối đất 0,75 49 Hình 4.21: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định số tổng trở nối đất 50 Hình 4.22: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định thơng số đường dây AC70 51 Hình 4.23: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định thông số đường dây AC90 51 Hình 4.24: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định thông số đường dây AC300 52 Hình 4.25: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định thơng số đường dây AC320 52 Hình 4.26: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định số tổng trở nối đất 0,25 53 Hình 4.27: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định số tổng trở nối đất 0,5 53 Hình 4.28: Phần trăm dòng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định số tổng trở nối đất 0,75 54 Hình 4.29: Phần trăm dịng điện qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh vị trí k cố định số tổng trở nối đất HVTH: Trịnh Minh Sang xiii 54 GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương ... phân bố dòng điện vào máy biến áp trường hợp có sét đánh Chính mà tơi chọn đề tài luận văn “Khảo sát dòng qua máy biến áp sét đánh điểm đường dây? ?? II M c đích c a đề tài - Khảo sát dòng sét qua. .. qua hệ thống nối đất máy biến áp trường hợp sét đánh đường dây chống sét - Khảo sát dòng sét qua cuộn dây máy biến áp trường hợp sét đánh đường dây truyền tải - Xác định dòng sét có ảnh hưởng để... 36 Ch ng KH O SÁT DÒNG QUA H KHI SÉT ĐÁNH TRÊN Đ TH NG N I Đ T MÁY BI N ÁP NG DÂY CH NG SÉT 38 4.1 Khảo sát dòng qua hệ thống nối đất máy biến áp sét đánh đường dây chống sét