Đang tải... (xem toàn văn)
Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22/0,4KV và đường dây 110KV
TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN P 110/22Kv Lời mở đầu Hệ thống điện hệ thống quan trọng hệ thống lợng Việt Nam thiếu đợc trớc công đại hoá, công nghiệp hoá Đất nớc Do nguồn điện thờng đặt xa nơi tiêu thụ điện nên phải chuyển qua trạm biến áp tăng giảm điện áp Đối với nớc ta nớc có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mà hệ thống điện lại kéo dài từ Bắc vào Nam phải qua nhiều vùng khí hậu khác đặc biệt nới có độ ẩm cao, mật độ giông sét nhiều Thiệt hại sét gây cho ngành điện kinh tế quốc dân lớn Vì phải đầu t vào nghiên cứu, tìm giải pháp để chống sét đánh vào nhà máy, trạm biến áp, đờng dây để giảm đến mức tối thiểu thiệt hại sét gây cho kinh tế Với yêu cầu nh vậy, đồ án thiết kế em gồm thuyết minh kèm theo b¶n vÏ thiÕt kÕ vỊ b¶o vƯ chèng sÐt cho trạm biến áp 110/22/0,4KV đờng dây 110KV Do thời gian có hạn nên việc thiết kế em không tránh khỏi sai sót, em mong đợc bảo giúp đỡ thầy cô giáo môn hệ thống điện Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đình Thắng đà tận tình hớng dẫn em hoàn thành đồ án thiết kế naỳ em xin cảm ơn thầy cô giáo môn đà quan tâm bảo, hớng dẫn chúng em việc thiết kế đồ án tốt nghiệp Một lần em xin chân thành cảm ơn! Ngày 29 tháng năm 2003 Sinh viên thiết kế Đoàn Văn Minh TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRM BIN P 110/22Kv Chơng mở đầu o0o tình hình giông sét việt nam ảnh hởng tới lới điện Việc nghiên cứu giông sét biện pháp chống sét có lịch sử lâu dài với phát triển ngành điện Ngày ngời ta đà tìm đợc phơng pháp, hệ thống thiết bị kỹ thuật cao để đề phòng sét đánh cách hữu hiệu an toàn Tuy nhiên mật độ, thời gian xẩy sét đánh dự đoán đợc trớc nên việc nghiên cứu chống sét quan trọng đặc biệt ngành điện I - Tình hình giông sét việt nam - Theo đề tài KC - 03 - 07 viện Năng Lợng, năm số ngày sét đánh miềm Bắc khoảng từ 70 - 100 ngày số lần có giông từ 150 - 300 lần Vùng có giông nhiều miền Bắc khu vực: Móng Cái, Tiên Yên (Quảng Ninh) hàng năm có từ 100 - 110 ngày giông sét, tháng - có đến 25 ngày giông tháng - Một số vùng có địa hình chuyển tiếp vùng núi vùng đồng bằng, số lần giông đến 200 lần/ năm, với số ngày đến 100 ngày/năm Nơi giông Quảng Bình, hàng năm có khoảng 80 ngày giông Xét diễn biến mùa giông năm, mùa giông không hoàn toàn đồng vùng Nói chung miềm Bắc mùa giông tập trung từ tháng đến tháng 9, miền Tây Bắc tập trung khoảng từ tháng đến tháng năm - Trên vùng duyên hải Trung Bộ phía Bắc đến Quảng NgÃi khu vực tơng đối nhiều giông tháng đến tháng số ngày giông xấp xỉ 10 ngày/tháng Tháng nhiều tháng từ 12 đến 15 ngày Những ngày đầu mùa cuối mùa có đến ngày/ tháng TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIN P 110/22Kv - Từ Bình Định trở vào khu vực giông thờng có vào tháng víi sè ngµy xÊp xØ b»ng 10 ngµy (Tuy hoµ: 10 ngµy; Nha Trang ngµy; Phan ThiÕt: 13 ngày), tháng khác mùa đông quan sát đợc từ đến ngày giông sét - Miền Nam có nhiều giông hàng năm quan sát đợc từ 40 - 50 ngày tuỳ nơi Khu vực nhiều đồng Nam Bộ, số ngày giông sét lên tới 120 đến 140 ngày Mùa đông Nam Bộ từ tháng đến tháng 11 số ngày giông trung bình 10 ngày/tháng từ tháng đến tháng 10 có khoảng 20 ngày giông ( Sài Gòn: 22 ngày; Hà Tiên: 28 ngày) - Tây Nguyên mùa dông thờng có từ tháng 4,5 tháng Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát đợc 15 ngày giông Tây Nguyên trung bình số ngaỳ giông từ 10 - 12 ngày(Plây cu: 17 ngày; Kon Tum: 14 ngày, Đà Lạt: 10 ngày) tháng khác Mùa đông trung bình có từ đến ngày/tháng - Qua số liệu khảo sát ta thấy trung bình giông sét miền Bắc - Trung Nam, vùng lân cận lại có mật độ tơng đối giống Kết nghiên cứu ngời ta đà lập đợc đồ - phân vùng sét Việt Nam (các thống số cho bảng 1-1) Bảng 1-1: Vùng Ngày giông trung bình (ngày/năm) Giờ giông trung bình(h/năm) ĐồngBằngven biển MiỊm B¾c 81,1 215,6 6,47 MiỊn nói trung du Bắc Bộ 61,6 219,1 6,33 Cao nguyên MiềnTrung 47,6 216,21 3,31 5,8 Ven biĨn MiỊnTrung 40,0 95,2 3,55 5,8 §ång B»ng MiỊn Nam 60,1 89,32 5,37 5,9 MËt ®é sét Tháng giông trung bình cực đại TNH TON CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv - Từ số liệu ngày giông, số lợng đo lờng nghiên cứu đà thực qua giai đoạn tính toán đa số liệu dự kiến mật độ phóng điện xuống khu vực (số liệu dự báo bảng 1-2 ) Bảng 1-2: Số ngày Đồng Miền núi Cao nguyên dông ven biển trung du Bắc miền trung Ven biển §ång b»ng miỊn trung MiỊn Nam Bé 20 ÷ 40 2,43 ÷ 4,68 2,1 ÷ 4,2 1,2 ÷ 2,4 1,22 ÷ 2,44 1,26 ÷ 2,52 40 ÷ 60 4,68 ÷ 7,92 4,2 ÷ 6,3 2,4 ÷ 3,6 2,44 ÷ 3,65 2,52 ÷ 3,78 60 ÷ 80 7,92 ÷ 9,82 6,3 ÷ 8,4 3,6 ÷ 4,8 3,65 ÷ 4,87 3,78 ÷ 5,06 80 ÷ 100 9,82 ÷ 12,15 8,4 ÷ 10,5 4,8 ÷ 6,0 4,87 ÷ 6,09 5,06 ÷ 6,3 100 ÷ 120 12,15÷14,58 10,5 ÷ 12,6 6,0 ÷ 7,2 6,09 ÷ 7,31 6,3 ÷ 7,76 II Sù ¶nh hëng cđa giông sét tới hệ thống điện: - Việt Nam, khuôn khổ đề tài cấp nhà nớc KC - 03 - 07 đà lắp đặt thiết bị ghi sét ghi tổng hợp đờng dây tải điện nhiều năm liên tục, kết thu thập tình hình cố lới điện 220 KV miền Bắc từ năm 1987 đến năm 1992 đợc ghi bảng - Trong tổng hợp cố vĩnh cửu đờng dây không 220 KV Phả Lại Hà Đông, nguyên nhân sét 8/11 chiếm 72,7% Sở dĩ lấy kết cố đờng dây Phả Lại - Hà Đông làm kết chung cho cố lới định Miền Bắc đờng dây quan trọng Miền Bắc cố đờng dây ảnh hởng lớn đến tình hình truyền tải điện lới điện Ngoài theo đề tài nghiên cứu khoa học - nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hoàn thiện hệ thống chống sét bảo vệ lới điện trung áp Viện Năng Lợng đà tập trung thống kê, phân biệt tình hình cố lới điện 35 đến 110 KV Miền Bắc nói chung lới điện quốc gia nói riêng từ năm 1976 đến năm 1982 Kết thống kê đợc thể hiƯn ë b¶ng 13 B¶ng 1- 3: TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv Năm 1987 Dới 220 KV Tổng số Vĩnh cửu Đờng dây Phả Lại - Hà Đông Tổng số VÜnh cöu Do sÐt 1 1988 5 1989 24 1990 25 1 1991 30 1 1992 Tæng sè 19 105 16 22 11 - Từ thống kê cho ta thÊy r»ng: Tỉng sù cè sÐt g©y đờng dây trung áp lớn tổng số đờng dây cao áp, nhng tác hại mang lại hệ thống điện lớn Số lần cố lới điện 35KV chiếm tỷ lệ lớn đến 54% Bảng 1- 4: Năm theo dõi 1979 1980 1981 1982 Cấp điện áp KV Tổng chiều dài đờng dây (Km) 110 35 110 35 110 35 110 35 1050 3400 1100 3400 1150 3800 3300 11200 St sù cè (lÇn /100Km) Tỉng sè Do sÐt 8,5 1,85 11,5 6,00 6,8 1,46 10,7 5,40 5,6 2,50 7,7 1,20 6,9 2,50 10,8 5,10 *KÕt luËn: Qua nghiªn tình hình giông sét Việt Nam thiệt hại sé gây cho lới điện lớn nên việc đảm bảo chống sét cho đờng dây điện trạm biến áp cần thiết nhằm giảm đến mức thấp cố cắt điện đờng dây Vì việc đầu t nghiên cứu chống sét quan trọng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện vận hành lới điện qc gia TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv ch¬ng i o0o tính toán trống sét đánh trựctiếp vào trạm biến áp T rong hệ thống điện (HTĐ), trạm biến áp (TBA) đóng vai trò quan trọng Nó định rÊt lín vỊ ®é tin cËy cung cÊp ®iƯn cđa toàn HTĐ yếu tố quan trọng dẫn đến ổn định HTĐ nhiều yếu tố sóng sét điện áp truyền vào trạm từ đờng dây sét đánh trực tiếp vào trạm - Qua thống kê, ngời ta thấy số lần cố HTĐ bị sét đánh chiếm tỷ lệ lớn so với trờng hợp khác Vì việc tính toán bảo vệ TBA sét đánh để hạ đến mức tối thiểu nhiệm vụ quan trọng cần thiết Khi bị sét đánh vào trạm, thiết bị điện bị h hỏng dẫn đến việc cung cấp điện bị ngừng toàn , động thời làm ảnh hởng trực tiếp đến trình sản xuất điện ngành kinh tế khác - Để đảm bảo chống sét đánh trực tiếp vào trạm cần dùng cột thu sét dây chống sét Các cột thu sét đợc đặt độc lập ®iỊu kiƯn cho phÐp ta vËn dơng chiỊu cao cột, xà cột đèn chiếu sáng Riêng cột độc lập thờng tốn kinh tế nên dùng tận dụng đợc chiều cao cột, xà - Nếu đặt cột thu sét kết cấu trạm phân phối trời dùng dây chống sét để bảo vệ cho doạn dây dẫn nối từ sà cuối trạm đến cột đờng dây chúng đợc nối đất chung với hệ thống nối đất chung trạm độ tăng lớn nhỏ tuỳ thuộc vào thông số dòng điện sét ®iƯn trë nèi ®Êt xung kÝch cđa hƯ thèng Khi điện áp vợt giới hạn cho phép gây nên nguy hiểm cho thiết bị ®iƯn, vËy chØ ®iỊu kiƯn cho phÐp míi đợc đặt cột thu sét công trình trạm dây chống sét trạm TNH TOÁN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv - Khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp, yêu cầu kỹ thuật cần phải ý đến vấn đề kinh tế vấn đề mỹ thuật I yêu cầu kỹ thuật: - Với mục đích giảm vốn đầu t thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp trời, ngời ta thờng bố trí cột độ cao có sẵn nh cột, xà trạm 110KV có mức cách định cao nên cột thu sét đặt trực tiếp kết cấu trạm Các trụ kết cấu có đặt cột thu sét phải ngắn cho dòng điện sét (Is) khuyếch tán vào đất theo ữ hệ thống nối đất - Đối víi tr¹m 22KV bè trÝ cét thu sÐt trùc tiếp xà phải tăng cờng cách điện đến c©p 110KV, vËy sÏ cã tỉn thÊt vỊ kinh tế Khi dùng cột thu sét độc lập phải ý đến khoàng cách cột thu sét tới phận trạm để tránh khả phóng điện từ cột đến thiết bị bảo vệ Khi dùng cột đến chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét phải cho dây dẫn điện đến bảng đèn vào ống chì chôn dới đất - Để đảm bảo cho giới chống ăn mòn kim loại cần phải theo quy định loại vật liệu, tiết diện dây dùng mặt đất dới đất II giới thiệu sơ lợc thiÕt kÕ tr¹m 110/22KV: -Tr¹m cã kÝch thíc: 60 x 100m2 -Tỉng diƯn tÝch tr¹m: 6000m2 - ChiỊu cao lín cần đợc bảo vệ phía 110KV 11m phía 22KV 8m - Trong trạm có máy biến áp 110/22KV, có lộ đờng dây 110KV vào lộ đờng dây 22KV TNH TOÁN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv - Trên lộ 110KV đà có dây chống sét nên thiết bị trạm nằm dới đoạn đờng dây vào trạm đến xà đón dây đợc bảo vệ nên ta thiết kế chống sét cho phía 110KV không cần tính đến phạm vi - Trong phần thiết kế ta đa phơng án bố trí cột thu sét để bảo vệ trạm biến áp trời theo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật kinh tế sau chọn phơng án hợp lý để tính toán III - Phạm vi bảo vệ cột Thu sét: Phạm vi bảo vƯ cđa mét cét thu sÐt (H1-1): - B¸n kÝnh bảo vệ cho độ cao hx là: rx = 1,6 (h − h x ) hx 1+ h Trong ®ã: h - Là độ cao cột hx - Là độc cao cần bảo vệ h - hx = - Lµ chiỊu cao hiƯu dơng cđa cét NÕu h3 ≤ hx > ht h th× λx = 1,5h(1 − th× λ x = 0,751 − hx ) 0,8h hx h TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv - NÕu chiỊu cao cđa cét h > 30m ta phải kể đến hệ số điều chØnh nghÜa lµ: rx (h > 30m) = rx P (víi P lµ hƯ sè hiƯu chØnh) P= 5,5 h Phạm vi bảo vệ hai cột nhiÒu cét thu sÐt : - NÕu hai cét cã chiều cao nhau: giả sử cột cách khoảng a + Nếu a = 7h điểm mặt đất hai cột đợc bảo vệ an toàn h0 + Nếu a = 7h cột bảo vệ đợc độ cao h đợc xác định từ h) h h0 = a a ⇒ h0 = h − 7 + Ta xem h0 nh ®é cao mét cột tính phạm vi bảo vệ cho độ cao hx hx ≤ h h0 → r0 x = 1,5h0 1 − x 0,8h hx > h h0 → rox = 0,75h0 1 − x h + Khi cét thu sÐt cã h> 30 th× h0 = h − a 7P Hình 1-2 -Nếu hai cột có độ cao khác nhau: TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv H×nh - - NÕu có nhiều cột: Ta phải xác định cho nhóm cột gần (3 hay cột) phối hợp bảo vệ thu sét cho đỉnh cột nằm đờng tròn ngoại tiếp, cột tạo thành tam giác đa giác phần bên đợc bảo vệ hoàn toàn nếu: D 8(h − hx ) = 8ha Trong ®ã: D - Đờng kính đờng tròn ngoại tiếp đa giác cột tạo thành h Là chiều cao cét thu sÐt hx - Lµ chiỊu cao cđa vËt cần bảo vệ Hình 1- 10 TNH TON CHNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv k- hệ số ngẫu hợp dây chống sét dây dẫn có ảnh hởng hồ quang ( k cđa d©y dÉn pha A ≠ K pha B) Trong công thức ta thấy tỷ lệ nghịch với K, ta lấy giá trị K nhỏ để tÝnh víi U lín, ta cã: KA1-2= 0,275 KB1-2= 0,183 KC1-2=0,131 Và ta lấy KC1-2 hệ số ngẫu hợp ®Ĩ tÝnh to¸n Tõ ®ã ta cã: a R at U cd ( at ) = c + Lcs (1 − k ) + U LV c 2 a R at = (1 − 0,131) c + 15 + 57,21 2 = 0,4345.a( R c t + 15) + 57,21 = 0,4345.a(11t + 15) + 57,21 Ω Nh vËy thay R =11 vào ta đợc biểu thức tính Ucđ theo a t ta đợc kết sau: a t 10 (μ s) (μ s) (μ s) (μ s) (μ s) (μ s) (μ s) (μ s) (μ s) (μ s) 10 170,18 217,98 265,77 313,57 361,36 490,16 456,96 504,75 552,54 600,34 20 283,15 378,74 474,33 569,92 665,51 761,10 866,69 952,28 1077,87 1143,36 30 396,12 539,51 862,99 826,28 969,66 1113,05 1256,43 1399,82 1543,20 1686,59 40 509,09 700,27 891,45 1082,63 1273,81 1464,99 1656,17 1847,35 2038,53 2229,71 50 622,06 861,04 1100,01 1338,99 1577,96 1816,94 2055,91 2294,89 2533,86 2772,84 60 735,03 1021,80 1308,57 1595,34 1822,11 2168,88 2455,65 2742,42 3029,19 3315,96 70 848,00 1182,57 1517,13 1851,70 2186,26 2520,83 2855,39 3189,96 3524,52 3859,09 80 960,97 1343,33 1725,69 2108,05 2490,41 2872,77 3255,13 3637,49 4019,82 4402,21 90 1073,94 1504,10 1934,25 2364,41 2794,56 3224,72 3654,87 4085,03 4515,18 4945,34 100 1186,91 1664,86 2142,81 2620,76 3098,71 3576,66 4054,61 4532,56 5010,51 5488,46 Tõ giá trị R c =1 ta có bảng đặc tính Vcđ(a,t) phụ thuộc vào thời gian độ dốc đầu sóng sét a Từ bảng ta vẽ đợc đồ thị Vcđ theo a,t vẽ đợc đặc tính phóng điện chuỗi sứ 71 TNH TON CHNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv 72 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN P 110/22Kv Đồ thị giá trị Ucđ theo a vµ t víi R c =1 Ω víi sÐt đánh vào khoảng v- ợt Ta có bảng sau: t(MS) Ucs(KV) 1020 930 860 818 790 780 770 770 Bảng giá trị điện áp phóng điện chuỗi sứ Ucs(KV) Từ đồ thị ta xác định đợc giá trị ti giao điểm Ucđ vứi đặc tính V - S chuỗi sứ, ta xác dịnh đợc cặp thông số nguy hiểm (Ii;ai) Sau ta xác định đợc đờng cong nguy hiểm I = f(a) d Xác suất phóng điện Vpđ: xác suất để cặp thông số (I,a) phóng điện sét thc miỊn nguy hiĨm Vp®= f{I,a} thc miỊn nguy hiĨm hay dVp®=f{a = ai}* f { I ≥ I i } mµ − I1 f { I ≥ Ii } = = r1 26 ,1 ( r1 lµ xác suất để dòng điện sét lớn độ dốc i Ii ) f ( a = ) = f (ai − d a ≤ a ≤ + d a ) = dra ( dra lµ xác suất để dòng điện sét lớn độ dốc ) I1 10 , = f (a ≥ ) = Tõ ®ã ta xác định đợc dVpđ= r1dra hay Vpđ= Str1dra, ta chia đoạn ữ t làm thành thành phần nhỏ ®ã: Vpd = ∑ i Δ r Tõ đồ thị Ucđ với R c định đợc I, Vi, Va, a(KA/ μs) 10 Δ Va 20 víi Δ V = Vai − Vai +1 =1 Ω ta x¸c định đợc cặp giá trị (a,t) từ xác nh b¶ng sau: 30 40 50 60 70 80 90 73 100 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv T( μs) 11,8 6,7 3,7 2,8 2,3 1,8 1,5 1,2 0 I(KA) 118 134 111 112 115 108 105 96 0 V1(10-1 0,11 0,05 0,14 0,14 0,12 0,16 0,18 0,25 0 Va 0,0019 0,0005 0,0037 0,0034 0,0026 0,0049 0,065 0,0149 0 ΔVa (1 −2 ) 1,0014 0,9968 1,0003 1,0008 0,9977 0,9984 0,9976 1,0149 0 V1 ΔVa (10−6110,15 ) 49,84 140,04 140,11 119,72 178,49 178,49 253,73 0 Víi R c = 11 Ω ta cã: Vpd = ∑ 1.Δ Va =11 ,8 −6 V 51 Suất cắt sét đánh vào khoảng vợt: N KV = N dc Vpd η = 94,5.115182.10−6.0,6 = 0,0653 , (lần/100km.năm) Do ta có đồ thị I = f(a) giới hạn miền nguy hiểm: a ( KV μs) MiỊn nguy hiĨm I(kA) 74 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv cột Tính toán suát cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh Ta xét trờng hợp sét đánh vào đỉnh cột: dòng điện ®i vµo bé phËn nèi ®Êt cđa cét ®iƯn, ®ång thời phần nhỏ vào phận nối đất cột lân cận Khi có áp khí tác dụng lên cách điện đờng dây pha khác không giống nhau, ta phải tính toán điện áp đặt lên cách điện pha xét trờng hợp có giá trị lớn a ẹieọn áp đắt lên cách điện pha Giả sử ta tính Ucđ (a;t) với giá trị a = 30 ( KV μs) Vµ t = R c =1 , ( s) với cách điện lên pha đợc tính công thức sau: [ d U cd ( a;t ) = U lv + U cu x + ic R c (1 − k ) + a[ M dd ( t ) − KM cs ( t ) ] + Ldd − KLcs c c ] dd ic ( t ) t Trong đó: + ULV- thành phần điện áp làm việc đờng dây 57,12Kv + K- hệ số ngẫu hợp có ¶nh hëng cđa hå quang víi pha KA1-2= 0,257; KB1-2= 0,183; KC1-2= 0,131 + cao đờng dây: Ldd c trị số điện cảm phần cột điện tính từ mặt đất tới độ Ldd = L0.hdd c + L0- điện cảm đơn vị thân cột điện ta lấy L0 = 0,6 μH m + hdd- ®é treo cao cđa d©y dÉn pha: A1-2: hdd= 20,8 ⇒ + B1-2: Ldd = 0,6.20,8 c = 12,48 μH hdd = 17,8m ⇒ Ldd = 0,6.17,8 = 10,68 μH c C1-2: hdd= 14,8 m ⇒ Ldd =0,6.14,8 = 8,88 μH c 75 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN P 110/22Kv + Lcs c - trị số điện cảm phần cột điện tính từ mặt đất tới độ treo cao d©y chèng sÐt Lcs = L0 hcs = 0,6 ì 25 = 15 H + c Mdd(t)- hỗ cảm khe phóng điện sét với mạch vòng dây dẫn đất đợc tính: V +H h H M dd ( t ) = 0,2hdd ln t − ln + 1 (1 + β) H 2hdd Δh V- vận tốc phát triển với phóng điện ngợc khe với Vt= C - tốc độ tơng đối phóng điện ngợc sét ( = 0,3) C- tốc độ truyền sóng không khí ( C = 300 m μs ) ⇒ Vt= 0,3.300.5 = 450 ( m μs ) ( lÊy t = 5) H = hc+ hdd: Pha A1-2: H = 25 + 20,8 = 45,8 (m) B1-2: H = 25 + 17,8 = 42,8 (m) C1-2: H = 25 + 14,8 = 39,8 (m) Δh = hc- hdd: Pha A1-2: B1-2: C1-2: Δ h =25 Δh = - 20,8 = 4,2 (m) 25 - 17,8 = 7,2 (m) Δh = 25 - 14,8 = 10,2 (m) ⇒ Víi pha A1-2: 45 + 45 , 4,2 45,8 A M dd1−2 = 0,2.20,8ln − ln +1 =11 98 μH , (1+ 0,3 45,8 2.20,8 ) 4,2 ⇒ Víi pha B1-2: 450 + 42,8 7,2 42,8 B M dd1−2 = 0,2.17,8ln − ln +1 = 10,64μH (1+ 0,3)42,8 2.17,8 7,2 ⇒ Víi pha C1-2: 450 + 39,8 10,2 39,8 C M dd1−2 = 0,5.14,8ln − ln +1 = 5,76μH (1+ 0,3)39,8 2.14,8 10,2 + Mcs(t)- trë c¶m mạch khe sét mạnh dây chống sét đợc tÝnh: Vt + 2hc 0,3.100.5 + 2.25 M cs ( t ) = 0,1hc ln + 1 = 0,2.25ln + 1 = 15,2μH 2(1 + 0,3)25 2(1 + β) 76 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv + Udc- thành phần điện cảm ứng lên đờng dây pha gây bỡi diện trờng ®iƯn tÝch khe sÐt vµ cét U dcu = (1 − k ( vt + hc ) ( Vt + Δ h)(vt + H ) hcs 0,1.a.hdd ) ln hdd β (1 + β2 )hc Δ h.H ⇒ Víi pha A1-2: A1 U dcu−2 = (1− 0,257 , 25 0,1.30.20,8 (0,3.300.5 + 25) (0,3.300.5 + 4,2)(0,3.300.5 + 45 8) ) ln =8 20,8 0,3 (1+ 0,3 25 42.45 ) , ⇒ Víi pha B1-2: B1 U dcu−2 = (1− 0,183 25 0,1.30.17,8 (90.5 + 25) (90.5 + 7,2)(90.5 + 42,8) ) ln = 756,096Kv 17,8 0,3 (1+ 0,3 25 7,2.42,8 ) ⇒ Víi pha C1-2: C1 U dcu−2 = (1 − 0,131 25 0,1030.14,8 (90.5 + 25) (90.5 +10,2)(90.5 + 39,8) ) ln = 643 214Kv , 148 0,3 (1 + 0,3 25 10 2.39,8 ) , + is làthành phần dòngđiện sét vào thân cột đợc xác định công thức: i s ( t ) = a Lcs − 2M cs ( t ) 2R c (1 − −α2t ) Víi: + Lcs- điện cảm dây chống sét Lcs = Z cs L C + L- chiều dài khoảng vỵt L = 200 m + Zcs- tỉng trë sãng cđa d©y chèng sÐt Zcs= 410,998 (Ω) + C- tèc ®é truyÒn sãng C = 300 m μs ⇒ Lcs = + α2 = 410,998.200 = 247μH 300 Rc 2.11 = = 0,072 cs Lcs + Lc 274 + 2.15 77 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv VËy ta cã: ic ( t ) = 30.274 − 2.15,2 (1− −0, 072.5 ) = 112,12KA 2.11 + Độ biến thiên dòng điện sét : Thay vµo ta cã: d ic ( t ) dt = d ic ( t ) dt = a.Lcs − 2M cs ( t ) 2R c α2 −α2 t 30.274 − 2.15,2 0,072.−0,072.5 = 18,7 2.11 B©y giê ta thay tham số đà tính đợc tham sè cho tríc Rc = 11Ω ; a = 30 KA ; t = s vào công thức tính Ucđ ta tính đợc điện áp đặt lên s cách điện pha: Điện áp đặt lên cách ®iÖn pha A1-2 A U cd1−2 (a, t ) = 57,12 + 855,655 + 102,68.11(1 - 0,257) +30 [11,98 - 0,257.15,2] + (12,48 - 0,257.15)18,7 = 2155,474 Kv ⇒ §iƯn áp đặt lên cách điện pha B1-2 B U cd12 ( a, t ) = 57,12 + 756,096 + 102,68.11( 1- 0,183) + 30 [10,64 - 0,183.152] + (10,68 - 0,183.15) 18,7 = 2120,138 Kv Điện áp đặt lên cách điện pha C1-2 C U cd12 ( a, t ) = 57,12 + 643,214 + 102,68.11 (1- 0,131) + 30 [5,76 - 0,131.15,2] + (8,88 - 0,131.15).18,7 = 1924,227 Kv Qua tính toán ta thấy điện áp đặt lên cáchđiện pha A1-2 lớn so với pha khác nên ta lấy pha A1-2 đểtính toán điện áp tác dụng lên chuỗi sứ sét đánh vào đỉnh cột đờng dây điện b Điện áp đặt lên cách điện pha A1-2 trờng hợp vào đỉnh cột Điện áp đặt lên cách điện pha A1-2 đợc tÝnh bëi c«ng thøc: U cd ( t ) = U LV + U cd + U ct + ic R c − KVcs 78 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv Trong ®ã: ULV= 57,21 KV ( ®· tÝnh) d U c - thành phần điện áp cảm ứng điện d U c = (1− k ( vt + hc ) (vt + Δ h)( vt + H ) hcs 0,1.a.hdd ) ln hdd β (1+ β) hc Δ h.H = (1− 257 , , 25 0,1.a.20,8 (90t + 25) (90t + 4,2)(90t + 45 8) ) ln 20,8 03 , (1+ 25 4,2.45 , ) , = 4,79a ln (90t + 25) (90t + 4,2)(90t + 45 8) , 585 982 , Víi giá trị a = 10, 20, 30.100 KA s t = 1, 2, 3.10 (s) Thay Uđc ta cã kÕt qu¶ b¶ng sau: At 10 10 148,49 204,41 239,1 263,75 285,12 301,75 315,92 328,26 339,19 349,00 20 296,97 408,83 478,24 527,49 570,24 603,51 631,85 656,53 678,39 698,00 30 445,46 613,25 957,65 791,25 855,36 905,26 947,77 984,79 1017,58 1047,00 40 593,95 817,66 1197,06 1054,99 1140,48 1207,02 1263,69 1313,05 1356,77 1396,00 50 742,44 1022,08 1436,47 1318,75 1425,59 1508,77 1579,62 1641,31 1695,96 1745,00 60 890,92 1226,49 1675,88 1582,49 1710,71 1810,53 1895,54 1969,58 2035,16 2094,01 70 1039,41 1430,91 1915,29 1846,25 1995,83 2112,28 2211,48 2297,84 2374,35 2443,01 80 1187,89 1635,33 2154,71 2109,99 2280,95 2414,04 2527,40 2626,10 2713,54 2792,01 90 1336,39 1839,74 2154,71 2373,75 2566,07 2715,79 2843,33 2954,37 3052,73 3141,01 100 1484,87 2044,16 2394,12 2637,49 2851,19 3017,55 3159,25 3282,63 3391,93 3494,02 t Uc lµ thành phần điện cảm từ d t dd ic Ta cã: U c = Lc d + a.M dd ( t ) t Trong ®ã: dd U c - điện cảm d ic dt cột tính từ mặt đát đến xà treo dây dÃn - tốc độ biến thiên dòng điện sét đánh vào đỉnh cột, giá trị phụ thuộc vào biến thiên có phản xạ hay cha có từ cột lân cận trë vỊ 79 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv M dd ( t ) = 4,616(ln 90t + 45,8 − 0,24 +1 59,54 Thay giá trị t = 0, 1, 2, 3.10 s vào công thức Mdd(t) ta có kết b¶ng sau: T 10 Mdd(t) 6,592 8,707 10,102 11,145 11,98 12,673 12,267 13,783 14,25 14,666 Thành phần điện áp ic Rc: - Khi cha có phản xạ từ cột lân cận trë vỊ t ≤ L c Víi L lµ chiều dài khoảng vợt = 200 m C vận tèc truyÒn sãng = 300 μs t≤ 2.200 = 33s , 300 + Dòng điện cột ic(t): ta có sơ đồ thay nh hình vẽ: i C ( a ,t ) = i α1 = a Z cs + 2R c Z cs Z cs ( t ) − M cs ( t ) − αl Z cs + R c 410,998 + 2.11 = = 14,43 2.15 Lcs c 2i c ic rq Zcs Is Rc Thay vào biểu thức tính ic(a,t) ta có bảng kết qu¶ 80 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRM BIN P 110/22Kv Tốc độ biến thiên: d ic a a 410,998a 0,9492a = Z cs = = = dt ( Z cs + 2R c )t (410,998 + 2.11)t 432,998 t d ic Giá trị d đợc tính bảng kết t Ta có sơ đồ thay thÕ: 2i ic c cs Lc Lcs rq Is Rc i: Lcs = Zcs Z cs L C Zcs- tổng trở sóng dây chống sét không cã ¶nh hëng cđa hå quang Lcs = 534,297.200 = 356,198μ H 300 81 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv 82 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv + Dòng điện cột ic(a,t) là: ( ) ic a1t ) = a ( Lcs − 2M cs (t )) − e −α2t 2R c víiα2 = 2R c 2.11 = = 0,057 CS 356,198 + 2.15 LCS + 2LC Giá trị MCS(t) bảng sau: ln 90t + 50 M CS (t ) = 5 + 1 65 B¶ng 3.7 T 10 9,24 MCS(t) 9,19 9,28 9,29 9,32 9,33 9,34 9,35 9,36 9,37 B¶ng 3.8 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T( μs) 11,3 4,9 3,5 2,4 1,6 1,3 0 0 I(KA) 113 98 105 9,6 80 78 0 0 V1(10-1) 0,132 0,234 0,179 0,253 0,466 0,504 0 0 Va 10-3 0,031 0,125 0,066 0,149 0,649 0,780 0 0 0,906 1,059 0,917 0,5 0 0 24,78 16,41 12,65 40,49 89,71 0 0 a(KA/ μs) ΔVa (1 −2 ) V1 ΔVa (10−611,96 ) Ta cã: 0,869 1,78 VPd = ∑Vi Δ a = 196.106 ⇒ n c = N.Vpd = 189.196.1060,6 = 0,0222 V (lần/100Km.năm) Tính xác suất phóng điện sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột n = nc + n KV + n dd = 0,0222 + 0,0653 + 0,254 = 0,3415 (lần/100km.năm) tiêu chống sét đờng dây tải điện m= 1 = = 2,93 n 0,3415 (lần /100km.năm) 83 TNH TON CHNG SẫT CHO NG DY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv * KÕt luËn : ta thấy suất cắt điện đờng dây 110KV chấp nhận đợc (không cao quá), tham số cột đảm bảo tiêu suất cắt cho đờng dây có sét đánh vào Vậy để giảm số lần cắt điện sét dùng biện pháp sau - Giảm xác suất phóng điện VPđ cách giảm điện trở nối đất cột điện tăng cờng cách điện đờng dây - Giảm trị số góc bảo vệ để giảm khả sét đánh vào dây dẫn Trờng hợp sét đánh vào dây dẫn đợc xem nguy hiểm Vì dễ gây phóng điện, nh đờng dây 110KV xác suất phóng điện đạt tới 80%, đờng dây điện áp cao xác suất giữ trị số lớn Tuy nhiên cần phải bảo vệ se yêu cầu cột phải cao nh làm tăng giá thành Baỷng giaự trũ cuûûa d-it/ dt =0,949 a/t t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 9,492 4,746 3,164 2,373 1,898 1,582 1,356 1,187 1,055 0,949 18,984 9,492 6,328 4,746 3,797 3,164 2,712 2,373 2,109 1,898 28,476 14,238 9,494 7,121 5,696 4,747 4,069 3,560 3,165 2,848 37,968 18,984 12,656 9,492 7,594 6,328 5,424 4,746 4,219 3,797 47,460 23,730 15,820 11,865 9,492 7,910 6,780 5,933 5,273 4,746 56,952 28,476 18,984 14,238 11,390 9,492 8,136 7,119 6,328 5,695 66,444 33,222 22,148 16,611 13,289 11,074 9,492 8,306 7,383 6,644 75,936 37,968 25,312 18,984 15,187 12,656 10,848 9,492 8,437 7,594 85,428 42,714 18,476 21,357 17,086 14,238 12,204 10,679 9,492 8,543 94,920 47,460 31,640 23,73 18,984 15,820 13,560 11,865 10,547 9,492 a 10 Bảng giá trị cña t i c (ait ) = a [410,998t − 2M cs( t ) − 0,142 ] 432,998 10 10 9,064 18,554 28,044 37,535 47,026 56,517 66,009 75,500 84,992 94,483 20 18,128 37,108 56,088 75,071 94,052 113,035 132,017 151,000 169,983 188,966 a 84 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv 30 12,192 55,661 84,131 112,605 141,077 169,552 198,026 226,500 254,975 283,449 40 36,257 74,115 112,175 150,141 188,103 226,069 264,035 302,000 339,966 377,932 50 45,321 92,769 140,219 187,676 235,129 282,586 330,044 377,501 424,958 472,415 60 54,385 111,323 168,263 225,212 282,155 339,104 396,052 453,000 509,949 566,898 70 63,449 129,876 196,307 262,747 329,181 395,621 462,061 528,501 594,941 661,381 80 72,513 148,430 224,315 300,282 376,206 452,138 528,069 604,001 679,933 755,865 90 81,577 166,984 252,394 337,817 423,232 508,655 594,078 679,501 764,924 850,348 100 90,642 185,538 280,438 375,553 470,258 565,173 660,087 755,002 849,916 944,831 85 ... cột thu sét công trình trạm dây chống sét trạm TNH TON CHNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv - Khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp, yêu cầu kỹ thuật cần phải... bảng số liệu ta vẽ phạm vi bảo vệ cột thu sét (theo sơ đồ bố trí cột thu sét) 20 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP 110/22Kv 21 TÍNH TỐN CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY V TRM BIN P 110/22Kv... tích trạm: 6000m2 - Chiều cao lớn cần đợc bảo vệ phía 110KV 11m phía 22KV 8m - Trong trạm có máy biến áp 110/22KV, có lộ đờng dây 110KV vào lộ đờng dây 22KV TNH TON CHNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM