nhà máy nhiệt điện - thiết kế bảo vệ chống sét

32 208 2
nhà máy nhiệt điện - thiết kế bảo vệ chống sét

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét CHƯƠNG XI: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP I.TỔNG QUAN : Sét đánh trực tiếp vào dây dẫn đường dây tải điện ,vào thiết bò phận mang điện nhà máy gây nên điện áp nguy hiểm làm ngắn mạch, chạm đất pha, gây hư hỏng cách điện thiết bò, gây gián đọan cung cấp điện, làm thiệt hại đến kinh tế, hệ thống điện phải chống sét cách có hiệu Ta bảo vệ sét đánh trực tiếp dây dẫn, cộtt thu sét Đối với vùng có điều kiện thời tiết khắc nghiệt nước ta nên dùng cột thu sét II THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU SÉT – TÍNH TOÁN PHẠM VI BẢO VỆ : Khu vực trạm 220 kV hai tổ máy biến áp tự ngẫu : Các độ cao cần bảo vệ : • Xà đỡ dây MBA dây vượt có độ cao 16,5m • Xà đỡ góp góp có độ cao 11m • Tất máy biến áp tự ngẫu pha có kích thước máy: cao 8m, rộng 6m, dài 10m Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm máy biến áp ta dùng hệ thống cột thu sét đánh số từ đến 17 cột ( cột 12 dùng để phối hợp với cột 17 bảo vệ cho xà treo dây liên lạc cấp điện áp ) sơ đồ mặt Dựa vào sơ đồ mặt ta chọn đa giác có đường kính ngoại tiếp lớn hình chữ nhật ( tạo cột9,10,13,14) có kích thước : 50 x 61,6m  D= 50 + 61,62 = 79,34 m Độ cao lớn h x = 16,5m đặt diện tích hình chữ nhật (tam giác ) bảo vệ hoàn toàn thỏa mãn điều kiện : D +h x =79,34* +16,5=26,4 m 8 Như chon độ cao tất cột thu sét h = 27m Xác đònh phạm vi bảo vệ bên cột thu sét cho độ cao h x = 16,5m Phạm vi bảo vệ cột thu sét độ cao 16,5m : h≥ • r= 1,6h Nguyễn Đình Vinh h − hx 27 − 16,5 =1,6*27 =10,43 m h + hx 27 + 16,5 Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét • Phạm vi bảo vệ cột thu sét độ cao 11m : h − hx 26 − 11 =1,6*26 = 18,2 m h + hx 26 + 11 Phạm vi bảo vệ đôi cột – 2: r=1,6*h • a h01=h- =27-61,6* =18,2 m 7 h01 − hx 18,2 − 16,5 r01=1,6*h =1,6*18,2 =1,427 m h01 + hx 18,2 + 16,5 • Phạm vi bảo vệ đôi cột – : ( đôi cột bảo vệ độ cao 11m ) a 40,5 h02=h- =27=21,44 m 7 21.4 − 11 r02=1,6*21,44 =10,67 m 21,4 + 11 • Phạm vi bảo vệ đôi cột – : (đôi cột bảo vệ độ cao 11m) a 41 h 03 = h- =27- =21,14 m 7 21,14 − 11 r 03 =1,6*21,14 =10,67 m 21,14 + 11 • Phạm vi bảo vệ đôi cột – 13 : (đôi cột bảo vệ độ cao 11m) a 50 h04= h- =27- =19,86 m 7 10,86 − 11 r04=1,6*19,86 =9,12 m 19,86 + 11 • Phạm vi bảo vệ đôi cột 12-16: a 68,62 h05= h- =27=17,2 m 7 17,2 − 11 r05=1,6*17,2 =6,05 m 17,2 + 11 Đối với trạm 110kV khu vực đặt máy biến áp:  Các độ cao cần bảo vệ: • Xà đỡ dây MBA dây trượt có độ cao 11m • Xà đỡ góp góp có độ cao 7,5m • Hai máy biến áp có kích thước máy : cao 5m, rộng 5m, dài 8m Nguyễn Đình Vinh Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm máy biến áp ta dùng hệ thống cột thu sét đánh số từ 18 đến 30 sơ đồ mặt Dựa vào sơ đồ mặt ta chọn đa giác có đường kính lớn hình chữ nhật (tạo cột 25,26,29,30) có kích thước : 27 x 30m Độ cao lớn hx = 11m đặt diện tích hình chữ nhật (tam giác) bảo vệ hoàn toàn thoảõ mãn điều kiện : D= 27 + 302 =40,36 m D h ≥ +h x =40.36* +11=16,045 m 8 Như chọn độ cao tất cột thu sét h = 17m • Xác đònh phạm vi bảo vệ bên cột thu sét độ cao h x= 11m: h − hx 17 − 11 r x = 1,6h =1,6*17 =5,83 m h + hx 17 + 11 • Xác đònh phạm vi bảo vệ bên cột thu sét độ cao hx = 7,5m: h − hx 17 − 7,5 r x = 1,6h =1,6*17 =10,55 m h + hx 17 + 7,5 Ta thấy cột thu sét hoàn toàn bảo vệ xà đỡ độ cao 7,5m • Phạm vi bảo vệ đôi cột18-19: a 27 h01=h- =17- =13,14 m 7 h01 − hx 13,13 − 11 r01=1,6*h01 =1,6*13,24 =1,86 m h01 + hx 13,14 + 11 • Phạm vi bảo vệ đôi cột 18-23 : a 27,5 h02=h- =17= 13,07 m 7 13,07 − 7,5 r02=1,6*13,07 =5,66 m 13,07 + 7,5 • Phạm vi bảo vệ đôi cột 23-28 : • a 40,36 h03=h- =17=11,23 m 7 Phạm vi bảo vệ đôi cột 27-30 : h04=h 03 =11,23 m r04=r 03 =3,58 m Với độ cao hx = 5m (các máy biến áp) ta tính phạm vi bảo vệ cột là: h − hx 17 − r x = 1,6h =1,6*17 =14,84 m h + hx 17 + Nguyễn Đình Vinh Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét • Hình vẽ cho thấy xà đỡ góp có độ cao 7,5m máy biến áp bảo vệ hoàn toàn Đối với khu vực đường dây mà cột thu sét che phủ hết ta thêm dây chống sét  Như với cách bố trí cột thu sét hình vẽ trạm 220kV, trạm 110kV khu vực đặt MBA bảo vệ hoàn toàn Khu vực nhà máy: • Nhà máy có ống khói , ống khói có độ cao 70m, ta phải bảo vệ cho ống khói Lợi dụng độ cao ống khói ta bố trí bốn kim thu sét tạo thành hình vuông miệng vành ống khói đặt vòng (đai) dây kim loại kim để liên kết kim lại với • Chọn kim thu sét có độ cao h kim = 15m, độ cao cột thu sét h= 70 + 15 = 85m, nằm khoảng (60 ÷ 100)m, nên chiều cao phạm vi bảo vệ cột thu sét giảm : h’= h-Δh Δh = 0,5(h-60)= 12,5 m ⇒ h´ = 85-12,5 = 72,5 m • Phạm vi (bán kính) bảo vệ cột thu sét độ cao h x= 10m (độ cao trần nhà máy): 5,5 h − hx 72,5 − 10 r x = 1,6h p=1,6*72,5 * =56,76 m h + hx 72,5 72,5 + 10 Dựa phạm vi bảo vệ cột thu sét đặt ống khói ta nhận thấy phần nhà máy gần bảo vệ toàn Ngoài ta cần đặt kim thu sét góc đỉnh nhọn, làm đường viền chung quanh mái nhà, nối đất mái nhà làm kim loại  Vậy với cách bố trí khu vực nhà máy bảo vệ hoàn toàn Nguyễn Đình Vinh Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét CHƯƠNG XII : THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT • Nối đất hệ thống thu sét (HTTS) đóng vai trò quan trọng công việc phát huy tac dụng bảo vệ HTTS Nếu nối đất không đạt yêu cầu nhiều hậu xấu không đặt HTTS Bởi HTTS với độ cao vượt hẳn độ cao công trình, có tác dụng câu sét vào công trình (nghóa xác suất sét đánh phụ thuộc vào độ cao), tổng trở xung (điện trở xung kích) hệ thống nối đất (HTNĐ) tản dòng sét cao, điện áp giáng xung HTNĐ lớn gây nguy hiểm, làm phóng điện xuyên thủng cách điện trang thiết bò trạm gây nên phóng điện ngược trạm (và đoạn đường dây gần trạm) tạo nên dạng sóng cắt có biên độ, độ dốc lớn, nguy hiểm cho cách điện dọc máy biến áp I TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT : Tính toán nối đất tự nhiên: a Đối với trạm 220kV: • Điện trở suất đất đo vào lúc khô : pđo =182 Ω m Do điện trở tính toán : ptt= pđo* km = 184*1,6=294,4 Ωm • Đối với trạm 220kV : Có đường dây đấu vào trạm 220kV có đặt DSC toàn tuyến, nen : Rc Rc Rcs_c = + + Rcs Do: ρ tt =294,4 < 500 Ωm Nên chọn Rc =10 Ω m Điện trở tác dụng đoạn DCS khoảng vượt : Rcs = k.ro.l • Đường dây 220kV sử dụng dây chống sét TK – 70 nên ro = 2,38 Ω /km • Chiều dài trung bình khoảng vượt : 1kv = 300m (= 0,3km) • Đường dây 220kV có hai DCS nên k = 0,5 Rcs = k.ro.l =0,5*2,38*0,3=0,357 Ω 10 ⇒ Rcs_c= 10 + + = 1,72 0,357 Có đường dây đấu vào Nguyễn Đình Vinh : Ω R tn _ 220 = Rcs 1,72 = =0,246 Ω n Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét b.Đối với trạm 110kV : • Có đường dây đấu vào trạm 110kV có đặt DCS toàn tuyến, nên : Do : ptt = 294,4 Ω m < 500 Ω m, nên chọn Rc = 10 Ω • Điện trở tác dụng đoạn DCS khoảng vượt Rcs= k.ro.l • Đường dây 110kV sử dụng dây chống sét TK – 50 nên ro=3,7 Ω /km • Chiều dài trung bình khoảng vượt : 1kv =200m (0,2km) • Đường dây 110kV có DCS nên k= Rcs= k.ro.l= 1*3,7*0,2 =0,74 Ω 10 Rc ⇒ Rcs_c= 10 = 2,375 Ω Rc = + + + + 0,74 Rcs Trạm có đường dây đấu vào nên n = Rcs _ c 2,375 Rtt_110 = = = 0,396 Ω 6  Vậy điện trở nối đất tự nhiên toàn nhà máy : Rtn _ 220 * Rtn _110 0,246 + 0396 Rtn = = =0,162 Ω Rtn _ 220 + Rtn _ 110 0,246 + 0,396 Thiết kế nối đất nhân tạo: a Nối đất mạch vòng : Mặc dù nối đất tự nhiên nên đạt yêu cầu R tn=0,162 Ω < 0,5 Ω nhằm tăng cường an toàn dự phòng cho trường hợp nối đất tự nhiên có thay đổi, ta phải đặt thêm phận nối đất nhân tạo có điện trở tản Rnt ≤ 1Ω Mạch vòng nối đất chạy ven chu vi nhà máy (Rmv) có dạng Mặt theo thiết kế toàn nhà máy có kích thước (280 x 250)m Chu vi nhà máy : l = 2(l1 + l2) = (280+ 250) = 1060m Tỷ số l1/l2 = 280/245 = 1,12 cách nội suy tuyến tính ta hệ số hình dáng mạch vòng : 1,12 − K= (5,81-5,53)+ 5,53 =5,59 1,5 − • Ta chọn thép tròn có đường kính d=20mm để tạo mạch vòng : • Độ chôn sâu to=0,8m • Điện trở suất chất đo vào lúc khô pđo=184 Ω m • Với nối đất an toàn, tra bảng ta : km=1,6 ⇒ ptt = pđokm=184*1,6=294,4 Ω m Vậy điện trở tản xoay chiều mạch vòng : k * L2 294,4 5,59 * 10602 Rmv= Rt =ptt * 2π * L ln t0 * d = * 3,14 * 1060 ln 0.02 * 0,8 =0,87 Nguyễn Đình Vinh Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét Do Rmv = 0,87 Ω 〈1 Ω nên ta sử dụng nối đất bổ sung b Nối đất bổ sung : Ta xét nối đất bổ sung cho trạm, bỏ qua nối đất bổ sung cho khu vực nhà máy Nối đất bổ sung có nhiều dạng kích thước khác • Chọn nối đất bổ sung dạng tia cọc hình vẽ, chiều dài tia l t =10m, có đường kính dt=20mm, chiều dài cọc lc=2m, đường kính dc=20mm, độ chôn sâu t0 =0,8m • Điện trở tản xoay chiều hệ tia K – hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ngang có tính đến hiệu ứng che (phụ thuộc hình dáng) : tra bảng ta K = t= t +l c /2=1,8+ =1,8 m 2 k * Lt 202 tia R = ptt * 2π * L ln t0 * dt =294,4* * 3,14 * 20 Ln 0,8 * 0,02 =23,74 ω Rc=ptt * 2π * Lc * t + lc   2lc  Ln dc + Ln * t − lc    =130,84 Ω Do khoảng cách cọc lớn (10m) so với chiều dài cọc 2m nên ta bỏ qua hiệu ứng che xem hệ số sử dụng tổng hợp η = 23,74 * 130,84 R * Rc Rth = Rc +tian * R = 130,84 + * 23,74 =15,37 Ω Tia Ta đặt 30 điểm nối đất bổ sung (tương ứng với số cột thu sét) nên điện trở tản xoay chiều toàn nối đất bổ sung : 15,37 Rbs Σ = Rmbs = 30 =0,53 Ω Điện trở nối đất nhân tạo hệ thống là: Nguyễn Đình Vinh Nhà Máy Nhiệt Điện R nt = Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét R R mv bsΣ * R bsΣ + R mv = 0.87 * 0,53 =0,33 Ω ≤ 1( Ω ) thỏa ĐK nối đất nhân tao 0,87 + 0,53 • Điện trở tản tổng toàn HTNĐ : Rtn * Rnt 0,162 * 0,33 Rt= = 0,11 Ω ≤ 0,5 Ω Rtn + Rnt 0,162 * 0,33 Vậy thoả điều kiện quy phạm nối đất an toàn Tính tổng trở xung HTNĐ có nối đất bổ sung (NĐBS) : • Nhiệm vụ chủ yếu NĐBS tản dòng sét cách thuận lợi, để có hiệu tốt cần sử dụng dạng nối đất tập trung Vì nối đất tập trung, nên dòng điện đạt trò số cực đại ( t = τ ds ) trình độ kết thúc( τ ds ≤ T ) Trò số điện trở tản ' ổn đònh NĐBS ( Rbs ) phần nối đất an toàn quy đổi mùa mưa Tổng trở xung HTNĐ tính cách gần theo tiên đề, giả thiết sau:  Coi có nối đất bổ sung chân cột bò sét đánh trực tiếp mạch vòng nối đất ven chu vi trạm tham gia vào việc tản dòng sét  Bỏ qua hiệu ứng che nối đất bổ sung mạch vòng nối đất trạm (do mạch vòng trạm tải khu vực rộng)  Bỏ qua tượng phóng tia lửa điện đất (nẹt lửa đất), kể đến ảnh hưởng mạch vòng nối đất Nguyễn Đình Vinh Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét • Các giả thiết làm cho việc tính toán tổng trở tản xung HTNĐ đơn giản hơn, kết tương đối xác, nhiên thực phương pháp gỉai tích, kết lớn thực tế nghiêng phía an toàn R'bs * Z (0,τ ds) Nghiệm có dạng tổng quát có dạng : với Z(0, τ ds )= , tổng trở xung đầu vào R'bs + Z (0,τ ds (x = 0, nơi dòng sét vào HTNĐ) mạch vòng nối đất dòng sét đạt trò số cực đại ( t = τ ds ) 1,25 K 'm R’bs=Rbs =15,37 =12,01 Ω 1,6 Km Trong đó: km - hệ số mùa mùa khô : km=1,6 k’m - hệ số mùa mùa sét : k’m=1,25 Do sử dụng mạch vòng tuý nên 1,25 K 'm R’mv =Rmv =0.87 =0.7 Ω 1,6 Km Tổng trở xung đầu vào mạch vòng nối đất tổng trở xung đầu vào tia tương đương có chiều dài l’(hình XII- 4), với l’= l1+l2 = 280+250 = 530m Các thông số rãi tính (theo đơn vò dài m) sau: L’ =Lo* G’=2*Go    l'   Lo = 0,2 ln r − 0.31     Với  −1 Go = (Ωm)    * R' mv * l ' R=d/2=0,02/2=0,01 m Do : Nguyễn Đình Vinh Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét 480 -0,31)=2,094 µH / m 0,01 ⇒ L' =0,5*2,094=1,047 µH / m Lo=0,2(ln −1 =1,408 10 −3 (Ωm) * 0,7 * 530 ⇒ G ' = *1,408 * 10 −3 =2,816 10 −3 (Ωm) −1 Go= Ta điện cảm tổng ,điện dẫn tổng : L=L’*l’=1,047*530=502,56( µH ) G=G’*l’=2,816 10 −3 *530=1,352 (Ωm) −1 Tổng trở xung đ ầu vào HTNĐ đạt trò số cực đại gần vào lúc dòng sét qua biên độ, tức lúc t = τ ds từ hệ phương trình vi phân: ∂u ∂i ∂u ∂u − = L' − = L' G ' ∂x ∂t ∂x ∂t ⇒ [[ ∂i ∂i ∂u − G '*u − = L' G ' ∂x ∂x ∂t  Xk  τ ds −  * R ' bs * R ' mv n e  π  T1 ⇒ Z Σ (0, τ ds )= * R ' mv +∑ (1) R ' mv R ' bs + R ' mv k =1 + R ' bs cos Xk (Dùng phương pháp toán tử Laplace giải hệ phương trình vi phân) τ ds = 5µs ; Trong đó: Thời T =LG/ π =502,56*1,352 =68,914 ( µs ) π Xk- nghiệm phương trình vi tuyến (siêu việt) : 0,74 R ' mv tg X + X=0 ⇒ tg X+ X=0 12,01 R ' bs ⇒ tgX +0,0616X =0 Chuỗi số hạng (1) cần tính đến số hạng thứ k – mà đó, X K τ ds ≤ ) * A= ( T1 π Vì eA ≤ 0,05 có nghóa ta nhận gía trò : * 69,914 * π =20,19(rad) Giải phương trình:(bằng chương trình MATLAB) với điều kiện: X K ≤ 20,19 rad ta nghiệm gần : X1= 3.1419 , X2= 6.3210 , X3 = 9.4120 XK ≤ Nguyễn Đình Vinh 10 Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét Do Rx [...]... Vinh 18 Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét ∂iC 4,02ln(1,758t+0,769)+3,109 (2) ∂t Điện áp cảm ứng điện : cư • Do sự trung hoà điện tích trong khe sét trong giai đoạn phóng điện ngược, các điện tích ràng buộc trên dây dẫn (được tạo nên cảm ứng trong giai đoạn phóng điện tiên đạo) được giải phóng, chạy về 2 phía của dây dẫn (tính từ cột bò sét đánh) tạo nên thành phần điện áp cảm ứng điện DCS... PHÓNG ĐIỆN VP TRÊN ĐƯỜNG DÂY : 1 Khi sét đánh vào đỉnh cột hoặc DCS gần đỉnh cột : Sơ đồ phân bố dòng sét như hình vẽ : Nguyễn Đình Vinh 17 Nhà Máy Nhiệt Điện Thiết kế Bảo Vệ Chống Sét Do Rx

Ngày đăng: 06/01/2016, 13:40

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan