TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Độc Lập - Tự Do – Hạnh Phúc -  - ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY 220/110kV I – DỮ LIỆU BAN ĐẦU  Bản vẽ sơ đồ mặt kích thước trạm biến áp 220/110kV Trạm biến áp 220/110 kV: + Phía 220 kV có lộ đường dây, sử dụng sơ đồ góp có góp vòng, cấp điện từ MBA (T3, T4) MBA tự ngẫu (AT1, AT2) + Phía 110 kV có lộ đường dây, sử dụng sơ đồ góp có góp vòng, cấp điện từ MBA tự ngẫu (AT1, AT2) + Độ cao xà cần bảo vệ phía 220 kV 11m 16m + Độ cao xà cần bảo vệ phía 110 kV 8m 11m + Các kích thước hình học khác cho vẽ  Đường dây không  Điện áp:  Loại cột: 220kV cột kim loại  Trạm 220kV:  Dây dẫn: AAC - 120  Dây chống sét: C - 70  Khoảng cách hai cột: 320m  Chiều cao cột: 30m  Điện trở suất đất: 100Ωm  Điện trở cột: 10Ω  Số ngày sét đánh: 100 ngày/năm  Mức độ ô nhiễm: Trung bình II – NỘI DUNG TÍNH TOÁN Phần I: Tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp nối đất trạm biến áp đường dây Chương 1: Hiện tượng dông sét ảnh hưởng đến hệ thống điện Việt Nam Chương 2: Tính toán bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp Chương 3: Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp Chương 4: Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện Phần II: Chuyên đề tính toán điện áp lựa chọn công suất kháng điện cho đường dây vận hành không tải chế độ xác lập III – CÁC BẢN VẼ:  Các phương án bảo vệ chống sét đánh trực tiếp Phạm vi bảo vệ cột thu sét phương án khác  Các kết tính toán nối đất an toàn nối đất chống sét cho trạm biến áp  Phương pháp kết tính toán tiêu bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện  Các kết tính toán điện áp công suất kháng bù ngang cho đường dây tải điện 500kV ………………… Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 22/10/2013 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày 20 tháng 10 năm 2013 Trưởng khoa Người hướng dẫn TS TRẦN THANH SƠN TS TRẦN ANH TÙNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Là sinh viên học tập rèn luyện trường đại học Điện Lực Hà Nội, em cảm thấy niềm tự hào động lực to lớn cho phát triển thân tương lai Sau bốn năm học đại học, bảo, quan tâm thầy cô, nỗ lực thân, em thu học bổ ích, đựơc tiếp cận kiến thức khoa học kĩ thuật tiên tiến phục vụ cho lĩnh vực chuyên môn theo đuổi Có thể nói, đồ án môn học, tập lớn hay nghiên cứu khoa học mà sinh viên thực cách thể mức độ tiếp thu kiến thức vận dụng dạy bảo quan tâm thầy cô Chính em dành thời gian công sức để hoàn thành đồ án tốt nghiệp“ Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp đường dây 220/110kV ”này cố gắng đền đáp công ơn thầy cô tổng kết lại kiến thức thu sau trình học tập rèn luyện trường đại học Điện Lực Trong thời gian học tập thời gian thực đề tài tốt nghiệp em nhận bảo, động viên tận tình thầy cô, gia đình bạn, đặc biệt hướng dẫn thầy giáo Trần Anh Tùng giúp em hoàn thành tốt đồ Một lần em xin chân thành cảm ơn TS Trần Anh Tùng thầy, cô toàn thể bạn môn Hệ thống điện Sinh viên Trần Hữu Kiên PHẦN I: TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp hộ tiêu thụ điện Trong trạm biến áp phần tử quan trọng, thực nhiệm vụ truyền tải phân phối điện Do thiết bị trạm bị sét đánh trực tiếp dẫn đến hậu nghiêm trọng làm hỏng đến thiết bị trạm mà dẫn đến việc ngừng cung cấp điện toàn thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản suất điện ngành kinh tế quốc dân khác Do việc tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp đặt trời quan trọng Qua ta đưa phương án bảo vệ trạm cách an toàn kinh tế Nhằm đảm bảo toàn thiết bị trạm bảo vệ an toàn chống sét đánh trực tiếp Ngoài việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào thiết bị trạm ta phải ý đến việc bảo vệ cho đoạn đường dây gần trạm đoạn dãn nối từ xà cuối trạm cột đường dây Do tùy trạm cụ thể mà ta thiết kế hệ thống chống sét phù hợp đáp ứng nhu cầu kỹ thuật kinh tế trạm HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1 Hiện tượng dông sét 1.1.1 Khái niệm chung Dông sét tượng thiên nhiên, phóng tia lửa điện khoảng cách điện cực lớn (trung bình khoảng 5km) Hiện tượng phóng điện dông sét gồm hai loại là: + Phóng điện đám mây điện tích với + Phóng điện đám mây điện tích với mặt đất Trong phạm vi đồ án ta nghiên cứu phóng điện đám mây tích điện với mặt đất (phóng điện mây - đất) Với tượng phóng điện gây nhiều trở ngại cho đời sống người Các đám mây tích điện với mật độ điện tích lớn, tạo cường độ điện trường lớn hình thành dòng phát triển phía mặt đất Giai đoạn giai đoạn phóng điện tiên đạo Tốc độ di chuyển trung bình tia tiên đạo lần phóng điện khoảng 1,5.10 7cm/s, lần phóng điện sau tốc độ tăng lên khoảng 2.10 cm/s (trong đợt sét đánh có nhiều lần phóng điện đám mây hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng phóng điện xuống đất) Tia tiên đạo môi trường Plasma có điện tích lớn Đầu tia nối với trung tâm điện tích đám mây nên phần điện tích trung tâm vào tia tiên đạo Phần điện tích phân bố dọc theo chiều dài tia xuống mặt đất Dưới tác dụng điện trường tia tiên đạo, có tập trung điện tích khác dấu mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào tình hình dẫn điện đất Nếu vùng đất có địên dẫn đồng điểm nằm phía đầu tia tiên đạo Còn vùng đất có điện dẫn không đồng (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) điện tích đất tập trung nơi có điện dẫn cao Quá trình phóng điện phát triển dọc theo đường sức nối liền đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích mặt đất địa điểm sét đánh mặt đất định sẵn Do để định hướng cho phóng điện sét ta phải tạo nơi có mật độ tập trung điện diện tích lớn Nên việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình dựa tính chọn lọc phóng điện sét Nếu tốc độ phát triển phóng điện ngược ν mật độ điện trường điện tích tia tiên đạo δ đơn vị thời gian điện tích đất là: is = ν δ Công thức tính toán cho trường hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị số điện trở nhỏ không đáng kể) Tham số chủ yếu phóng điện sét dòng điện sét, dòng điện có biên độ độ dốc phân bố theo hàng biến thiên phạm vi rộng (từ vài kA đến vài trăm kA) dạng sóng dòng điện sét dạng sóng xung kích, chỗ tăng vọt sét ứng với giai đoạn phóng điện ngược (hình 1-1) - Khi sét đánh thẳng vào thiết bị phân phối trạm gây điện áp khí gây hậu nghiêm trọng trình bày 1.1.2 Tình hình dông sét Việt Nam Việt Nam nước khí hậu nhiệt đới, có cường độ dông sét mạnh Theo tài liệu thống kê cho thấy miền đất nước Việt nam có đặc điểm dông sét khác : + Ở miền Bắc, số ngày dông dao động từ 70 ÷ 110 ngày năm số lần dông từ 150 ÷ 300 lần trung bình ngày xảy từ ÷ dông + Vùng dông nhiều miền Bắc Móng Cái Tại hàng năm có từ 250 ÷300 lần dông tập trung khoảng 100 ÷ 110 ngày Tháng nhiều dông tháng 7, tháng + Một số vùng có địa hình thuận lợi thường khu vực chuyển tiếp vùng núi vùng đồng bằng, số trường hợp dông lên tới 200 lần, số ngày dông lên đến 100 ngày năm Các vùng lại có từ 150 ÷ 200 dông năm, tập trung khoảng 90 ÷ 100 ngày + Nơi dông miền Bắc vùng Quảng Bình hàng năm có 80 ngày dông Xét dạng diễn biến dông năm, ta nhận thấy mùa dông không hoàn toàn đồng vùng Nhìn chung Bắc Bộ mùa dông tập chung khoảng từ tháng đến tháng Trên vùng Duyên Hải Trung Bộ, phần phía Bắc (đến Quảng Ngãi) khu vực tương đối nhiều dông tháng 4, từ tháng đến tháng số ngày dông khoảng 10 ngày/ tháng, tháng nhiều dông (tháng 5) quan sát 12 ÷ 15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/ tháng, Bồng Sơn 16 ngày/tháng ), tháng đầu mùa (tháng 4) tháng cuối mùa (tháng 10) dông ít, tháng gặp từ ÷ ngày dông Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) khu vực dông nhất, thường có tháng số ngày dông khoảng 10/tháng Tuy Hoà 10ngày/tháng, Nha Trang ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng miền Nam khu vực nhiều dông đồng Nam Bộ từ 120 ÷ 140 ngày/năm, thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/ năm Mùa dông miền Nam dài mùa dông miền Bắc từ tháng đến tháng 11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông quan sát trung bình có từ 15 ÷ 20 ngày/tháng, tháng tháng nhiều dông trung bình gặp 20 ngày dông/tháng thành phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày Ở khu vực Tây Nguyên mùa dông ngắn số lần dông hơn, tháng nhiều dông tháng quan sát khoảng 15 ngày dông Bắc Tây Nguyên, 10 ÷ 12 Nam Tây Nguyên, Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày, PLâycu 17 ngày Số ngày dông tháng số vùng lãnh thổ Việt Nam xem bảng 11 Từ bảng 1.1 ta thấy Việt Nam nước phải chịu nhiều ảnh hưởng dông sét, điều bất lợi cho H.T.Đ Việt nam, đòi hỏi ngành điện phải đầu tư nhiều vào thiết bị chống sét Đặc biệt đòi hỏi nhà thiết kế phải trọng tính toán thiết kế công trình điện cho HTĐ vận hành kinh tế, hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục tin cậy Bảng 1.1 Số ngày dông tháng Thán g Địa điểm Phía Bắc Cao Bắc Cạn Lạng Sơn Móng Cái Hồng Gai Hà Giang Sa Pa Lào Cai Yên Bái Tuyên Quang Phú Thọ Thái Nguyên Hà Nội Hải Phòng Ninh Bình Lai Châu Điện Biên Sơn La 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 1, 10 11 4,2 5,9 12 17 20 19 10 11 0,5 0,0 94 3,0 7,0 12 18 20 21 10 0,2 0,1 97 2,6 6,9 12 14 18 21 10 0,1 0,0 90 3,9 6,6 14 19 24 24 13 0,2 0,0 112 1,7 1,3 10 15 16 20 15 0,2 0,0 87 5,1 8,4 15 17 22 20 9,2 0,9 0,0 102 6,6 12 13 15 16 18 7,3 0,9 0,3 97 7,0 10 12 13 17 19 8,1 0,7 0,0 93 4,1 9,1 15 17 21 20 11 0,2 0,0 104 4,0 9,2 15 17 22 21 11 0,5 0,0 106 4,2 9,4 16 17 22 21 11 0,5 0,0 107 3,0 7,7 13 17 17 22 12 0,1 0,0 97 2,9 7,9 16 16 20 20 11 0,6 0,9 99 7,0 7,0 13 19 21 23 17 1,0 0,0 111 8,4 8,4 16 21 20 21 14 0,7 0,0 112 13 12 15 16 14 14 5,8 1,9 0,3 93 12 12 17 21 17 18 8,3 1,1 0,0 112 14 14 16 18 15 16 6,2 1,0 0,2 99 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 4, 4, 3, 3, 3, 4, 5, 3, 5, 6, 12 Cả năm VIi = e − Vai = e Ii 26,1 (4-24) − 10,9 (4-25) Ta có bảng kết sau: ϑ pd Bảng 4.4 Đặc tính xác suất phóng điện 40 50 5,23 209,5 2,55 4,20 210,45 1,02 3,27 3,15 1,53 0,61 1,93 Với giá trị Ii ta xác định miền nguy hiểm đồ thị sau : Hình 4-6 Đường cong nguy hiểm Thông qua kết bảng 4.4 ta có : 10 10 1 ϑ pd = ∑ A = ∑ϑI ∆ϑa = 6,15.10−5 Suất cắt điện đường dây sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét: nkv = N kv η ϑ pd = 120,793.0, 72.6,15.10 −5 = 0, 0053 (lần/100km.năm) 4.3.4.3 Tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột Để đơn giản dễ tính toán ta giả thiết sét đánh vào đỉnh cột điện, phần lớn dòng điện sét vào nối đất cột điện, phần nhỏ lại theo dây chống sét vào phận nối đất cột lân cận hình vẽ: Hình 4-7: Sét đánh vào đỉnh cột có treo dây chống sét Trong trường hợp ta phải tính toán suất cắt cho pha có điện áp đặt lên cách điện lớn Ucđ(t) max.Do ta phải tiến hành tính toán điện áp đặt lên cách điện pha Ucđ(t) xác định theo công thức sau: U cd (t ) = U c (t ) + U cudd.tu (t ) + U cudd.dien (t ) + U dcs (t ) + U lv (4-26) Theo công thức điện áp xuất cách điện sét đánh vào đỉnh cột bao gồm Thành phần điện áp giáng cột: U c (t ) = ic Rc + Ldd c dic dt (4-27) Thành phần điện áp cảm ứng từ xuất hỗ cảm dây dẫn kênh sét gây ra: U cudd.tu (t ) = M dd (t ) di s dt (4-28)  v.t + H  ∆h H M dd (t ) = 0,2.hdd ln − ln + 1 ∆h   (1 + β ).H 2.hdd Với: (4-29) hdd độ cao dây dẫn H = hc + hdd ∆h = hc − hdd β : hệ số vận tốc dòng điện sét lấy v= β β ,c với c vận tốc truyền sóng c = 300m/ = 0,3 µs Khi tính toán với dạng sóng xiên góc i s= a.t ta tính U cudd.tu (t ) theo công thức sau: U cudd.tu (t ) = M dd (t ).a (4-30) Thành phần điện áp cảm ứng cảm ứng tĩnh điện dây dẫn điện tích dòng điện sét: U cudd.dien (t ) = (1 − K Trong đó: (v.t + hc ) (v.t + H ).( v.t + ∆h) h c 0,1.a.hdd ) ln hdd β (1 + β ) hc ∆h.H (4-31) a độ dốc đầu sóng sóng xiên góc K: hệ số ngẫu hợp có kể đến ảnh hưởng vầng quang Thành phần điện áp dòng điện sét dây chống sét gây ra: dic   U dcs (t ) = K  ic Rc + Ldcs + a.M cs (t )  c dt   Với:  v.t + 2hc  M cs (t ) = 0, 2hc ln + 1  2(1 + β )  33) Thành phần điện áp làm việc (4-32) (4- U lv = π 2 ∫ U dm sin(ω.t ).dt = 0,52.U dm π (4-34) Ta tính thành phần pha.Để tính thành phần điện áp ta cần phải tính dòng điện vào cột i c(t) thành phần biến thiên dòng dic dt điện theo thời gian Khi tính toán dòng điện ta dựa vào sơ đồ tương đương mạch dẫn dòng điện sét hai trường hợp sau: t≤ + Khi chưa có sóng phản xạ từ cột bên cạnh 2.lkv v 2.ics ic is ics ic ics Mcs(t) dis dt cs Lc Zcs is Rc Hình 4-8: Sơ đồ tương đương mạch dẫn dòng điện sét chưa có sóng phản xạ Trong Lcsc điện cảm cột Lcsc = l hc Rc: điện trở nối đất cột điện Zcs: tổng trở sóng dây chống sét có kể đến ảnh hưởng vầng quang Từ sơ đồ ta tính được: ic (a, t ) = Z a ( Z cs t − 2.M cs (t ) − cs ) Z cs + 2.Rc α1 (4-35) dic a = Z cs dt Z cs + 2.Rc (4-36) Z + R α1 = cs cs c 2.Lc (4-37) t> + Khi có sóng phẩn xạ từ cột lân cận 2.l kv v 2.ics is ics Mcs(t) ic ics ic dis dt cs Lc L cs Rc Rc is Hình 4-9: Sơ đồ tương đương mạch dẫn dòng điện sét có sóng phản xạ, Với: Lcs điện cảm khoảng vượt dây chống sét Lcs = Z cs l kv c i c ( a, t ) = Ta có (4-38) a −α t ( Lcs − 2.M cs (t )).(1 − e ) 2.Rc (4- 39) dic a −α t = ( Lcs − 2.M cs (t )).α e dt 2.Rc α2 = 2.Rc Lcs + 2.Lcsc Điện áp đặt lên cách điện pha A Để so sánh Ucđ(a,t) ta tiến hành so sánh với giá trị cụ thể sau: µs µs a= 10kA/ ; t = Ta có thông số pha A sau Ldd = l0 hA = 0,6.23 = 13,8( µ H ) Lcsc = l0 hcs = 0, 6.30 = 18( µ H ) Lcs = Z cs lkv 549, 026.320 = = 585, 628( µ H ) c 300 K = 0, 287; RC = 10Ω; β = 0,3; c = 300( m / µ s) v = 0,3.300 = 90(m / µs) H = hC + hdd = 30 + 23 = 53(m) ∆h = hc − hdd = 30 − 23 = 7(m) (4-40) (4-41) U dm = 220kV Từ thông số ta tính giá trị thành phần điện áp sau t = 3µs > 2.l kv 2.320 = = 2,133 µs v 300 ( ) Ở thời gian có sóng phản xạ từ cột lân cận điện áp đặt lên cách điện tính theo sơ đồ hình 4-9  90.3 + 2.30  M cs = 0, 2.30 ln + 1 = 14, 654( µ H )  2.(1 + 0,3).30  α2 = ic = 2.10 = 0, 032 585, 627 + 2.18 10 (585, 627 − 2.14, 654).(1 − e−0,032.3 ) = 25,114( kA) 2.10 dic 10 = ((585, 627 − 2.14, 654).0, 032.e −0,032.3 ) = 7,976(kA / µ s ) dt 2.10 Thành phần điện áp giáng cột U c ( a, t ) = U c (10,3) = 25,114.10 + 13,8.7,976 = 365,509(kV ) Thành phần điện áp cảm ứng hỗ cảm dây dẫn kênh sét  90.3 + 53 53  M dd = 0, 2.23 ln − ln + 1  (1 + 0,3).53 2.23  = 10, 290( µ H ) U cudd.tu = M dd a = 10, 290.10 = 102,900( kV ) Thành phần điện áp cảm ứng cảm ứng tĩnh điện dây dẫn điện tích dòng điện sét 30 0,1.10.23 (90.3 + 30) (90.3 + 53).(90.3 + 7) ) .ln 23 0,3 (1 + 0,3) 30 53.7 = 215, 481( kV ) U cudd.dien = (1 − 0, 290 Thành phần điện áp dòng điện sét dây chống sét gây U dcs = −0, 290.(25,114.10 + 18.7,976 + 10.14, 654) = −154, 062(kV ) Thành phần điện áp làm việc U lv = 0,52.220 = 114 ,4( kV ) Vây điện áp tác dụng lên cách điện pha A A U cd (a, t ) = U cdA (10,3) = 365,509 + 102,900 + 215, 481 − 154, 062 + 114, = 644, 228(kV ) Điện áp tác dụng lên cách điện pha B C Tính toán tương tự pha A ta có: Điện áp tác dụng lên cách điện pha B,C: B U cd ( a, t ) = U cdB (10,3) = 608,124 (kV ) Kết luận Vậy pha A có Ucđ(t) lớn nên ta tiếp tục tính toán điện áp đặt lên cách điện chuỗi sứ trường hợp tổng quát với pha A Tính toán điện áp đặt lên chuỗi sứ Ucđ(a,t) Ta có thông số pha A sau : hcs = 30 ( m ) ; hddA = 23 ( m ) ; lkv = 320 ( m ) ; Z cs = 549, 026 ( Ω ) ; Z csvq = 392,162 ( Ω ) Lcsc = L0 hcs = 0, 30 = 18 ( µ H ) Ldd c = L0 hA = 0, 23 = 13,8 ( µ H ) Z cs lkv 549, 026 320 = = 585, 628 ( µ H ) c 300 K vqA = 0, 290; β = 0, 3; c = 300 ( m / µ s ) Lcs = v = β c = 0,3 300 = 90 ( m / µ s ) H = hc + hddA = 30 + 23 = 53 ( m ) ∆h = hc − hddA = 30 − 23 = ( m ) - Thành phần điện áp giáng cột : Áp dụng công thức 4.21, ta có : dic di U c ( t ) = Rc ic + Ldd = 10.ic + 13,8 c ( kV ) c dt dt Thành phần điện áp cảm ứng từ : Áp dụng công thức 4.22 4.23 ta có :  90.t + 53 53  M dd ( t ) = 0, 23 ln − ln + 1  ( + 0,3) 53 23   90.t + 53  = 4, ln + 0, 692  ( µ H ) 68,9    90t + 53  U cut ( t ) = M dd ( t ) a = 4, 6a ln + 0, 692  ( kV ) 68,9   Thành phần điện áp làm việc : U lv = 114 ,4 ( kV ) Thành phần điện áp cảm ứng điện : Áp dụng công thức 4.24, ta có : 30  0,1 a 23 ( 90.t + 30 ) ( 90.t + ) ( 90.t + 53)  U cud ( t ) = 1 − 0, 290 ÷ .ln 23  0,  ( + 0, 3) 30 53 = 4, 767.a ln ( 90.t + 30 ) ( 90t + 9,992 ) ( 90t + 50, 008 ) 976,551 ( kV ) Thành phần điện áp UDCS(t) : Áp dụng công thức 4.25 4.26, ta có :  90.t + 30   90.t + 60  M cs ( t ) = 0,2 30.ln + 1 = 6.ln + 1 ( µH ) 78    2.(1 + 0,3) 30   di  90.t + 60   U DCS ( t ) = −0, 290 10.ic + 18 c + a  ln + ÷ ( kV ) dt 78    → Biểu thức tổng quát đặt lên chuỗi cách điện pha A : dic  90t + 53  + 4, 6.a  ln + 0, 692 ÷ dt 69,8   U cđ ( t ) = 10.ic + 13,8 +114, + 4, 767 a ln ( 90.t + 30 ) ( 90t + ) ( 90t + 53) 976,551  di  90t + 60   −0, 290 10 ic + 18 c + a.6  ln + 1÷ ( kV ) dt 78    U cđ ( t ) = 7,1.ic + 8,58 +114, + 4, 767.a.ln dic  90t + 53  + 4, 6.a  ln + 0, 692 ÷ dt 69,8   ( 90t + 30) ( 90t + ) ( 90t + 53) 976,551  90t + 60  −1, 74.a  ln + 1÷ ( kV ) 78   Trong công thức giá trị ic dic dt (4.35) tính sau: t≤ Trước có sóng phản xạ từ cột lân cận về: 2.l kv 320 = = 2,133 ( µs ) c 300 Áp dụng công thức 4.28, 4.29 4.30, ta có: α1 = 392,162 + 2.10 = 11, 449 2.18 ic ( t ) = =  a  90t + 60  392,162   392,192 t − 12  ln + ÷− ÷ 392,162 + 2.10  78   11, 449    a  90t + 60  392, 424.t − 12  ln + 1÷− 34, 253 ( kA ) 412,162  78    dic 392,192 a 392,192.a = = ( kA / µ s ) dt 392,192 + 2.10 412,162 Sau có sóng phản xạ từ cột lân cận về: Áp dụng công thức 4.32, 4.33 4.34, ta có: α2 = 2.10 = 0, 032 585, 627 + 2.18 ic ( t ) = a   90t + 60    585, 627 − 12  ln + 1÷÷ − e −0,032.t 20  78   ( ) ( kA) dic a   90t + 60   =  585, 627 − 12  ln + 1÷÷ 0, 032 e −0,032.t ( kA / µ s ) dt 20  78   Thay giá trị ic dic dt thời điểm công thức 4.35 ta Ucđ(t) sau: Trước có sóng phản xạ về: t ≤ 2,133 ( µs ) t ≤ 2,133 ( µs ) t > 2,133 ( µs ) vào U cd ( t ) =   a  90t + 60  392, 424.t − 12  ln + ÷− 34, 253 58, 051  78     90t + 53  +8,164.a + 4, 6.a  ln + 0, 692 ÷ 69,8   +114, + 4, 767.a.ln ( 90t + 30 ) ( 90t + ) ( 90t + 53) 976,551  90t + 60  −1, 74.a  ln + 1÷( kV ) 78   Sau có sóng phản xạ từ cột lân cận trở về: t > 2,133 ( µ s )   90t + 60   U cd ( t ) = 0,355a  585, 627 − 12  ln + 1÷÷ − e −0,032.t 78      90t + 60   −0,032.t +0, 014a  585, 627 − 12  ln + 1÷÷ e 78    (  90t + 53  +4, 6.a  ln + 0, 692 ÷ 69,8   +114, + 4, 767.a.ln ( 90t + 30 ) ( 90t + ) ( 90t + 53) 976,551  90t + 60  −1, 74.a  ln + 1÷ ( kV ) 78   Ta có bảng kết tính toán giá trị Ucd(a,t): ) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Bảng 4.9 Giá trị Ucđ(a,t) Khi chưa có sóng phản xạ a 10 20 30 40 50 60 2,1 328,159 418,953 554,102 569,790 541,919 723,506 993,805 1025,180 a 10 20 30 40 50 2,1 10 557,072 641,236 726,103 802,410 872,552 937,896 999,307 1057,373 1112,520 999,744 1168,073 1337,806 1490,420 1630,704 1761,392 1884,214 2000,346 2110,640 1442,416 1694,909 1949,509 2178,429 2388,856 2584,888 2769,121 2943,320 3108,759 1885,088 2221,746 2561,212 2866,439 3147,008 3408,384 3654,027 3886,293 4106,879 2327,760 2748,582 3172,915 3554,449 3905,160 4231,881 4538,934 4829,266 5104,999 70 80 90 100 1610,716 2246,273 3192,317 3302,129 1824,476 2550,826 3632,019 3757,519 2038,235 2855,379 4071,722 4212,909 2251,995 3159,932 4511,424 4668,299 60 70 80 90 100 2770,432 3275,419 3784,618 4242,459 4663,312 5055,377 5423,841 5772,239 6103,119 3213,104 3802,255 4396,321 4930,469 5421,464 5878,873 6308,748 6715,213 7101,238 3655,777 4329,091 5008,024 5618,479 6179,616 6702,369 7193,655 7658,186 8099,358 4098,449 4855,928 5619,727 6306,488 6937,768 7525,865 8078,562 8601,159 9097,478 4541,121 5382,764 6231,430 6994,498 7695,920 8349,361 8963,469 9544,132 10095,598 t 755,678 969,438 1183,197 1396,957 1028,060 1332,613 1637,166 1941,719 1433,507 1873,210 2312,912 2752,615 1480,570 1935,960 2391,350 2846,740 Khi có sóng phản xạ t SVTH: TRẦN HỮU KIÊN 84 GVHD: TS.TRẦN ANH TÙNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Tính toán tương tự ta có điểm giao cắt khác Ucđ(a,t) đặc tính V-S Hình 4-10 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Ucđ(a,t) đặc tính V-S Từ đồ thị ta xác định cặp thông số (I i,ai) giao đường cong Ucđ(t) đặc tuyến V-S Dựa vào cặp thông số ta xác định đường cong nguy hiểm I=f(a) từ xác định miền nguy hiểm SVTH: TRẦN HỮU KIÊN 85 GVHD: TS.TRẦN ANH TÙNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC a 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 (kA/µ ) t(µs) 12,78 3,78 2,13 1,37 0,99 0,76 0,58 0,49 0,48 0,41 I(kA) 127,8 75,60 63,90 54,80 49,50 45,60 40,60 39,20 43,20 41,00 VI 7,472 55,21 86,44 122,5 150,1 174,3 211,1 222,7 191,1 2,07, (103) Vai 399,5 159,6 63,78 25,48 10,18 4,068 1,625 0,649 0,259 0,103 (103) Vai 2,399 9,585 3,830 1,530 6,114 2,443 0,976 0,389 0,155 0,103 Δ (103) A (10-6) 1793 5292 3311 1875 917,6 425,7 206,0 86,84 29,77 21,55 ϑ pd Bảng 4.10 Đặc tính xác suất phóng điện Với giá trị Ii ta xác định miền nguy hiểm đồ thị sau : Hình 4-11 Đường cong nguy hiểm Thông qua kết bảng 4.10 ta có : 10 10 1 V pd = ∑ A = ∑ ϑI ∆ϑa = 13957,60.10−6 Vậy suất cắt sét đánh vào đỉnh cột là: ncđ(đc) = Nđc η Vpđ = 120,793 0,72 13957,60.10-6 = 1,214 (lần/100km/năm) 4.4 Chỉ tiêu chống sét đường dây tải điện: Suất cắt tổng sét đánh vào đường dây tải điện n cđ: tổng suất cắt trường hợp sét đánh vào dây dẫn, sét đánh vào khoảng vượt đỉnh cột hay lân cận đỉnh cột ncđ = ncđ(dd) + ncđ(kv) + ncđ(đc) SVTH: TRẦN HỮU KIÊN (4.36) 86 GVHD: TS.TRẦN ANH TÙNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Năm vận hành an toàn hai lần cố liên tiếp: m= ncđ Thay giá trị tính vào công thức trên, ta bảng sau: Bảng 4.8: Suất cắt tổng sét đánh vào đường dây năm vận hành an toàn hai lần cố liên tiếp ncđ(dd) ncđ(kv) ncđ(đc) ncđ m (lần/100km/năm) (lần/100km/năm) (lần/100km/năm) (lần/100km/năm) (năm/lần cố) 0,420 0,0053 1,214 1,639 0,610 Nhận xét: Suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lớn Suất cắt sét đánh vào dây dẫn tương đối cao so với suất cắt tổng Từ nhận xét ta đưa biện pháp để giảm suất cắt đường dây sét đánh giảm điện trở nối đất cột điện giảm góc bảo vệ α dây dẫn với dây chống sét SVTH: TRẦN HỮU KIÊN 87 GVHD: TS.TRẦN ANH TÙNG ... Chương 2: Tính toán bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp Chương 3: Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp Chương 4: Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện Phần II: Chuyên đề tính toán. .. án khác  Các kết tính toán nối đất an toàn nối đất chống sét cho trạm biến áp  Phương pháp kết tính toán tiêu bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện  Các kết tính toán điện áp công suất kháng... việc tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp đặt trời quan trọng Qua ta đưa phương án bảo vệ trạm cách an toàn kinh tế Nhằm đảm bảo toàn thiết bị trạm bảo vệ an toàn chống sét