Formatted: Right: 2.8 pt Bμi tËp dμi cao ¸p Bμi tập di cao áp I Bảo vệ chống sét đánh trùc tiÕp Bè trÝ cét thu sÐt Theo s¬ đồ kết cấu trạm biết diện tích mặt m cha biết cụ thể vị trí đặt thiết bị trạm Với thông tin ny ta chØ cÇn bè trÝ cét chèng sÐt cho cột bảo vệ đợc phần diện tích mặt trạm với độ cao hX l đợc Với kết cấu trạm ta bố trí cộtkhoÃng cách cột nh hình Deleted: N1ữ N12 có Deleted: : ã Đờng kính vòng tròn qua đỉnh nhóm cột 1256 v 2345 l: D = 45 + 80 = 92m Do để chọn ton diện giới hạn nhóm tứ giác đợc bảo vệ D ≤ 8.ha VËy ®é cao hiƯu dơng cđa nhãm cét nμy lμ: = 92 = 11,5m • Đờng kính vòng tròn qua đỉnh nhóm cét 5678, 4589, 781112, 891011 lμ: D = 45 + 50 = 67 m Độ cao tác dụng tối thiểu nhóm cột ny bảo vệ hoμn toμn diƯn tÝch bëi chóng lμ: = 67 = 8,4m Nh tất cét thu sÐt cã thĨ lÊy chung mét ®é cao t¸c dơng lín nhÊt lμ : = 11,5 m Từ độ cao tác dụng ta có độ cao cột thu sét để bảo vệ đợc trạm có độ cao hX + Tr¹m 110kV cã hX = 10 m : h = hX + = 10 + 11,5 = 21,5 m Phan Ngäc ViƯt- HT§ I K42 Bi tập di cao áp + Trạm 220kV có hX = 16 m : h= hX + = 16 + 11,5 =27,5 m Để tính toán đơn giản ta chän toμn bé 12 cét cã ®é cao b»ng nhau.Muèn ta phải giảm khoÃng cách cột trạm 220kV với mục đích lm giảm chiều cao cét thu sÐt cđa tr¹m 220kV mμ vÉn tháa m·n ®iỊu kiƯn sau: 101m 64m D ≤ 8( h hX) Ta bố trí lại cột thu sét với khoÃng cách nh hình 2: Với cách bố trí ny ta chän ®é cao cđa 12 cét lμ: h = 25 m Kiểm tra lại điều kiện bảo vệ vùng tứ giác + Trạm 110kV: Đờng kính vòng tròn qua đỉnh nhóm tứ giác 1256, 2345 l: Trạm 110kV Phan Ngọc Việt- HTĐ I K42 Trạm 220kV Hình Bi tập di cao áp D = 90 + 45 = 101m Ta cã: D =101 m ≤ 8(h hX) = 8(25 10 ) =120 m VËy cét cao 25 m tháa m·n điều kiện + Trạm 220kV: Đờng kính vòng tròn qua đỉnh nhóm tứ giác 5678, 4589, 781112, 891011 lμ: D = 45 + 45 = 64m Ta cã: D = 64 m ≤ 8(h hX) = 8( 25 16 ) = 72 m VËy cét cao 25 m cịng tháa m·n ®iỊu kiƯn cđa tr¹m 220kV VËy: Ta chän cét thu sÐt cao h = 25 m Tính toán v vẽ phạm vi bảo vệ cột thu sét a) Trạm cấp điện áp 110kV + Bán kính khu vực bảo vệ cột thu sét bảo vệ cho độ trạm cao hX = 10m l: Vì hX 2/3h nªn : rx = 1,5.h.(1 − hx 10 ) = 1,5.25.(1 − ) = 18,8m 0,8.h 0,8.25 + §é cao lớn khu vực bảo vệ hai cột thu lôi độ cao hX =10 m l: gồm c¸c nhãm hai cét : 16, 34 a 90 ho = h − = 25 − = 12,2m 7 Nh bán kính khu vực bảo vệ cét thu sÐt 16, 34 ë hX = 10 m : Vì hX 2/3 h0 nên: rox = 0,75.ho (1 − hx 10 ) = 0,75.12,2(1 − ) = 1,65m ho 12,2 + §é cao lín nhÊt cđa khu vực bảo vệ nhóm cột thu sét 12, 13, 49, 67 lμ: a 45 ho = h − = 25− = 18,6m 7 Nh− vËy b¸n kính khu vực bảo vệ cột thu sét cặp cột 12, 13, 49, 67 hX = 10 m : Vì hX 2/3 h0 nên: h 10 r0 x = 1,5.ho (1 − x ) = 1,5.18,6.(1 − ) = 9,15m 0,8.h0 0,8.18,6 b) Tr¹m cấp điện áp 220kV + Bán kính khu vực bảo vệ cột thu sét bảo vệ cho độ cao hX = 16 m lμ: Phan Ngäc ViƯt- HT§ I K42 Bi tập di cao áp Vì hX ≤ 2/3h nªn : rx = 1,5.h.(1 − hx 16 ) = 1,5.25.(1 − ) = 7,5m 0,8.h 0,8.25 + Độ cao lớn khu vực bảo vệ hai cột thu lôi độ cao hX =16 m lμ: gåm c¸c nhãm hai cét : 49, 67, 78, 910, 1011, 1112 a 45 ho = h − = 25 − = 18,6m 7 Nh− vËy b¸n kÝnh khu vực bảo vệ cột thu sét 49, 67, 78, 910, 1011, 1112 ë hX = 16 m : Vì hX 2/3 h0 nên: rox = 0,75.ho (1 − hx 16 ) = 0,75.18,6(1 − ) = 1,95m ho 18,6 31 5,,31 R25 R2 R25,31 R25,31 Từ số liệu tính toán phạm vi bảo vệ cột thu sét ta có vẽ phạm vi bảo vệ sau: hình R14,60 R14,60 R25,31 R25,31 R R225 5,,31 31 R14,60 R14,60 Phan Ngäc Việt- HTĐ I K42 Bi tập di cao áp Hình 3: Phạm vi bảo vệ cột thu sÐt Phan Ngäc ViƯt- HT§ I K42 Bμi tËp di cao áp II Tính toán nối đất Nhiệm vụ nối đất l tản dòng điện sét xuống đất để đảm bảo cho vật nối đất có giá tri bé Trong việc bảo vệ điện áp, nối đất trạm, cột thu sét, đờng dây v thiết bị chống sét quan trọng Vì trạm trạm biến áp có cấp điện áp từ 110kV v 220kV nên nói đất an ton v nèi ®Êt chèng sÐt chung nèi ®Êt an ton Nối đất an ton với mục đích l bảo vệ ngời Nối đất an ton với trạm có điện áp từ 110kV trở lên phải thoả mÃn ®iỊu kiƯn sau: RHT ≤ RTN // RNT ≤ 0,5 Ω RNT ≤ Ω Trong ®ã : R Tn = n + Rc Rc + R cs RTN : ®iƯn trë nèi đất tự nhiên Ta lợi dụng hệ thống dây chống sét cột Với: n: Số tuyến đờng dây trạm, lấy n = Rcs: Điện trở dây chống sét khoÃng vợt Rcs = R0.l = 2,38.l Rc: Điện trở nối đất cột Vì = 12.104 .cm > 104 .cm nên lÊy Rc = 15 Ω − l: ChiÒu dμi kho·ng vợt Đờng dây 110kV có l = 200m Đờng dây 220kV có l = 300m Với giá trị ta có điện trở nối đất tự nhiên cấp điện áp + Đờng dây 110kV : 15 RTn = × = 1,22Ω 15 + + 2,38.0,2 RTn = × + 15 15 + 2,38 0,3 K42 Formatted: French (France) = 1, 47 Ω + Đờng dây 220kV : Vậy điện trở nối đất tự nhiên hệ thống có cấp điện áp 110kV vμ 220kV lμ: RTN(110) // RNT(220) = 1,22 // 1,47 = 0,67 Ω Phan Ngäc ViƯt- HT§ I Formatted: French (France) Formatted: French (France) Formatted: French (France) Bμi tËp di cao áp Với RNT: Điện trở nói đất nhân tạo Formatted: French (France) Formatted: French (France) R NT R TN = ,5 Ω ⇒ RNT = 1,97 Ω R TN + R NT Formatted: French (France) Vì điều kiện RNT nên lấy RNT = Ta thiết kế hệ thông nối đất thoe điện trở nối đất nhân tạo k L2 = RT = ln 2.Π.L h.d ρtt = ρdo.kmtat =1,2.104 ×1,6 = 1,92.104 Ω.cm + Chän cäc trßn cã chiỊu dμi l = 3m, ®−êng kÝnh d = 5cm + t = h + l/2 =0,8 + 3/2 = 2,3m + ρtt = ρdo.kmc =1,2.10 1,45=1,74.10 Ωm Suy ra: 2.3.102 4.2,3 + 1,74.104 Rc = × + ln ) = 47,3Ω (ln 4.2,3 − 2. 3.102 Già sử ta đóng n1 = 50 cọc KhoÃng cách cọc: a1 = L/n1 = 540/50 = 10,8m Tû sè : a1/ l =10,8/3 = 3,6 Tra b¶ng hƯ sè sư dơng cđa cäc vμ ta cã : Phan Ngäc ViƯt- HT§ I K42 3m ρtt 2.l 4t + l × (ln + ln ) 2.π.l d 4t l 0,8m h: độ chôn sâu h = 0,8 m L: chu vi mạch vòng nối đất L = 2( l1 + l2 ) = 2( 180 + 90 ) =540 m − d: ®−êng kÝnh Sư dơng cã tiÕt diƯn trßn víi d = cm k: hệ số hình dáng k = f(l1/ l2) = f(180/90) = f(2) = 6,42 Víi số liệu ta có giá trị điện trở nối đất mạch vòng l 1,92.104 6,42.5402.104 RMV = ì ln = 1,1Ω 2.π 540.102 0,8.102.2 Ta cã: RMV ≥ RNT nên ta phải đóng cọc vo hệ thống nối ®Êt ®Ĩ gi¶m ®iƯn trë nèi ®Êt cđa hƯ thèng Điện trở cọc cần đóng at Formatted: French (France) Formatted: French (France) ρ tt Trong ®ã: − RT: ®iƯn trë cđa nèi ®Êt − ρtt : ®iƯn trë suÊt tÝnh to¸n Rc = Field Code Changed Formatted: French (France) a Tính ton nối đất mạch vòng quanh trạm RMV Formatted: French (France) Bμi tËp dμi cao ¸p Víi a1/ l =3,6 ⇒ ρc = 0,72 vμ ρt = 0,45 Điện trở nối đất hệ thống nối đất víi sè cäc n1 = 50 cäc lμ: Rmv.Rc 1,1.47,3 R1 = = = 0,86 ρt Rc + n1.ρc Rmv 0,45.47,3 + 50.0,72.1,1 Tơng tự tính cho trờng hợp: n2 = 70 cäc, n3 = 100 cäc, n4 = 120 cäc, n5=160cäc ta cã b¶ng kÕt qu¶ b¶ng 1: B¶ng 1: N(cäc) A(m) a/l ρc ρt R(Ω) 50 10,8 3,6 0,70 0,4 0,86 70 7,7 0,61 0,35 0,82 100 5,4 0,49 0,24 0,80 120 4,5 1,5 0,48 0,22 0,71 160 3,4 0,37 0,18 0,7 Tõ b¶ng số liệu ta có đồ thị quan hệ R = f(n) sau: R n Hình 4: Đồ thị quan hệ R = f(n) Qua đồ thị quan hệ ta tra đợc số cọc cần đóng l n =20 cọc Tra lại số liệu v tính lại điện trở nối đất hệ thống Ta có: KhoÃng cách cét: a = L/ n = 540/ 20 = 27m Tû sè a/ l = 27/3 = V× a >> l nªn cã thĨ xem nh− ρc = v t = Từ ta có giá trị điện trở nối đất hệ thống tính lại lμ: Rmv.Rc 1,1.47,3 = = 0,82Ω R = ρt Rc + n1.c Rmv 1.47,3 +1.20.1,1 Vậy cần đóng n =20 cäc lμ tháa m·n ®iỊu kiƯn R < RNT Phan Ngäc ViƯt- HT§ I K42 Bμi tËp di cao áp Nối đất chống sét: Vì trạm sử dụng hệ thống nối đất phân bố di ( nối đất mạch vòng) nên đồng thời phải xét đến hai trình l : Quá trình độ v trình phóng điện đất Do trạm có cấp điện áp 110kV v 220kV nên ta cần tính nối đất chống sét cho cấp 110kV l đợc cấp điện áp ny nối đất an ton v nối đất chống sét chung nên ta dùng nối đất an ton kiểm tra lại cho nối đất chống sét Sơ đồ đẳng trị nối đất chống sét đợc biểu thị hình sau: LO IS GO Formatted: Right: -78.1 pt Hình 4: Sơ đồ đẳng trị hệ thống nối đất Các tham số phân bố L, G xác định theo công thức: L/ 0,31)μH / m L0 = 0,2 ln( r − L: chiỊu dμi ®iƯn cùc L = 540 m − r: bán kính tiết diện điện cực r = cm 540/ L0 = 0,2 ln( − 0,31) = 1.98μH / m 0,01 G0 = Vμ: 1 ( ) R L Ω m − R: ®iƯn trë xoay chiÒu tÝnh cho mïa sÐt R= R ccs × R tcs R ccs η t + n R tcs η c Víi: − ®iƯn trë cäc tÝnh cho mïa sÐt: RCat 47,3 ×1,2 = 39,1Ω R = at × KCCS = 1,45 KC CS C Phan Ngäc ViƯt- HT§ I K42 Bμi tËp dμi cao áp Điện trở tính cho mùa sét: Rat 1,1 RtCS = tat × KtCS = ×1,3 = 0,89Ω 1,6 Kt 39,1× 0,89 R= = 0,61Ω ⇒ 39,1 + 20.0,89 G0 = ⇒ 1 = 0,003 0,61.540 m Từ sơ đồ đẳng trị thnh lập đợc hệ phơng trình vi phân u δ i = L δ x δ l δ i − = u G δ x Sau giải phơng trình vi phân với dạng sóng dòng điện đầu vo phận nối đất có dạng sóng xiên góc i(o,t) = a.t, đợc điện áp điểm điện cực t kπx ⎤ Tk ⎟ u(x, t) = a.R⎢t + 2T1 ∑ 1− e cos ⎥ ⎜ ⎟ l ⎥ ⎢⎣ k =1 k ⎝ ⎠ ⎦ Suy tæng trở xung kích đầu vo: z (o, t ) = Víi: t = τ®s = μs, T1 = ⎡ 2T u (o, t ) = R ⎢t + t i (o, t ) ⎢⎣ L O G O l π ⎛ ∑ k ⎜⎜ − e k =1 ⎝ π ⎛⎜ − 1.e = ⎜⎝ − 44 5.4 t − T k k =1 t − ⎛ ⎜ − e Tk ⎜ ⎝ ⎛ 540 ⎞ 1,98.0,003.⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ ⎠ π ⎞ ⎟ = π − ⎟ ⎠ ⎞⎤ ⎟⎥ ⎟⎥ ⎠⎦ = 44μs , Tk = K42 T1 k2 5.9 5.16 ∑ t − e T k = k =1 5.25 5.36 − − − − − + × e 44 + × e 44 + × e 44 + × e 44 + × e 44 16 25 36 = 0,5 Phan Ngäc ViÖt- HT§ I ∑ k2 t ≥ ⇒ k = Tk Tổng trở tiến tới giá trị ổn ®Þnh khi: ∞ = ∞ 10 ⎞ ⎟= ⎟ ⎠ Bμi tËp dμi cao ¸p ⇒ Tỉng trë xung kÝch cđa hƯ thèng nèi ®Êt lμ: 1 ⎡ 2T ⎤ Z xk = Z (o, t ) = R ⎢1 + × 0,5⎥ = 2 ⎣ t ⎦ ⎛ 2.44 ⎞ = × 0,61⎜1 + × 0,51⎟ = 3Ω ⎝ ⎠ §iỊu kiƯn nèi ®Êt chèng sÐt tháa m·n khi: T U xk = Z xk ì I s < U50 % Với: dòng điện sét, Is = 150kA điện áp 50% trạm, ®èi víi tr¹m 110kV cã U50% = 460kV ⇒ Uxk = 3×150 = 450kV < 460kV VËy hƯ thèng nối đất an ton thoả mÃn cho nối đất chống sét trạm ta không cần phải nối đất bỉ sung Phan Ngäc ViƯt- HT§ I K42 11 ... đỉnh nhóm tứ giác 125 6, 23 45 l: Trạm 110kV Phan Ngọc Việt- HTĐ I K 42 Trạm 22 0kV Hình Bi tập di cao áp D = 90 + 45 = 101m Ta cã: D =101 m ≤ 8(h hX) = 8 (25 10 ) = 120 m VËy cét cao 25 m tháa m·n điều... R14,60 R14,60 R25,31 R25,31 R R 225 5,,31 31 R14,60 R14,60 Phan Ngäc Việt- HTĐ I K 42 Bi tập di cao áp Hình 3: Phạm vi bảo vệ cột thu sÐt Phan Ngäc ViƯt- HT§ I K 42 Bμi tËp di cao áp II Tính toán... số hình dáng k = f(l1/ l2) = f(180/90) = f (2) = 6, 42 Víi số liệu ta có giá trị điện trở nối đất mạch vòng l 1, 92. 104 6, 42. 54 02. 104 RMV = ì ln = 1,1Ω 2. π 540.1 02 0,8.1 02. 2 Ta cã: RMV ≥ RNT nên