Thiết kế mạng điện tính chỉ tiêu chống sét

Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng PHẦN I CHƢƠNG I PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NGUỒN VÀ CÁC PHỤ TẢI-CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I – PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN CUNG CẤP VÀ CÁC PHỤ TẢI: Phân tích đặc điểm nguồn cung cấp điện phụ tải nhằm xác định công suất phát nguồn cung cấp biết công suất tiêu thụ sử dụng Trên sở dự kiến sơ đồ nối điện cho đạt hiệu kinh tế kỹ thuật cao – Nguồn cung cấp điện: Nguồn cung cấp điện phần thiết kế lấy từ hai nguồn hệ thống điện nhà máy nhiệt điện 1.1- Hệ thống điện: Hệ thống điện cho có cơng suất vơ lớn, có hệ số cơng suất góp 0.85 Hệ thống liên kết với nhà máy nhiệt điện để trao đổi công suất hai nguồn cần thiết đồng thời đảm bảo cho hệ thống điện làm việc cách bình thường chế độ vận hành Do hệ thống có cơng suất vơ lớn nên chọn làm nút cân công suất nút sở điện áp lưới điện Cùng hệ thống có cơng suất vơ lớn nên việc dự trữ công suất nhà máy điện khơng xét đến, có nghĩa cơng suất tác dụng công suất phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống 1.2- Nhà máy nhiệt điện: Nhà máy nhiệt điện gồm hai tổ máy, tổ máy phát công suất định mức Pđm = 100MW Tổng công suất nhà máy nhiệt điện PNM = * 100 = 200 MW, cosφ = 0.85, Uđm = 10.5kV Nhà máy nhiệt điện cung cấp cho phụ tải xung quanh Trong phần cần xét đến chế độ vận hành nhà máy lúc phụ tải cực đại lúc phụ tải cực tiểu, cố tổ máy hay ngừng tổ máy để bảo trì Lúc việc thiếu công suất cug cấp cho phụ tải lấy từ hệ thống thông qua đường dây 220kV nối hệ thống – nhà máy nhiệt điện Do hệ thống có cơng vơ lớn nên cần xét đến chế chế độ vận hành kinh tế nhà máy nhiệt điện SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu than đá , dầu, khí đốt…Cơng suất tự dùng nhà máy nhiệt điện vào khoảng 6-15% công suất định mức tuỳ theo nhà máy nhiệt điện Đối với nhà máy nhiệt điện máy phát làm việc ổn định phụ tải P ≥ 70% Pđm phụ tải P< 30% Pđm máy phát ngưng làm việc Công suất phát kinh tế nhà máy nhiệt điện vào khoảng (8090%) Pđm Khi thiết kế chọn công suất phát kinh tế 85%Pđm Việc liên kết hệ thống nhà máy nhiệt điện tạo ưu điểm việc kết nối: - Tiết kiệm công suất dự trữ Do công suất hệ thống vô lớn nên việc dự trữ công suất nhà máy nhiệt điện xem không - Trao đổi điện hai nguồn có thay đổi tải làm cho việc truyền tải điện kinh tế - Tận dụng tốt điều kiện làm việc nguồn tài nguyên có sẵn hệ thống - Có thể có phát triển kinh tế tương lai cách chọn thiết bị cỡ lớn su phát triển chung hệ thống liên kết - Nối kết hệ thống đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ nhiều – Các phụ tải Phụ tải đại lượng đặc trưng cho công suất tiêu thụ thiết bị điện riêng lẻ hộ tiêu thụ điện Phụ tải điện số liệu ban đầu cần thiết để giải vấn đề kinh tế kỹ thuật phức tạp thiết kế cung cấp điện xác định phụ tải điện giai đoạn ban đầu công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm xác định nguồn cung cấp, lựa chọn kiểm tra phần tử mạng điện, tính tốn lựa họn sơ đồ hợp lý tiêu kinh tế kỹ thuật.Vì cơng tác phân tích phụ tải chiếm vị trí quan trọng cần thực cách chu đáo Trong thiết kế hệ thống truyền tải điện có tám phụ tải phân bổ xung quanh hai nguồn phụ tải có yêu cầu điều chỉnh diện áp khác điện áp định mức mạng điện phân phối 22kV Nhu cầu sử dụng phụ tải liên tục, thời gian sử dụng phụ tải cực đại hộ tiêu thụ 5000h/ năm, phụ tải cực tiểu 75% phụ tải cực đại từ ta xác định giá trị công suất phụ tải chế độ cực đại cực tiểu SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng GIÁ TRỊ CƠNG SUẤT CÁC PHỤ TẢI Phụ tải P Q Smax Sdm 36.00 cos φ 17.44 0.90 Smin Sdm 36+17.44i 40.00 27+13.08i 30.00 39.00 24.17 0.85 39+24.17i 45.88 29.25+18.13i 34.41 39.00 24.17 0.85 39+24.17i 45.88 29.25+18.13i 34.41 40.00 19.37 0.90 40+19.37i 44.44 30+14.53i 33.33 41.00 25.41 0.85 41+25.41i 48.24 30.75+19.06i 36.18 37.00 17.92 0.90 37+17.92i 41.11 27.75+13.44i 30.83 44.00 21.31 0.90 44+21.31i 48.89 33+15.98i 36.67 37.00 17.92 0.90 37+17.92i 41.11 27.75+13.44i 30.83 ∑ 313.0 167.7 7.05 313+167.7 1i Bảng 1.1 355.1 234.75+125.7 8i 266.3 max II – CÂN BẮNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG 1/ Cân công suất tác dụng: Cân công suất tác dụng hệ thống điện quan trọng, đặc điểm hệ thống điện truyền tải điện tức thời từ đến hộ tiêu thụ khơng thể tích trữ điện thành số lượng thấy Do đặc điểm nên cần có đồng q trình sản suất tiêu thụ điện Tại thời điểm xác lập hệ thống, nhà máy hệ thống cần phải phát công suất với công suất hộ tiêu thụ kể tổn thất công suất mạng điện Điều đồng nghĩa với việc phải đảm bảo cân công suất phát cơng tiệu thụ Ngồi để đảm bảo cho hệ thống vận hành bình thường cần có trữ định công suất tác dụng hệ thống Đây vấn đề quan trọng lên quan đến vận hàh phát triển hệ thống Từ phân tích trên, ta có phương trình cân công suất tác dụng chế độ phụ tải cực đại : PND + PHT = Ptt = m  Pmax +  P + Ptd + Pdt Trong * PND : Tổng cơng suất nhà máy nhiệt điện phát * PHT : Công suất tác dụng lấy từ hệ thống * Ptt : Công suất tiêu thụ mạn điện SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng : Hệ số xuất đồng thời phụ tải cực đại (m=1) *m  P : Tổng công suất phụ tải *  P : Tổng tổn thất mạng điện, tính sơ lấy *  P = 5%  P * max max * Ptd : Công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện, cân sơ lấy 10% tổng cơng suất đặt nhà máy * Pdt : Công suất dự trữ hệ thống, hệ thống có cơng suất vô lớn nên công suất dự trữ lấy từ hệ thống, nghĩa Pdt = Việc cân công suất hệ thống điện thường chọn nguồn phát có cơng suất lớn có khả điều chỉnh công suất tác dụng nút cân cơng suất, để thuận tiện việc tính tốn ta chọn nút sở điện áp trùng với nút cân công suất Tổng công suất tác dụng phụ tải cực đại: ( Bảng 1.1) P max  313MW  Tổng tổn thất công suất tác dụng mạng điện P  5% Pmax  15.65MW  Công suất tự dùng nhà mày nhiệt điện Ptd  10%Pdm  0.1 * 200  20MW  Công suất tiêu thụ mạng điện Ptt  313  15.65  20  348.6MW  Do nhà máy nhiệt điện liên kết với hệ thống có cơng suất vô lớn nên công suất phát nhà máy theo chế độ kinh tế PND  85% * Pdm  85% * 200  170MW  Ở chế độ phụ tải cực đại, hệ thống cần cung cấp cho phụ tải PHT  Ptt  PND  348.6  170  178.6MW  Như chế độ phụ tải cực đại nhà máy nhiệt điện phát cơng suất theo chế độ kinh tế hệ thống phải cung cấp lượng công suất 178.6 (MW) 2/ Cân công suất phản kháng : Trong sản xuất tiêu thụ điện dòng xoay chiều địi hỏi cần có cân điện sản xuất tiêu thụ thời điểm Sự cân không công tác dụng mà cịn với cơng suất phản kháng, cơng suất phản kháng có liên quan đến điện áp SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng QND  QHT  Qtt  m Qmax  QL   QC   Qb  Qtd  Qdt Trong đó: * QND : Tổng công suất phản kháng nhà máy nhiệt điện phát * QHT : Công suất phản kháng hệ thống cung cấp * Qtt : Tổng công suất phản kháng tiêu thụ * Q *  Q * Q *  Q : Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại max : Tổng tổn thất công suất phản kháng đường dây mạng điện L : Tổng tổn thất công suất phản kháng điện dung đường dây sinh , tính sơ  QC =  QL C : Tổng tổn thất công suất phản kháng trạm biến áp, tính sơ lấy  QB = 15%  Qmax b * Qtd : Công suất phản kháng tự dùng nhà máy nhiệt điện * Qdt : Công suất phản kháng dự trữ hệ thống , hệ thống có cơng suất vơ lớn nên cơng suất phản kháng dự trữ lấy từ hệ thống Nghĩa Qdt = Việc tính tốn cơng suất phản kháng hệ thống nhà máy nhiệt điện nhằm biết chúng có đủ cung cấp đủ cho phụ tải hay không , thiếu có bù cơng suất phản kháng mạng điện thiết kế Tổng công suất phản kháng phụ tải chế độ cực đại: ( Bảng 1.1 ) Q max  167.71MVAr  Tổng công suất nhà máy nhiệt điện phát QND  PND * tg  170 * 0.62  105.4MVAr  Tổng công suất phản kháng hệ thống cung cấp QHT  PHT * tg  178.6 * 0.62  110.7MVAr  Tổng công suất phản kháng trạm biến áp Q b  15% Qmax  25.15MVAr  Tổng công suất phản kháng tự dùng nhà máy nhiệt điện: ( hệ số công suất tự dùng nhà máy nhiệt điện chọn cosφ = 0.75 ) Qtd  Ptd * tg  20 * 0.88  17.6MVAr  SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Tổng cơng suất phản kháng tiêu thụ mạng điện : Qtt   Qmax   Qb  QTD  167.71  25.15  17.6  210.46MVAr  Tổng công suất phản kháng hệ thống nhà máy nhiệt điện cung cấp QND  QHT  105.4  110.7  216.1MVAr  => QND  QHT > Qtt SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thieát keá mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng CHƢƠNG II LỰA CHỌN CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ I – Dự kiến phƣơng án: Với mạng điện gồm nguồn phụ tải nên việc dự kiến phương án vơ khó có nhiều phương án đưa Tuy nhiên, việc dự kiến phương án thiết kế trở nên dể dàng ta sử dụng lập luận, phân tích tính tốn sơ để đưa số phương án tốt số phương án liệt kê Các tiêu kinh tế - kỹ thuật phụ thuộc nhiều vào sơ đồ ( phương án chọn ) Do đó, sơ đồ mạng điện cần phải có chi phí đầu tư nhỏ , độ tin cậy chất lượng điện đảm bảo theo yêu cầu phụ tải , thuận tiện an toàn vận hành , khả phát triển tương lai tiếp nhận phụ tải 1/ Chọn điện áp định mức: Điện áp định mức mạng điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố công suất phụ tải, khoảng cách phụ tải, nguồn cung cấp điện, sơ đồ mạng điện Điện áp định mức mạng điện ảnh hưởng đến tiêu kinh tế kỹ thuật đặc trưng kỹ thuật mạng điện Hai nguồn liên kết với thông qua đường dây truyền tải 220kV nối từ HT – NMĐ Như tổng công suất mà nhà máy nhiệt điện cung cấp cho phụ tải 3, 4, 7, là:  P t NĐ   39+40+44+37 = 160 ( MW ) Và tổng công suất nhà máy nhiệt điện PNM = * 100 = 200 MW Do đó: PNM -  P t NĐ   200 – 160 = 40 (MW) Tương ứng 75% công suất phát định mức nhà máy, hệ thống cung cấp điện cho phụ tải 1, 2, 5, cịn lại với tổng cơng suất 153 (MW) Do đường dây truyền tải 220kV nối từ HT – NMĐ truyền tải công suất nhà máy nhiệt điện không phát đủ công suất ( cố ) cho phụ tải mà đảm trách Điện áp định mức mạng điện tính sơ theo giá trị công suất đường dây mạng điện theo công thức Still: U  4.34 l  0.016P SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thieát keá mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Trong đó: l : khoảng cách truyền tải , km HT > pt2 : công suất truyền tải đường dây , kw Công suất Chiều dài Điện áp Điện áp định truyền tải đường dây, tính tốn, mức mạng điện MVA km kV kV 36+17.44i 31.62 106.98 110 39+24.17i 58.30 113.36 110 HT > pt5 39+24.17i 44.72 114.88 110 HT > pt6 40+19.37i 50.99 110.05 110 NMĐ > pt3 41+25.41i 31.62 111.12 110 NMĐ > pt4 37+17.92i 76.15 116.14 110 NMĐ > pt7 44+21.31i 63.24 120.21 110 NMĐ > pt8 37+17.92i 53.85 110.29 110 P Đường dây HT > pt1 HT > N 220 II Lựa chọn sơ đồ nối dây mạng điện: Sơ đồ nối dây mạng điện phụ thuộc nhiều yếu tố: số lượng phụ tải, vị trí phụ tải, mức độ liên tục cung cấp điện, công tác vạch tuyến, phát triển mạng điện Vì cịn thiếu số liệu khảo sát thực tế nên ta tạm thời chấp nhận nối điểm để có phương án dây.Các phương án chia làm nhiều vùng địa hình, phụ tải yêu cầu cung cấp điện liên tục ta có phương án dây lộ kép phương án mạch vịng kín Các phương án dây đươc đề xuất : Chia mạng điện làm khu vực : * Khu vực I gổm phụ tải 1,2 * Khu vực II gổm phụ tải 5,6 * Khu vực III gổm phụ tải 3,4 * Khu vực IV gổm phụ tải 7,8 SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thieát keá mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng 1/ khu vực I: 1.1 phƣơng án 1: Được bố trí theo vẽ sơ đồ phụ tải luận văn sau: a/ chọn tiết diện dây dẫn: Các đường dây truyền tải cấp điện áp 110kV, 220kV thực khơng loại dây dẫn chọn loại dây nhôm lõi thép Tiết diện dây dẫn chọn theo mật độ dòng kinh tế dịng điện Fkt  I max jkt Trong đó: * Imax = Dòng điện chạy dây dẫn chế độ phụ tải cực đại * Jkt = Mật độ kinh tế dòng điện (A/mm2) Với loại dây nhôm lõi thép thời gian sử dụng cực đại phụ tải T = 5000h/năm nên chọn Jkt = 1.1 (trích dẫn sách : Thiết Kế Hệ Thống Điện; chương 11 ; NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM ) Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax (h/ năm) Loại dây dẫn trần 1000-3000 3000 -5000 > 5000 Dây đồng 2.5 2.1 1.8 Nhôm 1.3 1.1 1.0 SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Dịng điện phụ tải cực đại : I max Smax  10  103 k 3U dm Pmax  Qmax ( A) k 3U dm (1) * Smax :dịng cơng suất cực đại đường dây(MVA) * Pmax : công suất tác dụng đường dây (MW) * Qmax : công suất phản kháng đường dâyMVAR) *k : lộ đơn lộ kép Đối với đường dây truyền tải cao áp không, điều kiện hạn chế tổn hao vầng quang, qui định đường kính dây tối thiểu với cấp điện áp 110kV : d > 9.9mm dây AC tối thiểu AC-70 Còn cấp điện áp 220kV F ≥ 240mm2 Độ bền đường d phối hợp với điều kiện vầng quang dây dẫn không cần phải kiểm tra điều kiện vầng quang * Tính dịng đoạn dây dẫn : Dựa vào cơng thức (1) ta có được: + Đoạn từ HT > pt1: I HT  10 36 + 17.44 2 3.110  104.97( A) + Đoạn từ HT > pt2: I HT  10 39 + 24.17 2 3.110  120.40( A) *Tính tiết diện dây đoạn dây dẫn : + Đoạn từ HT-> pt1: FHT 1,kt   I HT 104.97   95.42 mm j kt 1.1   Chọn dây AC – 95 có Icp = 335A) Kiểm tra cố ngừng mạch đường dây, dòng điện chạy đường dây lại: Isc = 104.97 * = 209.94A) < Icp + Đoạn từ HT > pt2: FHT 2,kt    I HT 120.40   109.45 mm j kt 1.1  Chọn dây AC – 120 có Icp = 360 (A) SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 10 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng dic di U cs  Rx  ic  Lcs  M scs  s c  dt dt di di   nh U dd  0.1664  10  ic  14.9908  c  4.6733  ln90  t  93.605  17.7653 s  dt dt      1.664  ic  2.4945   dic di   0.7776  ln 90  t  93.605 17.7653 s  dt dt  e Điện áp làm việc đường dây: T / U dm 2 U lv     sin t  dt   U T  dm  U lv    110  57.1776kV  Để xác định thành phần điện áp xung chuỗi sứ, trước hết ta xác định thành phần dòng sét chạy qua cột i c chạy qua dây chống sét ics * Trường hợp 1: chưa có sóng phản xạ từ cột lân cận trở t  lkv  200   1.33s  c 300 Từ sơ đồ thay ta có hệ phương trình   vq Z csvq  a cs     i t   Z  t   M t  c cs s Z csvq  Rx  1    vq  dic t   a  Z cs  dt Z csvq   Rx  Với 1  Z csvq   Rx  Lcs c SVTH:Nguyễn Minh Thái  425.822  10  13.8878 16.0509 Trang 114 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng  461.3078  t   4.6733  ln 90  t  93.605  17.7653   a i t      461.3078  c  461.3078   10    13.8878   di t   c  a  461.3078  dt 461.3078   10 a    i t   461.3078  t  9.3466  ln 90  t  93.605  6.7947 c   428.162   dic t   0.9542  a   dt * Trường hợp 2: có sóng phản xạ từ cột lân cận trở t  lkv  200   1.33s  c 300 Nghiệm gần hệ phương trình   Lcs   M scs t   1  e  t  ic t   a    Rx     cs  dic t   a   Lcs   M s t     e  t    dt Rx    Với 2   Rx 10  0.0499 cs  Lcs   Lc 369.0463  16.0509  0.0499t  369.0463   4.6733  ln 90  t  46.733  14.519  ic t   a   e  10      dic t   0.0498  a  e 0.0499t   369.0463   4.6733  ln 90  t  46.733  14.519    dt 10        ic t   a   e 0.0499t  18.4523 - 0.4673  ln 90  t  46.733  1.4519   dic t   0.0498  a  e 0.0499t  18.4523 - 0.4673 ln 90  t  93.605  1.4519   dt SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 115 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng * Ta nhận thấy cần tính với trường hợp sóng phản xạ trở Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ tính theo biểu thức:   didtc  a  M sdd t   k  M scs t Ucud Ulv cs U csu t   ic  Rx  1  k   Ldd c  k  Lc  Biểu thức thời gian đầu dịng sét.vì sau thời gian đầu sóng thành phần điện áp cảm ứng điều giảm, làm cho điện áp cách điện giảm theo.vì vậy,phóng điện chuỗi sứ sảy thời gian đầu sóng dịng sét Dùng matlab để vẽ đồ thị: Rx=10;tt=1:10;h=5;a=5; Uvs=[1020 930 860 815 790 780 770 760 750 740]; beta=0.3; deltahtb =10.866; Lcs =369.04; LcDD =9.3174; Lcsc =16.0509; alp2 =0.0499; K =0.1703; Kvq =0.2244; Ulv=57.1776; for i=1:10 a=a+h for t=1:10 MsDD=0.2*11.300*(log((90*t+35.8667)/((1+beta)*35.8667))deltahtb/(2*11.300)*log(35.8667/deltahtb)+1); Mscs=0.2*23.3667*(log((90*t+2*23.3667)/((1+beta)*2*23.3667))+1); ic=a*(Lcs-2.*Mscs).*(1-exp(-alp2*t))/(2*Rx); dic=a*(Lcs-2*Mscs)*alp2.*exp(-alp2*t)/(2*Rx); Ucud=(1Kvq*23.3667/11.300)*((0.1*a*11.300)./beta)*log((90*t+23.3667).*sqrt((90 *t+deltahtb).*(90*t+35.8667)))./((23.3667*(1+beta)^2)*sqrt(deltahtb*35.86 67)); Ucd=ic*Rx*(1-K)+(LcDD-K*Lcsc)*dic+a*(MsDDK*Mscs)+Ucud+(1-Kvq*23.3667/12.500)+Ulv; SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 116 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Uo(t)=Ucd; end plot(tt,Uo,'b',tt,Uvs,'linewidth',1),grid on hold on end xlabel('Truc thoi gian t=*10^-6 sec') ylabel('Truc dien ap phong dien kV') Từ đặc tuyến (V-s) chuỗi sứ U pd csu t  đặc tuyến (V-s) họ đường cong U cd t  a ta xác định thời gian phóng điện t p1 , t p ,… Và trị số dòng sét với độ dốc ban đầu vào lúc xảy phóng điện isi   t pi Từ đặc tuyến (V-s) chuỗi sứ U pd csu t  đặc tuyến (V-s) họ đường cong U cd t  a ta xác định thời gian phóng điện t p1 , t p ,… Và trị số dòng sét với độ dốc ban đầu vào lúc xảy phóng điện isi   t pi SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 117 Thieát keá mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Các giá trị t p tìm từ chương trình matlab cách nội suy tuyến tính đoạn nhỏ đặc tuyến Xác suất phóng điện V p chuỗi sứ xác suất dịng sét có độ dốc biên độ nằm vùng nguy hiểm (vùng xảy phóng điện) Ứng với độ dốc dịng sét cho trước a  điều kiện xảy phóng điện là: is  isi tức là: dv p  Pa   Pis  isi  Với Pis  isi  vis  e Và   is 26 Pa    Pai  a   a  F ai  a   F ai   dva dv p  vis  dva Tất thống kê thơng số dịng sét cho thấy biên độ độ dốc khơng có quan hệ tốn học chặt chẽ, coi chúng biến số độc lập xác suất phóng điện v p tính theo: 1 0 v p   dv p   vi  dva   va  dvi Từ biểu thức cho thấy v p có trị số diện tích giới hạn đường cong xác suất va  f vi  vi Từ a is ta có bảng số liệu sau: a 10 15 20 25 30 35 40 45 is  e 26 a va  e15.7 is 8.2445 4.6222 3.2014 2.4373 1.9171 1.5766 1.3053 1.0840 82.4450 69.3330 64.0280 60.9325 57.5130 55.1810 52.2120 48.7800 Dùng matlab vẽ đường cong nguy hiểm: a=15:5:50; SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 118 Thieát keá mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng tpi=[5.8932 4.0555 3.1122 2.5122 2.0593 1.7352 1.4744 1.2559]; is=a.*tpi; plot(is,a,'r','linewidth',2),grid on xlabel('truc doc a') ylabel('truc dong set a') Vùng xảy phóng điện Dùng matlab để vẽ đường cong xác suất phóng điện tính tốn diện tích: clc; a=10:5:55; tpi=[999^99 5.8932 4.0555 3.1122 2.5122 2.0593 1.7352 1.4744 1.2559 0]; ta=[0 1 1 1 1 999^99]; Vi=exp(-a.*tpi./26); Va=exp(-a.*ta./15.7); plot(Vi,Va,'r','linewidth',2),grid on; xlabel('truc Vi'); SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 119 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng ylabel('truc Va'); hold on axis([0 1.2]); vp2=trapz(Vi,Va); Chay chương trình Matlab để tính toán diện tích ta co kết v p2  29.2 10-3 Suất cắt điện sét đánh vào đỉnh cột dây chống sét gần đỉnh cột xác định theo: nc  N  1  v   Trong   hcs  v p  1 lkv  N   h cs  S  L  m  n 10 3  6  23.3667  3.6 100  0.1100 10 3  136.600lan / nam lg v    hc 90 4 0.28  24.7   3.984538  v  0.0001 90 SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 120 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Ta dùng cột thép cấp điện áp đường dây 110kV nên 1  0.7  nc  N  1  v    hcs  v p 1 lkv nc  136.600  1  0.0001   24.7  28.110-3  0.7  1.3269 (lần/năm) 200 2.2 Khi sét đánh dây chống sét khoảng vượt: Xét khả năng phóng điện khoảng khơng A-B U A B gồm thành phần sau: Điện áp cảm ứng tĩnh điện: U cud   0.2  a   h  0.2  a 12.0667  ln 0.3 SVTH:Nguyễn Minh Thái  ln v  t  h v  t  H  1     h  H 90  t 12.0667 90  t  34.6667 1 0.3  12.0667x34.6667 Trang 121 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng (90.t  12.0667) x(90.t  34.6667) (1  0.3) x 12.0667 x34.6667  8.044  a  ln[ Điện áp cảm ứng từ: v  t  h v  t  H  t U cu  0.2  a   h  ln 1      0.2  a 12.0667  ln h  H 90  t 12.0667 90  t  34.6667 1 0.3  12.0667x34.6667  (90.t  12.0667) x(90.t  34.6667)    (1  0.3) x 12.0667 x34.6667   2.4133  a  ln  Điện áp cảm ứng dây dẫn dòng chống sét gây nên U ddnh U ddnh   K vq  U cs at at  553.5694   138.392 at 4 Với K vq  0.2244 U cs  Zcs   nh U dd  K vq U cs  0.2244x138.392  at  -31.055 at Điện áp làm việc đường dây U lv : T / U dm 2 U lv     sin t  dt   U T  dm U lv    110  57.1776kV  Vậy điện áp tác dụng lên khoảng không A-B là: t U A B  U cud  U cu  U cs  1  K vq   U lv Điện áp U A B lớn trước có sóng phản xạ từ cột lân cận trở về, phóng điện xun thủng khoảng cách khơng khí xảy l 200  0.667s  t=0.667 khoảng thời gian t  kv  c 300 d U cu  8.044  a  ln[ (90 x0.667  12.0667) x(90 x0.667  34.6667)  11.2313xa (1  0.3) x 12.0667 x34.6667 SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 122 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng t U cu  (90 x0.667  12.0667) x(90 x0.667  34.6667)    3.3695xa (1  0.3) x 12.0667 x34.6667    2.4133  a  ln  Ucs  138.392xat  138.392x0.667a  92.3075xa  t U A B  U cud  U cu  U cs  1  K vq   U lv =11.2313.a + 3.3695*a+92.3075*a(1- 0.1996)+57.1776 =88.4837.a+57.1776 Điện áp phóng xung khơng khí là:  2.4  U pd A B  500  1    S kV  t   Với S chiều dài khoảng cách A-B : S  d 1a  12.4838  U pd AB t  0.667s   500  0.667  2.412.4838  19143.91kV  Quá trình phóng điện xảy khi: U A B > U pd A B  88.4837 a  57.1776  19143.91 a  agh  215.709(kV/  s)  Xác suất phóng điện khoảng khơng A-B xác suất xuất dịng điện sét có độ lớn anh : a v p3  va gh gh 215.709 15 e  e 15.7  1.079110-6 Xét khả phóng điện chuỗi sứ: Với giả thiết gần Z s  0.5  Z cs dịng điện đổ phía dịng chống sét is t  / , điện trở nối đất cột điện Rx  Zcs nên sóng dịng coi phản xạ dương toàn phần Điện áp giáng điện trở nối đất cột điện: U R t   0.5  is t  Rx  0.5  a  t 10   at Điện áp cảm ứng từ: dis t  1 t U cu   Lcs  14.9908  a  7.495xa c  dt SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 123 Thieát kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng di t   M scs  s , hỗ cảm dịng khe dt sét với mạch vịng kín “dây chống sét – cột” bé, sét đánh xa cột Điện áp cảm ứng điện: bỏ qua thành phần điện áp cảm ứng điện bé Bỏ qua thành phần Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ sét đánh khoảng vượt bằng: U csu  di t      is t   Rx  Lcsc  s   1  K vq   U lv   dt   5  at  7.495  a  1  0.1996  57.1776  4.002  at  5.999  a  57.1776 Tương tự xác định Vp2 dùng chương trình matlab để xác định Vp4 sau: Từ đặc tuyến (V-s) chuỗi sứ U pd csu t  đặc tuyến (V-s) họ đường cong U cd t  a ta xác định thời gian phóng điện t p1 , t p ,… Và trị số dòng sét với độ dốc ban đầu vào lúc xảy phóng điện isi   t pi Từ a is ta có bảng số liệu sau: SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 124 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng a is vi va 15 9.8934 148.4010 0.0033202 0.3847 20 7.3616 147.2320 0.0034729 0.2797 25 5.7505 143.7625 0.0039687 0.2034 30 4.6729 140.1870 0.0045537 0.1480 35 3.9329 137.6515 0.0050202 0.1076 40 3.4029 136.1160 0.0053256 0.0783 45 2.9704 133.6680 0.0058514 0.0569 50 2.6393 131.9650 0.0062475 0.0414 55 2.3529 129.4095 0.0068927 0.0301 60 2.1053 126.3180 0.0077630 0.0219 65 1.8933 123.065 0.0087978 0.0159 70 1.7099 119.693 0.0100159 0.0116 75 1.5453 115.898 0.0115902 0.0084 80 1.3968 111.744 0.0135978 0.0061 85 1.2621 107.2785 0.0161457 0.0044 90 1.1393 102.5370 0.0193757 0.0032 95 1.0271 97.5745 0.0234504 0.0023 Từ bảng dùng matlab(với a=15:5:95) ta xác định đường cong thông số nguy hiểm : SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 125 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Từ bảng dùng matlab(với a=15:5:105) ta xác định đường cong xác suất tính diện tích : SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 126 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng Tính toán chương trinh matlab ta tính diện tích: v p  0.012  Suất cắt điện sét đánh vào đỉnh cột dây chống sét gần đỉnh cột xác định theo:   hc    v p    v p  1  với 1  0.7 nkv  N  1  v   1  l kv   2  1.5  E lv  4102  110   1.5    3x1.2     102  0.7338    hc    v p    v p  1  nkv  N  1  v   1  l kv     24.700  -6  136.6 x1  0.0001  1    1.0791  10  0.7338  0.0019 x0.7  0.0932 (lần/nă 200   m)   2.3 Khi sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: Với giả thiết Z s  0.5  Z dd dịng điện sét đổ phía đường dây is t  / , dòng điện gây nên dây dẫn điện áp is t  vq  Z dd với Z ddvq tổng trở sóng đường dây có tính đến ảnh hưởng vầng quang xung Do điện áp tác dụng lên chuỗi sứ is t  vq i t   Z dd  U lv  s  414.7025  57.1776 4  103.676  is t   57.1776 U cd t   U ch.s t   Phóng điện xảy khi: U cd t   U 0.5 _ ch.s  660kV hay is  5.814kA Xác suất xảy phóng điện chuỗi sứ is v p1  e 26  e 5.814 26  0.80 Suất cắt điện sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: ndd  N  v  v p1 1  136.600  0.0001 0.80  0.7  0.0076 (lần/năm) 2.4 Chỉ tiêu chống sét đường dây Suất cắt điện tổng đường dây: SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 127 Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng n  ndd  nc  nkv  0.0076  1.3269  0.0932  1.4277 (lần/năm) Chỉ tiêu chống sét đường dây tải điện cấp 220kV M 1   0.7004 (lần/năm) n 1.4277 Suất cắt điện nằm khoảng giá trị cho phép đường dây 110 kV (lần/năm) SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang 128 ... 75% phụ tải cực đại từ ta xác định giá trị công suất phụ tải chế độ cực đại cực tiểu SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng GIÁ TRỊ CƠNG SUẤT... phát * PHT : Công suất tác dụng lấy từ hệ thống * Ptt : Công suất tiêu thụ mạn điện SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thiết kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng : Hệ số xuất đồng... dụng mà cịn với cơng suất phản kháng, cơng suất phản kháng có liên quan đến điện áp SVTH:Nguyễn Minh Thái Trang Thieát kế mạng điện&tính tiêu chống sét GVHD:Th.S Nguyễn ĐứcHưng QND  QHT  Qtt