TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CHO TRẠM BIỂN ÁP

MỤC LỤC Chương : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Khái niệm trạm biến áp 1.2 Cấu trúc trạm biến áp Chương 2: TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CHO TRẠM BIẾN ÁP 2.1 Phụ tải điện 2.2 Đồ thị phụ tải 2.3Tính tốn T m a x ,  m a x Chương 3: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP 13 3.1 Tổng quan 13 3.2 Chọn số lượng máy biến áp 13 3.3 Các phương án sơ đồ cấu trúc trạm biến áp 14 Chương 4: CHỌN MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 18 4.1 Khái niệm chung máy biến áp 18 4.2 Quá tải máy biến áp 19 4.3 Tính tốn lựa chọn máy biến áp cho phương án 21 Chương 5: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP 28 5.1 Khái niệm 28 5.2 Các dạng sơ đồ nối điện 28 5.3 Sơ đồ nối điện phương án 32 5.4 Sơ đồ nối điện phương án Chương 6: Tổn thất điện máy biến áp 34 6.1 Cơng thức tính tốn tổn thất điện 48 6.2 Tính tốn tổn thất điện qua phương án 49 Chương TÍNH TỐN KINH TẾ- KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 36 7.1 Khái niệm 36 7.2 Tính tốn chọn phương án 37 Chương 8: TÍNH TỐN DỊNG NGẮN MẠCH 39 8.1 Khái niệm 39 8.2 Tính tốn dịng ngẮn mẠch hệ tương đối 39 Chương 9:CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN 43 9.1Khái niệm 43 9.2Các điều kiện chọn khí cụ điện phần dẫn điện 45 Chương 10:ĐIỆN TỰ DÙNG CỦA TRẠM BIẾN ÁP 59 10.1Khái niệm 59 10.2 Chọn máy biến áp tự dùng 59 10.3 Tính tốn ngắn mạch góp 0.4 kV 60 Chương 11:BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM BIẾN ÁP NGOÀI TRỜI 63 11.1 Tổng quan 63 11.2 Quan điểm bảo vệ 63 11.3 Các công thức xác định phạm vi bảo vệ cột thu sét 63 11.4 Tính tốn phạm vi bảo vệ 66 Chương 12: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 71 12.1 Các vấn đề thiết kế hệ thống nối đất 71 12.2 Thiết kế tính tốn hệ thơng nối đất 78 Chương 13: CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO ÁP 13.1 Tổng quan 83 13.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn tiêu chống sét cho đường dây 83 13.3 Tính tốn tiêu chống sét cho đường dây 91 Chương 1: Tổng Quan Về Trạm Biến Áp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIẾN ÁP: Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống điện Trạm biến áp có nhiệm vụ biến điện áp từ cấp điện áp đến cấp điện áp khác thích hợp để nhằm phục vụ cho mục đích Thí dụ trạm biến áp tăng áp dùng để biến điện áp lên cao để truyền tải xa, ngược lại trạm hạ áp dùng để giảm áp với mục đích cung cấp cho phụ tải tiêu thụ… Các trạm biến áp, đường dây truyền tải, mạng phân phối, nhà máy phát điện tạo nên hệ thống điện, ngồi cịn mang đặc điểm khu vực theo yêu cầu đặc biệt phụ tải Tùy theo tính chất phụ tải yêu cầu qua hệ thống điện mà trạm biến áp phải có kết cấu thích hợp để đảm bảo cung cấp điện Dung lượng máy biến áp,vị trí,số lượng phương thức vân hành trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế-kỹ thuật hệ thống cung cấp điện.Vì việc lựa chọn trạm biến áp phải gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện Dung lượng tham số khác máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải nó,vào cấp điện áp mạng,vào phương thức vận hành máy biến áp.v…v…Vì thế,để lựa chọn trạm biến áp tốt nhất, cần phải xét tới nhiều mặt phải tiến hành tính tốn so sánh kinh tế-kỹ thuật phương án đề Thông số quan trọng máy biến áp điện áp định mức tỷ số biến áp U1 / U - Theo chức ta chia trạm biến áp thành ba loại: - Trạm tăng áp: thường đặt gần nhà máy điện để nâng điện áp từ cấp điện áp lên cao để truyền tải xa - Trạm trung gian: có nhiệm vụ liên lạc hai nơi có cấp điện áp khác hệ thống điện - Trạm hạ áp (trạm phân phối): trạm có điện áp sơ cấp lớn thứ cấp, lấy nguồn từ hệ thống xuống để cung cấp điện cho phụ tải tiêu thụ Thường đặc gần trung tâm phụ tải hộ tiêu thụ - Ngoài ra, dựa theo nhiệm vụ ta chia trạm biến áp thành hai loại:  Trạm biến áp khu vực: cung cấp cho khu vực phụ tải lớn bao gồm vùng miền, tỉnh thành, khu công nghiệp lớn… Điện áp sơ cấp 500; 220; 110kV thứ cấp 110; 66; 35; 22; 15kV Trang Chương 1: Tổng Quan Về Trạm Biến Áp  Trạm biến áp phân phối hay gọi trạm biến áp địa phương: lấy nguồn từ trạm biến áp khu vực để cung cấp trực tiếp cho phụ tải tiêu thụ xí nghiệp, khu dân cư… Điện áp thứ cấp 22; 10.5; 6; 0.4kV - Hiện nước ta sử dụng cấp điện áp sau đây: 1.1.1 Cấp cao áp: - 500kV-dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền ba vùng bắc ,trung,nam - 220kV-dùng cho mạng điện khu vực - 110kV-dùng cho mạng phân phối,cung cấp cho phụ tải lớn 1.1.2 Cấp trung áp: - 22kV-trung tính nối đất trực tiếp-dùng cho mạng điện địa phương,cung cấp cho nhà máy vừa nhỏ,cung cấp cho khu dân cư 1.1.3 Cấp hạ áp: - 380/220V-dùng mạng hạ áp,trung tính nối đất trực tiếp Tuy có nhiều cấp điện áp khác thiết kế,chế tạo vận hành thiết bị điện chia làm hai loại bản: - Thiết bị điện hạ áp có U  1000 V - Thiết bị điện cao áp có U >1000 V Từ phân chia dẫn đến khác cấu trúc ,chủng loại khí cụ điện ,của cơng trình xây dựng chế độ quản lý vận hành… 1.2 CẤU TRÚC CỦA TRẠM BIẾN ÁP: 1.2.1 Các thành phần trạm biến áp: - Máy biến áp trung tâm - Thiết bị phân phối sơ cấp - Thiết bị phân phối thứ cấp - Hệ thống cái, dao cách ly - Hệ thống bảo vệ rơle cho trạm đường dây - Hệ thống chống sét, nối đất - Hệ thống điện tự dùng - Khu vực phòng điều hành - Khu vực phòng phân phối… 1.2.2 Những vấn đề chọn vị trí đặt trạm: - Gần trung tâm phụ tải Trang Chương 1: Tổng Quan Về Trạm Biến Áp - Gần đường ôtô, thuận tiện giao thông chuyên chở thiết bị để xây dựng trạm - Gần cơng trình công cộng: cấp nước, thải nước, thông tin liên lạc, phịng cháy chửa cháy - Khơng nên đặt trung tâm thành phố mặt xây dựng trạm lớn đưa đến giá thành cao mỹ quan đô thị - Nên đặt trạm nơi khô tránh khu ẩm ước mực nước ngầm cao đáy móng Đặt gần vùng đất xấu, đất không canh tác - Tránh vùng đất dễ sạc lở, đá vôi - Tránh xa khu chất nổ, khu nhiên liệu, đường ống dẫn dầu, khí đốt, khu vực có cơng trình xây dựng nhà dân… Tóm lại: việc chọn vị trí cố định đặt trạm quan trọng phải kết hợp nhiều yếu tố, bao gồm yếu tố tương lai Vì cần phải cân nhắt thật kỹ lưỡng chọn vị trí đặt trạm Trang Chương 2: Tổng Hợp Đồ Thị Phụ Tải Cho Trạm Biến Áp CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CHO TRẠM BIẾN ÁP 2.1 PHỤ TẢI ĐIỆN 2.1.1 Khái niệm  Phụ tải điện thiết bị hay tập hợp khu vực gồm nhiều thiết bị sử dụng điện để biến đổi thành dạng lượng khác quang năng, nhiệt năng, hóa  Khi thiết kế cung cấp điện cho công trình nhiệm vụ xác định phụ tải điện cơng trình Xác định phụ tải tính tốn xác cấn thiết phụ tải xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có dẫn tới cháy nổ nguy hiểm Nếu phụ tải xác định lớn thực tế nhiều thiết bị điện chọn lớn gây lãng phí  Phụ tải điện biểu diễn dạng tổng quát : S = P+jQ 2.1.2 Phân loại phụ tải điện  Phân loại theo khu vực sử dụng  Phụ tải công nghiệp: cung cấp cho khu vực công nghiệp  Phụ tải nông nghiệp: cung cấp cho khu vực nông nghiệp  Phụ tải sinh hoạt : cung cấp cho vung dân cư  Phân loại theo mức độ quan trọng  Phụ tải loại 1: điện ảnh hưởng đến tính mạng ngươi, thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân ảnh hưởng đến trị  Phụ tải loại 2: điện có ảnh hưởng đến kinh tế, sản xuất không nghiêm trọng loại  Phụ tải loại 3: ngun tắc điện thơi gian ngắn khơng ảnh hưởng nhiều đến hộ tiêu thụ 2.2 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI 2.2.1 Đồ thị phụ tải  Đồ thị phụ tải hình vẽ biểu diễn quan hệ công suất phụ tải theo thời gian (t) S=f(t) ; P=f(t) ; Q=f(t)  Đồ thị phụ tải : Mốc thời gian từ đến 24 Đồ thị phụ tải thường vẽ dạng bậc thang 24  Thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax  P t  P max dt   Pt i i Pmax Trang Chương 2: Tổng Hợp Đồ Thị Phụ Tải Cho Trạm Biến Áp  Thời gian tổn hao công suất cực đại :  max Pi 2ti  P t       dt  P Pmax  max  24 2.3 TÍNH TỐN Tmax , max 2.3.1 Phụ tải 22 kV: Các số liệu phụ tải: S  Có max  40 MVA S mim 20  Hệ số công suất: Cos  = 0.75  Suy Pmax  Smax  cos =40  0.75=30 MW  Số đường dây: Bảng 2.1: Tổng hợp phụ tải cấp điện áp 22 kV Giờ S22KV P22KV Q22kv 0-1 20 15 13.2 1-2 20 15 13.2 2-3 20 15 13.2 3-4 22 16.5 14.52 4-5 22 16.5 14.52 5-6 25.5 19.13 16.83 6-7 25.5 19.13 16.83 7-8 25.5 19.13 16.83 8-9 40 30 26.4 9-10 40 30 26.4 10-11 40 30 26.4 11-12 40 30 26.4 12-13 35.8 26.85 23.63 13-14 35.8 26.85 23.63 14-15 34.5 25.88 22.77 15-16 34.5 25.88 22.77 Trang Chương 2: Tổng Hợp Đồ Thị Phụ Tải Cho Trạm Biến Áp 16-17 37 27.75 24.42 17-18 37 27.75 24.42 18-19 40 30 26.4 19-20 40 30 26.4 20-21 40 30 26.4 21-22 25 18.75 16.5 22-23 25 18.75 16.5 23-24 25 18.75 16.5 Smax= 40 MVA / Smin= 20 MVA Hình2.1 Đồ thị phụ tải cấp điện áp 22KV Bảng 2.2: Tổng hợp phụ tải cấp điện áp 22 kV phần tự dùng Giờ S22KV P22KV Q22kv STD PTD QTD PTỔNG QTỔNG STỔNG 0-1 20 15 13.2 0.5 0.39 0.32 15.39 13.52 20.49 1-2 20 15 13.2 0.5 0.39 0.32 15.39 13.52 20.49 Trang Chương 2: Tổng Hợp Đồ Thị Phụ Tải Cho Trạm Biến Áp 2-3 20 15 13.2 0.5 0.39 0.32 15.39 13.52 20.49 3-4 22 16.5 14.52 0.5 0.39 0.32 16.89 14.84 22.48 4-5 22 16.5 14.52 0.5 0.39 0.32 16.89 14.84 22.48 5-6 25.5 19.13 16.83 0.5 0.39 0.32 19.52 17.15 25.98 6-7 25.5 19.13 16.83 0.5 0.39 0.32 19.52 17.15 25.98 7-8 25.5 19.13 16.83 0.5 0.39 0.32 19.52 17.15 25.98 8-9 40 30 26.4 0.5 0.39 0.32 30.39 26.72 40.47 9-10 40 30 26.4 0.5 0.39 0.32 30.39 26.72 40.47 10-11 40 30 26.4 0.5 0.39 0.32 30.39 26.72 40.47 11-12 40 30 26.4 0.5 0.39 0.32 30.39 26.72 40.47 12-13 35.8 26.85 23.63 0.5 0.39 0.32 27.24 23.95 36.27 13-14 35.8 26.85 23.63 0.5 0.39 0.32 27.24 23.95 36.27 14-15 34.5 25.88 22.77 0.5 0.39 0.32 26.27 23.09 34.98 15-16 34.5 25.88 22.77 0.5 0.39 0.32 26.27 23.09 34.98 16-17 37 27.75 24.42 0.5 0.39 0.32 28.14 24.74 37.47 17-18 37 27.75 24.42 0.5 0.39 0.32 28.14 24.74 37.47 18-19 40 30 26.4 0.5 0.39 0.32 30.39 26.72 40.47 19-20 40 30 26.4 0.5 0.39 0.32 30.39 26.72 40.47 20-21 40 30 26.4 0.5 0.39 0.32 30.39 26.72 40.47 21-22 25 18.75 16.5 0.5 0.39 0.32 19.14 16.82 25.48 22-23 25 18.75 16.5 0.5 0.39 0.32 19.14 16.82 25.48 23-24 25 18.75 16.5 0.5 0.39 0.32 19.14 16.82 25.48 Bảng 2.2:Phụ tải ngày theo phần trăm Smax Dựa vào bảng tổng kết ta có thơng số thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax thời gian tổn thất công suất cực đại ngày  max Tmax  max Trang Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao Trường hợp 2: Khi có sóng phản xạ từ cột lân cận trở về, t  aM scs t  ic(t) is (t) Lcs/2 Lcsc 2ics (t) Rx cs c L Rx Hình 13.3 Sơ đồ phân bố dòng sét t  Từ sơ đồ ta có hệ phương trình : 2lkv c 2l kv c is (t )  ic (t )  2ics (t )  a.t   Rx  Lcsc  Lcs di (t ) cs )  Rx ic (t )  Lcsc c  a.Ms (t) +2.ics (t ).( dt  Nghiệm gần hệ phương trình :   Lcs  2M scs  t    t i t  a   c   1  e  Rx     cs  Lcs  2M s  t    dic  t   t  a    e   dt Rx    Với   Rx 13.18 Lcs  Lcsc Trong điện cảm DCS khoảng vượt Lcs  Z cs lkv 13.19  c  Kết tính tốn U cd t  chương trình Matlab  Từ đặc tuyến (V-s) chuỗi sứ U pd chsu  t  đặc tuyến họ đường cong U cd  t  a ta xác định thời gian phóng điện tương ứng tp1 ,tp2 ,…,tpi ; Trị số dòng sét với độ dốc đầu sóng vào lúc xảy phóng điện bằng: isi  t pi  Quan hệ biên độ độ dốc đầu sóng dịng sét gây nên phóng điện chuỗi sứ gọi đường cong thơng số nguy hiểm dịng sét, is = f(a)  Xác suất phóng điện vp2 chuỗi sứ xác suất xuất dịng điện sét có độ dốc biên độ nằm vùng nguy hiểm P ucd a1 a a2 tpi v-s t Hình 13.4 Ucđ (t) Upđ (t) chuỗi sứ ak Va (P) KI isi isk’ vak is Hình 13.5 Đường cong thơng số nguy hiểm is  f a  S visk Vi Hình 13.6 Đường cong xác suất xuất dòng sét nguy hiểm is  f a  Trang 87 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao  Xác suất phóng điện v p chuỗi sứ xác suất xuất 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 để xảy phóng điện is  isi , tức : dv p  Pa  .Pis  isi  Với P is  isi   e  isi 26 P a    P ai  a   a  F   a   F    dva d p   is d a  Và: v p   dv p  vis  dva Từ biểu thức cho ta thấy v p có trị số diện tích S giới hạn đường cong xác suất va  f (vi ) Trong vi  e  is 26 va  e  a 15,7 13.20  13.2.4.2 Khi sét đánh vào DCS khoảng vượt:  Khi sét đánh vào DCS khoảng vượt lý thuyết gây phóng điện hai nơi:  Phóng điện khoảng cách khơng khí A-B DCS DD khoảng vượt  Sóng điện áp sét gây nên chạy cột kế cận M, N gây phóng điện chuỗi sứ M is /4 Zcs b is /2 ZS A a N is /4 Zcs B is /4 Rx is /4 Rx Hình 13.7 Phân bố dịng sét sét đánh vào khoảng vượt  Xét khả phóng điện khoảng cách khơng khí A-B UA-B gồm thành phần sau: Trang 88 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao  Điện áp cảm ứng điện U cud : U cud  0, 2.a. h   vt  h  vt  H   13.21 ln 1     H  h     Điện áp cảm ứng từ:  vt  h  vt  H   13.22 U cut  0, 2.a. h.ln 1     H  h     Điện áp cảm ứng dây dẫn dòng DCS gây nên (điện áp ngẫu hợp) : NH U DD  k vq U cs , với U cs Z cs at 13.23  Điện áp làm việc đường dây : U lv  T 2 U dm sin tdt   T  U dm 13.24   Điện áp tác dụng lên khoảng cách khơng khí : U A B  U cud  U cut  U cs 1  kvq   Ulv 13.25 Điện áp UA-B có giá trị lớn trước có sóng phản xạ từ cột lân cận trở về, Rx  Zcs nên sóng phản xạ âm từ cột điện, phóng điện xun thủng khoảng cách khơng khí xảy khoảng thời gian t  lkv c  Điện áp phóng điện xung khơng khí :  2,  U pd  A B   500 1   S 13.26  t   Với : S chiều dài khoảng cách A-B ( S  d1a ) Q trình phóng điện xảy U A B  U pd  A B  Xác suất phóng điện khoảng cách khơng khí A-B xác suất xuất dịng điện sét có độ dốc lớn anh v p  vagh  e  agh 15,7 13.27  Trang 89 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao  Xét khả phóng điện chuỗi sứ: Với giả thiết gần Z s  i t  Z cs dịng điện sét chạy phía DCS s , điện trở nối đất cột điện, Rx Pha A có góc bảo vệ lớn nên pha A chọn dùng tính tốn  Độ treo cao trung bình dây chống sét:  C  tan 1  5m  B  tan 1  2.4m 4m 4m 6m _ 2 hcs  hcs   f cs  25   2.5  23.33  m  3  Độ treo cao trung bình dây dẫn : _ 2 hdd  hdd   f dd  17.6   3.5  15.27  m  3  Hệ số ngẫu hợp dây dẫn dây chống sét: Đường dây có DCS nên hệ số ngẫu hợp hình học tính: D1a d1a k 2.h ln cs rcs ln Trong đó: D1a : khoảng cách trung bình ảnh DCS dây dẫn pha A D1a  (hcs  hdd )2  42  (23.33  15.27)2  42  38.81 m  d1a : khoảng cách trung bình DCS dây dẫn pha A d1a  (hcs  hdd )2  42  (23.33  15.27)  42   m  D1a 38.81 ln d1a k   0.175 2.hcs ln  23.33 ln 0.00575 rcs ln  Hệ số ngẫu hợp động ( xét đến ảnh hưởng vầng quang xung): kvq    k  1.3  0.175  0.2275 Trang 92 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao  Tổng trở sóng DCS có xét đến ảnh hưởng vầng quang xung: _ Z csvq  Z cs   hcs 60 ln rcs  60 ln  23.33 0.00575  415.45    1.3    Tổng trở sóng dây dẫn có xét đến ảnh hưởng vầng quang xung: _ Z ddvq  Z dd    hdd 60 ln rdd   28 0.0146  323.05    1.3 60 ln  Các đại lượng điện cảm hỗ cảm  Điện cảm cột tính đến độ treo cao dây dẫn: Trong -Bán kính tương đương cột điện rtd  c   ab   - H  hcs  hdd  25  (20  2.4)  42.6  m  - h  hcs  hdd  25  (20  2.4)  7.4  m  2.2  2.2   1.24  m  Áp dụng cơng thức (13.6) ta có 7.4 42.6    42.6 Lddc  0.2 17.6  ln  ln  1     1.24 17.6 7.4    Điện cảm cột tính đến độ treo cao DCS:Áp dụng công thức (13.15)   25  Lcsc  0.2  25  ln  1  20.95     1.24   Hỗ cảm khe sét mạch vịng kín “ dây dẫn – đất”: Trong –Vận tốc phóng điện ngược v    c  0,3  300  90(m /  s) - H  hcs  hdd  23.33  15.27  38.6  m  -  h  hcs  hdd  23.33  15.27  8.06  m  _ Áp dụng công thức (13.7)  90t  38.6 8.06 38.6  M sdd  0.2 15.27  ln  ln  1 (1  0.3)38.6  15.27 8.06     ln  90t  38.6   7.64   H   Hỗ cảm khe sét mạch vịng kín “ DCS - đất”:Áp dụng công thức (3.16)  90t   23.33  M scs  0.2  23.33  ln  1  2(1  0.3)23.33     ln 90t  46.66       Điện cảm đoạn DCS khoảng vượt: Trang 93 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao Lcs  Zcs  lkv 319.577  300   319.577   H  c 300 Xác suất phóng điện v p cách điện đường dây: 13.3.3  Khi sét đánh vào đỉnh cột vào DCS gần đỉnh cột  Điện áp giáng điện trở tản xung nối đất cột điện bị sét đánh U R  Rx  ic  10(at  2idcs )  Điện áp cảm ứng từ :Áp dụng công thức (13.5) U cut  12.66 dic di   ln  90t  38.6   7.64 s dt dt  Điện áp cảm ứng điện: Áp dụng công thức (13.8), (13.9) U cud  ' 0.1 a 15.27 (90t  23.33) (90t  8.06)(90t  38.6) ln 0.3 (1  0.3)  23.33 8.06  38.6   a  ln  0.129t  0.034  (90t  8.06)(90t  38.6) 23.33  d d'  d'  U cu  U cu 1  0.2275   0.652U cu 15.27     a  ln  0.129t  0.034  (90t  8.06)(90t  38.6)  Điện áp cảm ứng tĩnh điện dây dẫn : Áp dụng công thức (13.10),(13.11) dic di    ln 90t  46.66    s dt dt di di  1.75ic  3.666 c  0.817  ln 90t  46.66     s dt dt U cs  10ic  20.95  NH U dd  Điện áp làm việc đường dây: Áp dụng công thức (13.12) U lv    220  114.356(kV )  Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ: Xét hai trường hợp Trường hợp 1: Khi chưa có sóng phản xạ từ cột lân cận trở t 2lkv  300   2 s c 300 Từ sơ đồ hình 13.2 cơng thức (13.17) ta có : 1   415.45  10  10.393  20.95 a  ic  t   435.45  415.45t  9.332 ln(90t  46.66)  10994   dic  t   a  415.45  0.954a  dt 415.45  10 Trường hợp 2: Khi có sóng phản xạ từ cột lân cận trở Trang 94 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao t 2lkv  2 s c Từ sơ đồ hình 13.3 cơng thức (13.18) ta có : 2   10  0.055 319.577   20.95 ic  t   a(1  e0.055t )  (17.428  0.4666 ln(90t  46.66)    dic  t   0.055a.e0.055t 17.428  0.4666 ln(90t  46.66   dt Ta thấy có sóng phản xạ trở dịng DCS ics  tăng phản xạ dương Rx  Z cs  , dòng cột ic  giảm Tuy nhiên mức độ chênh lệch trị số trước sau có sóng phản xạ trở không lớn (do ics  ic ), nên tính tốn gần cần tính ic dic theo trường hợp sau có sóng phản xạ dt trở Áp dụng cơng thức (13.13) ta có : U chsu  t   8.25ic  8.994 dic  a  M sdd  t   0.175M scs  t   0.652U cud   114.356 dt Kết tính tốn U cd (t ) chương trình Matlab  Đồ thị đặc tuyến phóng điện chuỗi sứ vẽ Matlab Hình 13.11 Đồ thị đặc tuyến phóng điện chuỗi sứ  Bảng 13.2 Bảng thơng số Trang 95 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao a( kA /  s ) t p ( s) is (kA) vi va 20 25 30 35 40 45 50 5.8674 4.4806 3.5908 2.9571 2.4827 2.0831 1.792 117.348 112.015 107.724 103.4985 99.308 93.7395 89.6 0.011 0.0135 0.0159 0.0187 0.0219 0.0272 0.0319 0.2797 0.2034 0.148 0.1076 0.0783 0.0569 0.0414 Trị số v p tính từ diện tích giới hạn đường cong xác suất với hai trục toạ độ Bằng chương trình Matlab ta tính v p  0.046  Đồ thị đường cong thông số nguy hiểm vẽ Matlab Hình 13.12 Đường cong thơng số nguy hiểm  Đường cong xác suất va  f (vi ) vẽ Matlab Hình 13.13 Đường cong xác suất va  f (vi )  Suất cắt điện sét đánh vào đỉnh cột DCS gần đỉnh cột: Trang 96 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao - Số lần sét đánh trung bình vào đường dây năm: Áp dụng công thức (13.1) N   23.33 100 100  0.1103  139.98 (lần/năm) lg v   hc 90 4  28.39 25   2.42 90  v  3.8 103 Ta dùng cột thép cấp điện áp đường dây 220kV nên 1  0.7 Áp dụng công thức (13.2) ta có : nc  139.98(1  3.8 103 )  25  0.046  0.7  1.497 (lần/năm) 300  Khi sét đánh vào dây chống sét khoảng vượt Xét khả phóng điện khoảng cách khơng khí A – B UA-B gồm thành phần sau:  Điện áp cảm ứng từ :Áp dụng công thức (13.22) U cut (t )  1.612  a  ln 0.319  (90t  8.06)(90t  38.6)   Điện áp cảm ứng điện: Áp dụng công thức (13.21) U cud  ' (90t  8.06)(90t  38.6) 0.2a  8.06 ln 0.3 (1  0.3)  38.6  8.06  5.373a  ln 0.319  (90t  8.06)(90t  38.6)   Điện áp cảm ứng tĩnh điện dây dẫn : Áp dụng công thức (13.23) U ddNH  kvqU cs  kvq  Z cs at at  0.2275  319.577  18.175at 4  Điện áp làm việc đường dây: Áp dụng cơng thức (13.12) Ulv  114.356(kV ) Phóng điện xun thủng khoảng cách khơng khí xảy t   lkv 300   1 s c 300 U cut (t  1 s)  5.769a U cud (t  1 s)  19.23a U cs (t  1 s)  79.894a Vậy điện áp tác dụng lên khoảng không A-B là: U A B (t  1 s)  U cud  U cut  U cs 1  kvq   U lv  19.23a  5.769a  79.894a(1  0.2275)  114.356  86.717a  114.356 (kV )  Điện áp phóng điện xung khoảng cách khơng khí: Áp dụng cơng thức (13.26) (trong S  d 1a  8(m) ) Trang 97 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao U pd ( A B ) (t  1 s)  500(1   2.4 )   13600(kV ) Quá trình phóng điện xảy U A B  U pd  A B  :  86.717a  114.356  13600   agh  155.513(kV /  s) a - Xác suất phóng điện khoảng cách khơng khí A – B xác suất xuất dịng sét có độ dốc lớn agh v p  vagh  e  agh 15,7 e  155.513 15,7  4.99 105 Xét khả phóng điện chuỗi sứ  Điện áp giáng điện trở nối đất cột điện : 1 U R (t )  is (t ).Rx  at.10  5at 2  Điện áp cảm ứng từ: U cut  cs dis (t ) Lc   20.95a  10.475a dt  Điện áp cảm ứng tĩnh điện dây dẫn : U ddNH  18.175at  Điện áp làm việc đường dây: Ulv  114.356(kV )  Điện áp áp tác dụng lên chuỗi sứ: Áp dụng công thức (13.31) U chsu  (5at  20.95a)(1  0.2275)  114.356  3.8725at  16.184a  114.356 Kết tính tốn U cd (t ) chương trình Matlab  Đồ thị đặc tuyến phòng điện chuổi sứ vẽ Matlab Hình 13.14 Đồ thị đặc tuyến phóng điện chuỗi sứ Các giá trị t p tìm từ chương trình Matlab Trang 98 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao  Bảng 13.3 Bảng thông số a( kA /  s ) t p ( s) is (kA) 30 35 40 6.02 5.05 4.29 vi va 180.6 0.001 0.148 176.75 0.0011 0.1076 171.6 0.0014 0.0783 Trị số v p tính từ diện tích giới hạn đường cong xác suất với hai trục toạ độ Bằng chương trình Matlab ta tính v p  2.119 104  Đồ thị đường cong thông số nguy hiểm vẽ Matlab Hình 13.15 Đường cong thơng số nguy hiểm  Đường cong xác suất va  f (vi ) vẽ Matlab Hình 13.16 Đường cong xác suất va  f (vi )  Suất cắt điện đường dây sét đánh vào khoảng vượt: Trang 99 Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao Trong - Xác suất hình thành hồ quang ổn định  U   220     102  1.5     102  17.816 102  3S   8  2  1.5( Elv  4).102  1.5    25  5 2 4 nkv  139.98  (1  3.8  103 ) 1   (4.99 10 17.816 10  2.119 10  0.7) 300   =0.015(lần/năm) Khi sét đánh vòng qua DCS vào dây dẫn:  Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ: Áp dụng công thức (13.32) is (t ) vq i (t ) Z dd  Ulv  s 323.05  114.356  80.7625is (t )  114.356 4 Phóng điện xảy U cd  t   U 0,5chsu  1140kV U cd (t )  U ch.s (t )   80.7625is (t )  114.356  1140  kV  a  12.7  kV  Xác suất xảy phóng điện chuỗi sứ là: v p1  e  is 26 e  12.7 26  0.614  Suất cắt điện đường dây sét đánh vòng qua DCS vào dây dẫn: ndd  Nv v p11  139.98  3.8 103  0.614  0.7  0.229 (lần/năm)  Chỉ tiêu chống sét đường dây:  Suất cắt điện tổng đường dây: n  ndd  nc  nkv  0.229  1.497  0.015  1.741 (lần/năm)  Chỉ tiêu chống sét đường dây tải điện: 1 M   0.574 (năm/lần) n 1.741 Suất cắt điện nằm khoảng giá trị cho phép lần/năm Trang 100 B C S1 S2 S2 S1 B C Chương 13 : Tính Chỉ Tiêu Chống Sét Của Đường Dây Tải Điện Áp Cao  Tổng kết : Ia2 IA2  Bảng 13.4 bảng tổng kết thơng số tính tiêu 87T chống sét cho đường dây Thông số Hệ số ngẫu hợp động Tổng trở sóng Điện cảm Hổ cảm Xác suất hình thành hồ quang Xác suất phóng điện Suất cắt điện tổng đường dây Chỉ tiêu chống sét đường dây Kvq Giá trị 0.2275 Z csvq 415.45 () vq Z dd 323.05 () Ldd c 12.66 () Lcsc 20.95 () M sdd  ln  90t  38.6  7.64   H  M scs   ln 90t  46.66     1 0.7 2 17.816 102 v p1 0.614 vp2 0.0046 v p3 4.99 105 vp4 2.119 104 n M 1.741 lần/năm 0.574 năm/lần  Các biện pháp tăng tiêu chống sét : + Tăng tiêu chống sét cách tăng chiều dài chuỗi sứ + Dùng cột xà gỗ với độ cao khoảng cách hình móng cột có đường kính nhỏ Hiện nay, vùng có nhiều sét, người ta thường gắn hai đầu sứ “mỏ phóng điện” để đường dây bị sét đánh, dịng sét phóng điện qua khe hở này, chấp nhận ngắn mạch pha để Recloser tác động tự đóng lại đường dây Khi đó, dịng sét khơng cịn độ tin cậy cung cấp điện cao Trang 101