Đang tải... (xem toàn văn)
Giới thiệu môn học • CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN • CHƯƠNG 2 TRUYỀN SÓNG TRÊN HỆ NHIỀU DÂY • CHƯƠNG 3 BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP • CHƯƠNG 4 NỐI ĐẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN • CHƯƠNG 5 T.
Giới thiệu mơn học • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Q ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN • CHƯƠNG 2: TRUYỀN SĨNG TRÊN HỆ NHIỀU DÂY • CHƯƠNG 3: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP • CHƯƠNG 4: NỐI ĐẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN • CHƯƠNG 5: THIẾT BỊ CHỐNG SÉT • CHƯƠNG 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO MÁY ĐIỆN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN Hiện tượng • Sét gì? - Sét tượng phóng điện tia lửa điện tích cách xa (tb ~ 5km) - Quá trình phóng điện sét giống q trình xảy điện trường không đồng đám mây với đám mây đám mây với mặt đất • loại phóng điện sét: - Phóng điện đám mây – đám mây - Phóng điện đám mây – mặt đất CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN • Q trình phát triển phóng điện sét: giai đoạn sau: a Giai đoạn hình thành tia tiên đạo: Tia tiên đạo mơi trường Plasma có điện tích lớn, tốc độ lớn, v = 1,5.107 ~ 2.108 cm/s Phía mặt đất có tập trung điện tích trái dấu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN b&c Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt phóng điện ngược: - Khi TTĐ phóng xuống, d giảm, E tăng Khi E đủ lớn hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt phía điểm tập trung điện tích - Khu vực ion hóa mãnh liệt nâng dần lên tạo dịng điện tích phát triển từ mặt đất lên dịng phóng điện ngược - Dịng có tốc độ cực lớn, v = 1,5.109 ~ 1,5.1010 cm/s - TTĐ dòng phóng điện ngược va chạm tạo phóng điện sét - Dòng điện qua nơi bị sét đánh lúc đạt cực đại CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN d Giai đoạn trung hịa điện tích: Tồn điện tích đám mây chuyển xuống trung hịa mặt đất thơng qua khe sét, kết thúc q trình phóng điện sét Kết luận: - Dịng sét có dạng xung - Vị trí bị sét đánh có khả dự đốn trước CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN Tham số phóng điện sét Tham số dịng điện sét chủ yếu dịng điện sét, dạng sóng dịng điện sét sóng xung kích Khi tính tốn q điện áp sét, thường sử dụng dạng sóng xiên góc a: độ dốc dòng điện sét Is : biên độ dòng điện sét CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN Xác suất xuất sét có biên độ Xác suất xuất dịng sét độ dòng điện Is lớn giá trị Ii dốc a ≥ là: vI I s I i 10e lg vI IS 60 e IS 26,1 IS 60 lg va Ii = a.t t ≤ Tđs Ii = Is t > Tđs va 10 25 e 10, 25 Trong tính tốn có ta phải đồng thời xét đến hai yếu tố: Biên độ độ dốc dòng điện sét nên phải dùng xác suất phối hợp: a I lg v( I , a ) S 60 25 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN Cường độ hoạt động sét: Cường độ hoạt động sét biểu thị số ngày có sét (nngs) năm tổng số có sét hàng năm Ngày có sét: ngày có sét xuất lần từ đến 24h Tùy thuộc vào vùng ta có số liệu khác nhau: + Vùng xích đạo: 100-150 ngày/năm + Vùng nhiệt đới: 75-100 ngày/ năm + Vùng ôn đới: 30-50 ngày/ năm Mật độ sét: ms số lần sét đánh xuống 1km2 mặt đất ngày sét: ms = (0,1-0,15) lần/km2 ngs CHƯƠNG 2: TRUYỀN SÓNG TRÊN HỆ NHIỀU DÂY Truyền sóng hệ thống nhiều dây Đường dây hệ thống gồm nhiều dây, dây chùng nằm điện từ trường gây truyền sóng dọc dây khác, xuất phát từ hệ phương trình Maxwell ta có : U1 = I1Z11 + I2Z12 + + InZ1n U2 = I1Z21 + I2Z22 + + I1Z2n Un = I1Zn1 + I2Zn2 + + InZnn Trong : Zkk- Tổng trở sóng riêng dây thứ k; Zkk=138lg(2.hk/rk) Zik- Tổng trở sóng tương hỗ dây thứ I dây thứ k; Zik = Zki= 138lg(bik/dik) Bik dây dẫn thứ i Rk, hk: bán kính độ treo cao dây dẫn thứ k Dik khoảng cách dây dẫn thứ I thứ k khoảng cách dây dẫn thứ k đến ảnh đối xứng qua mặt đất CHƯƠNG 2: TRUYỀN SÓNG TRÊN HỆ NHIỀU DÂY rk, hk: bán kính độ treo cao dây dẫn thứ k Dik khoảng cách dây dẫn thứ I thứ k Bik khoảng cách dây dẫn thứ k đến ảnh đối xứng qua mặt đất dây dẫn thứ i Hệ pt có n phương trình có 2n nghiệm nên để giải thêm điều kiện cho sẵn trường hợp cụ thể Chương 3: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN Bảo vệ chống sét cho MĐ quay nối vào đường dây không qua MBA - MFĐ công suất lớn thường nối vào đường dây qua MBA - Phía cao áp, MBA bảo vệ nên sóng q điện áp xuất cuộn cao ko vượt mức cách điện xung - Cuộn hạ áp xuất điện áp cuộn dây có liên hệ điện (điện dung) từ (điện cảm) có truyền sóng theo điện dung điện cảm vào MĐ Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN a Sự truyền sóng qua điện dung: - Khi có sóng xung kích tác dụng vào MĐ, phân bố điện áp ban đầu phụ thuộc vào điện dung cuộn dây - Khi sóng đạt đến cực đại, phân bố điện áp gần ban đầu khoảng thời gian đầu sóng dùng sơ đồ thay gồm chuỗi điện dung để khảo sát phân bố điện áp Sơ đồ thay MFĐ cuộn dây - K1, K2: điện dung dọc cuộn dây cao áp hạ áp - C1, C2: điện dung đất cuộn - C12 : điện dung cuộn dây Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN - Nếu bỏ qua điện dung K2 cuộn hạ áp (giá trị nhỏ, cuộn hạ hở mạch): Điện áp điểm xác định theo cơng thức: U ( x) U ( x) C12 C C12 - Khi cuộn hạ áp nối liền với cuộn dây MFĐ song song với điện dung C2 có điện dung C MF góp Điện áp đầu vào MF: C12 U U1 C2 C12 C Phân bố điện áp dọc cuộn dây MBA C1=2000pF; C2=6000pF; C12=300pF K1=20pF; K2=30pF 1- Cuộn cao áp; 2- Cuộn hạ áp tính tốn 3- Cuộn hạ áp thực tế Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN - U2 tính theo cơng thức cho kết lớn thực tế, điện áp giảm nhanh xa đầu vào cuộn dây coi có phần nhỏ điện dung C12 C2 tham gia vào truyền sóng - Điện áp đáng kể khoảng 1/5 cuộn dây tính từ đầu vào thực tế khoảng 1/5 trị số C12+C2 tham gia vào truyền sóng Ảnh hưởng C đến việc giảm trị số U2 lớn Loại sơ đồ cần nối vào cực MF đoạn cáp ngắn khoảng vài chục mét U2 giảm tới trị số tuyệt đối an toàn cho cách điện MFĐ Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN b Sự truyền sóng qua cuộn hạ áp qua đường điện từ Sóng điện áp truyền theo đường điện từ xảy trình dao động cuộn dây sóng điều hịa bậc đóng vai trị chủ yếu Khi phân tích dùng sơ đồ thay thông thường MBA: L1, L2: Điện cảm rò cuộn dây sơ cấp thứ cấp LM: điện cảm mạch từ hóa C: Điện dung tổng nối phía hạ áp Z: Tổng trở sóng cuộn dây máy điện Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN VD: MBA 121/11 kV có n = 11 Phía cao áp bảo vệ CSV từ có Udư = 265 kV điện áp cực đại xuất cuộn dây MF U2max = Udư/n = 265/11 = 24kV Điện áp không gây nguy hiểm cho MFĐ Khi MF liên hệ với đường dây qua MBA: - Không cần bảo vệ chống điện áp khí riêng cho MFĐ - Trường hợp MFĐ có cơng suất bé (Z lớn) C góp điện áp MF lớn cần bảo vệ CSV thích hợp Chương 3: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN Bảo vệ chống sét cho MĐ quay nối trực tiếp vào đường dây không Tương tự bảo vệ MBA: - Trên góp điện áp MF có đặt CSV - Có đoạn bảo vệ tới trạm Sơ đồ bảo vệ MFĐ có đặc điểm riêng: - Dùng CSV từ thay CSV thường - Đoạn tới trạm bảo vệ cột thu sét dây CS (DCS đặt cách ly với dây dẫn, đặt chung phải tăng cường mức cách điện DCS) - Đặt thêm tụ điện góp điện áp MF ( 0,5µF) để giảm độ dốc sóng tới, đảm bảo an tồn cho cách điện dọc MFĐ Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho MFĐ Ở đầu đoạn đường dây đặt CSV có điện trở nối đất nhỏ tốt (< 5Ω) để hạn chế dịng qua CSV khơng q kA Nếu khơng thực nối đất nhỏ cột đặt tiếp CSV tăng chiều dài đoạn đường dây nối tới MFĐ (tốn kém) Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN Bảo vệ chống sét cho MĐ quay nối vào đường dây không qua đoạn cáp Thực tế, nhiều máy điện nối với đường dây không qua đoạn cáp dai 50 – 100m thuận lợi cho việc bảo vệ điện áp cho MĐ Tại nơi chuyển tiếp từ đường dây sang cáp đặt CSO1 Vỏ cáp nối liền với nối đất CSO, đầu nối vào nối đất CSV nối đất nhà máy Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN Khi CSO làm việc, lõi vỏ cáp nối với nên chúng có điện với đất Nếu cáp đặt trực tiếp đất phần dòng điện sét từ vỏ cáp tản vào đất đường truyền đến MĐ, phần lại nối tắt qua mạch vịng nối đất MNĐ Phía NMĐ, U lõi cáp (nối với cuộn day MĐ) vỏ cáp (nối với vỏ MĐ) U giáng điện trở tác dụng vỏ cáp, thấp nhiều so với mức cách điện xung MĐ Sơ đồ có độ bảo vệ an tồn cao CSO1 làm việc tin cậy, đảm bảo Tuy nhiên điểm chuyển tiếp đường dây cáp có hệ số khúc xạ bé (Zdd= 400÷500Ω, Zcap = 5÷40Ω) CSO1 khó phóng điện CSO1 làm việc đảm bảo sét đánh trực tiếp vào đường dây sóng truyền từ đường dây khơng có biên độ cao (400÷500kV) Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN Để CSO1 phóng điện: - Cần dời CSO1 phía trước - Đặt thêm trước 1, cách khoảng vượt, CSO2 (dùng CSO1 CSO2 nâng cao độ an toàn sơ đồ) Chương 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN - Đặt cuộn cảm nơi chuyển tiếp đường dây không vi on cỏp (in cm khong 50 ữ 100àF) Chng 6: BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN - Đặt cuộn cảm cuối đoạn cáp, phía NMĐ (điện cảm có trị số lớn phối hợp với sơ đồ có điện kháng đường dây) - Do việc thực sơ đồ chống sét có độ an tồn cao cho MĐ gặp nhiều khó khăn nên MFĐ có công suất lớn không cho phép nối trực tiếp vào đường dây không - Trường hợp bắt buộc phải truyền tải công suất cấp điện áp MF dùng cáp MF đấu vào đường dây khơng qua MBA chống sét có tỷ số biến đổi 1/1 ... CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN Tham số phóng điện sét Tham số dịng điện sét chủ yếu dịng điện sét, dạng sóng dịng điện sét sóng xung kích Khi tính tốn q điện áp sét, thường sử dụng... vào Trạm biến áp a Phương pháp tính điện áp điểm nút Phương pháp đồ thị: Chống sét van đặt cuối đường dây CSV gồm khe hở phóng điện K có đặc tính V-s biết Ucsv(t) nối tiếp với điện trở khơng...CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN Hiện tượng • Sét gì? - Sét tượng phóng điện tia lửa điện tích cách xa (tb ~ 5km) - Quá trình phóng điện sét giống q trình xảy điện trường không đồng đám