TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Đề tài “Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp” Giảng viên hướng dẫn PGS TS Trần Văn Tớp Sinh[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Đề tài: “Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp” Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Văn Tớp Sinh viên: Phạm Văn Dũng Mssv: 20181128 Lớp: 129051 Hà Nội, 2021 CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Mở đầu Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện đường dây trạm biến áp thể thống Trong trạm biến áp phần tử quan trọng, thực nhiệm vụ truyền tải phân phối điện Khi thiết bị trạm bị sét đánh trực tiếp dẫn đến hậu nghiêm trọng làm hỏng thiết bị trạm mà cịn dẫn đến việc ngừng cung cấp điện thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản suất điện ngành kinh tế quốc dân khác Do việc tính tốn bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp đặt ngồi 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 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 dẫn nối từ xà cuối trạm cột đường dây 1.2 Các yêu cầu kỹ thuật hệ thống chống sét đánh trực tiếp a) Tất thiết bị bảo vệ cần phải nằm trọn phạm vi an toàn hệ thống bảo vệ Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt trạm cấp điện áp mà hệ thống cột thu sét đặt độ cao có sẵn cơng trình xà, cột đèn chiếu sáng đặt độc lập Khi đặt hệ thống cột thu sét thân cơng trình, tận dụng độ cao vốn có cơng trình nên giảm độ cao hệ thống thu sét Tuy nhiên điều kiện đặt hệ thống thu sét cơng trình mang điện phải đảm bảo mức cách điện cao trị số điện trở tản phận nối đất bé + Đối với trạm biến áp ngồi trời từ 220 kV trở lên có cách điện cao (khoảng cách thiết bị đủ lớn độ dài chuỗi sứ lớn) nên đặt cột thu sét kết cấu trạm Tuy nhiên trụ kết cấu có đặt cột thu sét phải nối đất vào hệ thống nối đất trạm phân phối Theo đường ngắn cho dòng điện khuyếch tán vào đất theo 34 cọc nối đất Ngoài trụ kết cấu phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất nhằm đảm bảo điện trở không 4 + Nơi yếu trạm biến áp trời điện áp 220 kV trở lên cuộn dây MBA Vì dùng chống sét van để bảo vệ MBA yêu cầu khoảng cách hai điểm nối đất vào hệ thống nối đất hệ thống thu sét vỏ MBA theo đường điện phải lớn 15m Khi đặt cách ly hệ thống thu sét cơng trình phải có khoảng cách định, khoảng cách q bé có phóng điện khơng khí đất b) Phần dẫn điện hệ thống thu sét có phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt có dòng điện sét qua 1.3 Phạm vi bảo vệ cột thu sét dây chống sét 1.3.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét Phạm vi bảo vệ cột thu sét miền giới hạn mặt ngồi hình chóp trịn xoay có đường kính xác định cơng thức 1,6 r x Trong đó: (h h (1–1) ) x hx h h: độ cao cột thu sét hx: độ cao vật cần bảo vệ h - hx = ha: độ cao hiệu dụng cột thu sét rx: bán kính phạm vi bảo vệ Để dễ dàng thuận tiện tính tốn thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng dạng đơn giản hoá với đường sinh hình chóp có dạng đường gãy khúc biểu diễn hình vẽ 1.1 Bán kính bảo vệ mức cao khác tính tốn theo cơng thức sau: h x + Nếu h hx rx + Nếu h h hx 0,8h (1 –2) 1, 5h x rx 0, 75h 0,8h (1–3) a 0,2h b h 0,8h a' c 0,75h 1,5h Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét kết hợp lớn nhiều so với tổng phạm vi bảo vệ hai cột đơn Để hai cột thu sét phối hợp khoảng cách a hai cột phải thoả mãn điều kiện a < 7h (h chiều cao cột) Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao - Khi hai cột thu sét có độ cao h đặt cách khoảng cách a (a < 7h) độ cao lớn khu vực bảo vệ hai cột thu sét h o tính sau: h h a Sơ đồ phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có chiều cao (1–4) 0,2h h ho 0,75h a r0x Hình 1- 2: Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét giống Tính rox: + Nếu h x h h x r 0x 1, 5h 1 0,8h 0 + Nếu h h x r 0, 75h 0x 1 (1–5) hx (1–6) h0 Chú ý: Khi độ cao cột thu sét vượt 30m hiệu chỉnh phần ý mục cịn phải tính ho theo cơng thức: h0 h a (1–7) 7p c) Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao khác Giả sử có hai cột thu sét: cột có chiều cao h1, cột có chiều cao h2 h1 h2 Hai cột cách khoảng a Trước tiên vẽ phạm vi bảo vệ cột cao h1, sau qua đỉnh cột thấp h2 vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh phạm vi bảo vệ cột cao điểm Điểm xem đỉnh cột thu sét giả định, với cột thấp h2, hình thành đôi cột độ cao h2 với khoảng cách a’ Phần lại giống phạm vi bảo vệ cột với a' a x + Nếu h2 h1 x 1, 5.h1 h 1, 5h1 1,875h2 (1–8) 0,8h1 + Nếu h h1 x 0, 75h1 h h (1–9) hx h1 h0 A 0,75h1 a' 1,5h1 x 0,75h2 a 1,5h2 R R R Hình 1- 3: Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét khác d) Phạm vi bảo vệ nhóm cột (số cột >2) Một nhóm cột hình thành đa giác phạm vi bảo vệ xác định toàn miền đa giác phần giới hạn bao giống đôi cột r rox x a rx rox a c rox D D b b Hình 1- 4: Phạm vi bảo vệ nhóm cột Vật có độ cao hx nằm đa giác hình thành cột thu sét bảo vệ thoả mãn điều kiện: h2 0,2h2 0,2h1 0, 75.h1 h2 D = (h - hx) (1 – Với D đường tròn ngoại tiếp đa giác hình thành cột thu sét Chú ý: Khi độ cao cột lớn 30m điều kiện bảo vệ cần hiệu chỉnh theo p D 8.ha p= (h - hx).p (1 1.3.2 Phạm vi bảo vệ dây thu sét: a) Phạm vi bảo vệ dây thu sét Phạm vi bảo vệ dây thu sét dải rộng Chiều rộng phạm vi bảo vệ phụ thuộc vào mức cao hx biểu diễn hình vẽ a 0,2h b h 0,8h a' c 0,6h 1,2h 2bx Hình 1- 5: Phạm vi bảo vệ dây thu sét Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét tương tự cột thu sét ta có hồnh độ 0,6h 1,2h + Nếu hx h h bx x 1, h (1 - 0,8h h x + Nếu hx h bx 0, h h Chú ý: Khi độ cao cột lớn 30m điều kiện bảo vệ cần hiệu chỉnh theo p b) Phạm vi bảo vệ hai dây thu sét Để phối hợp bảo vệ hai dây thu sét khoảng cách hai dây thu sét phải thoả mãn điều kiện s < 4h (1 -