Đồ án tốt nghiệp đại học Bách Khóa Hà Nội: Tính toán bảo vệ chống sét và nối đất cho trạm biến áp 220110kV

Đây là đồ án suốt 5 năm mình học tập tại đại học Bách Khoa Hà Nội, điểm tất cả đồ án của mình khá cao, nếu các bận cũng đang làm đồ án thì hãy nhớ rằng điểm số của bạn chỉ phụ thuộc 30% vào những gì bạn viết, 70% vào những gì bạn thể hiện được vào hôm bảo vệ. Vì vậy ngoài chăm chút quá nhiều cho quyển đồ án các bạn hãy đọc thật nhiều sách (đặc biệt là sách cho thầy cô tại ĐHBKNH biên soạn) và tập rượt trước bảo vệ. Nếu có thắc mắc nào cần giải đáp hoặc hỗ trợ về đồ án, tài liệu học tập, thực tập, việc làm, sincal, e tap,... các bạn có thể liên hệ zalo 0348789178 mình khá lười nên ko up hết tài liệu liệu được. Chúc các bạn 1 ngày tốt lành! Đồ án tốt nghiệp đại học Bách Khóa Hà Nội: Tính toán bảo vệ chống sét và nối đất cho trạm biến áp 220110kV1.Cơ sở lý thuyết: phạm vi bảo vệ của cột thu sét, các cặp cột thu sét có độ cao bằng nhau, các cặp cột chu sét có độ cao khác nhau, các nhóm cột thu sét và các dây thu sét2.Thực hiện thiết kế chống sét cho một trạm biến áp cụ thể: lựa chọn vị trí đặt cột thu sét, tính toán chiều cao cần thiết, vùng bảo vệ ở các độ cao khác nhau, thực hiện so sánh kinh tế giữa các phương án. MỤC LỤCLỜI CẢM ƠNiiCHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT11.1Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.11.2Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có độ cao bằng nhau.21.3Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.31.4Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột (số cột >2).41.5Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét.51.6Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.5CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220 kV72.1Phương án 172.1.1Bố trí các kim thu sét:72.1.2Tính toán độ cao hữu ích của cột thu sét:92.1.3Chọn độ cao tác dụng và độ cao của cột thu sét.102.1.4Vẽ vùng bảo vệ của các cột thu sét112.2Phương án 2142.2.1Bố trí các kim thu sét:152.2.2Tính toán độ cao hữu ích của cột thu sét:162.2.3Chọn độ cao tác dụng và độ cao của cột thu sét.172.2.4Vẽ vùng bảo vệ của các cột thu sét182.3So sánh và tổng kết phương án212.3.1Về mặt kỹ thuật:222.3.2Về mặt kinh tế:22TÀI LIỆU THAM KHẢO23

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính tốn bảo vệ chống sét nối đất cho trạm biến áp 220/110kV TRẦN XUÂN THÀNH thanh.tx174222@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điện Chuyên ngành Hệ thống điện Giảng viên hướng dẫn: TRẦN THANH SƠN Bộ môn: Viện: Hệ Thống Điện Điện Chữ ký GVHD HÀ NỘI,1 /2022 LỜI CẢM ƠN Với giúp đỡ thầy cô mơn, gia đình, bạn bè đặc biệt thầy Trần Thanh Sơn hướng dẫn, giải đáp thắc mắc em trình thực đồ án Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, chúc thầy nhiều sức khỏe, công tác tốt đạt nhiều thành tích nghiệp trồng người nghiên cứu khoa học Còn sinh viên nên q trình hồn thành đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy bảo để em hiểu kỹ vấn đề hoàn thiện đồ án tốt Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Trần Xuân Thành TÓM TẮT NỘI DUNG Trong hệ thống điện hệ thống chống sét phần đặc biệt quan trọng, giúp bảo vệ hệ thống khỏi sét đánh trực tiếp vào dây dẫn đường dây tải điện, vào thiết bị phận mang điện nhà máy điện trạm biến áp Sét đánh trực tiếp gây nên điện áp nguy hiểm, làm ngắn mạch, chạm đất pha, làm hư hỏng cách điện thiết bị, gây gián đoạn cung cấp điện cho hộ tiêu thụ điện, làm thiệt hại cho kinh tế quốc dân Vì phải bảo vệ hệ thống điện chống sét đánh trực tiếp Việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp thường thực cột thu sét dây thu sét Đấy kết cấu gồm: phận thu sét, phận nối đất phận dẫn dòng điện sét nối liên điện hai phận với Chính quan trọng đặc biệt hệ thống chống sét nên việc tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế hệ thống chống sét đặc biệt quan trọng Trong tập dài em xin tìm hiểu trình bày nhũng nội dung sau: Cơ sở lý thuyết: phạm vi bảo vệ cột thu sét, cặp cột thu sét có độ cao nhau, cặp cột chu sét có độ cao khác nhau, nhóm cột thu sét dây thu sét Thực thiết kế chống sét cho trạm biến áp cụ thể: lựa chọn vị trí đặt cột thu sét, tính toán chiều cao cần thiết, vùng bảo vệ độ cao khác nhau, thực so sánh kinh tế phương án MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .ii CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét độc lập 1.2 Phạm vi bảo vệ cột thu sét có độ cao .2 1.3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao khác 1.4 Phạm vi bảo vệ nhóm cột (số cột >2) 1.5 Phạm vi bảo vệ dây thu sét 1.6 Phạm vi bảo vệ hai dây thu sét CHƯƠNG THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220 kV .7 2.1 2.2 2.3 Phương án 2.1.1 Bố trí kim thu sét: 2.1.2 Tính tốn độ cao hữu ích cột thu sét: 2.1.3 Chọn độ cao tác dụng độ cao cột thu sét 10 2.1.4 Vẽ vùng bảo vệ cột thu sét 11 Phương án 14 2.2.1 Bố trí kim thu sét: 15 2.2.2 Tính tốn độ cao hữu ích cột thu sét: 16 2.2.3 Chọn độ cao tác dụng độ cao cột thu sét 17 2.2.4 Vẽ vùng bảo vệ cột thu sét 18 So sánh tổng kết phương án .21 2.3.1 Về mặt kỹ thuật: 22 2.3.2 Về mặt kinh tế: 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 : Phạm vi bảo vệ cột thu sét .1 Hình 1-2: Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét giống Hình 1-3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét khác .4 Hình 1-4: Phạm vi bảo vệ nhóm cột Hình 1-5: Phạm vi bảo vệ dây thu sét .5 Hình 1-6: Phạm vi bảo vệ hai dây thu sét DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2-0-1: vị trí bố trí cộ thu sét phương án Sơ đồ 2-0-2: Vùng bảo vệ cột thu sét phương án 14 Sơ đồ 2-0-3: vị trí bố trí cột thu sét phương án 15 Sơ đồ 2-4: vùng bảo vệ cột thu sét phương án 21 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Độ cao hữu ích cột thu lơi phương án 10 Bảng 2-2: Bán kính bảo vệ cột thu sét riêng lẻ phương án 12 Bảng 2-3: Phạm vi bảo vệ cặp cột thu sét phương án 14 Bảng 2-4: Độ cao hữu ích cột thu lôi phương án 17 Bảng 2-5: Bán kính bảo vệ cột thu sét phương án 19 Bảng 2-6: Phạm vi bảo vệ cặp cột thu sét phương án 21 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220 KV 1.1 Cơ sở lý thuyết 1.1.1 Mở đầu Hệ thống điện thể thống bao gồm nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp, thiết bị đóng cắt bảo vệ, phụ tải, phần lớn phần tử hệ thống điện đặt ngồi trời, có độ cao lớn, mang điện nên xác xuất bị sét đánh cao Sét đánh gây điện áp, phóng điện chọc thủng gây phá hủy cách điện, chập, cháy Đặc biệt nguy hiển trạm biến áp – phần tử đặc biệt quan trọng đắt tiền, có nguy bị sét đánh cao Vì việc nghiên cứu, xây dựng hệ thống chống sét cho trạm biến áp đặc biệt quan trọng 1.1.2 Các yêu cầu đôi với hệ thống chống sét đánh trực tếp  Yêu cầu kỹ thuật:  Bảo vệ toàn đối tượng cần bảo vệ  Đơn giản, dễ vận hành bảo dưỡng, sửa chữa thao tác  Đảm bảo mĩ quan, am tồn cho cơng trình  u cầu tính kinh tế:  Có giá thành hợp lý, cạnh tranh  Dễ dàng mua vật tư thiết bị xây dựng vật tư thay thế, bảo dưỡng say 1.1.3 Phạm vi bảo vệ cột thu sét độc lập 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 rx  ( h  hx ) hx 1 h Trong 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 + Nếu (1 – 2) + Nếu (1 – 3) a 0,2h h b 0,8h c a' 0,75h 1,5h R Hình 1-1 : Phạm vi bảo vệ cột thu sét Các công thức với cột thu sét cao 30m Hiệu cột thu sét cao 30m có giảm sút độ cao định hướng sét giữ số Khi tính tốn phải nhân với hệ số hiệu chỉnh p 5,5 h hình vẽ dùng hoành độ 0,75hp 1,5hp 1.1.4 Phạm vi bảo vệ cột thu sét có độ cao 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 ho tính sau: (1 – 4) Sơ đồ phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có chiều cao R 0,2h h ho 0,75h hx 1,5h a rx r0x Hình 1-2: Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét giống Tính rox: + Nếu + Nếu thì (1 – 5) (1 – 6) Chú ý: Khi độ cao cột thu sét vượt q 30m ngồi hiệu chỉnh phần ý mục cịn phải tính ho theo công thức: (1 – 7) 1.1.5 Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao khác Giả sử có hai cột thu sét: cột có chiều cao h 1, cột có chiều cao h2 Hai cột cách khoảng a Trước tiên vẽ phạm vi bảo vệ cột cao h 1, sau qua đỉnh cột thấp h 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 h 2, hình thành đôi cột độ cao h với khoảng cách a’ Phần lại giống phạm vi bảo vệ cột với a' a  x + Nếu (1 – 8) (1 – 9) 0,2h2 A 0,75h1 a' 1,5h1 hx h0 h1 h2 0,2h1 + Nếu x 0,75h2 1,5h2 a R R R Hình 1-3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét khác 1.1.6 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 rx rx rox a rox a c rox D b D 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: D 8 = (h - hx) (1 – 10) Với D đường kính đường trịn 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 – 11) 1.1.7 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 vng góc với dây thu sét tương tự cột thu sét ta có hồnh độ 0,6h 1,2h + Nếu + Nếu thì (1 - 12) (1 - 13) Chú ý: Khi độ cao cột lớn 30m điều kiện bảo vệ cần hiệu chỉnh theo p 1.1.8 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 Với khoảng cách s dây bảo vệ điểm có độ cao (1 – 14) Phạm vi bảo vệ hình vẽ 10