Noi dat tram bien ap 220 110kv 193902

Chơng I tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220/110 KV Mở đầu Các trạm biến áp phân phối 220/110 KV thờng đợc bố trí diện tích rộng trời có kết cấu cao so với mặt đất, hệ thống nối đất tạo cho khu vực có điện dẫn lớn Vì khu vực trạm có xác suất điểm phóng điện cao Khi thiết bị trạm phân phối bị sét đánh trực tiếp đa đến hậu nghiêm trọng nh gây nên h hỏng thiết bị dẫn đến việc ngừng cung cấp điện thời gian dài làm ảnh hởng đến việc cung cấp điện năng, sản xuất điện ngành kinh tế quốc dân dẫn tới hậu nghiêm trọng, trí gây ảnh hởng tới an ninh, trị xà hội Vì việc bảo vệ chống sét đánh thẳng việc thiếu đợc thiết kế trạm biến áp Cột thu sét hay dây thu sét có độ cao lớn, trị số điện trở nối đất nhỏ thu hút phóng xạ điện sét tạo nên khu vực an toàn xung quang chúng Các kim thu sét kết cấu chắn, thi công đơn giản tận dụng đợc kết cấu trạm để đặt kim thu sét ( Xà trạm, cột đèn pha ) giảm đợc vốn đầu t I/ SƠ Đồ bảo vệ Bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp dùng kim thu sét Việc tính toán giới hạn phạm vi - Xác định số lợng kim thu sét - Tính toán chiều cao cột thu sét - Tính phạm vi bảo vệ chúng Để giảm vốn đầu t ban đầu phơng án tận dụng tối đa kết cấu trạm để đặt kim thu sét II - Tính toán kỹ thuật 1/ Phạm vi bảo vƯ cđa hƯ thèng cét thu sÐt a/ Ph¹m vi bảo vệ cột thu sét Phạm vi bảo vệ cột thu sét miền đợc giới hạn mặt hình chóp xoay có bán kính đáy đợc xác định công thức: rx = 6(h- hx ) h 1- x h Trong đó: h: độ cao cột thu sét rx: bán kính phạm vi bảo vệ độ cao hx hx: độ cao vật cần bảo vệ h - hx ®é cao hiƯn dơng cđa cét thu sÐt h 0,2 h b h h 1,5 h rx hx 0,75 h rx Để thuận tiện cho tính toán, thiếtvẽkế thờng dùng phạm vi bảo vệ đơn Hình (1-1) giản hóa (hình - 1) Đờng sinh hình chóp có dạng gẫy khúc Một đoạn (đoạn ab) phần đờng thẳng nối đỉnh cột thu sét có chiều cao h tới điểm mặt đất cách chân cột 0,75 h Còn đoạn bc phần đờng thẳng nối điểm cao 0,8h thân cột tới điểm cách xa chân cột 1,5h Từ hình vÏ cã thĨ thÊy ®iĨm b cã ®é cao b»ng h Bán kính bảo vệ độ cao khách đợc tính toán theo công thức hx Khi hx  h th× rx = 1,5 h (1- 0,8h ) hx Khi hx > h rx = 0,75 h (1- h ) Các công thức dùng trờng hợp cột thu sét cao tới 30m Hiệu cột cao 30m có giảm sút độ cao định hớng giữ số Có thể dùng công thức để tính toán phạm vi bảo vệ nhng phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh P= 5.5 h Và hình vẽ dùng hoành độ 0,75 hp 1,5 hp b/ Phạm vi bảo vệ nhiều cột thu sét Phạm vi bảo vệ cột thu sÐt cã kÝch thíc lín h¬n nhiỊu so víi tỉng phạm vi bảo vệ cột đơn Trong thực nghiệm ngời ta đà chứng minh đợc khu vực có xác suất 100% phóng điện sét vào cột thu sét có bán kính là: R = 3,5 h Vậy a = 2R = 7h khoảng cách giữu cột thu sét đặt cạnh khoảng cách a < 7h bảo vệ đợc độ cao ho Xác định công thức a h - ho = (1 - 2a) a hc ho = h - (1- 2b) Các phần bên khoảng cách cột phạm vi bảo giống nh trờng hợp cột, phần bên đợc giới hạn vòng cung qua điểm: đỉnh cột điểm có độ cao ho Mặt cắt thẳng đứng cắt theo mặt phẳng vuông góc đặt hai cột phạm vi bảo vệ đợc vẽ giống nh cột có độ cao ho Dùng giá trị để tính r ox (sẽ đợc trình bày sau) Từ ta vẽ đợc mặt phẳng phạm vi bảo vệ độ cao khác Một công trình cần đợc bảo vệ an toàn cột thu sét phải nằm gọn phạm vi bảo vệ này, nghià có độ cao công trình a hx  ho = h - (1-3) Vµ mặt công trình đợc giới hạn mặt phạm vi bảo vệ độ cao hx Khi độ cao cột thu sét vợt 30m có hiệu chỉnh t- a ơng tự nh có độ cao ho đợc tính theo ho = h - p (1- 4) Khi cã hai cột thu sét có chiều cao khác nhau(hình 1-2) R h2 h1 ' a a Tríc tiªn ta vẽ phạm viHình bảo vệ1-2 cột cao, sau từ đỉnh cột thấp vẽ đờng thẳng ngang gặp đờng sinh cột cao đâu coi thu sét giả định (3) Nó với cột thấp (cột 1) hình thành đôi cột có độ cao (cột cột 3) Khi công trình nằm phạm vi rộng lớn dùng vài cột thu sét cột phải cao gây nhiều khó khăn cho việc thi công, lắp ráp Trong trờng hợp cần phải có nhiều cột phối hợp bảo vệ (hình - 3) phần phạm vi bảo vệ đợc xác định nh đôi cột (yêu cầu khoảng cách a 7h ) Không cần vẽ phạm vi bảo vệ bên đa giác hình thành cột mà kiểm tra điều kiện bảo vệ an toàn Vật có độ cao h x nằm đa giác đợc bảo vệ thoả mÃn điều kiện D (h - hx) = Trong ®ã: D đờng kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bëi cét thu sÐt ha: ®é cao hiƯn dơng cña cét thu sÐt = h - hx tøc phần cột cao vợt độ cao hx Khi cột vợt độ cao 30m điều kiện bảo vệ đợc hiệu chỉnh theo công thức D 8(h - hx) P = P 5,5 Trong ®ã: P lµ hƯ sè hiƯu chØnh: P = √ h a D O Hình 1-3 2/ Tính toán phơng án bảo vệ Ta phải tính toán phạm vi bảo vệ nhóm cột để từ tìm độ cao cột thu sét đảm bảo an toàn cho trạm biến áp Xác định chiỊu cao t¸c dơng cđa c¸c nhãm cét dùa theo ®iỊu kiƯn sau D ¿ 8(h - hx) = ( Đà diễn giải 1-5) Khi sét nhóm cột gồm cột hợp với thành tam giác có cạnh a, b c D đợc tính: D= a ,b.c (m) ( − ) √ p( p-a)( p-b)( p-c ) Trong đó: P nửa chu vi tam giác ABC p= a+b+c Sau tính toán độ cao tác dụng chung cho trạm ta lấy cộng với độ cao vật cần bảo vệ để đợc độ cao h cột thu sét Bán kính bảo vƯ cđa cét thu l«i hx h NÕu hx> th× rx =0,75 h (1- 0,8h ) (1-7) hx h NÕu hx th× rx =1,5 h (1- 0,8h ) (1-8) Trong đó: rx phạm vi bảo vệ cột thu lôi hx chiều cao vật cần bảo vệ h chiều cao cột thu sét Độ cao lớn đợc bảo vệ hai cột cao b»ng lµ ho ho = h − a a khoảng cách hai cột Tại độ cao hx bán kính bảo vệ dọc theo đờng nối hai cột đợc tính theo công thức hx h0 NÕu hx> th× r0x =0,75 h0 (1- h0 ) hx h0 NÕu hx th× r0x =1,5 h0 (1- 0,8 h0 ) (1-9) (1-10) A/ Phơng án I Sơ đồ bố trí cột thu lôi nh hình vÏ (1- 4) Ta cã 13 cét thu sÐt I/ Tính phạm vi bảo vệ nhóm cột 1/ Xét nhóm cột 1, 3, 4: Nhóm cột tạo thành hình tam giác vuông có cạnh là: + C¹nh (13) = 60 m + C¹nh (34) = 40 m Đờng tròn ngoại tiếp hình tam giác có ®êng kÝnh lµ: √ 602 + 402 D= = 72,11 (m) ChiỊu cao tèi thiĨu cđa cét thu sÐt để diện tích tam giác 1,3,4 đợc bảo vệ là: D 72,11 = 9,01 (m)  = 2/ XÐt nhãm cét 1, 2, 4: Nhãm cét nµy có khoảng cách cột là: + Cạnh (14) = 72,11 (m) + C¹nh (12) = 64 (m) + C¹nh (24) = p= √ 602+ 402 = 64,62 (m) a+b+c Ta cã kÝch thíc cđa p 72 ,11+64+64 ,62 =100 ,365 ( m) p= §êng kÝnh vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua đỉnh cột lµ a.b.c √ p( p-a)( p-b)( p-c) 72,11.64.64,62 = D =277,66 (m) √100 ,365(100,365−72,11)(100,365−64)(100,365−64,6) D= ChiỊu cao tèi thiĨu cột thu sét để diện tích tam giác 1, 2, đợc bảo vệ D 77 ,66 = =9,7 m 8  3/ XÐt nhãm cột 2, 4, 5: Nhóm cột có khoảng cách cột + Cạnh (24) = 64,62 (m) + C¹nh (45) = 40 (m) √ 60 +16 + C¹nh (25) = Ta cã kÝch thíc cđa P lµ p= =62 , 09 (m) a+b+c 64,62+40+62,09 = =83,355 ( m ) 2 Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua đỉnh cột a.b.c √ p( p-a)( p-b)( p-c) 64,62.40.62,09 = √83 ,355(83 ,355−64 ,62)(83,355−40 )(83 ,355−62,09) D= D = 67,75 (m) ChiỊu cao tèi thiĨu cđa cét thu xÐt ®Ĩ diện tích tam giác 2, 4, đợc bảo vệ lµ D 71 , 25 = =8 , 47 ( m ) 8  4/ XÐt nhãm cét 2, 5, 8: Nhóm cột có khoảng cách cột + Cạnh (28) = 46 (m) + C¹nh (25) = 62,09 (m) √ 2 60 +40 + C¹nh (58) = Ta cã kÝch thíc cđa P lµ p= =72, 11 ( m ) a+b+c 46 +62 ,09+72, 11 = =90 , 1(m) 2 §êng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua đỉnh cét lµ a.b.c √ p( p-a)( p-b)( p-c) 46.62,09.72,11 = √ 90,1(90,1−46)(90,1−62,09)( 90,1−72,1) D= D = 75,38 (m) ChiỊu cao tèi thiĨu cđa cét thu xÐt ®Ĩ diện tích tam giác 2, 5, đợc bảo vệ lµ D 75 , 38 = =9 , 42 ( m )  5/ XÐt nhãm cét 5, 8, 10: Nhóm cột có khoảng cách cột + Cạnh (58) = 72,11 (m) + C¹nh (510) = 54 (m) √ 60 +14 + Cạnh (810) = Ta có kích thớc P p= =61 61 ( m ) a+b+c 72 ,11+54+61 , 61 = =93 ,86 (m) 2 §êng kÝnh vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua đỉnh cột lµ a.b.c √ p( p-a)( p-b)( p-c) 72,11.54.61,61 = √ 93,86(93,86−72,11)(93,86−54)( 93,86−61,61) D= D = 74,04 (m) ChiỊu cao tèi thiĨu cđa cét thu xÐt ®Ĩ diện tích tam giác 5, 8,10 đợc bảo vệ D 74 , 04 = =9 , 25 ( m ) 8  6/ XÐt nhãm cét 8, 9, 10: Nhóm cột có khoảng cách cột + Cạnh (89) = 64 (m) + Cạnh (810) = 61,61 (m) √ 502+602=78 , ( m ) + C¹nh (910) = Ta cã kÝch thíc cđa P lµ p= a+b+c 64+61, 61+78 , = =101 , 855(m) 2 Đờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác qua đỉnh cột a.b.c p( p-a)( p-b)( p-c) 64.61,61.78,1 = √101,855(101,855−64)(101,855−61,61)(101,855−78,1) D= D = 80,198 (m) ChiỊu cao tèi thiĨu cđa cét thu xét để diện tích tam giác 8, 9, 10 đợc bảo vệ D 80 ,198 = =10 , 02 ( m)  7/ XÐt nhãm cột 9, 10, 11: Nhóm cột tạo thành hình tam giác vuông có cạnh + Cạnh (911) = 60 (m) + Cạnh (1011) = 50 (m) Đờng tròn ngoại tiếp hình tam giác có đờng kính lµ: D= √ 602+502 =78 , ( m ) ChiỊu cao tèi thiĨu cđa cét thu xÐt để diện tích tam giác 9, 10, 11 đợc bảo vƯ lµ D 78 , = =9 ,76 ( m ) 8  8/ XÐt nhãm cét 3, 4, Nhóm cột có kích thớc cạnh tơng ứng nhóm cột 1, 3, Nªn D = 72,11 (m)  9,01 (m) 9/ XÐt nhãm cét 4, 6, Nhãm cét nµy cã kích thớc cạnh tơng ứng nhóm cột 1, 2, Nªn D = 77,66 (m)  9,7 (m) 10/ XÐt nhãm cét 4, 5, Nhãm cột có kích thớc cạnh tơng ứng b»ng nhãm cét 2, 4, Nªn D = 67,75 (m)  8.47 (m) 11/ XÐt nhãm cét 5, 7, 12 Nhóm cột có kích thớc cạnh tơng ứng nhóm cột 2, 5, Nên D = 75,38 (m)  9,42 (m) 12/ XÐt nhãm cét 5, 10, 12 Nhãm cét nµy cã kÝch thớc cạnh tơng ứng nhóm cột 5, 8, 10 Nªn D = 74,04 (m)  9,25 (m) 13/XÐt nhãm cét 10, 12, 13 Nhãm cét nµy có kích thớc cạnh tơng ứng nhóm cét 8, 9, 10 Nªn D = 80,198 (m)  10,02 (m) 14/ XÐt nhãm cét 10, 11, 13 10