Bao ve chong set cho tram bien ap 110 35 kv 189326

Khoa đại học chức Đại học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Hệ thống Điện đồ án tốt nghiệp Cộng hoà xà héi chđ nghÜa ViƯt Nam §éc lËp – Tù – H¹nh *** Nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp Họ tên: Lớp : I Đầu đề thiết kế: Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110 / 35 kV (Sơ đồ trạm cho nh hình vẽ) II Các số liệu ban đầu: Trạm biến áp 110/35 kV có: Kích thớc trạm 100x64m Bốn lộ 110 kV vào Hai máy biến áp Điện trở suất đất đ = 0,8.102 .m Điện trở cột đờng dây RC = 10 Cùng sơ đồ mặt kèm III Nội dung phần thuyết minh tính toán Tính toán phạm vi bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp Tính toán nối đất cho trạm Tính toán tiêu chống sét cho đờng dây 110 kV Tính toán bảo vệ chống sóng truyền vào trạm 35 kV IV Các vẽ đồ thị minh hoạ Bảy vẽ A0 kèm theo Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày hoàn thành đồ án: Cán hớng dẫn thiết kế tốt nghiệp: Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp TS Nguyễn Minh chớc Sinh viên thực Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp Mục lục Chơng mở đầu: Quá điện áp khí tình hình chống sét Việt Nam Hiện tợng phóng điện sét - nguồn, phát sinh điện áp khí quyÓn 1.1 Quá trình phóng điện cña sÐt 1.2 Tham sè cđa phãng ®iƯn sÐt 1.3 Cờng độ hoạt động sét Tình hình giông sét Việt Nam Kết luận : Chơng 1: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp I Khái niệm chung II Các yêu cầu kỹ thuật tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp III Tính toán thiết kế phơng án bố trí cột chống sét 1.Các công thức sử dụng để tính toán Các số liệu dùng để tính toán thiết kế cột chống sét bảo vệ trạm biến áp Vạch phơng án bảo vệ 3.1- Phơng án 3.2 Phơng án 3.3 Kết luận chung Chơng : Tính toán nối đất trạm biến áp I.Giới thiệu chung II- Các số liệu dùng để tính toán nối đất III- tính toán hệ thống nối đất Tính toán nối đất an toàn Nối đất chống sét Nối đất bổ xung 3.1 Điện trở 3.2 §iƯn trë cđa cäc 3.3 §iƯn trë bỉ xung 3.4 Tổng trở vào hệ thống nối đất có nối đất bổ xung Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp Chơng 3: Bảo vệ chống sét đờng dây tải điện I.Các yêu cầu chung Đặt vấn đề Tính toán số lần cắt điện sét II Các tham số đờng dây 110kV lộ kép số liệu tính toán Các tham số đờng dây 110kV lộ đơn Các số liƯu tÝnh to¸n III TÝnh to¸n c¸c tham sè sÐt đánh vào đờng dây Số lần sét đánh vào đờng dây Suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 3.Tính toán suất cắt sét đánh vào khoảng vợt Tính toán suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột Điện áp đặt lên cách điện pha A trờng hợp sét đánh vào đỉnh cột Chơng 4: Bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ đờng dây 110kV I - Khái niệm chung Khái quát chung Đặc điểm 3.Khoảng cách giới hạn II- phơng pháp tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm III Sơ đồ tính toán sóng truyền trạm 1-Tính thời gian truyền sóng nút 2-Tính điện áp nút Kiểm tra an toàn thiết bị trạm Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp Chơng mở đầu Quá điện áp khí tình hình chống sét Việt Nam Nghiên cứu giông sét biện pháp bảo vệ chống sét đà có lịch sử lâu dài, hệ thống thiết bị áp dụng thành tựu tiên tiến, đảm bảo phòng chống sét cách hữu hiệu, an toàn, đáp ứng đợc nhu cầu thực tiễn đòi hỏi Tuy nhiên giông sét tợng tự nhiên : mật độ, thời gian cờng độ hoạt động mang tính ngẫu nhiên Vì nghiên cứu chống sét tồn số vấn đề cần giải Hiện tợng phóng điện sét - nguồn, phát sinh điện áp khí 1.1 Quá trình phóng điện sét Sét trờng hợp phóng điện tia lửa khoảng cách điện cực lớn (trung bình khoảng 5km) Quá trình phóng điện sét giống nh trình xảy trờng không đồng Khi lớp mây đợc tích điện (khoảng 80% số trờng hợp phóng điện sét xuống đất diện tích mây có cực âm tính) Tới mức độ tạo nên cờng độ lớn hình thành dòng phát triển phía mặt đất Giai đoạn gọi giai đoạn phóng điện tiên đạo dòng gọi tia tiên đạo Tốc độ di chuyển trung bình tia tiên đạo lần phóng điện khoảng 1,5.107 cm/s, lần sau nhanh đạt tới 2.108 cm/s (trong đợt sét đánh có nhiều lần phóng điện trung bình ba lần) Tia tiên đạo môi trờng plama có điện dẫn lớn Đầu tia nối với trung tâm điện tích lớp mây điện nên phần điện tích trung tâm vào tia tiên đạo phân bố xem nh gần dọc theo chiều dài tia Dới tác dụng điện trờng tia tiên đạo, có tập trung điện tích khác dấu mặt đất mà địa điểm tập kết tuỳ thuộc vào tình hình dẫn điện đất Nếu vùng đất có điện dẫn đồng địa điểm nằm phía dới đầu tia tiên đạo Trờng hợp mặt đất có nhiều nơi điện dẫn khác ®iƯn tÝch ®Êt sÏ tËp trung vỊ n¬i cã điện dẫn cao Quá trình phóng điện phát triển dọc theo đờng sức nối liền đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích mặt đất cờng độ trờng có trị số lớn nh địa điểm sét đánh mặt đất đà đợc định sẵn Tính chất chọn lọc phóng điện đà đợc vận dụng việc bảo vệ trống sét đánh thẳng cho công trình 1.2 Tham số phóng điện sét Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp Tham số chủ yếu phóng điện sét dòng điện sét Hiện đà tích luỹ đợc nhiều số liệu thực nghiệm tham số (đo thỏi sắt từ máy sóng cao áp) Kết đo lờng cho thấy biên độ dòng điện sét (Is) biến thiên phạm vi rộng từ vài kA tới hàng trăm kA đợc phân bố theo quy luật thực nghiệm sau : − Vi = 10 is 60 =e − Is 26, Vi : x¸c st xt hiƯn sÐt cã biên độ dòng điện is Quy luật đợc biểu thị đờng cong (hình 1) Is Độ dèc trung b×nh : a = T ds ( Tds : độ dài đầu sóng) KA 100 80 Is 60 40 Vi 20 20 40 60 80 % H×nh điện sét (Hình 2) Xác suất độ dốc trung bình dòng KA/s 50 a 40 30 20 10 Ua xiên góc 0,4 Dạng sóng có đầu sóng (hỉnh 0,8 1,0 trình cần 0,6 3) dùng 0,2 xét xảy đầu sóng trờng hợp mà 2thời gian diễn biến tơng Hình Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp đối ngắn so với độ dài sóng Trong trờng hợp giảm dòng điện sau trị số cực đại ý nghĩa nên t > Tds xem dòng điện không thay đổi trị số biên độ Ngợc lại trình xảy thời gian dài (t >>Tds) nh tính toán hiệu ứng dòng điện sét không sét đến giai đoạn đầu sóng dạng sóng tính toán đợc chọn theo dạng hàm số mũ (hình 4) is is e Is = a.t  t T Ts 0,7 Is Is/2 Is = a.Tds Tds t Ts t 1.3 Cờng độ hoạt Hìnhđộng sét Hình Cờng độ hoạt động sét đợc biểu thị số ngày có giông sét hàng năm (Nng.s) tổng số thời gian kéo dài giông sét năm tính theo thời gian (Ng.s) Theo số liệu thống kê nhiều nớc, số ngày sét hàng năm vùng xích đạo khoảng 100 150 ngày, vùng nhiệt đới từ 75 100 ngày, vùng ôn đới khoảng 30 50 ngày * Mật độ sét : - Là số lần có sét đánh diện tích 1km mặt đất ứng với ngày sét ms = 0,1 0,15 Số lần sét đánh diện tích 1m2 mặt đất năm : N = ms nng.S = (0,1  0,15) nng.S Tình hình giông sét Việt Nam Việt Nam nớc khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, hoạt động giông sét có cờng độ mạnh Thực tế sét đà gây nhiều cản trở đến đời sống, xà hội ngời Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp Theo đề tài KC - 03 - 07 Viện Năng lợng, số ngày giông sét miền Bắc nớc ta thờng dao động khoảng từ 70 100 ngày số lần giông từ 150 300 lần, vùng giông sét nhiều miền Bắc vùng Tiên Yên - Móng Cái Tại hàng năm có từ 250 300 lần Tập trung khoảng từ 100 110 ngày Tháng nhiều giông tháng 7, có tới 25ngày/tháng Nơi giông miền Bắc vùng Quảng Bình, hàng năm có khoảng 80 ngày giông Nhìn chung Bắc mùa giông tập trung khoảng từ tháng tháng 6, phía Tây Trung Bộ Bắc Bộ mùa giông tơng đối sớm Bắt đầu vào tháng trình diễn biến mùa giông thờng có xê dịch khoảng tháng 5, tháng nhiều miền Nam nhiều giông, hàng năm trung bình quan sát đợc từ 40 50 ngày (đến 100 ngày tuỳ nơi) khu vực nhiều giông vùng Đồng Nam Bộ, số ngày giông hàng năm trung bình lên tới 120 140 ngày (Sài Gòn : 138 ngày, Hà Tiên : 129 ngày) Bắc Bộ có khoảng dới 100 ngày Mùa đông Nam Bộ từ tháng tháng trừ tháng 11 có số ngày giông trung bình 10 ngày/1 tháng Còn suốt tháng từ tháng 11 tháng quan sát đợc trung bình từ 15 20 ngày giông Tây Nguyên, mùa đông thờng tháng số ngày giông đạt tới ngày Đó tháng 4, 5, Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát đợc chừng 15 ngày giông Qua khảo sát số liệu ta thấy tình hình giông sét miền khác nhng có vùng lân cận nhau, mật độ giông sét tơng đối giống Để tổng kết tình hình giông sét Việt Nam cách hệ thống qua kết nghiên cứu đề tài KC-03-07 ngời ta đà lập đợc đồ phân vùng giông nêu rõ toàn thể lÃnh thổ Việt Nam phân thành vïng 147 khu vùc STT Vïng Đồng ven biển Miền Bắc Miền núi Trung du Miền Bắc Cao nguyên Miền Trung Ven biển Miền Trung Ngày giông giơ giông Mật độ sét tháng giông trung bình trung bình trung bình cực đại (ngày/năm) (ngày/năm) (lÇn/km) 81,4 61,6 47,6 44 215,6 219,1 126,21 95,2 6,47 6,33 3,31 3,35 5,8 5,8 Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp Đồng Miền Nam 60,1 89,32 Bảng : Thông số giông sét vùng 5,37 5,9 Từ số liệu ngày giông, số liệu đo lờng nghiên cứu thực qua giai đoạn, tính toán để đa số liệu dự kiến mật ®é phãng ®iƯn xng ®Êt cho c¸c khu vùc nh bảng Qua số liệu nghiên cứu ta thây Việt Nam nớc có số ngày giông nhiều, mật độ sét lớn Vì giông sét tợng thiên nhiên gây nhiều thiệt hại cho lới điện công trình quan trọng Việt Nam Số ngày giông 20 40 40 60 60  80 80  100 100  120 Khu vùc ven biĨn miỊn B¾c Khu vùc trung du miền Bắc Khu vực cao nguyên miền Ttrung Khu vực ven biĨn miỊn Trung Khu vùc ven biĨn miỊn Nam 2,43  4,86 2,4  4,2 1,2  2,4 1,22  2,44 4,86  7,29 4,2  6,3 2,4  3,6 2,44  3,65 7,29  9,27 6,3  8,4 3,6  4,8 3,65  4,87 9,27  8,4  10,5 4,8  6,0 4,87  6,09 12,15 12,15  10,5  12,6 6,0  7,2 6,09  7,31 14,5 Bảng : Số ngày giông sét khu vùc 1,26  2,52 2,52  3,78 3,78  5,04 5,04  6,3 6,3  7,36 KÕt luËn : Sau nghiên cứu tình hình giông sét Việt Nam ảnh hởng giông sét tới hoạt động lới điện ta thấy việc bảo vệ trạm điện đờng dây không cần thiết vùng lÃnh thổ khác nhau, điều kiện khí hậu trang thiết bị kỹ thuật khác nên đặc điểm giông sét, tính chất mức độ tác hại giông sét gây khác Vì vậy, việc tiếp thu kết nghiên cứu thông số giông sét đặc tính hoạt động giông sét vùng, khu vực để có biện pháp chống sét cho hiệu thích hợp Chơng bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp Khoa đại học chức đồ án tốt nghiệp I.Mở đầu Trạm biến ¸p lµ mét bé phËn quan träng hƯ thèng điện hệ thống điện lớn cần truyền tải xa ngời ta phải nâng cao điện áp cao hiệu kinh tế (tổn thất điện áp nhỏ ) Đối với trạm biến áp theo thiết kế đồ án thiết bị điện trạm đợc đặt trời (nh máy biến áp, máy cắt, máy biến áp đo lờng) nên có sét đánh trực tiếp vào trạm xảy hậu nặng nề (làm hỏng đến thiết bị trạm gây nên tổn thất vê kinh tế cho ngành công nghiệp khác bị ngừng cung cấp điện ảnh hởng đến đời sống sinh hoạt ngời) Do trạm biến áp thờng có yêu cầu bảo vệ cao Hiện để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biÕn ¸p ngêi ta dïng hƯ thèng cét chèng sÐt, dây thu sét Tác dụng hệ thống tập trung điện tích để định hớng cho phóng điện sét tập trung vào đó, tạo khu vực an toàn bên dới hệ thống Cột chống sét làm sắt, bê tông hay cột gỗ Hệ thống thu sét phải gồm dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệ nối đất Để nâng cao tác dụng hệ thống trị số điện trở nối đất phận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện cách nhanh nhất, đảm bảo cho có dòng điện sét qua điện áp xuất phận thu sét không đủ lớn để gây phóng điện ngợc đến thiết bị khác gần Bởi có sét đánh vào phận chống sét có điện áp d, điện áp d đủ lớn phóng điện qua thiết bị khác lân cận Ngoài thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm ta cần phải quan tâm đến tiêu kinh tế cho hợp lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật II Tính toán thiết kế phơng án bố trí cột chống sét Dựa vào đặc điểm trạm ta đặt cột chống sét độc lập hay kết cấu trạm biến áp Ta bố trí sơ cột chống sét số lợng cột chống sét sở tận dụng độ cao thiết bị kết cấu trạm 1.Các công thức sử dụng để tính toán a) Cột chống sét *) Độ cao cét chèng sÐt: h =hx + (1-1) Trong ®ã: + hx : độ cao vật đợc bảo vệ