Kỹ thuật điện cao áp t 2, quá điện áp trong hệ thống điện

MỤC LỤC Lời nói đầu Chương SÉT - NGUỒN GỐC CỦA QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN 1.1 Các giai đoạn phát triển phóng điện sét 1.2 Các tham số chủ yếu sét - cường độ hoạt động sét 14 Chương QUÁ TRÌNH SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 28 2.1 Sự truyền sóng điện từ đường dây không tổn hao 28 2.2 Hiện tượng phản xạ khúc xạ sóng: qui tắc Petersen 32 2.3 Sự phản nhiều lần sóng 43 2.4 Vài phương pháp tính toán trình truyền sóng đồ thị 51 2.5 Qui tắc sóng đẳng trị 59 2.6 Quá trình truyền sóng hệ thống nhiều dây dẫn 63 2.7 Sự biến dạng sóng 669 Chương BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 75 3.1 Khái niệm chung 77 3.2 Xaùc định phạm vi bảo vệ cột thu sét - mô hình A Kopian 77 3.3 Phạm vi bảo vệ dây chống sét 84 3.4 Các yêu cầu kỹ thuật kinh tế dùng hệ thống cột thu sét để bảo vệ sét đánh thẳng cho trạm biến áp nhà máy điện 87 3.5 Lý thuyết mô hình điện hình học 92 Chương NỐI ĐẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 112 4.1 Các khái niệm chung 112 4.2 Điện trở tản nối đất tần số công nghiệp R~ 116 4.3 Điện trở tản nối đất chống sét 122 4.4 Ảnh hưởng chất đất thời tiết đến điện trở nối đất 131 4.5 Các yêu cầu kinh tế kỹ thuật thiết kế hệ thống nối đất cho trạm đường dây tải điện 133 4.6 Phương pháp diện tích để tính điện trở tản lưới nối đất 136 Chương BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 141 5.1 Đường lối tổng quát để tính toán tiêu chống sét đường dây tải ñieän 135 5.2 Quá điện áp cảm öùng 146 5.3 Sét đánh trực tiếp vào đường dây dây chống sét 150 5.4 Sét đánh đường dây có dây chống sét 157 Chương THIẾT BỊ CHỐNG SÉT 170 6.1 Khaùi nieäm chung 170 6.2 Khe hở bảo vệ 171 6.3 Thiết bị chống sét kiểu ống 172 6.4 Thiết bị chống seùt van (CSV) 169 6.5 Thiết bị hạn chế QĐA hay CSV khe hở 187 Chương BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRUYỀN VÀO TRẠM PHÂN PHỐI ĐIỆN 189 7.1 Khái niệm chung 182 7.2 Bieän pháp yêu cầu việc bảo vệ chống sét truyền vào trạm 182 7.3 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ trạm 188 7.4 Tham số tính toán sóng sét truyền vào trạm cách tính tiêu chịu sét trạm 190 7.5 Điện áp cách điện trạm 192 Chương BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO MÁY ĐIỆN QUAY .208 8.1 Bảo vệ cách điện máy điện quay chống sóng sét truyền vào theo đường dây không 201 8.2 Bảo vệ chống sét cho máy điện quay đấu vào đường dây không qua máy biến áp 204 Chương QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ - NHỮNG TÍNH CHẤT CHUNG CỦA QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .218 9.1 Phân loại Quá điện áp nội 209 9.2 Vấn đề nối đất điểm trung tính hệ thống điện 211 Chương 10 QUÁ ĐIỆN ÁP KHI CHẠM ĐẤT MỘT PHA BẰNG HỒ QUANG TRONG LƯỚI CÓ TRUNG TÍNH CÁCH ĐIỆN .224 10.1 Chạm đất pha ổn ñònh 215 10.2 Diễn biến trình chạm đất pha 226 10.3 Nối đất điểm trung tính qua cuộn dập hồ quang 234 Chương 11 QUÁ ĐIỆN ÁP CỘNG HƯỞNG 243 11.1 Khái niệm chung 243 11.2 Coäng hưởng điều hòa 235 Các câu hỏi ôn tập môn học “Quá điện áp” 260 Tài liệu tham khảo 272 Lời nói đầu Cách điện trang thiết bị điện áp cao không chịu tác dụng thường xuyên, lâu dài điện áp làm việc mà phải chịu tác dụng thời gian ngắn ngắn điện áp tăng cao đột ngột vượt xa khả chịu đựng cách điện Đó tượng điện áp hệ thống điện QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN trình bày nguồn gốc, diễn biến thông số dạng điện áp biện pháp nhằm ngăn ngừa, hạn chế chúng để bảo vệ cho cách điện trang thiết bị điện QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN biên soạn sở sách “Quá điện áp hệ thống điện” dùng giảng dạy cho sinh viên nhiều khóa ngành Hệ thống điện chỉnh sửa, bổ sung cập nhật thường xuyên Tuy nhiên tượng điện áp, đặc biệt điện áp nội đa dạng phức tạp, mà thời lượng cho phép môn học có giới hạn, nên tập sách chưa thể đề cập đầy đủ dạng điện áp mà nêu vài dạng tiêu biểu điển hình Tác giả hoan nghênh xin chân thành cảm ơn góp ý quý báu độc giả Mọi góp ý xin gửi về: Bộ môn Hệ thống điện Khoa Điện Điện tử, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM Điện thoại: 651 821 TS Hoàng Việt Chương SÉT - NGUỒN GỐC CỦA QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN 1.1 CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT Sét thực chất dạng phóng điện tia lửa không khí với khoảng cách lớn Chiều dài trung bình khe sét khoảng 3÷5 km, phần lớn chiều dài phát triển đám mây dông Quá trình phóng điện sét tương tự trình phóng điện tia lửa điện trường không đồng với khoảng cách phóng điện lớn Chính tương tự cho phép mô sét phòng thí nghiệm để nghiên cứu qui luật nghiên cứu biện pháp bảo vệ chống sét Hiển nhiên, sét khác với phóng điện không khí tiến hành phòng thí nghiệm không qui mô mà đặc điểm riêng biệt nguồn điện áp tức đám mây dông tích điện Thực tế, hình thành dông luôn gắn liền với xuất luồng không khí nóng ẩm khổng lồ từ mặt đất bốc lên Các luồng không khí tạo thành đốt nóng mặt đất ánh nắng mặt trời, đặc biệt vùng cao (dông nhiệt) gặp luồng không khí nóng ẩm với không khí lạnh nặng (dông front), luồng không khí nóng ẩm bị đẩy lên Ở vùng đồi núi cao, luồng không khí nóng ẩm trườn theo sườn núi lên cao dòng địa hình Sau đạt độ cao định (khoảng vài km trở lên), luồng không khí nóng ẩm vào vùng nhiệt độ âm, bị lạnh đi, nước ngưng tụ lại thành giọt nước li ti thành tinh thể băng Chúng tạo thành đám mây dông (H.1.1), gọi mây tích vũ (Cumuloninbus) Hình 1.1 Sự phân bố điện tích đám mây dông Từ lâu, người ta khẳng định nguồn tạo điện trường khổng lồ mây dông mặt đất điện tích tích tụ hạt nước li ti tinh thể băng đám mây dông Nhưng đâu có nhiễm điện hạt nước tinh thể băng phân li điện tích có nhiều giả thuyết khác chưa hoàn toàn trí (trong phạm vi sách không sâu vào giả thuyết đó) Ví dụ, có giả thuyết cho rằng, tác dụng điện trường đất (quả đất mang điện tích âm khoảng – 5,4×10+5C), hạt nước bị phân cực, đầu nhận điện tích dương đầu nhận điện tích âm (H.1.2) Các giọt nước lớn, trọng lượng rơi xuống gặp ion tự (gần mặt đất có khoảng 600 đôi ion cm3 không khí, lên cao mật độ ion cao) bay chậm không khí, hấp thụ ion âm đầu dương phía trước đẩy ion dương tự xa Kết giọt nước mang điện tích âm thừa Các giọt nước bé phân cực, bị luồng không khí đẩy lên phía hấp thụ ion dương đầu âm mình, đẩy ion âm tự xa mang điện tích dương thừa Như theo giả thuyết này, phần đám mây dông mang điện tích âm, phù hợp với thực tế phần lớn phóng điện sét xuống đất (80÷90%) có cực tính âm Nhưng giả thuyết chưa giải thích thực tế, nửa thể tích đám mây tạo thành từ giọt nước mà từ tinh thể băng tuyết mà hình dạng cấu tạo chúng làm cho chúng khó bị phân cực điện trường đất Tóm lại, giả thuyết chưa giải thích cách triệt để nguồn điện tích đám mây dông phân li chúng, khiến người ta nghó thực tế có nhiều nguyên nhân đồng thời tác động phức tạp Nhưng có điều chắn suốt dông, điện tích dương điện tích âm bị luồng không khí mãnh liệt tách rời nhau, gắn liền với phân bố tinh thể băng tuyết tầng đỉnh giọt nước mưa tầng đáy đám mây dông Sự tách rời điện tích tùy thuộc vào độ cao đám mây, nằm khoảng từ 200÷10.000m, với tâm chúng cách ước khoảng từ 300÷5000m Lượng điện tích đám mây tham gia vào sét vào khoảng từ 1÷100C cao Điện đám mây dông vào khoảng 107÷108V Năng lượng tỏa sét khoảng 250kWh Kết quan trắc cho thấy phần đám mây dông chủ yếu chứa điện tích âm, cảm ứng mặt đất điện tích dương tương ứng tạo nên tụ điện không khí khổng lồ Cường độ điện trường trung bình nơi đồng thường 1kV/cm, cá biệt nơi mật độ điện tích cao, nơi có vật dẫn điện tốt nhô lên cao mặt đất điện trường cục cao nhiều đạt đến ngưỡng ion hóa không khí (ở mặt đất trị số 25÷30kV/cm lên cao giảm, độ cao vài km giảm khoảng 10kV/cm) gây ion hóa không khí tạo thành dòng plasma, mở đầu cho trình phóng điện sét phát triển mây dông mặt đất Quá trình phóng điện sét gồm có ba giai đoạn chủ yếu: 1- Thoạt tiên xuất phát từ mây dông dải sáng mờ kéo dài đợt gián đoạn phía mặt đất với tốc độ trung bình khoảng 105÷106 m/s Đấy giai đoạn phóng điện tiên đạo đợt gọi tiên đạo bậc (stepped leader) Kênh tiên đạo dòng plasma mật độ điện tích không cao lắm, khoảng 1013÷1014 ion/m3 Một phần điện tích âm mây dông tràn vào kênh phân bố tương đối dọc theo chiều dài (H.1.3a) 260 CÁC CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN HỌC “QUÁ ĐIỆN ÁP” CHƯƠNG 1: SÉT - CÁC THAM SỐ CỦA SÉT 1.1 Các giai đoạn phóng điện sét 1.2 Phân biệt giai đoạn tiên đạo cú sét với cú sét 1.3 Giải thích tượng có nhiều cú sét sét 1.4 Giải thích tính chọn lọc vị trí sét đánh mặt đất Ứng dụng tính chất đâu? 1.5 Các tham số quan trọng sét CHƯƠNG 2: BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 2.1 Giải thích tác dụng bảo vệ cột thu sét (hoặc dây chống sét) 2.2 Phương pháp xác định phạm vi bảo vệ CTS DCS 2.3 Phạm vi bảo vệ CTS DCS (theo mô hình Akopian) 2.4 Tác dụng nối đất CTS (DCS) đến nhiệm vụ CTS (DCS) 2.5 Các yêu cầu kỹ thuật - kinh tế cần phải ý đến thiết kế bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm phân phối điện 2.6 Khi cho phép lợi dụng kết cấu công trình trạm để đặt hệ thống thu sét Các yêu cầu kó thuật kèm theo Mối quan hệ nối đất chống sét nối đất an toàn trường hợp 2.7 Khi dùng hệ thống thu sét độc lập để bảo vệ trạm cần phải thoả mãn yêu cầu kó thuật gì? Mối quan hệ NĐCS NĐAT trường hợp CHƯƠNG 3: NỐI ĐẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 3.1 Phân biệt điện trở nối đất tần số công nghiệp điện trở nối đất xung Giải thích khác 3.2 Phân biệt nối đất tập trung nối đất phân bố Trong thực tế gặp dạng nối đất đâu 3.3 Các bước tính toán điện trở tản xung nối đất tập trung 3.4 Hệ số sử dụng gì, phụ thuộc vào nhân tố Cùng cấu nối đất hệ số sử dụng tần số công nghiệp (tản dòng điện tần số công nghiệp) hệ số sử dụng xung (tản dòng sét) có khác không, sao? 261 3.5 Hệ số xung α gì, phụ thuộc vào nhân tố Phân biệt hệ số xung nối đất tập trung với hệ số xung nối đất phân bố 3.6 Đặc điểm phân bố dòng điện cực nối đất tản dòng tần số công nghiệp (hay dòng chiều) tản dòng xung dạng nối đất tập trung nối đất phân bố 3.7 Vẽ giải thích đồ thị Zo(x, t) (tổng trở xung thay đổi theo thời gian chiều dài điện cực) bỏ qua tượng phóng điện tia lửa đất 3.8 Vẽ giải thích đồ thị U(x, t) (phân bố theo chiều dài điện cực x tương ứng với điện cực có chiều dài khác l1 < l2 < l3 ) 3.9 Khi tản dòng sét có biên độ lớn đặc điểm biến thiên tổng trở tản theo chiều dài điện cực nào, theo biên độ dòng sét (trình bày cách định tính qua đồ thị) Từ rút kết luận gì, có ý nghóa thực tế nào? 3.10 Các yêu cầu kỹ thuật - kinh tế thiết kế nối đất cho trạm phân phối điện áp cao, trời 3.11 Mối quan hệ nối đất an toàn nối đất chống sét trạm lợi dụng kết cấu công trình để đặt hệ thống chống sét đặt hệ thống chống sét độc lập Trong trường hợp có yêu cầu kỹ thuật kèm theo nào? 3.12 Giải thích qui phạm chống sét yêu cầu chân CTS DCS nối vào trạm phải đặt nối đất bổ sung khoảng cách từ điểm nối đất chúng vào lưới nối đất trạm phải cách xa điểm nối đất trung tính MBA 15m theo mạch dẫn? (khi đặt hệ thống thu sét kết cấu công trình trạm) 3.13 Giải thích thay đổi hệ số mùa Km theo loại nối đất yếu tố ảnh hưởng CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY 4.1 Các thông số đường dây không tổn hao Phương trình điện báo mô tả trình truyền sóng đường dây không tổn hao Quan hệ thông số đường dây không tổn hao 4.2 Đặc điểm truyền sóng đường dây không tổn hao 4.3 Nghiệm tổng quát phương trình điện báo đường dây không tổn hao viết dạng sóng chạy Quan hệ sóng áp dòng thuận, ngược 262 4.4 Các loại tổn hao đường dây, chúng đặc trưng thông số Các thông số có phải số không, trường hợp số phụ thuộc vào yếu tố 4.5 Áp dụng qui tắc Petersen để tính điện áp nút A B sơ đồ sau, cho biết sóng tới dạng vuông góc, độ dài vô hạn, tức là: Ut(t) = Uo = const Nhận xét dạng sóng khúc xạ sang môi trường Z2 Ứng dụng đâu sơ đồ bảo vệ chống sét 4.6 Xác định biến thiên điện áp nút A B theo thời gian với Z1, Z2, Zo, cho, chiều dài lo vận tốc truyền sóng Vo môi trường Zo biết, giả thiết sóng tới dạng vuông góc, độ dài sóng vô hạn Ut = Uo = const Lập sơ đồ hành trình sóng, xác định hệ số khúc xạ phản xạ nút Vẽ đồ thị UA(t), UB(t) cho trường hợp: Z1, Z2 < Zo ; Z1, Z2 > Zo ; Z1 Z2 Nhận xét dạng sóng trường hợp (thay số theo tập số 3, trang 248) 4.7 Cũng toán trên, thay đoạn dây có tổng trở Zo (chiều dài lo, vận tốc truyền sóng Vo) điện dung điện cảm tương đương giải theo phương pháp toán tử Laplace (thay số theo tập số 3, trang 248) 4.8 Dùng phương pháp đồ thị để xác định Ucsv(t) Icsv(t) theo sơ đồ sau Dạng sóng tới cho, đặc tính V-S V-A CSV biết 263 4.9 Dùng phương pháp tiếp tuyến để xác định điện áp tác dụng lên điện dung C cuối đường dây Dạng sóng tới cho 4.10 Sóng áp dạng vuông góc, biên độ Uo = 600 kV truyền đường dây có tổng trở sóng Z = 500Ω Cuối đường dây nối đất qua điện trở R Bằng phương pháp đồ thị xác định điện áp R(UR), dòng qua R(iR) điện áp phản xạ từ cuối đường dây (điểm B) trở Up, trường hợp sau: R = R1 = 50 Ω; R = R2 = 500 Ω; R = R3 = 5000 Ω Nhận xét kết quả, rút kết luận trường hợp điện áp nguy hiểm Kiểm nghiệm lại kết phương pháp giải tích 4.11 Những đặc điểm vầng quang xung đường dây tải điện 4.12 Ảnh hưởng vầng quang xung đến trình truyền sóng đường dây tải điện cao áp (dạng sóng, biên độ, tốc độ truyền sóng, tổng trở sóng đường dây, hệ số ngẫu hợp) 4.13 Phương pháp gần (đồ thị) để xác định biến dạng sóng tác dụng vầng quang xung 4.14 Hệ phương trình truyền sóng đường dây có nhiều dây dẫn Áp dụng cho đường dây ba pha, dây chống sét, chịu tác dụng điện áp cảm ứng sét đánh gần Giả thiết gần điện áp cảm ứng 264 pha Xác định dòng pha 4.15 So sánh hệ số ngẫu hợp dây dẫn pha A với dây chống sét trường hợp: - Đường dây có dây chống sét - Đường dây có hai dây chống sét Từ suy điện áp tác dụng lên cách điện (chuỗi sứ) dây dẫn pha A Trên quan điểm chống điện áp khí trường hợp thuận lợi CHƯƠNG 5: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO ÁP TRÊN KHÔNG 5.1 Chỉ tiêu chống sét đường dây gì? Đường lối tổng quát để xác định tiêu chống sét đường dây - Cách xác định số lần sét đánh vào đường dây - Cách xác định xác suất phóng điện cách điện đường dây - Cách xác định suất cắt điện đường dây 5.2 Các biện pháp nhằm nâng cao mức cách điện xung đường dây Các biện pháp nhằm giảm nhỏ điện áp tác dụng lên cách điện đường dây xuất điện áp khí đường dây Giải thích (phụ thuộc chế độ làm việc trung tính lưới điện) 5.3 Khi đường dây bị cắt điện Xác suất chuyển từ phóng điện tia lửa xung thành hồ quang ổn định trì điện áp làm việc η phụ thuộc vào nhân tố chủ yếu Các biện pháp nhằm giảm nhỏ xác suất chuyển thành hồ quang ổn định, giải thích 5.4 Đường cong thông số nguy hiểm Cách xác định đường cong Khi giảm nhỏ điện trở nối đất cột điện đường cong thông số nguy hiểm thay đổi nào? Vì sao? 5.5 Phương thức làm việc điểm trung tính lưới điện có ảnh hưởng đến suất cắt điện đường dây, giải thích 5.6 Các biện pháp nhằm nâng cao tính liên tục làm việc đường dây, giải thích? 5.7 Bản chất vật lý thành phần điện áp tác dụng lên cách điện đường dây trường hợp sét đánh vào đường dây CHƯƠNG 6: THIẾT BỊ CHỐNG SÉT 6.1 Các yêu cầu chung thiết bị chống sét 265 6.2 Nguyên lý cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm phạm vi sử dụng của: - Khe hở (khoảng cách), không khí bảo vệ - Chống sét ống - Chống sét van 6.3 Các đặc tính CSV có ảnh hưởng đến mức cách điện trạm biến áp nào? 6.4 Chống sét van có điện trở làm việc oxid kẽm (ZnO) khác với chống sét van có điện trở làm việc carbid-silic (SiC) nào? 6.5 Các biện pháp cải thiện đặc tính CSV (khe khở, điện trở làm việc) CHƯƠNG 7: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 7.1 Yêu cầu bảo vệ chống sét cho trạm phân phối có khác so với yêu cầu bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện, sao? 7.2 Thiết bị để bảo vệ chống sét cho trạm phân phối gì? Các yêu cầu chung đặc tính thiết bị bảo vệ 7.3 Tác dụng đoạn đường dây tăng cường bảo vệ trước đến trạm điều kiện bảo vệ trạm Cách xác định chiều dài tới hạn khoảng cách tăng cường bảo vệ 7.4 Điện áp tác dụng lên cách điện cần bảo vệ có phải luôn điện áp dư chống sét van không? sao? dòng xung qua chống sét van ảnh hưởng đến điều kiện bảo vệ nào? 7.5 Điện áp tác dụng lên cách điện thiết bị bảo vệ CSV đặt trước đặt sau khác nào? CHƯƠNG 8: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO MÁY ĐIỆN QUAY 8.1 Phân tích sơ đồ bảo vệ đoạn đường dây không trước tới máy điện quay 8.2 Các thiết bị dùng để bảo vệ chống sét cho máy điện quay, tác dụng chúng 8.3 Khi máy điện quay đấu qua máy biến áp, phía cao áp máy biến áp bảo vệ tốt, góp máy điện có cần biện pháp để bảo vệ cho máy điện không ? sao? 8.4 Trình bày truyền sóng từ cuộn dây cao áp sang cuộn dây hạ áp (theo đưởng tónh điện điện từ) CHƯƠNG 9: QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ 266 9.1 Phân tích ưu nhược điểm phạm vi sử dụng phương thức làm việc điểm trung tính 9.2 Bằng sơ đồ thay hồ quang cháy hồ quang tắt, giải thích hồ quang cháy lại điện áp pha không cố tăng cao thêm, cuối tiến đến giới hạn định 9.3 Tác hại điện áp chạm đất pha không ổn định lưới có trung tính cách điện biện pháp để hạn chế điện áp 9.4 Tác dụng cuộn dập hồ quang việc hạn chế điện áp 9.5 Tác dụng tăng cao độ lệch điểm trung tính có cuộn dập hồ quang 9.6 Chọn chế độ bù hợp lý BÀI TẬP Một sóng điện áp: đầu sóng vuông góc, độ dài sóng vô hạn, biên độ Uo = 600 kV truyền đoạn đường dây có chiều dài l = 300m với vận tốc V = 3.108 m/s Cuối đường dây nối đất qua điện trở R = 10Ω a) Bằng phương pháp đồ thị xác định biến thiên điện áp tác dụng lên R biến thiên dòng điện qua R theo thời gian t b) Xác định áp dòng tác dụng lên R lúc t = µs c) Kiểm nghiệm lại tính toán giải tích Một sóng điện áp đầu sóng vuông góc, độ dài sóng vô hạn, biên độ Uo = 600 kV truyền đường dây có tổng trở sóng Z = 500Ω Cuối đường dây nối đất qua điện trở R a) Bằng phương pháp đồ thị xác định điện áp R(UR), dòng qua R(iR) điện áp phản xạ từ cuối đường dây (nút B) trở (UP) trường hợp: R = R1 = 50 Ω; R = R2 = 500 Ω; R = R3 = 5000 Ω Nhận xét kết để rút kết luận trường hợp điện áp nguy hiểm b) Kiểm nghiệm lại kết phương pháp giải tích 267 Một sóng áp đầu sóng vuông góc, độ dài sóng vô hạn, biên độ Uo = 1000 kV truyền qua ba môi trường Z1, Zo, Z2 nối tiếp Xác định biến thiên điện áp điểm nút A B theo thời gian UA(t), UB (t), điện áp giới hạn t → ∞ - Bằng phương pháp đường đặc tính - Bằng phương pháp giải tích gần (thay đoạn đường dây Zo bằng: điện cảm, điện dung, điện cảm + điện dung tương đương cách thích hợp) Cho trường hợp sau: Trường hợp Z1 (Ω) Z2 (Ω) Zo (Ω) lo (m) Vo ( m/µs ) a b c d 400 40 40 2000 200 20 200 40 40 400 400 400 300 1500 1500 1500 150 300 300 300 - Xác định hệ số khúc xạ phản xạ - Vẽ sơ đồ hành trình sóng (Bergeron) Tương tự số sóng tới có dạng xiên góc Ut = 200t với biên độ Uo = 1000 kV 268 Để thực nối đất cột thu sét, người ta dùng 36m thép tròn, đường kính d = 20mm theo bốn phương án sau (có hệ số sử dụng xung kèm theo: a) Dạng tia x =1 b) Dạng hai tia thẳng hàng c) Dạng ba tia đối xứng x x =1 = 0,8 d) Dạng bốn tia vuông góc x = 0,65 Biết điện trở suất đất đo vào lúc đất khô ρđo = 250 Ωm, biên độ dòng sét đầu vào phận nối đất Is =100kA, độ chôn sâu to = 0,8m (chôn ngang), hệ số xung tính gần theo quan hệ sau: α≈ 1500lt ( ρtt + 320 )( It + 45 )  với: lt - chiều dài tia (m), m ∑ lt = 36 m ρtt - điện trở suất tính toán đất (Ωm) It - trị số dòng sét qua tia (kA) Tính điện trở tản xung phương án Phương án phương án tốt giải thích phương án tốt Hướng dẫn - Điện trở tản ổn định tia tính theo công thức l2 t Rt ~= ln 2πlt dt to ρ tt 269 - Chọn hệ số mùa Km theo nối đất chống sét, cực chôn sâu to = 0,8m, lúc đất khô Xác định điện trở tản xung nối đất cột thu sét có dạng hai tia thẳng hàng, tia có hai cọc hình vẽ - Mỗi tia dài lt = 12m thép dẹt 40×4mm2 (b = 40mm) - Mỗi cọc dài lc = 3m thép ống, đường kính dc = 50mm - Độ chôn sâu to = 0,8m - Điện trở suất đất tình trạng ẩm ướt đo ρđo = 300Ωm - Biên độ dòng sét đầu vào hệ thống nối đất Is = 100kA Hướng dẫn a) Công thức tính điện trở tản ổn định tia (thanh ngang) Rt ~ = Mỗi cọc: RC~ = với: ρt 2l ln t 2πlt bto 2l ρc t + lc (ln c + ln ) 2πlc dc t − lc ρt = Kt ρño; ρc = KC.ρño; t = to + lo Phải chọn hệ số mùa Kt KC tương ứng với loại nối đất chống sét tình trạng đất ẩm ướt đo ρđo a b) Hệ số sử dụng: với số cọc tia n=2 tỉ số = ≈3 → ηC ~ = lc 0,93 vaø ηt ~ = 0,95 c) Hệ số xung cọc αc αt ; phải xác định phân bố dòng sét qua cọc, tia điện trở suất tính toán đất cọc ρc tia ρt, phương pháp nội suy xác định αcvà αt: αc = 0,584; αt = 0,825 270 d) Hệ số sử dụng xung dạng nối đất cho ηx ≈ 0,9 Nối đất cột thu sét dạng ba tia, tia ba cọc (như hình vẽ) Điện trở suất đất đo vào lúc đất khô bằng: ρđo = 350Ω.m Xác định điện trở tản xung phận nối đất tương ứng với dòng sét đầu vào Is = 90kA Kích thước điện cực sau: chiều dài tia lt = 15m Thanh thép mạ kẽm Φ20 (dτ = 20 mm) chôn sâu to = 0.8 m cọc thép tròn Φ30 (dc = 30 mm), đỉnh cọc chôn cách mặt đất to = 0,8m, chiều dài cọc lc = 3m, khoảng cách hai cọc liên tiếp a = 6m Is = 90 kA m = (soá tia) lτ = Số cọc: n/tia = 15m (chiều dài tia) ba cọc (số cọc tia) ηx = 0,70 lc = 3m a = 6m 271 Hướng dẫn với a = =2 lc η~c = 0,87 nc = Rc~ = Rt~ = η~τ = 0,91 ρtc 2l 4t + lc (ln c + ln ) 2πlc dc t − lc ρtt l2 ln t 2πlt dt to với: ρtc - điện trở suất tính toán đất cọc ρtc = ρđo Kmc ρtt = ρđo Kmt Kmc, Kmt hệ số mùa cọc, t - độ chôn sâu trung bình cọc, t = to + lc/2 = 0,8 + 3/2 = 2,3m 272 Taøi liệu tham khảo Sirotinski L I., Hochspannungstechnik, VEB Verlag, Technik, Berlin, 1958 Rasevig D V., Kỹ thuật điện cao áp, Nhà xuất Năng lượng, Moskva, 1976 Stephanov K S., Kỹ thuật điện cao áp, Nhà xuất Năng lượng, Moskva, 1976 Kostenko M V., Kỹ thuật điện cao áp, Nhà xuất Đại học, Moskva, 1973 Dolginob A I., Kỹ thuật điện cao áp, Nhà xuất Năng lượng, Moskva, 1968 Bazutkin V V., Larionov V L., Pintal V S., Kỹ thuật điện cao áp, Nhà xuất Năng lượng nguyên tử, Moskva, 1984 Beyer M., Boeck W., Möller K., Zaengl W., Hochspannungstechnik, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 1986 Mosch W., Pilling J., Hausschild W., Einführung Hochspannungstechnik, Lehrbrief der TV Oresden, 1975 Aguet M., Ianoz M., Hante tension, OUNOD, 1987 10 Naidu M S., Kamaraju V., High Voltage Engineering, Tata Mc Graw Hill, 1995 11 Võ Viết Đạn, Kỹ thuật điện cao áp, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1971 in 12 Tài liệu Hội nghị quốc tế chuyên đề chống sét - Hà Nội 1997 die