Trang 1 HVE - Fall 2016 Trang 2 Bảo vệ chống sétTruyền tải sóng điện áp trên đường dâyTính toán nối đấtThiết bị bảo vệ chống sétBảo vệ chống sét cho đường dây và TBA Trang 4 Đường dây
KỸ THUẬT CAO ÁP HVE - Fall 2016 Nội dung mơn học Bảo vệ chống sét Truyền tải sóng điện áp đường dây Tính tốn nối đất Thiết bị bảo vệ chống sét Bảo vệ chống sét cho đường dây TBA HVE - Fall 2016 Nội dung Mở đầu Bảo vệ chống sét cột thu lôi Bảo vệ chống sét dây chống sét Mơ hình điện hình học Hiệu bảo vệ chống sét HVE - Fall 2016 Quá điện áp vấn đề bảo vệ (1) Đường dây cao áp : Công suất đặt NMĐ tăng nhanh Ý nghĩa kỹ thuật cao áp : tăng độ tin cậy ??? cách điện điện áp tác dụng lên cách điện điện áp ngắn hạn HVE - Fall 2016 Quá điện áp vấn đề bảo vệ (2) Quá điện áp : nhiễu HTĐ nguyên nhân : pha – pha mạch pha – đất Đặc điểm : thay đổi khó xác định đặc tính tiếp cận thống kê đặc tính HVE - Fall 2016 Quá điện áp vấn đề bảo vệ (3) Tác hại QĐA : gián đoạn tạm thời : gián đoạn lâu dài : HVE - Fall 2016 Các loại điện áp (1) Q điện áp khí Giơng sét : trung bình 1000 giơng/ngày Đặc điểm : - sét mang cực tính dương - thời gian đầu sóng xung sét ngắn Quá điện áp tần số cơng nghiệp QĐA có tần số < 500𝐻𝐻𝐻𝐻 Nguyên nhân : - hư hỏng cách điện - đường dây dài hở mạch - cộng hưởng HVE - Fall 2016 Các loại điện áp (2) Quá điện áp thao tác Thay đổi đột ngột cấu trúc lưới điện Nguyên nhân : đóng cắt có tải đóng cắt dịng điện cảm bé thao tác đóng cắt mạch điện dung Các tượng thiên nhiên tác động đến HTĐ Bão từ Sét HVE - Fall 2016 Phân loại cách điện Cách điện bên ngồi Cách điện bên Ví dụ : Ví dụ : khoảng khơng khí cách điện giữa cuộn dây MBA Dao cách ly ??? Đặc điểm : Máy cắt ??? Đặc điểm : - yếu tố phụ thuộc - yếu tố phụ thuộc - phục hồi - phục hồi Kết luận Kết luận HVE - Fall 2016 Hiện tượng phóng điện Sét (1) Hiện tượng phóng điện Đặc điểm : Dòng điện sét (dạng xung kích) biên độ + xác suất xuất độ dốc đầu sóng + xác suất xuất thời gian cực tính Cách Sét công thiết bị (4) Tác hại (3) 10 HVE - Fall 2016 Biện pháp & Yêu cầu BVCS cho TBA (3) Ảnh hưởng khoảng cách CSV & TBĐ đến 𝑽𝑽𝒄𝒄𝒄𝒄 TH CSV đặt cách TBĐ khoảng 𝑙𝑙 Cách điện chịu điện áp gia tăng Δ𝑉𝑉 Xét trường hợp sau : HVE - Fall 2015 Biện pháp & Yêu cầu BVCS cho TBA (4) Ảnh hưởng khoảng cách CSV & TBĐ đến 𝑽𝑽𝒄𝒄𝒄 TH CSV đặt cách TBĐ khoảng 𝑙𝑙 (tiếp) Sóng tới V = 𝑎𝑎𝑎𝑎 thời gian đầu sóng 𝜏𝜏đ𝑠𝑠 đ𝑑𝑑 𝑉𝑉50% a= Vo τ ds 𝑉𝑉𝑜𝑜 = Chọn gốc thời gian A sóng đến CSV lần 2𝜏𝜏 : thời gian sóng từ A – B từ B – A Điện áp phóng điện 𝑉𝑉𝑝𝑝 CSV VP = at P + a (t P − 2τ ) = 2at P − 2aτ Thời gian CSV làm việc VP + 2aτ tP = 2a HVE - Fall 2015 Biện pháp & Yêu cầu BVCS cho TBA (5) Ảnh hưởng khoảng cách CSV & TBĐ đến 𝑽𝑽𝒄𝒄𝒄 TH CSV đặt cách TBĐ khoảng 𝑙𝑙 (tiếp) CSV cắt sóng giá trị 𝑎𝑎𝑡𝑡𝑃𝑃 nên sóng sau CSV có biên độ 𝑎𝑎𝑡𝑡𝑃𝑃 Điện áp lớn tác dụng lên cách điện MBA l Vcd max= 2at P= VP + 2a ≈ Vdu + ∆V v Đảm bảo an toàn cho cách điện TBĐ l VP + 2a ≤ V50% v HVE - Fall 2015 Biện pháp & Yêu cầu BVCS cho TBA (6) Ảnh hưởng khoảng cách CSV & TBĐ đến 𝑽𝑽𝒄𝒄𝒄 TH CSV đặt cách TBĐ khoảng 𝑙𝑙 (tiếp) Khoảng cách lớn cho phép Nhận xét : 𝑙𝑙𝑐𝑐𝑐𝑐 tăng (V50% − VP )v l≤ lcp = 2a a: Với ĐD có treo DCS toàn tuyến, khoảng 1-3 km gần trạm, góc bảo vệ 𝛼𝛼 𝑅𝑅𝑛𝑛𝑛 cột điện Với ĐD không treo DCS, khoảng 1-3 km gần trạm : treo DCS 𝑅𝑅𝑛𝑛𝑛 cột điện HVE - Fall 2015 Biện pháp & Yêu cầu BVCS cho TBA (7) Ảnh hưởng dòng điện xung 𝑰𝑰𝒙𝒙 đến 𝑽𝑽𝒄𝒄𝒄 Xét sơ đồ bảo vệ TBA sau = 2Vt I csv Z + Vdu Sóng tới 𝑉𝑉𝑡𝑡 nằm ngồi đoạn tăng cường bảo vệ I csv 10 2Vt − Vdu = Z HVE - Fall 2015 Biện pháp & Yêu cầu BVCS cho TBA (8) Ảnh hưởng dòng điện xung 𝑰𝑰𝒙𝒙 đến 𝑽𝑽𝒄𝒄𝒄 Ví dụ : a Đặt TBA 110kV CSV loại PBC-110 có 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑑 = 335𝑘𝑘𝑘𝑘 tương ứng với 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑝 = 5𝑘𝑘𝑘𝑘 Tổng trở sóng đường dây đ𝑑𝑑 𝑍𝑍 = 400Ω 𝑉𝑉𝑡𝑡 = 𝑉𝑉50% = 650𝑘𝑘𝑘𝑘 Tính 𝐼𝐼𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 b Xét dùng cột gỗ, khơng sử dụng DCS tăng cường Với 𝑉𝑉50% = 1700𝑘𝑘𝑘𝑘 c TH (b), có sử dụng DCS nối đất DCS khoảng 1-2km gần trạm, 𝑉𝑉50% = 850𝑘𝑘𝑘𝑘 d Nhận xét 11 HVE - Fall 2015 Biện pháp & Yêu cầu BVCS cho TBA (9) Ảnh hưởng dòng điện xung 𝑰𝑰𝒙𝒙 đến 𝑽𝑽𝒄𝒄𝒄 TH sét đánh vào cột, nơi đặt CSV ĐD không tăng cường BV Vdu I cs= Is − v Rc Ví dụ : Với PBC-110 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑑 = 367𝑘𝑘𝑘𝑘 ứng với 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑝 = 10𝑘𝑘𝑘𝑘 Nếu 𝐼𝐼𝑠𝑠 = 100𝑘𝑘𝑘𝑘, 𝑅𝑅𝑐𝑐 = 10Ω, xác định 𝐼𝐼𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 Nhận xét 12 HVE - Fall 2015 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ TBA (1) ĐD cột xà gỗ 𝟑𝟑𝟑𝟑 ÷ 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 Đoạn tới trạm từ 1-2km phải đặt DCS nối đất cột Mức cách điện xung giảm 𝑔𝑔𝑔𝑔 Ví dụ : ĐD 110kV treo DCS, 𝑉𝑉𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 + 𝑉𝑉50% = 850𝑘𝑘𝑘𝑘 Nếu không treo DCS, mức cách điện > 1700𝑘𝑘𝑘𝑘 Cách điện yếu Yêu cầu : Hạn chế biên độ sóng truyền vào trạm Sử dụng thiết bị chống sét bổ sung 13 HVE - Fall 2015 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ TBA (2) ĐD cột xà gỗ 𝟑𝟑𝟑𝟑 ÷ 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 Sử dụng CSO : hạn chế sóng QĐA Vdd = I cso Rcso Để giảm 𝑉𝑉𝑑𝑑𝑑𝑑 giảm 𝑅𝑅𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 Nếu 𝜌𝜌 ≤ 103 Ω𝑚𝑚 𝑅𝑅𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 < 10Ω Nếu 𝜌𝜌 > 103 Ω𝑚𝑚 𝑅𝑅𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 ≤ 15Ω Sử dụng CSO : bảo vệ MC Sét đánh lần NM Relay tác động, MC mở, ĐD hở mạch Sét đánh lần phản xạ dương V tăng lần MC, DCL Chỉnh định CSO cho không lv MC đóng mạch 14 HVE - Fall 2015 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ TBA (3) ĐD cột thép khơng treo DCS Ví dụ : ĐD 35kV Biên độ sóng truyền vào phụ thuộc vào mức cách điện xung chuỗi sứ Giảm 𝑅𝑅𝑛𝑛𝑛 theo quy phạm 15 HVE - Fall 2015 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ TBA (4) ĐD cột thép treo DCS Giảm góc bảo vệ 𝛼𝛼 (< 20°) Giảm trị số R nđ 16 HVE - Fall 2015 Tham số sóng truyền vào TBA Biên độ sóng truyền Vo = V50% Mức cách điện xung cách điện ĐD khoảng tăng cường Độ dốc đầu sóng Chọn theo khả nguy hiểm Sét đánh vòng vào dây dẫn với độ dốc lớn Sét đánh vào cột, DCS gây phóng điện ngược tới dây dẫn Quy ước độ dốc tính tốn : Tại nơi sét đánh, sóng có dạng vng góc truyền tới TBA, độ dốc giảm thấp Vo a = = x τ ds = BVo c τ ds 𝑥𝑥 : khoảng cách nơi bị sét đánh trạm (km) 17 c Bx HVE - Fall 2015 Chỉ tiêu chống sét TBA (1) Chiều dài tới hạn Giả thiết TBA cụ thể, xác định vị trí đặt CSV – khoảng cách 𝑙𝑙 xác định độ dốc đầu sóng cho phép 𝑎𝑎𝑐𝑐𝑐𝑐 Chiều dài tới hạn xth = c acp B > 𝑥𝑥𝑡𝑡𝑡 : không nguy hiểm cho trạm < 𝑥𝑥𝑡𝑡𝑡 : gây nguy hiểm 𝑎𝑎 > 𝑎𝑎𝑐𝑐𝑐𝑐 18 HVE - Fall 2015 Chỉ tiêu chống sét TBA (2) Chiều dài tới hạn Xét TH < 𝑥𝑥𝑡𝑡𝑡 : Nếu ĐD có treo DCS, đoạn tăng cường 𝑥𝑥 > 𝑥𝑥𝑡𝑡𝑡 N pd 4h 4h 6.h cs n.m.xth 10−3 vα + (1 − vα ) c v p + (1 − c )(v p + v p ) l l Nếu ĐD bảo vệ DCS đoạn 𝑥𝑥 < 𝑥𝑥𝑡𝑡𝑡 N pd 4hc 4hc 6.h cs n.m.x.10 vα + (1 − vα ) v p + (1 − )(v p + v p ) l l −3 +6.h DD n.m.( xth − x).10−3 19 HVE - Fall 2015 Chỉ tiêu chống sét TBA (3) Chỉ tiêu chịu sét Xét TBA có m đường dây M= m ∑N i =1 pdi M: số năm bình quân xảy lần QĐA sóng truyền gây nguy hiểm cho cách điện TBA 20 HVE - Fall 2015