Nghiên ứu sử dụng lắp đặt hống sét van đường dây trên lưới điện 110kv ủa tổng ông ty điện lự miền bắ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHAN THẾ HUẤN Nghiên cứu sử dụng lắp đặt chống sét van đường dây cho lưới điện 110 kV Tổng Công ty Điện lực miền Bắc LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN Hà Nội, 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205316191000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHAN THẾ HUẤN Nghiên cứu sử dụng lắp đặt chống sét van đường dây cho lưới điện 110 kV Tổng Công ty Điện lực miền Bắc LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN VĂN TỚP Hà Nội, 2011 MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 11 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 14 1.1 Khái quát lưới truyền tải điện Việt Nam 14 1.2 Sét vấn đề bảo vệ chống sét đường dây 17 1.2.1 Quá điện áp khí 17 1.2.2 Nguy hiểm điện áp khí 18 1.2.3 Sự cố sét gây đường dây tải điện cao áp khơng 19 1.3 20 Tình hình cố lưới điện Công ty Lưới điện cao miền Bắc 1.3.1 Lưới điện cao miền Bắc 20 1.3.2 Thống kê cố cố sét lưới điện 110 kV Công ty Lưới điện cao miền Bắc 22 1.3.3 Các giải pháp áp dụng để giảm thiểu số lần cắt điện thiệt hại sét gây nên 24 1.3.4 Phân tích đánh giá giải pháp 25 1.4 26 Kết luận hướng nghiên cứu đề tài Chương 2: MƠ PHỎNG Q ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VỚI 27 ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN KHI BỊ SÉT ĐÁNH 2.1 Phương pháp tính tốn q điện áp sét 2.1.1 Phương pháp tính suất cắt sét Liên xụ 27 27 2.1.2 Phơng pháp tính suất điện áp xác suất phóng điện Tây âu 31 2.2 33 Mô điện áp sét đánh vào đường dây phần mềm ATP/EMTP 2.2.1 Giới thiệu phần mềm ATP/EMTP 33 2.2.2 Sử dụng ATP/EMTP mô QĐA sét đánh vào đường dây 36 2.3 40 Một số kết mô 2.3.1 QĐA cách điện cột tuyến có sét 41 2.3.2 Sự suy giảm QĐA sét lan truyền đường dây 47 Chương 3: ÁP DỤNG PHẦN MỀM MƠ PHỎNG ĐỐI VỚI ĐƯỜNG DÂY 110 KV NG BÍ - HOÀNH BỒ 50 3.1 50 Số liệu trạng đường dây chọn số vị trí điển hình để mơ 3.1.1 Số liệu trạng đường dây 50 3.1.2 Lựa chọn đoạn đường dây điển hình để tính tốn mơ 51 3.2 Q điện áp sét đánh vào dây chống sét 51 3.3 Quá điện áp sét đánh vào đỉnh cột 58 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng độ dốc đầu sóng biên độ dịng điện sét 58 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng điện áp tần số công nghiệp tới tượng phóng điện ngược cách điện 63 Chương 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ SỰ CỐ DO SÉT 68 4.1 Giải pháp giảm điện trở nối đất cột điện 68 4.2 Giải pháp tăng cường cách điện 70 4.3 Giải pháp đặt chống sét van đường dây 72 4.3.1 Khái quát lịch sử sử dụng CSV đường dây 72 4.3.2 Cấu tạo chống sét van đường dây 73 4.3.3 Nguyên lý làm việc chống sét van đường dây 75 4.3.4 Phân loại chống sét van đường dây 77 4.3.5 Cách lắp đặt chống sét van đường dây 78 Các thông tin chống sét van lắp đặt lưới 110 kV NPC 4.3.7 Mô điện áp sử dụng chống sét van đường dây 79 79 Chương 5: KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 92 5.1 92 Kết luận hướng nghiên cứu đề tài 5.1.1 Kết luận 92 5.1.2 Hướng nghiên cứu đề tài 93 5.2 93 Một số ý kiến kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 Phụ lục 1: SỐ LƯỢNG CSV ĐÃ LẮP ĐẶT TRÊN LƯỚI ĐIỆN 110 kV CỦA NPC QUA TỪNG GIAI ĐOẠN 96 Phụ lục 2: THỐNG KÊ SỰ CỐ QUA CÁC NĂM CỦA MỘT SỐ ĐƯỜNG DÂY 110 kV ĐIỂN HÌNH 100 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn riêng tơi, kết tính tốn luận văn trung thực chưa công bố luận văn Hà nội, ngày 29 tháng năm 2011 Tác giả luận văn Phan Thế Huấn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ATP Alternative Transient Program EMTP ElectroMagnetic Transient Program TLSA Transmission Line Surge Arrester DCG Development Coordination Group EPRI Electric Power Research Institute BIL Basic Impulse Level CSV Chống sét van COV Continuous Operating Voltage IEC International Electrotechnical Commission MCOV Maximum Continuous Operating Voltage NEMP Nuclear Electromagnetic Pulses NNEMP Non-Nuclear Electromagnetic Pulses TOV Temporary OverVoltage TACS Transient Analysis of Control Systems DCS Dây chống sét TBA Trạm biến áp MBA Máy biến áp QĐA Quá điện áp NPC Northern Power Corporation (Tổng Công ty Điện lực miền Bắc) CĐXL Chế độ xác lập HTĐ Hệ thống điện SCA Siêu cao áp DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Tình hình tăng trưởng đường dây MBA truyền tải điện 15 Việt Nam qua năm Bảng 1-2: Công suất vận hành lớn HTĐ qua năm (MW) 16 Bảng 1-3: Điện truyền tải lớn HTĐ qua năm (triệu kWh) 16 Bảng 1-4: Tổng hợp số liệu cố đường dây 110 kV giai đoạn 2004 - 22 2010 Công ty Lưới điện cao miền Bắc quản lý Bảng 2-1: Các thông số đoạn đường dây dùng để mơ 41 Bảng 2-2: Trị số điện áp cực đại cách điện cột lân cận cột 48 (bị sét đánh đỉnh cột) Pha A, B C, trường hợp bỏ qua ảnh hưởng nguồn tần số cơng nghiệp Bảng 3-1: Hiện trạng tình hình lắp đặt chống sét van đường dây 51 110 kV Uông Bí - Hồnh Bồ Bảng 3-2: Thống kê tình hình cố sét đường dây 110 kV 51 ng Bí - Hồnh Bồ năm gần Bảng 3-3: Thống số đoạn đường dây dùng để tính tốn 52 Bảng 3-4: Kết mơ sét đánh vào đỉnh cột 28 thời điểm 65 khác chu kỳ điện áp tần số công nghiệp, Imax = 38 kA Bảng 3-5: Kết mô sét đánh vào đỉnh cột 28 thời điểm 66 khác chu kỳ điện áp tần số công nghiệp, Imax = 47 kA Bảng 4-1: Sự thay đổi QĐA cực đại cách điện cột bị sét 68 đánh phụ thuộc vào trị số điện trở nối đất chân cột Bảng 4-2: Trị số cực tiểu dòng điện sét gây phóng điện ngược 71 cách điện cột 28 thay đổi số lượng cách điện chuỗi Bảng 4-3: Thống kê số lượng chống sét van đường dây hãng 73 Siemens cung cấp cho số nước giới Bảng 4-4: Trị số QĐA cực đại cách điện cột có lắp CSV, bị sét đánh trực tiếp có điện trở nối đất thay đổi 85 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1-1: Một số hình ảnh minh họa phóng điện sét 18 Hình 1-2: Biểu đồ tăng trưởng đường dây 110 kV Công ty Lưới 21 điện cao miền Bắc quản lý Hình 2-1: Sét đánh vào đường dây tải điện khơng 27 Hình 2-2: Điện áp tác dụng lên cách điện sét đánh vào đỉnh cột 30 Hình 2-3: Đường cong thơng số nguy hiểm 30 Hình 2-4: Sét đánh khoảng vượt 31 Hình 2-5: Sơ đồ tính toán suất cắt theo phương pháp Tây Âu 32 Hình 2-6: Mơ hình cột điện 36 Hình 2-7: Mơ hình thay chuỗi cách điện 38 Hình 2-8: Sóng sét dạng xiên góc 39 Hình 2-9: Dạng dịng điện sét Heidler dùng q trình mơ 39 Hình 2-10: Sơ đồ mô cột điện khoảng vượt 40 Hình 2-11: Sơ đồ đoạn đường dây dùng để mơ 41 Hình 2-12: Sóng sét dạng xiên góc, biên độ 80 kA, thời gian đầu sóng 1,2 µs 42 Hình 2-13: QĐA dây dẫn pha cột sét đánh đỉnh cột 42 (có xét đến ảnh hưởng điện áp tần số công nghiệp) Hình 2-14: QĐA dây dẫn pha cột sét đánh đỉnh cột 44 (bỏ qua ảnh hưởng điện áp tần số cơng nghiệp) Hình 2-15: QĐA chuỗi cách điện cột sét đánh đỉnh cột 45 (có xét đến ảnh hưởng điện áp tần số cơng nghiệp) Hình 2-16: QĐA chuỗi cách điện cột sét đánh đỉnh cột 46 (bỏ qua ảnh hưởng điện áp tần số cơng nghiệp) Hình 2-17: Biểu đồ trị số điện áp cực đại cách điện cột lân cận 48 cột bị sét đánh trực tiếp 52 Hình 3-1: Sơ đồ đoạn đường dây dùng để tính tốn sét đánh vào khoảng vượt Hình 3-2: Đồ thị dòng điện sét theo thời gian hai thành phần 53 DCS phía cột 28 cột 29 Hình 3-3: Đồ thị điện áp theo thời gian cách điện pha cột 28, 54 phóng điện xảy pha C Hình 3-4: Đồ thị điện áp theo thời gian cách điện ba pha cột 29, 54 khơng xảy phóng điện Hình 3-5: Đồ thị điện áp theo thời gian cách điện ba pha cột 30, 55 không xảy phóng điện Hình 3-6: Đồ thị điện áp theo thời gian cách điện ba pha cột 31, 55 không xảy phóng điện Hình 3-7: Đồ thị điện áp theo thời gian cách điện ba pha cột 25, 56 khơng xảy phóng điện Hình 3-8: Đồ thị điện áp theo thời gian cách điện ba pha cột 26, 56 khơng xảy phóng điện Hình 3-9: Đồ thị điện áp theo thời gian cách điện ba pha cột 27, 57 khơng xảy phóng điện Hình 3-10: Sơ đồ đoạn đường dây dùng để tính tốn sét đánh vào 58 đỉnh cột Hình 3-11: Dạng sóng sét 1,2/50µs 58 Hình 3-12: Đồ thị điện áp cách điện pha cột 28 cú sét biên độ 59 40kA - khơng xảy phóng điện ngược Hình 3-13: đồ thị điện áp cách điện pha cột 28 cú sét biên độ 59 50kA - phóng điện xảy cách điện pha B Hình 3-14: Đồ thị điện áp cách điện pha cột 28 cú sét biên độ 60 50kA - phóng điện xảy cách điện pha A pha C Hình 3-15: Đồ thị điện áp cách điện pha cột 28 cú sét biên độ 61 40kA, dạng sóng 0,8/50µs - khơng xảy phóng điện ngược Hình 3-16: Đồ thị điện áp cách điện pha cột 28 cú sét biên độ 40kA, dạng sóng 3/50µs - phóng điện xảy pha B 61