Chng 12: Tính suất cắt của đ-ờng dây 110kV do sét đánh vào khoảng v-ợt Theo sách h-ớng dẫn thiết kế Kỹ thuật điện cao áp thì số lần sét đánh vào khoảng v-ợt là: N kv = N / 2 ( III 19) Trong đó: N là số lần sét đánh vào đ-ờng dây đã đ-ợc tính ở trên mục (III.1.4) N = 120 lần / 100km. năm. Vậy N kv = 120 / 2 = 60 lần / 100km. năm. Trong 60 lần sét đánh vào khoảng v-ợt thì xác suất hình thành hồ quang khi phóng điện đã đ-ợc xác định tại mục III.2 đ-ợc =0,48. Suất cắt của đ-ờng dây 110kV do sét đánh vào khoảng v-ợt nh- sau: n kv = N kv . V pđ . (III 20) Để tính V pđ ta phải xác định xác suất phóng điện trên cách điện của đ-ờng dây. III.2.3.1- Ph-ơng pháp xác định Vpđ. Ta coi dòng điện sét có dạng xiên gócvới biên độ I s = a. t. Quá điện áp sét xuất hiện trên cách điện của đ-ờng dây gồm hai thành phần: lv cd cd U)a,I(U)t(U Trong đó: + :)a,I(U cd là thành phần quá điện áp do dòng sét gây ra phụ thuộc vào biên độ (I) và độ dốc sét (a). + U lv : điện áp làm việc của đ-ờng dây Xác suất các dòng điện sét có biên độ I I s và độ dốc a a s là: ) , a , I ( a,I ss eV 910126 (III 22) Tại thời điểm t i nào đó điện áp trên cách điện lớn hơn hoặc bằng điện áp chịu đựng cho phép của cách điện, lấy theo đặc tính vôn giây (V- S) của chuỗi sứ, thì phóng điện sẽ xảy ra: iii ipdlviicdicd t.aI )t(UU)a;I.(U)t(U ( III 23) U pđ (t i ) điện áp phóng điện lấy theo đặc tính vôn giây ( V S ) tại t i . Do coi dòng điện có dạng I = a. t thì thành phần U cđ ' (I,a) tỷ lệ với độ dốc a. có thể đặt: U cđ ' (I,a) = Z.a (III 24) Vậy: U pđ (t i ) = Z.a i + U lv (III 25) Hay ta có độ dốc đầu sóng nguy hiểm a i tại thời điểm t i : Z U)t(U a lvipd i (III 26) Z là hằng số đối với I và a nên có thể tính đ-ợc: a U)t(U Z lvipd (III 27) Từ ( 2 26 ) và ( 2 27 ) ta có: a )t(U U)t(U a icd lvipd i Mặt khác ta có : iii t.aI Dựa vào các cặp (I i ,a i ) vẽ đ-ờng cong nguy hiểm hình (III 8) (III 28 ) Miền nguy hiểm I a Hình (III 7): Đ-ờng cong nguy hiểm Xác suất phóng điện đ-ợc tính theo xác suất xuất hiện ở miền bên phải phía trên đ-ờng cong nguy hiểm ở hình (III 8) Từ đ-ờng cong nguy hiểm ta có thể xác định đ-ợc: 1 0 aipd dV.VV , với: 910126 , a a , I i ii eV;eV Bằng ph-ơng pháp gần đúng và tuyến tính hoá đ-ờng cong nguy hiểm chia đ-ờng cong thành: n = ( 10 15 ) khoảng, ta có: n i aIpd ii V.VV 1 Sau khi xác định đ-ợc V pđ , thay số vào ( III 20 ) ta có suất cắt do sét đánh vào khoảng v-ợt của đ-ờng dây 110kV. ( III 29) III.2.3.2- Trình tự tính toán. Để đơn giản hoá trong tính toán, coi nh- sét đánh vào khoảng giữa của dây chống sét trong khoảng v-ợt, khi đó dòng điện sét đ-ợc chia đều cho hai phía của dây chống sét nh- hình (III 9 ). a.t/2 a.t/2 Hình (III 8) : Sét đánh vào dây chống sét giữa khoảng v-ợt. R C R C R C Nh- giả thiết dòng điện sét có dạng xiên góc: dsds ds s t nếu.a t nếut.a I Ta sẽ tính toán I s ứng với các giá trị trong bảng (III 1) sau đây: a(kA / s) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t (s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Điện áp trên dây chống sét tại đỉnh cột có trị số U cs là: cccccccs Lt.R a L a R t.a dt t.a d .LR t.a U 2 2 2 2 2 Trong đó: + R c : điện trở nối đất cột + L c : điện trở thân cột tính theo chiều cao vị trí dây chống sét. L c = h cs . L 0 L 0 : điện cảm đơn vị dài của cột ( L 0 = 0,6 H/m ) Với h cs = 16,2m ta có L c =18,84.0,6 = 11,304 H Điện áp trên dây dẫn là U dd có kể đến ảnh h-ởng của vầng quang: U dd = - K vq .U cs + U lv Trong đó: + U lv là điện áp trung bình của pha. kV, , U .U. dt.t.sin.U. U lv lv 1757 3 2 110 143 2 3 22 3 21 0 K vq : hệ số ngẫu hợp của dây dẫn pha với dây chống sét có kể đến ảnh h-ởng của vầng quang. Điện áp đặt trên chuỗi cách điện là tổng đại số của U dd và U cs : U cđ = U cs + U dd = U cs - K vq . U cs + U lv ( III 31 ) U cđ = U cs . (1- K vq ) + U lv (III 32 ) ( III 30 ) lvvqcccd UK.Lt.R. a U 1 2 Từ biểu thức (III 32 ) ta thấy khi K vq nhỏ thì U cđ lớn do vậy theo tài liệu h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp cao áp thì khi tính toán phải tính với pha có hệ số ngẫu hợp nhỏ nhất ở mục (III.1.3.3 ) ta có: 147,0;224,0 vq csC vq csB vq csA KKK Ta tính U cđ với K vq = 0,147; R c = 11 . U cđ = a/2. (11 t + 11,304 ). (1- 0,147) + 57,17 (kV) Cho các giá trị a khác nhau ta tính đ-ợc điện áp đặt lên chuỗi cách điện của đ-ờng dây nh- trên bảng ( III 2 ) a t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 148 191 233 276 319 361 404 447 489 532 20 239 324 409 495 580 665 751 836 921 1007 30 330 458 586 714 842 970 1097 1225 1353 1481 40 421 591 762 932 1103 1274 1444 1615 1785 1956 50 511 725 938 1151 1364 1578 1791 2004 2217 2431 60 602 858 1114 1370 1626 1882 2138 2394 2650 2905 70 693 992 1290 1589 1887 2186 2485 2783 3082 3380 80 784 1125 1466 1808 2149 2490 2831 3172 3514 3855 90 875 1259 1643 2026 2410 2794 3178 3562 3945 4330 100 966 1392 1819 2245 2672 3098 3525 3951 4377 4804 Bảng ( III 2 ): Giá trị U cđ khi sét đánh vào khoảng v-ợt, khi độ dốc a thay đổi và ở các thời điểm khác nhau với R c = 11 Từ các giá trị trên ta vẽ đ-ờng U cđ = f(t) và a, trên hình vẽ còn thể hiện đ-ờng đặc tính (V- S) của chuỗi cách điện Hình III_9 : Biểu diễn quan hệ Ucđ = f(a,t)_ Sét đánh vào khoảng vượt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t ( s) Đặc tính V__-S của chuỗi sứ a = 10 (kA/ s) a = 2 0 ( k A / s ) a = 30 ( kA / s ) a = 5 0 ( k A / s ) a = 40 ( kA / s ) a = 6 0 ( k A / s ) a = 8 0 (kA / s ) a = 9 0 ( k A / s ) a = 1 0 0 ( k A/ s ) a = 7 0 (kA / s ) 2000 1600 1200 800 400 0 cđ §-êng ®Ỉc tÝnh v«n – gi©y (V – S) cđa chi c¸ch ®iƯn sÏ c¾t c¸c hµm U c® = f(a; t; R c ) t¹i c¸c vÞ trÝ mµ tõ ®ã ta cã thêi gian x¶y ra phãng ®iƯn trªn chi sø nh- h×nh (III – 9). §Ỉc tun v«n – gi©y (V-S) cđa chi sø ®-ỵc tra trong b¶ng 25 s¸ch h-íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiƯp kü tht ®iƯn cao ¸p B¶ng (III– 3 ): §Ỉc tÝnh v«n – gi©y (V-S) cđa chi c¸ch ®iƯn t(s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U p® (kV) 1020 960 900 855 830 810 805 800 797 795 0 10 20 30 60 50 40 100 90 80 70 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 I(KA) Hỡnh III_10 : Bieồu dieón ủửụứng cong nguy hieồm Mien nguy hieồm Trong hình III-10 d-ới đây ta l-u ý các điểm sau : - Xác suất phóng điện V pđ là xác suất mà tại đó có các cặp thông số (I i ;a i ) thuộc miền nguy hiểm N)I;a(PV pd - Các cặp số (I i ; a i ) nằm trong miền giới hạn nguy hiểm thì sẽ xảy ra phóng điện. Do đó xác suất phóng điện trên cách điện chính là xác suất để cho cặp số (I i ; a i ) thuộc miền nguy hiểm. dV pđ = P (a a i ) P (I I i ). ( III 33 ) Trong đó: [...]... 0,00 0,00 0,00 0,00 00 0,00 0,00 0 601 V ai 112 043 021 007 003 002 000 005 000 1 5 Ta đ-ợc các kết quả nh- bảng (III 4 ) Tính đ-ợc Vp.đ = 0,00109 III.2.3.3- Tính suất cắt tổng do sét đánh vào khoảng v-ợt đ-ờng dây tải điện 110kV Suất cắt do sét đánh vào khoảng v-ợt đ-ợc xác định theo công thức: nkv = Nkv Vpđ (lần / 100km năm ) III 35 ) Nkv = N/ 2 = 120 / 2 = 60 Vậy: nkv = 60 0,00109 0,48 = 0,0314... đ-ợc: n Vpd VIi Vai (III34 ) i 1 Với : VI e Ii 26,1 ; Va e a i 10,9 Do trong tính toán về đ-ờng cong thông số nguy hiểm ta chỉ tính với 10 giá trị của a và I nên phải tiến hành ngoại suy để phủ kín các giá trị của chúng Ta có kết quả số liệu của Vpđ tính nh- sau : a ( kA/ s) 0 10 20 Ii (kA) 119 116 114 30 40 50 112 110 60 70 80 90 100 108 105 104 99 80 0 0 VIi 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 . Chng 12: Tính suất cắt của đ-ờng dây 110kV do sét đánh vào khoảng v-ợt Theo sách h-ớng dẫn thiết kế Kỹ thuật điện cao áp thì số lần sét đánh vào khoảng v-ợt là: N kv =. 19) Trong đó: N là số lần sét đánh vào đ-ờng dây đã đ-ợc tính ở trên mục (III.1.4) N = 120 lần / 100km. năm. Vậy N kv = 120 / 2 = 60 lần / 100km. năm. Trong 60 lần sét đánh vào khoảng v-ợt thì xác. III 20 ) ta có suất cắt do sét đánh vào khoảng v-ợt của đ-ờng dây 110kV. ( III 29) III.2.3.2- Trình tự tính toán. Để đơn giản hoá trong tính toán, coi nh- sét đánh vào khoảng giữa của dây chống