Chng 13: Tính suất cắt của đ-ờng dây110kV do sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột Đối với đ-ờng dây có dây chống sét bảo vệ, phần lớn thì sét đánh vào dây chống sét ở khoảng v-ợt và đánh vào khu vực đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột. Để đơn giản ta xét tr-ờng hợp sét đánh ngay đỉnh cột nh- hình (III 12 ): i c i c I cs I cs I 0 i c R c R c R c Hình III-11 : Sét đánh đỉnh cột đ-ờng dây có dây chống sét bảo vệ . III.2.1.1- Lý thuyết tính toán. Khi sét đánh vào đỉnh cột đ-ờng dây có treo dây chống sét, đa số dòng điện sét sẽ đi vào đất qua bộ phận nối đất của cột, phần còn lại theo dây chống sét đi vào các bộ phận nối đất của các cột lân cận. Điện áp trên cách điện của đ-ờng dây khi sét đánh vào đỉnh cột có treo dây chống sét là: lvcs d cu is dd iC dd ccccd U)t(kU)t(U dt d )t(M dt d LRi)t(U Trong biểu thức trên điện áp xuất hiện trên cách điện gồm: + Thành phần điện áp giáng trên điện trở và điện cảm của cột do dòng sét đi trong cột gây ra: dt d LRiU ic dd ccccu Trong đó : - R c là đIện trở cột ( R c = 11 ) - i c là dòng đIện sêt đI vào thân cột - dd c L là trị số đIện cảm của phần cột đIện tính từ mặt đất +Thành phần điện của điện áp cảm ứng xuất hiện trên dây dẫn do hỗ cảm giữa dây dẫn và kênh sét gây ra: dt d )t(M is dd +Thành phần từ cuả điện áp cảm ứng xuất hiện trên dây dẫn do hỗ cảm giữa dây dẫn và kênh sét gây ra: d cu U (III 36 ) +Thành phần điện áp do dòng điện đi trong dây chống sét gây ra, k là hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây chống sét : kU cs +Điện áp làm việc trung bình của đ-ờng dây : U lv Dấu trừ (-) thể hiện điện áp này ng-ợc dấu với thành phần điện áp khác trong công thức (III 36).Vì vậy thành phần này làm giảm điện áp trên cách điện khi bị sét đánh. 1- Các thành phần điện áp giáng trên điện trở và điện cảm của cột do dòng điện sét đi trong cột gây ra. Các thành phần điện áp giáng trên điện trở và điện cảm của cột do dòng điện sét đi trong cột và điện áp trên dây chống sét liên quan với nhau vì chúng phụ thuộc vào điện áp đi trong cột và dây chống sét. Để tính toán các thành phần này có thể dựa vào sơ đồ t-ơng đ-ơng của mạch dẫn dòng điện sét. Ta chia làm hai tr-ờng hợp: a/ Tr-ờng hợp 1: Khi ch-a có sóng phản xạ từ cột bên trở về: v l. t kv 2 Trong đó : + l kv : là chiều dài khoảng v-ợt + = c. với: c là tốc độ ánh sáng ; : tốc độ phóng điện ng-ợc t-ơng đối của dòng sét. Sơ đồ t-ơng đ-ơng của mạch dẫn dòng điện sét nh- sau : i c i cs i cs i s vq dt di tM s cs ).( 2i cs cs c L i c Hình (III 12 ): Sơ đồ t-ơng đ-ơng mạch đẫn dòng sét khi ch-a có sóng phản xạ tới Trong sơ đồ dòng sét đ-ợc coi nh- một nguồn dòng, còn thành phần từ của điện áp cảm ứng trên dây chống sét nh- một nguồn áp. M cs là hỗ cảm giữa kênh sét và mạch vòng " dây chống sét - đất ". 1 h H ln h2 h H).1( Ht.v ln.h.2,0)t(M cs cs cs (III-37) Trong đó: +h cs : độ cao dây chống sét ; h dd : độ treo cao của dây dẫn ; h c : độ cao của cột. +H = h dd + h cs ; + h = h c - h dd ; + : tốc độ phóng điện ng-ợc t-ơng đối của dòng sét. Theo sách h-ớng dẫn thiết kế kỹ thuật điện cao áp ta có = 0,3. + = .c với c là tốc độ ánh sáng c = 3.10 8 m/s = 300m/s +L c cs ; L c dd : là điện cảm của cột từ mặt đất tới dây chống sét hoặc dây dẫn. 1 h H ln h2 h r H2 lnh.2,0L ddtd dd dd c (III 38 ) Khi tính cho dây chống sét ta chỉ việc thay h dd bởi h cs r td : Bán kính t-ơng đ-ơng của dây tiếp địa từ cột xuống cọc nối đất chính là dây dẫn dòng sét trong thân cột. Từ sơ đồ thay thế dây chống sét đ-ợc biểu thị bởi tổng trở sóng của dây chống sét, có xét đến ảnh h-ởng của vầng quang. Từ sơ đồ hình ( III 12 ) ta viết hệ ph-ơng trình nh- sau: Ph-ơng trình mạch vòng(*) Ph-ơng trình thế nút(**) (**)t.aiii (*) Z .i)t(M.a dt di .LR.i scsc vq cs scs c cs cc 2 0 2 2 Giải hệ ph-ơng trình nàyđ-ợc kết quả là: 1 2 vq cs cs vq cs vq cs c Z )t(Mt.Z Z a )t(i (III 39 ) c vq cs vq csc cs c c vq cs R.Z Z.a dt di L. R.Z 2 2 2 1 Tổng trở sóng của dây chống sét Z cs đ-ợc xác định bởi: cs tb cs cs r h. ln.Z 2 60 (III 40 ) Trong đó: 2 3 2 ds r fhh cs cscs tb cs Điện áp giáng trên dây chống sét U cs (t) =i cs (t).Z cs b/ Tr-ờng hợp 2: Khi có sóng phản xạ từ cột bên trở về: t > 2l kv / v: Tr-ờng hợp này tính chính xác phải áp dụng ph-ơng pháp đặc tính, ở đây để đơn giản ta tính gần đúng tức là có thể thay dây chống sét bằng điện cảm tập trung nối tiếp với điện trở của đất của hai cột bên cạnh nh- hình ( III 14 ) 2i CS 2 c L dt di t M s cs ).( 2i cs R C cs c L i S i C 2 c R cs Hình III13: Sơ đồ t-ơng đ-ơng mạch dẫn dòng điện khi có sóng phản xạ tới L cs : là điện cảm của một khoảng v-ợt dây chống sét không kể đến ảnh h-ởng của vầng quang. c lZ L kvcso cs . . Trong đó: + Z o.cs : là tổng trở sóng của dây chống sét không kể đến ảnh h-ởng của vầng quang . + l kv : chiều dài khoảng v-ợt + c : tốc độ ánh sáng c =300/ s Từ sơ đồ ta xác định đ-ợc : )43( 2 )(2. )42()1.( 2 )(2. )( . 2 . 2 2 IIIe R tMLa dt di IIIe R tMLa ti t cscsc t cscs c c cscs L.L R 2 2 2 2-Thành phần điện của điện áp cảm ứng. Khi không có dây chống sét: )44( 1 ln. 1,0 )( 2 III Hh HtVhtVhtV ah tU cv dd d cu Khi có dây chống sét: dd cs d o.cu d cu h h K1).t(U)t(U (III- 45) Với K là hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn với dây chống sét. ( III 41 ) . Chng 13: Tính suất cắt của đ-ờng dây110kV do sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột Đối với đ-ờng dây có dây chống sét bảo vệ, phần lớn thì sét đánh vào dây chống sét ở khoảng v-ợt và đánh. sét đánh ngay đỉnh cột nh- hình (III 12 ): i c i c I cs I cs I 0 i c R c R c R c Hình III-11 : Sét đánh đỉnh cột đ-ờng dây có dây chống sét bảo vệ . III.2.1.1- Lý thuyết tính toán. Khi. trên cách điện khi bị sét đánh. 1- Các thành phần điện áp giáng trên điện trở và điện cảm của cột do dòng điện sét đi trong cột gây ra. Các thành phần điện áp giáng trên điện trở và điện cảm