bảo vệ chống sét trạm biến áp 110/35 kv, chương 13 pptx

Chng 13: Điện áp đặt lên cách điện pha A trong tr-ờng hợp sét đánh vào đỉnh cột R.i)t(M a dt di .LR.ik)t(aM dt di LUU R.iU.kUUU)t,a(U Ccs cs CCvqdd C dd C d -clv CCcs t -c d -clvcd R.i).k( dt di L.kL)t(M.k)t(MaUU)t,a(U Cvq C cs Cvq dd ccsvqdd d -clvcd 1 a) Thành phần điện áp cảm ứng điện U đ c- Với a và t thay đổi U đ c- đ-ợc tính t-ơng tự nh- phần tr-ớc 43620301 36904902090 30 1610 16 202190 1 2 ),( )t.).(t.().t.( ln. , .a., . ., U d cu 31,454 )36t.90).(4t.90().20t.90( ln.a.47666,3 Tùy theo giá trị của a và t ta sẽ xác định đ-ợc giá trị khác nhau của U c- đ . Giá trị của U c- đ đ-ợc tính ở bảng sau: Bảng 3.5: Giá trị của U c- đ (a,t) t a 1,00 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 10,00 113,47 130,16 155,1 4 180,95 199,7 1 214,4 6 226,6 1 236,9 5 245,9 2 20,00 226,93 260,32 310,2 8 361,90 399,4 2 416,1 0 453,2 2 473,9 1 491,8 5 30,00 340,40 390,48 465,4 2 542,85 599,1 3 624,1 6 679,8 3 710,8 6 737,7 7 40,00 453,87 520,64 620,5 5 723,80 798,8 4 832,2 1 906,4 4 947,8 1 983,6 9 50,00 567,33 650,80 775,6 9 904,75 998,5 5 1040, 26 1133, 05 1184, 76 1229, 61 60,00 680,80 780,96 930,8 3 1085,7 0 1198, 26 1248, 31 1359, 66 1421, 72 1475, 54 70,00 794,26 911,12 1085, 97 1266,6 5 1397, 97 1456, 36 1586, 27 1658, 67 1721, 46 80,00 907,73 1041,2 8 1241, 11 1447,6 0 1597, 68 1664, 41 1812, 87 1895, 62 1967, 38 90,00 1021,2 0 1171,4 4 1396, 25 1628,5 5 1797, 39 1872, 47 2039, 48 2132, 57 2213, 30 100,00 1134,6 6 1301,5 9 1551, 38 1809,5 1 1997, 10 2080, 52 2266, 09 2369, 53 2459, 23 b)Thành phần điện áp cảm ứng từ t -c U Ta có: )t(M.a dt di .LU dd c dd c t -c (3-32) Trong đó:+L dd c = l 0 .h dd = 0,6.16 = 9,6(H) + dt di c là tốc độ biến thiên của dòng điện sét trong cột, nó phụ thuộc vào tình trạng tr-ớc và sau khi có phản xạ từ cột lân cận trở về, +M dd (t) là hỗ cảm phụ thuộc vào t ,Ta có: 1 4 36 ln. 36.2 4 36).3,01( 36t.90 ln.16.2,0)t(M dd => 86,0 253,45 36t.90 ln.2,3)t(M dd Tùy theo giá trị của t mà ta có đ-ợc các giá trị khác nhau của M dd (t). Các giá M dd (t) trị cho ở bảng 3.6 c) Thành phần điện áp U lv Điện áp làm việc đ-ợc tính nh- những phần tr-ớc: U lv = 57,2kV d) Thành phần điện áp U cs Công thức tính toán : cccs c c cscs Ri)t(M.a dt di .LU (3-33) Trong đó:+M cs (t) là sức điện động cảm ứng xuất hiện trên dây chống sét gây lên bởi dòng điện sét, M cs (t) phụ thuộc vào t, ta có: 1 52 4090 41 12 2 20 t. ln. h) ( h.t.v ln.h.,)t(M c c ccs (3-34) Tùy theo giá trị của t ta có đ-ợc giá trị của M cs (t) cho ở bảng 3- 6 Bảng 3.6: Giá trị của M cs (t) và M dd (t) t( s) 1,00 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 Mcs(t) 7,67 8,49 9,77 11,14 12,16 12,97 13,65 14,22 14,73 Mdd(t) 5,55 6,18 7,16 8,20 8,96 9,57 10,08 10,51 10,88 + dt di c giá trị thay đổi phụ thuộc vào có hay không có phản xạ từ cột lân cận trở về, *Tr-ớc khi có phản xạ từ cột lân cận trở về Khi ch-a có phản xạ t-ơng ứng với khoảng thời gian t < 1,33s (tính ở phần tr-ớc) ** Dòng điện trong cột i c (a,t) Để tính dòng điện đi trong cột i c (a,t) ta sử dụng sơ đồ thay thế nh- trên hình 3.7. Trong đó:+L c cs là điện cảm của cột bị sét đánh +R là điện trở nối đất của cột điện, +Z vqcs là tổng trở sóng của dây chống sét có xét đến ảnh h-ởng của vầng quang: Z vqcs = Z cs / = 527,19/1,3 = 405,53(), +M cs (t) nguồn điện áp I S a.M cs (t) Z vqcs /2 L c R C i C (a,t) 2i CS cs Hình 3.7: Sơ đồ thay thế khi ch-a có sóng phản xạ về, Từ sơ đồ trên ta tính đ-ợc dòng điện đi trong cột điện bị sét đánh i c (t) có giá trị là: 1 vqcs csvqcs Cvqcs Z )t(M.2t.Z R.2Z a )t,a(i (3-35) + Khi R = 15 1518 122 15253405 2 2 1 , . ., L. R.Z cs c cvqcs Thay vào biểu thức i c (a,t) ta có: 1518 53405 253405 15253405 , , )t(M.t., ., a )t,a(i csc ),)t(M.t.,.( , a )t,a(i csc 34322253405 53435 ** Tốc độ biến thiên của dòng điện sét trong cột: di C /dt Ta có: + Khi R = 15 a.,,. ., a Z. R.Z a dt di vqcs cvqcs c 931053405 152534052 Giá trị của dt di c t-ơng ứng với các R khác nhau đ-ợc cho ở các bảng * Sau khi có phản hồi từ cột lân cận trở về, Do ta chỉ xét hai khoảng v-ợt lân cận cột bị sét đánh, nên đoạn dây chống sét của khoảng v-ợt đ-ợc thay thế bởi điện cảm L cs , Sơ đồ thay thế nh- sau: I S a.M cs (t) L C R C i C (a,t) 2iCS R C /2 L CS /2 CS Hình 3.8: Sơ đồ thay thế khi có sóng phản xạ từ cột lân cận, Trong đó:+R C /2 là 1/2 lần điện trở nối đất của cột bên cạnh , + c l.Z L cs cs là điện cảm của một khoảng v-ợt dây chống sét không kể đến ảnh h-ởng của vầng quang L cs = 270,35H ** Dòng điện trong cột )e)).(t(M.L( R. a )t,a(i t. cscs c c 2 12 2 (3-38) +Khi R = 15 1020 12235270 152 2 2 2 , ., . L.L R. cs ccs c Do đó dòng điện trong cột khi có phản xạ trở về từ các cột lân cận t., CSC e.()t(M.,. a )t,a(i 1020 1235270 30 ) Bảng3.7: Giá trị i c (t) t a 1,00 1,33 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 10 8,4 11,5 10,7 15,4 21,8 27,5 32,5 37,1 41,1 44,8 20 16,9 23,0 21,4 30,9 43,6 54,9 65,1 74,2 82,3 89,6 30 25,3 34,4 32,1 46,3 65,4 82,4 97,6 111,3123,4 134,4 40 33,8 45,9 42,9 61,7 87,2 109,9 130,2 148,3 164,6179,2 50 42,2 57,4 53,6 77,1 109,0137,4 162,7185,4 205,7 224,0 60 50,7 68,9 64,3 92,6 130,8164,8 195,3222,5 246,9 268,7 70 59,1 80,4 75,0 108,0 152,6 192,3 227,8 259,6 288,0 313,5 80 67,6 91,8 85,7 123,4 174,4 219,8 260,4 296,7 329,2 358,3 90 76,0 103,3 96,4 138,9 196,2247,3 292,9 333,8370,3 403,1 100 84,5 114,8107,1 154,3 218,0 274,7 325,5 370,9 411,5 447,9 ** Tốc độ biến thiên của dòng điện sét Biểu thức tính toán nh- sau : t. cscs c c e.)).t(M.L( R. a dt di 2 2 2 2 (kA/s) Trong đó:+Giá trị của M cs (t) lấy ở trong bảng 3-6 +L cs = 270,35H + 2 tính t-ơng tự phần tr-ớc +Khi R = 15 t., cs c e.,)).t(M.,( a dt di 1020 1020235270 30 (kA/s) Bảng 3.8: Bảng giá trị của di s /dt. t a 1,00 1,33 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 10 9,31 8,67 7,52 6,95 6,21 5,56 4,99 4,48 4,03 3,62 20 18,6217,3415,0413,9112,42 11,13 9,98 8,96 8,05 7,24 30 27,9326,0022,5720,8618,63 16,6914,97 13,44 12,08 10,87 40 37,2434,6730,0927,8224,84 22,2519,96 17,92 16,11 14,49 50 46,5543,3437,6134,7731,05 27,8124,95 22,41 20,14 18,11 60 55,8652,0145,1341,7237,27 33,3829,94 26,89 24,16 21,73 70 65,1760,6752,6548,6843,48 38,9434,93 31,37 28,19 25,35 80 74,4869,3460,1755,6349,69 44,5039,92 35,85 32,22 28,97 90 83,7978,0167,7062,5955,90 50,0644,91 40,33 36,25 32,60 100 93,1086,6875,2269,5462,11 55,6349,90 44,81 40,27 36,22 Các giá trị của dt di c đ-ợc tính ở ở các bảng sau, Từ các kết quả tính đ-ợc ta vẽ đ-ợc đồ thị U cđ = f(a,t) trên đồ thị này ta cũng vẽ đ-ờng đặc tính V-S của chuỗi sứ, Kết quả tính giá trị của U cđ (a,t) trong các bảng sau: Bảng giá trị U cđ (a,t) Bảng 3.9: Bảng giá trị U cđ (a,t). Ucd 1,00 1,33 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 10 343,7 398,0 384,7 469,7 574,6 662,9 739,2 806,1 865,4 918,2 20 630,1 738,8 712,1 882,1 1092, 1 1268, 5 1408, 3 1555, 1 1673, 6 1779, 1 30 916,6 1079, 6 1039, 6 1294, 6 1609, 5 1874, 2 2083, 9 2304, 0 2481, 8 2640, 1 40 1203, 0 1420, 3 1367, 0 1707, 0 2126, 9 2479, 9 2759, 5 3052, 9 3290, 0 3501, 0 50 1489, 5 1761, 1 1694, 5 2119, 5 2644, 4 3085, 6 3435, 0 3801, 8 4098, 2 4362, 0 60 1775, 9 2101, 9 2021, 9 2531, 9 3161, 8 3691, 2 4110, 6 4550, 8 4906, 4 5222, 9 70 2062, 4 2442, 7 2349, 4 2944, 4 3679, 3 4296, 9 4786, 2 5299, 7 5714, 6 6083, 9 80 2348, 8 2783, 5 2676, 9 3356, 9 4196, 7 4902, 6 5461, 7 6048, 6 6522, 8 6944, 8 90 2635, 3 3124, 3 3004, 3 3769, 3 4714, 1 5508, 3 6137, 3 6797, 5 7331, 0 7805, 8 100 2921, 7 3465, 0 3331, 8 4181, 8 5231, 6 6113, 9 6812, 9 7546, 5 8139, 2 8666, 7 **Xác suất phóng điện khi sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột: Từ đồ thị biểu diễn quan hệ U cđ = f(a,t) ta xác định đ-ợc các điểm mà đ-ờng cong (V-S) cắt đ-ờng U cd (a i ,t i ) tại các điểm (U cdi ;t i ), Từ các điểm cắt đó ta xác định đ-ợc đ-ờng cong nguy hiểm I i = a i ,t i , Từ cách tính đó ta có bảng kết quả sau: Bảng 3.10: A(kA/s ) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 T 0 0 0,014 0,08 0,362 0,509 0,729 1,1 2,2 5,52 I(R=15 ) 0 0 1,12 5,53 21,7 25,43 29,16 32,9 43,9 54,8 Vi 1 1 0.958 0.809 0.435 0.377 0.327 0.284 0.186 0.123 Va 0.000 0.000 0.001 0.002 0.004 0.010 0.025 0.064 0.160 0.400 Va 0,000 2 0,000 3 0,001 0,002 5 0,006 1 0,015 3 0,038 3 0,095 3 0,239 9 0,399 5 Vpđ 0.00 02 0.00 04 0.00 09 0.00 20 0.00 27 0.00 58 0.01 05 0.02 02 0.02 46 0.03 89 Ta thấy phía bên phải đ-ờng cong là miền nguy hiểm (MNH). Khi sét có tham số nằm trong miền náy thì sẽ xãy cắt điện. Vậy xác suất để có phóng điện khi sét đánh đỉnh cột và lân cận đỉnh cột là xác suất để dòng điện sét có biện độ lớn hơn một giá trị I i nào đó và có độ dốc lớn hơn một độ dốc a i nào đó. Việc xác định xác suất phóng điện t-ơng tự nh- tr-ờng hợp sét đánh vào khoảng v-ợt. 126 1 , I i i e)II(PV 910, a ia i e)aa(PV Ta xác định V pđ bằng công thức sau: V pđ = V 1 .V a 10000 = = = = = = = = V = = 4 5 6 7 80 1 2 3 Đồ thị quan hệ điện áp khi sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột 4000 6000 0 2000 8000 a a a a a a a a a a 50(kA/ s) 10(kA/ s) Thời gian -S 30(kA/ s) 20(kA/ s) 40(kA/ s) 80(kA/ s) 60(kA/ s) 70(kA/ s) 100(kA/ s) 90(kA/ s) + Khi R = 15 Ta tính đ-ợc: V pđ = 6,7915,10 -2 Suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột, n c = N. pđ . = 60,75.0,58.6,7915.10 -2 = 3,19(lần/100km,năm) Suất cắt tổng cộng do sét đánh vào đ-ờng dây: n = n c + n kv + n dd = 3,4489(lần/100km,năm) Chỉ tiêu chống sét của đ-ờng dây tải điện: [...]... Nhận xét: - Suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn không phụ thuộc vào điện trở nối đất mà phụ thuộc vào góc bảo vệ ( ) Suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột và khoảng v-ợt lại phụ thuộc vào điện trở nối đất của cột Nếu ta thực hiện đ-ợc nối đất đủ bé thì lúc này suất cắt tổng giảm đáng kể và có thể giảm đến gần bằng suất cắt do sét đánh vào dây dẫn (bởi vì suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột . 907,73 1041,2 8 1241, 11 1447,6 0 1597, 68 1664, 41 1812, 87 1895, 62 1967, 38 90,00 1021,2 0 1171,4 4 139 6, 25 1628,5 5 1797, 39 1872, 47 2039, 48 2132 , 57 2 213, 30 100,00 1134 ,6 6 130 1,5 9 1551, 38 1809,5 1 1997, 10 2080, 52 2266, 09 2369, 53 2459, 23 b)Thành phần điện áp cảm ứng. = 3,4489(lần/100km,năm) Chỉ tiêu chống sét của đ-ờng dây tải điện: n =1/n c = 0,28995(năm/1 lần cắt điện) Nhận xét: - Suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn không phụ thuộc. 18,6217,3415,0 413, 9112,42 11 ,13 9,98 8,96 8,05 7,24 30 27,9326,0022,5720,8618,63 16,6914,97 13, 44 12,08 10,87 40 37,2434,6730,0927,8224,84 22,2519,96 17,92 16,11 14,49 50 46,5543,3437, 6134 ,7731,05