Đang tải... (xem toàn văn)
I.Trường: ĐHBK Hà Nội, Bộ môn HỆ THỐNG ĐIỆN II.Giáo viên hướng dẫn: TS NGUYỄN MINH CHƯỚC III.Đề tài: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/35KV VÀ ĐƯỜNG DÂY 110KV VI. Các nội dung chính: 1) Tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 110/35kV. 2) Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét cho trạm biến áp 110/35kV. 3) Tính toán chỉ tiêu chống sét cho đường dây 110kV. 4) Tính toán bảo vệ chống sóng truyền từ đường dây tới trạm biến áp phía 110kV.
Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Chương mở đầu : tượng dông sét ảnh hưởng dông sét đến hệ thống điện việt nam MĐ.1.Hiện tượng dông sét Dông sét tượng thiên nhiên, phóng tia lửa điện khoảng cách điện cực lớn (khoảng 5km) Hiện tượng phóng điện dông sét gồm hai loại phóng điện đám mây tích điện phóng điện đám mây tích điện với mặt đất Trong phạm vi đồ án ta nghiên cứu phóng điện đám mây tích điện với mặt đất (phóng điện mây - đất) Với tượng phóng điện gây nhiều trở ngại cho đời sống người Các đám mây tích ®iƯn víi mËt ®é ®iƯn tÝch lín, cã thĨ t¹o cường độ điện trường lớn hình thành dòng phát triển phía mặt đất Giai đoạn giai đoạn phóng điện tiên đạo Tốc độ di chuyển trung bình tia tiên đạo lần phóng điện khoảng 1,5.10 7cm/s, lần phóng điện sau tốc độ tăng lên khoảng 2.108 cm/s (trong đợt sét đánh có nhiều lần phóng điện đám mây hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng phóng điện xuống đất) Tia tiên đạo môi trường Plasma có điện tích lớn Đầu tia nối với trung tâm điện tích đám mây nên phần điện tích trung tâm vào tia tiên đạo Phần điện tích phân bố dọc theo chiều dài tia xuống mặt đất Dưới tác dụng điện trường tia tiên đạo, có tập trung điện tích khác dấu mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào tình hình dẫn ®iƯn cđa ®Êt NÕu vïng ®Êt cã ®iƯn dÉn ®ång điểm nằm phía đầu tia tiên đạo Còn vùng đất có điện dẫn không đồng (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) điện tích đất tập trung nơi có điện dẫn cao Sinh viờn thc hin: by Giangdt Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao ỏp Quá trình phóng điện phát triển dọc theo đường sức nối liền đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích mặt đất địa điểm sét đánh mặt đất đà định sẵn Do để định hướng cho phóng điện sét ta phải tạo nơi có mật độ tập trung điện diện tích lớn Nên việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình dựa tính chọn lọc phóng điện sét Nếu tốc độ phát triển phóng điện ngược mật độ điện trường điện tích tia tiên đạo đơn vị thời gian điện tích đất là: is = Công thức tính toán cho trường hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị số điện trở nhỏ không đáng kể) Tham số chủ yếu phóng điện sét dòng điện sét, dòng điện có biên độ độ dốc phân bố theo hàng biến thiên phạm vi rộng (từ vài kA đến vài trăm kA) dạng sóng dòng điện sét dạng sóng xung kích, chỗ tăng vọt sét ứng với giai đoạn phóng điện ngược (hình M-1) - Khi sét đánh thẳng vào thiết bị phân phối trạm gây điện áp khí gây hậu nghiêm trọng đà trình bày I(kA ) Imax T (às) t Hình M-1 Sự biến thiên dòng diện sét theo thêi gian : Sinh viên thực hiện: by Giangdt Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Việt Nam nước khí hậu nhiệt đới, có cường độ dông sét mạnh Theo tài liệu thống kê cho thấy miền đất nước Việt nam có đặc điểm dông sét khác : + miền Bắc, số ngày dông dao động từ 70 ữ 110 ngày năm số lần dông từ 150 ữ 300 lần trung bình ngày xảy từ ữ dông + Vùng dông nhiều miền Bắc Móng Cái Tại hàng năm có từ 250 ữ 300 lần dông tập trung khoảng 100 ữ 110 ngày Tháng nhiều dông tháng 7, tháng + Một số vùng có địa hình thuận lợi thường khu vực chuyển tiếp vùng núi vùng đồng bằng, số trường hợp dông lên tới 200 lần, số ngày dông lên đến 100 ngày năm Các vùng lại có từ 150 ữ 200 dông năm, tập trung khoảng 90 ữ 100 ngày + Nơi dông miền Bắc vùng Quảng Bình hàng năm có 80 ngày dông Xét dạng diễn biến dông năm, ta nhận thấy mùa dông không hoàn toàn đồng vùng Nhìn chung Bắc Bộ mùa dông tập chung khoảng từ tháng đến tháng Trên vùng Duyên Hải Trung Bộ, phần phía Bắc (đến Quảng NgÃi) khu vực tương đối nhiều dông tháng 4, từ tháng đến tháng số ngày dông khoảng 10 ngày/ tháng, tháng nhiều dông (tháng 5) quan sát 12 ữ 15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/ tháng, Bồng Sơn 16 ngày/tháng ), tháng đầu mùa (tháng 4) tháng cuối mùa (tháng 10) dông ít, tháng gặp từ ữ ngày dông Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) khu vực dông nhất, thường có tháng số ngày dông khoảng 10/tháng Tuy Hoà 10ngày/tháng, Nha Trang ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng miền Nam khu vực nhiều dông đồng Nam Bộ từ 120 ữ 140 ngày/năm, thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/ năm Mùa dông miền Nam dài mùa dông miền Bắc từ tháng đến tháng 11 Sinh viên thực hiện: by Giangdt Đồ Án Tt Nghip K thut in cao ỏp trừ tháng đầu mùa (tháng 4) tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông quan sát trung bình có từ 15 ữ 20 ngày/tháng, tháng tháng nhiều dông trung bình gặp 20 ngày dông/tháng thành phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày khu vực Tây Nguyên mùa dông ngắn số lần dông hơn, tháng nhiều dông tháng quan sát khoảng 15 ngày dông Bắc Tây Nguyên, 10 ữ 12 Nam Tây Nguyên, Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày, PLâycu 17 ngày Ta thấy Việt Nam nước phải chịu nhiều ảnh hưởng dông sét, điều bất lợi cho H.T.Đ Việt nam, đòi hỏi ngành điện phải đầu tư nhiều vào thiết bị chống sét Đặc biệt đòi hỏi nhà thiết kế phải trọng tính toán thiết kế công trình điện cho HTĐ vận hành kinh tế, hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục tin cậy MĐ.2- ảnh hưởng dông sÐt ®Õn hƯ thèng ®iƯn viƯt nam: - Nh ®· trình bày phần trước biên độ dòng sét đạt tới hàng trăm kA, nguồn sinh nhiệt vô lớn dòng điện sét qua vật Thực tế đà có dây tiếp địa phần nối đất không tốt, bị dòng điện sét tác dụng đà bị nóng chảy đứt, chí có cách điện sứ bị dòng điện sét tác dụng đà bị vỡ chảy nhũ thạch, phóng điện sét kèm theo việc di chuyển không gian lượng điện tích lớn, tạo điện từ trường mạnh, nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến thiết bị ®iƯn tư , ¶nh hëng cđa nã rÊt réng, ë nơi cách xa hàng trăm km - Khi sét đánh thẳng vào đường dây xuống mặt đất gần đường dây sinh sóng điện từ truyền theo dọc đường dây, gây nên điện áp tác dụng lên cách điện đường dây Khi cách điện đường dây bị phá hỏng gây nên ngắn mạch pha - đất ngắn mạch pha pha buộc thiết bị bảo vệ đầu đường dây phải làm việc Với đường dây truyền tải công suất lớn, máy cắt nhảy gây ổn ®Þnh cho hƯ thèng, nÕu hƯ thèng tù ®éng ë nhà máy điện làm việc không nhanh dẫn đến rà lưới Sóng sét truyền từ đường dây Sinh viờn thc hin: by Giangdt Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp vµo trạm biến áp sét đánh thẳng vào trạm biến áp gây nên phóng điện cách điện trạm biến áp , điều nguy hiểm tương đương với việc ngắn mạch góp dẫn đến cố trầm trọng Mặt khác, có phóng điện sét vào trạm biến áp, chống sét van đầu cực máy biến áp làm việc không hiệu cách điện máy biến áp bị chọc thủng gây thiệt hại vô lớn Qua ®ã ta thÊy r»ng sù cè sÐt g©y rÊt lín, nã chiÕm chđ u sù cè líi điện, dông sét mối nguy hiểm lớn đe doạ hoạt động lưới điện *Kết luận: Sau nghiên cứu tình hình dông sét Việt Nam ảnh hưởng dông sét tới hoạt động lưới điện Ta thấy việc tính toán chống sét cho lưới điện trạm biến áp cần thiết để nâng cao độ tin cậy vận hành lưới điện Sinh viờn thc hin: by Giangdt Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Ch¬ng i: Bảo Vệ Chống Sét Đánh Trực Tiếp Vào Trạm BiÕn ¸p 110/35 kV 1.1 Kh¸i niƯm chung: Trong hƯ thống điện trạm biến áp phần tử quan trọng thực nhiệm vụ truyền tải phân phối điện Do thiết bị trạm bị sét đánh trực tiếp dẫn đến hậu nghiêm trọng làm hỏng đến thiết bị trạm mà dẫn đến việc ngừng cung cấp điện toàn thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản suất điện ngành kinh tế quốc dân khác Do việc tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp đặt trời quan trọng Ta đưa phương án bảo vệ trạm cách an toàn kinh tế, nhằm đảm bảo toàn thiết bị trạm bảo vệ an toàn không bị sét đánh trực tiếp Ngoài việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào thiết bị trạm ta phải ý đến việc bảo vệ cho đoạn đường dây gần trạm đoạn dây dẫn nối từ xà cuối trạm cột đường dây Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp, người ta dùng hệ thống cột thu lôi, dây thu lôi.Các cột thu lôi đặt độc lập điều kiện cho phép đặt kết cấu trạm nhà máy,các cột đèn chiếu sáng Để bảo vệ cho đoạn đường dây nối từ xà cuối trạm đến cột đường dây ta dùng dây chống sét Tác dụng hệ thống tập trung điện tích để định hướng cho phóng điện sét tập trung vào đó, tạo khu vực an toàn bên hệ thống Chiều cao cột cách bố trí cột thu lôi tuỳ thuộc vào mặt trạm, cách bố trí thiết bị trạm, độ cao bảo vệ theo yêu cầu Hệ thống thu sét phải gồm dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệ nối đất Để nâng cao tác dụng hệ thống trị số điện trở nối đất phận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện cách nhanh nhất, đảm bảo cho Sinh viên thực hiện: by Giangdt Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp cã dòng điện sét qua điện áp phận thu sét không đủ lớn để gây phóng điện ngược đến thiết bị khác gần Điện trở nối đất hệ thống thu sét trạm biến áp có cấp điện áp khác không giống Với trạm biến áp có cấp điện áp từ 110KV trở nên hệ thống nối đất chống sét hệ thống nối đất an toàn có thĨ ghÐp chung Ngoµi thiÕt kÕ hƯ thèng bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm bên cạnh vấn đề đảm bảo yêu cầu kỹ thuật ta cần phải quan tâm đến tiêu kinh tế mỹ thuật hệ thống nối đất Thông thường để giảm vốn đầu tư để tận dụng độ cao trạm biến áp nhà máy điện ta cố gắng đặt cột thu lôi cột đèn chiếu sáng, kết cấu trạm, mái nhà Cột thu lôi độc lập đắt nên dùng tận dụng chiều cao khác 1.2 Các yêu cầu kỹ thuật tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp * Hệ thống chống sét phải đảm bảo tất thiết bị cần bảo vệ phải nằm trọn phạm vi bảo vệ an toàn hệ thống bảo vệ * Đối với trạm phân phối trời có điện áp từ 110KV trở lên có mức cách điện cao nên đặt cột thu lôi kết cấu trạm.Tuy nhiên trụ kết cấu có đặt cột thu lôi phải nối vào hệ thống nối đất trạm theo đường ngắn cho dòng điện sét iS khuếch tán vào đất theo ữ nối đất Ngoài trụ kết cấu phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số điện trở nối đất * Khâu yếu trạm phân phối trời điện áp từ 110KV trở lên cuộn máy biến áp Vì dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp yêu cầu khoảng cách hai điểm nối vào hệ thống nối đất cột thu lôi điểm nối vào hệ thống nối đất vỏ máy biến áp phải lớn 15m theo đường điện Tuy nhiên ta sử dụng hệ thống nối đất chung ta bỏ qua yêu cầu * Khoảng cách không khí kết cấu trạm có đặt cột thu lôi phận mang điện không bé độ dài chuỗi sứ Sinh viên thực hiện: by Giangdt Đồ Án Tt Nghip K thut in cao ỏp * Khi đặt hệ thống thu sét thân công trình tận dụng độ cao phạm vi bảo vệ giảm độ cao cột Nhưng mức cách điện trạm phải đảm bảo an toàn ®iỊu kiƯn phãng ®iƯn ngỵc tõ hƯ thèng thu sÐt sang thiết bị Do điều kiện để đặt cột thu lôi hệ thống xà trạm mức cách điện cao trị số điện trở tản phận nối đất nhỏ * Khi bố trí cột thu lôi xà trạm phân phối trời 110 kV trở lên phải thực yêu cầu : chỗ nối kết cấu có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổ xung (dùng nối đất tập trung) nhằm đảm bảo điện trở nối đất không (ứng với dòng điện tần số công nghiệp) * Khi dùng cột thu lôi độc lập phải phải ý đến khoảng cách cột thu lôi đến phận trạm để tránh khả phóng điện từ cột thu lôi đến thiết bị bảo vệ * Tiết diện dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt có dòng điện sét chạy qua * Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi dây dẫn điện phải cho vào ống chì chôn đất 1.3 Các phương thức sử dụng để tính toán chiều cao cột phạm vi bảo vệ 1.3.1 C«ng thøc tÝnh chiỊu cao cđa cét thu l«i h = hx + Trong ®ã : h- chiều cao cột thu lôi hx- độ cao cần bảo vệ ha- độ cao tác dụng cột thu lôi - xác định theo nhóm cột với điều kiện D/8 D-là đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác tạo cột Sinh viên thực hiện: by Giangdt Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp → ∆UC = [ 2Ut(t) – UC ] ∆t T UC(t + ∆t ) = UC(t) + UC Thường chọn khoảng t có độ xác cần thiết cho khoảng phân chia t trùng với điểm đặc biệt III) Tính toán bảo vệ sóng qúa điện áp truyền vào trạm : 1) Mô tả trạm cần bảo vệ : - Các thiết bị cần bảo vệ : + M¸y biÕn ¸p + Thanh gãp + Chèng sét van 2) Lập sơ đồ thay tính toán trạng thái sóng trạm : - Sơ đồ thay thÕ tr¹m 110 KV : D1 DCL MC DCL DCL MC DCL AT2 CSV DCL BU D2 DCL MC DCL DCL MC DCL AT1 Sơ đồ thay trạm 110 KV ã Xác định sơ đồ trạng thái sóng nguy hiÓm Sinh viên thực hiện: by Giangdt 105 Đồ Án Tt Nghip K thut in cao ỏp - Sơ đồ xuất phát thường phức tạp để trình tính toán không phức tạp ta cần có dơn giản hoá hợp lý Dựa vào sơ đồ đầy đủ phân tích sơ tìm trạng thái bất lợi Thường trạng thái vận hành mà thiết bị cần bảo vệ ( máy biến áp , máy cắt ) xa chống sét van trình lan truyền sóng đường dây qua nút có điện dung tập chung nhiều đường dây rẽ nhánh - Sơ đồ thay lập sau : Dựa vào trạng thái sóng nguy hiểm lập sơ đồ thay trạng thái Trong sơ đồ đường dây, góp thay mạch gồm nhiều chuỗi phần tử hình , điện cảm ®iƯn dung lÊy theo tỉng trë sãng vµ tèc ®é truyền sóng chúng Trong tính toán thường lấy gần ®óng tỉng trë sãng Z = 400 Ω cho c¶ đường dây góp Tốc độ truyền sóng lấy V = 300 m / s Các thiết bị khác thay điện dung tập chung tương đương Các giá trị điện dung tra bảng Ta có sơ đồ thay nh h×nh vÏ : 7 60pF 500pF 16 60pF CTG 7 60pF 10 500pF 60pF 60pF 1500pF 300pF CVS S¬ đồ thay trạng thái nguy hiểm Sinh viờn thực hiện: by Giangdt 106 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thut in cao ỏp Trong sơ đồ điện dung có giá trị sau : + Máy biến áp : CMBA = 1500 pF + Dao c¸ch ly : CDCL = 60 pF + Máy biến áp đo lường : CBU = 300 pF + Máy cắt : CMC = 500 pF + Thanh gãp : CTG = CTG0 l CTG0 = 1 = = 8,33 pF Z V 400.300 l = 54 m : chiỊu dµi gãp CTG = 8,33 36 = 300 ( pF ) Các giá trị tra bảng –1 (Tµi liƯu híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiƯp kü thuật điện cao áp tác giả Nguyễn Minh Chước) - Sơ đồ trạng thái sóng rút gọn: Từ sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm ta rút gọn sơ đồ điểm + Điểm 1: Điểm đặt cách ly đường dây có sóng sét truyền qua + Điểm 2: điểm đặt góp 110 KV trạm biến áp + Điểm 3: Điểm máy biến áp có sóng sét truyền từ đường dây đến + Điểm : điểm đặt chống sét van Từ sơ đồ ta có khoảng cách điểm sau : + Khoảng cánh ®iĨm vµ : L12 = 30 m + Khoảng cách điểm : L23 = 30 m + Khoảng cách điểm : L24 = 15 m Ta có sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm rút gọn h×nh vÏ : Sinh viên thực hiện: by Giangdt 107 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 30 30 475,33 1789 942 15 328 CSV Sơ đồ thay rút gọn trạng thái sóng nguy hiểm - Ta qui điện dung điểm cần xét theo qui tắc phân bố lực : Giả sử điện dung C vị trí qui ®ỉi vỊ ®iĨm ®iĨm nót A vµ B theo c«ng thøc : CA = C LB L A + LB A CB = C lA CA O lB Co LA L A + LB B CB Nguyên tắc mômen lực Trong sơ đồ sau qui đổi ta có điện dung tập chung nút nhận giá trÞ nh sau : +C1 = CCL + CMC 23 16 23 16 + CCL = 60 + 500 + 60 = 475,33 (pF) 30 30 30 30 Sinh viên thực hiện: by Giangdt 108 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp + C2 = CTG + CCL 14 23 16 + CMC + CCL + CCL + CMC 30 30 15 30 30 + CCL = 300 + 60 30 14 23 16 + 500 + 60 + 60 + 500 + 60 30 30 15 30 30 30 = 942 ( pF) + C3 = CCL = 60 + C4 = CCL 14 21 + CMC + CCL + CMBA 30 30 30 14 21 + 500 + 60 + 1500 = 1789,33( pF ) 30 30 30 7 + CBU = 60 + 300 = 328 ( pF ) 15 15 3) Thiết lập phương pháp tính điện áp với nút sơ đồ rút gọn a Thời gian truyền sóng nút : - Thời gian truyền sóng nút : t12 = L12 30 = = 0,1( s ) v 300 - Thêi gian trun sãng gi÷a nót vµ : t23 = L23 30 = = 0,1( s ) v 300 - Thêi gian truyÒn sãng nút : T24 = L24 15 = = 0, 05( s ) v 300 Ta chän ∆t = 0,05 µs vµ chän gèc thêi gian nút t = * Nút Là nút có hai đường dây với tổng trở sãng Z = 400 ( Ω ) Tæng trë tËp trung điện dung C1 Từ ta có sơ ®å Peterson nh h×nh vÏ Sinh viên thực hiện: by Giangdt 109 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Z ®t Z 400 ) = Ω ( C= 475,33pF ®t U ir C= 475,33p F Ta có sóng phản xạ từ nút vỊ nót lµ U12: U12 = U1 – U’21 Là sóng tới nút 1; U21 sóng phản xạ tõ nót vỊ nót ; U’21 lµ sãng tới nút sóng phản xạ U21 từ nót XÐt víi gèc thêi gian cđa nót 1(qui ước đôi với sóng tới nút 1) Ta cã U’21 chËm sau U21 mét kho¶ng thêi gian ∆ t = 2.t12 = 0,2 ( s) Cßn U21 theo quy ước lấy gốc thời gian không cần tính sóng phản xạ U10 Theo công thức -2, – 3, – ta cã Zdt = Z 400 = = 200 ( Ω ) 2 = Hệ số khúc xạ tai điểm : ⇒ 2.Udt = n ∑ m =1 2.Zdt 2.200 = =1 Z 400 U m1 = U’01 + U21 ' m1 U01 Sóng từ đường dây tới nót U’21 - Sãng tíi tõ nót trun vỊ nót Do tỉng trë tËp trung tai nót điện dung C1 = 475,33 (pF) Nên theo phương pháp tiếp tuyến ta có: T = Zđt.C1 = 200 475,33.10-12 = 0,095 ( s) Ta cã: ∆ U1 = 0, 02 (2.Udt – U1(t)) 0, 095 ∆ U1 = 0,525.(2.Udt – U1(t)) U1(t+ ∆ t) = U1(t) + ∆ U1 Víi U1(0) = (gèc thêi gian ®èi víi nót 1) BiĨu thøc trªn cho ta tÝnh liên tiếp giá trị U1(t) Sinh viờn thc hiện: by Giangdt 110 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Khi t < 2.t12 = 0,2 ( s) th× U’21 = v× cha cã sãng phản xạ từ nút tới nút nên : 2.Utd = U01 Khi t > 2.t12 để tính 2.U01 cần phải tính U21, tức phải xét qua trình sóng nút 2(tạm dưng tính toán với nút 1, sau ghi bảng giá trị U1 U12 ta tính khoảng thời gian t < 2.t12 Ta nhận thấy để xét nút cần có số liệu sóng tới, bước đầu tính điện áp nút khoảng thời gian t = 2.t12, giá trị U21 đà tính toán từ nút Đông thời trình tính toán nút lai phải ý đến sóng phản xạ từ nút nút trở Trong khoảng thời gian tương ®èi víi nót 2: t < 2.t23 th× U’32 = t < 2.t24 U42 = Trong khoảng thời gian lớn tương ứng phải tính toán sóng phản xạ từ nút nút trở về, tức phải xét nút trước Sau tính toán nút khoảng kể trên, lại cho phép tính thêm trình sóng nút khoảng t = 2.t12, nghĩa xác định giá trị U1 U12 khoang thời gian(tương nút 1) t < 4.t12 Sau khoảng thời gian phải trở lai tính nút xét đến sóng phản xạ từ nút nút nút lại phải xét đến nút Qua trình tính toán lặp lăp lại nhơ cang sau cang phải xét đến nhiều nút * Nút Là nút có ba đường dây tới với tông trở sóng Z = 400 ( Ω ) Tæng trë tËp trung la điện dung C2 =1092 (pF) ta có sơ đồ Peterson nh h×nh Sinh viên thực hiện: by Giangdt 111 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Ζ= Ζ= Ζ = 400(Ω) Ω 400 ( 400 ( ) Ω) C2=942pF Z ®t 2U®t ir C2 =942pF Sau tính đôi với nút khoảng t < 2.t12 phải bắt đầu xét nút Tại nút có ba đường dây nối với điện dung ta cung áp dụng phương pháp tiếp tuyến sơ đồ Peterson có: Zdt = Z 400 = = 133,33 ( Ω ) n m2 = 2.133,33 = 0,667 400 2.Udt = n ∑ m =1 m2 U 'm = 0,667.(U’12 + U32+U42) Trong công thức Um2 sóng tới sóng phản xạ từ 1,3 truyền Khi thời gian(tương nút 2): T < 2.t24 = 0,1 s th× U’32 = vµ U’42 = 2.t24 Do ®ã : 2.Udt = 0,667.U’12 víi U’12 = U12(t 2.t12) Bước đầu đà có U12 khoảng thời gian (tương đối nút 2) t < 2.t12 Biết 2.Udt, Zdt C1 tính điện áp nút theo phương pháp tiếp tuyến Ta có : T = Zdt.C1 = 133,33.1092.10-12 = 0,145 ( s) Ta cã : ∆ U2 = 0, 05 (2.Udt – U2(t)) 0,145 Sinh viên thực hiện: by Giangdt 112 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ∆ U2 = 0,343.(2.Udt – U2(t)) U2(t + ∆ t) = U2(t) + ∆ U2 BiĨu thøc trªn cho ta tÝnh liªn tiÕp giá trị U2(t) Điện áp phản xạ nót 2: U21 = U2 + U’12 U23 = U2 + U’32 U24 = U2 + U’42 Trong kho¶ng thêi gian(tương nút 2): t < 2.t42 = 0,1 s th× U’32 = U’42=0 t < 2.t42 = 0,1 s th× U’32 > U’42=0 Sau tÝnh U2 khoảng thời gian t = 2.t12 cần trë vỊ nót 1, tiÕp theo l¹i xem nót * Nút Là nút có đường dây tíi víi tỉng trë sãng Z = 400 ( Ω ) Tổng trở tập trung điện trở phi tuyến chống sét van, cần tính phương pháp đồ thị Từ ta có sơ đồ Peterson nh h×nh U23 Zdt Z=400O 3 ic C3=1789,33pF 2Ut C3=1789,33pF Trong sơ đồ Zdt nối với chống sét van không khe hở Zno lắp song song với điện dung tập trung nút C = 1789,33(pF) Theo công thức 3, ta cã: Zdt = Z = 400 ( Ω ) Sinh viên thực hiện: by Giangdt 113 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp = 2.Zdt 2.400 = =2 Z 400 2.Udt = U '23 = 2.U '23 Ta có U23 sóng phản xạ từ nót trun tíi : U’23 = U2 – U’32 U32 = U3 – U’23 U’32 = U32(t – 2.t23) Khi t < 2.t23 = 0,2 s th× U’32 = U23 = U2 Theo phương pháp tiÕp tuyÕn ta cã: ∆U (t ) = [ 2U dt (t ) − U (t )] ∆t Tc Ta cã : Tc3 = Zdt.C3 = 400.1789,33.10-6 = 0,7157 ( s) U (t + ∆t ) = U (t ) + ∆U (t ) = U (t ) + [ 2U dt (t ) − U (t )] = U (t ) + 0, 069.[ 2U dt (t ) − U (t )] ∆t TC * Nút Là nút có đường dây tới víi tỉng trë sãng Z = 400 Ω Tỉng trở tập trung điện trở phi tuyến chống sét van, cần tính phương pháp đồ thị Từ ta có sơ đồ Peterson hình vÏ U24 Z®t Z=400(Ω) 2U®t C4=328pF CVS ir C4=328pF CVS Trong sơ đồ Zđt nối với chống sét van không khe hở ZnO lắp song song với điện dung tập trung nút C = 328 (pF) Sinh viên thực hiện: by Giangdt 114 Đồ Án Tt Nghip K thut in cao ỏp Tính gần cã thÓ bá qua C Ucsv = K.I csv Trong : K = 260 = 0, 025 Ucsv + Icsv.Zdt = 2.U’24 = 2.Udt Ta cã U24 sóng phản xạ từ nút truyền tới : U24 = U2 – U’42 U42 = U4 – U’24 U’24 = U24(t – 2.t24) Khi t < 2.t24 = 0,1 s U42 = U24 = U2 Ta tính U4 khoảng phương pháp đồ thị Khi t > 2.t42 = 0,1 s th× U’42 ≠ nhng vÉn tính tiếp đà có U3 bước trước Quá trình tính toán lặp lặp lại nút 4và 4) Dạng sóng điện áp truyền vào trạm Với trạm cần bảo vệ ta tiến hành tính toán với dạng sóng xiên góc có biên độ điện áp U50% cách điện trường dây Ta có phương trình dạng sóng sau : a.t U= U 50% t < ds t > ds a : độ dốc đầu sóng (KV/ s) U50% : điện áp phóng điện U50% đường dây Với đường dây 110 KV ta cã U50% = 660 KV 5) KiĨm tra an toµn thiết bị trạm a Kiểm tra điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp : Đồ thị hình vẽ đường cong chịu đựng điện áp cách điện máy biến áp đường (1) điên áp tác dụng lên cách điện máy biến áp có sóng truyền vào trạm từ đường dây 110 KV đường (2) Đặc tính chịu đựng máy biến áp 110 KV Tra giáo trình kỹ thuật điện cao áp ta có đặc tính cách điện máy biến áp theo điện áp chịu đựng cực đại hình vẽ: Sinh viờn thc hin: by Giangdt 115 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Giá trị chịu đựng điện áp cách điện điện áp máy biến áp xác định từ đồ thị đà cho sách giáo trình Kỹ thuật điện cao áp Ta có bảng sau : Bảng giá trị chịu đựng điện áp cách điện máy biến áp : t(µs) U(KV) 1.5 310 850 1050 1030 1020 1010 990 970 950 930 Từ đồ thị hình vẽ ta thấy điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp có sóng truyền vào trạm từ đường dây 110 KV nằm khả cách ®iƯn cđa m¸y biÕn ¸p ®ã m¸y biÕn ¸p làm việc an toàn b Kiểm tra dòng điện qua chống sét van : Để đảm bảo điều kiện làm việc binh thường chống sét van cần phải hạn chế dòng điện qua không vượt dÕn 10 KA Sinh viên thực hiện: by Giangdt 116 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Dßng điện sét lớn làm cho điện áp dư tăng cao ảnh hưởng tới phối hợp cách điện nội trạm biến áp gây hư hỏng cho chống sét van Từ kết tính toán bảng ta thấy dòng điện qua chống sét van lín nhÊt lµ icsvanmax = 6,2KA < 10 KA vËy đảm bảo cho chống sét van làm việc bình thường c Kiểm tra an toàn cho cách điện gãp 110 KV : Sinh viên thực hiện: by Giangdt 117 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Đồ thị biểu diễn đường đặc tính phóng điện chuỗi cách điện đường (1) điện áp xuất góp trạm có sóng truyền vào trạm đường (2) Điện áp phóng điện xung kích chuỗi sứ bát sứ loại = 4,5 t(às) Upđ 1020 930 860 815 790 780 770 770 Tõ ®å thị ta thấy điện áp xuất góp trạm có sóng truyền vào trạm nằm đường đặc tính phóng điện chuỗi sứ cách điện góp trạm bảo vệ an toµn Sinh viên thực hiện: by Giangdt 118 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 6) KÕt luận: Sóng khúc xạ giảm số đường dây tăng lên ngược lại Khi sóng lan truyền từ đường dây vào trạm theo sơ đồ Peterson điện áp góp trạm giảm ( n 1) lần có n lộ dây nối vào góp Trong phần tính toán ta đà tính cho trường hợp nguy hiểm trường hợp vận hành với đường dây máy biến áp, kết cho thấy thiết bị trạm bảo vệ an toàn Với trường hợp cụ thể vận hành với lộ đường dây nối vào trạm với máy biến áp vận hành đảm bảo an toàn cho trạm có sóng lan truyền từ đường dây vào trạm Vậy với chống sét van đà chọn cách bố trí thiết bị trạm đà thiết kế hợp lý đảm bảo cho trạm biến áp vận hành an toµn Sinh viên thực hiện: by Giangdt 119 ... việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào thiết bị trạm ta phải ý đến việc bảo vệ cho đoạn đường dây gần trạm đoạn dây dẫn nối từ xà cuối trạm cột đường dây Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào... tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp đặt trời quan trọng Ta đưa phương án bảo vệ trạm cách an toàn kinh tế, nhằm đảm bảo toàn thiết bị trạm bảo vệ an toàn không bị sét đánh... để tính toán thiết kế cột thu lôi bảo vệ trạm biến áp 110kV Với yêu cầu đề tài Thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào TBA 110/35kV + Hai máy biến áp T1 T2 + Sơ đồ đấu dây trạm sơ đồ hai góp