Kỹ thuật cao áp - Chương 8 docx

Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 1 Chơng VIII Bảo vệ chống sét đờng dây tải điện Đ8-1. Yêu cầu chung đối với bảo vệ chống sét đờng dây: Đờng dây là phần tử dài nhất trong lới nên thờng bị sét đánh và chịu tác dụng của quá điện áp khí quyển. Quá điện áp không những chỉ gây nên phóng điện trên cách điện đờng dây mà còn truyền sóng vào trạm biến áp gây sự cố phá hoại cách điện trong trạm. Do đó khi giải quyết vấn đề bảo vệ chống sét đờng dây phải có quan điểm tổng hợp nghĩa là phải có kết hợp chặt chẽ với việc chống sét ở trạm, đặc biệt ở đoạn đờng dây gần trạm ( đoạn tới tramk) phải đợc bảo vệ cẩn thận vì khi sét đánh ở kh vực này sẽ đa vào trạm các quá điện áp với tham số lớn, rất nguy hiểm cho cách điện của trạm. Quá điện áp khí quyển có thể là do sét đánh thẳng lên đờng dây hoặc sét đánh xuống mặt đất gần đó và gây nên quá điện áp cảm ứng trên đờng dây. Có thể thấy trờng hợp đàu nguy hiểm nhất vì đờng dây phải chịu đựng toàn bộ năng lợng của phóng điện sét, do đó nó đợc chọn để tính toán chống sét đờng dây. Nh đã trình bày trong phần cách điện của hệ thống, vì trị số của quá điện áp khí quyển rất lớn nên không thể chọn mức cách điện đờng dây đáp ứng đọc hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp khí quyển mà chỉ chọn theo mức độ hợp lý về kinh tế và kỹ thuật. Do đó yêu cầu đối với bảo vệ chống sét đờng dây không phải là loại trừ hoàn toàn khả năng sự cố do sét mà chỉ là giảm sự cố tới giới hạn hợp lý ( xuất phát từ yêu cầu và sơ đồ cung cấp điện của phụ tải, số lần cắt dòng điện ngắn mạch cho phép của máy cắt điện, đ ờng dây có hoặc không có trang bị thiết bị tự động đóng lại v.v ). Trong phạm vi chơng này, sẽ tập trung vào cách tính toán số lần cắt điện do sét, trên cơ sở đó xác định đợc phơng hớng và biện pháp để giảm số lần cắt điện nói chung và của một số loại đờng dây cụ thể. Với độ treo cao trung bình của dây trên cùng ( dây dẫn hoặc dây chống sét) là h, đờng dây sẽ thu hút về phía mình các phóng điện của sét trên giải đất có chiều rộng 6 h và chiêù dài bằng chiều dài đờng dây L. Từ tần số có phóng điện sét xuống đất trên diện tích 1 km 2 ứng với một ngày sét 0,1 ữ 01,5 (chơngXVI) có thể tính đợc tổng số lần có sét đánh thẳng lên đờng dây hàng năm: () NhLn ng s =ữ 06 09 10 3 ,,. . . (8-1) n ng s. số ngày sét hàng năm trong khu vực có đờng dây đi qua ( h tính theo m và L theo km). Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 2 Vì tham số của phóng điện sét - biên độ dòng điện I, và tốc độ của dòng điện a di dt s =có thể có nhiều trị số khác nhau, do đó không phải tất cả các lần có sét đánh lên đờng dây đều dẫn đến phóng điện trên cách điện. Để có phóng điện, quá điện áp khí quyển phải có trị số lớn hơn mức cách điện xung kích của đờng dây, khả năng này đợc biểu thị bởi xác suất phóng điện ( v pt ) và nh vậy số lần xảy ra phóng điện trên cách điện sẽ là: () NNv hnIv pd pd ng s pd ==ữ 06 09 10 3 ,, . (8-2) Đây cha phải là số lần nhảy máy cắt điện do sét hàng năm vì thời gian tác dụng của quá điện áp khí quyển rất ngắn, khoảng 100 s , trong thời gian làm việc của hệ thống bảo vệ rơle thờng không bé quá một nửa chu kỳ tần số công nghiệp tức là 0,01s. Do đó phóng điện xung kích chỉ gây nên cắt điện đờng dây khi tia lửa phóng điện xung kích trên cách điện chuyển thành hồ quang duy trì bởi điện áp làm việc của lới điện. Xác suất chuyển từ tia lửa phóng điện xung kích thành hồ quang phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố quan trọng nhất là građiện của điện áp làm việc dọc theo đờng phóng điện. Trị số građiện càng lớn thì việc duy trì điện dẫn trong khe phóng điện và chuyển thành hồ quang cáng thuận lợi. Sự phụ thuộc của xác suất chuyển thành hồ quang gọi tắt là xác suất hình thành hồ quang - vào građiện của điện áp làm việc dọc theo đờng phóng điện cho bảng 8-1. Bảng 8-1. Xác suất hình thành hồ quang () R U l kV m lv lv pd = /) 50 30 20 10 ( đơn vị tơng đối) 0,6 0,45 0,25 0,1 Cuối cùng tính đợc số lần cắt điện do sét hàng năm của đờng dây: () NhLnv cd ng s pd =ữ 06 09 10 3 ,, . (8-3) Để so sánh khả năng chịu sét của các đờng dây có tham số khác nhau, đi qua những vùng có cờng độ hoạt động của sét khác nhau thờng tính trị số " suất cắt đờng dây " tức là số lần cắt khi đờng dây có chiều dài 100km. () nhnv cd ng s pd = ữ 06 09,, . ( 8-4) Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 3 Từ (21-4) thấy rằng có hai hớng khác nhau trong việc giảm thấp số lần cắt điện do sét tức là hoặc giảm trị số v pd hoặc giảm . Việc giảm xác suất phóng điện trên cách điện đợc thực hiện bằng cách treo trên dây chống sét và tăng cờng cách điện đờng dây. Treo dây chống sét là biện pháp rất có hiệu quả trong việc giảm số lần cắt điện đờng dây, tuy nhiên cần lu ý một số vấn đề sau đây: Dây chống sét làm nhiệm vụ bảo vệ chống sét đánh thẳng cho dây dẫn ( dây pha) nhng cha phải là an toàn tuyệt đối mà vẫn còn khả năng sét đánh vào dây dẫn. Trong thời gian gần đây, ở nhiều nớc ngày càng sử dụng rộng rãi đờng dây hai lộ đi trên cùng cột điện, chiều cao cột có thể tới 40 ữ50m. Kinh nghiệm vận hành của của các đờng dây này cho thấy xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn ( v ) không những chỉ phụ thuộc vào góc bảo vệ mà còn tăng theo chiềucao cột điện. Xác suất này đợc biểu thị bởi công thức kinh nghiệm: lg v h c = 90 4 (8-5) góc bảo vệ của dây chông sét ( độ) h c chiều cao cột điện (m). Dù không xét đến khả năng sét đánh vòng qua day chống sét vào dây dẫn thì việc bảo vệ bằng dây chống sét cũng không thể đảm bảo có mức chịu sét tuyệt đối. Khí sét đánh vào dây chống sét sẽ gây nên điện áp tác dụng lên cách điện mà phần chủ yếu của nó là điện áp giáng trên bộ phận nối đất cột điện . Nếu dòng điện sét và điện trở nối đất cột điện lớn thì điện áp tác dụng lên cách điện có khả năng vợt quá mức cách điện xung kích của nó và gây nên phóng điện ngợc tới dây dẫn. Nh vậy dây chống sét phát huy tác dụng đợc nhiều hay ít còn tuỳ thuộc vào tình hình nối đất cuả cột điện. Trong các vùng đất xấu ( () 10 5 .cm dây chống sét sẽ không còn phát huy tác dụng nên có thể không dùng nó ngay cả ở các đờng dây 110ữ 330kV [( quy trình xây lắp thiết bị điện Liên xô - 1965 ( điều 115-72)]. Cũng với lý do trên, ở những đờng dây điện áp thấp ( từ 35kV trở xuống) cũng không dùng dây chống sét. Các đờng dây này có mức cách điện không cao nên khi sét đánh vào dây chống sét thờng đa đến phóng điện ngợc tới dây dẫn. Giám xác suất hình thành hồ qung đợc thực hiện bằng cách giảm cờng độ điện trờng dọc theo đờng phóng điện, nh dùng cột xà gỗ để tăng chiều dài đờng phóng điện Trong trờng hợp này građiện điện áp làm việc có thể giảm tới khoảng cách 0,1 ữ 0,2 kV/m và xác suất hình thành hồ quang chỉ còn 10 ữ 20%. Dùng cách Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 4 điện gỗ còn có tác dụng làm tăng mức cách điện xung kích của đờng dây nên xác suất phóng điện () v pd cũng đợc giảm thấp. Đ8-2. Quá điện áp cảm ứng trên đờng dây. Khi sét đánh xuống đất gần khu vực đờng dây thì dới tác dụng của điện từ trờng của dòng sét, trên dây dẫn sẽ xuất hiện điện áp cảm ứng. ( ) ( ) ( ) uxt uxt uxt cu cu d cu t ,,,=+ Thành phần từ của điện áp cảm ứng ( ) uxt cu t , quyết định bởi từ trờng ngoài và có trị số bằng: () () uxt Extdl cu t T t ,,= (8-6) Thành phần điện () uxt cu d , gây nên bởi điện trờng của dòng sét và đợc xác định theo biểu thức: ( ) ( )() uxt xt uxt cu dd ,, ,=+ (21-7) ( ) xt, là thế vô hớng của điện trờng tại điểm cần xét trên đờng dây ở thời điểm t, còn trị số u d () xt, là điện áp gây bởi điện tích của bản thân đờng dây chuyển động ở dạng sóng khi có tác dụng của điện trờng ngoài. Sự chuyển động này chỉ có liên quan đến thành phần trờng có phơng trùng với trục của đờng dây ( thành phần E x d trên hình 8-1) và đợc xác định bởi phơng trình điện tín có vế phải: 2 22 2 2 1u xc uE x dd x d = (8-8) ở đây không đi sâu vào các chi tiết tính toán mà chỉ đa ra kết quả chung về độ lớn của điện áp cảm ứng tại điểm gần độ lớn của điện áp cảm ứng tại gần nơi sét đánh: Hình 8-1 Tính toán quá điện áp cảm ứng khi sét đánh gần đờng dây x z x x=0 x b h dâ y dẫn đ z đ y đ t x đ v v y Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 5 UK Ih b cu s max = 0 60 ( 8-9) trong đó: h độ treo cao trung bình của dây dẫn (m). b Khoảng cách từ đờng dây tới nơi bị sét đánh (m). K 0 Hệ số phụ thuộc vào tốc độ của phóng điện ngợc, cho trên hình 21-2. Đờng cong biến thiên của điện áp cảm ứng ( ) Ut cu 0, tại điểm gần nơi sét đánh đợc biểu thị trên hình 8-3, ở đấy có vẽ riêng các thành phần điện và từ. Khi tốc độ phóng điện ngợc tăng thì thành phần từ tăng do tốc độ biến thiên của từ trờng lớn. Nhng thành phần điện thì ngợc lại có giảm chút ít vì trị số dòng điện sét Iav s = , giữ không đổi, nếu tăng tốc độ của phóng điện ngợc sẽ làm giảm mật độ 6 và làm giảm điện trờng. Đa số các phóng điện ngợc đều có tốc độ khoảng 0,1 ữ 0, 2 tốc độ ánh sáng ( =ữ01 02,,)nên hệ số K 0 có thể chọn bằng 0,5 và trị số U cu max đợc tính theo: U Ih b cu s max = 30 (8-10) Công thức (8-9), (8-10) chỉ đúng với trờng hợp đơn giản là khi dòng điện sét có dạng sóng vuông góc. Nếu là dạng sóng xiên góc thì tốc độ biến thiên của điện từ trờng sẽ bé hơn và trị số điện áp cảm ứng giảm thấp, tuy nhiên sự giảm thấp này chỉ đáng kể khi sét đánh gần tức là khi bv ds < . Điều cần quan tâm nhất không phải là xác định giới hạn về độ lớn của quá điện áp cảm ứng mà là tìm đợc xác suất xuất hiện quá điện áp với một biên độ nào đấy ví dụ bằng hoặc lớn hơn mức cách điện đờng dây () U 50 % . Khi xét giải đất đặt cách đờng dây khoảng cách b có chiều rộng Hình 8-2 Quan hệ của hệ số K 0 với tốc độ phóng điện ngợc Hình 8-3 Biến thiên của điện áp cảm ứng ( ) Ut cu 0, tại điểm gần nơi sét đánh ứng với các trị số khác nhau của tốc độ phóng điện ngợc = c v 1.0 0.8 0.6 0.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 U c max k 0 = 60Ih/b 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 =0.1 =0.4 =0.4 =0.2 =0.1 =0.2 Uc 60I s h Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 6 db và chiều dài 100km, tổng số lần có sét đánh vào giải đất này sẽ là: () ( ) 01 015 10 100 001 0015 3 ,, , , ữ=ữ db H n db ng s ng s ( db tính theo m) Để trị số điện áp cảm ứng bằng hoặc vợt quá mức cách điện đờng dây U 50% dòng điện sét phải có biên độ: I Ub h s 50% 30 Đây cũng là điều kiện để có phóng điện trên cách điện đờng dây và nh vậy xác suất phóng điện có trị số bằng: ve e pd I Ub h s == 26 1 780 50% , Số lần sét đánh trong rải đất db có tạo nên quá điện áp cảm ứng đủ lớn để gây nên phóng điện trên cách điện đờng dây sẽ là : () dN n db e pd ng s Ub h =ữ001 0015 50% 780 ,, . Để có tổng số phải lấy tích phân đẳng thức trên từ giới hạn bh min = 3 tới và cho cả hai phía đờng dây: NdN pd pd b = min ( lấy trị số bh min = 3 vì nh đã quy định ở trên, đờng dây thu hút về phía mình tất cả các phóng điện sét trong giải đất rộng 6h , còn khi sét đánh ở ngoài giải này sẽ xem nh đánh xuống đất và gây nên quá điện áp cảm ứng). Cuối cùng tính đợc: () N nh U e pd ng s U = ữ 15 6 23 4 50% 260 50% ,,. . (8-11) Trong công thức h tính bằng mét, U 50% tính theo kV và N pd là số lần phóng điện do quá điện cảm ứng trên chiều dài 100km đờng dây hàng năm. Kết quả tính toán cho thấy, khi đờng dây có độ treo cao trung bình h = 10m và nằm trong vùng sét hoạt động mạnh có n ng s. = 100 ngày, số lần xuất hiện quá điện cảm ứng có trị số vợt quá mức cách điện xung kích của đờng dây 35kV ( ) UkV 50% 350 là 10ữ 15 lần hàng năm, và đờng dây 110kV (có UkV 50% 700 ) khoảng 1,5 lần/năm. Nh vậy đối với đờng dây 110kV trở lên trong tính toán chống sét có thể không xét đến quá điện áp cảm ứng vì số lần phóng điện do nó gây nên rất nhỏ so với khi có sét đánh thẳng lên đờng dây. Đối với các đờng dây 35 KV trở xuống, đờng dây điện áp càng bé thì trị số N pd càng lớn do đó cần phải chú ý đến quá điện áp cảm ứng trong tính toán cũng nh trong vận hành. Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 7 Đặc điểm của quá điện áp cảm ứng là xuất hiện đồng thời ở cả ba pha và trị số giữa các pha không chênh lệch nhau nhiều, do đó nguy hiểm không phải là đối với cách điện giữa các pha mà là cách điện đối với đất và đối với các loại đờng dây này biện pháp chống quá điện áp cảm ứng hợp lý là dùng cột gỗ. Đ8-3. Sét đánh trên đờng dây không theo dây chống sét. Khi dờng dây không treo dây chống sét, sét đánh chủ yếu là vào dây dẫn còn khả năng đánh thẳng vào cột rất ít và có thể bỏ qua. Có thể xem tại nơi sét đánh mạch của khe sét đợc ghép nối với tổng trở sóng của dây dẫn có trị số bằng Z dd 2 ( day dẫn hai phía ghép song song). Vì tổng trở của dây dẫn Z dd khá lớn, khoảng 400 ữ 500, nên dòng điện sét giảm đi nhiều so với khi sét đánh vào nơi có nối đất tốt. Theo công thức (16-2) dòng điện ở nơi sét đánh chỉ còn: II Z Z Z I s dd s = + 0 0 2 2 Do ở mỗi bên của dây dẫn sẽ truyền sóng dòng điện I s 4 ( hình8-4) và tạo nên điện áp trên dây dẫn. U I ZI dd s dd = 4 100 (8-12) Để tính toán số lần cắt điện cần xét riêng cho các loại đờng dây cột sắ và cột gỗ vì chúng khac nhau rất nhiều. 1. Đờng dây cột sắt (bê tông). Phóng điện trên cách điện đờng dây sẽ xẩy ra khi đạt đợc điều kiện: UIU dd s = 100 50% U 50% là trị số điện áp phóng điện xung kích bé nhất của cách điện đờng dây. Điều kiện này ứng với khi dòng điện sét vợt quá mức chịu sét ( mức bảo vệ) I bv của đờng dây: II U sbv == 50% 100 (8-13) Nh vậy điều kiện phóng điện chỉ phụ thuộc vào một tham số của phóng điện sét - biên độ dòng điện - mà không phụ thuộc vào độ dốc dòng điện. Xác suất phóng điện Hình 8-4 Phân phối dòng điện khi sét đánh vào dây dẫn Z 0 Z dđ Z dđ Khe sét 4 s I 4 s I 2 s I Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 8 sẽ là xác suất hiện dòng điện sét có trị số I bv , xác định theo công thức (1-3) và tiếp theo đó tính đợc trị số N pd theo công thức (8-2). Do tình hình sét thờng chỉ đánh vào một pha ( pha trên cùng khi dây dẫn các pha bố trí theo 3 đỉnh tam giác hoặc pha bên khi dây dẫn bố trí trong cùng mặt phẳng ngang) nên trớc tiên sẽ xẩy ra phóng điện trên cách điện của pha đó và khi đạt đợc điều kiện duy trì hồ quang sẽ dẫn đến ngắn mạch chạm đất một pha. Nh vậy việc cắt điện do sét còn phụ thuộc vaò phơng thức nối đất của điểm trung tính. Đối với lới điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất ( thờng là các lới điện áp 110kV trở lên) khi có ngắn mạch chạm đất hệ thống bảo vệ rơle sẽ làm nhảy máy cắt điện do đó trị số n cd đợc tính theo (8-4). Ví dụ đờng dây 110kV có UkV 50% 645 ( chọn theo cực tính âm vì phần lớn các phóng điện sét đều có cực tính âm) sẽ tính đợc IkV bv = 65, và xác suất phóng điện v pd = 08, . Chuỗi cách điện treo 110kV có chiều dài khoảng 1,2m nên građiện của điện áp làm việc EkVm lv 110 31 2 53 ., /= và xác định dợc xác suất hình thành hồ quang = 06, . Suất cắt của đờng dây 110 kV cột sắt có độ treo cao trung bình của dây dẫn trên cùng hm= 10 đi trong vùng có số ngày sét hàng năm là 100 ngày sẽ có trị số bằng () n cd =ữ = ữ 0 06 0 09 10100 0 8 0 6 28 8 43 3,, ,., ,, . Số lần cắt điện do sét nh vậy là quá lớn, do đó đờng dây 110 kV khi đi trong vùng sét hoạt động mạnh và trung bình cần phải đợc bảo vệ bằng đờng dây chống sét. Trong lới điện có điểm trung tính cách điện đối với đất ( hoặc nối đất qua cuộn dây hồ quang), thờng là các lới điện áp 35 kV trở xuống, thì dù có hồ quang chạm đất ở một pha vẫn không đa đến cắt điện đờng dây ( khi có cuộn dập hồ quang có thể xem = 0 ). Cắt điện do sét chỉ xảy ra khi có phóng điện ở 2 hoặc 3 pha và đa đến ngắn mạch giữa các pha. Nghiên cứu với đờng dây có kết cấu nh ở hình 8-5, khi sét đánh vào dây dẫn ngoài cùng và xảy ra phóng điện trên cách điện của dây đó, dòng điện sét đợc tản trong đất thông qua bộ phận nối đất của cột điện. tính cho trờng hợp nguy hiểm nhất là khi sét đánh vào dây dẫn ở chỗ gần cột điện, lúc này khe phóng điện sét xem nh bị ngắn mạch qua điện trở nối đất R của cột điện và dòng điện sét xam nh bị ngắn mạch qua điện trở nối đất R của cột điện và dòng điện sét có trị số bằng trị số toàn bộ I s ( mà không phải là I s 2 ). Điện áp giáng trên bộ phận nối đất có trị số bằng IR s , đó cũng là điện áp trên dây dẫn bị sét đánh, điện áp trên thân và xà cột điện.Đồng thời trên các pha không bị sét đánh cũng có xuất hiện điện áp với trị số kIR ds . mà k d là hệ số ngẫu hợp giữa dây không bị sét đánh và dây bị sét đánh khi có sét đến ảnh hởng của vầng quang. Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 9 Nh vậy cách điện của dây dẫn thứ hai sẽ phải chịu điện áp () IR k sd 1 và sẽ có phóng điện trên đó nếu đạt điều kiện: () II U Rk sbv d = 50% 1 ( 8-14) Trị số U 50% là mức cách điện xung kích của dây dẫn thứ hai chọn theo cực tính dơng. Từ (21-14) có thể thấy rõ tác dụng quan trọng của nối đất trong bảo vệ chống sét đối với các đờng dây này. Ví dụ tính toán với đờng dây 35kV cột sắt có trị số UkV 50% 350= , dộ cao hm= 10 và đi trong vùng sét có n ng s. = 100 ngày/năm. Đờng dây này có hệ số ngẫu hợp k d = 03, và xác suất hình thành hồ quang = 052, . Nếu tính với R = 10 sẽ đợc IkA bv = 50 và xác suất phóng điện v pd = 015, . Suất cắt của đờng dây trong trờng hợp này sẽ bằng: ( ) n cd = ữ = ữ 0 06 0 09 10100 0 15 0 52 4 68 7 02, , . . ., ., , , Trị số này bé hơn nhiều so với so với của đờng dây 110kV. Nếu giảm điện trở nối đất cột điện tới mức R = 5 thì suất cắt chỉ còn n cd = ữ 078 017,, nghĩa là giảm đợc 6 lần so với khi R = 10 . Có thể cho rằng, khi đờng dây đi qua các vùng đất dẫn điện tốt việc cải thiện nối đất ở cột điện là biện pháp có hiệu quả và hợp lý nhất để giảm số lần cắt điện do sét gây nên. 2. Đờng dây cột gỗ: Hình 8-5 Sét đánh vào đờng dây cột sắt (bê tông) không treo dây chống sét trong lới điện có điểm trung tính đặt cách điện ( hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang) 2 s i 2 s i s i Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 10 Khi sét đánh trên dây dẫn của đờng dây cột gỗ sẽ có hai khả năng phóng điện nh nêu trên hình 8-6. Phóng điện theo đờng a xảy ra khi đạt đợc điều kiện: II sbv a U == 50% 100 ( 8-15) Tơng tự nh vậy khi phóng điện theo đờng b: () II U k sbv b d = 50% 100 1 (8-16) Cách điện của hai đờng dây này đều là cách điện tổ hợp giữa không khí hoặc cách điện đờng daay với gỗ. Nếu tính mức cách điện xung kích của gỗ theo 100 / /kV m và so sánh hai khả năng trên sẽ thấy đợc II bv a bv b > nghĩa là phóng điện giữa các pha thờng xảy ra trớc tiên và chỉ khi dòng điện sét đủ lớn thì mới có phóng điện tiếp theo xuống đất. Ngoài ra theo đờng a thì xác suất hình thành hồ quang tơng đối bé, ví dụ đờng dây 110kV cột gỗ có chiều dài đờng phóng điện l s khoảng 10m, građiện điện áp làm việc EkVm lv == 110 1043 64,/ nên hệ số gần bằng không trong khi đó chiều dài l b khoảng 6,5 građiện EkVm lv == 110 365 17 ., / và = 02, . Nh vậy dù có xảy ra phóng điện theo khả năng a thì cũng không thể đa đến cắt điện. Do đó đối với đờng dây cột gỗ ( không treo dây chống sét và không nối đất) số lần cắt điện do sét sẽ tính toán theo khả năng phóng điện giữa các pha xác định bởi (21- 16). Ví dụ đờng dây 110kV cột gỗ có UkV b 50% 1690= và k d = 03, thì IkA bv b = 24 và v pd = 04, , suất cắt của đờng dây có chiều cao hm = 10 đi trong vùng có n ng s. = 100 sẽ có trị số bằng: () n cd =ữ = ữ 0 06 0 09 10100 0 4 0 2 4 8 7 2, , . . .,., , , Từ ví dụ này thấy rằng, đờng dây cột gỗ có tần số cắt điện thấp hơn nhiều so với đờng dây cột sắt không có dây chống sét. Khi đờng dây đi qua vùng đất xấu, nối đất gặp nhiều khó khăn thì việc dùng cột xà gỗ lag hợp lý về kinh tế kỹ thuật vì không phải đầu t vào phần nối đất mà vẫn đạt đợc mức an toàn vận hành khá cao. Đ8-4. Sét đánh trên đờng dây có treo dây chống sét Khi đờng dây có treo dây chống sét thì chủ yếu sét sẽ đánh vào dây chống sét ngoài ra còn một số lần rất ít sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, khả năng Hình 8-6 Sét đánh trên dây dẫn đờng dây cột gỗ. a b [...]... ứng Đờng b- điện trở nối đất Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên http://www.ebook.edu.vn 13 Kỹ thuật cao áp Bộ môn: Năng lợng điện do đó điện áp trên cách điện càng đợc giảm thấp Xác suất phóng điện đợc tính toán theo (1 5-3 ) và tiếp theo đó tính đợc trị số N pd theo ( 8- 2 ) và ncd theo ( 8- 4 ) 2 Sét đánh vào dây chống sét ở trong khoảng vợt: Khi sét đánh vào dây chống sét ở trong khoảng vợt,... không khí giữa dây dẫn và dây chông sét ở giữa khoảng vợt, xác định theo ( 8- 2 3) và ( 1-4 ) v xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, xác định theo ( 8- 5 ) v pd 8 xác suất phóng điện trên cách điện ( ở cột) khi sét đánh vào dây dẫn, xác định theo ( 8- 1 3) và ( 1-3 ) Đờng dây có treo day chống sét thờng là các đờng dây điện áp từ 110 KV trở lên trong các lới điện có điểm trung tính trực tiếp nối... điện áp tại điểm này đợc xác định gần đúng theo sơ đồ hình 8- 1 0 Vì tổng trở sóng Z0 có trị số gần bằng l/2 Z0 Zcs/2 Ucs Zcs/2 Hình 8- 1 0 Sơ đồ thay thế trong trờng hợp sét đánh giữa khoảng vợt Z cs 2 nên tại nơi sét đánh sẽ không xảy ra khúc phản xạ( đối với sóng tới cũng nh sóng phản xạ từ các cột lân cận trở về) do đó điện áp trên dây chống sét sẽ thay đổi theo thời gian nh trên hình 8 - 11 Điện áp. .. Thời gian phóng điện (ở trạm vi đầu sóng) t p đợc xác định bởi giao điểm của U(t) cđ 2 1 tp ( 8- 1 9) t đs đs Hình 8- 8 Điện áp trên cách điện đờng dây ứng với các trị số khác nhau của độ dài đầu sóng dòng điện ( ds 2 > ds1 ) đờng cong điện áp tổng trên cách điện với đặc tính " vôn - giây" của nó Nếu đờng cong điện áp trên cách điện ứng với độ dốc xác định a = a1 thì chính nó quyết định biên độ nguy hiểm... tạp nên thờng dùng phơng pháp tính gần đúng Kết quả tính toán theo ( 8- 1 9) cho thấy, ngay cả khi cột thấp điện áp cảm ứng cũng đã vợt quá thành phần điện áp ngợc dấu gây ra bởi dòng điện đi trong dây chống sét khiến cho điện áp tổng trên cách điện bao giờ cũng lớn hơn điện áp giáng trên điện trở nối đất i c R và còn lớn hơn cả trị số is R Nói cách khác, sự tồn tại của điện áp cảm ứng về mặt toán học... phần điện áp kucs ( t ) tăng và do đó KA/s làm giảm điện áp trên cách điện, ngoài ra trị số tổng trở sóng và điện cảm của hệ Hình 8- 9 hai dây chống sét giảm thấp làm cho Đờng cong thông số nguy hiểm dòng điện trong dây chống sét tăng và của đờng dây có treo dây chống sét Đờng a- Khi điện trở nối đất cột điệnbé dòng điện trong cột sẽ giảm tơng ứng Đờng b- điện trở nối đất Trờng Đại học Kỹ Thuật công... xét đến ảnh hởng của vầng quang Điện áp làm việc của đờng dây: 2 ulv = U ph.max ( 8- 1 8) trong đó : U ph.max - là biên độ điện áp pha của đờng dây Ba thành phần đầu của điện áp tác dụng lên cách điện đờng dây có cùng dấu và khi phóng điện sét có cực tónh âm thì chúng sẽ làm cho dây dãn có điện thế dơng so với cột điện Thành phần thứ t ngợc dấu nên làm giảm điện áp tổng trên cách điện, còn thành phần... dẫn Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên http://www.ebook.edu.vn 11 Kỹ thuật cao áp Bộ môn: Năng lợng điện đất" Trị số hỗ cảm là hàm số của thời gian vì chiều dài khe sét tăng cùng với sự phát triển của phóng điện ngợc Thành phần điện của điện áp cảm ứng gây ra bởi điện trờng của khe phóng điện sét Thành phần này đợc xác định giống nh ở trờng hợp sét đánh xuống đất d (Đ2 1-2 ) và ký hiệu là... biên độ Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên http://www.ebook.edu.vn 12 Kỹ thuật cao áp Bộ môn: Năng lợng điện dốc a a1 và biên độ I s I s1 đều gây nên phóng điện trên cách điện đờng dây Tiến hành tơng tự với các độ dốc khác a2 , a3 , an có thể tính đợc các trị số dòng điện nguy hiểm tơng ứng I s 2 , I s 3 , I sn và xây dựng đợc " đờng cong thông số nguy hiểm" ( hình 8- 9 ) Tất cả các phóng... và dây chống sét sẽ bằng: U cd = (1 k d ) is(t).Zcs 4 U al Zcs 4v Nh vậy điện áp này chỉ phụ thuộc vào độ dốc mà không phụ thuộc vào biên độ dòng điện sét Dới tác dụng của truyền sóng dọc theo dây chống sét trên dây dẫn sẽ xuất hiện điện áp: Ucs =l/v đs Bóng phản xạ Hình 8- 1 1 Xác định điện áp ở giữa khoảng vợt al 3 ( 8- 2 2) Lấy cờng độ cách điện xung kích của khe hở khí ( trong phạm vi thời gian đầu . () nhnv cd ng s pd = ữ 06 09,, . ( 8- 4 ) Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 3 Từ (2 1-4 ) thấy rằng có hai hớng khác. v y Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 5 UK Ih b cu s max = 0 60 ( 8- 9 ) trong đó: h độ treo cao trung. Kỹ thuật cao áp. Bộ môn: Năng lợng điện Trờng Đại học Kỹ Thuật công Nghiệp Thái Nguyên. http://www.ebook.edu.vn 1 Chơng VIII Bảo vệ chống sét đờng dây tải điện Đ 8- 1 . Yêu cầu