[Điện Tử Học] Kỹ Thuật Điện Cao - Giông Sét Phần 7 ppsx

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 67 • Độ treo dây dẫn pha A là : 24,5 m • Độ treo dây dẫn pha B, C là 20,5 m • Độ võng của dây dẫn ta chọn f dd = 9 m • Độ võng của dây thu sét ta chọn f cs = 6 m • Xà đỡ pha A : L = 2,93 m • Xà đỡ pha B - C : L = 4,68 (m) – 4,12 (m) • Khoảng vượt của dây : L = 300 m • U 50 % của cách điện 220 KV là 1140 KV / 13 bát sứ ( Tra bảng 28 – Sách TLHDTKTNKTĐCA ) • Khoảng cách không khí được chọn theo sự phối hợp cách điện với chuối sứ là 2210 mm 2) Góc bảo vệ dây thu sét : - Pha A : Tg A = 3907,0 5,2432 93,2 = −  A = 21,34 0 - Pha B : TgB = 407,0 5,2032 68,4 = −  A = 22,14 0 - Pha C : TgC = 358,0 5,2032 12,4 = −  A = 19,71 0 3) Xác định độ treo cao trung bình của dây thu sét và dây dẫn : - Với dây thu sét : tb cs h = h cs - f cs = 32 - 3 2 .6 = 28 ( m ) - Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha A : tb A h = h A - f dd = 24,5 - 3 2 .9 = 18,5 ( m ) - Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha B, C : tb CB h , = tb B h = h B - f dd = 20,5 - 3 2 .9 = 14,5 ( m ) 4) Xác định tổng trở sóng của dây thu sét và dây dẫn : - Công thức tính : Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 68 Z = 60.ln r h tb .2 Trong đó r là bán kính dây dẫn và dây chống sét • Tổng trở sóng của dây dẫn pha A : Z dd ( A ) = 60 ln )(35,488 10.8,10 5,18.2 ln60 .2 3 Ω== − r h tb A • Tổng trở sóng của dây dẫn pha B, C : Z dd ( B ) = Z dd ( C ) = 60 ln )(73,473 10.8,10 5,14.2 3 Ω= − • Tổng trở sóng của dây thu sét : Z cs = 60 ln )(55,545 10.3,6 28.2 ln60 .2 3 Ω== − cs tb cs r h - Khi có xét tới ảnh hưởng của vầng quang thì thành phần của điện dung tăng lên làm cho tổng trở sóng giảm. Vì vậy ta cần hiệu chỉnh lại bằng cách lấy tổng trở sóng Z cs chia cho hệ số hiệu chỉnh . Với cấp điện áp 220 kV sử dụng một dây chống sét. Tra bảng 3 TLHDTKTN ta có  = 1,4 Z csvq = )(68,389 4,1 55,545 Ω== λ cs Z 5) Hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét và dây dẫn các pha : - Khi chưa xét ảnh hưởng của vầng quang thì thì hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây thu sét được xác định như sau :    2 2 12 12 .2 ln ln r h d D Trong đó các hệ số được xác định bằng phép chiếu qua gương phẳng là mặt đất. 2 1 1' 2' Δh d12 d12 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 69 Với : - h 1 : độ cao trung bình của dây pha ( h 1 = h dd tb ) - h 2 : độ cao trung bình của dây thu sét ( h 2 = h cs tb ) - d 12 : khoảng cách giữa dây dẫn pha và dây thu sét. - D 12 : khoảng cách giữa dây thu sét và ảnh hưởng của dây dẫn qua phép chiếu gương phẳng. • Tính hệ số ngẫu hợp giữa dây thu sét và dât dẫn pha A : Ta có h 1 = h A tb = 18,5 m l xa ( A ) = 2,93 m h 2 = h cs tb = 28 D 12 = )(592,46)285,18(93,2)( 222 21 2 mhhl xa =++=++ d 12 = )(942,9)285,18(93,2)( 222 21 2 mhhl xa =−+=−+ - Hệ số ngẫu hợp hình học : K 0 = )(17,0 10.3,6 28.2 ln 942,9 46,592 ln .2 ln D ln 3 2 2 12 12 m r h d == − - Khi xét ảnh hưởng của vầng quang : K cs vq ( A ) =  . K 0 = 1,4 . 0,17 = 0,238 • Tính hệ số ngẫu hợp giữa dây thu sét và dây dẫn pha B, C h 1 = h B tb = h C tb = 14,5 m l xa ( B ) = 4,68 m ; l xa ( C ) = 4,12 m D 12B = 757,42)5,1428(68,4)( 222 21 2 =++=++ hhl xa ( m ) D 12C = 699,42)5,1428(12,4)( 222 21 2 =++=++ hhl xa ( m ) d 12B = 288,14)5,1428(68,4)( 222 21 2 =−+=−+ hhl xa ( m ) d 12C = 115,14)5,1428(12,4)( 222 21 2 =−+=−+ hhl xa ( m ) - Hệ số ngẫu hợp hình hoạ : Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 70 K 0B = 1206,0 10.3,6 28.2 ln 288,14 42,757 ln .2 ln D ln 3 2 2 12 12B == − r h d B K 0C = 1217,0 10.3,6 28.2 ln 115,14 42,699 ln .2 ln D ln 3 2 2 12 12C == − r h Cd - Khi xét đến ảnh hưởng của vầng quang : K cs vq ( B ) =  . K 0 = 1,4 . 0,1206 = 0,16884 K cs vq ( C ) =  . K 0 = 1,4 . 0,1217 = 0,17038 6) Tính số lần sét đánh vào đường dây. - Tính số lần sét đánh vào đường dây với chiều dài là 100 Km. Áp dụng công thức: N = (0,10,15).6.h tb cs .10 -3 .n ngs .L = (0,10,15).6.28.10 -3 .80.100 = (134,4 ÷ 201,6) (lần/100 Km năm) Trong tính toán thiết kế để nâng cao độ an toàn ta chọn. N = 200 (lần/100 Km năm). 7) Tính suất cắt của đường dây 220 kV do sét đánh vòng qua dây thu sét vào dây dẫn. • Số lần sét đánh vòng qua dây thu sét vào 100 Km đường dây. Áp dụng công thức : N dd = N.V dd (lần/100Km năm) Suất cắt của 100 Km đường dây do sét đánh vòng qua dây thu sét và dây dẫn. n dd = N.V dd .V pđ . (Lần /100 Km năm) Trong đó : + N = 200( lần/100 km năm) là tổng số lần sét đánhvào dây dẫn trong 1 năm + V dd : Là xác suất đánh vòng qua dây thu sét vào dây dẫn được xác định theo: lg (V α ) = 4 90 . 0 − c h α Với: +: Là góc bảo vệ của đường dây thu sét. Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 71 +(m): Là chiều cao của cột điện. +: Là xác suất phóng điện trên cách điện. pd V = 1,26 S I e − - Khi dây dẫn bị sét đánh có thể xem tại nơi bị sét đánh thì mạch của khe sét được ghép nối tiếp với tổng trở sóng của dây dẫn có trị số bằng: 2/ dd Z (Dây dẫn ghép song song nhau) Vì tổng trở sóng của dây dẫn khá lớn khoảng Nên dòng điện sét giảm đi rất nhiều so với khi sét đánh vào nơi có nối đất tốt. - Ta có dòng ở nơi sét đánh chỉ còn là: I = dd s Z I . 4 . z 0 i 4 s i 4 s z 2 dd z 2 dd khe sÐt - Như phân tích ở trên nên ở mỗi bên của dây dẫn sẽ truyền sóng với dòng điện = 4/ s I và tạo nên điện áp trên dây dẫn. dd S dd Z I U . 4 = -Khi của mỗi chuỗi sứ thì có phóng điện trên cách điện gây ra sự cố ngắn mạch 1 pha . Từ công thức trên ta có thể viết: %50 . 4 UZ I dd S ≥ Hay độ lớn của dòng điện sét có thể gây lên phóng điện trên cách điện là: dd S Z U I %50 .4 ≥ Vậy xác suất phóng điện trên cách điện là: dd s Z U I pd eeV .1,26 4 1,26 %50 − − == Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 72 • Xác suất hình thành hồ quang điện ( ) η : η = f( ) lv E = f( )/ pdlv IU Với U= (KV) : Là điện áp làm việc của đường dây bằng điện áp pha: + I:Là chiều dài đường phóng điện lấy bằng chiều dài chuỗi sứ: I pd = 0,17.13 = 2,21 (m) Vậy E lv = pd lv I U = 21,2 127 = 57,47 (KV/m) Theo tài liệu hướng dẫn kỹ thuật điện cao áp ta có quan hệ: η = f(E lv ) Bảng (3-2) )/( mKV I U E cs lv lv = 50 30 20 10 η 0,6 0,45 0,25 0,1 Nội suy theo đường theo đường cong ta tìm được giá trị lấy gần đúng  = 0,65 Ta nhận thấy dây dẫn pha B có độ cao và góc bảo vệ lớn hơn dây dẫn pha A và C nên ta chọn pha B để tính toán. Nghĩa là khi có sét đánh vòng qua dây thu sét vào đường dây thì chỉ đánh vào dây dẫn pha B. Pha B có : h dd = 20,5 (m) ; h c = 32 (m) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,1 0,25 0,45 0,6 10 20 30 40 50 60 Kv/m η Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 73 Z ddB = 473,73 ( Ω )  A = 22,14   U  KV ) Vậy : + lgV  B = 6084,24 90 32.14,22 4 90 −=−=− cA h α V dd B = 2,070.10 -3 + V pđ = 1,26 S I e − = 73,473.1,26 1140.4 .1,26 .4 %50 − − = ee dd Z U = 0,6916 - Số lần sét đánh vòng qua dây thu sét vào 100 km đường dây : N dd = N . V dd = 200.2,070.10 -3 = 0,414 ( lần / 100 km.năm ) - Suất cắt của đường dây do sét đánh vòng qua dây thu sét vào 100 km đường dây : n dd = N dd .V pd . = 0,65.0,414.0,6916 = 0,1861 ( lần / 100 km.năm ) 8) Tính suất cắt của đường dây 220 KV do sét đánh vào khoảng vượt : - Để đơn giản trong tính toán ta giả thiết sét đánh vào chính giữa khoảng vượt. Khi đó dòng điện sét được chia đều cho 2 phía : - Giả thiết dòng điện sét có dạng xiên góc : I S = a . t khi t ≤  đs I S =  đs . a khi t ≥  đs - Ta tính ứng với các giá trị thay đổi của tham số : Lkv Rc Rc Is 2 Is 4 Is 4 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 74 + Độ dốc thay đổi từ 10 đến 100 KA / s + Thời gian thay đổi từ 1 đến 10 s a. Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ cách điện khi sét đánh vào khoảng vượt của đường dây là : U cđ ( a,t ) = LV CS C Sc UK dt tdis L tIR +− ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + )1( .2 )( 2 )(. Trong đó : U cđ ( a,t ) : điện áp đặt trên cách điện chuỗi sứ U LV : điện áp làm việc của đường dây R C : điện trở nối đất I S : dòng điện sét K : hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây thu sét - Dòng điện sét có dạng : I S (t) = at do đó : Vậy : U cđ ( a,t ) = () LV CS C C UK a L atR +− ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + 1. 22 . U cđ ( a,t ) = () () LV CS CC UKLtR a +−+ 1 2 - Ta nhận thấy nếu K nhỏ thì U cđ ( a,t ) lớn do đó khi tính U cđ (t) phải tính với pha có hệ số ngẫu hợp nhỏ nhất có xét tới ảnh hưởng của vầng quang ở trên ta được: K vq cs ( A ) = 0,238 K vq cs ( B ) = 0,16884 K vq cs ( C ) = 0,17038 Vậy ta tính U cđ ( at ) với K vq cs = 0,16884 Với   theo tài liệu Hướng dẫn thiết kế kỹ thuật điện cao áp thì R C = 10 Ω + Với L CS C = L 0 . h CS L 0 : điện cảm dơn vị của thân cột L 0 = 0,6 H / m h CS : chiều cao vị trí treo dây thu sét h CS = 32 m Vậy L cs c = 0,6 . 32 = 19,2 ( H ) - Xác định U LV : U LV được tính là điện áp trung bình Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 75 U LV = )(4,114220. 3 2 . 2 )()( 1 0 max KVWtdWtSmU ph == ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ∫ ππ π → U cđ ( a,t ) = ( 10.t +19,2 ).(1 – 0,16884 ) + 114,4 = 0,41558.a.( 10 t + 19,2 ) + 114,4 Tính U cđ ( a,t ) với : + Độ dốc thay đổi từ 10 đến 100 KA / s + Thời gian thay đổi từ 1 đến 10 s Ta có kết quả U cđ ( a,t ) ở bảng sau vì hàm là hàm bậc nhất nên ta chỉ xác định giá trị đầu và cuối là vẽ được đồ thị : t(μs) a(Kv/μs) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 118,566 112,712 126,867 131,023 135,179 139,335 143,491 147,645 151,802 155,958 20 357,099 440,215 523,331 606,447 689,563 772,679 855,795 938,911 1022,03 1105,14 30 478,488 603,122 727,796 852,47 977,144 1101,82 1226,49 1351,17 1475,84 1600,51 40 599,797 766,029 932,261 1098,49 1264,73 1430,96 1597,19 1763,42 1929,65 2095,89 50 721,147 928,937 1136,73 1344,52 1552,31 1760,1 1967,89 2175,68 2383,47 2591,26 60 842,496 1091,84 1341,19 1590,54 1839,89 2089,24 2338,58 2587,93 2837,28 3086,63 70 963,846 1254,75 1545,66 1836,56 2127,47 2418,38 2709,28 3000,19 3291,09 3582 80 1085,19 1417,66 1750,12 2082,59 2415,05 2747,51 3079,98 3412,44 3744,91 4077,37 90 1206,54 1580,57 1954,59 2328,61 2702,63 3076,65 3450,68 3824,7 4198,72 4572,74 100 1327,89 1743,47 2159,05 2574,63 2990,21 3405,79 3821,37 4236,95 4652,53 5068,11 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 76 Đồ thị: -Từ các giá trị của U cđ (t) ta sẽ vẽ được các đường thẳng U cđ = f (t) với các giá trị tương ứng a = 10 ÷ 100 KA/s trên đồ thị vôn- giây như hình vẽ. [...]... thuật điện cao 5100 5000 4900 4800 470 0 4600 4500 4400 4300 4200 4100 4000 3900 3800 370 0 3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800 270 0 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1800 170 0 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 70 0 600 500 400 300 200 100 a=100KA/ μs a=90KA/ μs a=80KA/ μ s a =70 KA/ μs a=60KA/ μs a=50KA/ μ s a=40KA/ μs a=30KA/ μs a=20KA/ μ s a=10KA/ μs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -Trên đồ... vẽ đường đặc tính Vôn – Giây của chuỗi cách điện là đặc tính Vôn – Giây của chuỗi cách điện gồm 13 bát sứ loại - 45 Tra tài liệu hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp có số liệu cho ở bảng sau T(μs) 1 2 3 4 5 6 7 8 Upđ(KV) 178 0 1620 1480 1360 1280 1220 1180 1180 ĐHBK - Hà Nội 77 . 274 7,51 3 079 ,98 3412,44 374 4,91 4 077 , 37 90 1206,54 1580, 57 1954,59 2328,61 270 2,63 3 076 ,65 3450,68 3824 ,7 4198 ,72 4 572 ,74 100 13 27, 89 174 3, 47. 689,563 77 2, 679 855 ,79 5 938,911 1022,03 1105,14 30 478 ,488 603,122 72 7 ,79 6 852, 47 977 ,144 1101,82 1226,49 1351, 17 1 475 ,84 1600,51 40 599 ,79 7 76 6,029. 1098,49 1264 ,73 1430,96 15 97, 19 176 3,42 1929,65 2095,89 50 72 1,1 47 928,9 37 1136 ,73 1344,52 1552,31 176 0,1 19 67, 89 2 175 ,68 2383, 47 2591,26 60