Bài tập môn học kĩ thuật điện cao áp bước đầu giúp sinh viên ngành hệ thống điện làm quen với việc thiết kết bảo vệ, tính toán bảo vệ, đánh giá các tiêu chuẩn kĩ thuật của công trình điện. Thông qua ba nhiệm vụ cơ bản là thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp, thiết kế và đánh giá hệ thống nối đất an toàn và hệ thống nối đất chống sét và cuối cùng là tính toán sóng quá điện áp lan truyền vào trạm.
Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 1 KĨ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP BÀI TẬP DÀI MÔN HỌC STT: 15. Sinh viên: Lớp: Hệ Thống Điện Hà Tĩnh. Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 2 LỜI NÓI ĐẦU Bài tập môn học kĩ thuật điện cao áp bước đầu giúp sinh viên ngành hệ thống điện làm quen với việc thiết kết bảo vệ, tính toán bảo vệ, đánh giá các tiêu chuẩn kĩ thuật của công trình điện. Thông qua ba nhiệm vụ cơ bản là thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp, thiết kế và đánh giá hệ thống nối đất an toàn và hệ thống nối đất chống sét và cuối cùng là tính toán sóng quá điện áp lan truyền vào trạm. Thông qua việc thiết kế hệ thống chống sét sinh viên bước đầu vận dụng kiến thức lý thuyết vào việc bảo vệ một công trình điện cụ thể là một trạm biến áp. Biết cách tính toán vùng bảo vệ, khả năng ngăn ngừa sự cố sét đánh vào các thiết bị điện, bố trí các kết cấu cột thu lôi và đồng thời tính toán phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét. Việc thiết kế hệ thống nối đất chống sét và an toàn yêu cầu sinh viên nêu ra cách thức nối đất chống sét. Đó là cách bố trí, tính toán những thông số cần thiết cho của hệ thống nối đất như điện trở tản ổn định,đồng thời cũng kiểm tra khả năng tản dòng điện sét vào đất và kiểm quá áp trên các thiết bị khi nối chung hai hệ thống nối đất trên. Quá áp phải nhỏ hơn mức cách điện chịu đựng của các thiết bị cách điện kém nhất trong trường hợp nguy hiểm nhất khi dòng sét đi vào trong đất. Phần ba sẽ tính toán điện áp tại các nút chính của trạm khi có sóng truyền vào trạm theo đường dây. Qua việc tính toán giúp sinh viên hiểu được tác dụng của chống sét van, ảnh hưởng của vị trí đặt chống sét van,của các điện dung các thiết bị cũng như định lượng các giá trị điện áp tái các nút. Từ đó định hướng phương pháp bảo vệ hiệu quả chống quá điện áp lan truyền vào trạm . Cuối cùng xin cảm ơn các thầy cô giáo đã tận tình giảng dạy,các bạn đã đóng góp ý kiến tranh luận.Em mong muốn được sự chỉ bảo nhiều hơn nữa từ phía các thầy cô và các bạn để ngày càng tiến bộ. Hà nội ngày 16 tháng 08 năm 2007 Sinh viên Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 MỤC LỤC 3 A – ĐỀ BÀI (Số thứ tự 15): 4 PHẦN 1. BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 4 PHẦN 2. BẢO VỆ CHỐNG SÓNG QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN 4 B–BÀI LÀM: 7 PHẦN 1. TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TBA 220/110 kV 7 1.1. Giới thiệu: 7 1.2. Tính toán: 9 PHẦN 2. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT AN TOÀN VÀ NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 14 2.1. Giới thiệu: 14 2.2. Tính toán hệ thống nối đất 15 PHẦN 3. BẢO VỆ CHỐNG QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN VÀO TRẠM 22 3.1. Xác định yêu cầu: 22 3.2. Điện áp tại nút 1: 24 3.3. Tính điện áp tại nút 2: 26 3.4. Tính điện áp tại nút 3: 27 3.4. Kết quả tính toán: (bảng số liệu đi kèm) 29 Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 4 A – ĐỀ BÀI (Số thứ tự 15): PHẦN 1. BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 1. Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp. 2. Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét của trạm đảm bảo tiêu chuẩn nối đất an toàn và yêu cầu chống sét khi có dòng sét 150 kA, độ dốc 50 kA/μs PHẦN 2. BẢO VỆ CHỐNG SÓNG QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN Tính điện áp tại các điểm nút của trạm biến áp khi có sóng quá điện áp lan truyền từ đường dây tới. Sóng tới xiên góc biên độ U 50% , độ dốc a , chống sét van cấp điện áp tương ứng CÁC THÔNG SỐ ĐỀ BÀI : PHẦN 1 Cấp điện áp 220/110 kV Số mạch đường dây 6 Kích thước ngăn lộ Như sơ đồ hình 1.2 Độ cao cần bảo vệ 17m (220kV) +11m (110kV) Sơ đồ nôi điện chính 2 thanh góp Đường đi rộng 6m Khoảng cách TG -MBA 35m Điện trở suất của đất 65+0,1*15= 66,5 Ω.m PHẦN 2. Câp điện áp 220/110kV Bảo vệ phía điện áp Cấp 220 kV Chống sét van CSV không có khe hở Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 5 Sơ đồ bảo vệ Sơ đồ b như hình 1.1 Khoảng cách MBA-TG : l 2 = 15+15=30 m TG-CSV : l 1 = 20+15=35 m Độ dốc a = 300+15=315 kV/μs Điện dung MB 1500+15*10=1650 pF Điện dung TG 8,33 pF/m CÁC HÌNH VẼ : MBA TG CSV l2 = 30 m l 1 = 35 m Hình 1.1. Sơ đồ trạm bảo vệ chống sóng quá điện áp lan truyền Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 6 M¸y biÕn ¸p §-êng ®i §-êng ®i Xµ ®-êng d©y phÝa 220kV Xµ ®-êng d©y phÝa 220kV Xµ ®-êng d©y phÝa 110kV Xµ ®-êng d©y phÝa 110kV Nhµ ®iÒu khiÓn vµ lµm viÖc 10 m 14,5 m 25 m 35 m 10 m 10 m 6 m 6 m 191 m 186 m Hnh 1.2. Sơ đồ trạm biến áp rút gọn Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 7 B–BÀI LÀM: PHẦN 1. TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TBA 220/110 kV 1.1. Giới thiệu: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp và nhà máy điện là việc phải làm và có ý nghĩa quan trọng để bảo vệ các công trình điện và tránh những hậu quả nghiêm trọng do sét đánh gây ra từ đó đảm bảo an toàn tin cậy trong sản xuất, phân phối và cung cấp điện năng. Trước khi đi vào thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp nêu ta xác định các yêu cầu thiết kế như sau: Nhằm đảm giảm thấp nhất vốn đầu tư khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho trạm biến áp ta cố gắng đặt các cột thu sét trên các kết cấu cao có sẵn của trạm mà không ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kĩ thuật cần thiết. Ngoài các tiêu chuẩn kĩ thuật cũng cần xem xét mặt mỹ thuật của công trình. Đối với các trạm phân phối ngoài trời từ cấp 110kV trở lên do mức cách điện cao nên có thể đặt cột thu lôi ngay trên kết cấu của trạm phân phối. Phải đặt để các cột thu lôi thấp nhất và cho dòng điện sét khuếch tán vào đất nhanh và phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất. Khi bố trí cột thu lôi trên xà cần chú ý: + các kết cấu có cột thu lôi cần có nối đất bổ sung ngay trụ của các kết cấu này nhằm đảm bảo điện trở nối đất không vượt quá 4Ω + khi dùng cột thu lôi phải đảm bảo khoảng cách đến các phần mang điện của trạm để tránh rò điện và chạm chập qua cột thu lôi. Đồng thời phải đảm bảo cho dòng điện sét được thông thoát nhanh chóng và tránh hiện tượng phóng điện từ cột thu lôi đến các vật cần được bảo vệ. Nếu không thể tận dụng được các kết cấu trạm thì bố trí các cột thu lôi nối đất độc lập Theo yêu cầu của đề bài thì ở đây ta quan tâm đến bào vệ chống sét đánh thẳng vào trạm, tạm thời không sét đến quá điện áp lan truyền vào trạm. Ta sẽ bố trí cho các thiết bị cần bảo vệ nằm trọn trong phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 8 Phần thứ 2 không kém quan trọng là thiết kế nối đất để tản dòng điện sét vào đất một cách an toàn. Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 9 1.2. Tính toán: 1.2.1. Lý thuyết: Độ cao cột thu lôi: h =h x + h a + hx : độ cao của vật được bảo vệ. + ha : độ cao tác dụng của cột thu lôi, được xác định theo từng nhóm cột. (ha < D/8 m). (với D là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột) Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là: 1,6 () 1 xx x r h h h h Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn từng cột đơn cộng lại. Nhưng để các cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa hai cột phải thoả mãn a < 7h ( trong đó h là độ cao của cột thu lôi ). Khi có hai cột thu lôi đặt gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là ho và được xác định theo công thức: 7 o a hh Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân cột là r xo và được xác định như sau: 1,6 1 xo x o r h h Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h2 , khi đó các khoảng cách AB = a; BC = a'. Khi đó xác định được các khoảng cách x và a' như sau: Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 10 12 2 1 12 2 1 1,6 .( ) 1 1,6 a' a-x a- .( ) 1 x h h h h hh h h Đối với trường hợp khi có hai cột thu lôi cao bằng nhau ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là ho : 7 a hh o Tương tự ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột B và C là: )hh.( h h , ah 7 a' hh o 21 1 2 22 1 61 )hh.( h h , r xoxo 1 2 1 61 [...]... 0,667.(U '21 U 31 U ' 01) ' Khi t< 2t12=0,2 s thỡ : U '21 U 31 0 nờn 2U dt1 0,667.U '01 Sinh viờn: 24 K thut in cao ỏp Khi 0,2 s t . có x1 22 h 17 .h .28 18 ,67 33 m x 1x 1 1 h r 1, 5.h . (1 ) 0,8.h 17 1, 5.28. (1 ) 0,8.28 10 ,12 5 m - Ct bo v phớa 11 0kV: Ta có x1 22 h 11 .h .18 12 33 nên Kỹ thuật điện cao áp. cho phía 220kV). * Phớa h ỏp 11 0kV: Bán kính của đ-ờng tròn đi qua 4 đỉnh của các hình chữ nhật: C 11, C12, C17, C18; 4 đỉnh C12, C13, C16, C17 v C14, C13, C16, C15: 22 30 45 R 27,6705 (m) 2 . cao áp Sinh viên: 13 x 1x 1 1 h r 1, 5.h . (1 ) 0,8.h 11 1, 5 .18 . (1 ) 0,8 .18 6,38 m Ta có pham vi bảo vệ ở hình 2.2 Kỹ thuật điện cao áp Sinh viên: 14 PHẦN 2. TÍNH TOÁN