Đang tải... (xem toàn văn)
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.
1 LỜI GIẢI ĐỀ THI MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Số thứ tự N = 16 2 Câu 1:Sơ đồ mạch: Sóng điện áp dạng xiên góc : U = 100 kV , độ dốc a = 200 + 16 = 216 Z AB = Z BC = 400 + N=400+16 = 416 Z C = 1000 + 10.16 = 1160 Đặc tính chống sét van : U = 145.I 0,03 L BC = 24m Ta có sơ đồ sóng lan truyền như hình vẽ : Ta có ds = U/a = 100/216 = 0,462963 ( s ) Chọn thời điểm sóng tới B làm gốc thời gian tính U C sau 4 s Thời gian truyền sóng từ B -> C T BC = )(08,0 300 24 s v l BC 216. ( ) 0,462963 ' 100 ( ) 0,462963 AB t kV neu t s U kV neu t s 3 Chọn t = 0,08 s lập phương trình điện áp các nút : + Nút B : Dùng qui tắc sóng đẳng trị Z dt1 = (Z AB .Z BC )/( Z AB + Z BC ) = Z AB /2 = Z BC /2 = 416/2 = 208 2U dt1 = '''' 1 . .2 . .2 CBABCb BC dt AB AB dt UUU Z Z U Z Z U BC = U csv - ' Cb U U csv + I.Z dt1 = 2.U dt1 = 145.I 0,03 + I.208 Dòng qua CSV được tính lặp theo thuật toán : I = 100/3 (2 208 145 dt UI U csv = 145.I 0,03 . U BC = U csv - ' Cb U + Nút C : Dùng qui tắc sóng đẳng trị : 4 2Uđt2 = 2U’BC. Z dt2 = Z BC = 416 U C =2.U dt2 . Z C /(Z dt2 + Z C )=2.U dt2 .1160 /(1160 + 416 )=(0,736041).2.U dt2 ' Cb C BC U U U Ta lập được bảng tính lặp kết quả điện áp các nút như bảng sau: 5 t U' AB U' CB 2U dt1 Icsv Ucsv U BC U' BC 2U dt2 U C U CB 0 0 0,0000 0,08 17,28 0,0000 17,2800 1,739E-21 34,5603 34,5603 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,16 34,56 0,0000 34,5600 1,882E-11 69,1205 69,1205 34,5603 69,1205 50,8755 16,3152 0,24 51,84 16,3152 68,1552 2,870E-02 130,3480 114,0328 69,1205 138,2409 101,7509 32,6305 0,32 69,12 32,6305 101,7505 3,061E-01 139,9400 107,3095 114,0328 228,0656 167,8655 53,8327 0,4 100 53,8327 153,8327 7,867E-01 143,9603 90,1276 107,3095 214,6190 157,9683 50,6588 0,48 100 50,6588 150,6588 7,577E-01 143,7980 93,1392 90,1276 180,2552 132,6751 42,5475 0,56 100 42,5475 142,5475 6,815E-01 143,3417 100,7942 93,1392 186,2785 137,1085 43,9693 0,64 100 43,9693 143,9693 6,920E-01 143,4072 99,4379 100,7942 201,5883 148,3772 47,5830 0,72 100 47,5830 147,5830 7,285E-01 143,6287 96,0457 99,4379 198,8757 146,3806 46,9428 0,8 100 46,9428 146,9428 7,225E-01 143,5931 96,6504 96,0457 192,0913 141,3870 45,3414 6 0,88 100 45,3414 145,3414 7,076E-01 143,5031 98,1617 96,6504 193,3008 142,2772 45,6268 7 Câu 2 : Hệ thống nối đất gồm một điện cực thanh nằm ngang bằng sắt: Đường kính d = 20mm,dài l = 40 + N=40+16 = 56. điện trở suất của đất =50 + 5.16= 130 ( m ).cách mặt đất h= 0,8m.dòng điện sét có biên độ I= 25+5*N=25+5*16=105(kA). độ dốc a=20+5*N=20+5*16=100 (kA/ s ) Điện trở nối đất an toàn được tính theo công thức: R t = d d h l ). 2 ( 2 ln 2 2 = 2 130 2.56 ln 0,02 2 (0,8 ).0,02 2 = 266,2195 Với dòng điện sét có biên độ I = 105 (kA) độ dốc a = 100 (kA/ s ).Tra bảng ta được hệ số xung kích của điện cực 1,18. ta tính được tổng trở xung kích đầu vào: R xk = .R t = 1,18 . 266,2195 = 372,7073 . Câu 3: 1,Đường dây tải điện trên không điện áp 110Kv trở nên bắt buộc phải treo dây chống sét toàn tuyến : * Đường dây 110KV trở lên để giảm nhẹ chi phí cắt điện người ta thường nối đất trực tiếp điểm trung tính ( Cách điện chỉ cần thiết kế với điện áp pha ) tuy nhiên khi ngắn mạch chạm đất thì mạng không làm viêch được ,bảo vệ rơle số tác động cắt mạng điện sự cố -> gây mất điện. Đường dây trên không là phần tử tiếp xúc nhiều với khí quyển phân bố rộng trong không gian,qua nhiều vùng khí hậu và là phần tử chịu nhièu quá điện áp khí quyển -> là một trong số các nguyên nhân gây ngừng cung cấp điện và hậu quả của nó ảnh hưởng rộng do các đường dây 110kV thường là các đường dây truyền tải hoặc liên lạc hệ thống quan trọng. + Xét đường dây 110kV có các thông số : Độ cao treo dây h = 10m ,số ngày giông sét n ngs = 100ngày/năm 8 Cách điện gồm 7 bát sứ,chiều dài chuỗi sứ l cs = 1,2m. Điện áp phóng điện là cd U %50 = 650kV Ta có : E lv =U lv /l cs = 110/( 3 .1,2) = 53,2 kV/m Ta xác định được xác xuất duy trì hồ quang 55,0 Dòng sét nguy hiểm I sngh = kA U cd 5,6 100 650 100 %50 xác xuất phóng điện do sét đánh: N c = (0,06 0,09) .100.10.0,78.0,55 = 26,4 39,6 lần/100kmxnăm Ta thấy xuất cắt điện rất cao gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế - dự trữ cách điện của đường dây cao áp là thấp,các thiết bị cao áp thường có giá trị lớn và có vai trò quan trọng cần hạn chế thấp nhất thiệt hại do vậy các đường dây U 110kV phải treo dây chống sét toàn tuyến. * Đường dây 35kV không treo dây toàn tuyến nhưng có treo dây chống sét đoạn gần trạm. Mạng 35kV có trung tính cách điện do đó chạm đất 1 pha có phóng điện chuỗi sứ chưa gây nguy hại gì tới sự ổn định của mạng,mạng điện có U 35kV cps thể làm việc khi có chạm đất một pha,bảo vệ rơle không tác động nhảy máy cắt,mà chỉ báo tín hiệu chạm đất.Mạng 35kV chỉ cắt điện khi có sự cố 2 hoặc 3 pha suất cắt của đường dây 35kV rất nhỏ so với các đường dây 110kV VD: xét đường dây 35kV có các thông số : Cột sắt cao h = 10 m. điện trở nối đất R = 10 Cách điện cd U %50 = 350kV Hệ số ngâu hợp giữa 2 pha: k=0,3. số ngày sét n ngs = 100ng/năm. Dòng sét nguy hiểm kA k U a 10 )03.1(100 350.2 )1(100 %50 9 Xác xuất phóng điện trên cả hai pha : pd = exp ( -10/26,2) = 0,681 Xác xuất duy trì hồ quang tra được với cột cao 10m,n ngs = 100 1,0 suất cắt : N c = (0,06 0,09) .100.10.0,681.0,1 = 4,6 6,129 lần/100kmxnăm Ta thấy N c rất nhỏ và nếu giảm R nối đất thì N c không đáng kể. - đường dây 35kV có mức dự trữ cách điện cao do vậy đường dây 35kV không treo dây chống sét toàn tuyến tuy nhiên thường treo dây trên đoạn cỡ 1-2km gần trạm do: + các thiết bị trong trạm có mức cách điện rất thấp so với cách điện đường dây,do là các thiết bị quan trọng và tốn kém,do đó phải hạn chế quá điện áp truyền vào trạm bằng cách treo dây chống sét đoạn gần trạm.Nếu có sét đánh xa hơn thì sóng quá điện áp truyền vàp trạm không còn nguy hiểm do có đặt CSV ở đàu đương dây gần trạm và do vầng quang điện là cho độ sóng QĐA là không nguy hại cho các thiết bị của trạm. 2,Tính dòng và áp qua các dây dẫn khi sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn pha A trên cùng của đường dây 220kV ( giả thiết đường dây được cắt khỏi lưới) + Đường kính dây dẫn:d=21,6 +0,1*N=21,6+0,1.16= 23,2 (mm). + Đường kính dây chống sét : d= 11 (mm). + Chiều cao chuỗi cách điện : h = 2,35m + Dòng điện xét có biên độ : 10 kA . Hình vẽ bài toán : 10 Ta có khoảng cách giữa các dây dẫn được mô tả trên hình vẽ sau : trong đó khoảng cách giữa các dây dẫn tính rất đơn giản nên không trình bày cách tính. [...]...- Từ đó ta tính được các giá trị tổng trở sóng riêng và tổng trở sóng hỗ cảm tính theo công thức sau: Zkk = 138 lg(2hk/rk) Zkp = 138lg(bpk/dpk) Trong đó : hk,rk : độ treo cao và bán kính dây dẫn thứ k dpk : khoảng cách giữa dây dẫn thứ p và k bpk : khoảng cách giữa dây dẫn p và ảnh của dây dẫn k Từ hình vẽ ta tính được : r1 = r2 = r3 = d/2= 11,6 (mm) h1 = 25,05 m... 501,6824 ,Z22 = Z33 = 482,0408 Z21 = Z12 = 106,6482 ,Z31 = Z13 = 73,54055 Z23 = Z32 = 64,86573 Áp dụng hệ phương trình mắc xoen ta có hệ phương trình điện áp của hệ thống dây dẫn như sau: U1 = I1 Z11 + I2 Z12 + I3 Z13 U 2 = I1 Z21 + I2 Z22 + I3 Z23 U = I Z + I Z + I Z 1 31 2 32 3 33 3 Dây dẫn 1 bị sét đánh nên coi như dây 1 được nối với nguồn U1 = Is/4.Z0 =(10/4).400 = 1000kV Các dây dẫn khác . điện rất cao gây thi t hại lớn về mặt kinh tế - dự trữ cách điện của đường dây cao áp là thấp,các thi t bị cao áp thường có giá trị lớn và có vai trò quan trọng cần hạn chế thấp nhất thi t. Z AB /2 = Z BC /2 = 416/2 = 208 2U dt1 = '''' 1 . .2 . .2 CBABCb BC dt AB AB dt UUU Z Z U Z Z U BC = U csv - ' Cb U U csv + I.Z dt1 = 2.U dt1 = 145.I 0,03 . )=(0,736041).2.U dt2 ' Cb C BC U U U Ta lập được bảng tính lặp kết quả điện áp các nút như bảng sau: 5 t U' AB U' CB 2U dt1 Icsv Ucsv U BC U' BC 2U dt2