ĐÁP ÁN VÀ ĐỀ THI MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP (ĐỀ 7)

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 = 60 2 Câu 1:Sơ đồ mạch: Sóng điện áp dạng xiên góc : U = 100 kV , độ dốc a = 200 + 60= 260 Z AB = Z BC = 400 + 60= 460  Z C = 1000 + 10.60= 1600  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 = 100/260 = 0,38462( s  ) 3 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   260. ( ) 0,38462 ' 100 ( ) 0,38462 AB t kV neu t s U kV neu t s          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 = 460/2 = 230  4 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.230 Dòng qua CSV được tính lặp theo thuật toán : I = 100/ 3 1 (2 230 145 dt UI    U csv = 145.I 0,03 . U BC = U csv - ' Cb U + Nút C : Dùng qui tắc sóng đẳng trị : 5 2Uđt2 = 2U’BC. Z dt2 = Z BC = 460  U C = 2.U dt2 . Z C /(Z dt2 + Z C ) = 2.U dt2 .1600 / (1600 + 460 ) =(0,7767).2.U dt2 ' Cb C BC U U U 6 Ta lập được bảng tính lặp kết quả điện áp các nút như bảng t U'AB U'CB 2Udt1 Icsv Ucsv UBC U'BC 2Udt2 Uc UCB 0 0 0 0.08 20.8 0 20.8 8.398E-19 41.59999 41.59999 0 0 0 0 0.16 41.6 0 41.6 9.090E-09 83.20031 83.20031 41.59999 83.19999 64.62135 23.02136 0.24 62.4 23.02136 85.42136 1.475E-01 136.9089 113.8876 83.20031 166.4006 129.2432 46.04289 0.32 83.2 46.04289 129.2429 5.066E-01 142.0722 96.02927 113.8876 227.7751 176.9127 63.02516 0.4 100 63.02516 163.0252 7.914E-01 143.9857 80.96053 96.02927 192.0585 149.1717 53.14241 0.48 100 53.14241 153.1424 7.077E-01 143.5038 90.36141 80.96053 161.9211 125.7639 44.8034 7 0.56 100 44.8034 144.8034 6.370E-01 143.0514 98.24803 90.36141 180.7228 140.3672 50.00583 0.64 100 50.00583 150.0058 6.811E-01 143.3392 93.33337 98.24803 196.4961 152.6183 54.37027 8 Câu 2 : Hệ thống nối đất gồm một điện cực thanh nằm ngang bằng sắt: Đường kính d = 20mm,dài l = 40 + 60 = 100. điện trở suất của đất  =50 + 5.60= 350 ( m ).cách mặt đất h= 0,8m.dòng điện sét có biên độ I= 25+5*60=325(kA). độ dốc a=20+5*60=320(kA/ s  ) Điện trở nối đất an toàn được tính theo công thức: R t = d d h l ). 2 ( 2 ln 2 2    = 2 350 2.100 ln 0,02 2 (0,8 ).0,02 2   = 781,343  Với dòng điện sét có biên độ I = 325 (kA) độ dốc a =320 (kA/ s  ).Tra bảng ta được hệ số xung kích của điện cực   1,4.  ta tính được tổng trở xung kích đầu vào: R xk =  .R t = 1,4 . 781,343= 1093,88  . 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 việc 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 9 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 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 10 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     Xác xuất phóng điện trên cả hai pha : pd  = e ( -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 thi t 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 thi t đường dây được cắt khỏi lưới) + Đường... Chiều cao chuỗi cách điện : h = 2,35m + Dòng điện xét có biên độ : 10 kA Hình vẽ bài toán : 11 Ta có khoảng cách giữa các dây dẫn được mô tả trên hình vẽ sau : - 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... cách giữa dây dẫn p và ảnh của dây dẫn k Từ hình vẽ ta tính được : 12 r1 = r2 = r3 =d/2= 13,8 (mm) h1 = 42,65 m ,h2 = h3 = 35,65 m d12 = d21 = 7,28m ,d13 = d31 = 13,04m d23 =d32 = 13m b12 = b21 = 78,3255 m,b13 = b31 = 79,0689 m b32 = b23 = 72,4754 m Thay số vào biểu thức ta tính được : Z11 = 523,168 ,Z22 = Z33 = 512,423 Z21 = Z12 = 142,385 ,Z31 = Z13 = 108,016 Z23 = Z32 = 102,982 Áp dụng hệ phương trình... 512,423 Z21 = Z12 = 142,385 ,Z31 = Z13 = 108,016 Z23 = Z32 = 102,982 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 2 32 3 33  3 1 31 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 có dòng bằng 0 U1 = I1.Z11 . 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. (1600 + 460 ) =(0,77 67). 2.U dt2 ' Cb C BC U U U 6 Ta lập được bảng tính lặp kết quả điện áp các nút như bảng t U'AB U'CB 2Udt1 Icsv Ucsv UBC U'BC 2Udt2 Uc. = Z BC /2 = 460/2 = 230  4 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