Đang tải... (xem toàn văn)
1-NỘI DUNG CÁC PHẦN TÍNH TOÁN -Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp 220/110kV. -Tính toán nối đất cho trạm biến áp 220/110kV. -Tính toán chỉ tiếu chống sét của đường dây 220kV. -Bảo vệ chống sóng truyền vào trạm biến áp từ phía đường dây 220kV. 2-CÁC BẢN VẼ -Phạm vi bảo vệ của cột thu sét, các phương án bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. -Các kết quả tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét của trạm -Phương pháp và kết quả tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây. -Các kết quả tính toán bảo vệ trạm biến áp chống sóng truyền và trạm biến áp.
Bộ giáo dục đào tạo Trờng đH Bách khoa hµ néi céng hoµ x héi chđ nghÜa viƯt nam §éc lËp – Tù – H¹nh NhiƯm vơ thiÕt kÕ tèt nghiƯp Hä v tªn sinh viªn: Khoa: §iƯn Líp : 1- Ng nh: HƯ thèng ®iƯn HƯ Thống Điện Khoá : Hệ: ĐầU Đề THIếT Kế Bảo vệ chống sét trạm biến áp 220/110kV v đờng dây 220kV Trạm biến áp + Sơ đồ TBA 220/110kV + Độ cao cần bảo vệ 220kV 17m v 11m 110kV 11m 8m + DiÖn tÝch: S = 148x136 m2 + Máy biến áp 2xAT 220/110kV + Đờng dây v o trạm 220kV 110kV + Điện trở suất đất 72.m đờng dây + Cấp điện áp 220kV + Cột Loại cột Chiều cao cột Sắt 26,8m Độ treo cao dây dẫn pha A20,8m Độ treo cao dây dẫn pha B15,3m Độ treo cao dây dẫn pha C15,3m ChiỊu d i x ®ì pha A, B, C……………… 3m + Dây dẫn Loại dây Độ võng dây dẫn + Dây chống sét Loại dây Số dây chống sét §é d©y chèng sÐt AC-240 …4.5m…… C70 …4m…… + Cách điện Loại cách điện Đặc tính + Khoảng vợt + Điện trở nối đất cột điện + Vïng « nhiƠm + Sè ng y gi«ng sÐt 2- Nội dung phần tính toán 3- Treo 14 Phía 220kV: 300m PhÝa 110kV: 200m 10 Ω II 83 B¶o vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp 220/110kV Tính toán nối đất cho trạm biến áp 220/110kV Tính toán tiếu chống sét đờng dây 220kV Bảo vệ chống sóng truyền v o trạm biến áp từ phía đờng dây 220kV vẽ - Phạm vi bảo vệ cột thu sét, phơng án bảo vệ chống sét đánh trực tiếp - Các kết tính toán nối đất an to n v nối đất chống sét trạm - Phơng pháp v kết tính toán tiêu bảo vệ chống sét đờng dây - Các kết tính toán bảo vệ trạm biến áp chống sóng truyền v trạm biến áp 4- cán hớng dẫn: PGS,TS Nguyễn Đình Thắng 5- Ngµy giao nhiƯm vơ thiÕt kÕ: 6- Ngµy hoµn thµnh nhiệm vụ Nộp Bảo vệ Cán hớng dẫn (Ghi rõ họ tên v ký tên) PGS,TS Nguyễn Đình Th¾ng Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC Kỹ thuật điện cao áp Trang Lời nói đầu Chương – Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm 220/110kV PHỐ NỐI 1.1 Mở đầu 1.2 Các yêu cầu kỹ thuật 1.3 Đặc điểm kết cấu côt thu lôi 1.4 Phạm vi bảo vệ hệ thống thu sét 1.5 Trình tự tính tốn 1.6 Các phương án bố trí hệ thống thu sét 1.6.1 Phương án 1.6.2 Phương án 20 Chương – Tính tốn nối đất cho trạm biến áp 220/110kV 2.1 Mở đầu 33 2.2 Trị số cho phép điện trở nối đất 33 2.3 Hệ số mùa 34 2.4 Tính tốn nối đất 35 2.4.1 Nối đất an toàn 35 a Nối đất tự nhiên 35 b Nối đất nhân tạo 37 2.4.2 Nối đất chống sét 38 Chương – Bảo vệ chống sét đường dây 220kV 3.1 Yêu cầu chung 49 3.2 Chỉ tiêu chống sét đường dây 49 Thực hiện: Đồ Án Tốt Nghiệp 3.3 Tính tốn bảo vệ đường dây Kỹ thuật điện cao áp 52 3.3.1 Các tham số đường dây 52 3.3.2 Các số liệu tính tốn khác 53 3.3.3 Hệ số ngẫu hợp dây chống sét với dây dẫn pha 54 3.3.4 Xác định tổng số lần sét đánh vào đường dây hàng năm 55 3.3.5 Xác định suất cắt đường dây 56 3.3.5.1 Suất cắt đường dây sét đánh vòng qua dây chống sét 56 vào dây dẫn 3.3.5.2 Suất cắt đường dây sét đánh vào khoảng vượt 57 3.3.5.3 Suất cắt đường dây sét đánh vào đỉnh cột gần 67 đỉnh cột 3.3.5.4 Suất cắt đường dây 85 3.4 Kết luận 85 Chương – Bảo vệ chống điện áp truyền từ đường dây 220kV vào trạm 4.1 Yêu cầu chung 86 4.2 Đặc điểm tính tốn 87 4.2.1 Phương trình truyền sóng đường dây 87 4.2.2 Tính tốn điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền 88 vào trạm phương pháp lập bảng 4.2.3 Trình tự tính tốn 4.2.4 Kiểm tra an tồn cho thiết bị trạm Tài liệu tham khảo Thực hiện: 93 104 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học điện nguồn lượng quan trọng lĩnh vực Nước ta thời kỳ cơng nghiệp hố đại hố nên điện góp phần đáng kể nghiệp cơng nghiệp hố đại hố đất nước Để đảm bảo cung cấp điện liên tục chất lượng tốt bảo vệ chống sét cho hệ thống điện có vị trí quan trọng Trong phạm vi đồ án thiết kế phải làm vấn đề sau: CHƯƠNG 1: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM BIẾN ÁP 220/110 kV CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110 kV CHƯƠNG : BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 220 kV CHƯƠNG 4: BẢO VỆ CHỐNG SÓNG TRUYỀN VÀO TRẠM BIẾN ÁP TỪ PHÍA ĐƯỜNG DÂY 220 kV Từ việc hoc tập, nghiên cứu, tính tốn đồ án rút số kết luận sau: Quá trình học tập với cố gắng nỗ lực thân đặc biệt hướng dẫn tận tình PGS,TS Nguyễn Đình Thắng đồ án hồn thành Nhưng thời gian có hạn, với thiếu sót kinh nghiệm thực tế nên khơng tránh khỏi thiếu sót cần bổ sung Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giúp đỡ hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án Thực Thực hiện: Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 1.1 Mở đầu Khi thiết bị điện trạm biến áp bị sét đánh trực tiếp đưa đến hậu nghiêm trọng: gây nên hư hỏng thiết bị điện, dẫn đến việc ngừng cung cấp điện toàn thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản xuất điện làm ảnh hưởng đến ngành kinh tế quốc dân khác Đối với nhà máy điện trạm biến áp việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào thiết bị điện cần phải ý bảo vệ cơng trình khác như: - Đoạn dây nối từ xà cuối trạm cột đường dây - Đoạn dây dẫn hay dẫn nối máy phát điện máy biến áp - Gian máy loại nhà máy điện kiểu hở, thiết bị thu đựng khí Hidro trời, thiết bị chứa dung dịch điện phân trờ1 - Kho dầu, thùng dầu để trời, kho xăng Đối với cơng trình dễ cháy nổ khơng cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp mà phải đề phòng phát sinh tia lửa điện áp gây nên, tiến hành thiết kế bảo vệ phần cần nghiên cứu thêm qui trình cơng trình dễ cháy nổ Để bảo vệ sét đánh trực tiếp nhà máy điện trạm biến áp cần dùng cột thu lơ1 Các cột thu lơi đặt độc lập điều kiện cho phép đặt kết cấu trạm, nhà máy Thông thường để giảm vốn đầu tư để tận dụng độ cao trạm biến áp nhà máy điện người ta cố gắng đặt cột thu lôi kết cấu trạm, cột đèn pha dùng để chiếu sáng, mái nhà … Cột thu lôi độc lập thường đắt nên dùng không tận dụng độ cao khác Nếu đặt cột thu lôi kết cấu trạm phân phối điện trời dùng dây chống sét để bảo vệ cho đoạn dây dẫn nối từ xà cuối trạm đến cột đường dây chúng nối đất chung vào hệ thống nối đất trạm Vì sét đánh vào dây thu lôi hay vào dây chống sét tồn dịng điện sét vào hệ thống nối đất trạm, làm tăng thiết bị lối đất chung với hệ thống nối đất trạm Độ tăng lớn gây nên nguy hiểm cho thiết bị ấy, điều kiện cho phép đặt cột thu lôi công trình trạm dùng dây chống sét trạm Khi thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp nhà máy điện yêu cầu kỹ thuật phải ý đến mặt kinh tế mỹ thuật Thực hiện: Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 1.2 Các yêu cầu kỹ thuật Đối với trạm phân phối trời từ 110kV trở lên có mức cách điện cao nên đặt cột thu lơi kết cấu trạm phân phối Các trụ kết cấu có đặt cơt thu lơi phải ngắn cho dòng điện sét I s khuếch tán vào đất theo đến hệ thống nối đất Ngoài trụ kết cấu phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất - Nơi yếu trạm phân phối trời điện áp 110kV trở lên cuộn dây máy biến áp, dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp yêu cầu khoảng cách điểm nối vào hệ thống nối đất cột thu lôi vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn 15 m - Khi bố trí cột thu lơi xà trạm phân phối ngồi trời 110kV trở lên phải thực yêu cầu sau: + Ở chỗ nối kết cấu có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổ sung (dùng nối đất tập trung) nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không q Ω (ứng với dịng điện tần số cơng nghiệp) + Khoảng cách khơng khí kết cấu trạm có đặt cột thu lơi phận mang điện không bé chiều dài chuỗi sứ - Có thể nối cột thu lơi độc lập vào hệ thống nối đất trạm phân phối cấp điện áp 110kV yêu cầu thực - Khi dùng cột thu lôi độc lập phải ý đến khoảng cách cột thu lôi đến phận trạm để tránh khả phóng điện từ cột thu lơi đến vật bảo vệ - Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi phải cho dây dẫn điện đến đèn vào ống chì chơn vào đất - Có thể nối dây chống sét bảo vệ đoạn đến trạm vào hệ thống nối đất trạm khoảng cách từ chỗ nối đất trạm đến điểm nối đất máy biến áp lớn 15 m - Để đảm bảo mặt tính để chống ăn mịn cần phải theo qui định loại vật liệu, tiết diện dây dẫn dùng mặt đất đất: 1.3 Đặc điểm kết cấu côt thu lôi Trong điều kiện cho phép, nói, tận dụng độ cao cơng trình trạm xà để làm giá đỡ cho cột thu lôi Đối với cột thu lôi độc lập nếu: + Độ cao h cột thu lôi không 20 m dùng ống kim loại ghép lại + Độ cao h lớn 20 m dùng loại kết cấu kim loại kiểu mạng để làm giá đỡ phận thu sét Thực hiện: Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 1.4 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi 1.4.1 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi độc lập: Phạm vi bảo vệ cột thu lôi độc lập miền giới hạn mặt ngồi hình chóp trịn xoay có đường kính xác định phương trình 1,6 rx (h h x ) (1-1) hx 1 h Để rễ dàng thuận tiện tính tốn thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng đơn giản hóa, tính theo cơng thức sau: h + Nếu h x h rx 1,5h (1 x ) (1-2) 0,8h h + Nếu h x > h rx 0,75h (1 x ) (1-3) h 0.2h h rx 2h/3 hx 0.75h 1.50h Hình 1-1 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi độc lập Chú ý công thức cột thu lôi cao 30 m Hiệu cột thu lơi cao q 30 m có giảm sút độ cao định hướng sét giữ số Có thể dùng cơng thức để tính phạm vi bảo vệ phải hiệu chỉnh kết 5,5 cách nhân với hệ số hiệu chỉnh p hình vẽ dùng hồnh độ h 0,75hp 1,5hp 1.4.2 Phạm vi bảo vệ hai hay nhiều cột thu lôi: Phạm vi bảo vệ hai hay nhiều cột thu lơi lớn nhiều so với phạm vi bảo vệ hay nhiều cột đơn cộng lại Nhưng để hai cột thu lơi phối hợp khoảng cách a chúng phải thỏa mãn điều kiện a < 7h + Phạm vi bảo vệ cột thu lôi có độ cao: Khi hai cột thu lơi có độ cao h đặt cách khoảng cách a (a < 7h) độ cao lớn khu vực bảo vệ cột thu lôi h0 tính sau: Thực hiện: Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp h0 h hx 1.5h a Rx ho=h-a/7 a 1.5ho Rx Hình 1-2 Phạm vi bảo vệ hai cột thu lôi độ cao Các phần bên giống trường hợp cột phần bên giới hạn vòng tròn qua điểm hai đỉnh cột điểm có độ cao h 0, mặt cắt thẳng đứng theo mặt phẳng vng góc đặt hai cột phạm vi bảo vệ vẽ giống cột có độ cao h0, từ hai mặt cắt vẽ phạm vi bảo vệ mức cao khác Khi độ cao vượt qúa 30 m có hiệu chỉnh tương tự độ cao a h0 tính theo h h 7p + Phạm vi bảo vệ cột thu lôi không độ cao: Cách vẽ phạm vi bảo vệ cột thu sét có chiều cao khác trình bày hình vẽ (1-3) Trước tiên ta vẽ phạm vi bảo vệ cột cao sau qua đỉnh cột thấp vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh phạm vi bảo vệ cột cao điểm điểm xem đỉnh cột thu sét giả định, với cột thấp hình thành đơi cột có độ cao với khoảng cách a’ Thực hiện: Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp h1 h2 Rx hx a Rx Hình 1-3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu lôi không độ cao Cột thấp có độ cao h2 cột cao có độ cao h1 - Khi h2 > h1 thì: h a' = a 0,75h1 (1 ) h1 - Khi h2 < h1 thì: h2 a' = a 1,5h1 (1 ) 0,8 h1 Độ cao lớn khu vực bảo vệ cột thu lôi h0 tính sau: a' h0 h2 Khi độ cao vượt qúa 30 m có hiệu chỉnh tương tự độ cao a' h0 tính theo h h 7p + Phạm vi bảo vệ nhóm cột thu lơi: Khi cơng trình cần bảo vệ chiếm khu vực rộng lớn, dùng vài cột thu lơi phải cao gây nhiều khó khăn cho thi cơng, lắp ráp Trong trường hợp dùng nhiều cột phối hợp bảo vệ Phần phạm vi bảo vệ xác định đôi cột (yêu cầu khoảng cách a 7h , không cần vẽ phạm vi bảo vệ bên đa giác hình thành cột thu lơi mà kiểm tra điều kiện an tồn Vật có độ cao hx nằm đa giác bảo vệ thỏa mãn điều kiện: Thực hiện: Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 1.106 8,33 (pF/m ) Z.v 400.300 Sơ đồ đẳng trị trạm đơn giản hóa theo nguyên tắc sau: Chọn theo điều kiện tính tốn nặng nề nhất, nguy hiểm cách điện trạm Ví dụ : trạm có lộ đường dây ta giả thiết sóng vào đường dây, đường dây hở mạch Tập trung điện dung vào điểm nút cần xét điềm đặt dao cách ly, điểm đặt góp, điểm đặt máy biến áp, điểm đặt chống sét van nút gần điểm nối vào góp tập trung thành nút nhằm làm giảm khối lượng C tính tốn Thực hiện: 97 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Trong sơ đồ ta tính tốn sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220 kV có sơ đồ nguyên lý sau : MCV MC MCLL MC DCL MBA Thực hiện: MBA 98 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Ta có sơ đồ thay dạng đầy đủ trạm sau: DCL MC DCL DCL DCL MC MC DCL AT1 DCL CSV DCL DCL MC MC DCL AT1 DCL CSV DCL MC DCL DCL DCL MC DCL Ta nhận thấy trạng thái vận hành nguy hiểm trạm vận hành với đường dây, máy biến áp đường dây khác hở mạch, máy biến áp thứ hai nghỉ Bởi sóng truyền đường dây vào trạm, có nhiều đường dây nối vào góp, sóng bị phân tán tác dụng lên cách điện trạm không cịn ban đầu nữa.Vì có đường dây nối vào góp sóng truyền theo đường dây q điện áp đặt nên cách điện nguy hiểm Thực hiện: 99 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Ta có sơ đồ thay sau: CSV 38 10 300 60 7 10 60 500 60 10 60 500 12 60 1500 Ta tiến hành thu gọn sơ đồ theo quy tắc momen để tính tốn điện áp điểm nút sau: + Điểm 1: Điểm trước máy cắt + Điểm 2: Điểm nối với góp + Điểm 3: Điểm đặt máy biến áp + Điểm 4: Điểm đặt chống sét van Tính tốn điện dung điểm trên: Điện dung góp: Với CTG = LTGC LTG chiều dài góp LTG = 68 m C điện dung đơn vị góp C = 8,33 pF CTG = 68.8,33 = 566,44 pF C1 60 Thực hiện: 500.17 60.10 439,17 pF 24 100 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp C2 566,44 C3 1500 C4 300 500.7 60.14 60.26 500.19 60.12 60.38 1122 pF 24 36 48 60.10 500.17 60.24 1792,78 pF 36 60.38 347,5 pF 48 Ta có sơ đồ thay rút gọn sau: L24 U50% L12 C4 CSV L23 C1 C2 C3 Trong đó: L12 = + + 10 = 24 m L23 = 10 + + + 12 = 36 m L24 = 10 + 38 = 48 m Sóng truyền tới trạm dạng sóng xiên góc, xuất đường dây truyền vào trạm với biên độ lớn U50% = 1300 kV độ dốc đầu sóng a = 300 kV/μs Vậy ta có thời gian đầu sóng : ds U50% 1230 4,1s a 300 Vậy ta có: 300.t t 4,1 s U 1230 t 4,1 s Thời gian sóng hết (hoặc về) quãng đường 1- là: Thực hiện: 101 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp L12 24 0,08 s v 300 Thời gian sóng hết (hoặc về) quãng đường - là: t12 L23 36 0,12 s v 300 Thời gian sóng hết (hoặc về) quãng đường - là: t 23 L24 48 0,16 s v 300 Để thuận tiện cho việc tính tốn sử dụng phương pháp lập bảng ta chọn bước thời gian ước số chung t12, t23 t24 t = 0,04 μs t 24 Để thuận tiện cho việc tính tốn điện áp nút ta chọn thời điểm sóng tới nút làm gốc thời gian Vậy theo đường truyền sóng, gốc thời gian nút sau chậm nút trước khoảng thời gian thời gian truyền từ nút trước tới nút sau t(1) = t (μs) t(2) = t(1) – t12 = t – 0,08 (μs) t(3) = t(2) – t23 = t – 0,08 – 0,12 = t – 0,20 (μs) t(4) = t(2) – t24 = t – 0,08 – 0,16 = t – 0,24 (μs) Tính tốn điện áp nút: A Tính tốn điện áp nút 1: U01 ic(t) Z Zdt 2Udt C1 Uc C1 Nút nút có hai đường dây tới có tổng trở sóng Z = 400 .Tổng trở tập trung nút điện dung: C1 = 439,17 pF Ta có sóng phản xạ từ nút nút U12: U12 = U1 – U’21 U1 sóng tới nút U12 sóng phản xạ từ nút nút Thực hiện: 102 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp U21 sóng phản xạ từ nút nút U’21 sóng tới nút sóng phản xạ U21 từ nút Ở khơng cần tính sóng phản xạ U10 Xét với gốc thời gian nút (qui ước sóng tới nút 1) Ta có U’21 chậm sau U21 khoảng thời gian Δt = 2.t12 = 0,16 (μs) Còn U21 theo quy ước lấy gốc thời gian nút U'21 (t) U21. t 0,16 Ở đây: Zdt Z 400 200 2 Hệ số khúc xạ tai điểm 1: m1 2Zdt 2.200 1 Z 400 n 2.Udt m1.U 'm1 U01 U '21 m 1 U01 - Sóng từ đường dây tới nút U’21 - Sóng tới từ nút truyền nút Trong khoảng thời gian t < 2.t12 = 0,16 μs U’21 = chưa có sóng phản xạ từ nút tới nút 1, đó: 2Uđt = U’01 Khi t > 2.t12 = 0,16 μs U’21 ≠ để tính 2Uđt thời gian ta phải quan tâm tới nút Ta tạm dừng tính nút 1và tính nút Sau tính điện áp nút ta quay trở lại tính điện áp nút Do tổng trở tập trung tai nút điện dung C = 439,17 pF Nên theo phương pháp tiếp tuyến ta có: T = Zđt.C1 = 200.439,17.10-6 = 0,088 μs U1 0,04 (2U dt U1 (t)) 0,455.(2U dt U1 (t)) 0,088 U1(t + Δt) = U1(t) + ΔU1 Với U1(0) = (gốc thời gian nút 1) Biểu thức cho ta tính liên tiếp giá trị U1(t) Thực hiện: 103 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp B Tính tốn điện áp nút 2: Ta nhận thấy để xét nút cần có số liệu sóng tới, bước đầu tính điện áp nút khoảng thời gian t = 2.t 12, giá trị U21 tính tốn từ nút Đồng thời q trình tính tốn nút lai phải ý đến sóng phản xạ từ nút nút trở Trong khoảng thời gian tương nút 2: t < 2.t23 U32 = t < 2.t24 U42 = Trong khoảng thời gian lớn tương ứng phải tính tốn sóng phản xạ từ nút nút trở về, tức phải xét nút trước Sau tính tốn nút khoảng kể trên, lại cho phép tính thêm q trình sóng nút khoảng t = 2.t12, nghĩa xác định giá trị U1 U12 khoảng thời gian (tương nút 1) t < 4.t12 Sau khoảng thời gian phải trở lai tính nút xét đến sóng phản xạ từ nút nút nút lại phải xét đến nút Q trình tính tốn lặp lặp lại sau phải xét đến nhiều nút Nút nút có ba đường dây tới với tổng trở sóng Z = 400 Ω Tổng trở tập trung điện dung C2 = 1122 pF Ta có sơ đồ Peterson hình sau: U12 Zdt Z ic(t) C2 2Udt Uc C2 Sau tính nút khoảng t < 2.t12 phải bắt đầu xét nút Tại nút có ba đường dây nối với điện dung ta cung áp dụng phương pháp tiếp tuyến Từ sơ đồ Peterson ta có: Thực hiện: 104 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Zđt Z 400 133,33 3 m2 2.Zdt 2.133,33 0,667 Z 400 n ' ' 2.Udt m2 U 'm2 0,667.(U12 U32 U '42 ) m 1 Trong công thức U’m2 sóng tới sóng phản xạ từ 1,3 truyền Khi thời gian (tương nút 2) t < 2.t23 = 0,24 μs t < 2.t24 = 0,32 μs U’32 = U’42 = Do đó: 2.Udt = 0,667.U’12 với U’12 = U12(t – 2.t12) Bước đầu có U’12 khoảng thời gian (tương đối nút 2) t < 2.t12 Biết 2.Udt, Zdt C2 tính điện áp nút theo phương pháp tiếp tuyến: Ta có: T = Zdt.C2 = 133,33.1122.10-6 = 0,150 μs U 0,04 (2U dt U1 (t)) 0,267.(2U dt U (t)) 0,150 U2(t + Δt) = U2(t) + ΔU2 Biểu thức cho ta tính liên tiếp giá trị U2(t) Điện áp phản xạ nút 2: U21 = U2 + U’12 U23 = U2 + U’32 U24 = U2 + U’42 Sau tính U2 khoảng thời gian t = 2.t12 cần trở nút 1, lại xem nút C Tính tốn điện áp nút 3: Thực hiện: 105 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp U23 Z Zdt C3 ic(t) 2Udt Uc C3 N út gồm đường dây nối với tụ C3 cuối, điện áp nút xác định phương pháp tiếp tuyến Từ sơ đồ Peterson trường hợp có: Zđt Z 400 m3 2.Zdt 2.400 2 Z 400 2Udt 2U'23 U’23 sóng tới nút sóng phản xạ U23 từ nút truyền đến: U23 = U2 – U’32 Với thời gian tương đối nút 2: t < t23 = 0,24 μs U’32 = Do U23 = U2 Tính được: U’23 = U23(t – 2t23) ta tính nút Ở khoảng thời gian lớn U’32 ≠ cần tính: U23 = U2 – U’32 Lúc ta có số liệu U32: U32 = U3 – U23 (sau tính U3) U’32 = U32(t – 2t23) Để tính phương pháp tiếp tuyến ta cần số thời gian nạp: T = Zdt.C3 = 400.1792,78.10-6 = 0,717 μs U3 0,04 (2Udt U3 (t)) 0,056.(2U dt U (t)) 0,717 D Tính tốn điện áp nút 4: Là nút có đường dây tới với tổng trở sóng Z = 400 Ω Tổng trở tập trung điện trở phi tuyến chống sét van, cần tính phương pháp đồ thị Từ ta có sơ đồ Peterson hình vẽ: Thực hiện: 106 Đồ Án Tốt Nghiệp U24 Kỹ thuật điện cao áp Zdt C4 2Udt C4 Trong sơ đồ Zđt nối với chống sét van lắp song song với điện dung tập trung nút C = 347,5 pF Tính gần bỏ qua C Ta có đặc tính chống sét van: Ucsv = K.Iαcsv Trong đó: K = 373,5 α = 0,025 Ucsv + Iαcsv.Zdt = 2.U’24 = 2.Udt Uđt = U’24 sóng phản xạ U24 từ nút truyền tới: U24 = U2 – U’42 Khi thời gian (tương đối so với nút 2): t < 2.t24 = 0,32 μs U’42 = U24 = U2 tính U4 khoảng phương pháp đồ thị (dựa vào Uđt, Zđt đặc tính V-S, V-A chống sét van) Ở khoảng thời gian lớn U’42 ≠ lại tính có U4: U42 = U4 – U’24 U42 = U42(t – t24) Quá trình tính tốn lặp lặp lại nút Thực hiện: 107 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 4.2.4 Kiểm tra an toàn cho thiết bị trạm Với BA có đường cong chịu áp sau: t(s) U(kV) 300 850 980 940 910 890 Đặc tính vơn giây (V-S) chuỗi sứ: t(s) UV-S(kV) 1780 1620 1400 1360 1280 1220 1180 1180 + Kiểm tra cách điện máy biến áp Ta có đồ thị điện áp máy biến áp (nút 3) ứng với độ dốc đầu sóng a = 300 kV/μs: Từ đồ thị hình vẽ ta thấy điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp có sóng truyền vào trạm từ đường dây 220 KV nằm khả cách điện máy biến áp máy biến áp làm việc an toàn Thực hiện: 108 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp + Kiểm tra cách điện góp Ta có đồ thị điện áp góp (nút 2) ứng với độ dốc đầu sóng a = 300 kV/μs: Từ đồ thị ta thấy điện áp xuất góp trạm có sóng truyền vào trạm ln nằm đường đặc tính phóng điện chuỗi sứ cách điện góp trạm bảo vệ an tồn + Kiểm tra dòng điện qua chống sét van Để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường chống sét van cần phải hạn chế dịng điện qua khơng vượt q 10 kA Dịng điện sét lớn làm cho điện áp dư tăng cao ảnh hưởng tới phối hợp cách điện nội trạm biến áp gây hư hỏng cho chống sét van Ta có đồ thị dịng điện qua chống sét van: Thực hiện: 109 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Từ kết tính tốn bảng ta thấy dòng điện qua chống sét van lớn là: Icsv-max = 6,7kA < 10 kA Nhận xét: Khi có sóng truyền vào trạm : Cách điện máy biến áp đảm bảo U3 nằm đường cong chịu áp máy biến áp Điện áp nút nhỏ đặc tính phóng điện chuỗi sứ cách điện góp đảm bảo Dịng điện chống sét van nhỏ 10kA đảm bảo cho chống sét van làm việc bình thường Thực hiện: 110 Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ thuật điện cao áp TÀI LIỆU THAM KHẢO Kĩ thuật điện cao áp – Võ Viết Đạn Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp – Nguyễn Minh Chước Thiết kế cấp điện – Ngô Hồng Quang Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp – Nguyễn Hữu Khái Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp đô thị nhà cao tầng – Nguyễn Minh Hiền & Nguyễn Mạnh Hoạch Thực hiện: ... đất chống sét trạm - Phơng pháp v kết tính toán tiêu bảo vệ chống sét đờng dây - Các kết tính toán bảo vệ trạm biến áp chống sóng truyền v trạm biến áp 4- cán hớng dẫn: PGS,TS Nguyễn Đình Thắng. .. chống sét đờng dây 220kV Bảo vệ chống sóng truyền v o trạm biến áp từ phía đờng dây 220kV vẽ - Phạm vi bảo vệ cột thu sét, phơng án bảo vệ chống sét đánh trực tiếp - Các kết tính toán nối đất an... vụ Nộp Bảo vệ Cán hớng dẫn (Ghi rõ họ tên v ký tên) PGS,TS Nguyễn Đình Thắng Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC Kỹ thuật điện cao áp Trang Lời nói đầu Chương – Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm 220/110kV