Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện thái nguyên sơn

 ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  1 Mục Lục PHN I: TÍNH TOÁN THIT K BO V CHO 3 TRM BIN ÁP 220/110kV. 3  I: HING GIÔNG SÉTVÀ NG CA N N H THN 3 1.1 Hiện tƣợng giông sét. 3 1.2 Ảnh hƣởng của giông sét đến Hệ thống điện. 3 1.3 Vấn đề chống sét. 6  7 BO V CHC TIP VÀO TRM BIN ÁP 7 2.1 Khái niệm chung. 7 2.2 Các yêu cầu kĩ thuật đối với hệ thống chống sét đánh trực tiếp. 7 2.3 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét. 8 2.3.1 Tính toán chiu cao ct thu lôi. 8 2.3.2  8 2.3.3 Phm vi bo v ca 2 hay nhiu ct thu sét. 8 2.3.4 Phm vi bo v ca dây chng sét 12 2.4 Các phƣơng án bố trí cột thu lôi. 12  14 2.4.2  24  33  35 TÍNH TOÁN NT CHO TRM BIN ÁP 35 3.1 Yêu cầu nối đất cho trạm biến áp 35 3.2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống nối đất. 36 3.3 Tính toán nối đất. 37 3.3.1 Nối đất an toàn. 37 n tr nt t nhiên. 38 n tr nt nhân to. 38 3.3.2 Nt chng sét. 41 3.3.3 Nt b sung. 46  51 BO V CHNG DÂY TN 51 4.2 Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đƣờng dây. 51  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  2 4.2.1 Góc bo v 51  hong ca sét 52 4.2.3 S lng dây 52 4.2.3 S lng dây 53 4.2.4 S ln cng dây 53 4.2.5 S ln cn áp cm ng 54 4.3 Tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đƣờng dây. 55 4.3.1 Thông s ng dây cn bo v. 55   treo cao trung bình, tng tr, ca dây chng dây tn. 56 4.3.3. Tính s lng dây. 59 4.3.4. Sut cng dây. 60 PHN II 90  TÍNH TOÁN SÓNG TRUYN T NG DÂY TN VÀO TRM BIN ÁP 90 O V N ÁP 90 TRUYN T NG DÂY TN 110KV VÀO TRM 90 5.1. Khái niệm chung. 90 5.2.Phƣơng pháp tính toán quá điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm. 91 5.3. Tính toán bảo vệ khi có sóng quá điện áp truyền vào trạm. 97 5.3.1 Sơ đồ tính toán quá trình truyền sóng trong trạm biến áp. 97  trng thái sóng nguy him. 98 5.3.3 Thit ln áp vi tt c  rút gn. 101 5.3.4 Dn áp truyn vào trm 104 5.3.5 Kim tra an toàn các thit b trong trm. 104  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  3 PHẦN I: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV. CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG GIÔNG SÉT VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Hiện tƣợng giông sét. Dông sét là mt hing c phóng tia ln khi khong cách gin cc khá ln (trung bình khong 5km). Hing phóng n ca dông sét gm hai lon gin n gin vi mt. n vi m n tích ln, có th t ng ln s hình thành dòng phát trin v phía mn này là giai     o. T  di chuyn trung bình c o ca ln u tiên khong 1,5.10 7 cm/s, các ln sau thì t  khong 2.10 8 cm/s (trong m có nhiu ln k tip nhau bi vì trong cùng m hình thành nhin tích, chúng s ln xut). n tích rt lc ni vi mn tích ct phn tích ca trung o. Phc phân b u dc theo chiu dài tia xung mi tác dng cng co, s có s tn tích khác du trên mm tp kt tùy thuc vào tình hình dn ct. Nên dng nhm này nm ngay  u tia tiên o. Còn nn dng nht (có nhiu n dt s tp trung v n dn cao. 1.2 Ảnh hƣởng của giông sét đến Hệ thống điện.  ph dòng sét có th t t n sinh nhit vô cùng lc t  có dây tia do phn nt không tt, khi b n sét tác d nóng cht, thm chí có nhn bng s khi b n sét tác d b v và chn sét còn kèm theo vic di chuyn trong  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  4 n tích ln t ng rt mn gây nhiu lon vô tuyn và các thit b n t, ng ca nó rt rng,  c nh   ng dây hoc xung mt gng dây s n t truyn theo dn áp tác dng lên n cn cng dây b phá hng s gây nên ngn mch pha-t hoc ngn mch phapha buc các thit b bo v ng dây phi làm vic. Vi nhng dây truyn ti công sut ln, khi máy ct nhy có th gây mt nh cho h thng, nu h thng t ng  n làm vic không nhanh có th di. Sóng sét còn có th truyn t ng dây vào trm bin áp hong vào trm bin trên cách n ca trm biu này rt nguy hi  i vic ngn mch trên thanh góp và dn s c trm trng. Mn sét vào trm bin áp, nu chng sét van  u cc máy bin áp làm vic không hiu qu n ca máy bin áp b chc thng gây thit hi vô cùng ln. Vit Nam là mt trong nhc khí hu nhi dông sét khá mnh. Theo tài liu thng kê cho thy trên mi mic Vit nam có mm dông sét khác nhau:  min Bc, s ng t 70110 ngày trong m ln dông t 150300 ly trung bình mt ngày có th xy ra t 2 dông. Vùng dông nhiu nht trên min Bc là Móng Cái. T 250300 ln dông tp trung trong khong 100110 ngày. Tháng nhiu dông nht là các tháng 7, tháng 8. Mt s a hình thun lng là khu vc chuyn tip gia vùng núi và ng bng, s ng hi 200 ln, s n 100 ngày trong mi có t 150p trung trong khong 90t trên min Bc là vùng Qung Bình  i 80 ngày dông. Xét dng din bin c nhn thy mùa dông không ng nht gia các vùng. Nhìn chung,  Bc B mùa dông tp chung trong khong t n tháng 9. Trên vùng Duyên Hi Trung B,  phn phía  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  5 Bn Qung Ngãi) là khu vi nhiu dông trong tháng 4, t tháng 5 n tháng 8 s ngày dông khong 10 ngày/tháng, tháng nhiu dông nht (tháng 5) c 12ng 14 ngày/tháng, B nh  u mùa (tháng 4) và tháng cui mùa (tháng 10) dông còn ít, mi tháng ch gp t 25 ngày dông. Phía Nam duyên hi Trung B (t nh tr vào) là khu vc ít dông nhng ch có trong tháng 5 s ngày dông khoHoà 10 ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thit 13 ngày/tháng.  min Nam khu vc nhiu dông nht  ng bng Nam B t 120   thành ph H  min Nam    min B n tháng 11 tr u mùa (tháng 4) và tháng cui mùa (tháng 11) có s c trung bình có t 15  20 ngày/tháng, tháng 5 là tháng nhiu dông nht trung bình gp trên  thành ph H Chí Minh 2  Vit các thit b ghi sét và b ghi tng hng dây tn trong nhic, kt qu thu thp tình hình s c n 220kV min Bc t -c cho trong bng sau: Tình h-2009. Loi s c  i 220 kV  Li -  Tng s u Tng s u Do sét 1987 2 1 2 1 1 1989 2 5 5 2 1 1996 24 3 6 2 1 2000 25 4 2 1 1 2004 30 2 3 1 1 2009 19 4 4 4 3 Tng s 106 16 22 11 8 Trong tng s s c  u c ng dây 220kV Ph Li-  nguyên nhân do sét là 8/11 ching dây Ph Li-ng dây quan trng ca min Bc nên ly kt qu trên làm kt qu chung cho s c i n min Bc. y rng s c do sét gây ra rt ln, nó chim ch yu trong s c n, vì vy dông sét là mi nguy him ln nh  hong ci n.  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  6 1.3 Vấn đề chống sét. Vit Nam nng dông sét trung bình thuc loi cao trên th gii. Dông sét không ch gây ra các thit hi nghiêm trng v i và ca mà còn gây ra tâm lý hoang mang, lo li dân. Thit hi này s c ta thc hin công cuc công nghip hóa, hii hóa do s dng nhiu thit b n t nhy cm vi sét. Vic nghiên cu tìm ra gii pháp phòng chng sét hiu qu không ch c mà còn rt cn thit và có tính ng di sng. Trong nh u công trình nghiên cu liên n dông sét và phòng chng sét, mang li nhiu li ích thit thi dân. Mc Vin Va cc hi tài u xây dng quy trình công ngh phòng chng sét cho các công trình xây dng  Vii n khoa hc cng sét, t    ng sét cho công trình xây dng phù hp vi môi ng dông sét ca Vit Nam.  nghiên cu các công trình khoa hc liên qu  chun quc t và quc gia, các nhà khoa hc Vin Va cng quy trình chng sét áp dng cho Vit Nam vm mi nhc cp nht. Quy c trình bày ngn gn, d hiu, d áp dng. Trong quy trình ch trình bày các phn thit yu nht, la chn gii pháp trích dn sang các tiêu chui vi các mc phc t tr hu hiu cho vic thit k chc khuyn cáo chuy quan ch c tip theo nhm xây dng thành tiêu chun chng sét cho công trình xây dng ca Vit Nam.  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  7 CHƢƠNG II BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP 2.1 Khái niệm chung.           c tip có th n, phá hn, gây cc bo v. S c mt n  tr   y s m bo v mt k thut , kinh t và m thu                 p  m bo v mt k thut và quan tâm ti các ch tiêu kinh t sao cho hp lý. 2.2 Các yêu cầu kĩ thuật đối với hệ thống chống sét đánh trực tiếp. Yêu ci vi bo v chc tip ca trm bin áp là tt c          ci thin tr s ca n tr ni t. u nht trong trm phân phi ngoài tri là cun dây máy bin áp, vì vy khi dùng c bo v máy bin áp thì yêu cu khong cách gim ni vào cm ni vào h thng nt ca v máy bin áp phi l 15m.  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  8 Tit din các dây dn sét ph  l m bo tính nh nhit khi có dòng sét chy qua.   2.3 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét. 2.3.1 Tính toán chiều cao cột thu lôi.  x + h a h x - h a - . 2.3.2 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét. Phm vi bo v ca mt c  cao h x là mt  1,6 () 1 xx x r h h h h   (2.1) - h x  2/3h ) 8,0 1.(5,1 h h hr x x  (2.2) - h x > 2/3h )1.(75,0 h h hr x x  (2.3) Hình 2.1 Phm vi bo v ca mt ct thu sét 2.3.3 Phạm vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột thu sét. a. Phm vi bo v ca 2 ct thu lôi có chiu cao bng nhau. h 0,8h h x 2 3 h 0,75h 1,5h r x a b c  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  9 Xét 2 ct thu  cao bng nhau h 1 = h 2 = h, cách nhau 1 khong a . 1,5h 0,75h (2/3)h0,8h h x (a) (b) r 0 r x1 r x2 h 0 h O 1 O 2 (1) (2) Hình 2.2 Phm vi bo v ca hai c cao bng nhau.  Khi a = 7h thì mi vt nm trên mt  khong gia 2 ct không b sét   Khi a < 7h thì khong gia 2 ct s bo v  cao ln nht h 0 c  7 o a hh - Phm vi bo v. + Phn ngoài: gia tng ct. + Phn gi   m 1, 2, t ct gi  cao h 0 ) - Tính toán phm vi bo v. + Bán kính bo v ca tng ct: r x1 = r x2 = r x + Bán kính bo v gia hai ct: r 0x . +  cao ln nht bo v c gia hai ct: 0 7 a hh  2 . 3 x hh  ) 8,0 1.(5,1 h h hr x x   2 . 3 x hh  )1.(75,0 h h hr x x  Các công thc áp dng khi h thng ch cao nh  Nu h thng ch cao lc bng 30m thì các công thc n c hiu chnh theo h s p nêu  mc. b. Phm vi bo v ca 2 c cao khác nhau.  ÁN TT NGHIP K THUN CAO ÁP SVTH:  Lp:  10 Xét 2 c cao là h 1 và h 2 , cách nhau 1 khoc b  hình v. 1 2 3 O 1 O O 3 O 2 0.8h 1 h x h 0 2/3h 1 2/3h 2 0.8h 2 h 2 r x1 r 0x r x2 1.5h 2 0.75h 2 x Hình 2.3 Phm vi bo v ca 2 c cao khác nhau. nh phm vi bo v: - Phn ngoài: gia tng ct. - Phn trong: t nh ct h 1 ng thng nm ngang ct phm vi bo v ca ct h 2 ti 3  , vi 3  là v t ct gi  cao là h 1 . - Phn gia: gia hai c  cao h 1 . ' ' ' 1 3 1 2 3 2 ()OO a OO OO a x     x là bán kính bo v ca ct h 2 cho ct gi ng ' 1 h + Tính toán phm vi bo v. - Tính bán kính bo v tng ct r x1 , r x2 . - Tính bán kính bo v gia hai ct r ox . - Khong cách gia ct thp và ct gi ng a  = a   kính bo v ca ct cao h 2 cho ct gi  cao h 1 ). -  cao ln nhc bo v gia ct 1 và 3  : ' 01 3' 1 7 a hh   c. Phm vi bo v ca nhiu ct thu lôi Khi công trình cc bo v chim mt khu vc rng ln nu ch dùng mt vài ct thì ct phi rt cao gây nhic thi công và lp ráp. ng hp này ta dùng phi hp nhiu ct v bo v. Phn ngoài [...]... 86m - Cá xà phí 110kV o 8m và 11m, á xà phí 220kV SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 o 11m và 17m 12 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Sơ đồ mặt bằng như hình vẽ AT2 AT1 Hình 2.6 Sơ đồ mặt bằng trạm biến áp SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 13 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2.4.1 Phƣơng án 1 Phương án 1 ố trí cột thu sét như hình vẽ ( Đánh số thứ tự các cột như hình vẽ) 4 2 3 1 6 7 5 10 8 9... sét hoặc trên đƣờng dây, sóng điện áp có kh năng phóng điện ngƣợc tới các thiết bị và công trình cần b o vệ, phá hủy các thiết bị điện và máy biến áp SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 35 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Về nguyên tắc là ph i tách rời các hệ thống nối đất nói trên nhƣng trong thực tế ta chỉ dùng một hệ thống nối đất chung cho các nhiệm vụ Song hệ thống nối đất chung ph i đ m b... sét phương án 1 Chú thích Ph m vi b o vệ cột cao 17m: Pham vi b o vệ cột cao 11m: SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 23 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2.4.2 Phƣơng án 2 Phương án 2 ố trí cột thu sét như hình vẽ (Đánh số thứ tự các cột) 4 3 2 1 8 7 6 5 10 9 12 11 15 14 17 20 16 AT2 19 22 23 26 29 13 25 28 AT1 18 21 24 27 Hình 2.9 Bố trí các cột thu sét của phương án 2 SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp:... sét: L = L1 + L1 = 219 + 90 = 309 (m) Nhận xét: Qu 2 phƣơng án trên, t thấy c 2 phƣơng án đều đ m b o ph m vi b o vệ cho thiết bị trong tr m Tuy nhiên phƣơng án 1 tổng chiều dài kim thu sét nhỏ hơn phƣơng án 2 Vậy chọn phƣơng án 1 là phƣơng án thiết kế SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 34 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP CHƢƠNG III TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 3.1 Yêu cầu nối đất cho trạm biến... biến áp Nối đất là đem á ộ phận bằng kim lo i có nguy ơ ị tiếp xúc với dòng điện ( hƣ hỏng á h điện ) nối với hệ thống nối đất Nhiệm vụ của nối đất là t n dòng điện xuống đất để đ m b o ho điện thế trên vật nối đất có trị số bé Hệ thống nối đất là một phần quan trọng trong việc b o vệ quá điện áp Tùy theo nhiệm vụ và hiệu qu mà hệ thống nối đất đƣợc chia là ba lo i - Nối đất làm việc - Nối đất an toàn...  15, 067m 3 Bán kính b o vệ của cột h0 ho độ cao hx = 17m r0 x 2122  0, 75.h0 (1  hx )  0, 75.(22, 6  17)  4, 2m h0 Tính toán tƣơng tự cho cặp cột (2;3) và (3;4) - Xét cặp cột (1;5) h1 = h5 = 25m a15 = 19m a 7 Chiều cao cao nhất 2 cột có thể b o vệ h0  h   27  SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 19  24,3m 7 29 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 2 hx  17  ho  16,19m 3 Bán kính b o vệ... h0 Tính toán tƣơng tự cho các cặp cột (23;26) - Xét cặp cột (24;27) h24 = h27= 17m a24-27 = 16m a 7 Chiều cao cao nhất 2 cột có thể b o vệ: h0  h   17  16  14, 714m 7 2 hx  11  h0  9,81m 3 Bán kính b o vệ của cột h0 ho độ cao hx = 11m SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 28 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP r0 x 2122  0, 75.h0 (1  hx )  0, 75.(14, 714  11)  2, 78m h0 Tính toán tƣơng tự... điện áp ƣớ và tiếp xú trong mọi trƣờng hợp đều không vƣợt quá giới h n ho ph p + Đối với á thiết ị điện ó điểm trung tính trự tiếp nối đất yêu ầu điện trở nối đất ph i tho mãn: R ≤ 0,5(Ω) + Đối với á thiết ị ó điểm trung tính á h điện thì: R  250 I () + Đối với hệ thống ó điểm trung tính á h điện với đất và hỉ ó một hệ thống nối đất dùng hung ho thiết ị o áp và h áp thì: R  125 I () + Còn nếu điện. .. 16m 3 Bán kính b o vệ r0 x1214  0,75.(h01214  hx )  0,75.(23,134 17)  4,6m r0 x15  1,5.27  1,875.17  8,625m Tính toán tƣơng tự cho các cột (2, 3, 4, 5, 8, 9, 12, 13, 14) + Phạm vi bảo vệ phối hợp giữa 2 cột - Xét cặp cột (1;2) h1 = h2= 27m a12 = 30,8m a 7 Chiều cao cao nhất 2 cột có thể b o vệ h0  h   27  SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 30,8  22, 6m 7 19 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN... 2 hx  17  h0913  14, 05m 3 Bán kính b o vệ của cột h0 ho độ cao hx = 17m là: r0 x913  0,75.(h0  hx )  0,75.(21,08  17)  3,06m - Xét cặp cột (12;14) h12 = h14 = h = 27m a12-14= 27,06 m hx = 17m Độ cao lớn nhất cột h14 và cột h12 có thể b o vệ h0  h  a 27, 06  27   23,134(m) 7 7 SVTH: Thái Nguyên Sơn – Lớp: Đ4H3 20 ĐỐ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Bán kính b o vệ của cột h0 ho độ . Tng s 106 16 22 11 8 Trong tng s s c  u c ng dây 220kV Ph Li-  nguyên nhân do sét là 8/11 ching dây Ph Li-ng dây quan trng ca