Giới thiệu chung về hiện tượng sét ở Việt Nam

http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp OBO OK S CO M Lời nói đầu Đờng dây trạm biến áp phần tử hệ thống truyền tải phân phối điện năng.Cùng với phát triển nhanh khoa học kỹ thuật điện ngày trở nên quan trọng phát triển chung xã hội Công suất phụ tải ngày tăng kèm theo đòi hỏi ngày cao chất lợng điện năng,điều thúc đẩy phát triển nhanh hệ thống điện.Trạm biến áp nơi nhận điện cung cấp cho phụ tải Các thiết bị trạm đại chiếm số vốn đầu t tơng đối lớn Trong vận hành trạm xuất nhiều loại cố khác nhau, cố nguy hiểm trạm sét đánh trực tiếp vào trạm dây dẫn tới trạm Sét tợng phóng điện với dòng điện lớn gây phá hỏng máy biến áp đờng dây Khi bị sét đánh thờng dẫn đến ngừng trệ việc cung cấp điện truyền tải điện số khu vực, điều làm thiệt hại lớn đến kinh tế , xã hội tính mạng ngời.Điều đòi hỏi phải tính toán hệ thống chống sét cho giảm đợc tối đa tợng sét đánh vào khu vực bảo vệ Trong đề tài với nhiệm vụ thiết kế hệ thống chống sét cho trạm biến áp đờng dây cao áp dẫn tới trạm Tuy cố gắng nhiều nhng thời gian hạn chế kiến thức có hạn nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót mong thầy cô bạn góp ý bảo thêm Bài đồ án đợc hoàn thành em xin chân thành cảm ơn động viên bạn giúp đỡ tận tình thầy giáo, cô giáo môn Hệ Thống Điện Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt hớng dẫn trực tiếp bảo tận tình thầy giáo Trần Văn Tớp Em xin chân thành cảm ơn KIL Mở đầu Giới thiệu chung tợng sét Việt Nam Qua việc nghiên cứu giông sét biện pháp bảo vệ chống sét cho công trình, thiết bị có lịch sử từ lâu đời Ngày ngời ta tìm đợc biện pháp, hệ thống thiết bị kỹ thuật tiên tiến để phòng chống sét cách hữu hiệu an toàn Tuy nhiên giông sét tợng tự nhiên Mật độ, thời gian cờng độ sét mang tính ngẫu nhiên việc nghiên cứu chống sét quan trọng công trình vùng khác nhau, điều kiện khí hậu thiết bị kỹ thuật khác nên đặc điểm giông sét gây tác hại khác Tuỳ theo vùng mà có biện pháp thích hợp để phòng chống sét có hiệu A.Tình hình giông sét việt nam: Theo đề tài KC-03-07 Viện lợng năm số ngày giông Miền bắc nớc ta thờng giao động khoảng từ 70 đến 110 ngày số lần giông từ 150 đến 300 lần, nh vào mùa ma trung bình ngày xảy từ đến giông Vùng giông nhiều Miền Bắc vùng Tiên Yên, Móng Cái; Tại hàng năm có từ 100 đến 110 ngày, tháng nhiều giông tháng VII, VIII có tới 25 ngày/ tháng Một số vùng khác có địa hình chuyển tiếp cồng số lần giông nhiều tới 200 lần với số ngày giông khoảng 100 ngày, vùng lại từ 150 đến 200 giông năm tập chung khoảng 90 đến 100 ngày Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội KIL OBO OKS CO M Nơi giông vùng Quảng Bình hàng năm có 80 ngày giông Xét dạng diễn biến mùa giông năm ta thấy mùa giông không hoàn toàn đồng vùng Nói chung Bắc Bộ mùa ma bão tập chung khoảng từ tháng đến tháng phía tây Bắc Bộ mùa giông tập trung khoảng từ đầu tháng đến tháng nơi khác thuộc Bắc Bộ tháng 5, tháng Hà Tĩnh, Quảng Bình Vùng Duyên hải trung phần phía bắc đến Quảng Ngãi khu vực tơng đối nhiều giông tháng từ tháng đến tháng Số ngày giông tập trung xấp xỉ 10 ngày/tháng Tháng nhiều giông (tháng ) quan sát đợc 12 đến 15 ngày Những tháng đầu mùa (tháng 4) tháng cuối mùa (tháng 10) tháng gặp từ đến lần giông Phía nam Duyên Hải trung (từ Bình định trở vào) khu vực giông thờng có tháng số ngày giông xấp xỉ lớn 10 ngày (Tuy hoà 10 ngày, Nha Trang ngày, Phan Thiết 13 ngày) tháng khác mùa đông tháng quan sát đợc từ đến ngày giông Miền Nam nhiều giông hàng năm trung bình quan sát đợc từ 40 đến 50 ngày đến 100 ngày tuỳ nơi Khu vực nhiều giông vùng đồng Nam Bộ số ngày giông trung bình hàng năm lên tới 120 đến 140 ngày (Sài Gòn 138 ngày, Hà Tiên 129 ngày) Bắc Bộ vào khoảng 100 ngày Mùa giông Nam từ tháng đến tháng 11, trừ tháng đầu mùa tháng tháng cuối mùa tháng 11 số ngày giông trung bình 10 ngày tháng tháng tháng đến tháng 10 tháng quan sát trung bình gặp 20 ngày giông (sài gòn 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày) Tây Nguyên mùa giông thờng có 2, tháng số ngày giông đạt tới 10 đến 15 ngày tháng 4, tháng tháng Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát đợc chừng 15 ngày giông bắc Tây Nguyên 10 đến 12 ngày, nam Tây Nguyên (P Lây Cu 17 ngày Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày) tháng khác mùa đông tháng trung bình từ đến ngày giông Qua số liệu khảo sát ta thấy tình hình giông sét ba miền khác nhau, vùng lân cận lại có mật độ giông sét tơng đối giống Kết nghiên cứu đề tài KC-03-07 ngời ta lập đợc đồ phân vùng giông toàn Việt nam phân thành vùng 147 khu vực Các thông số cho ghi bảng Bảng : Tháng Mật độ Ngày giông Giờ giông Vùng trung bình trung bình sét trung giông bình cực đại (ngày/năm) (giờ/năm) Đồng ven biển Miền Bắc 81,1 215,6 6,47 Miền núi trung du Miền Bắc 61,6 219,1 6,33 Cao nguyên Miền Trung 47,6 126,21 3,31 5;8 Ven biển Miền Trung 44,0 95,2 3,55 5;8 Đồng Miền Nam 60,1 89,32 5,37 5;9 Từ số liệu ngày giông số lợng đo lờng nghiên cứu thực qua giai đoạn tính toán đa số liệu dự kiến mật độ phóng điện xuống khu vực (bảng 2) Bảng : Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Khuvực miền núi trung du miền bắc 2,1 ữ 4,2 Khu vực cao nguyên miền trung 1,2 ữ 2,4 Khu vực ven biển miền trung 1,22 ữ 2,44 Khu vực đồng miền nam 1,26 ữ 2,52 4o ữ 60 4,86 ữ 7,92 4,2 ữ 6,3 2,4 ữ 3,6 2,44 ữ 3,65 2,52 ữ 3,78 60 ữ 80 7,92 ữ 9,72 6,3 ữ 8,4 3,6 ữ 4,8 3,65 ữ 4,87 3,78 ữ 5,04 KIL OBO OKS CO M Số ngày Khuvực giông đồng ven biển miền bắc 20 ữ 40 2,43 ữ 4,68 80 ữ 9,72 ữ 12,1 8,4 ữ 10,5 4,8 ữ6,0 4,87 ữ 6,09 5,04 ữ 6,3 100 100 ữ 12,15ữ14,58 10,5 ữ12,6 6,0 ữ7,2 6,09 ữ 7,31 6,3 ữ 5,76 120 Qua nghiên cứu ta thấy Việt Nam nớc có số ngày giông nhiều mật độ phóng điện lớn dòng sét gây nên thiệt hại đáng kể cho lới điện công trình xây dựng Việt Nam B ảnh hởng giông sét Việt Nam khuôn khổ đề tài cấp nhà nớc KC-03-07 lắp đặt vật ghi sét ghi tổng hợp đờng dây tải điện nhiều năm liên tục Kết thu thập tình hình cố lới điện 220kV Miền Bắc từ năm 1987ữ1992 (bảng ) Bảng : Loại cố Dới 220KV ĐDK phả lại ữ Hà đông năm Tổng số Vĩnh cửu Tổng số Vĩnh cửu Do sét 1987 2 1 1988 5 1989 24 1990 25 1 1991 30 1 1992 19 4 Tổng số 106 16 38 11 Trong tổng số cố vĩnh cửu đờng dây không 220 kV Phả Lại ữ Hà Đông nguyên nhân sét 8/11 chiếm 72,7% Sở dĩ lấy kết cố đờng dây Phả Lại ữ Hà Đông làm kết chung cho cố lới điện Miền Bắc đờng dây quan trọng Miền Bắc cố đờng dây ảnh hởng lớn đến tình hình chuyên tải điện Miền Bắc Kết luận : Qua nghiên cứu tình hình giông sét Việt Nam tác hại sét gây nên lới điện, việc bảo vệ chống sét cho đờng dây điện trạm biến áp thiếu đợc thiết kế lới điện Vì việc đầu t nghiên cứu chống sét cần thiết để nâng cao độ tin cậy vận hành lới điện nớc ta Chơng I : Tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp KIL OBO OKS CO M 1.1 :Giới thiệu chung Khi thiết bị điện trạm phân phối điện trời bị sét đánh trực tiếp gây hậu ngiêm trọng : gây nên h hỏng thiết bị điện, dẫn đến việc ngừng cung cấp điện toàn trạm thời gian dài làm ảnh hởng đến việc sản xuất điện ngàng kinh tế quốc dân khác Hiện để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình thờng dùng hệ thống thu sét nh: cột thu sét, dây thu sét Hệ thống thu sét gồm phận thu sét (kim, dây ), phận nối đất dây dẫn liên hệ hai phận với Cột thu sét đặt độc lập điều kiện cho phép đặt kết cấu trạm nhà máy Thông thờng để giảm vốn đầu t để tận dụng độ cao trạm biến áp ngời ta đặt cột thu sẻt xà đỡ, cột đèn chiếu sáng, mái nhà Cột thu lôi độc lập thờng đắt nên dùng 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 đờng dây chúng đợc nối đất chung vào hệ thống nối đất trạm.Vì sét đánh vào thu lôi hay đoạn dây chống sét toàn dòng điện sét vào hệ thống nối đất trạm làm tăng thiết bị đợc nối đất chung với hệ thống nối đất trạm Độ tăng lớn gây nguy hiểm cho thiết bị, điều kiện cho phép đợc đặt cột thu lôi công trình trạm dùng dây chống sét trạm Tác dụng bảo vệ hệ thống thu sét chỗ tập trung điện tích đỉnh phận thu sét, tạo nên điện trờng lớn với đầu tia tiên đạo Do thu hút phóng điện sét hình thành khu vực an toàn bên dới, chung quanh hệ thống thu sét Bộ phận nối đất hệ thống thu sét cần có điện trở nối đất bé để việc tập trung điện tích cảm ứng đất đợc dễ dàng có dòng điện sét qua điện áp phận hệ thống thu sét không đủ gây nên phóng điện ngợc từ tới công trình đặt gần Khi thiết kế hệ thống chống sét phải ý so sánh mặt kỹ thuật, mỹ thuật vấn đề nối đất cột thu lôi Đối với trạm phân phối trời 110kV trở nên có mức cách điện cao nên đặt cột thu lôi kết cấu trạm phân phối ,các trụ kết cấu có đặt cột thu lôi phải đợc ngắn cho dòng điện sét khuếch tán vào đất theo 3ữ4 hệ thống nối đất Ngoài trụ kết cáu phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất Khi bố trí cột thu sét trạm phân phối trời 110kV trở lên phải0 thực điều sau: + chỗ nối kết cấu có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổ xung nhằm đảm bảo điện trở không đợc + Khi bố trí cột thu lôi xà trạm 35kV phải tăng cờng cách điện lên đến mức cách điện cấp 110kV +Trên đầu cuộn dây 6ữ10kV cần đặt chống sét van +Để bảo vệ cuộn dây 35kV cần đặt chống sét van Khoảng cách chỗ nối vào hệ thống nối đất vỏ máy biến áp chống sét van phải nhỏ 5m + Khoảng cách không khí kết cấu trạm có đặt cột thu lôi phận mang điện không đợc bé chiều dài chuỗi sứ + Có thể nối cột thu lôi vào hệ thống nối đất trạm phân phối cấp110kV yêu cầu đợc thực Khi dùng cột thu lôi độc lập phảI ý đến Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội KIL OBO OKS CO M khoảng cach cột thu lôi đến phận trạm để tránh khả phóng điện từ cột thu lôi đến vật đợc bảo vệ Đối với nhà máy điện dùng sơ đồ đợc đặt cột thu lôi xà máy biến áp máy phát điện máy biến áp đợc lối với cầu bọc kín hai đầu đợc lối đất Nếu cầu có phân đoạn không đợc phép đặt cột thu lôi xà máy biến áp để đảm bảo mặt khí để trống ăn mòn cần phải theo qui định loại vật liệu, tiếp diện dây dẫn dùng mặt đất dới đất 1.2 Yêu cầu đối vơí cột tròng sét dây thu sét Cột thu sét lên dùng giá đỡ cột bê tông cốt thép để làm dây dẫn dòng điện sét từ kim thu sét đến hệ thống lối đất để giảm vốn đầu t + Cột thu lôi đợc thiết kế làm việc trạng thai tự không làm việc trạng thá căng + Khi trọn phần tử cột thu lôi (phần thu dây dẫn dòng điện sét) dựa phát nóng chúng tính toán bỏ qua tản nhiệt môi trờng xung quanh Kim thu sét phải nhỏ nhọn để tập trung điện tích tạo lên trờng lớn với tia tiên đạo thu hút dòng điện sét hình thành khu vực an toàn bên dới xung quanh hệ thống thu sét + Dây thu sét phải có tiết diện nhỏ bề mặt dẫn điện tốt để đảm bảo dòng điện sét chạy qua, tập trung điện tích thu hút dòng điện sét phía không gây ảnh hởng đến phần tử nằm phạm vi bảo vệ đem lại an toàn cho thiết bị - Khi bố trí dây thu sét để bảo vệ cho đờng dây cao áp tuỳ theo cách bố trí dây đãn cột treo hai thu sét Các dây trống sét đợc treo đờng dây tải điện cho dây dẫn ba pha nằm phạm vi bảo vệ dây 1.3 Tính toán hệ thống chống sét 1.3.1.Các công thức sử dụng tính toán bảo vệ chống sét a Phạm vi bảo vệ cột thu sét: Phạm vi bảo vệ cột thu sét miền giới hạn mặt hình chóp tròn xoay có bán kính đáy đợc xác định phơng trình : rx = 1,6 (h - hx ) hx 1+ h (1-1) Trong : - h độ cao cột thu sét - rx bán kính phạm vi bảo vệ mức cao hx - hx độ cao vật cần đợc bảo vệ - h - hx độ cao hiệu dụng cột thu sét Để dễ dàng thuận tiện tính toán thiết kế thờng dùng phạm vi bảo vệ dạng đơn giản hoá (hình 1-1) đờng sinh hình chóp có dạng gấp khúc Khi bán kính bảo vệ đợc tính toán theo công thức sau : - Khi - Khi hx h h hx hx ; rx = 1,5h (1 - 0,8h ) hx rx ; = 0,75h (1 - h ) (1-2) (1-3) Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Các công thức dùng trờng hợp cột thu sét cao tới 30m Khi cột có 5,5 KIL OBO OKS CO M độ cao 30m phải nhân theo hệ số hiệu chỉnh P với P = h hình vẽ dùng hoành độ 0,75h.P 1,5h.P Mặt phạm vi bảo vệ mức cao hx Hình 1.2 Phạm vi bảo vệ cột thu sét b Phạm vi bảo vệ cuả hai cột thu sét có độ cao Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có kích thớc lớn nhiều so với tổng số phạm vi bảo vệ hai cột đơn Bằng thực nghiệm ngời ta chứng minh đợc khu vực có xác suất 100% phóng điện vào cột thu sét có bán kính r =3,5h Nh hai cột thu sét đặt cách a = 2R = 7h điểm mặt đất khoảng hai cột không bị sét đánh Từ suy hai cột thu sét đặt cách khoảng cách a < 7h bảo vệ đợc độ cao h0 xác định : h- h0 a = h0 a =h- (1-4) Mặt cắt thẳng đứng qua hai cột thu sét phạm vi bảo vệ cho hình ( 1-3): Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp KIL OBO OKS CO M Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Hình Phạm vi bảo vệ cột thu sét có độ cao c Phạm vi bảo vệ cột thu sét có độ cao khác Cột có độ cao h1 Cột có độ cao h2 (h1< h2) Khoảng cách cột a Ta có cách vẽ phạm vi bảo vệ : Hình Phạm vi bảo vệ cột thu sét có độ cao khác Khi độ cao cột thu sét vợt 30m có hiệu chỉnh tơng tự nh và: a = h - 7p h0 Cách vẽ phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có chiều cao khác đựoc trình bày ( hình - ) Trớc tiên vẽ phạm vi bảo vệ cột cao, sau qua đỉnh cột thấp vẽ đờng thẳng gặp đờng sinh phạm vi bảo vệ cột cao điểm 3, điểm đợc xem đỉnh cột giả định với cột thấp ( cột ) hình thành đôi cột có độ cao ( h2 ) với khoảng cách a/ Khoảng cách cột với cột giả định L Khi : a= a - L Nếu h2 > h1 Thì: L = 0.75 h1( 1- h2/h1) Nếu h2 h1 Thì: Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội L =1,5 h1 (1- h2/ h1) KIL OBO OKS CO M d.Phạm vi bảo vệ nhiều cột thu sét Khi công trình cần đợc bảo vệ chiếm khu vực rộng lớn, dùng vài cột phải cao gây nhiều khó khăn cho việc thi công, lắp giáp Trong trờng hợp ta nên bố trí nhiều cột thu sét để phối hợp bảo vệ Vật có độ cao hx nằm đa giác hình thành cột đợc bảo vệ thoả mãn điều kiện: (1-5) D ( h - h x ) = Trong đó: - D : đờng kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác hình thành đỉnh cột thu sét - = h - hx : độ cao hiệu dụng cột thu sét, phần vợt cao so với mức cao hx Khi cột thu sét bố trí cần phải kiểm tra điều kiện bảo vệ an toàn cho cặp ba cột đặt gần Nếu độ cao vợt 30m điều kiện bảo vệ (1-5) đợc hiệu chỉnh theo D (h- hx ) p = p Khi xét nhóm cột bảo vệ gồm có ba cột hợp với thành tam giác có ba cạnh a, b, c D đợc tính nh sau : a.b.c D = p ( p a )( p b)( p c) (m) Trong : p nửa chu vi tam giác ABC a+b+c P= (1 - 7) a) b) Hình a.Phạm vi bảo vệ cột thu sét b.Phạm vi bảo vê cột thu sét !.3.2 Các thiết bị trạm nhiệm vụ tính toán : a Kích thớc trạm : Trạm có kích thớc : Chiều dài : 50m Chiều rộng : 35m Phía 110 kV có : Hai lộ 110 kV dẫn điện vào trạm Thiết bị phân phối cao áp gồm hai hệ thống góp có chiều dài 18,5 m Hai maý biến áp có độ cao m Chiều cao xà kéo dây cao 11 m Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp KIL OBO OKS CO M Chiều cao góp cứng 8m Nhà điều khiển cao 5m , chiều dài 27 m , chiều rộng m đặt thiết bị phân phối, thiết bị dự phòng thiết bị điều khiển toàn trạm Các thiết bị khác nh dao cách li, máy cắt nằm dới hai hệ thống góp nên ta không cần xét đến *Nhiệm vụ phải bố trí cột thu sét mặt trạm cho đảm bảo chống sét đánh trực tiếp cho tất thiết bị trạm Bao gồm : dự tính số lợng, vị trí đặt cột thu sét, độ cao cột Phạm vi bảo vệ cột, phạm vi bảo vệ tơng hỗ cột phạm vi bảo vệ toàn hệ thống thu sét *Ta bố trí phơng án nh sau: Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp KIL OBO OKS CO M 1.4 Vạch phơng án tính toán phơng án 1.4.1 Phơng án 1: *Trong phơng án ta bố trí cột thu sét A,B,C ,D đặt trực tiếp xà đỡ dây cột E,F đặt nhà đIều khiển Vị trí cột nh hình vẽ 1.7 a.Tính độ cao cột phía 110 kV +Độ cao thiết bị cần bảo vê hx = 11 m -Xét nhóm cột ABCD Các cột tạo thành hình chữ nhật với khoảng cách cột : AD = BC =18,5 m AB = CD = 27 m Để cho toàn diện tích giới hạn đỉnh cột đợc bảo vệ : D Trong : D: đờng kíng đờng tròn ngoại tiếp tứ giác ABCD : độ cao tác dụng cột 27 + 18,5 = 32,73 m 2 Ta có D= AB + AD = D Ta có : 32,73 4,09 Vậy độ cao tác dụng nhỏ đảm bảo phạm vi bảo vệ 4,09 m Độ cao cột thu lôi tối thiểu : h1= +hx = 4,09 + 11 = 15,09 m Do ta chọn chiều cao cột thu sét A,B,C,D 15,5 m b.Tính độ cao cột phía máy biến áp nhà điều khiển +Độ cao thiết bị cần bảo vệ : hx = 5m -Xét nhóm cột CDEF Bốn cột tạo thành hình chữ nhật với khoảng cách cột : DE = CF = 25,5 m EF = CD = 27 m Để đảm bảo toàn diện tích giới hạn đỉnh cột đợc bảo vệ : D Trong : D đờng kính đờng tròn ngoại tiếp hình chữ nhật CDEF 2 D = CF + CD = 25,5 + 27 =37,14 m : độ cao tác dụng cột 2 D 37,14 4,64 Vậy độ cao tác dụng tối thiểu đảm bảo phạm vi bảo vệ 4,64 m Độ cao tối thiểu đảm bảo phạm vi bảo vệ là: h2 =hx + = + 4.64 = 9,64 m Vậy ta lấy độ cao cột EF 10 m Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 10 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp KIL OBO OKS CO M Kvq hệ số ngẫu hợp (khi kể đến ảnh hởng vầng quang) dây dẫn pha với dây chống sét c Điện áp đặt lên chuỗi sứ Điện áp đặt lên chuỗi cách điện tổng đại số thành phần (kV) Ucđ = UD - Kvq.UD + Ulv (kV) = UD(1 - Kvq)+ Ulv a = (1 - Kvq)(t.R + Lccs) + Ulv (kV) (3-26) Đối với loại cột điện ta thiết kế hệ số Kvq pha B pha C bé so với pha A Kvq(B,C) = 0,184 < Kvq (A) = 0,287 Do tính toán ta tính với pha B pha C Vậy ta có Kvq=0,184 Thay trị số vào công thức (3-26) Lccs = 10,8 (àH) ; Ulv = 57,2 (kV) a Ta có Ucđ = (1 - 0,184 )(t.R +10,8 ) + 57,2 Ucđ = 0,408 a.(t.R +10,8 ) + 57,2 (3-27) Giá trị Ucđ sét đánh vào khoảng vợt với độ dốc a thay đổi thời điểm t khác với Rc = 12 , ta lập đợc bảng sau (bảmg 3-1): Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 48 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Bảng 3-1 a 150,2 24 243,0 48 336,2 72 429,2 96 522,3 615,3 34 708,3 68 801,3 92 894,4 16 987,4 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 (3-8) KIL OBO OKS CO M (kA/às ) 119,1 84 338,7 483,1 52 625,1 36 767,1 909,1 04 1051, 09 1193, 07 1335, 06 1477, 04 248,1 14 439,0 88 630,0 32 820,9 76 1011, 92 1202, 86 1393, 81 1584, 57 1775, 1966, 64 297,1 04 537,0 88 776,9 12 1016, 82 1256, 72 1496, 62 1736, 53 1976, 43 2216, 34 2456, 24 346,0 64 634,9 28 923,7 92 1212, 66 1501, 52 1790, 38 2079, 25 2368, 11 2656, 98 2945, 84 395,0 24 732,8 48 1070, 67 1408, 1746, 32 2084, 14 2421, 17 2740, 21 3097, 62 3435, 44 443,9 84 830,7 68 1217, 55 1604, 34 1991, 12 2377, 90 2764, 69 3151, 47 3538, 26 3925, 04 10 492,9 44 928,6 88 1364, 43 1800, 18 2235, 92 2671, 66 3107, 41 3543, 15 3978 4414, 64 541,0 94 1026, 61 1511, 31 1996, 02 2480, 72 2965, 42 3450, 13 3943, 83 4419, 54 4904, 24 590,86 1124,5 1658,1 2191,8 2725,5 3259,1 84 3792,8 4326,1 4860,1 5393,8 Từ số liệu tính đợc bảng 3-1 ta vẽ đợc hàm Ucđ= f(a,t) nh hình vẽ Trên hình vẽ 3-8 ta kết hợp vẽ đặc tuyến phóng điện chuỗi sứ theo số liệu bảng 3-2 Bảng 3-2 t(às) 7- 4,5 1020 930 860 815 790 790 780 780 770 Khi Ucđ Upđcs sử dụng đồ thị hình (3-8) xác định đợc tham số để xảy phóng điện chuỗi sứ Giả thiết phóng điện xảy thời điểm t = Tđs cặp (Ii, ai) ta xác định đợc cặp thông số nguy hiểm (Ii, ai) qua công thức : Ii = ti (kA) Từ cặp số (Ii, ai) ta vẽ đợc đờng cong nguy hiểm (Hình 3-9) Xác suất phóng điện Vpđ xác suất cặp thông số phóng điện sét (ai, Ii) thuộc miền nguy hiểm (MNH) viết Vpđ = p {a,IMNH} hay dVpđ = p{a = ai}.p{I Ii} Ta dã biết : p{I Ii} = e Ii 26 ,1 = VI Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 49 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Vi xác suất để dòng điện I lớn giá trị Ii p = {a = ai} P{ai - da a + da}= dVa Va xác suất để độ dốc a lớn độ dốc KIL OBO OKS CO M Va = P{a ai}= e 10, I V I Từ ta tính đợc : dVpđ = Vi dVa hay Vpđ = Ii 26 ,1 dVa 10, Với VI = e , Va = e ta xác định Vpđ phơng pháp n V Ii Vpđ = i =1 Vai Với công thức tính toán trình bày , ứng với giá trị a ta có bảng kết ghi bảng sau - Bảng 3-3: Các giá trị ứng với R = 12 Dựa vào tính toán bảng 3-3 ta có giá trị Vpđ ứng với R = 12 Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 50 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Ii (kA) 133 VIi 0,004 68 Vai 0,399 Vai= Vai Vai+1 VIi V 0,239 1,12 10-3 10 V Ii 20 30 40 6,5 4,25 3,19 50 2,55 125, 130 127,5 112,6 25 0,007 0,007 0,00 0,0059 83 0,063 0,025 0,01 0,1596 60 70 80 90 100 2,1 1,8 1,43 1,25 1,1 KIL OBO OKS CO M Bảng 3-3 a (kA/àS 10 ) tpi 13,3 122,6 127 114,4 110,7 0,009 0,010 0,012 5 0,001 0,000 0,004 65 110 0,014 0,000 26 0,014 0,000 0,0958 0,038 0,015 0,00 0,002 0,000 0,000 0,000 39 16 0,000 0,56.1 0-3 0,27 10-3 0,022 0,009 0,005 0,002 10-3 10-3 10-3 3.10-3 0,001 5.10-3 0,115 0.05 10-3 10-3 Vai = 2,163.10-3 Vpđ = i =1 Tính suất cắt sét đánh vào khoảng vợt Ta tính theo công thức sau nkv = Nkv.Vpđ - Với điện trở nối đất Rc= 12 nkv = 71,325 2,163.10-3 0,61 = 0,094 (lần / 100 Km năm) 3.3.4 Tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột (nc) Tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột ( nc) ta áp dụng công thức: nc = Nc.Vpđ (lần / 100 Km năm) (3-30) Trong : - Nc số lần sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột thời gian năm chiều dài 100 Km - Vpđ xác suất phóng điện - xác suất hình thành hồ quang ngắn mạch ổn định Để tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột ta lần lợt tính toán giá trị Nc , Vpđ, Tính giá trị Nc : Nh phần 3.3.3 tính số lần sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột số lần sét đánh vào khoảng vợt dây chống sét 1/2 tổng số lần sét đánh vào đờng dây Ta có Nc = Nkv = N/2 = 71,325 (lần/100 Km năm) Tính xác suất hình thành hồ quang : mục III-4 tính suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn phơng pháp ngoại suy hàm n= f (Elv ) Hình 3-5 ta xác định đợc = 0,61 Tính xác xuất phóng điện Vpđ: a Điện áp cách điện đờng dây Ucđ(t): Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 51 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp KIL OBO OKS CO M Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Hình - 10 Hình vẽ (3 - 10) Sét đánh vào đỉnh cột đờng dây có treo dây chống sét để đơn giản xét trờng hợp sét đánh đỉnh cột điện Hình (3 - 10) Phần lớn dòng điện sét vào đất qua nối đất cột điện phần lại theo dây chống sét vào phận nối đất cột lân cận Điện áp tác dụng lên cách điện đờng dây gồm thành phần : * Điện áp giáng phận nối đất cột điện icRc Trong : - Rc điện trở cột điện ( Rc = 12 ) - ic dòng điện sét vào thân cột * Thành phần từ điện cảm ứng, ý nghĩa giống nh có sét đánh xuống đất Trong trờng hợp thành phần từ điện áp cảm ứng đợc biểu thị dạng tổng điện áp gây dòng điện cột khe phóng điện sét : dic dis dd Uc(t) = lc dt + N (t) dt dd (3-31) Trong : - Hệ số Lc : trị số điện cảm phần cột điện tính từ mặt đất tới mức treo dây dẫn : lcdd = L0 hdd - L0 điện cảm thân cột có giá trị L0 = 0,6 (àH/ m) - hdd độ treo cao dây dẫn vị trí cột (m ) * Hàm số Mdd (t) hỗ cảm khe phóng điện sét với mạch vòng dây dẫn - đất Trị số hỗ cảm hàm thời gian chiều dài khe sét tăng phát triển phóng điện ngợc : dd V t + H h H Mdd(t) = 0,2 hdd[ ln (1 + ) H - 2hdd ln h +1 ] (3-32) - hdd : độ treo cao dây dẫn cột (m) - H = hc + hdd - h = hc - hdd - hc : độ cao cột điện (m) - V = c Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 52 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp Với : + C vận tốc truyền sóng không khí C = 300 m/ às + V vận tốc phát triển phóng điện ngợc khe sét + tốc độ tơng đối phóng điện ngợc dòng điện sét ; lấy = 0,3 Do : V = c = 0,3 300 = 90 (m/ às) KIL OBO OKS CO M dic + dt tốc độ biến thiên dòng điện cột, biến thiên có thay đổi trớc sau có phản xạ từ cột lân cận dis + dt = a độ dốc sóng sét (kA/ às) Thành phần điện điện áp cảm ứng gây điện trờng khe hở phóng điện sét Thành phần đợc xác định giống nh trờng hợp sét đánh xuống đất , ký hiệu Uc (t) K vq hcs Ucđ (t) = (1Trong : K vq hcs hdd (V t + hc )( (V t + h)(V t + H ) 0,1a.hdd ) ln[ (1 + ) hc h H (3-34) hdd - (1) nói lên Ucđ giảm tác dụng dây chống sét - hc độ cao cột - hdd độ treo cao dây dẫn (m) - tốc độ tơng đối phóng điện ngợc dòng điện sét (lấy =0,3) - H = hc+ hdd (m) - h = hc - hdd - V = c = 0,3.300 = 90 (m/ às) ( c tốc độ truyền sóng 300 (m/ às), V tốc độ phát triển khe phóng điện ngợc (m/s) ) - Kvq = K. ( Kvq hệ số sét ngẫu hợp có xét vầng quang, hệ số hiệu chỉnh vầng quang =1,3 ) - a độ dốc dòng điện sét (kA/ às) Thành phần điện áp dây dẫn gây dòng điện dây chống sét Nếu điện áp dây chống sét Ucs (t) thành phần Kvq.Ucs(t) Với Kvq giải thích Ucs(t) đợc xác định công thức dic Ucs(t) = R ic.+ Lc dt + a Mcs(t) cs (3-35) Trong : - Lccs điện cảm thân cột từ mặt đất đến độ treo cao dây chống sét Lccs = L0 hcs hcs độ treo cao dây chống sét vị trí cột L0 Đã đợc chọn 0,6(àH/ m) a Mcs(t) điện áp hỗ cảm mạch khe sét với mạch dây chống sét đất : dis a Mcs(t) =Mcs(t) dt - Mcs(t) hỗ cảm mạch khe sét mạch dây chống sét đất , hỗ cảm biến thiên theo phát triển khe sét tức biến thiên theo thời gian V t + 2hc Mcs(t) = 0,2.hc.[ln 2hc (1 + ) +1] (3-36) Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 53 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp Điện áp làm việc đờng dây nh tính phần 3-5 tính suất cắt sét đánh vào khoảng vợt ta có Uđm KIL OBO OKS CO M Ulv = Với Uđm điện áp định mức đờng dây, Uđm = 110 kV 110 = 57,2 kV Vậy Ulv = Ba thành phần đầu điện áp tác dụng lên cách điện đờng dây có dấu phóng điện sét có cực tính âm chúng làm cho dây dẫn có điện dơng so với cột điện thành phần thứ t ngợc dấu nên làm giảm điện áp tổng cách điện , thành phần cuối chọn dấu với ba thành phần đầu cần tính theo điều kiện nguy hiểm Tóm lại sét đánh lên dây chống sét khu vực đỉnh cột điện áp cách điện đợc xác định theo biểu thức : Ucđ (t) = ic.R + Ucđ(t) + Uct (t) - Kvq Ucs(t) + Ulv (3-37) dis dic Hay : Ucđ (t) = ic.R + Ucđ(t) + Lcdd dt + Mdd(t) dt - Kvq - Ucs(t) +Ulv (3-38) b Tính điện áp tác dụng lên chuỗi sứ pha A có sét đánh vào đỉnh cột : a Thành phần điện áp Ucđ (t) (kV) Ucđ (t) đựơc tính theo công thức K vq hcs Ucđ(t) = (1- hdd Trong : - KvqA = 0,278 ; - hcs = 18 (m) ; - hdd =14,2 (m) ; (V t + hc )( (V t + h)(V t + H ) 0,1a.hdd ) ln[ (1 + ) hc h H ] H = hcs + hdd = 32,2 (m) h = hcs - hd = 3,8 (m) = 0,3 V = c = 0,3 300 = 90 (m/ às) Thay số vào ta có : (90.t + 18)( (90.t + 3,8)(90.t + 32,2) 0,278.18 0,1a.18 (1 + 0,3) 18 3,8.32,2 Ucđ(t) = (1- 14,2 ) 0,3 ln[ ] U đ(t) = 3,886.a.ln(0,267.t +0,0535) (90t + 3,8)(90t + 32,2) c * Thành phần điện làm việc dây dẫn : Nh ta tính đợc : Ulv = 0,52.U = 0,52.110 = 57,2 kV * Thành phần điện áp Ucs (kV) di s Ucs(t) = ic R +Lccs dt + a.Mcs(t) ( kV) Với: cs Lc = L0.hcs = 0,6.18 = 10,8 (àH) V t + 2hc Mcs(t) = 0,2.hc [ln 2hc (1 + ) +1] Trong : Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 54 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp hc = hcs = 18 (m) ; V = 90(m/ às) ; = 0,3 90.t + 2.18 90 t + 18 46 ,8 +1] Vậy Mcs(t) = 0,2.18 [ln 2.18.1,3 +1] = 3,6 [ln dd KIL OBO OKS CO M ic dòng điện sét cột trớc sau phản xạ có khác * Thành phần điện áp Uc(t) kV: dis dic dic dd dt + Mdd(t) dt = Lc dt + Mdd(t).a (kV) Uc (t) = Lc Các giá trị giải thích mục phần III mục 3-6 Lcdd = L0.hdd = 0,6 14,2 = 8,52 (àH) h V t + H H ( + ) H h - dd ln h + 1] Mdd (t) = 0,2 hdd [ln Thay giá trị H, V, h, hdd, ta có 90.t + 32,2 3,8 32,2 Mdd(t) = 0,2 14,2 [ln (1 + 0,3).32,2 - 2.14,2 ln 3,8 + 1] = 2,84 [ ln( 2,15.t + 0,77) + 0,714] dic - dt độ dốc biến thiên dòng điện cột , biến thiên có thay đổi trớc sau có phản xạ từ cột lân cận * Biểu thức tổng quát điện áp đặt lên chuỗi cách điện pha A : Khi sét đánh vào đỉnh cột sau xác định đợc thành phần ta có : Ucđ (a,t) = Ulv + Uc(t) + ic.R + Lc cs dd dic dt + a Mdd(t) - Kvq[ic.R + dic dt + a Mcs(t)] (kV) + Lc Ucđ (a,t) = Ulv + Ucđ(t) + ic.R(1- Kvq) + a( Mdd(t) - Kvq Mcs(t) ) + dic + dt (Lcdd - Kvq Lccs) dic Trong trờng hợp ic dt đợc tính theo hai trờng hợp : 2l Trớc có phản xạ từ cột lân cận bị sét đánh t c : - với c tốc độ truyền sóng c = 300 m/ às 2l 2.180 - l chiều dài khoảng vợt l = 180 m nên c = 300 = 1,2 (às) dic Để tính toán dòng điện cột dt ta vẽ sơ đồ thay trờng hợp ( hình 3-11) Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 55 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội cs a.M (t) 2is is = at cs KIL OBO OKS CO M Lc ic vq Zcs R Hình - 11 Từ sơ đồ 3- 11 ta tính đợc dòng điện cột ic vq ic(t) = Z cs Z csvq a vq + 2.R [ Z cs t - 2M (t) - ] (KA) cs vq Z cs + R Trong : = vq Lcsc Với Z cs = 400,379 ; Lccs = 10,8 (àH) Đã tính phần trớc Thay vào ta có 400,379 + R 2.10,8 = = 18,536 + 0,0926 R Vậy ta có ic ứng với giá trị R thay đổi : a 400,379 ic(t) = 400,379 + 2.R [400,379.t - 2Mcs(t) - 18,536 + 0,0926 R ] (kA) dic 2l - Tính dt t c = 1,2 (às) vq a.Z cs a.400,379 dic vq Ta có dt = Z cs + R = 400,379 + R (kA/ às) Sau có phản xạ từ cột lân cận bị sét đánh với t 1,2 (às) xét hai khoảng vợt lân cận bị sét đánh nên đoạn dây chống sét khoảng vợt đợc thay độ cảm Lcs có sơ đồ mạch thay trờng hợp nh hình vẽ 3-12 Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 56 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội a.Mcs(t) 2ics cs is = at cs Lc KIL OBO OKS CO M Lc R R Hình (3-12) Trong sơ đồ hình 3-12 độ cảm Lcs đợc tính theo công thức : Z cs l Lcs = c (àH) ng Vâỵ : 520,49.180 300 = 312,294 (àH) Lcs = - Dòng điện ic(t) đợc tính [ Lcs c + M cs (t )] cs ic(t) = a( 1- 0,5 Lcs + L c ).(1 - e-2t )/ 2R cs = Lcs + Lc Trong : Thay giá trị Lcs Lccs vào ta có : 2R = 312,294 + 2.10,8 = 0.006 R Vậy ta có dòng điện cột sau có phản xạ : 90t + 36 + 1) 46,8 0,5.312,294 + 10,8 ).(1 - e-0,006 Rt)/ 0,006.R (kA) [ Lcs c + M cs (t )] dc 10,8 + 3,6(ln ic = a( 1- dic i cs dt đợc tính theo biểu- thức : dt = a( 1- 0,5 Lcs + L c 90t + 36 + 1) 10,8 + 3,6(ln 46,8 dic 0,5.312,294 + 10,8 ).e-0,006Rt Vậy dt = a( 1- ) e-2t dic g Sau tính đợc giá trị ic(t) dt trớc sau có phản xạ ta thay tất giá trị tìm đợc vào công thức : dic Ucđ (a,t) = Ulv + U (t) + ic.R(1- Kvq) + a( Mdd(t) - Kvq Mcs(t) ) + dt (Lcdd - Kvq Lccs) đ c Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 57 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp Với giá trị : t = 0,5; 1; 1,66; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 (às) a = 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100 (kA/ às) R = 12 () * Với t 1,2 ta có : KIL OBO OKS CO M Ucđ (a,t) = 57,2 + 3,886.a.ln[(0,267t + 0,0535 ) (90t + 3,8)(90t + 32,2) ] + 90t + 36 0,0204 a [400,379 t 7,2(ln 46,8 +1) 13,5] + a.{2,84[ln(2,15.t + 0,77) + 90t + 36 0,714] -[ln 46,8 +1]} +5,2a * Với t 1,2 ta có : Ucđ (a,t) = 57,2 + 3,886.a.ln[(0,267.t + 0,0535) (90t + 3,8)(90t + 32,2) ] + 90t + 36 + 1) 46,8 166,947 + 120,333.a( 1).(1 - e-0,072Rt) + 90t + 36 + a{2,84 [ln 2,15t + 0,77) +0,714] - 1.[ln 46,8 + 1]} + 0,8 + 3,6(ln 90t + 36 + 1) 52,26 166,947 ).e-0,072Rt 10,8 + 3,6(ln t a 10 20 30 40 50 60 70 80 + 5,52.a.( 1Ta có giá trị Ucđ(a,t) pha A đợc ghi bảng (3-6) Trớc có phản xạ Sau có phản xạ 0,1 0,5 1,2 1,2 129, 233, 316,7 345 340 430 514 602 733 736 49 54 ,1 ,86 ,58 ,97 ,16 ,79 ,33 201, 409, 576,3 633 624 503 972 114 128 141 78 58 ,52 ,96 ,74 7,1 8,3 5,4 274, 586, 835,9 920 908 117 143 169 190 209 07 22 ,9 ,18 7,3 0,5 2,0 3,9 4,5 346, 762, 1095, 120 119 155 188 223 251 277 36 56 48 8,8 1,8 0,7 8,2 7,0 9,5 3,7 415, 938, 1355, 149 147 192 234 278 313 345 5,1 2,8 65 05 6,7 5,5 4,1 6,0 5 490, 112 1614, 178 175 229 280 332 375 413 94 5,24 62 4,6 9,1 7,4 3,8 6,9 0,7 1,9 8 563, 129 1874, 207 204 267 236 387 436 481 23 1,58 19 2,5 2,8 0,8 1,5 1,9 6,3 1,1 635, 146 2133, 236 232 304 371 441 498 549 794 ,31 153 1,4 226 8,5 300 5,6 374 2,7 447 9,8 521 6,9 595 Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 847 ,06 163 6,9 242 6,7 321 6,6 400 6,5 895 ,65 173 4,1 257 2,5 341 1, 424 9,4 479 508 6,3 7,9 558 592 6,2 6,3 637 676 58 10 940 ,53 182 3,8 270 7,1 359 0,5 447 3,8 557 ,18 624 0,5 712 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội 7,92 76 0,4 90 707, 81 164 4,26 2393, 264 33 8,3 00 780, 182 0,6 6,4 261 0,1 289 3,8 4,2 341 7,6 379 9,3 417 7,1 464 3,9 6,8 496 1,8 550 6,8 1,9 559 7,5 621 3,1 0,2 616 9,3 684 8,5 KIL OBO OKS CO M 52 2652, 293 6,2 4,0 669 1,1 742 8,3 6,0 716 5,9 795 5,8 4,8 3,8 760 500 3,2 7,1 441 890 ,7 ,5 Tính xác suất phóng điện chuỗi sứ pha A Từ hình vẽ (3-12) vẽ quan hệ Ucđ = f(a,t) Upđ = f(t) Ucđ Upđ ta có thời gian phóng điện tpđ độ dốc khác dòng sét Từ ta có xác định đợc đờng cong nguy hiểm Ia (Hình 3-13) Nh biết xác suất để biên độ I dòng sét lớn giá trị Ii xác suất để độ dốc a dòng sét lớn giá trị độ dốc đợc xác định theo công thức : V Ii = p{I Ii} = e Ii 26,1 10, Vai = p{a ai} = e Và tơng tự phần sét đánh vào khoảng vợt ta có n Vpđ = i =1 VIi Vai Trong tính toán đờng cong thông số nguy hiểm ta tính đợc 10 giá trị a I nên ta phải tiến hành ngoại suy để phủ kín giá trị chúng Với tính toán ta có bảng kết (3- 5) Ii = Ti (kA) Bảng 3- a (kA/às 10 Ti (às) 6,8 Ii (kA) 68 V Ii 0,054 0,093 0,159 0,171 0,173 0,191 0,2 Vai 0,000 0,399 0,159 0,063 0,025 0,010 0,004 0,001 0,00064 0,00025 01 78 48 18 06 83 Vai= VaiVai+1 0,239 0,095 0,038 0,015 0,006 0,002 0,000 0,000 0,00039 0,00015 98 43 12 32 86 01 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2,5 1,42 0,95 0,7 0,5 0,45 0,4 0,32 0,3 50 42,6 38 35 30 30 32 28,8 30 0,216 0,2518 0,304 0,013 0,008 0,006 0,002 0,001 0,000 0,000 0,00008 0,00003 0,000 V Ii Vai 05 63 46 003 Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 59 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp n KIL OBO OKS CO M Từ ta có : Với R = 12 Vpđ = i =1 VIi Vai = 0,03256 Tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột Ta có R = 12 Vpđ = 0,03256 Suất cắt sét đánh vào đỉnh cột đợc tính theo công thức 3-12 nc = Nc.Vpđ. Trong N c = 71,325 ( lần / 100 Km năm ) - Khi Rc = 12 suất cắt sét đánh vào đỉnh cột : nc = 71,325.0,03256 0,61 = 1,4656( lần / 100 Km năm ) 3.4 Suất cắt tổng sét đánh vào đờng dây tải điện : Suất cắt tổng sét đánh vào đờng dây tải điện đợc tính theo công thức n = nc + nkv + ndd Với giá trị nc , nkv , ndd tính đợc ta có : - Khi Rc = 12 Ta có: n = nc + nkv + ndd = 1,4656+ 0,094 + 0,085 = 1,59556 (lần / 100 Km năm ) 3.5 Chỉ tiêu chống sét cho đờng dây tải điện : m = 1/n ( năm / lần cố ) Thay giá trị n vào ta có : - m = 1/ 1,59556 = 0,6275 ( năm/ lần cố) 3.6 Nhận xét Qua tính toán toàn chơng III ta có nhận xét nh sau : * Suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn không phụ thuộc vào giá trị điện trở nôí đất mà phụ thuộc vào góc bảo vệ dây chống sét với dây dẫn * Cùng với giá trị R nối đất cột suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lớn suất cắt sét đánh vào khoảng cột Tài liệu tham khảo Sách giáo trình kỹ thuật điện cao áp (GS, PTS Võ Viết Đạn) Sách hớng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp (TS Nguyễn Thị Minh Chớc ) Chống sét cho nhà công trình (Viễn Sum ) Giáo trình mạng hệ thống điện (Nguyễn Văn Đạm) Thiết kế cấp điện ( Ngô Hồng Quang Vũ Văn Tầm ) Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 60 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Đồ áN TốT Ngiệp KIL OBO OKS CO M Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 61 http://kilobooks.com THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ áN TốT Ngiệp KIL OBO OKS CO M Mục Lục Trang Lời nói đầu Giới thiệu chung tình hình sét Việt Nam Tình hình giông sét Việt Nam ảnh hởng giông sét Chơng I Tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 1.1 Giới thiệu chung 1.2.Yêu cầu cột thu sét dây chống sét 1.3 Tính toán hệ thống chống sét 1.3.1.Các thiết bị trạm nhiệm vụ tính toán 1.3.2 Các công thức sử dụng tính toán bảo vệ chống sét 13 1.4.Vạch phơng án tính toán phơng án 14 1.4.1.Phơng án I 14 1.4.2.Phơng án II 21 1.4.3.Phơng án III 32 1.5.So sánh phơng án đa phơng án tối u 35 Chơng II Thiết kế tính toán hệ thống nối đất 37 Giới thiệu chung 38 2.1 Phơng pháp nối đất, tham số ảnh hởng đến điện trở nối đấtvà tợng phóng đIện xung kích 38 2.1.1 Phơng pháp nối đất 38 2.1.2 Các tham số ảnh hởng đến nối đất 38 2.1.3 Hiện tợng phóng điện xung kích 40 2.2 Yêu cầu hệ thống nối đất 41 2.3 Tính toán nối đất cho trạm 41 2.3.1 Tính toán nối đất an toàn 41 2.3.2 Điện trở nối đất xung kích 47 2.3.3.Nối đất bổ xung 50 Chơng III Tính toán chống sét đờng dây 110 kV 55 3.1.Yêu cầu bảo vệ chống sét đờng dây 55 3.2.Các thông số tính toán tieu chống sét cho đờng dây 56 3.2.1.Các thông số ban đầu56 3.2.2 Các số liệu tính toán 57 3.3 Tính toán tiêu 67 3.3.1.Xác định tổng số lần sét đánh vào đờng dây năm với chiều dài 100 Km 67 3.3.2 Tính xuất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 68 3.3.3.Tính suất cắt sét đánh vào khoảng vợt 72 3.3.4 Tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột khu vực lân cận đỉnh cột 78 3.4 Tổng số lần cắt đIện sét đánh vào đờng dây tảI đIện 91 3.5 Chỉ tiêu chống sét đờng dây tải điện 91 3.6 Nhận xét 91 Tài liệu tham khảo 93 Sinh viên : PHùNG HUY ĐIềM H7 Hệ THốNG ĐIệN 62 [...]... toàn -Trạm 110kVyêu cầu điện trở nối đất của hệ thống 0,5 -Điện trở nối đất gồm 2 phần : +Điện trở nối đất tự nhiên +Điện trở nối đất nhân tạo Tính toán điện trở nối đất tự nhiên Trạm thiết kế có dây chống sét dùng để bảo vệ đờng dây đợc kéo vào tận xà của trạm Nên điện trở nối đất tự nhiên là điện trở hệ thống dây thu sét cột Điện trở của dây chống sét cột đợc tính bởi công thức: RC RCSC 1 + = 2... trở tản Trờng hợp này ứng với nối đất tập trung *ảnh hởng của cách bố trí điện cực : Cách bố trí điện cực có ảnh hởng rất lớn đến trị số của điện trở tản của hệ thống nối đất Điều này thể hiện ở chỗ điện trờng trong đất của các điện cực khác nhau nhiều so với trờng hợp một cực đơn , có ngĩa là điện trở một cực của hệ thống nối đất tỷ lệ với điện trở một cực qua hệ số *ảnh hởng của trị số điện trở xuất... sử dụng các nối đất có sẵn nh dây chống sét, cột thu sét, các kết cấu kim loại của công trình +Nối đất nhân tạo : Nhằm mục đích đảm bảo điện trở nối đất của công trình khi nối đất tự nhiên không đảm bảo đợc 2.1.2.Các tham số ảnh hởng đến nối đất Các tham số ảnh hởng gồm: Kích thớc hình học của điện cực, cách bố trí điện cực, trị số điện trở xuất của đất *ảnh hởng của kích thớc hình học:Trong trờng hợp... theo mức độ hợp lí về kinh tế và kỹ thuật Với độ treo cao trung bình của dây chống sét là h đờng dây chống sét sẽ thu hút về phía mình các phóng điện sét trên dải đất có chiều rộng là 6h và chiều dài bằng chiều dài đờng dây +Tổng số lần sét đánh vào đờng dây hàng năm đợc tính theo công thức : N = (0,6ữ 0,9).htb.L.nngs.10-3 (3-1) Trong đó : - htb là chiều cao trung bình của dây chống sét (m) - L là chiều... có sét hàng năm trong khu vực có đờng dây đi qua + Tuỳ theo vị trí sét đánh quá điện áp xuất hiện trên cách điện của đờng dây khác nhau Ta phân biệt nh sau: Số lần sét đánh vào đỉnh cột và khu vực gần cột: N Nđc = 2 Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: N = N.V V :là xác xuất đánh vào dây dẫn phụ thuộc vào góc hc 4 Ta có :lg V = 90 + hc là độ cao của cột + là góc bảo vệ số lần sét. .. đồng nhất về mặt kết cấu và thành phần do đó điện trở xuất của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố thành phần : độ ẩm, nhiệt độ của đất Do khí hậu các mùa thay đổi nên giá trị điện trở xuất của đất cũng thay đổi Vì vậy khi thiết kế hệ thống nối đất trị số tính toán điện trở xuất của đất ta phải thay đổi lấy trị số lớn nhất Trị số đó đợc tính toán bởi công thức: = đo Kmùa Trong đó : đo : Điện trở xuất đo... < 0,984 thoả mãn yêu cầu của hệ thống nối đất Vậy ta bố trí 113 cọc bổ xung vào hệ thống mạch vòng Điện trở nối đất xung kích Do ảnh hởng của mùa sét nên điện trở nối đất xung kích đợc tính tơng ứng với hệ số mùa K ms + Điện trở của mạch vòng là : K ms d KL2 Rmvms = 2L ln td Với hệ số mùa sét Kms tra trong bảng 19.2 sách Kỹ Thuật Điện Cao áp của tác giả Võ Viết Đạn Với mạch vòng nằm ngang độ chôn... 6,75m Độ cao tối thiểu của dây thu sét là : h = ha + hx = 6,75+11=17,75m Tính chiều cao của dây thu sét phía máy biến áp và nhà điều khiển : Khoảng cách giữa hai dây : S=27m Độ cao cần bảo vệ hx= 5m Giả sử ta thiết kế hai dây có độ cao bằng nhau để toàn bộ diện tích giới hạn bởi hai dây đợc bảo vệ thì: S 4ha s 27 ha 4 = 4 = 6,75 Độ cao tối thiểu của dây thu sét là : h = ha + hx = 6,75+5 =11,75... đó: Rcsc: Điện trở của dây chống sét Rc: Điện trở nối đất của cột điện điện đờng dây: Rc = 12 Với dây chống sét ta có : Ro = 2,83 / Km Đờng dây 110 kV khoảng cách giữa các cột là l = 180 m = 0,18 km Rcs = R0 lkv = 2,83 0,18 = 0,51 12 1 12 1 + + 2 0 , 51 4 = 0,232 Rcsc = RCSC n Rtn = ( n là số lộ đờng dây ) 2,032 Rtn = 2 =1,016 Ta có Rtn = 1,016 Theo điều kiện điện điện trở nối đất của hệ thống... điện sét, tham số biểu thị của nối đất với dòng điện thể hiện ở đs và thời gian T Khi T đs dòng điện đạt cực đại quá trình cha kết thúc, điện cảm L không thể bỏ qua trong tính toán và phản ứng của nối đất là một tổng trở có giá trị lớn hơn nhiều Trong trờng hợp này tơng tự nh đờng dây nối đất gọi là nối đất phân bồ dài Khi T < đs dòng điện đạt cực đại thời gian quá độ kết thúc và nối đất thể hiện ... 0,002 0,000 0,000 0,000 39 16 0,000 0,56.1 0-3 0,27 1 0-3 0,022 0,009 0,005 0,002 1 0-3 1 0-3 1 0-3 3.1 0-3 0,001 5.1 0-3 0,115 0.05 1 0-3 1 0-3 Vai = 2,163.1 0-3 Vpđ = i =1 Tính suất cắt sét đánh vào khoảng... (hình 1-1 ) đờng sinh hình chóp có dạng gấp khúc Khi bán kính bảo vệ đợc tính toán theo công thức sau : - Khi - Khi hx h h hx hx ; rx = 1,5h (1 - 0,8h ) hx rx ; = 0,75h (1 - h ) ( 1-2 ) ( 1-3 ) Sinh... Lấy =15 0C : Là nhiệt độ nhỏ nhất: = 50C = [78, 5-( 23.1 0-6 -1 9,2.1 0-6 )(1 5- 5).61,6.103] 61,6.10 12,316.10 = 99,9 N/mm2 bão E AC = [cp ( A - AC)(0 - bão).EA] E A = Acp A AC ( bao )E A E A