Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp 220110 kV

Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp 220110 kV

1.2.4 Suất cắt của đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 11 1.2.5 Suất cắt của đường dây do sét đánh vào khoảng vượt 13 1.2.6 Suất cắt của đường dây do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột 23

Chương II Tính toán bảo vệ chống sóng truyền vào trạm biến áp từ đường dây 220 kV

Chương III Tính toán chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220/110 kV

Phần II: Phần Chuyên đề

1.2 Điện cảm và điện kháng thứ tự thuận của đường dây 3 pha 139 1.3 Điện dung và điên cảm của đường dây 3 pha dùng dây phân pha 140

2.1 Vầng quang trên đường dây 3 pha dùng dây đơn 142 2.2 Phân bố điện trường trên mặt dây dẫn khi dùng dây phân pha 145 2.3 Tác dụng của phân pha đối với công suất tự nhiên 151 2.4 Tác dụng của phân pha đối với điện cảm và điện dung đường dây 153

3 Xác định tổn hao công suất và tổn hao điện năng do vầng quang cục bộ 154

3.2 Xây dựng phương pháp giải tích đồ thị để tính tổn hao công suất và tổn

hao điện năng do vầng quang trên đường dây siêu cao áp 156

4 Tính tổn hao vầng quang trên đường dây tải điện siêu cao áp 500 kV

C, Viết chương trình phần mềm tính toán cho phần chuyên đề 164

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng nó bao gồm các nhàmáy điện, mạng lưới điện và các hộ tiêu thụ điện Nhà máy điện có nhiệm vụbiến đổi năng lượng sơ cấp như nhiệt năng, cơ năng…thành điện năng Mạnglưới điện truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ điện

Giông sét là hiện tượng tự nhiên, là sự phóng tia lửa điện khổng lồ trongkhí quyển giữa các đám mây và mặt đất, khi sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vàocác công trình điện, không những gây thiệt hại về mặt kinh tế mà còn đe doạ đếntính mạng của con người Vì thế cần thiết phải có các hệ thống chống sét và biệnpháp để bảo vệ an toàn khi có sét đánh vào trạm biến áp

Cùng với sự phát triển của hệ thống điện các đường dây siêu cao áp cũngngày càng được sử phát triển, vì lí do đó mà trong đồ án tốt nghiệp này em xinđược trình bày thêm về phần “nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến tham sốđường dây siêu cao áp khi lựa chọn kết cấu phân pha”, và mạnh dạn viết chươngtrình phần mền cho nó Chương trình này được em sử dụng để khảo sát sự ảnhhưởng của các yếu tố đến tham số đường dây

Do mới được tiếp cận với các lý thuyết về phần này và cũng do thời gian

có hạn nên em chưa thể chình bày sâu hơn với các khảo sát chi tiết hơn chochuyên đề cùng với các phương pháp khác nhau để tính tổn thất vâng quang chođường dây siêu cao áp

Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong bộmôn, em xin trân thành cảm ơn các thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án, đặc

biệt em cảm ơn thầy giáo PGS-TS Nguyễn Đình Thắng đã tận tình, chỉ bảo giúp

đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án để em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình

Em xin trân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày 28-5-2007

Sinh viên

Lê Chí Linh

Chương I:

TÍNH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY 220 kV

Đường dây tải điện là phần tử dài nhất trong lưới điện nên thường bị sétđánh và gây ra quá điện áp (quá điện áp khí quyển) Quá điện áp có thể gây raphóng điện tạo thành ngắn mạch làm cho các máy cắt đường dây tác động, ảnhhưởng đến sự cung cấp điện liên tục của lưới và đến sự an toàn của các thiết bịđiện khác trong trạm Vì thế đường dây cần được bảo vệ chống sét đến mức độ

vệ đường dây sao cho tổn hao do sét gây ra thấp nhất

Quá điện áp khí quyển xuất hiện trên đường dây là do sét đánh trực tiếpvào đường dây, vào dây chống sét, vào cột đường dây, thậm chí đánh xuống đấttrong phạm vi gần đường dây

I.1 Lý thuyết tính toán:

Với độ cao treo dây trung bình của dây trên cùng ( dây dẫn hoặc dâychống sét) là h, đường dây sẽ thu hút về phía mình các phóng điện sét trên giải

đất có chiều rộng 6h và chiều dài bằng chiều dài đường dây L Từ số lần có

phóng điện sét xuống đất trên diện tích 1km 2ứng với một ngày sét là (0,1 ÷ 0 , 15

) có thể tính được tổng số lần có sét đánh thẳng lên đường dây hàng năm:

ngs 3

n L 10 h 6 ) 15 , 0 1 , 0 (

ngs

3 L n 10

h ) 9 , 0 6 , 0

L: Chiều dài đường dây tính theo km

Vì tham số của phóng điện sét bao gồm biên độ dòng điện Is và độ dốc củadòng điện a, có thể có nhiều trị số khác nhau do đó không phải tất cả tất các lầnsét đánh trên đường dây đều gây phóng điện trên cách điện Để có phóng điện,quá điện áp khí quyển phải có trị số lớn hơn mức cách điện xung kích của đườngdây, khả năng này được biểu thị bởi xác suất phóng điện (ν pd) và như vậy số lầnxảy ra phóng điện trên cách điện sẽ là:

pđ h 10 L n )

9 , 0 6 , 0

Trong khi thời gian làm việc của hệ thống bảo vệ rơle là không bé qúamột nửa chu kỳ tần số công nghiệp tức là 0,01s, thời gian tác động của quá điện

áp khí quyển là rất nhỏ chỉ khoảng 100 µ s, do đó phóng điện xung kích chỉ gâynhảy máy cắt đường dây khi tia lửa phóng điện xung kích trên cách điện đườngdây chuyển thành hồ quang duy trì bởi điện áp làm việc của lưới điện Xác suấtchuyển từ tia lửa phóng điện xung kích thành hồ quang duy trì phụ thuộc vàonhiều yếu tố, trong đó yếu tố quan trọng nhất là gradiên của điện áp làm việc dọctheo đường phóng điện Trị số građiên càng lớn thì việc duy trì điện dẫn trongkhe hở phóng điện và chuyển thành hồ quang càng thuận lợi

Với xác suất hình thành hồ quang là η thì số lần cắt điện do sét đánhhàng năm của đường dây:

3 pd

4 - 90

h α

= ν

Trong đó:

α: góc bảo vệ của dây chống sét (độ)

c

h : chiều cao cột điện (m)

- Khi sét đánh xuống đất gần khu vực đường dây thì dưới tác dụng điện từtrường dòng sét, trên dây dẫn sẽ xuất hiện điện áp cảm ứng, nếu biên độ điện ápcảm ứng vượt quá mức cách điện đường dây (U50%) thì sẽ gây phóng điện trêncách điện đường dây Số lần phóng điện do quá điện áp cảm ứng trên chiều dài

100 km đường dây hàng năm:

260 U

% 50

ngs pđ

% 50

e U

h n ) 4 , 23 6 , 15 ( N

Gọi N là số lần sét đánh trên đường dây được xác định theo công thức:

ngs

3 L n 10

h ) 9 , 0 6 , 0 (

N = ÷ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ (lần)Trị số này sẽ được phân bố như sau:

- Số lần đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:

N - N

- Số lần đánh vào điểm giữa khoảng vượt và lân cận khoảng vượt:

2

N 2

N - N

I.2 Trình tự tính toán:

I.2.1 Các thông số cho trước:

Với lộ đường dây đi Sơn La ta có:

- Dây dẫn là dây nhôm lõi thép AC400/64 có tiết diện phần nhôm FA =

390 mm 2,tiết diện phần thép FC = 63,5 mm 2, đường kính dây 27,7 mm, bán kínhdây 13,9 mm, trọng lượng riêng 1,572 kG/m = 1,542 DaN/m, ứng suất phá hoại27,4 DaN/mm 2 (tr.164 Lưới điện & hệ thống điện– Trần Bách)

- Dây chống sét dùng cho cấp điện áp 220 kV là dây C70 có bán kính4,72 mm (tr.185 Lưới điện & hệ thống điện– Trần Bách)

- Khoảng vượt đường dây 220 kV là 295m

- Cách điện là chuỗi sứ cùng loại Π − 4 5 có 13 bát, chiều cao170mm/1bát, như vậy chiều dài chuỗi sứ là:

2210 170

Độ cao treo dây chọn là 12m như vậy độ cao xà dưới cùng là :

21 , 14 21 , 2

Khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn đến mặt đất trong chế độ làm việcbình thường không nhỏ hơn 7m với khu vực ít dân cư Như vậy độ võng của dâydẫn ta có thể lấy là fdd = 4,5 m, độ võng của dây thu sét ta có thể lấy là fcs = 4 m(trong chế độ nóng nhất thì độ võng của dây dẫn là 4,88 m thỏa mãn khoảngcách an toàn)

- Kích thước cột:

Hình vẽ 1-1 Khích thước cột

I.2.2 Tính toán một số thông số cần thiết:

- Góc bảo vệ của dây thu sét:

+ Pha A:

5636 , 0 21 , 2 4

5 , 3

1 , 6

9 , 3

5 , 4 3

2 5 , 18 f 3

2 h

+ Dây dẫn pha B:

5 , 4 3

2 12 f 3

2 h

+ Dây dẫn pha C:

5 , 4 3

2 12 f 3

2 h

- Tổng trở sóng của dây dẫn và dây chống sét:

+ Tổng trở sóng của dây được xác định theo công thức:

dd

tb dd

r

h 2 lg 138

Trong đó:

tb dd

h : độ cao treo dây trung bình của dây

rdd: bán kính của dây

Tổng trở sóng của dây dẫn pha A:

10 9 , 13

5 , 15 2 lg

9 2 lg

22 2 lg

Với cấp điện áp 220kV và có 1 dây chống sét thì λ=1,4

330 4 , 1

462 Z

429 Z

547

=

= λ

- Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn các pha với dây chống sét:

Khi chưa xét ảnh hưởng của vầng quang thì hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn

và dây chống sét được tính như sau:

2 2 12 12 0

r

h 2 ln d

D ln

+ Hệ số ngẫu hợp của dây chống sét với dây dẫn pha A:

Trước tiên cần xác định các thông số:

5 15

h tb CS

Khoảng cách giữa dây dẫn pha A và dây chống sét:

38 7 5 15 22 5

2 1 2

2 1 2

22 2

38 7

66 37 4

1 2

3 2

2 12

12

, ,

ln ,

, ln , r

h ln d

D ln

+ Hệ số ngẫu hợp của dây chống sét với dây dẫn pha B:

Trước tiên cần xác định các thông số:

22 h

h tb CS

Khoảng cách giữa dây dẫn pha B và dây chống sét:

5 14 9 22 1

2 1 2

2 1 2

22 2

5 14

6 31 4

1 2

3 2

2 12

12

, ,

ln

,

, ln r

h ln d

D ln

+ Hệ số ngẫu hợp của dây chống sét với dây dẫn pha C:

Trước tiên cần xác định các thông số:

9 h

h tb C

22 h

h tb CS

Khoảng cách giữa dây dẫn pha C và dây chống sét:

6 13 9 22 9

2 1 2

2 1 2

22 2

6 13

2 31 4

1 2

3 2

2 12

12

, ,

ln

,

, ln r

h ln d

D ln

I.2.3 Tính số lần sét đánh thẳng lên đường dây.

Sét đường dây dài 100 km trong một năm có số lần sét đánh là:

ngs tb

h ) , , (

N = 0 06 ÷ 0 09 ⋅ ⋅ 10 − 3 ⋅

Thay số với:

7 24,

Trong thiết kế tính toán ta chọn N = 198 lần/100km/1năm

I.2.4 Tính suất cắt của đường dây 220 kV do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây pha.

η

⋅ ν

⋅ ν

⋅

= α pđ

dd N n

Trong đó:

N = 198 lần/100km/1nămα

ν : Xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn pđ

ν : Xác suất xảy ra phóng điện trên cách điện đường dây

η: Xác suất hình thành hồ quangChúng ta sẽ lần lượt xác định các thông số trên:

- Xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫnν α:

Được xác định theo công thức:

4 - 90

h α

= ν

lg α c

Ta có góc bảo vệ của dây chống sét đối với dây pha A là góc bảo vệ lớnnhất và dây dẫn pha A cũng nằm cao nhất, cho nên ta giả thiết tất cả sét đánhvòng qua dây chống sét đều đánh vào pha A:

-, , -

- Xác suất xảy ra phóng điện trên cách điện đường dây ν pđ:

Khi dây dẫn bị sét đánh thì ta có thể xem mạch của khe sét ghép nốt tiếpvới tổng trở sóng của dây dẫn có trị số bằng Zdd/2 (dây dẫn ghép song songnhau) Ta có tổng trở sóng của khe sét Z0 vào khoảng 200 Ω và tổng trở sóngcủa dây dẫn Zdd vào khoảng 400 Ω

Hình vẽ 1-3Dòng tại điểm sét đánh:

2 I 2

400 200

200 I

2

Z Z

Z I

s dd 0

0

+

≈ +

=

Dòng chạy trên dây dẫn là:

4

I 2

4

I Z I

Phóng điện trên cách điện đường dây sẽ xảy ra khi:

dd

% dd

dd

% 50 sngh

s

Z

U 4 I

Như vậy xác suất xảy ra phóng điện trên cách điện đường dây là:

1 , 26

I - pđ

Z 1 , 26 U 4

e− ⋅ với U 1140

dd

%

50 = kV 589

, 0

e 26 , 1 330

1140 4

U ( f

20 10

của khe sét.

≈

Hình vẽ 1-6Khi sóng điện áp truyền tới các cột lân cận do điện trở của cột điện rất bé

so với tổng trở sóng của dây chống sét nên sóng sẽ bị phản xạ âm toàn phần Đểđơn giản ta giả thiết là sét đánh vào chính giữa khoảng vượt, nghĩa là các sóngphản xạ cũng đồng thời trở về điểm sét đánh Vì tổng trở Z0 có giá trị gần bằngtổng trở xung kích của dây chống sét cho nên không có sóng phản xạ và khúc xạtiếp và điện áp tại điểm này được xác định gần đúng theo sơ đồ trên

Giả thiết dòng điện sét có dạng siên góc:

S

đs S

t Khi

a=

I

t Khi

at = I

Ta tiến hành tính toán với các thông số biến thiên:

- Độ dốc đầu sóng a biến thiên từ 10 đến 100 kA/µs

- Độ dài đầu sóng τ biến thiên từ 1 đến 10 µ s

Điện áp đặt lên chuỗi sứ cách điện khi sét đánh vào khoảng vượt đườngdây là:

LV s

cs C s

c

dt 2

) t ( di L 2

) t ( I R ) t a (

Trong đó:

Ucđ(a,t): Điện áp đặt lên cách điện chuỗi sứ

ULV: Điện áp làm việc của đường dây

Rc: Điên trở nối đất

Is: Dòng điện sétK: Hệ số ngẫu hợp dữa dây dẫn và dây thu sétVới dòng điện sét có dạng:

dt

) at ( d dt

) t (

dis

=

=Vậy:

LV

cs C

c

cđ ( 1 K ) U

2

a L 2

at R ) t a (

U = +  − +

cs C c

cđ R t L ( 1 K ) U

2

a ) t a (

Ta nhận thấy nếu hệ số ngẫu hợp K nhỏ thì Ucđ(a,t) lớn do đó khi tính ta sẽchọn pha B là pha có hệ số ngẫu hợp nhỏ nhất để tính Ucđ(a,t)

KB = 0,116Cùng với đó ta có điện trở nối đất cột: RC = 10, 15, 20 Ω

Điện kháng thân cột:

C 0

cs

C L h

L = ⋅

Trong đó:

L0: Điện kháng đơn vị của thân cột L0 = 0,6µ H/m

hC: Chiều cao của thân cột hC = 24,71 m

=> L cs L0hC 0 , 6 24 , 71 14 , 8

C = = ⋅ = µ H

Điện áp ULV là điện áp làm việc trung bình của đường dây được tính:

114 220 3

2 2 ) t ( d ) t sin(

U 1

0 max

π

= ω ω

Ucđ

=4 , 42 at + 6 , 54 a + 114

Tiến hành tính toán với các thông số biến thiên:

- Độ dốc đầu sóng a biến thiên từ 10 đến 100 kA/µs

- Thời gian t biến thiên từ 1 đến 10 µs

Ta có bảng Ucđ( a , t ):

Khi điện áp đặt lên chuỗi sứ lớn hơn điện áp phóng điện của chuỗi sứ thì

sẽ có phóng điện, trên miền đồ thị ta xác định được các cặp thông số nguy hiểm(ai, ti)

Ucđ

=6 , 63 at + 6 , 54 a + 114

Tiến hành tính toán với các thông số biến thiên:

- Độ dốc đầu sóng a biến thiên từ 10 đến 100 kA/µs

- Thời gian t biến thiên từ 1 đến 10 µs

Từ các bảng thống kê trên ta vẽ được đồ thị:

sẽ có phóng điện, trên miền đồ thị ta xác định được các cặp thông số nguy hiểm(ai, ti)

Với Ii=a i ⋅ t i

=8 , 84 at + 6 , 54 a + 114

Tiến hành tính toán với các thông số biến thiên:

- Độ dốc đầu sóng a biến thiên từ 10 đến 100 kA/µs

- Thời gian t biến thiên từ 1 đến 10 µs

có phóng điện, trên miền đồ thị ta xác định được các cặp thông số nguy hiểm (ai,

Ta xây dựng được đường cong nguy hiểm với điện trở cột RC = 10, 15, 20

40 20

Rc=10 ôm Rc=15 ôm Rc=20 ôm

Hình vẽ 1-10Xác suất phóng điện ν pđ là xác suất để cho cặp thông số nguy hiểm củaphóng điện sét (I, a) thuộc miền nguy hiểm:

[( a a )] [P I I )]P

i

i

eIIPV

Khi dòng điện sét có biên độ lớn thì xác suất xuất hiện lại nhỏ

Khi mà biên độ dòng điện sét nhỏ, để qúa trình phóng điện xảy ra thì độdốc của dòng điện sét lại cần phải rất lớn do đó xác suất này xảy ra cũng thấp

Từ nhận sét trên ta có được kết luận:

Để tính xác suất ν pđ ta chỉ cần tính xác suất ν pđ trong miền a ≤ 100 µ s Nhưng ta không thể xác định được hàm phụ thuộc f(i) mà chỉ có cácthông số rời rạc không liên tục do đó cần phải chia miền để tính:

Chia a thành 10 miền từ 10 đến 100 µs:

Khi đó:

9 10 9 10

1

1

,

a , a a

a a i

i i

i

V V

j pđđ

Như vậy suất cắt trong trường hợp điện trở cột RC=10 Ω là:

63 0 10 48 99 2

∆

=

ν 10

1 j

6 pđđ

pđ 1379 10

Như vậy suất cắt trong trường hợp điện trở cột RC=15 Ω là:

63 0 10 1379 2

=

ν 10

1 j

6 pđđ

pđ 5041 10

Như vậy suất cắt trong trường hợp điện trở cột RC=20 Ω là:

63 0 10 5041 2

, N

C C

lv cs

d cu s dd c dd c c c

cđ u ( a t ) ku ( a t ) u

dt

di ) t ( M dt

di L R ) t a ( i ) t a (

- i c ( a , t ) R clà thành phần điện áp giáng trên bộ phận nối đất cột điện.

) h t v )(

H t v ( ) h t v ( ln ah 1 , 0 h

h K 1 ) t , a ( u

c 2 c dd

dd

c d

cu

⋅

∆ β

+

∆ +

⋅ +

⋅ +

⋅ β

M dd s

thành phần từ của điện áp cảm ứng xuất hiện trên dây dẫn do

hỗ cảm giữa khe phóng điện sét với mạch vòng dây dẫn - đất, trị số này phụthuộc vào thời gian do chiều dài khe phóng điện sét tăng cùng với sự phát triểncủa phóng điện ngược

a dt

+

2 1

2 0

h

H ln h

h H ) (

H vt ln h , M

dd dd

) t a ( di dt

) t a ( di L R ) t a ( i ) t a (

c c c

Trong đó:

cs c

L điện cảm của phần thân cột tính từ mặt đất đến điểm treo dâychống sét

) t (

M cs hỗ cảm của khe phóng điện sét với mạch vòng dây chống sét đất

+

h 2 ) 1 (

h 2 vt ln h , 0 M

c

c c

dic

trong 2 trường hợp:

+ Trước khi có sóng phản xạ từ cột bên cạnh trở về:

c

l 2

t ≤ kv = 1 , 97 s 2 s

300

295 2

µ

≈ µ

từ của điện áp cảm ứng trên dây chống sét như một nguồn áp

Dây chống sét được thay bằng một tổng trở sóng có kể đến ảnh hưởng củavầng quang

Giải sơ đồ trên ta được:

)

Z ) t ( M 2 t Z ( R 2 Z

a )

t a ( i

1

vq cs cs

vq cs c

vq cs c

α

−

− +

c

vq cs

vq cs c

R 2 Z

aZ dt

) t a ( di

+

c c

vq cs 1

L 2

R 2

Z +

= α

+ Sau khi có sóng phản xạ từ cột bên cạnh trở về:

s 2

cs =Giải sơ đồ trên ta được:

) e 1 ))(

t ( M 2 L ( R 2

a ) t a (

cs cs

c

c ( L 2 M ( t )) e 2

R 2

a dt

) t a (

c 2

L 2 L

R 2 +

= α

Đối với các pha khác nhau khi sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cộtthì điện áp giáng trên cách điện của đường dây của các pha khác nhau là khácnhau, với cùng một dạng sóng sét thì chuỗi cách điện của pha nào chịu điện áplớn hơn thì pha đó sẽ phóng điện sớm hơn

Để so sánh điện áp đặt lên cách điện của các pha với nhau ta chọn:

d cu s dd c dd c c c

cđ u ( a t ) ku ( a t ) u

dt

di ) t ( M dt

di L R ) t a ( i ) t a

(

kA = 0,25

1 11 5 18 6 0

0 h , , , l

L dd A

cA = ⋅ = ⋅ = µ H

83 14 71 24 6 0

0 h , , , l

+

2 1

2 0

h

H ln h

h H ) (

H vt ln h , M

dd dd

+

⋅

21 6

21 43 5 18 2

21 6 21 43 3 0 1

21 43 2 90 5 18 2 0

,

, ln ,

, ,

) , (

, ln

, ,

+

2 1

2 2

0

c

c cs

cs

h ) (

h vt ln h , M

⋅ +

⋅

⋅

71 24 2 3 0 1

71 24 2 2 90 71 24 2 0

, ) , (

, ln

, , ,23 11

H h h ) 1 (

) h t v )(

H t v ( ) h t v ( ln ah 1 0 h

h K 1 ) t , a ( u

c 2 c dd

dd

c d

cu

⋅

∆ β

+

∆ +

⋅ +

⋅ +

⋅ β

21 6 2 90 21 43 2 90 71 24 2 90 3

0

5 18 10 1 0 5 18

71 24 25 0

, , , ) , (

) , )(

, (

) , (

ln ,

, ,

,

, ,

u d

cu

⋅ +

+

⋅ +

⋅ +

295 547

cs c cs

c 2

L 2 L

R 2 +

=

83 , 14 2 9 , 537

10 2

=

⋅ +

⋅

) e 1 ))(

t ( M 2 L ( R 2

a ) t a (

cs cs

c

= ( 537 , 9 2 11 , 23 )( 1 e ) 10

c

c ( L 2 M ( t )) e 2

R 2

a dt

) t a (

) t a ( di L R ) t a ( i ) t a (

c c c

d cu s dd c dd c c c

cđ u ( a t ) ku ( a t ) u

dt

di ) t ( M dt

di L R ) t a ( i ) t a

lv cs

d cu s dd c dd c c c

cđ u ( t ) ku ( a , t ) u

dt

di ) t ( M dt

di L R ) t , a ( i ) t , a (

kB = 0,116

2 7 12 6 0

0 h , , l

L dd B

cB = ⋅ = ⋅ = µ H

83 14 71 24 6 0

0 h , , , l

+

2 1

2 0

h

H ln h

h H ) (

H vt ln h , M

dd dd

+

⋅

71 12

71 36 12 2

71 12 71 36 3 0 1

71 36 2 90 12 2 0

,

, ln

, ,

) , (

, ln

+

2 1

2 2

0

c

c cs

cs

h ) (

h vt ln h , M

⋅ +

⋅

⋅

71 24 2 3 0 1

71 24 2 2 90 71 24 2 0

, ) , (

, ln

, , ,23 11

H h h ) 1 (

) h t v )(

H t v ( ) h t v ( ln ah 1 , 0 h

h K 1 ) t , a ( u

c 2 c dd

dd

c d

cu

⋅

∆ β

+

∆ +

⋅ +

⋅ +

⋅ β

71 12 2 90 71 36 2 90 71 24 2 90 3

0

12 10 1 0 12

71 24 116 0

, , , ) , (

) , )(

, (

) , (

ln ,

, , ,

u d

cu

⋅ +

+

⋅ +

⋅ +

5 , 8 dt

) t , a (

d cu s dd c dd c c c

cđ u ( a t ) ku ( a t ) u

dt

di ) t ( M dt

di L R ) t a ( i ) t a

(

= 175 + 61 , 2 + 46,8 + 116,81 − 0,116 ⋅ 3 3 + 114,5

Như vậy điện áp đặt lên cách điện pha B là:

) t , a (

C, Điện áp đặt lên cách điện pha C:

lv cs

d cu s dd c dd c c c

cđ u ( t ) ku ( a , t ) u

dt

di ) t ( M dt

di L R ) t , a ( i ) t , a (

kB = 0,127

2 7 12 6 0

0 h , , l

L dd B

cC = ⋅ = ⋅ = µ H

83 14 71 24 6 0

0 h , , , l

+

2 1

2 0

h

H ln h

h H ) (

H vt ln h , M

dd dd

+

⋅

71 12

71 36 12 2

71 12 71 36 3 0 1

71 36 2 90 12 2 0

,

, ln

, ,

) , (

, ln

+

2 3 0 1

2 2

0

c

c cs

cs

h ) (

h vt ln h , M

⋅ +

⋅

⋅

71 24 2 3 0 1

71 24 2 2 90 71 24 2 0

, ) , (

, ln

, , 23 , 11

H h h ) 1 (

) h t v )(

H t v ( ) h t v ( ln ah 1 , 0 h

h K 1 ) t , a ( u

c 2 c dd

dd

c d

cu

⋅

∆ β

+

∆ +

⋅ +

⋅ +

⋅ β

71 12 2 90 71 36 2 90 71 24 2 90 3

0

12 10 1 0 12

71 24 127 0

, , , ) , (

) , )(

, (

) , (

ln ,

, , ,

u d

cu

⋅ +

+

⋅ +

⋅ +

5 , 8 dt

) t a (

- u d ( a , t ) 116,81

lv cs

d cu s dd c dd c c c

cđ u ( a t ) ku ( a t ) u

dt

di ) t ( M dt

di L R ) t a ( i ) t a

Nhận xét:

Qua qúa trình tính toán ta thấy rằng điện áp đặt lên cách điện pha A là lớnnhất Do vậy ta sẽ chọn pha A là pha để tính toán điện áp tác dụng lên chuỗi sứkhi sét đánh vào đỉnh cột

Tính toán điện áp xuất hiện trên cách điện pha A của đường dây khi sét đánh đỉnh cột:

Trong phần trước ta đã tính Ucđ( a , t ) với một giá trị cụ thể của a và t,trong phần này ta sẽ tính toán Ucđ( a , t ) với các giá trị biến thiên của a, t

Điện áp tác dụng lên cách điện đường dây được tính theo công thức:

lv cs

d cu s dd c dd c c c

cđ u ( a t ) ku ( a t ) u

dt

di ) t ( M dt

di L R ) t a ( i ) t a

(

Ta xác định từng thành phần của điện áp theo a, t:

Cho t chạy từ 0 đến 10 µs và cho a chạy từ 10 đến 100 kA/µ s

kA = 0,25

1 11 5 18 6 0

0 h , , , l

L dd A

cA = ⋅ = ⋅ = µ H

83 , 14 71 , 24 6 , 0 h l

+

h ) 1 (

h vt ln h , 0 M

c

c cs

⋅ +

⋅

⋅

71 , 24 2 ) 3 , 0 1 (

71 , 24 2 t 90 ln 71 , 24 2 , 0

+

h

H ln h 2

h H ) 1 (

H vt ln h , 0 M

dd dd

+

⋅

21 , 6

21 , 43 ln 5 , 18 2

21 , 6 21 , 43 ) 3 , 0 1 (

21 , 43 t 90 ln 5 , 18 2 , 0

Tính toán với các giá trị khác nhau của t ta có bảng sau:

Bảng 1-14: