đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Chơng mở đầu : tợng dông sét ảnh hởng dông sét đến hệ thống điện việt nam Hệ thống điện phận hệ thống lợng bao gồm NMĐ - đờng dây - TBA hộ tiêu thụ điện Trong có phần tử có số lợng lớn quan trọng TBA, đờng dây Trong trình vận hành phần tử chịu ảnh hởng nhiều tác động thiên nhiên nh ma, gió, bão đặc biệt nguy hiểm bị ảnh hởng sét Khi có cố sét đánh vào TBA, đờng dây gây h hỏng cho thiết bị trạm dẫn tới việc ngừng cung cấp điện gây thiệt hại lớn tới kinh tế quốc dân Để nâng cao mức độ cung cấp điện, giảm chi phí thiệt hại nâng cao độ an toàn vận hành phải tính toán bố trí bảo vệ chống sét cho HTĐ 1.1 - Hiện tợng dông sét 1.1.1 - Khái niệm chung: Dông sét tợng thiên nhiên, phóng tia lửa điện khoảng cách điện cực lớn (trung bình khoảng 5km) Hiện tợng phóng điện dông sét gồm hai loại phóng điện đám mây tích điện phóng điện đám mây tích điện với mặt đất Trong phạm vi đồ án ta nghiên cứu phóng điện đám mây tích điện với mặt đất (phóng điện mây - đất) Với tợng phóng điện gây nhiều trở ngại cho đời sống ngời Các đám mây đợc tích điện với mật độ điện tích lớn, tạo cờng độ điện trờng lớn hình thành dòng phát triển phía mặt đất Giai đoạn giai đoạn phóng điện tiên đạo Tốc độ di chuyển trung bình tia tiên đạo lần phóng điện khoảng 1,5.10 7cm/s, lần phóng điện sau tốc độ tăng lên khoảng 2.108 cm/s (trong đợt sét đánh có nhiều lần phóng Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp điện đám mây hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng lần lợt phóng điện xuống đất) Tia tiên đạo môi trờng Plasma có điện tích lớn Đầu tia đợc nối với trung tâm điện tích đám mây nên phần điện tích trung tâm vào tia tiên đạo Phần điện tích đợc phân bố dọc theo chiều dài tia xuống mặt đất Dới tác dụng điện trờng tia tiên đạo, có tập trung điện tích khác dấu mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào tình hình dẫn điện đất Nếu vùng đất có điện dẫn đồng điểm nằm phía dới đầu tia tiên đạo Còn vùng đất có điện dẫn không đồng (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) điện tích đất tập trung nơi có điện dẫn cao Quá trình phóng điện phát triển dọc theo đờng sức nối liền đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích mặt đất nh địa điểm sét đánh mặt đất đợc định sẵn Do để định hớng cho phóng điện sét ta phải tạo nơi có mật độ tập trung điện diện tích lớn Nên việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình đợc dựa tính chọn lọc phóng điện sét Nếu tốc độ phát triển phóng điện ngợc mật độ điện trờng điện tích tia tiên đạo đơn vị thời gian điện tích đất là: is = Công thức tính toán cho trờng hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị số điện trở nhỏ không đáng kể) Tham số chủ yếu phóng điện sét dòng điện sét, dòng điện có biên độ độ dốc phân bố theo hàng biến thiên phạm vi rộng (từ vài kA đến vài trăm kA) dạng sóng dòng điện sét dạng sóng xung kích, chỗ tăng vọt sét ứng với giai đoạn phóng điện ngợc (hình 1-1) - Khi sét đánh thẳng vào thiết bị phân phối trạm gây điện áp khí gây hậu nghiêm trọng nh trình bày Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp S S S S Hình 1-1 : Sự biến thiên dòng diện sét theo thời gian 1.1.2 - Tình hình dông sét Việt Nam: Việt Nam nớc khí hậu nhiệt đới, có cờng độ dông sét mạnh Theo tài liệu thống kê cho thấy miền đất nớc Việt nam có đặc điểm dông sét khác : + ỏ miền Bắc, số ngày dông dao động từ 70 ữ 110 ngày năm số lần dông từ 150 ữ 300 lần nh trung bình ngày xảy từ ữ dông + Vùng dông nhiều miền Bắc Móng Cái Tại hàng năm có từ 250 ữ300 lần dông tập trung khoảng 100 ữ 110 ngày Tháng nhiều dông tháng 7, tháng + Một số vùng có địa hình thuận lợi thờng khu vực chuyển tiếp vùng núi vùng đồng bằng, số trờng hợp dông lên tới 200 lần, số ngày dông lên đến 100 ngày năm Các vùng lại có từ 150 ữ 200 dông năm, tập trung khoảng 90 ữ 100 ngày + Nơi dông miền Bắc vùng Quảng Bình hàng năm có dới 80 ngày dông Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Xét dạng diễn biến dông năm, ta nhận thấy mùa dông không hoàn toàn đồng vùng Nhìn chung Bắc Bộ mùa dông tập chung khoảng từ tháng đến tháng Trên vùng Duyên Hải Trung Bộ, phần phía Bắc (đến Quảng Ngãi) khu vực tơng đối nhiều dông tháng 4, từ tháng đến tháng số ngày dông khoảng 10 ngày/ tháng, tháng nhiều dông (tháng 5) quan sát đợc 12 ữ 15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/ tháng, Bồng Sơn 16 ngày/tháng ), tháng đầu mùa (tháng 4) tháng cuối mùa (tháng 10) dông ít, tháng gặp từ ữ ngày dông Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) khu vực dông nhất, thờng có tháng số ngày dông khoảng 10/tháng nh Tuy Hoà 10ngày/tháng, Nha Trang ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng miền Nam khu vực nhiều dông đồng Nam Bộ từ 120 ữ 140 ngày/năm, nh thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/ năm Mùa dông miền Nam dài mùa dông miền Bắc từ tháng đến tháng 11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông quan sát đợc trung bình có từ 15 ữ 20 ngày/tháng, tháng tháng nhiều dông trung bình gặp 20 ngày dông/tháng nh thành phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày khu vực Tây Nguyên mùa dông ngắn số lần dông hơn, tháng nhiều dông tháng quan sát đợc khoảng 15 ngày dông Bắc Tây Nguyên, 10 ữ 12 Nam Tây Nguyên, Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày, PLâycu 17 ngày Số ngày dông tháng số vùng lãnh thổ Việt Nam xem bảng 1-1 Từ bảng ta thấy Việt Nam nớc phải chịu nhiều ảnh hởng dông sét, điều bất lợi cho H.T.Đ Việt nam, đòi hỏi ngành điện phải đầu t nhiều vào thiết bị chống sét Đặc biệt đòi hỏi nhà thiết kế phải trọng tính toán thiết kế công trình điện cho HTĐ vận hành kinh tế, hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục tin cậy Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Bảng 1-1 : Số ngày dông tháng: Tháng Địa điểm Phía Bắc Cao Bắc Cạn Lạng Sơn Bắc Ninh Móng Cái Hồng Gai Hà Giang Sa Pa Lào Cai Yên Bái Tuyên Quang Phú Thọ Thái Nguyên Hà Nội Hải Phòng Ninh Bình Lai Châu Điện Biên Sơn La Nghĩa Lộ Thanh Hoá Vinh Con Cuông Đồng Hới Cửa Tùng Phía Nam Huế Đà Nẵng Quảng Ngãi Quy Nhơn Nha Trang Phan Thiết Kon Tum Playcu Đà Lạt Blao Sài Gòn Sóc Trăng Hà Tiên 0,2 0,1 0,2 0,2 0,0 0,1 0,1 0,6 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 0,2 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,6 0,3 0,4 0,4 0,4 0,0 0,6 2,6 1,8 0,6 0,0 0,6 0,3 0,3 0,1 0,4 1,8 2,7 1,0 0,5 0,2 0,5 0,2 0,3 0,2 4,2 3,0 2,6 2,6 3,9 1,7 5,1 6,6 7,0 4,1 4,0 4,2 3,0 2,9 7,0 8,4 13 12 14 9,2 7,3 6,9 13 6,3 7,8 5,9 7,0 6,9 6,9 6,6 1,3 8,4 12 10 9,1 9,2 9,4 7,7 7,9 7,0 8,4 12 12 14 9,2 7,3 6,9 13 6,3 7,8 12 12 12 10 14 10 15 13 12 15 15 16 13 16 13 16 15 17 16 14 16 17 17 15 18 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2 0,2 0,3 0,6 1,8 1,4 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,1 0,0 1,2 1,7 1,6 3,4 1,0 0,0 2,7 1,3 10 11 12 Cả năm 10 10 10 13 15 9,2 7,3 8,1 11 11 11 12 11 17 14 5,8 8,3 6,2 10 13 15 14 11 12 11 2,8 2,8 2,8 4,2 2,2 2,8 3,0 2,5 4,2 4,2 3,4 3,3 3,1 4,4 5,0 3,4 5,3 6,2 5,2 3,3 5,6 5,2 5,3 5,3 0,5 0,2 0,1 0,1 0,2 0,2 0,9 0,9 0,7 0,2 0,5 0,5 0,1 0,6 1,0 0,7 1,9 1,1 1,0 0,0 0,7 0,2 0,2 0,3 0,3 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,9 0,0 0,0 0,3 0,0 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 94 97 90 80 112 87 102 97 93 104 106 107 97 99 111 112 93 112 99 99 100 95 103 70 85 1,9 2,5 1,2 0,6 0,6 0,2 6,8 5,7 3,2 11 2,5 0,7 4,9 10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 6,5 14 11 9,3 12 8,9 3,7 0,5 5,7 10 13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 4,0 13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 10 14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 12 16 9,7 7,7 8,7 17 9,0 2,0 6,8 10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 13 10 5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0 10 22 19 17 16 19 15 11 7,0 19 16 14 15 13 1,5 4,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,2 0,0 0,1 0,1 0,0 2,4 0,7 41,8 69,5 59,1 43,3 39,2 59,0 58,2 90,7 52,1 70,2 138 104 10 20 4,3 128 23 17 20 19 18 20 21 14 18 21 12 16 18 19 24 24 15 16 20 17 22 20 15 16 18 13 17 19 17 21 20 17 22 21 17 22 21 17 17 22 16 20 20 19 21 23 21 20 21 16 14 14 21 17 18 18 15 16 15 19 18 16 18 18 13 13 19 14 13 20 7,7 9,6 9,6 10 12 12 9,7 Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 7,4 9,0 9,7 15 15 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 1.2- ảnh hởng dông sét đến h.t.đ việt nam: - Nh trình bày phần trớc biên độ dòng sét đạt tới hàng trăm kA, nguồn sinh nhiệt vô lớn dòng điện sét qua vật Thực tế có dây tiếp địa phần nối đất không tốt, bị dòng điện sét tác dụng bị nóng chảy đứt, chí có cách điện sứ bị dòng điện sét tác dụng bị vỡ chảy nh nhũ thạch, phóng điện sét kèm theo việc di chuyển không gian lợng điện tích lớn, tạo điện từ trờng mạnh, nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến thiết bị điện tử, ảnh hởng rộng, nơi cách xa hàng trăm Km - Khi sét đánh thẳng vào đờng dây xuống mặt đất gần đờng dây sinh sóng điện từ truyền theo dọc đờng dây, gây nên điện áp tác dụng lên cách điện đờng dây Khi cách điện đờng dây bị phá hỏng gây nên ngắn mạch pha - đất ngắn mạch pha pha buộc thiết bị bảo vệ đầu đờng dây phải làm việc Với đờng dây truyền tải công suất lớn, máy cắt nhảy gây ổn định cho hệ thống, hệ thống tự động nhà máy điện làm việc không nhanh dẫn đến rã lới Sóng sét truyền từ đờng dây vào trạm biến áp sét đánh thẳng vào trạm biến áp gây nên phóng điện cách điện trạm biến áp , điều nguy hiểm tơng đơng với việc ngắn mạch góp dẫn đến cố trầm trọng Mặt khác, có phóng điện sét vào trạm biến áp, chống sét van đầu cực máy biến áp làm việc không hiệu cách điện máy biến áp bị chọc thủng gây thiệt hại vô lớn Qua ta thấy cố sét gây lớn, chiếm chủ yếu cố lới điện, dông sét mối nguy hiểm lớn đe dọa hoạt động lới điện *Kết luận: Sau nghiên cứu tình hình dông sét Việt Nam ảnh hởng dông sét tới hoạt động lới điện Ta thấy việc tính toán chống sét cho lới điện trạm biến áp cần thiết để nâng cao độ tin cậy vận hành lới điện Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang đồ án tốt nghiệp Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang Kỹ thuật điện cao áp