Tính chỉ tiêu chống sét của đường dây tải điện cao áp

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN ÁP CAO 3.1 Đường lối tổng quát: Nước ta nằm vùng nhiệt ẩm, cường độ hoạt động sét tương đối lớn, số ngày sét năm lên đến 100 Do đó, hầu hết đường dây tải điện không, điện áp từ 110kV trở lên bảo vệ dây chống sét(DCS) Số DCS góc bảo vệ tùy thuộc vào tính chất quan trọng ĐD công suất chuyển tải có ảnh hưởng đáng kể đến tiêu kinh tế-kỹ thuật ĐD Việc thiết kế lựa chọn kiểu cột, xác đònh kích thước hình học ĐD trình bày kỹ giáo trình khí đường dây Mục tiêu chương trình sở đường dây cho, xác đònh suất cắt đường dây sét đánh trực tiếp (số lần cắt điện trung bình sét ứng với 100km chiều dài ĐD), từ dó xác đònh tiêu chống sét ĐD (khoảng thời gian an toàn trung bình lần cắt điện liên tiếp ĐD điện áp khí quyển) Cơ sở lý thuyết vấn đề trình bày chương “Bảo vệ chống sét cho ĐD tải điện không - giáo trình KTĐ Cao Áp - ĐHBK TPHCM” ĐD có DCS bò sét đánh trực khả năng: • Sét đánh vào đỉnh cột hay vào DCS gần đỉnh cột • Sét đánh vào DCS khoảng vượt • Sét đánh vòng qua DCS vào ĐD Vò trí sét có ảnh hưởng đến phân bố dòng sét phần tử ĐD, ảnh hưởng đến biến thiên điện từ trường dòng sét gây nên, ảnh hưởng đến thành phần điện áp sét gây nên cách điện ĐD Cần lưu ý đường dây 110kV bỏ qua trường hợp điện áp cảm ứng sét đánh gần ĐD, trò số điện áp cảm ứng thường bé nhiều so với mức cách diện xung ĐD này, có khả gây phóng điện cách điện dẫn đến cắt điện ĐD Đường lối tổng quát để tính suất cắt điện tiêu chống sét ĐD có DCS: 3.1.1 Số lần sét đánh vào ĐD: − Nếu h cs độ treo cao trung bình DCS có khả thu hút toàn trường hợp sét xuất phạm vi B=3 h cs bên đường dây Như vậy, ĐD có chiều dài L diện tích khu vực 100% sét đánh vào ĐD h cs L ĐD có DCS, (6 h cs +S)L ĐD có DCS S khoảng cách DCS Gọi m mật độ sét trung bình ngày (hoặc giờ) có dông sét n ns số ngày (hoặc số giờ) trung bình có dòng sét năm khu vực có ĐD qua số lần sét đánh trung bình vào ĐD năm: N=6 hcs Lmn.10-3 ĐD có DCS, N= 6( hcs +S)Lmn.10-3 ĐD có DCS( hcs tính m, L tính km) Do nước ta chưa có số liệu hợp pháp thức thông số sét, nên ta tính với mật độ sét m =0,1 lần/km 2.ng.s số ngày sét trung bình năm nns =100 ng.s/năm Như vậy, tương ứng với chiều dài ĐD L= 100km, số lần sét đánh vào Đ D năm là: N=6 h cs ĐD có DCS (3.1) N=6 h cs +S ĐD có DCS (3.2) 3.1.2 Số lần phóng điện cách điện ĐD : Phóng điện cách điện ĐD xảy trò số QĐAKQ vượt mức cách điện xung ĐD Dòng sét có biên độ độ dốc tương ứng với mức QĐA mức cách điện xung ĐD gọi mức chòu sét ĐD Xác suất xuất dòng sét lớn mức chòu sét ĐD xác xuất phóng điện - ν p cách điện ĐD  i s ≥ ibv  ν p = P{U cd > U pd } = P  (3.3)  a ≥ a ngh  Lần lượt sét khả sét đánh vào ĐD có DCS Trong khả sét đánh: lập sơ đồ phân bố dòng sét, xác đònh thành phần điện áp tác dụng lên CĐ ( cách điện) ĐD, so sánh điện áp tổng tác dụng lên CĐĐD, U cđ (t), với mức cách điện xung ĐD, Upđ (t) U0,5, từ xác đònh xác suất phóng điện ν p tương ứng Chính công việc chiếm phần lớn thời gian việc xác đònh suất cắt điện ĐD ( Nếu ý đến biến thiên theo thời gian điện áp tác dụng lên CĐ: U cđ(t) so sánh với Upđ(t) tức đặc tính V – S CĐ để xác đònh xác suất phóng điện Nếu ý đến điện áp lớn tác dụng lên CĐ so sánh với U 0,5 CĐ) 3.1.3 Suất cắt đòên ĐD QĐAKQ : Đường dây bò cắt điện phóng điện tia lửa xung CĐ chuyển thành hồ quang trì điện áp làm việc ĐD Khả biểu thò xác suất chuyển thành hồ quang ổn đònh η η phụ thuộc chủ yếu vào gradient điện áp làm việc dọc theo chiều dài cách điện Gradient điện áp làm việc cao điện dẫn khe phóng điện trì lâu, việc chuyển thành hồ quang ổn đònh thuận lợi η xác đònh thực nghiệm Đối với ĐD cột xà sắt bêtông cốt sắt, xác suất chuyển thành hồ quang ổn đònh men theo bề mặt chuỗi sứ phụ thuộc vào gradient điện áp làm việc cho bảng (3.1) Bảng 3.1: η1 = f ( E lv ) men theo bề mặt chuỗi sứ U 50 30 20 10 E lv = , kV / m 3Lcd η1 0,6 0,45 0,25 0,1 Hoặc tính gần η1 = 0,7 ĐD cột thép cột bê tông cốt thép điện áp U ≤ 220 kV, η1 ≈ ĐD điện áp U ≥ 330 kV E lv - gradient điện áp làm việc trung bình dọc theo khe phóng điện Lcd- chiều dài khe phóng điện, chiều dài phần cách điện chuỗi sứ Đối với đường dây cột xà gỗ khoảng cách không khí lớn xác đònh η theo biểu thức thực nghiệm : η = 1,5.( E lv − 4).10 −2 (3.4) Tóm lại tương ứng với khả sét đánh vào đường dây có DCS xác đònh xác suất cắt sau : - Khi sét đánh vòng qua DCS vào DD : ndd = N vα v pl η1 (3.5) - Khi sét đánh vào đỉnh cột vào DCS gần cột : 4h nc = N (1 − ν a ) cs v p η1 (3.6) l kv - Khi sét đánh vào DCS khoảng vượt : 4h n kv = N (1 − ν a ).(1 − cs ).(v p η + v p η1 ) l kv - Suất cắt tổng đường dây : n = n dd + nc + nkv (3.7) (3.8) Trong công thức từ (3 4) đến (3.7) : n : số lần sét đánh vào 100 km ĐD, tính theo (3.1) ĐD có DCS, theo (3.2) ĐD có DCS;ν α xác suất sét đánh vòng qua DCS vào DD, xác đònh theo công thức thực nghiệm sau : α hcs (3.9) lgν α = −4 90 α Với - góc bảo vệ dây chống sét, ( ) hcs - chiều cao DCS cột điện ν p1 - xác suất phóng điện chuỗi sứ sét đánh vòng ν p2 - xác suất phóng điện chuỗi sứ sét đánh đỉnh cột ν p3 ν p4 η1 η2 4hcs l kv - xác suất phóng điện khoảng cách không khí DCS DD sét đánh vào DCS khoảng vượt - xác suất phóng điện chuỗi sứ sét đánh vào DCS khoảng vượt - xác suất hình thành hồ quang ổn đònh phóng điện chuỗi sứ - xác suất hình thành hồ quang ổn đònh phóng điện khoảng cách không khí khoảng vượt - tỉ suất sét đánh vào đỉnh cột  4hcs 1 − l kv     - tỉ suất sét đánh vào DCS khoảng vượt 3.2 Xác đònh xác suất phóng điện ν p cách điện đường dây : 3.2.1 Khi sét đánh vào đỉnh cột vào DCS gần đỉnh cột : Sơ đồ phân bố dòng sét trường hợp sau: Zcs is ics ics Zcs ics