Bài tập dài môn Kỹ thuật điện cao áp

BÀI TẬP DÀI MÔN:KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁPA.ĐỀ BÀI:I.Lý thuyết nối đất trong HTĐ.II.Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét.1.Tính toán hệ thống nối đất an toàn của TBA 220110 kV : số thứ tự của sinh viên. đất = ; kmùa = ; kmùa quy đổi chống sét = ;Hệ số hình dạng : khd = Tính RHT an toàn (giá trị tiêu chuẩn )2.Tính toán nối đất chống sét cho TBA với các số liệu cho ở phần 1

Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng BÀI TẬP DÀI MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP A ĐỀ BÀI: I II Lý thuyết nối đất HTĐ Tính toán nối đất an toàn nối đất chống sét Tính toán hệ thống nối đất an toàn TBA 220/110 kV Sơ đồ mặt bằng: n : số thứ tự sinh viên ρ đất = 100 Ω.m ; kmùa = 1, ; kmùa quy đổi chống sét = 1, 25 ; Hệ số hình dạng : khd = 5,6 Tính RHT an toàn (giá trị tiêu chuẩn 0,5 Ω ) Tính toán nối đất chống sét cho TBA với số liệu cho phần B BÀI LÀM I Lý thuyết nối đất HTĐ Nhiệm vụ nối đất tản dòng điện sét xuống đất để đảm bảo điện áp vật nối đất có trị số bé Trong việc bảo vệ điện áp, nối đất trạm biến áp, cột thu lôi, đường dây thiết bị chống sét quan trọng Đối với thiết bị cao áp thường có loại nối đất sau: Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: Đ5H4 - Nối đất làm việc - Nối đất an toàn hay gọi nối đất bảo vệ Giáo viên môn: Trần Anh Tùng Nối đất làm việc có nhiệm vụ bảo đảm làm việc bình thường thiết bị trạng thái quy định Loại gồm: nối đất điểm trung tính MBA, máy biến điện áp (TU), thiết bị chống sét, thiết bị bù ngang đường dây truyền tải siêu cao áp Nối đất bảo vệ có mục đích bảo vệ người cách nối đất phận kim loại mang điện rò điện Ví dụ như: nối vỏ máy điện, cột sắt đường dây tải điện, cuộn thứ cấp TU, … Ở nhà máy điện trạm biến áp nguyên tắc phải tách rời hai hệ thống nối đất làm việc hệ thống nối đất bảo vệ, đề phòng có dòng ngắn mạch lớn hay dòng điện sét vào hệ thống nối đất làm việc không gây điện cao hệ thống nối đất an toàn Nhưng thực tế điều khó thực nhiều lý do, nên thường dùng hệ thống nối đất để làm hai nhiệm vụ Do hệ thống nối đất chung phải thỏa mãn yêu cầu thiết bị, cần có điện trở nối đất bé Điện trở hệ thống nối đất không vượt 0,5 Ω Để đảm bảo yêu cầu nối đất để giảm khối lượng kim loại việc xây dựng hệ thống nối đất, nên tận dụng tất hệ thông nối đất tự nhiên như: - Ống nước chôn đất hay ống kim loại khác (không chứa chất dễ gây cháy nổ) - Hệ thống dây chống sét – cột - Kết cấu kim loại công trình Khi dùng nối đất tự nhiên phải tuân thủ quy định quy phạm Nếu điện trở nối đất tự nhiên thỏa mãn yêu cầu thiết bị có dòng ngắn mạch ngắn mạch chạm đất bé không cần nối đất nhân tạo Nhưng thiết bị có dòng điện ngắn mạch lớn cần phải nối đất nhân tạo yêu cầu trị số điện trở nối đất nhân tạo phải nhỏ Ω Nối đất chống sét có nhiệm vụ tản dòng điện sét có sét đánh vào đường dây hay cột thu lôi Hạn chế lan truyền hình thành song điện áp phóng điện sét gây nên Nếu không sét đánh vào cột chống sét hay đường dây hình thành song điện áp có khả phóng ngược tới thiết bị công trình cần bảo vệ, làm phá hủy thiết bị điện MBA Về nguyên tắc phải tách rời hệ thống nối đất trên, thực tế ta thiết kế, xây dựng hệ thống nối đất chung cho tất các nhiệm vụ Song hệ thống nối đất Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: Đ5H4 Giáo viên môn: Trần Anh Tùng chung phải đảm bảo yêu cầu thiết bị có dòng ngắn mạch chạm đất lớn, hệ thống điện trở nối đất phải nhỏ Khi điện trở nối đất nhỏ tản dòng điện với mật độ lớn Nhưng để có điện trở nối đất lớn tốn kém, phải tính toán đảm bảo vừa kỹ thuật, vừa kinh tế II Tính toán nối đất an toàn nối đất chống sét Tính toán nối đất an toàn 1.1 Các số liệu tính toán: Điện trở suất đo đất: ρ đất = 100 Ω.m ; Hệ số mùa đất: kmùa = 1, ; kmùa quy đổi chống sét = 1, 25 ; Hệ số hình dạng : khd = 5, - Nối đất an toàn cho phép sử dụng chung với nối đất làm việc thành hệ thống nối đất Điện trở nối đất hệ thống nối đất: RHT = RTN / / RNT = RTN RNT ≤ 0,5 Ω RTN + RNT Trong : RTN - điện trở nối đất tự nhiên RNT - điện trở nối đất nhân tạo RNT ≤ 1Ω Do đặc điểm trạm thiết kế hệ thống cột, kết cấu xây dựng nên ta cần xây dựng nối đất nhân tạo cho trạm a Điện trở nối đất cọc thẳng đứng Rc = ρtt  2.l 4.t ' + l  '  ln + ln ' ÷; t = h + 2π l  d 4.t − l  Trong đó: l - chiều dài cọc ρtt - điện trở suất tính toán đất phụ thuộc vào hệ số mùa ( Ω.m ) h - độ sâu chôn cọc Nếu sử dụng cọc sắt góc có rộng b, cần thay d biểu thức biểu thức 0,95.b Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng ’ Chọn cọc có chiều dài: l = 3m ; t =1,3m Thay số liệu đề vào công thức, ta được: Rc = 100.1,  2.3 4.1,3 +   ln + ln = 48,551(Ω) 2π  0,95.0, 04 4.1,3 − ÷  b Điện trở nối đất nằm ngang (mạch vòng) Đối với điện cực dạng nằm ngang (mạch vòng): Rmv = ρtt k l ln hd 2π l h.d Trong : Rmv - điện trở nối đất hệ thống mạch vòng ρtt - điện trở suất tính toán đất phụ thuộc vào hệ số mùa ( Ω.m ) h - độ sâu chôn cọc l - chiều dài toàn nối, mạch vòng lấy chu vi mạch vòng (m) d - đường kính nối đất Nếu nối dẹt đường kính nối lấy b/2, với b chiều rộng dẹt khd - phụ vào hình dạng khd = 5, Chu vi hệ thống nối đất mạch vòng: p = ( (300 + − 2) + (200 + − 2) ) = 1000 ( m) Thay số liệu vào công thức, ta được: 100.1, 5, 6.10002 Rmv = ln = 0,501(Ω) 2π 1000 0,8.0, 04.0,5 Nếu dùng hệ thống nối đất ngang mạch vòng RHT = Rmv = 0,501(Ω) > 0,5(Ω)  Không thỏa mãn Vậy ta phải tiến hành nối đất bổ sung Ta dùng hệ thống nối đất bổ sung gồm ngang kết hợp với cọc chôn sâu lòng đất Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: Đ5H4 Giáo viên môn: Trần Anh Tùng R RBS = n.Rc / / Rt =  c  n ηc Trong : Rt =   Rt  ÷/ /  ÷   ηt  k l ρ ln hd 2π l h.d a - khoảng cách hai cọc a = (m) l - chiều dài l = n.b + (n − 1).a = 5.0, 04 + 4.6 = 24, (m) n - số lượng cọc bổ sung b - rộng dẹt b = 0, 04 (m) Tỷ số a l = =2 Tra bảng bảng – ‘Hướng dẫn thiết kế tôt nghiệp KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP’ Nguyễn Minh Chước ta có ηc = 0,83 ;ηt = 0,86 Ta thay vào công thức tính RBS Ta được: Rt = k l 100.1, ρ 5, 6.24, 22 ln hd = ln = 10, 447 (Ω) 2π l h.d 2π 24, 0,8.0, 04.0,5 Điện trở bổ sung: RBS = Rc Rt 48,551.10, 447 = = 5,96 (Ω) Rc ηt + n.Rt ηc 48,551.0,86 + 5.10, 447.0,83 Vậy điện trở nối đất hệ thống sau bổ xung là: BS RHT = RHT / / RBS = RHT RBS 0,501.5,96 = = 0, 462 (Ω) RHT + RBS 0,501 + 5,96  Vậy nối đất bổ sung thỏa mãn Nối đất chống sét cho trạm biến áp 2.1 Yêu cầu kỹ thuật với hệ thống chống sét Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: Đ5H4 Giáo viên môn: Trần Anh Tùng Với mục đích giảm vốn đầu tư thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào nhà máy điện trạm phân phối trời thường cố gắng bố trí cột thu lôi độ cao có sẵn xà, cột đèn…nhưng có trường hợp phải dùng cột thu lôi độc lập tùy theo đặc điểm tram nhà máy Khi thiết kế cần so sánh mặt kin tế kỹ thuật mỹ thuật phải ý đến vấn đề nối đất cột thu lôi Đối với trạm phân phối trời từ 110kV trở lên có mức cách điện cao nên đặt cột thu lôi kết cấu trạm phân phối Các trụ cột kết cấu có đặt cột thu lôi phải ngắn cho dòng điện sét I S khuếch tán vào đất từ 3÷4 hệ thống nối đất Ngoài trụ kết cấu phải có nối đất bổ sung để cải thiện số điện trở nối đất Nơi yếu trạm phân phối trời điện áo 110kV trở lên cuộn dây máy biến áp, dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp yêu cầu khoảng cách hai điểm nối vào hệ thong nối đất cột thu lôi vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn 15m Khi bố trí cột thu lôi xà trạm phân phối trời 110kV trở lên phải thực điểm sau: - Ở chỗ nối kết cấu có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổ sung ( dùng nối đất tập trung ) nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không 4Ω ( ứng với dòng điện tần số công nghiệp) - Khi bố trí cột thu lôi xà trạm 35kV phải tăng cường cách điện lên đến mức cách điện cấp 110kV - Trên đầu cuộn dây – 10kV máy biến áp phải đặt cột chống sét van (CSV), thiết bị chống sét đặt vỏ máy - Để bảo vệ cuộn dây 35 kV cần đặt cột chống sét van Khoảng cách chỗ nối vào hệ thống nối đất vỏ máy biến áp chống sét van (theo đường điện) phải nhỏ 5m Khoảng cách tăng lên điểm nối đất chống sét van vào hai điểm nối đất vỏ máy biến áp kết cấu có đặt cột thu lôi Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 - Trần Anh Tùng Khoảng cách không khí kết cấu trạm có đặt cột thu lôi phận mang điện không bé chiều dài chuỗi sư - Có thể nối cột thu lôi độc lập vào hệ thống nối đất trạm phân phối cấp điện áp 110kV yêu cầu thực - Không nên đặt cột thu lôi kết cấu trạm phân phối20 ÷ 35 kV, không nên nối cột thu lôi vào hệ thống nối đất trạm 20 ÷ 35 kV - Khi dùng cột thu lôi độc lập phải ý đến khoảng cách cột thu lôi đến phân trạm để tránh khả phóng điện từ cột thu lôi đến vật bảo vệ - Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi phải cho dây dẫn điện đến đèn vào ống chì chon vào đất Đối với nhà máy điện dung sơ đồ đặt cột thu lôi xà máy biến áp máy phát điện máy biến áp nối với cầu bọc kín hai đầu nối đất Nếu cầu có phân đoạn không phép đặt cột thu lôi xà máy biến áp Với máy bù đồng áp dụng điều Có thể nối dây chông sét bảo vệ đoạn đến trạm vào hệ thống nối đất trạm khoảng cách từ chỗ nối đất trạm đến điểm nối đất máy biến áp lơn 15m Để đảm bảo mặt tính ( độ bền học ) chống ăn mòn cần phải theo quy định loại vật liệu, tiết diện dây dẫn dung mặt dất đất phải theo bảng sau: Loại vật liệu Dây dẫn dong điện sét Dây dẫn dòng điện sét dung mặt đất dung mặt đất Thép tròn mạ kẽm Φ mm Φ 10 mm Thép dẹt mạ kẽm 20x2,5 mm2 30x3,5 mm2 Cáp thép Không dùng Không dùng Thanh đồng tròn Φ mm Φ mm Thanh đồng dẹt 20x2,5 mm2 20x2,5 mm2 Dây đồng soắn Không dùng Không dùng Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng Thanh nhôm tròn 2.2 Không dùng Không dùng Cách xác định, công thức tính toán phạm vi bảo vệ cột a Phạm vi bảo vệ cột thu sét Cột thu sét thiết bị để tránh sét mà ngược lại dùng để thu hút phóng điện sét phía cách sử dụng mũi nhọn nhân tạo sau dẫn dòng điện sét xuống đất Sử dụng cột thu sét với mục đích để sét đánh xác vào điểm định sẵn mặt đất vào điểm công trình Cột thu sét tạo khoảng không gian gần cột thu sét ( có vật cần bảo vệ), có khả bị sét đánh gọi phạm vi bảo vệ - Phạm vi bảo vệ cột thu sét độc lập Phạm vi bảo vệ cột thu sét độc lập miền giới hạn mặt hình chóp tròn xoay có đường kính xác định phương trình: rx = 1,6.h h − hx h + hx Trong : h : độ cao cột thu sét hx : độ cao cần bảo vệ rx : bán kính phạm vi bảo vệ Để dễ dàng thuận tiện tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng đơn giản hóa đường sinh hình chóp có dạng đường gẫy khúc hình vẽ sau: Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng Hình 2.2.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét Bán kính tính theo công thức sau: hx   Nếu hx ≤ h rx = 1,5.h  − ÷ p  0,8.h   h Nếu hx > h rx = 0,75.h 1 − x h   ÷ p  Với p hệ số hiệu chỉnh: Nếu h ≤ 30 m → p = Nếu h > 30 m → p = - 5,5 h Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao Hai cột thu sét có độ cao h1 = h2 đặt cách khoảng a Phạm vi bảo vệ hai nhiều cột thu lôi lớn tổng phạm vi bảo vệ cột đơn cộng lại Nhưng để cột thu lôi phối hợp khoảng cách a hai cột phải thỏa mãn a ≤ 7.h ( h độ cao cột thu sét) Phần bên khoảng cách hai cột có phạm vi bảo vệ giống cột Phần bên giới hạn vòng cung qua điểm hai điểm đỉnh cột điểm có độ Trang Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng cao h0 - h0 độ cao bảo vệ độ cao lớn hai cột xác định theo công thức sau: h0 = h − a Khoảng cách nhỏ từ biên phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân cột r0x xác định theo công thức sau: Nếu hx ≤  h h0 rox = 1,5.h0 1 − x  0,8h0  h Nếu hx > h0 rox = 0,75.h0  − x  h0  ÷ p   ÷ p  Với p hệ số hiệu chỉnh: Nếu h ≤ 30 m → p = Nếu h > 30 m → p = 5,5 h Hình 2.2.2 : Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao giống - Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao khác Trường hợp hai cột thu sét có độ cao h1 h2 khác việc xác định phạm vi bảo vệ xác định sau: Vẽ phạm vi bảo vệ cột thấp (cột 1) cột cao (cột 2) riêng rẽ Qua đỉnh cột thấp vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh phạm vi bảo vệ cột cao điểm điểm xem đỉnh cột thu sét giả định Cột cột hình thành đôi cột có độ cao h1 với khoảng cách a’ Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi Trang 10 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng có độ cao h1 Điểm xen đỉnh cột thu sét giả định Ta xác định khoảng cách hai cột có độ cao h1 a’ x sau: Hình 2.2.3 : Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao khác Nếu h1 ≤  h  h2 x = 1,5.h2 1 − ÷  0,8h2   h  Nếu h1 > h2 x = 0,75.h2 1 − ÷  h2  ( Ta coi x bán kính bảo vệ cột cao h2 cho cột thấp h1) Khi khoảng cách cột thấp h1 cột giả tưởng : a’ = a – x Phần lại tính toán giống phạm vi bảo vệ cột - Phạm vi bảo vệ nhiều cột thu sét Để bảo vệ diện tích giới hạn đa giác độ cao cột thu lôi phải thỏa mãn : D ≤ 8.ha Trong đó: D đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo chân cột • Phạm vi bảo vệ cột thu sét: Nhóm cột tam giác có cạnh a, b, c ta có: Trang 11 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng D = 2.R = a.b.c p.( p − a )( p − b)( p − c ) Với p nửa chu vi : p = (a + b + c )/2 • Phạm vi bảo vệ cột thu sét: D = a2 + b2 Với a, b độ dài hai cạnh hình chữ nhật Như độ cao hiệu dụng cột thu sét phải thỏa mãn điều kiện : ≥ rx1 rx1 (a) r0x12 r0x13 D (b) r0x12 hx rx2 rx3 r0x23 Hình 2.2.4 : Phạm vi bảo vệ nhiều cột thu sét b Phạm vi bảo vệ dây thu sét - Phạm vi bảo vệ dây thu sét Phạm vi bảo vệ dây thu sét dải rộng Chiều rộng phạm vi bảo vệ phụ thuộc vào mức cao hx biểu diễn sau: Trang 12 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng a 0,2h b 0,8h h c a' 1,2h 0,6h 2bx Hình 2.2.5 : Phạm vi bảo vệ dây thu sét Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét tương tự cột thu sét ta có hoành độ 0,6h 1,2h hx   Nếu hx ≤ h bx = 1, 2.h 1 − ÷  0,8h  Nếu hx >  h  h bx = 0,6.h 1 − x ÷ h  Khi độ cao lớn 30m điều kiện bảo vệ cần hiệu chỉnh theo p - Phạm vi bảo vệ hai dây thu sét Để phối hợp bảo vệ hai dây thu sét khoảng cách hai dây thu sét phải thỏa mãn điều kiện S ≤ 4h Với khoảng cách dây bảo vệ điểm có độ cao h0: h0 = h − S Phần phạm vi bảo vệ giống phạm vi bảo vệ dây, phần bên giới hạn vòng cung qua ba điểm hai điểm treo dây thu sét điểm có độ cao h0 Trang 13 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: Đ5H4 Giáo viên môn: Trần Anh Tùng Hình 2.2.6 : Phạm vi bảo vệ hai dây thu sét 2.3 Nối đất chống sét Khi có dòng điện sét vào phận nối đất, tốc độ biến thiên dòng điện theo thời gian lớn thời gian đầu điện cảm ngăn cản không cho dòng điện tới phần cuối điện cực khiến cho điện áp phân bố không đều, sau thời gian ảnh hưởng điện cảm dần điện áp phân bố Thời gian trình độ nói phụ thuộc vào số thời gian T = L.g.l Từ ta thấy T tỉ lệ với trị số điện cảm tổng L điện dẫn g.l = 1/R điện cực Từ biểu thức ta thấy : dòng điện tản đất dòng điện chiều xoay chiều tần số công nghiệp ảnh hưởng L không đáng kể hình thức nối đất biểu thị trị số điện trở tản Khi dòng điện tản đất dòng điện sét, tham số biểu thị nối đất tùy thuộc vào tương quan số thời gian T thời gian đầu sóng dòng điện Khi T τ ds Biên độ dòng điện sét quy định là: I = 150 kA Độ dốc dòng điện sét : Thời gian đầu sóng : a = 30 kA/μs τds = I/a = 5μs Trang 17 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng Ta có tổng trở xung kích hệ thống nối đất nhân tạo thời điểm t = τds là:  2.T1 ∞ −τ ds /Tk  Z (0,τ ds ) = RHTcs 1 + − e ∑   τ ds k =1 k  ( ∞ ∑k Xét chuỗi : k =1 (1 − e − τ ds Tk ∞ ∞ ) − τ ds Tk e −∑ 2 k =1 k k =1 k )=∑ Dễ dàng nhận thấy từ e-4 giá trị bé so với giá trị trước nên bỏ τ ds ≤4 qua, tức phải tìm k cho Tk τ ds T T ≤ ⇒ k2 ≤ ⇒ k ≤ ⇒ T1 τ ds τ ds k Ta có : Tk = T1 k2 Thay T1 = L.G.l 2,16.5,541.10 −3.500 = = 303,167 ( µ s ) π2 π2  k≤ 4.303,167 = 15,573 Như ta tính toán với k lớn 15, tức K = 1÷ 15 Ta có bảng kết tính sau: k 1/ K2 Tk(µs) τ ds / Tk (µs) e − τ ds Tk ( µs) 1 − e−τ ds /Tk k ( Trang 18 ) Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng 1 303,167 0,016 0,984 0,016 0,25 75,792 0,066 0,936 0,016 0,111 33,652 0,149 0,862 0,015 0,063 19,1 0,262 0,77 0,014 0,04 12,127 0,412 0,662 0,014 0,028 8,489 0,589 0,555 0,012 0,02 6,063 0,825 0,438 0,011 0,016 4,851 1,031 0,357 0,01 0,012 3,638 1,374 0,253 0,009 10 0,01 3,032 1,649 0,192 0,008 11 0,008 2,425 2,062 0,127 0,007 12 0,007 2,122 2,356 0,095 0,006 13 0,006 1,819 2,749 0,064 0,006 14 0,005 1,516 3,298 0,037 0,005 15 0,004 1,213 4,122 0,016 0,004 Tổng 0,153 Từ bảng ta tính :  2.T 15  Z (0,τ ds ) = RHTcs 1 + ∑ − e −τ ds /Tk   τ ds k =1 k   2.303,167  = 0,361 1 + 0,153   = 7,059(Ω) ( ) Do máy biến áp phần tử yếu nên ta cần kiểm tra với máy biến áp Điện áp điểm dòng điện sét vào : Us = I.Z(0;τđs) = 150.7,059 = 1058,839 kV Vậy Us = 1058,839 kV > U50% MBA = 460 kV.(không đạt yêu cầu) Trang 19 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng Nhận xét : Do điện trở nối đất không đạt yêu cầu nên ta phải tiến hành nối đất bổ sung cho hệ thống chống sét Trong nối đất bổ sung ta sử dụng dạng nối đất tập trung gồm cọc chân cột thu sét Do việc xác định Z BS lý thuyết lại khó khăn nên ta chọn hình thức nối đất bổ sung sau: Sơ đồ nối đất hệ thống có nối đất bổ sung sau: - Điên trở nối đất cọc xác định sau: Rc = ρtt  2.l 4.t ' + l  '  ln + ln ' ÷; t = h + 2π l  d 4.t − l  Trong đó: l - chiều dài cọc ρtt - điện trở suất tính toán đất phụ thuộc vào hệ số mùa ( Ω.m ) h - độ sâu chôn cọc ’ Chọn cọc có chiều dài: l = 3m ; t =1,3m Thay số liệu đề vào công thức, ta được: Rc = - 100.1,  2.3 4.1,3 +  ln + ln = 44, 765(Ω) 2π  0, 04 4.1,3 − ÷  Điên trở nối đất xác định sau: Rt = k l ρ ln hd 2π l h.d Trong : Trang 20 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng a - khoảng cách hai cọc a = (m) l - chiều dài l = n.b + (n − 1).a = 5.0, 04 + 4.6 = 24, (m) n - số lượng cọc bổ sung b - rộng dẹt b = 0, 04 (m) Tỷ số a l = =2 Tra bảng bảng – ‘Hướng dẫn thiết kế tôt nghiệp KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP’ Nguyễn Minh Chước ta có ηc = 0,83 ;ηt = 0,86 Ta thay vào công thức tính Rt Ta được: Rt = cs RBS = k l 100.1, ρ 5, 6.24, 22 ln hd = ln = 10, 447 (Ω) 2π l h.d 2π 24, 0,8.0, 04.0,5 Điện trở bổ sung: Rc Rt 44, 765.10, 447 = = 5, 713(Ω) Rc ηt + n.Rt ηc 44, 765.0,86 + 5.10, 447.0,83 Tổng trở đầu vào lúc là: Z BS (0,τ ds ) = cs BS cs BS RHTcs R RHTcs + R ∞ +∑ k =1 2.RHTcs RHTcs + cs RBS cos ( X k ) e X  τ − k ÷ ds  π  T1 = A+B Ta có: cs RHTcs RBS 0,361.5, 713 A= = = 0,34 (Ω) cs RHTcs + RBS 0,361 + 5, 713 ∞ B =∑ k =1 2.RHTcs RHTcs + cs RBS cos ( X k ) e X  τ − k ÷ ds  π  T1 Trang 21 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: Đ5H4 Giáo viên môn: Trần Anh Tùng Trong : Xk nghiệm phương trình: tan( X k ) = − RHTcs X k cs RBS → tan( X k ) = − 0,361 X k = −0, 063 X k 5, 713 Tương tự ta xét đến số hạng e -4 với T1 = 303,167 τđs = 5μs Tính đến Xk cho: X K ≤ 2.π T1 303,167 = 2.π = 48, 926 τ ds Giải phương trình phương pháp đồ thị Dùng chương trình Malab để giải y = tan( X k ) y = −0, 063 X k Nhập chương trình vào Matlab sau: >> x=0:0.1:49; >> y=tan(x); >> z=-0.063*x; >> plot(x,y,x,z) Trang 22 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng Dựa vào đồ thị vẽ được, ta lập bảng sau: K X k2 τ ds π T1 Xk cos ( X k ) RHTcs + cs RBS cos ( X k ) 2,641 1,299 1,362 0,988 0,524 5,699 1,437 1,5 0,947 0,456 8,479 2,921 2,984 0,887 0,215 e − Bk Trang 23 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên môn: Lớp: Đ5H4 10 11 12 13 14 15 16 Trần Anh Tùng 11,815 1,873 1,936 0,792 0,295 14,873 2,22 2,283 0,691 0,219 17,931 2,714 2,777 0,584 0,152 20,989 3,449 3,512 0,479 0,098 24,235 2,573 2,636 0,374 0,102 27,105 6,549 6,612 0,293 0,032 29,885 629,422 629,485 0,224 33,221 18,557 18,62 0,158 0,006 36,418 12,256 12,319 0,109 0,006 39,476 23,88 23,943 0,074 0,002 42,812 6,579 6,642 0,047 0,005 45,87 10,297 10,36 0,03 0,002 48,925 19,189 19,252 0,018 0,001 2,115 Tổng Từ kết bảng ta tính được: B = ∑ Bk = 2,115 Như ta tính tổng trở xung kích có nối đất bổ sung: bs Z XK (0,τ ds ) = A + B = 0,34 + 2,115 = 2, 455 ( Ω ) Điện áp có dòng điện vào nối đất thời điểm dòng điện sét đạt giá trị cực đại là: Us = I.Z(0;τđs) = 150.2,455 = 368,25 kV Vậy Us = 368,25 kV < U50% MBA = 460 kV.( đạt yêu cầu) Trang 24 Họ tên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: Đ5H4 Giáo viên môn: Trần Anh Tùng Nhận xét : Sau nối đất bổ sung yêu cầu chống sét đảm bảo điện áp giáng máy biến áp có dòng sét vào Us = 368,25 kV < U50% (110kV) = 460 kV Ta cần kiểm tra thỏa mãn U50% (110kV) U50% (220kV) thỏa mãn Trang 25 [...]... qua điện trở tác dụng R vì nó bé so với trị số điện trở tản, đồng thời cũng không cần xét tới phần điện dung C vì ngay cả trong trường hợp sóng xung kích, dòng điện dung cũng rất nhỏ so với dòng điện trở tản L G L G L G L G Trong đó: L : điện cảm của điện cực trên một đơn vị dài Trang 15 Họ và tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên bộ môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng G: điện dẫn của điện cực trên một đơn vị dài. .. thiên của dòng điện theo thời gian rất lớn thì trong thời gian đầu điện cảm sẽ ngăn cản không cho dòng điện đi tới các phần cuối của điện cực khiến cho điện áp phân bố không đều, sau một thời gian ảnh hưởng của điện cảm mất dần và điện áp phân bố sẽ đều hơn Thời gian của quá trình quá độ nói trên phụ thuộc vào hằng số thời gian T = L.g.l 2 Từ đó ta thấy T tỉ lệ với trị số điện cảm tổng L và điện dẫn g.l... đất Yêu cầu kiểm tra : ta kiểm tra theo điều kiện nhằm đảm bảo an toàn cho cách điện của máy biến áp : I.Z(0;τđs) ≤ U50%MBA Trong đó : I – là trị số dòng điện sét lấy bằng 150 kA Z(0;τđs) – tổng trở xung kích nối đất tại thời điểm ngay chỗ dòng điện sét đi vào điện cực U50% - trị số điện áp phóng điện bé nhất của máy biến áp Trạm 110 kV : U50% = 460 kV Trạm 220 kV : U50% = 900 kV Ta chỉ cần so sánh giá... 2,115 = 2, 455 ( Ω ) Điện áp khi có dòng điện đi vào nối đất tại thời điểm dòng điện sét đạt giá trị cực đại là: Us = I.Z(0;τđs) = 150.2,455 = 368,25 kV Vậy Us = 368,25 kV < U50% MBA = 460 kV.( đạt yêu cầu) Trang 24 Họ và tên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: Đ5H4 Giáo viên bộ môn: Trần Anh Tùng Nhận xét : Sau khi nối đất bổ sung thì yêu cầu chống sét đã đảm bảo điện áp giáng trên máy biến áp khi có dòng sét đi... trở xung kích Zxk có thể lớn gấp nhiều lần so với điện trở tản xoay chiều làm tăng điện áp giáng trên bộ phận nối đất và có thể gây phóng điện ngược đến các phần Trang 14 Họ và tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên bộ môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng mang điện của trạm Do đó ta phải tính toán, kiểm tra theo yêu cầu của nối đất chống sét trong trương hợp có dòng điện sét đi vào hệ thống nối đất Yêu cầu kiểm tra... Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên bộ môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng Gọi Z(x,t) là điện trường xung kích của nối đất kéo dài, nó là hàm số của không gian và thời gian Z ( x, t ) = U ( x, t ) I ( x, t ) Trong đó U(x,t) ; I(x,t) là dòng điện và điện áp xác định từ hệ phương trình vi phân: ∂I  ∂U  − ∂x = L ∂t   − ∂I = G.U  ∂x Giải hệ phương trình vi phân trên với dạng sóng của dòng điện ở đầu vào của hệ thống... 0,361 1 + 0,153 5   = 7,059(Ω) ( ) Do máy biến áp là phần tử yếu nhất nên ta chỉ cần kiểm tra với máy biến áp Điện áp tại điểm dòng điện sét đi vào là : Us = I.Z(0;τđs) = 150.7,059 = 1058,839 kV Vậy Us = 1058,839 kV > U50% MBA = 460 kV.(không đạt yêu cầu) Trang 19 Họ và tên: Nguyễn Tuấn Anh Giáo viên bộ môn: Lớp: Đ5H4 Trần Anh Tùng Nhận xét : Do điện trở nối đất không đạt yêu cầu nên ta phải tiến... của điện cực Từ biểu thức trên ta cũng thấy rằng : khi dòng điện tản trong đất là dòng điện 1 chiều hoặc xoay chiều tần số công nghiệp thì ảnh hưởng của L không đáng kể và bất kỳ hình thức nối đất nào cũng đều biểu thị bởi trị số điện trở tản Khi dòng điện tản trong đất là dòng điện sét, tham số biểu thị của nối đất tùy thuộc vào tương quan giữa hằng số thời gian T và thời gian đầu sóng của dòng điện. .. l : chiều dài điện cực (chiều dài mỗi tia) Vì nối đất chống sét là nối đât phân bố dài mạch vòng, nên mạch vòng này được xem như là hai tia ghép song song do vậy l = p/2 = 1000/2 = 500 m r : bán kính cực ở phần trước nếu cực là thép dẹt có bề rộng b (m) Do đó r = b/4 = 0,01m Thay số ta có :  500   l  L = 0, 2  ln − 0,31÷ = 0, 2  ln − 0,31÷ = 2,16( µ H / m)  r   0,01  Điện dẫn của điện cực... thanh dẹt b = 0, 04 (m) Tỷ số a l = 6 =2 3 Tra bảng 4 và bảng 6 – ‘Hướng dẫn thiết kế tôt nghiệp KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP của Nguyễn Minh Chước ta có ηc = 0,83 ;ηt = 0,86 Ta thay vào công thức tính Rt Ta được: Rt = cs RBS = k l 2 100.1, 6 ρ 5, 6.24, 22 ln hd = ln = 10, 447 (Ω) 2π l h.d 2π 24, 2 0,8.0, 04.0,5 Điện trở bổ sung: Rc Rt 44, 765.10, 447 = = 5, 713(Ω) Rc ηt + n.Rt ηc 44, 765.0,86 + 5.10, 447.0,83