BÀI TẬP DÀI MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP BẢO VỆ CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT

Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam BÀI TẬP DÀI MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Sinh viên thực : Phan Đình Thái Lớp : Đ6_H2 Giảng viên hướng dẫn : ThS Phạm Thị Thanh Đam ĐỀ BÀI (Đề: Lẻ) STT 69 PHẦN I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT A.Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp B.Tính toán nối đất an toàn nối đất chống sét trạm đảm bảo tiêu chuẩn nối đất an toàn yêu cầu chống sét có dòng điện sét 150 kA, độ dốc 30 kA/ μs PHẦN II: TÍNH SÓNG LAN TRUYỀN VÀO TBA TỪ ĐƯỜNG DÂY 110 kV I SỐ LIỆU BAN ĐẦU: • Trạm biến áp: Bản vẽ sơ đồ mặt kích thước trạm • Điện trở suất đất: ρđ = 75 + 0,1*N (Ωm.) • Đường dây: Dây pha dây AC – 240, dây chống sét dây C-70 SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam PHẦN I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT A.Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp Mô tả kết cấu trạm 123.0 108.0 6.0 6.0 5.0 6.0 21.5 11.0 95.0 19.0 4.5 6.0 10.0 9.0 MBA 6.0 MBA 11 m 17 m Hình 1.1 Bản vẽ sơ đồ mặt kích thước trạm Độ cao xà 17 m 11m Các phương án bối trí hệ thống thu sét: Phương án ta dùng 15 cột thu sét bố trí cột hình vẽ SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam 11 12 11 m 11 m 4.5 6.0 10.0 Bài Tập Dài Môn Cao Áp 19.0 17 m 17 m 10 13 11 m 6.0 5.0 6.0 95.0 11 m 17 m 17 m 17 m 17 m 17 m 15 21.5 11.0 11 m 6.0 MBA MBA 17 m Hình 1.2 Bố trí hệ thống cột chống sét phương án Bố trí 15 (cột đến cột 15) cột đặt xà bên trạm Xác định độ cao hiệu dụng cột thu sét: Để tính độ cao hieu dụng h a cột chống sét mặt vẽ coi nhóm cột đa giác hình học, từ xác định bán kính đường tròn ngoại tiếp đa giác • Xét nhóm cột (1, 2, 6) ta có: Nhóm cột tạo thành tam giác vuông có cạnh huyền đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác : D = 38,9 (m) SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 14 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Độ cao hiệu dụng cột thu sét h a để nhóm cột bảo vệ hoàn toàn diện tích chúng phải thỏa mãn: ≥ D 38,9 = = 4,86 8 (m) • Xét nhóm cột (1, 6, 7) ta có: Nhóm cột tạo thành tam giác có cạnh là: a = L1-6 = 27 m b = L1-7 = 32,9 m c = L6-7 = 28,9 m Ta có nửa chu vi tam giác tạo nhóm cột là: P= a+ b+ c 27 + 32,9 + 28,9 = = 44, 2 (m) Vậy đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác là: a.b.c D = P(P − a )(P − b)(P − c) 27.32,9.28,9 = 44, 4(44, − 27)(44, − 32,8)(44, − 28,9) =34.6 (m) Độ cao hiệu dụng cột thu sét h a để nhóm cột bảo vệ hoàn toàn diện tích chúng phải thỏa mãn: ≥ D 34,6 = = 4,33 8 (m) • Xét nhóm cột (2,3,4,5), nhóm cột (4,5,10,11) nhóm cột (10,11,12,13) ta có: Nhóm cột tạo thành hình chữ nhật có đường chéo đường kính đường tròn ngoại tiếp: D = 46.5 (m) SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Độ cao hiệu dụng cột thu sét h a để nhóm cột bảo vệ hoàn toàn diện tích chúng phải thỏa mãn: ≥ D 46,5 = = 6,81 8 Tính toán tương tự ta có bảng sau Bảng 1.1 Nhóm cột 1,2,6 1,6,7 2,5,6 5,6,9 6,7,8 6,8,9 5,9,10 9,10,15 10,13,14 10,14,15 2,3,4,5 4,5,10,11 10,11,12,13 a b c P 27 36 29,4 28,9 32,9 33,3 33,3 32,9 38,9 33,3 32,9 27 36 36 28,9 29,4 27 27 28,9 33,3 33,33 44,40 52,15 44,85 44,40 44,40 51,30 51,32 39,8 33,3 21,1 47,10 D Nhóm đa giác 38,90 34,59 40,86 34,97 34,59 34,59 39,58 39,59 39,80 39,81 46,50 46,50 46,50 4,86 4,32 5,11 4,37 4,32 4,32 4,95 4,95 4,98 4,98 6,81 6,81 6,81 Tam giác vuông Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác vuông Tam giác Hình chữ nhật Hình chữ nhật Hình chữ nhật Qua tính toán cụ thể độ cao hieu dụng cho nhóm cột ta nhận thấy: hamax = 6,81 m ta chọn chung cho trạm 7,5 m cần bảo vệ cho độ cao lớn trạm h x = 17 m độ cao cột thu sét : h = hx + = 17 + 7,5 = 24,5 (m) Tính bán kính bảo vệ cột thu lôi : Bảo vệ cột thu lôi cao 23,5 m độ cao cần bảo vệ 17 m 11 m SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang Bài Tập Dài Môn Cao Áp Ta có : GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam 2 h= 24,5=16,3 3 (m) Bán kính bảo vệ độ cao hx = 17 m > 16,3 m : rx =0,75h(1- hx 17 )=0,75×24,5(1)=5,63 h 24,5 (m) Bán kính bảo vệ độ cao hx = 11 m < 16,3 m : rx = 1,5 h(1- hx 11 ) = 1,5× 24,5(1) = 16,13 0,8× h 0,8× 24,5 (m) Tính bán kính bảo vệ khu vực cột xung quanh trạm : Xét cặp cột 1, ta có : h1= h2 = 24,5 m, a = 28 m Độ cao lớn khu vực bảo vệ cột thu sét : a 28 h = h - = 24,5 - = 20,5 7 (m) Bán kính khu vực bảo vệ cột thu sét : + Độ cao 17 m : 2 h = 20,5 =13,67 hx = 17 m > (m) Nên r0 x = 0, 75 h (1- hx 17 ) = 0,75× 20,5(1) = 2,63 h0 20,5 (m) + Độ cao 11 m : 2 h = 20,5 = 13,67 hx = 11 m < m SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang Bài Tập Dài Môn Cao Áp Nên r0 x = 1,5h (1- GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam hx 11 ) = 1,5× 20,5(1) = 10,13 0,8× h 0,8× 20,5 (m) Xét cặp cột 2, cặp cột 12, 13 ta có : h2= h3 = 24,5 m, a = 29,5 m Độ cao lớn khu vực bảo vệ cột thu sét : a 29,5 h = h - =24,5= 20,29 7 (m) Bán kính khu vực bảo vệ cột thu sét : + Độ cao 17 m : 2 h = 20, 29 = 13,52 hx = 17 m > (m) Nên r0 x = 0, 75 h (1- hx 17 ) = 0, 75× 20, 29(1) = 2, 47 h0 20, 29 (m) + Độ cao 11 m : 2 h = 20, 29 = 13,52 hx = 11 m < m Nên r0x = 1,5 h (1- hx 11 ) = 1,5× 20, 29(1) = 9,81 0,8× h 0,8× 20, 29 (m) Tính toán tương tự ta có bảng sau Bảng 1.2 Cặp cột h h1 h2 a h0 r017 r011 1,2 2,3 3,4 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 28 29,5 36 20,50 20,29 19,36 2,63 2,46 1,77 10,13 9,80 8,41 SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang Bài Tập Dài Môn Cao Áp 4,11 11,12 12,13 13,14 14,15 8,9 9,15 7,8 1,7 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 24,5 36 36 29,5 17 21,1 28,9 36 27 32,9 19,36 19,36 20,29 22,07 21,49 20,37 19,36 20,64 19,80 1,77 1,77 2,46 3,80 3,36 2,53 1,77 2,73 2,10 8,41 8,41 9,80 12,48 11,60 9,93 8,41 10,34 9,08 Vậy phương án đặt 15 cột thu lôi cột cao 24,5 m (9 cột đặt xà cao 11 m cột đặt xà cao 17 m) Tổng chiều dài: L1 = 9.(24,5 - 11) + 6.(24,5 - 17) = 166,5 (m) Ta có phạm vi bảo vệ phương án sau: SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang Bài Tập Dài Môn Cao Áp rx = 16.13m rx GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam 11 m = 5.63 m 11 r0x = 8.41m 12 r0x = 1.77m 11 m 17 m 17 m 10 13 11 m 11 m 17 m 17 m 11 m 17 m MBA 17 m MBA 17 m 17 m 15 14 Hình 1.3 Phạm vi bảo vệ phương án Phương án ta dùng 20 cột thu sét bố trí cột hình vẽ SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam 123.0 108.0 6.0 14 10 19 11 m 11 m 4.5 6.0 10.0 9.0 19.0 17 m 11 17 m 15 13 18 11 m 6.0 5.0 6.0 95.0 11 m 17 m 17 m 17 m 12 17 m 17 m 16 21.5 11.0 11 m 6.0 MBA MBA Hình 1.4 Bố trí hệ thống cột chống sét phương án Bố trí 19 (cột đến cột 19) cột đặt xà bên trạm Xác định độ cao hiệu dụng cột thu sét: Để tính độ cao tác dụng h a cột chống sét mặt vẽ coi nhóm cột đa giác hình học, từ xác định bán kính đường tròn ngoại tiếp đa giác • Xét nhóm cột (1, 2, 5) (5, 8, 9) (8, 9, 12) ta có: Các nhóm cột nhóm tạo thành tam giác vuông có cạnh huyền đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác : SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 10 17 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Bảng 1.3 Nhóm cột 1,2,5 1,5,6 5,6,8 5,8,9 8,9,12 13,17,18 2,3,4 2,4,9 2,5,9 3,4,10 4,9,10 9,10,11 9,11,13 9,12,13 10,11,14 11,13,14 12,13,16 13,14,15 13,15,18 13,16,17 14,15,19 15,18,19 6,7,8 7,8,12 a 29,5 26,2 33,3 20,8 26,2 29,5 26,2 33,3 20,8 26,2 33,3 29,5 26,2 33,3 20,8 26,2 27 28,9 b c 26,2 36 36 36 29,5 26,2 36 36 36 29,5 36 26,2 36 39,8 36 29,5 32,9 28,9 20,8 26,2 33,3 20,8 20,8 20,8 26,2 33,3 20,8 20,8 33,3 20,8 26,2 21,1 20,8 20,8 28,9 18 P D Nhóm đa giác 38,25 44,20 51,30 38,80 38,25 38,25 44,20 51,30 38,80 38,25 51,30 38,25 44,20 47,10 38,80 38,25 44,40 37,90 33,3 32,9 32,9 33,3 33,3 39,8 30,30 36,06 39,58 41,51 30,30 30,30 36,06 39,58 41,51 30,30 39,58 30,30 36,06 39,81 41,51 30,30 34,59 30,41 4,16 4,11 4,11 4,16 4,16 4,98 3,79 4,51 4,95 5,19 3,79 3,79 4,51 4,95 5,19 3,79 4,95 3,79 4,51 4,98 5,19 3,79 4,32 3,80 Tam giác vuông Tam giác vuông Tam giác vuông Tam giác vuông Tam giác vuông Tam giác vuông Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Tam giác Qua tính toán cụ thể độ cao hieu dụng cho nhóm cột ta nhận thấy: hamax = 5.19 m ta chọn chung cho trạm m cần bảo vệ cho độ cao lớn trạm h x = 17 m độ cao cột thu sét là: h = hx + = 17 + = 23 (m) Tính bán kính bảo vệ cột thu lôi: Bảo vệ cột thu lôi cao 23 m độ cao cần bảo vệ 17 m 11 m SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 13 Bài Tập Dài Môn Cao Áp Ta có: GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam 2 h = 23 = 15.33 3 (m) Bán kính bảo vệ độ cao hx = 17 m > 15,33 m là: rx =0,75h(1- hx 17 )=0,75.23(1- ) = 4,5 h 23 (m) Bán kính bảo vệ độ cao hx = 11 m < 15,33 m là: rx = 1,5 h(1- hx 11 ) = 1,5.23(1) = 13,86 0,8× h 0,8× 23 (m) Tính bán kính bảo vệ khu vực cột xung quanh trạm: Xét cặp cột 1, ta có: h1= h2 = 23 m, a = 28 m Độ cao lớn khu vực bảo vệ cột thu sét là: a 28 h = h - = 23 - = 19 7 (m) Bán kính khu vực bảo vệ cột thu sét là: + Độ cao 17 m: 2 h = 19 =12,67 hx = 17 m > (m) Nên r0 x = 0, 75 h (1- hx 17 ) = 0, 75×19(1- ) = 1,5 h0 19 (m) + Độ cao 11 m: 2 h = 19 = 12,67 hx = 11 m < m SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 14 Bài Tập Dài Môn Cao Áp Nên r0 x = 1,5 h (1- GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam hx 11 ) = 1,5×19(1) = 7,88 0,8× h 0,8×19 (m) Tính toán tương tự ta có bảng sau Bảng 1.4 Cặp cột h h1 h2 a h0 r017 r011 1,2 2,3 3,1 10,14 14,19 18,19 17,18 16,17 12,16 7,12 6,7 1,6 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 28 29,5 36 36 36 29,5 17 21,1 36 28,9 27 32,9 19,00 18,79 17,86 17,86 17,86 18,79 20,57 19,99 17,86 18,87 19,14 18,30 1,50 1,34 0,64 0,64 0,64 1,34 2,68 2,24 0,64 1,40 1,61 0,98 7,88 7,55 6,16 6,16 6,16 7,55 10,23 9,35 6,16 7,68 8,09 6,83 Vậy phương án đặt 19 cột thu lôi cột cao 23 m (9 cột đặt xà cao 11 m 10 cột đặt xà cao 17 m) Tổng chiều dài: L2 = 9.(23 - 11) + 10.(23 - 17) = 168 (m) Ta có phạm vi bảo vệ phương án sau: SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 15 Bài Tập Dài Môn Cao Áp rx = 13.86m rx GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam = 4.5 m 19 11 m r0x = 0.64m 11 m 17 m 14 10 r0x = 6.16m 11 17 m 15 13 18 11 m 11 m 17 m 17 m 11 m 17 m MBA 12 17 m MBA 17 m 16 17 17 m Kết luận: Phương án dùng 15 cột, L1 = 166,5 m Phương án dùng 19 cột, L2 = 168 m Từ việc tính toán so sánh phương án ta thấy phương án phương án thoản mãn yêu cầu kinh tế kỹ thuật nên dùng làm phương án cho thiết kế SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 16 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam B.Tính toán nối đất an toàn nối đất chống sét trạm Tính toán nối đất an toàn nối đất chống sét Tính toán nối đất an toàn Tính toán nối đất: Với cấp điện áp lớn 110 kV nối đất an toàn phải thỏa mãn điều kiện là: điện trở nối đất hệ thống phải có giá trị R ≤ 0,5 Ω Điều kiện xuất phát từ việc cấp điện áp lớn 110 kV dòng điện ngắn mạch lớn, chạm vỏ rò điện dòng điện lớn gây nguy hiểm Ở cấp điện áp 110 kV trở lên có trị số điện trở tản bé có mức cách điện cao nên thực nối đất an toàn nối đất chống sét chung Điện trở nối đất hệ thống phải thỏa mãn điều kiện sau: R HT = R NT // R TN = R NT R TN ≤ 0,5 R NT + R TN Ω (4-3) Trong đó: RTN : điện trở nối đất tự nhiên RNT : điện trở nối đất nhân tạo RNT ≤ 1Ω Nối đất tự nhiên: Ta có công thức tính toán điện trở nối đất tự nhiên trạm:    ÷ Rc  ÷ R TN = 1 Rc ÷ n + ÷  + ÷  R cs  (4-4) Trong đó: SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 17 Bài Tập Dài Môn Cao Áp n GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam số lộ đường dây vàotrạm Rcs điện trở dây chống sét khoảng cột Rc điện trở nối đất cột Dây chống sét dùng dây C-70 có điện trở đơn vị r0=2,38Ω/km Có lộ đường dây 110 kV, khoảng vượt L= 200+69 = 269 m Điện trở nối đất cột điện 10 Ω Giả thiết khoảng vượt đường dây cấp điện áp khoảng vượt khoảng cột đường dây ta có: R cs = r0 L = 2,38.269.10 -3 = 0,6402 (Ω) Điện trở nối đất tự nhiên lộ đường dây: R TN = Rc 1 10 = = 0,372 61 Rc 10 + + + + 0, 6402 R cs (Ω) RTN = 0,372 Ω < 0,5 Ω nên ta lấy trị số trị số điện trở hệ thống nối đất an toàn Trong lưới điện trung tính cách đất trị số điện trở nối đất đảm bảo không cần thực nối đất nhân tạo, nhiên lưới 110 kV lưới trung tính nối đất dòng điện ngắn mạch lớn ta phải thực nối đất nhân tạo yêu cầu điện trở nối đất nhân tạo R NT ≤ Ω đảm bảo yêu cầu nối đất chống sét Nối đất nhân tạo: Ta phải thiết kế hệ thống nối đất nhân tạo với yêu cầu R NT ≤ Ω SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 18 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Nối đất nhân tạo phạm vi đồ án ta dùng nối đất dạng mạch vòng xung quanh trạm, Mạch vòng thiết kế cách tường 0.5m 0.5 m 123.0 81.5 94.0 95.0 80.5 122.0 61.8 61.2 13.5 13.5 60.2 61.8 Hinh 1.4 Mạch vòng nối đất Chu vi mạch vòng: L= 122+80,5+61,8+13,5+60,2+94 = 432 m Điện trở tản xoay chiều mạch vòng: Đối với điện cực dạng nằm ngang (mạch vòng): R mv = ρ tt K.L2 ln 2.π.L t.d Trong : Rmv - điện trở nối đất hệ thống mạch vòng SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 19 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam ρtt - điện trở suất tính toán đất phụ thuộc vào hệ số mùa (Ωm) 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 ( b=4cm) l1 K - hệ số hình dáng phụ thuộc vào tỉ số l l1 Giá trị K = f( l ) cho bảng: l1/l2 K 5,53 1,5 5,81 6,42 8,17 10,4 Ở hình dáng trạm hình chữ nhật ta phải qui đổi dạng hình chữ nhật theo cách sau:  2(l1 + l ) = L  l1 ⋅ l = S Với L= 432 m S = 60,2.13,5 + 122.80,5 = 10633.7 m2 =>  2(l1 + l2 ) = L = 432   l1 l = S = 10633, => l1 =140,1  l2 =75,9 l1 140,1 = =1,85 l 75,9 Như tỷ số: SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 20 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam K 10.4 8.17 6.42 6.2 5.81 5.53 1.5 1.85 l1/l2 Hình 1.5 l1 =1,85 l Xác định K phương pháp đồ thị với tỉ số K =6,2 Thay số liệu vào công thức, ta được: R mv = 114, 66 6, 2.4322 ln = 0, 764 (Ω ) 2π.432 0,8 0, 04 RNT = Rmv = 0,764 Ω < Ω đảm bảo yêu cầu nối đất an toàn Tuy nhiên cần kiểm tra thêm điều kiện nối đất chống sét, đảm bảo điều kiện nối đất chống sét không cần phải tiến hành nối đất bổ sung, không đảm bảo yêu cầu nối đất chống sét cần phải tiến hành nối đất bổ sung Nối đất chống sét Nối đất phân bố dài SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 21 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Trong tính toán thiết kế trạm biến áp 220/110 kV, thường phần nối đất nối chung với mạch vòng nối đất an toàn trạm Như gặp trường hợp nối đất phân bố dài, tổng trở xung kích Zxk lớn gấp nhiều lần so với điện trở tản xoay chiều làm tăng điện áp giáng phận nối đất gây phóng điện ngược đến phần mang điện trạm Do ta phải tính toán, kiểm tra theo yêu cầu nối đất chống sét trương hợp có dòng điện sét vào hệ thống nối đất Yêu cầu kiểm tra : ta kiểm tra theo điều kiện nhằm đảm bảo an toàn cho cách điện máy biến áp : U(0;τđs) = I.Z(0;τđs) ≤ U50%MBA Trong : I – trị số dòng điện sét lấy 150 kA Z(0;τđs) – tổng trở xung kích nối đất thời điểm chỗ dòng điện sét vào điện cực U50%MBA - trị số điện áp phóng điện bé máy biến áp U50%MBA = 900 kV Sơ đồ đẳng trị nối đất thể sau: L G C R L G C R L G C R L G R C Trong trường hợp bỏ qua điện trở tác dụng R bé so với trị số điện trở tản, đồng thời không cần xét tới phần điện dung C trường hợp sóng xung kích, dòng điện dung nhỏ so với dòng điện trở tản SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 22 Bài Tập Dài Môn Cao Áp L G GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam L G L G L G Trong đó: L : điện cảm điện cực đơn vị dài G: điện dẫn điện cực đơn vị dài  l  L = 0,2  ln - 0,31 ÷ (μ H/ m)  r  Với: l : chiều dài điện cực (chiều dài tia) Vì nối đất chống sét nối đât phân bố dài mạch vòng, nên mạch vòng xem hai tia ghép song song l = P/2 = 432/2 = 216 m r : bán kính tiết diện ( r = d/2) d đường kính nối đất Nếu nối dẹt đường kính nối lấy b/2, với b chiều rộng dẹt ( b=4cm) Do r = b/4 = 0,01m Thay số ta có :  216   l  L = 0,  ln - 0,31÷ = 0,  ln - 0,31 ÷ = 1,996(μH/m)  r   0,01  Điện dẫn điện cực xác định theo công thức sau: g= SVTH: Phan Đình Thái    ÷ R HTcs lΩm   Đ6_H2 Trang 23 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Trong đó: R HTcs điện trở mạch vòng tính cho mùa sét xác định theo công thức sau: R HTcs = R mv cs k mua k atmua Trong đó: R mv =0,764Ω ( ;k) at mua =1,6;k cs mua =1,2 (Tra bảng 4.2 giáo trình kỹ thuật điện cao áp trang 123) Thay số vào công thức ta được: R HTcs = R HTat cs 0,764 k mua = 1,2=0,573Ω ( k atmua 1,6 ) Khi ta điện dẫn điện cực là: g= R HTcs l =   = 8.08.10-3  ÷ 0,573.216Ωm   Ta có điện áp điểm thời điểm t ∞ a   k.π.x   U xk (x,t)=  t +2.T1 ∑ 1-e-t/TK cos  ÷ g.l   l  k=1 k ( a độ dốc dòng sét ( a= 30 kA/ ) μs ) Từ ta suy tổng trở xung kích Zxk (0,t)= U xk (0,t)  2.T1 ∞  = 1+ 1-e-t/TK  ∑ I(0,t) g.l  t k=1 k  ( ) Với: SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 24 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam L.g.l2 1,996.8,08.10-3 2162 T1 = = =76.24μs ( π π2 ) L.g.l2 T Tk = 2 Tk = 12 k k π => Biên độ dòng điện sét quy định là: I = 150 kA Độ dốc dòng điện sét : a = 30 kA/μs Thời gian đầu sóng : τds = I/a = 5μs ∞ ∑k Xét: k=1 (1- e τ - ds Tk ∞ ∞ - τds Tk e ∑ k=1 k k=1 k )=∑ Dễ dàng nhận thấy từ e-4 giá trị bé so với giá trị trước nên ta τ ds ≤4 T phải tìm k cho k Ta có : Thay Tk = T1 k2 τ ds T T ≤ ⇒ k2 ≤ ⇒ k ≤ T1 τ ds τ ds ⇒ k T1= 76,24 (µs) τds = I/a = 5μs vào  k≤ 4.76,24 =7.81 Như ta tính toán với k lớn ( k = 1÷ 7) Ta có bảng kết tính sau: SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 25 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam τds Tk 1-e-τds /Tk k ( Tk(µs) τds /Tk (µs) 76,240 0,066 0,93652 0,0635 0,25 19,060 0,262 0,76926 0,0577 0,111 8,471 0,590 0,55419 0,0495 0,063 4,765 1,049 0,35018 0,0406 0,04 3,050 1,640 0,19407 0,0322 0,028 2,118 2,361 0,09433 0,0252 0,020 1,556 3,214 0,04021 0,0196 k 1/k e - ( µs) Tổng 0,2883 Từ bảng ta tính :  2.T  Z(0 , τ ds ) = R HTcs 1+ ∑ 1- e -τds /Tk   τds k=1 k   2.76,24  =0,573 1+ 0,2883 = 5,611(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) = 150.5,611 = 841,622 kV Vậy Us = 841,622 kV > U50% MBA = 900 kV.( đạt yêu cầu) Nhận xét : Vì giá trị Us < U50%MBA nên hệ thống nối đất bổ sung đảm bảo yêu cầu nối đất chống sét SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 26 ) Bài Tập Dài Môn Cao Áp SVTH: Phan Đình Thái GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Đ6_H2 Trang 27 [...]... chống sét, nếu như đã đảm bảo về điều kiện nối đất chống sét thì không cần phải tiến hành nối đất bổ sung, còn nếu không đảm bảo yêu cầu của nối đất chống sét thì cần phải tiến hành nối đất bổ sung Nối đất chống sét Nối đất phân bố dài SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 21 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Trong tính toán thiết kế trạm biến áp 220/110 kV, thường thì phần nối đất nối chung... và so sánh giữa 2 phương án ta thấy phương án 1 là phương án thoản mãn các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật nên được dùng làm phương án trong cho thiết kế SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 16 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam B.Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét của trạm Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét Tính toán nối đất an toàn Tính toán nối đất: Với cấp điện áp. .. lớn cho nên ta vẫn phải thực hiện nối đất nhân tạo và yêu cầu điện trở nối đất nhân tạo là R NT ≤ 1 Ω và đảm bảo yêu cầu về nối đất chống sét Nối đất nhân tạo: Ta phải thiết kế hệ thống nối đất nhân tạo với yêu cầu R NT ≤ 1 Ω SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 18 Bài Tập Dài Môn Cao Áp GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam Nối đất nhân tạo trong phạm vi đồ án này ta dùng là nối đất dạng mạch vòng xung quanh trạm,... nối đất an toàn phải thỏa mãn điều kiện là: điện trở nối đất của hệ thống phải có giá trị R ≤ 0,5 Ω Điều kiện này xuất phát từ việc ở cấp điện áp lớn hơn 110 kV dòng điện ngắn mạch lớn, khi chạm vỏ hoặc khi rò điện thì dòng điện sẽ rất lớn gây nguy hiểm Ở cấp điện áp 110 kV trở lên do có trị số điện trở tản bé và có mức cách điện cao nên có thể thực hiện nối đất an toàn và nối đất chống sét chung Điện. .. thể độ cao hieu dụng cho từng nhóm cột ta nhận thấy: hamax = 5.19 m vì vậy ta chọn ha chung cho cả trạm là 6 m cần bảo vệ cho độ cao lớn nhất của trạm là h x = 17 m cho nên độ cao của cột thu sét là: h = hx + ha = 17 + 6 = 23 (m) Tính bán kính bảo vệ của 1 cột thu lôi: Bảo vệ bằng cột thu lôi cao 23 m và các độ cao cần bảo vệ là 17 m và 11 m SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 13 Bài Tập Dài Môn Cao Áp Ta... mạch vòng nối đất an toàn của trạm Như vậy sẽ gặp trường hợp nối đất phân bố dài, tổng 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 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... 17 Bài Tập Dài Môn Cao Áp n GVHD:ThS Phạm Thị Thanh Đam là số lộ đường dây đi vàotrạm Rcs là điện trở của dây chống sét trong khoảng một cột Rc là điện trở nối đất của cột Dây chống sét dùng ở đây là dây C-70 có điện trở đơn vị là r0=2,38Ω/km Có 6 lộ đường dây 110 kV, khoảng vượt L= 200+69 = 269 m Điện trở nối đất của cột điện là 10 Ω Giả thiết khoảng vượt của các đường dây cùng cấp điện áp và khoảng... ( ) 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) = 150.5,611 = 841,622 kV Vậy Us = 841,622 kV > U50% MBA = 900 kV.( đạt yêu cầu) Nhận xét : Vì giá trị của Us < U50%MBA nên hệ thống nối đất bổ sung trên đảm bảo yêu cầu của nối đất chống sét SVTH: Phan Đình Thái Đ6_H2 Trang 26 ) Bài Tập Dài Môn Cao Áp SVTH: Phan Đình... tra : ta kiểm tra theo điều kiện nhằm đảm bảo an toàn cho cách điện của máy biến áp : U(0;τđs) = 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%MBA - trị số điện áp phóng điện bé nhất của máy biến áp U50%MBA = 900 kV Sơ đồ đẳng trị của nối đất được thể hiện như sau: L G C R L G C... 0,6402 (Ω) Điện trở nối đất tự nhiên của 6 lộ đường dây: R TN = Rc 1 1 10 = = 0,372 61 Rc 1 6 1 10 1 + + + + 2 0, 6402 4 2 R cs 4 (Ω) RTN = 0,372 Ω < 0,5 Ω nên ta lấy luôn trị số này là trị số điện trở của hệ thống nối đất an toàn Trong lưới điện trung tính cách đất khi trị số điện trở nối đất đã đảm bảo thì không cần thực hiện nối đất nhân tạo, tuy nhiên lưới 110 kV là lưới trung tính nối đất dòng điện