TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220110kV

BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG BÀI TẬP DÀI MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Họ tên: Ngô Văn Hoán Lớp :D2-H3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV A LÝ THYẾT CHUNG: Các yêu cầu hệ thống thu sét: Để bảo vệ sét đánh trực tiếp nhà máy điện trạm biến áp cần dùng cột thu lôi.Các cột thu lôi đặt độc lập điều kiện cho phép đặt lên kết cấu trạm nhà máy Đối với trạm phân phối trời từ 110 kV trở lên có mức cách điện cao nên đặt cột thu lôi lên kết cấu trạm phân phối Các trụ kết cấu có đặt cột thu lôi phải ngắn cho dòng điện sét I s khuyếch tán vào đất theo 3- hệ thống nối đất Ngoài trụ kết cấu phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số điện trở nối đất Nơi yếu trạm phân phối trời điện áp 110 kV 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 thống 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 110 kV trở lên phải thực theo điều sau: Ngô Văn Hoán D2-H3 Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG - Ở chỗ nối kết cấu có đặt cột thu lôi vào hệ thống nói đất cần phải có nối đất bổ xung (dùng nối đất tập trung) nhằm đảm bảo điện trở khuyếch tán không Ω (ứng với dòng điện tần số công nghiệp) - Khi bố trí cột thu lôi xà trạm 35 kV phải tăng cường cách điện lên mức cách điện cấp 110 kV - Trên đầu cuộn dây – 10 kV máy biến áp phải đặt chống sét van (CSV), thiết bị chống sét đặt vỏ máy - Để bảo vệ cuộn dây 35 kV cần đặt 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 thu lôi - Khoảng cách không khí kết cấu trạm có đặt cột thu lôi phận mang điện không đựơc bé chiều dài chuỗi sứ Có thể nối cột thu lôi độc lập vào hệ thống nối đất trạm phân phối cấp điện áp 110 kV yêu cầu thực Không nên đặt cột thu lôi kết cấu trạm phân phối 20 – 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 phận bảo vệ 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 chôn sâu xuống đất Ngô Văn Hoán D2-H3 Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Đối với nhà máy điện dùng sơ đồ đặt cột thu lôi xà máy biến áp máy phát điện máy biến áp nối với cầu bọc kín hai đầu đựơc 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 chống 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 lớn 15 m Cách xác định phạm vi bảo vệ một, hai hay nhiều cột thu sét a Phạm vi bảo vệ cột thu sét: Phạm vi bảo vệ cột thu sét miền giới hạn mặt hình chóp tròn xoay có đường sinh xác định phương trình: rx = 1,6 ( h − hx ) hx h+ h Trong đó: - h chiều cao cột thu sét - hx chiều cao cần bảo vệ - rx bán kính phạm vi bảo vệ cho độ cao hx - h – hx = độ cao hiệu dụng Ngô Văn Hoán D2-H3 Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Trong tính toán thực tế, đường sinh đưa dạng gẫy khúc a, b, c Khi h < 30m: Ngô Văn Hoán  hx   0,8.h  - Khi hx ≤ h : rx = 1,5.h.1 − - Khi hx > h : rx = 0,75.h.1 − D2-H3    hx   h Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Trường hợp cột thu sét cao 30m dùng công thức phải nhân với hệ số hiệu chỉnh p = 5,5 h hình vẽ dùng hoành độ 0,75h.p 1,5h.p Khi h > 30m:  hx   0,8.h  - Khi hx ≤ h : rx = 1,5.h p.1 − - Khi hx > h : rx = 0,75.h p.1 −    hx   h b Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét: Hai cột cao nhau: Giả sử có hai cột thu sét có độ cao h = h2 = h đặt cách khoảng a Ngô Văn Hoán D2-H3 Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Khi a = 7h vật nằm mặt đất khoảng hai cột không bị sét đánh vào Khi a < 7h hai cột thu sét bảo vệ cho độ cao lớn h o = h a Phạm vi bảo vệ gồm hai phần: + Phần phạm vi bảo vệ xác định cột + Phần phạm vi bảo vệ xác định phạm vi bảo vệ cột có độ cao ho cho độ cao hx Cách xác định phạm vi bảo vệ hai cột cao Ngô Văn Hoán D2-H3 Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG + Bán kính bảo vệ cột: rx1 = rx2 = rx + Bán kính bảo vệ hai cột: rox Độ cao lớn bảo vệ hai cột: ho = h  Nếu hx ≤ ho rox = 1,5.ho 1 −   hx 0,8.ho Nếu hx > ho rox = 0,75.ho 1 −  a hx ho       Hai cột có độ cao khác Giả sử có hai cột có độ cao khác với h > h2 cách khoảng a Ngô Văn Hoán D2-H3 Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Cách xác định phạm vi bảo vệ: - Xác định phạm vi bảo vệ cột cao h1 - Từ đỉnh cột h2 gióng đường thẳng nằm ngang cắt phạm vi bảo vệ h 3’ Tại 3’ ta đặt cột giả tưởng với độ cao h2 - Xác định phạm vi bảo vệ hai cột có độ cao h2 Tính toán phạm vi bảo vệ: - Xác định bán kính bảo vệ cột: rx1 rx2 - Xác định bán kính bảo vệ hai cột: Ngô Văn Hoán D2-H3 Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG O1O2 = a O2 O3 = a − O1O3 = a , O1O3 = x bán kính bảo vệ cột h1 cho cột h2 a, Độ cao lớn bảo vệ hai cột 3’: ho = h2 Xác định bán kính bảo vệ r ox độ cao ho cho độ cao hx tương tự trương hợp hai cột cao c Phạm vi bảo vệ nhiều cột thu sét: Phạm vi bảo vệ ba cột thu sét Phạm vi bảo vệ bốn cột thu sét Ngô Văn Hoán D2-H3 Page BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Điều kiện cần để công trình nằm miền giới hạn cột thu sét bảo vệ an toàn: D ≤ 8.( h − hx ) Trong đó: - D đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác, tứ giác - h chiều cao cột - hx chiều cao cần bảo vệ Cách xác định đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác: D= p= a.b.c p.( p − a ).( p − b ).( p − c ) a+b+c Với a, b,c ba cạnh tam giác Sau xác định phạm vi bảo vệ cặp cột biên tương tự xác định phạm vi bảo vệ hai cột B NỘI DUNG TÍNH TOÁN: Chương I Tính toán bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220/110 kV: Theo sơ đồ kết cấu trạm thì biết diện tích mặt mà chưa biết cụ thể vị trí đặt thiết bị trạm Với thông tin ta cẩn bố trí cột chống sét cho cột bảo vệ phần diện tích mặt trạm với độ cao hx Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 10 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG ≥ D 50,99 = = 6,374 (m) 8 =>Độ cao thực tế cột thu sét phía 220 kV: h ≥ hx + = 16,5 + 6,374 = 22,874 (m) Ta tính toán hoàn toàn tương tự cho nhóm cột (2,3,8,7), (6,7,11,12), (7,8,12,13), (11,12,16,17), (12,13,17,18) Phía 110 kV: Các cột (3,4,5,8,9,10,12,13,14,15,18,19,20) tạo thành bốn hình chữ nhật có kích thước (a = 46 m; b = 38 m) Ta cần tính toán cho nhóm cột (3,4,8,9) Đường kính đường tròn ngoại tiếp: D= 462 + 382 = 59, 66 m Điều kiện để phần cột thu sét bảo vệ an toàn là: D ≤ 8.(h − hx ) = 8.ha => Độ cao hiệu dụng cột thu sét phía 110 kV: ≥ D 59, 66 = = 7, 458 (m) 8 =>Độ cao thực tế cột thu sét phía 110 kV: Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 19 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG h ≥ hx + = 11 + 7, 458 = 18, 458 (m) Các nhóm cột (4,5,9,10),(8,9,13,14),(9,10,14,15),(13,14,18,19),(14,15,19,20)ta tiến hành tính toán hoàn toàn tương tự Từ kết tính toán trên, ta chọn chiều cao thi công cột là: h1 = h2 = h3 = h8 = h6 = h7 = h13 = h11 = h12 = h18 = h16 = h17 = 23m h4 = h5 = h10 = h9 = h15 = h14 = h19 = h20 = 18,5m b Tính bán kính bảo vệ cặp cột biên: Phía 220 kV: Độ cao cần bảo vệ phía 220 kV 16,5 m Bán kính bảo vệ cột(1, 2, 3, 8, 6, 7, 10, 11, 12, 15, 16,17) có độ cao 23s (m) cho độ cao hx = 16,5 (m) là: Do hx > h1 nên:  rx1= 0.75h1 1 −  hx   16,5  ÷ = 0, 75.23 1 − ÷ = 4,875 (m) h1  23   Tính bán kính bảo vệ cặp cột: Xét cặp cột (1, 2): h1 = h2 = 23 m ; a12 = 34 m Độ cao lớn bảo vệ hai cột là: ho1-2 = h1 − Ngô Văn Hoán a12 34 = 23 − = 18,14 (m) 7 D2-H3 Page 20 BTD CAO ÁP HIỆP Do hx > GVHD: TRẦN HOÀNG ho nên:  rox1-2 = 0,75 ho 1 −  hx   16,5  ÷ = 0, 75.18,14 1 − ÷ = 1, 23 (m) ho   18,14  Tính toán hoàn toàn tương tự cho cặp cột (2,3),(16,17),(17,18) Xét cặp cột (1, 6): h1 = h6 = 23 m ; a17 = 38 (m) Độ cao lớn bảo vệ hai cột là: ho1-7 = h1 − Do hx > a16 38 = 23 − = 17,57 (m) 7 ho nên:  rox1-7 = 0,75 ho 1 −  hx  16,5   ÷ = 0, 75.17,57 1 − ÷ = 0,8 (m) ho   17,57  Tính toán tương tự cho cột (6,11),(11,16) Phía 110 kV: Độ cao cần bảo vệ phía 110 kV 11 m Bán kính bảo vệ cột cột 18 (có độ cao 23 m) cho độ cao h x = 11 (m) là: rx3 rx18 Do hx < Ngô Văn Hoán h3 nên: D2-H3 Page 21 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG  rx3 = 1,5 h3 1 −  hx  11   ÷ = 1,5.23  − ÷ = 13,875 (m) 0,8.h3   0,8.23  Bán kính bảo vệ cột (4,5,10,15,20,19), (có độ cao 18,5 m) cho độ cao hx = 11 (m) là: rx4 Do hx < h4 nên:  rx4 =1,5 h4 1 −  hx  11   ÷ = 1,5.18, 1 − ÷ = 7,125 (m) 0,8.h4   0,8.18,5  Xét cặp cột (3,4): h3 = 23 m ; h4 = 18,5 m ; a34= 46 m Trước hết ta xét bán kính bảo vệ cột h cho cột h4 : O 4O 4' ta coi h4 hx( độ cao cần bảo vệ) Do h4 > h3 nên:  h   18,5  O 4O 4' = x = 0, 75.h3 1 − ÷ = 0, 75.23 1 − ÷ = 3,375 (m) 23    h3  Khoảng cách từ cột h3 đến cột giả tưởng h3’ : a’ = a45 – x = 46-3,375 = 42,625 (m) Độ cao lớn bảo vệ cột h3 cột h3’ : ho3-3’ = h4 − Ngô Văn Hoán a, 42, 627 = 18,5 − = 12, 41 (m) 7 D2-H3 Page 22 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Do hx > ho 3−3' nên:  rox3-3’ = 0,75 ho 3−3' 1 −  hx  11   ÷ = 0, 75.12, 41 1 − ÷ = 1, 057 (m) ho 3−3'   12, 41  Tính toán hoàn toàn tương tự cho cặp cột(18,19) Xét cặp cột (4,5): h4 = h5 = 18,5 m; a45 = 46 m Độ cao lớn bảo vệ hai cột là: ho4-5 = h5 − a56 46 = 18,5 − = 11,93 (m) 7 Do hx > ho nên:  rox4-5 = 0, 75.ho 1 −  hx  11   ÷ = 0, 75.11,93 1 − ÷ = 0, 698 (m) ho   11,93  Tính toán tương tự cho cặp cột (19,20) Xét cặp cột (5,10): h5 = h10 = 18,5 m; a5-10= 38 m Độ cao lớn bảo vệ hai cột là: ho5-10 = h5 − a5−10 38 = 18,5 − = 13, 07 (m) 7 Do hx > ho 5−10 nên: Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 23 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG  rox5-10 = 0, 75.ho 1 −  hx ho  11   ÷ = 0, 75.13, 07 1 − ÷ = 1,55 (m)  13, 07   Tính toán hoàn toàn tương tự cho cặp cột(15,10),(15,20) Vậy ta có bảng tổng kết sau: Phía 110 kV: rx3 rx18 rx4 13,875 13,875 7,125 rx5 7,125 rx10 7,125 rx15 7,125 rx19 7,125 rx20 7,125 rox3-3’ rox4-5 rox19-20 rox18-18’ rox5-10 rox10-15 rox15-20 1,057 0,698 0,698 1,057 1,55 1,55 1,55 Phía 220 kV: rx1 rx2 rx8 rx6 rx7 rx10 rx11 4,875 4,875 4,875 4,875 4,875 4,875 4,875 rx12 rx15 rx16 rx17 4,875 4,875 4,875 4,875 rox1-2 rox2-3 rox16-17 rox17-18 rox1-6 rox11-16 rox6-11 1,23 1,23 1,23 1,23 0,8 0,8 0,8 Vẽ phạm vi bảo vệ Lựa chọn phương án tối ưu: Dựa vào tổng chiều cao cột sắt mà ta sử dụng làm cột thu sét cho trạm, ta chọn phương án tối ưu phương án có tổng chiều cao cột sắt nhỏ Phương án 1: Chiều cao, m Ngô Văn Hoán Số cột D2-H3 Tổng, m Page 24 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG 25 20,5 225 123 348 Tổng chiều cao cột Phương án 2: Chiều cao, m Số cột 23 12 18,5 Tổng chiều cao cột Tổng, m 276 148 424 => Cả hai phương án đáp ứng yêu cầu kĩ thuật phương án có tổng chiều dài sắt thi công nhỏ nên ta chọn phương án làm phương án thiết kế Chương II: Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp 220/110 kV - Nhiệm vụ nối đất tản dòng điện sét xuống đất để đảm bảo cho vật nối đất có giá trị bé - Trong việc bảo vệ điện áp, nối đất trạm, cột thu sét, đường dây thiết bị chống sét quan trọng Vì trạm trạm biến áp có cấp điện áp từ 110kV 220kV nên nối đất an toàn nối đất chống sét chung 1.Nối đất an toàn: - Nối đất an toàn với mục đích bảo vệ người cách nối đất phận kim loại mang điện áp ngắn mạch Ví dụ như: nối đất vỏ máy điện, cột sắt đường dây tải điện - Nối đất an toàn với trạm có điện áp từ 110kV trở lên phải thỏa mãn điều kiện sau:  R HT ≤ RTN // R NT ≤ 0,5Ω   R NT ≤ 1Ω Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 25 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Trong đó: - RTN: điện trở nối đất tự nhiên - RNT: điện trở nối đất nhân tạo Với nối đất tự nhiên (RTN) ta lợi dụng hệ thống dây chống sét - cột: RTN = Rc ⋅ n Rc + + Rcs Trong đó: - n: số tuyến đường dây trạm - Rcs: điện trở đường dây chống sét khoảng vượt Dây chống sét C-70 có Ro = 2,38 Ω/km Rcs = Ro.l = 2,38 l - Rc: điện trở nối đất cột Rc = 4Ω - l: chiều dài khoảng vượt Chiều dài khoảng vượt đường dây 110 kV: l = 200 m = 0,2 km Chiều dài khoảng vượt đường dây 220 kV: l = 300 m = 0,3 km Với giá trị trên, ta có điện trở nối đất cấp điện áp: - Trạm 110 kV có số lộ n = lộ: RTN = × = 0,184Ω + + 2,38.0, - Trạm 220 kV có số lộ n = 3lộ: Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 26 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG RTN = × = 0, 456Ω + + 2,38.0,3 Vậy điện trở nối đất tự nhiên hệ thống có hai cấp điện áp 110 kV 220 kV là: HT RTN = RTN (110) / / RTN (220) = RTN (110) RTN (220) RTN (110) + RTN (220) = 0,184.0, 456 = 0,131Ω 0,184 + 0, 456 Với RNT: điện trở nối đất nhân tạo R NT RTN ≤ 0,5 Ω R NT + RTN Vì điều kiện RNT ≤ Ω nên ta lấy RNT = Ω Ta thiết kế hệ thống nối đất theo điện trở nối đất nhân tạo Điện trở tản hệ thống nối đất mạch vòng quanh trạm: RMV ρ tt k L2 = RT = ln 2.π L h.d Trong đó: - RT: điện trở nối đất - ρtt : điện trở suất tính toán ρtt = ρđo kmùa = 92.1,6 = 147,2Ω.m - h: độ chôn sâu h = 0,8 m - L: chu vi mạch vòng nối đất L = (l1 + l2) = (160+114) = 548 m - d: đường kính điện cực tròn Nếu thép dẹt d = b/2 với b bề rộng Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 27 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Sử dụng thép dẹt 4x40 mm2 ,do d = 20 mm = 2.10-2 m - k: hệ số hình dáng k = f (l 1/l2) = f (160/114) = f (1.4) = 5,886 (Xác định nội suy) Với số liệu trên, ta có giá trị điện trở nối đất mạch vòng là: RMV 147, 5,886.5482 = ln = 0,791Ω 2.π 548 0,8.2.10−2 Do RMV < RNT nên ta đóng cọc vào hệ thống nối đất để giảm điện trở nối đất hệ thống Nối đất chống sét: Vì trạm sử dụng hệ thống nối đất phân bố dài (nối đất mạch vòng nên đồng thời phải xét đến hai trình là: trình độ trình phóng điện đất Do trạm có hai cấp điện áp 110 kV 220 kV nên ta cần tính nối đất chống sét cho cấp 110 kV Ở cấp điện áp này, nối đất an toàn nối đất chống sét chung nên ta dùng nối đất an toàn kiểm tra lại cho nối đất chống sét a Xét trình phóng điện đất Quy đổi điện trở nối đất an toàn sang mùa sét: km' R = Rt km ' t Trong đó: - Rt: điện trở tản vào mùa khô - km’ km hệ số mùa chôn sâu 0,8 m loại nối đất chống sét, nối đất an toàn, làm việc vào mùa khô Với: Rt = RMV = 0,791 Ω Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 28 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG km’ = 1,15 km = 1,6 Vậy Rt’ = 0,791 1, 25 = 0,568 Ω 1, b Xét trình độ: Sơ đồ đẳng trị hệ thống nối đất: Các tham số L, G xác định theo công thức:   Lo = 0,2  ln L/2  − 0,31 μH/m r  Trong đó: - L: chiều dài điện cực L = 548 m - r: bán kính tiết diện điện cực r= b 40 = = 10 mm = 0,01 m 4 Suy ra:  548   ÷ Lo = 0,2  ln − 0,31 ÷= 1,98 μH/m  0, 01 ÷   Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 29 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Điện dẫn: Go = 1/Ωm R.L Trong đó: - R: điện trở nối đất ổn định cực - L: chiều dài điện cực Suy ra: = 0,003(1/Ωm) 0,568.548 Go = Từ sơ đồ đẳng trị thành lập hệ phương trình vi phân: δi  δu − = Lo  δ x δt  − δ i = G u o  δ x Sau giải phương trình vi phân với dạng sóng dòng điện đầu vào phận nối đất có dạng sóng xiên góc i(0,t) = a.t, ta tổng trở xung kích đầu vào Z ( 0, t ) =  T = 1 + I ( 0, t ) Go L  t  U ( 0, t ) 1 ∞ ∑ k =1 k −  T 1 − e k   t  ÷ ÷   Để xác định Z∑(0,τđs), ta xét chuỗi số sau: ∞ Chuỗi số: ∑ k =1 Ngô Văn Hoán k = + 2 + D2-H3 + + k + = π = 1, 645 Page 30 BTD CAO ÁP HIỆP Chuỗi số: GVHD: TRẦN HOÀNG ∞ ∑k k =1 e τ − ds Tk = e − τ ds T1 + e − τ ds T2 2 + e − τ ds T3 + + e − τ ds Tk k2 + Trong chuỗi số này, ta xét đến số hạng chứa e -4 (từ số hạng chứa e-5 trở có giá trị nhỏ so với số hạng trước nên ta bỏ qua) Tức ta tính với k cho: τ ds ≤ k ∈ Z+ Tk L Lo Go  ÷ Ta có: T1 =   = 1,98.0, 003  548  = 45,18 μs  ÷ π2   π Trong thiết kế biên độ I dòng điện sét chọn 150kA độ dốc dòng diện a = 30 (kA/ µ s) = tgα Khi đó, ta có: τ ds = ( µ s) τ ds τ ds 4.T1 = ≤4 T1 hay k ≤ Tk τ ds k2 Suy ra: k ≤ T1 45,18 = = 6, 01 τ ds Ta chọn k khoảng từ ÷ (k ∈ Z+) Ta có bảng kết sau: Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 31 BTD CAO ÁP HIỆP k Tk − e − e τ ds Tk τ ds Tk k ∑ 45,18 11,295 5,02 2,823 1,807 1,255 0,895 0,642 0,369 0,170 0,063 0,019 0,895 0.1605 0.041 0.0106 2,52.10-3 5,28.10-4 e k =1 GVHD: TRẦN HOÀNG − τ ds Tk k 1,1071 Tổng trở xung kích hệ thống nối đất là: Z XK = Z ∑ ( 0, t ) = = u ( 0, t ) i ( 0, t ) ' = Rt t −  T1 ∞  Tk 1 + .∑  − e t k =1 k    ÷ ÷  0,568  45,18  1 + ( 1, 645 − 1,1071)    =3,04Ω Điều kiện nối đất chống sét thỏa mãn khi: UXK = ZXK IS < UT50% Với dòng điện sét: IS = 150 kA Điện áp 50% trạm, trạm 110 kV, U50% = 460 kV Suy ra: UXK =3,04 150 = 456 kV > 460 kV Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 32 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Vậy hệ thống nối đất an toàn thỏa mãn cho nối đất chống sét trạm Do ta không cần phải nối đất bổ sung Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 33 [...]... áp ứng yêu cầu kĩ thuật nhưng phương án 1 có tổng chiều dài sắt thi công nhỏ hơn nên ta chọn phương án 1 làm phương án thiết kế Chương II: Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp 220/110 kV - Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện sét xuống đất để đảm bảo cho thế trên vật nối đất có giá trị bé - Trong việc bảo vệ quá điện áp, nối đất của trạm, của các cột thu sét, của đường dây và của thiết bị chống. .. đất chống sét: Vì trạm sử dụng hệ thống nối đất phân bố dài (nối đất mạch vòng nên đồng thời phải xét đến cả hai quá trình là: quá trình quá độ và quá trình phóng điện trong đất Do trạm có hai cấp điện áp 110 kV và 220 kV nên ta chỉ cần tính nối đất chống sét cho cấp 110 kV là được Ở cấp điện áp này, nối đất an toàn và nối đất chống sét chung nhau nên ta dùng nối đất an toàn kiểm tra lại cho nối đất chống. .. của thiết bị chống sét rất quan trọng Vì trạm trạm biến áp có cấp điện áp từ 110kV và 220kV nên nối đất an toàn và nối đất chống sét chung nhau 1.Nối đất an toàn: - Nối đất an toàn với mục đích bảo vệ con người bằng cách nối đất các bộ phận kim loại có thể mang điện áp khi ngắn mạch Ví dụ như: nối đất vỏ máy điện, cột sắt của đường dây tải điện - Nối đất an toàn với trạm có điện áp từ 110kV trở lên... (4,5,9,10),(8,9,13,14),(9,10,14,15),(13,14,18,19),(14,15,19,20)ta tiến hành tính toán hoàn toàn tương tự Từ kết quả tính toán ở trên, ta có thể chọn chiều cao thi công của các cột là: h1 = h2 = h3 = h8 = h6 = h7 = h13 = h11 = h12 = h18 = h16 = h17 = 23m h4 = h5 = h10 = h9 = h15 = h14 = h19 = h20 = 18,5m b Tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên: Phía 220 kV: Độ cao cần bảo vệ phía 220 kV là 16,5 m Bán kính bảo vệ của các cột(1, 2, 3, 8, 6, 7,... 268 (m) ho   16,857  Tính toán tương tự cho cột (6, 11) Phía 110 kV: Độ cao cần bảo vệ phía 110 kV là 11 m Bán kính bảo vệ của cột 3 và cột 13 (có cùng độ cao 25 m) cho độ cao h x = 11 (m) là: rx3 và rx13 Do hx < Ngô Văn Hoán 2 h3 nên: 3 D2-H3 Page 14 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG  rx3 =1,5 h3 1 −  hx  11   =16,875 (m) ÷=1,5.25 1 − 0,8.h3  0,8.25 ÷   Bán kính bảo vệ của các cột (4, 5,10,... 1, 645 − 1,1071)  2  5  =3,04Ω Điều kiện nối đất chống sét thỏa mãn khi: UXK = ZXK IS < UT50% Với dòng điện sét: IS = 150 kA Điện áp 50% của trạm, đối với trạm 110 kV, U50% = 460 kV Suy ra: UXK =3,04 150 = 456 kV > 460 kV Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 32 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG Vậy hệ thống nối đất an toàn thỏa mãn cho nối đất chống sét của trạm Do đó ta không cần phải nối đất bổ sung Ngô Văn... CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG =>Độ cao thực tế của các cột thu sét phía 110 kV: h ≥ hx + ha = 11 + 9,156 = 20,156 (m) Tính toán tương tự với các nhóm cột (4, 5, 9, 10), (8, 9, 13, 14), và (9, 10, 14, 15) ta tính toán tương tự Từ kết quả tính toán ở trên, ta có thể chọn chiều cao thi công của các cột là: h1 = h2 = h3 = h6 = h7 = h8 = h11 = h12 = h13 = 25m h4 = h5 = h9 = h10 = h14 = h15 = 20, 5m b Tính. .. 18,14  Tính toán hoàn toàn tương tự cho các cặp cột (2,3),(16,17),(17,18) Xét cặp cột (1, 6): h1 = h6 = 23 m ; a17 = 38 (m) Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai cột là: ho1-7 = h1 − Do hx > a16 38 = 23 − = 17,57 (m) 7 7 2 ho nên: 3  rox1-7 = 0,75 ho 1 −  hx  16,5   ÷ = 0, 75.17,57 1 − ÷ = 0,8 (m) ho   17,57  Tính toán tương tự cho cột (6,11),(11,16) Phía 110 kV: Độ cao cần bảo vệ phía 110... 11,93  Tính toán tương tự cho cặp cột (19,20) Xét cặp cột (5,10): h5 = h10 = 18,5 m; a5-10= 38 m Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai cột là: ho5-10 = h5 − a5−10 38 = 18,5 − = 13, 07 (m) 7 7 2 3 Do hx > ho 5−10 nên: Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 23 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG  rox5-10 = 0, 75.ho 1 −  hx ho  11   ÷ = 0, 75.13, 07 1 − ÷ = 1,55 (m)  13, 07   Tính toán hoàn toàn tương tự cho các... trình nằm trong miền giới hạn của các cột thu sét được bảo vệ an toàn là: D ≤ 8.(h − hx ) = 8.ha => Độ cao hiệu dụng của các cột thu sét phía 220 kV: Ngô Văn Hoán D2-H3 Page 18 BTD CAO ÁP HIỆP GVHD: TRẦN HOÀNG ha ≥ D 50,99 = = 6,374 (m) 8 8 =>Độ cao thực tế của các cột thu sét phía 220 kV: h ≥ hx + ha = 16,5 + 6,374 = 22,874 (m) Ta tính toán hoàn toàn tương tự cho các nhóm cột (2,3,8,7), (6,7,11,12), (7,8,12,13),