Đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ mộtvai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điệnnăng rất cần cho phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Cùng với sự phát triển của xã hội đòi hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục và có chất luợng cao. Xuất phát từ thực tế đó việc đảm bảo cho các trạm biến áp và đường dây truyền tải làm việc an toàn, không gặp sự cố, không gây gián đoạn cung cấp điện đặc biệt quan trọng
Đồ án " Kỹ thuật điện cao áp" Đồ án – Kỹ thuật điện cao áp 1- ĐầU Đề THIếT Kế Bảo vệ chống sét trạm biến áp đường dây Trạm biến áp + Sơ đồ 110kV 2TG+TGV 220kV 2TG+TGV + Độ cao cần bảo vệ 110kV 11 m 220kV + Mặt bằng: 16.5m …………………………… + Mặt cắt : …………………………… + Máy biến áp 2AT 110/220kV + Đường dây vào trạm 110kV 220kV + Điện trở suất đất 80Ω.m đường dây + Cấp điện áp 220kV + Cột Loại cột Sắt Chiều cao cột 26,8m Độ treo cao dây dẫn pha A………………20,8m Độ treo cao dây dẫn pha B………………16,8m Độ treo cao dây dẫn pha C………………16,8m 250 Góc bảo vệ pha A Góc bảo vệ pha B 15,60 Góc bảo vệ pha C 15,60 + Dây dẫn Loại dây Độ võng dây dẫn + Dây chống sét Loại dây -1- AC-240 …6m…… C70 Số dây chống sét Độ võng dây chống sét + Cách điện Loại cách điện Đặc tính + Khoảng vượt + Điện trở nối đất cột điện + Vùng ô nhiễm + Số ngày giông sét 2- Nội dung phần tính toán …4m…… Treo 14 Phía 220 kV: 290m 9; 16; 23Ω II 80 - Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp - Tính toán nối đất cho trạm biến áp - Tính toán tiếu chống sét đường dây 220kV - Bảo vệ chống sóng truyền vào trạm biến áp từ phía đường dây 220 kV 3- vẽ - Phạm vi bảo vệ cột thu sét, phương án bảo vệ chống sét đánh trực tiếp - Các kết tính toán nối đất an toàn nối đất chống sét trạm - Phương pháp kết tính toán tiêu bảo vệ chống sét đường dây - Các kết tính toán bảo vệ trạm biến áp chống sóng truyền 4- cán hướng dẫn : 5- Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : 6- Ngày hoàn thành nhiệm vụ Nộp Bảo vệ Cán hướng dẫn (Ghi rõ họ tên ký tên) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XẫT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Văn Kiên Ngành: Hệ Thống Điện Khoá: Hải Dương Giáo viên hướng dẫn: Giáo viên duyệt : -2- Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét giáo viên : Ngày tháng năm Giáo viên duyệt ( Ký, ghi rõ họ tên ) Lời nói đầu * * * -3- Đất nước bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, đại hoá, ngành điện giữ vai trò quan trọng việc phát triển kinh tế quốc dân Trong sống điện cần cho phục vụ sản xuất sinh hoạt Cùng với phát triển xã hội đòi hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục có chất luợng cao Xuất phát từ thực tế việc đảm bảo cho trạm biến áp đường dây truyền tải làm việc an toàn, không gặp cố, không gây gián đoạn cung cấp điện đặc biệt quan trọng Nhằm hoàn thiện kiến thức học bước đầu làm quen với thực tế em khoa Điện môn Hệ Thống Điện trường đại học Bách Khoa Hà Nội giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài: ”Bảo vệ chống sét cho đường dây trạm biến áp 110/220kV” Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy, cô giáo môn đặc biệt suốt trình hoàn thành đồ án Hà nội tháng 6-2007 Sinh viên Phạm Văn Kiên Mục lục đặt vấn đề chương I bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 1.1 Các yêu cầu: 1.2 Phạm vi bảo vệ hệ thống thu sét: 1.2.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét 1.2.1 Phạm vi bảo vệ dây thu sét 12 1.3 Phương án bảo vệ hệ thống thu sét: 13 1.3.1 Phương án 13 1.3.2 Phương án 17 1.3.3 Phương án 21 chương ii 25 Tính toán nối đất cho trạm 25 2.1 Yêu cầu kỹ thuật nối đất trạm biến áp .25 -4- 2.2- Các số liệu dùng để tính toán nối đất .27 2.2.1 Nối đất an toàn .28 2.2.2 Nối đất chống sét 32 2.2.3 Nối đất bổ sung 37 Chương iii Error! Bookmark not defined Bảo vệ chống sét đường dây Error! Bookmark not defined 3.1 Mở đầu Error! Bookmark not defined 3.2 Các tiêu bảo vệ chống sét đường dây Error! Bookmark not defined 3.2.1.Cường độ hoạt động sét Error! Bookmark not defined 3.2.2 Số lần sét đánh vào đường dây Error! Bookmark not defined 3.2.3 Số lần phóng điện sét đánh vào đường dây Error! Bookmark not defined 3.2.4 Số lần cắt điện sét đánh vào đường dây Error! Bookmark not defined 3.2.5 Số lần cắt điện điện áp cảm ứng Error! Bookmark not defined 3.3 Tính toán tiêu bảo vệ chống sét đường dây Error! Bookmark not defined 3.3.1 Mô tả đường dây cần bảo vệ Error! Bookmark not defined 3.3.2 Độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở, hệ số ngẫu hợp đường dây Error! Bookmark not defined 3.3.3 Tính số lần sét đánh vào đường dây Error! Bookmark not defined 3.3.4 Suất cắt sét đánh vào đường dây Error! Bookmark not defined chương IV Error! Bookmark not defined Bảo vệ chống sóng điện áp truyền từ đường dây vào trạm Error! Bookmark not defined 4.1 Mở đầu Error! Bookmark not defined 4.2 Phương pháp tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm Error! Bookmark not defined 4.2.1 Tác dụng sóng lên điện trở phi tuyến đặt cuối đường dây Error! Bookmark not defined 4.2.2 Sóng tác dụng lên chống sét van đặt cuối đường dây.Error! Bookmark not defined 4.2.3 Sóng tác dụng lên điện dung đặt cuối đường dây (phương pháp tiếp tuyến) Error! Bookmark not defined 4.3.Tính toán bảo vệ có sóng điện áp truyền Error! Bookmark not defined 4.3.1.Mô tả trạm cần bảo vệ Error! Bookmark not defined -5- 4.3.2 Lập sơ đồ thay tính toán trạng thái sóng trạm Error! Bookmark not defined tài liệu tham khảo Error! Bookmark not defined Phụ lục Error! Bookmark not defined đặt vấn đề Trong hệ thống điện trạm biến áp dùng rộng rãi, làm nhiệm vụ truyền tải điện từ lưới điện có điện áp U1 sang lưới điện có điện áp U2 phục vụ cho việc truyền tải phân phối lượng điện Do trình vận hành trạm biến áp ảnh hưởng lớn tới việc cung cấp chất lượng điện Bảo vệ chống sét trạm biến áp bao gồm phần: + Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: trạm biến áp bảo vệ dây chống sét (treo thiết bị xà đỡ dây, cái) cột chống sét kiểu Franklin + Mạng lưới nối đất: để tản dòng điện sét đất hạn chế phóng điện ngược công trình cần bảo vệ + Bảo vệ chống sóng điện áp truyền từ đường dây vào trạm Yêu cầu đề thiết kế chống sét cho trạm 110/220kV với số liệu sau : Sơ đồ: 110kV Sơ đồ hai góp có góp vòng 220kV Sơ đồ hai góp có góp vòng Độ cao cần bảo vệ: 220kV 110kV Máy biến áp: 2AT 110/220 kV Đường dây vào trạm: 110kV 220kV Điện trở suất đất: 80 Ω.m Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt kèm -6- 16,5 m 11 m chương I bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 1.1 yêu cầu: Tất thiết bị cần bảo vệ phải nằm trọn phạm vi bảo vệ an toàn hệ thống bảo vệ Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt trạm yêu cầu cụ thể, hệ thống cột thu sét đặt độ cao có sẵn xà, cột đèn chiếu sáng đặt độc lập Khi đặt hệ thống cột thu sét kết cấu trạm tận dụng độ cao vốn có công trình nên giảm độ cao cột thu sét Tuy nhiên đặt hệ thống thu sét xà trạm có sét đánh gây nên điện áp giáng điện trở nối đất phần điện cảm cột Phần điện áp lớn gây phóng điện ngược từ hệ thống thu sét sang phần tử mang điện cách điện không đủ lớn Do điều kiện để đặt cột thu sét hệ thống xà trạm mức cách điện cao điện trở tản phận nối đất nhỏ Đối với trạm trời từ 110kV trở lên có cách điện cao nên đặt cột thu sét kết cấu trạm phân phối Các trụ kết cấu có đặt cột thu sét phải nối đất vào hệ thống nối đất trạm phân phối theo đường ngắn cho dòng điện IS khuyếch tán vào đất theo - cọc nối đất Ngoài trụ kết cấu phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất Nơi yếu trạm phân phối ngài trời điện áp 110kV trở lên cuộn dây máy biến áp Vì dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp yêu cầu khoảng cách hai điểm nối đất hệ thống nối đất cột thu sét vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn 15m Khi bố trí cột thu sét xà trạm trời 110kV trở lên cần ý nối đất bổ sung chỗ nối kết cấu có đặt cột thu sét vào hệ thống nối đất nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không 4Ω Khi dùng cột thu sét độc lập phải ý đến khoảng cách cột thu sét đến phận trạm để tránh khả phóng điện từ cột thu sét đến vật bảo vệ Việc lắp đặt cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích công trình cần bảo vệ, cần chọn vị trí lắp đặt cột thu sét cách hợp lý -7- Tiết diện dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt có dòng điện sét chạy qua Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét dây dẫn điện đến đèn phải cho vào ống chì chèn vào 1.2 phạm vi bảo vệ hệ thống thu sét: 1.2.1 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 (trong có vật cần bảo vệ), có khả bị sét đánh gọi phạm vi bảo vệ a 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 X ) h 1+ X h (1-1) Trong : h: độ cao cột thu sét hX: độ cao cần bảo vệ ha=h-hX: độ cao hiệu dụng cột thu sét rX: bán kính phạm vi bảo vệ Để dễ dàng thuận tiện tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng dạng đơn giản hoá đường sinh hình chóp có dạng đường gẫy khúc hình sau: -8- a 0,2h b h 0,8h c 0,75h 1,5h Rx Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ cột thu sét Bán kính tính toán theo công thức sau: Nếu h X ≤ h h rX = 1,5h(1 − x ) 0,8h (1.2) Nếu h X > h h rX = 0.75h(1 − x ) h (1.3) Các công thức cột thu sét cao 30m Hiệu cột thu sét cao 30m giảm độ cao định hướng sét giữ số Có thể dùng công thức để tính toán phạm vi bảo vệ phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh p = 5,5 h hoành độ lấy giá trị 0,75hp 1,5hp b Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét có độ cao 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 thoả mãn a ≤ 7h (trong 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 đỉnh cột điểm có độ cao h0 - phạm vi bảo vệ độ cao lớn hai cột xác định theo công thức: h0 = h − a (1.4) Khoảng cách nhỏ từ biên phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân cột rx0 xác định sau: -9-