Bài tập cao áp 1
Bμi tËp dμi cao ¸p BÀI TẬP DÀI CAO ÁP I. BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP I.1.Bố trí các cột thu sét. Theo sơ đồ kết cấu của trạm, ta mới chỉ biết diện tích mặt bằng trong trạm mà chưa biết vị trí của các thiết bị trong trạm .Vì vậy ta chỉ cần bố trí các cột chống sét sao cho bảo vệ được diện tích bên trong trạm ở độ cao h x . Hình 1: bố trí các cột thu sét. Với kích thước của trạm ta bố trí 8 cột thu sét, vị trí của các cột trên hình vẽ. Đường kính của đường tròn đi qua 3 đỉnh của các tam giác 128, 234, 456, và678 là . mD 644050 22 =+= Vậy để toàn bộ phần diện tích giới hạn bởi các tam giác đó được bảo vệ thì D<=8h a ⇒ chiều cao hiệu dụng của các cột thu sét là m D h a 8 8 64 8 === Chiều cao của cột thu sét là: h=h x +h a =7.5+8=15.5m Vậy ta chọn chiều cao của các cột thu sét là h=16m. I.2.Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét. Bán kính bảo vệ của các cột thu sét ở độ cao h x là Vì h x =7.5m<2/3xh=10.7m m x x h h hr x x 94.9 168.0 5.7 1165.1 8.0 15.1 = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −=⇒ TrÇn TÊt §¹t-HT§1-K44 1 Bμi tËp dμi cao ¸p Độ cao lớn nhất được bảo vệ tại khoảng giữa 2 cột (1,2),(2,3),(5,6),(6,7) là h 01 =h-a 1 /7=16-50/7=8.86m Bán kính bảo vệ tại khoảng giữa 2 cột (1,2),(2,3),(5,6),(6,7) ở độ cao h x là. Vì h x =7.5m>2/3xh 01 mx h h hr x 02.1 86.8 5.7 186.875.0175.0 01 0101 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −=⇒ Độ cao lớn nhất được bảo vệ tại khoảng giữa 2 cột (3,4),(4,5),(7,8),(8,1)là h 02 =h-a 2 /7=16-40/7=10.29m Bán kính bảo vệ tại khoảng giữa 2 cột (3,4),(4,5),(7,8),(8,1) ở độ cao h x là. Vì h x =7.5m>2/3xh 02 mx h h hr x 09.2 29.10 5.7 129.1075.0175.0 02 0202 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −=⇒ Từ các số liệu tính toán trên ta vẽ được phạm vi bảo vệ của các cột thu sét như sau. Hình 2: phạm vi bảo vệ của các cột thu sét. II.Tính toán nối đất. Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện xuống đất để đảm bảo cho thế trên vật nối đất có giá tri 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 sét rất quan trọng. Vì trạm trạm biến áp có cấp điện áp 35kV nên nối đất an toàn và nối đất chống sét riêng nhau. 1. Nối đất an toàn. Nối đất an toàn với mục đích là bảo vệ con người. Nối đất an toàn với trạm có điện áp 35kV phải thoả mãn điều kiện sau: R đ ≤4Ω Vì trạm 35kV lên điện trở nối đất tự nhiên bằng không. TrÇn TÊt §¹t-HT§1-K44 2 Bμi tËp dμi cao ¸p Ta sử dụng các thanh kim loại tiết diện tròn đường kính 2cm chôn sâu 0.8m xung quanh chu vi của trạm . . . . ln 2 . 2 dh Lk L k RR at m TMV Π == ρ Trong đó: − R T : điện trở của thanh nối đất . − ρ : điện trở suất , cm.10.1,1 4 Ω= ρ . -k m :hệ số mùa k m =1.6 − h: độ chôn sâu. h = 0,8 m. − L: chu vi mạch vòng nối đất. L = 2( l 1 + l 2 ) = 2( 100 + 80 ) =360 m. − d: đường kính thanh, d = 2 cm. − k: hệ số hình dáng . k = f(l 1 / l 2 ) = f(100/80) = f(1.25) = 5.68. Với các số liệu trên ta có giá trị điện trở nối đất mạch vòng là. .37`.1 10.2.8,0 36068.5 ln 10.360 2 6.1.10.1,1 2 2 2 4 Ω=×= − X R MV π Ta có R mv =1.37Ω<4Ω nên ta không phải đóng thêm cọc. 2.Nối đất chống sét. Vì trạm 35kV nên nối đất chống sét độc lập cho các cột thu sét theo điều kiện 500 . 0 dt di hLRI S s xds k + > 300 . ds d RI S > Trong đó: I s : Dòng điện sét, I s =150kA L 0 : Điện cảm đơn vị của cột thu sét, L 0 =1.7àH/m a=di s /dt: Độ dốc dòng sét, a=30kA/às Theo quy định thì S k ≥5m, S đ ≥3m Với S k =5m Ω= − = − =⇒ 11.14 150 305.77.15500 .500 0 xxx I ahLS R s xk d Với S đ =3m Ω===⇒ 6 150 3300 .300 x I S R s d d Vậy ta chọn R đ =6Ω Ta sử dụng sơ đồ nối đất hình tia tại chân mỗi cột, số tia là 3, chiều dài mỗi tia là 10m. Điện trở của tia được tính theo công thức. TrÇn TÊt §¹t-HT§1-K44 3 Bμi tËp dμi cao ¸p dh lk l K R cs mt cs t . . ln. .2 . 2 Π = ρ Trong đó: l: Tổng chiều dài các tia, l=30m cs mt K : Hệ số mùa sét của thanh =1.25 K: Hệ số hình dáng của tia, K=2.38 h: Độ chôn sâu, h=0.8m d: Đường kính thanh, d=2cm Vậy điện trở nối đất của tia là Ω== − 62.8 1028.0 3038.2 ln 103014.32 25.1101.1 2 2 2 4 xx x xxx xx R cs t Ta có =8.62Ù>6Ù lên ta phải đóng thêm cọc cs t R Ta sử dụng các cọc dài 2m đường kính 6cm, các cọc được bố trí theo sơ đồ sau Điện trở của 1cọc là ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − + + Π = lt lt d l l K R cs mc cs c .4 .4 ln 2 1.2 ln .2 . ρ Trong đó: cs mc K =1.25 t=h+l/2=1.8m Điện trở của hệ thống cọc- thanh là xk cs t cs c cs t cs c xk ht nRR RR R η 1 . . + = TrÇn TÊt §¹t-HT§1-K44 4 Bμi tËp dμi cao ¸p Trong đó: xk η : Hệ số sử dụng xung kích, tra bảng hệ số sử dụng xung kích với sơ đồ tia, số tia là3 chiều dài mỗi tia là 10m, số cọc mỗi tia là 3 ta được xk η =0.65. n: số cọc, n=7. Ω= + =⇒ 95.5 65.0 1 . 62.871.49 62.81.49 x x R xk ht Ta có =5.95Ù<R xk ht R yc =6Ù Vậy hệ thống đạt yêu cầu. TrÇn TÊt §¹t-HT§1-K44 5 . cao h x là Vì h x =7.5m<2/3xh =10 .7m m x x h h hr x x 94.9 16 8.0 5.7 11 65 .1 8.0 15 .1 = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −=⇒ TrÇn TÊt §¹t-HT 1- K44 1. khoảng giữa 2 cột (1, 2),(2,3),(5,6),(6,7) ở độ cao h x là. Vì h x =7.5m>2/3xh 01 mx h h hr x 02 .1 86.8 5.7 18 6.875. 017 5.0 01 010 1 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −= ⎟