Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA 220110 kV

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA 220110 kV là bài tập hay mời các bạn tham khảo để nắm được kiến thức lý thuyết về cách xác định phạm vi bảo vệ cuả cột thu sét, biết cách tính toán phạm vi bảo vệ và bán kính bảo vệ cột thu lôi,... Mời các bạn tham khảo

Bài 1: Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA 220/110 kV I, Số liệu ban đầu * Phía TBA - Trạm phân phối 220kV có diện tích: 100m2 - Trạm phân phối 110kV có diện tích:80 m2 * Điện trở suất đất: = 100Ωm * Dây dẫn - Dây dẫn: ACO-240 - Dây chống sét: C-50 * Chiều dài khoảng vượt - Phía 220kV: l= 200m - Phía 110kV: l=200m * Khi tính nối đất chọn Rc=6Ω II, Nội dung tập A, Lý thuyết chung 1, Cách xác định phạm vi bảo vệ cuả cột thu sét 1.1, Phạm vi bảo vệ cột hu sét - Phạm vi bảo vệ cột thu sét hình chóp tròn xoay cso đường sinh dạng hyperbol Ở độ cao hx, rx xác định: rx= 1.6h Trong đó: rx- bán kính phạm vi bảo vệ h- chiều cao CTS hx- chiều cao vật bảo vệ p - hệ số phụ thuộc vào h ha= h-hx : độ cao hiệu dụng cột thu sét - Trong thiết kế đơn giản người ta thường thay đường sinh dạng hyperbol giới hạn khu vực bảo vệ đoạn thẳng 1.2, Phạm vi bảo vệ cột thu sét * Trường hợp hai cột có độ cao ho= h- p Khi bán kính bảo vệ cột giả tưởng ho là: * Trường hợp hai cột có độ cao khác c, Phạm vi bảo vệ cột thu sét Cho h1=h2=h3=h, bảo vệ độ cao hx qua hình vẽ: Đó phần diện tích nằm đường bao mà đường tròn tạo Trong đó: - rx1=rx2=rx3=rx : bán kính bảo vệ cột - r0x-1=r0x-2=r0x-3 : bán kính bảo vệ chung cột 1-2, 2-3, 3-1 * Phạm vi bảo vệ cột thu sét Cho h1=h2=h3=h, bảo vệ độ cao hx qua hình vẽ: 2, Tính Toán Theo sơ đồ kết cấu trạm, ta biết diện tích mặt trạm mà chưa biết vị trí thiết bị trạm Vì cần bố trí cột thu sét cho bảo vệ mặt trạm có độ cao hx Phía 220kV có độ cao hx=17m Phía 110kV có độ cao hx= 13m - Phương án sử dụng 15 cột bố trí bảo vệ mặt * Phạm vi bảo vệ phía 220kV Điều kiệ bảo vệ an toàn : D 8(h-hx) => h hx + - Xét độ cao nhóm cột ( 5,8,9,6) có độ cao hx=17m Cạnh 6-9: a=50m Cạnh 5-6 : b=40m  D= = = 64.03m ha= = 8m Độ cao cột thu lôi: h=hx + ha= 17+8= 25m * Phạm vi bảo vệ phía 110kV - Xét nhóm cột (11,14,15,12) có độ cao hx= 13m Cạnh (11-14): c=40m Cạnh (14-15): d=40m => D= = = 56.6m ha= = 7.07m = 7m Độ cao cột thu lôi: h= hx + = 13+7 = 20m * Tính toán bán kính bảo vệ cột thu lôi - Xét cột 5: cột 220kV có hx = 17m Ta có: hx > h  hx > x 25= 16.67m (t/m) Bán kính bảo vệ cột thu lôi hx=17m: rx5= 0.75h.(1-)= 0.75 x 25 x (1- ) =6m - Xét cột 14: cột 110kV có hx= 13m Ta có: hx < h  hx < x 20=13.33m (t/m) Bán kính bảo vệ cột thu lôi hx= 13m: rx14= 1.5h.(1-)= 1.5x20x (1- )= 5.625m * Bán kính bảo vệ cột thu lôi -Hai cột có chiều cao * Phía 220kV có chiều cao hx=17m + Xét cột ( 5-8) có khoảng cách cột 50m Ta có ho= h- = 25 - = 17.86m hx=17 > h = x 17.86= 11.91m  Bán kính bảo vệ cột thu lôi: rx5-8= 0.75h0.(1-)= 0.75x 17.86x(1 - )= 0.645m + Xét cột ( 2-3) có khoảng cách cột 40m Ta có ho= h- = 25 - = 19.3m hx=17 > h = x 19.3= 12.87m  Bán kính bảo vệ cột thu lôi: rx2-3= 0.75h0.(1-)= 0.75x 19.3 x(1 - )= 1.725m + Xét cột ( 1-2) có khoảng cách cột 30m Ta có ho= h- = 25 - = 20.71m hx=17 > h = x 20.71= 13.81m  Bán kính bảo vệ cột thu lôi: rx1-2= 0.75h0.(1-)= 0.75x 20.71x(1 - )= 2.7825m *Phía 110kV có chiều cao hx=13m + Xét cột ( 11-14) có khoảng cách cột 40m Ta có ho= h- = 20 - = 14.3m hx=13 > h = x 14.3= 9.53m  Bán kính bảo vệ cột thu lôi: rx11-14 = 0.75h0.(1-)= 0.75x 14.3 x(1 - )= 0.975m + Xét cột ( 13-14) có khoảng cách cột 30m Ta có ho= h- = 20 - = 15.71m hx=12 > h = x 15.71= 10.473m  Bán kính bảo vệ cột thu lôi: rx13-14= 0.75h0.(1-)= 0.75x 15.71 x(1 - )= 2.0325m - Hai cột có chiều cao khác + Xét cột ( 7-10) có khoảng cách cột 40m Có chiều cao: h10= 25m h13= 20m Ta tính bán kính bảo vệ cột cho độ cao 13m Cột tính r13= 5.625m Tính cột có hx= 13m hx=13< h = x 25= 16.67m rx10= 1.5h0.(1-)= 1.5x 25x(1 - )= 13.125m Bán kính bảo vệ cột cao h10 = 20m hx= h10 = 20 > h = x 25= 16.67m x0 = 0.75h.(1-)= 0.75x 25 x(1 - )= 3.75m  a= 40-3.75= 36.25m ho7-10 = h- = 20 - = 14.82m hx=13 > h = x 14.82= 9.88 m  Bán kính bảo vệ khu vực cột thu lôi có độ cao hx=13m rx10-13= 0.75h010-13.(1-)= 0.75x 14.82x(1 - )= 1.365m - Tính toán tương tự cho nhóm cột lại kết ghi vào bảng: Cặp cột 1-2 2-3 1-4 4-7 6-9 3-6 Cặp cột Nhóm cột có chiều cao Phía 220kV có độ cao hx=17m Độ cao cột a ho h0 (m) (m) (m) (m) 25 30 20.71 13.81 25 40 19.3 12.78 25 50 17.86 11.91 25 50 17.86 11.91 25 50 17.86 11.91 25 50 17.86 11.91 Phía 110kV có độ cao hx= 13m Độ cao cột a ho h0 rox (m) 2.7825 1.725 0.645 0.645 0.645 0.645 rox 13-14 10-13 14-15 12-15 Cặp cột 7-10 9-12 (m) (m) (m) (m) 20 30 15.71 10.473 20 40 14.3 9.53 20 40 14.3 9.53 20 40 14.3 9.53 Nhóm cột có chiều cao khác với hx=13m Độ cao cột a ho h0 (m) (m) (m) (m) 20 40 14.82 9.88 20 40 14.82 9.88 Phạm vi bảo vệ cột thu sét: - Phương án bảo vệ thỏa mãn yêu cầu đặt - Tổng số cột 15 có cột cao 25m cột cao 20m - Tổng chiều dài L1= x (25-17) + x (20-13) = 114m Tính toán nối đất chống sét (m) 2.0325 0.975 0.975 0.975 rox (m) 1.365 1.365 * Số liệu tính toán: - Điện trở suất đất: = 100Ωm - Dây dẫn: ACO-240 - Dây chống sét: C-50 có điện trở đơn vị ro= 2.6 Ω/km - Chiều dài khoảng vượt, + Phía 220kV: l= 200m, + Phía 110kV: l=200m - Khi tính nối đất chọn Rc=6Ω - Với = 3.5 s - Điện trở tác dụng dây chống sét khoảng vượt: Rcs.220 = ro l220= 2.6 x 200.10-3 = 0.572 Ω Rcs.110 = ro l110= 2.6 x 250.10-3 = 0.572 Ω - Số lộ trạm: + Trạm 220kV: n = lộ + Trạm 110kV: n = lộ 3.1 Nối đất an toàn Điện trở nối đất hệ thống: RHT =RTN // RNT = * Điện trở nối đất tự nhiên - Phía 220kV: RTN.220 = = - Phía 110 kV: RTN.110 = = = 0.284 Ω  RHT =RTN // RNT = = -1 = 0.378 Ω = 0.162 Ω < 6Ω(t/m) Do nối đất tự nhiên có nhiều thay đổi nên ta phải đảm bảo an toàn ta phải nối đất nhân tạo * Điện trở nối đất nhân tạo - Nối đất có hình thức cọc dài 2-3m sắt tròn hay sắt họn dài thẳng đứng - Thanh dài chọn nằm ngang độ sâu 0.5 8m đặt theo hình tia, mạch vòng tổ hợp hình Điện trở mạch vòng: RMV = Chu vi mạch vòng: L = 2.(l1+l2)=2 (70 + 180) = 500 m Chọn độ sâu t=0.8m Tra bảng với ngang chôn sâu 0.8m có kmua = 1.6  tt = d.kmua = 100 x 1.6 = 160 Ω/m Chọn bề rộng cm d= = = 0.025m ta có : = 2.57  công thức nội suy: k= 8.17 - x 4.3 = 7.44 ( dựa vào bảng tra sách)  RMV = = = 0.9345Ω < 1Ω Điện trở nối đất nhân tạo đạt yêu cầu nên không cần phải thêm cột  RHT =RTN // RNT = = = 0.138Ω < 0.5Ω  Hệ thống nối đất chọn thỏa mãn nhu cầu làm việc an toàn 3.2, Nối đất chống sét l – chiều dài điện cực với l=L= 500m r- bán kính cực phần trước cực thép dẹt có bề rộng b (m) Do r = = = 0.015m - Điện cảm điện cực đơn vị dài: L0 = 0.2 = 0.2 x (ln – 0.31 ) = 2.1 H/m -Tính điện dẫn đơn vị dài: Trong nối đất chống sét dùng ngang chôn sâu 0.8m kmùa = 1.25 Vì thực nối đất cách dùng mạch vòng bao quang trạm mà không đóng cọc nên giá trị điện trở nhân tạo sét tinh: Rmvsét = = = 0.73 Ω  Go = = = 2.74x10-3 (1/Ωm) T1 = = = 36.5 ( Chọn = Tổng trở tiến tới trị số ổn định:   k 5.4 nên chọn k= )= ) = – ( + + + + = 0.63  Tổng trở sóng đầu vào: Z{0,} = ( x 0.63 ) = 6.81Ω Tổng trở sóng xung kích: Zxk = Z{0,} = 3.405 Ω - Ta có điều kiện chống sét phải thõa mãn: Uxk = Is Zxk < U50% + Trong đó: dòng điện sét Is = 150kA điện áp U50% = 530kV nên ta tính Uxk = 3.405 x 150 = 510.75 < U50%  Điện trở nối đất thỏa mãn yêu cầu nên không cần phải nối đất bổ sung Bài 2: Thiết kế hệ thống chống sét theo phương pháp cầu lăn cho công trình I Cơ sở lý thuyết - Theo TCVN 9835 – 2012 khuyến cáo Nên sử dụng bán kính cầu R = 20 đến 60m, R=20m áp dụng cho công trình có nguy cháy cao, thông thường lấy R=60m - Theo IEC: Bán kính cầu lăn chọn theo cấp bảo vệ Cấp bảo vệ ( mức bảo vệ ) I II III IV Bán kính cầu lăn R (m) 20 30 45 60 - Khi tính toán tính bán cầu lăn theo công thức: R= kI0.8 Trong đó: I- cường độ dòng điện sét, kV; R- khoảng cách phóng điện, m; k- hệ số có giá trị 6.7 10 Khi thiết kế phương pháp phải xét đến tất hướng để đảm bảo điểm công trình nằm vùng bảo II Tính toán Thiết kế hệ thống chống sét theo phương pháp cầu lăn cho tòa nhà cao 30m có mặt hình vẽ - Theo TCVN 9385-2012 ta chọn bán kính cầu rcầu = 25m công trình có chiều cao 20m - Độ sâu cầu lăn so với mặt lưới tính: P = r - = = 25 - = 12.5cm Độ sâu cầu so với bề mặt lưới - Chọn khoảng cách kim thu sét c = m - Ta có ô lưới 10m x 5m  chiều cao tối thiểu lưới so với mái công trình d= cm = 0.05m  chiều cao kim thu sét: h = r - = 40 - = 11cm  Để đảm bảo an toàn cho công trình với ô lưới 5m x 10m có cầu r = 25m Với độ sâu cầu lăn so với mặt lưới P = 12.5 cm, khoảng cách kim c =5m, chiều cao tối thiểu lưới so với mái công trình d = cm có chiều cao kim thu sét h = 11 cm 2 Tính toán nối đất Số liệu tính toán: - Điện trở suất đất: = 100 Ωm - Số cọc n= 12 cọc cọc dài m đường kính 40 mm đóng cọc dạng tròn theo đường kính 20mm dài 30m chôn sâu 0.8 mét đất -Cho ꚍds =4 s * Tính toán điện trở tản xoay chiều hệ thống nối đất Ta có t = to + = 0.8 + = 3.3 m Rc = = = 29.3 Ω Rt = = = 3.9 Ω n = 12  ηc = 0.47 ηt = 0.27  Rth = = = 3.82 Ω * Tính toán điện trở xung kích đầu vào nối đất Ta có : Rt = = = 3.9 Ω Điện trở tản xoay chiều: L0 = 0.2= 0.2 x = 1.54 H/m  Điện trở xung kích đầu vào nối: Z{0,} = + = 3.9 + = 7.75 Ω  ... bảo vệ cột thu sét Cho h1=h2=h3=h, bảo vệ độ cao hx qua hình vẽ: 2, Tính Toán Theo sơ đồ kết cấu trạm, ta biết diện tích mặt trạm mà chưa biết vị trí thiết bị trạm Vì cần bố trí cột thu sét cho. .. thu sét cho bảo vệ mặt trạm có độ cao hx Phía 22 0kV có độ cao hx=17m Phía 11 0kV có độ cao hx= 13m - Phương án sử dụng 15 cột bố trí bảo vệ mặt * Phạm vi bảo vệ phía 22 0kV Điều kiệ bảo vệ an toàn... theo cấp bảo vệ Cấp bảo vệ ( mức bảo vệ ) I II III IV Bán kính cầu lăn R (m) 20 30 45 60 - Khi tính toán tính bán cầu lăn theo công thức: R= kI0.8 Trong đó: I- cường độ dòng điện sét, kV; R- khoảng