Nghiên cứu tính toán điện trường của đường dây truyền tải điện sử dụng cột nhiều mạch nhiều cấp điện áp

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN TƯỜNG TUẤN NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ĐIỆN TRƯỜNG CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG CỘT NHIỀU MẠCH NHIỀU CẤP ĐIỆN ÁP Chun ngành: Mạng Hệ thống điện Mã số: 60.52.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2011 Footer Page of 126 1 Header Page of 126 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Theo Qui hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 – 2030 (Qui hoạch điện VII) trình phủ phê duyệt, dự kiến tăng trưởng điện sản xuất bình qn hệ thống điện Việt Nam giai đoạn tới khoảng 12,8 – 15,9%/năm (giai đoạn 2011- Người hướng dẫn khoa học: TS Đồn Anh Tuấn 2015); khoảng 8,9 – 11,4%/năm (giai đoạn 2016 – 2020) khoảng 7,0 – 8,7%/năm (giai đoạn 2021 – 2030) Tương ứng nhu cầu điện nêu trên, hệ thống điện Việt Nam phải bổ sung thêm lượng cơng suất nguồn lớn khoảng 22.890MW giai đoạn (2011 – 2015), 70.115MW giai đoạn (2016 – 2020); 97.430MW đến năm Phản biện 1: TS TRẦN VINH TỊNH 2025 137.800MW đến năm 2030 Cũng theo báo cáo giai đoạn (2011-2030) khối lượng xây dựng đường dây truyền tải đến Phản biện 2: PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT 500kV tăng 52,9% (năm 2020), đường dây 220kV tăng 59,2% (năm 2015); Từ dự báo việc xây dựng trạm biến áp 220kV, 500kV nằm sâu vào tâm phụ tải giải tốn cung cấp điện việc xây dựng ĐDK liên kết cung cấp điện khó khăn gấp bội quỹ đất ngày hạn hẹp Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc Xây dựng đường dây khơng truyền tải hỗn hợp nhiều mạch sĩ Ngành Mạng Hệ thống Điện họp Học viện Hải Qn Nha khơng (ĐDKN) giải pháp hữu ích giai đoạn đất nước Trang, vào ngày 06 tháng năm 2011 cần tiết kiệm nguồn quỹ đất tài để phát triển đồng lĩnh vực kinh tế khác Mục đích phạm vi nghiên cứu Có thể tìm hiểu luận văn tại: Mục đích luận văn phân tích ảnh hưởng cường - Trung tâm Thơng tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng độ điện trường đường dây nhiều mạch – nhiều cấp điện áp, từ - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng đề xuất phạm vi hành lang tiếp đất an tồn cơng trình phép tồn hành lang tuyến chưa qui định Qui Footer Page of 126 Header Page of 126 phạm trang bị điện thơng tư nghị định Việt Nam CHƯƠNG 1: ẢNH HƯỞNG ĐIỆN TRƯỜNG Ý nghĩa khoa học đóng góp CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN CAO ÁP a Ý nghĩa khoa học luận văn Khảo sát, phân tích kết tính tốn cường độ điện trường đường dây hỗn hợp mạch 500 - 220kV mơi trường xung quanh dựa vào phần mềm EMTP Khảo sát, kiểm tra ảnh hưởng điện áp mạch gần khác cấp điện áp cột nhiều mạch đường dây truyền tải siêu VÀ CÁC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG 1.1 GIỚI THIỆU Dây dẫn đường dây tải điện làm việc tạo khơng gian quanh điện trường từ trường tần số cơng nghiệp Khoảng cách mà trường phân bổ kể từ dây dẫn đường dây ảnh hưởng đến khoảng khơng gian lên đến hàng chục mét Độ phân bổ xa điện trường phụ thuộc vào cấp điện áp cao áp b Những đóng góp luận văn Đề xuất phạm vi tiếp đất loại trừ ảnh hưởng điện áp cảm ứng đường dây tải điện, điện áp cao vùng điện trường tăng cao lớn đường dây truyền tải cao áp nhiều mạch, nhiều cấp điện áp điều Độ phân bổ xa từ trường phụ thuộc vào giá trị dòng điện kiện hành lang chật hẹp Nâng cao hiệu kinh tế đầu tư hệ thống chạy dây dẫn độ mang tải đường dây Bởi phụ tải điện Việt Nam điện hệ thơng thay đổi ngày, tuần theo mùa Tạo tiền đề u cầu thiết kế đường dây truyền tải năm, kích thước vùng ảnh hưởng tăng cao, tương ứng mức từ trường siêu cao áp nhiều mạch khu vực dân cư thay đổi Bố cục luận án 1.2 CÁC TÁC ĐỘNG SINH HỌC CỦA ĐIỆN TRƯỜNG Luận án bao gồm chương với phần mở đầu kết VÀ TỪ TRƯỜNG Điện trường từ trường yếu tố ảnh hưởng mạnh đến luận Mở đầu trạng thái tất đối tượng sinh học có mặt vùng tác Chương 1: Ảnh hưởng điện trường đường dây truyền động chúng tải siêu cao áp tiêu chuẩn áp dụng Khi người lâu (hàng tháng - hàng năm) điện từ Chương 2: Các phương pháp tính tốn cường độ điện trường trường đường dây truyền tải điện khơng phát triển Chương 3: Tính tốn phân bố cường độ điện trường bệnh tim mạch hệ thần kinh Trong năm sau số đường dây hỗn hợp mạch cấp điện áp 500kV 220kV hậu để lại thường rơi vào bệnh ung thư Chương 4: Mơ hình hóa lưới điện hỗn hợp siêu cao áp 1.3 KHÁI NIỆM AN TỒN CHO DÂN CƯ ĐỐI VỚI phần mềm EMTP - Tính tốn ảnh hưởng điện áp ẢNH HƯỞNG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG Hiện tổ chức nghiên cứu điện từ trường tồn Kết luận kiến nghị Footer Page of 126 4 giới cho điện từ trường có hại cho sức khỏe, giá trị cực đại cho phép điện từ trường dân cư khơng quy định cụ thể phần lớn đường dây truyền tải điện khơng xây dựng CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN Header Page of 126 khơng tính đến nguy hiểm Bằng đường thực nghiệm người ta chưa xác định tác động sinh học từ trường mức giá trị điển hình Tuy vậy, để bảo vệ cộng đồng dây cư người ta đưa tiêu chuẩn bảo vệ dân cư khỏi tác động điện trường, tạo đường dây truyền tải điện khơng xoay chiều tần số cơng nghiệp Từ tiêu chuẩn người ta thiết kế xây dựng tất cơng trình điện Theo Quyết định số 183/NL-KHKT Bộ Năng lượng “Mức cho phép cường độ điện trường số cơng nghiệp quy định việc kiểm tra chỗ làm việc” quy định: + Mức cho phép cường độ điện trường E phụ thuộc vào thời gian t(h) mà người chịu tác động trực tiếp điện trường: * Khi E > 25kV/m, t = ; * Khi 20< E ≤ 25kV/m, t = 1/6; * Khi ≤ E ≤ 20kV/m, t = (50/E)-2; * Khi E < 5kV/m, khơng hạn chế thời gian Trong đó, t (h) thời gian cho phép làm việc ngày đêm cường độ điện trường + Khơng cho phép làm việc nơi có cường độ điện trường lớn 25 kV/m khơng có phương tiện bảo vệ + Nếu làm việc điện trường hết thời gian quy định thời gian lại ngày phép làm việc nơi có cường độ điện trường kV So sánh với tiêu chuẩn nước tổ chức quốc tế, qui định Việt Nam cường độ điện trường hợp lý mức an tồn cao Footer Page of 126 ĐIỆN TRƯỜNG 2.1 GIỚI THIỆU Phạm vi đề tài nghiên cứu ảnh hưởng cường độ điện trường sinh đường dây truyền tải điện khơng nên vấn đề liên quan đến từ trường đường dây khơng nghiên cứu đề tài khác 2.2 MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT VỀ ĐIỆN TỪ TRƯỜNG Tổng qt số định luật tốn Lý thuyết trường điện từ, đặc biệt định luật Culơng định luật Gaux thường tính tốn đường dây truyền tải điện khơng 2.2.1 Định luật Culơng Định luật Culơng phát biểu sau: Hai điện tích điểm đứng n hai điểm M1, M2 hệ qui chiếu qn tính đặt chân khơng hình 2.1, tác dụng lực tĩnh điện với (điện tích tác dụng với trường điện tích kia) theo luật: F1 = q1 q2 r12 4πε r122 (2-1) F2 = q2 q1 r21 4πε r212 (2-2) Hệ luận 1: Trong chân khơng cường độ trường tĩnh điện M2 ứng với điện tích điểm q1 đặt n M1 bằng: q1 (2-3) E(M ) = r 4πε r212 21 Khi qui ước rõ cách xác định vectơ vị trí, ta có : q (2-4) E (M ) = 4πε r Hệ luận 2: Riêng mơi trường tuyến tính theo ngun tắc xếp chồng, cường độ điện trường ứng với số điện tích điểm q1, q2, …, qn xếp chồng thành phần ứng với điện tích: n qk (2-5) E (M ) = ∑ rk dẫn với mật độ đường τ, tức điện tích bao mặt S τl Vận dụng định luật Gaux cho mặt S ta có: Header Page of 126 4πε F2 M1 r 12 q1 > k =1 rk2 M2 F1 M1 F q2> q1 < r 12 F1 M2 q2< r 12 M2 q1 > q2> Hoặc S td (2-7) S 2.2.3 Bài tốn điện trường đối xứng xun trục Một trục mang điện vật dẫn hình trụ tròn, thẳng, dài vơ hạn đặt mơi trường điện mơi, có nhiều lớp hình trụ, đồng trục, điện trường đối xứng qua trục phụ thuộc riêng khoảng cách r đến trục Trong trường hợp này, ϕ, E, D…chỉ phụ thuộc khoảng cách đến trục E = Er, D = Dr có thành phần xun trục, ví dụ trường hợp dây trục thẳng mang điện Để tính D(r), E(r) ta lấy mặt trụ tròn S có bán kính r chiều dài l, đồng trục với vật dẫn Giả sử, điện tích phân bố trục Footer Page of 126 : D ( r ) = Dr ( r ) = E (r ) = Er (r ) = ϕ (r ) = ε ∫ Dds = ∫ ε Eds = ∑ q S τ τ 2πr ; (2-8a) (2-8b) 2πεr r r r0 r0 τ 2πεr dr (2-9) Trong trường hợp mơi trường tuyến tính, tích phân ( 2-9 ) cho : Hình 2.1: Lực tĩnh điện hai điện tích điểm 2.2.2 Định luật Gaux Thơng lượng vectơ cường độ điện trường E khỏi mặt kín S mơi trường, tổng điện tích (tự ràng buộc) bọc mặt chia cho ε: q (2-6) Eds = ∑ S S ϕ (r ) = − ∫ E r dr = − ∫ F1 b) Hai điện tích khác dấu ∫ r S Lấy tích phân ta hàm so với mặt trụ bán kính ro chọn làm mốc : a) Hai điện tích dấu M1 F ∫ Dds = ∫ D ds = D ∫ ds = D.2πrl = τl r τ τ (ln r − ln r ) = ln 2πε 2πε r (2-10) Bằng cách vận dụng định luật tốn nói trên, đặc biệt vận dụng trực tiếp định luật Gaux, ta tính cường độ điện trường đường dây siêu cao áp 2.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH GIÁN TIẾP CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG QUA HÀM THẾ ϕ Trước hết ta xét tốn điện trường hai trục dài thẳng song song mang điện từ kết nhận mở rộng cho trường hợp đường dây ba pha Điện trường hai trục dài thẳng song song mang điện Xét hai trục dài thẳng song song mang điện trái dấu, đặt cách khoảng 2h hình 2.4 Vận dụng kết tốn điện trường đối xứng xun trục để tìm điểm M(r-, r+) Khi có riêng rẽ trục +τ trục τ, giá trị thứ tự bằng: r+ +τ ln 0+ ϕ ( +τ ) = (2.11) 2πε r r− −τ ϕ (−τ ) = ln 0− (2.12) 2πε r Header Page of 126 Trong đó: r0+ , r0− tọa độ điểm mốc zêrơ Xếp chồng lại, M(r+, r-): r−  r+  τ  r0+ τ  r− (2.13)  ln  ln − ln  = + ln  ϕM (r + , r − ) = 2πε  r −  r+ 2πε  r0−  r+ Cũng nên ý tính đối xứng đường dây, dễ thấy mặt phẳng đối xứng Oy, tức tập điểm có r+ = r-, qua gốc xa đến vơ cùng, mặt đẳng Chọn mặt zêrơ, suy phải chọn tỷ số ( r0+ / r0− ) = có: y M y r+ r- −τ +τ x a) b) ϕM ( r + , r − ) = τ 2πε  r−  ln  r−      (2.14) Tiếp theo chọn phân tích đường đẳng Từ (2.14) đường đẳng có phương trình: r− + - 2 + ln + = const r =kr (r ) - k (r ) (2.15) r =0 Gọi x,y tọa độ điểm M mặt đẳng 2a = d khoảng cách hai dây, ta có: (2.16) (r -)2 = (x+a)2 +y2, (r -)2 = (x - a)2 + y2 Thay vào (2.15) ta có phương trình: k +1 (2.17) x − 2a x + y2 + a2 = k −1 Đặt K = (k +1)/(k2-1), phương trình 2.17 có dạng đường tròn tâm (X,O) với: k + , (2.18) R = X + a2 X = aK = a Footer Page of 126 k −1 Với φ1, φ2,… cho, ta tìm họ thơng số k, K, R ứng với họ vòng R, X (mặt trụ tròn) đẳng tính theo 2.15 y Từ (2.18) R > R - a, tức + họ vòng tròn đẳng E ơm lấy trục mạng điện hình 2.3 α M Do tính chất đối xứng E trường qua mặt Oyz, lập luận Ehọ đẳng - φ1, - φ2,… α vòng tròn đối xứng với họ −τ M +τ M đẳng φ1, φ2,… qua trục y Hình 2.3 Trong thực tế tốn điện trường đường dây có hai dây dài thẳng song song, nạp điện tích trái dấu Đối với tốn nhiều dây phân tích đưa nhiều tốn hai dây xếp chồng lại CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN PHÂN BỐ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG CỦA ĐƯỜNG DÂY HỖN HỢP MẠCH CẤP ĐIỆN ÁP 500kV VÀ 220kV 3.1 GIỚI THIỆU Một đường dây truyền tải điện khơng bao gồm dây dẫn kích thước thích hợp bố trí hợp lý khơng gian, cách điện treo cột Tùy theo cấp điện áp mà dây dẫn treo cách mặt đất với khoảng cách an tồn khác cho người phương tiện cơng cộng qua lại Đề tài trình bày phân tích ảnh hưởng cường độ điện trường đường dây mạch (2 mạch 500kV mạch 220kV chung cột) Tạo tiền đề u cầu thiết kế đường dây truyền tải siêu cao áp nhiều mạch khu vực dân cư 3.2 CƠ SỞ TÍNH TỐN Hiện nay, việc thiết kế, xây dựng đường dây truyền tải điện khơng thực sở văn quy phạm pháp luật sau: x 10 11 - Luật Điện lực ban hành ngày 3/12/2004; - Nghị định 106/2005/NĐ-CP, ngày 17/8/2005 Thủ tướng Chính phủ việc: Qui định chi tiết hướng dẫn thi hành luật điện lực bảo vệ an tồn cơng trình lưới điện cao áp; - Cơng văn 3146/CV-EVN-KTAT ngày 21/6/2007 Tập đồn Điện lực Việt Nam việc Quy định nối đất tạm thời cho kết cấu kim loại nhà cơng trình gần đường dây cao áp siêu cao áp - Thơng tư 03/2010/TT-BCT ngày 22/01/2010 Bộ cơng thương quy định bảo vệ an tồn cơng trình lưới điện cao áp 3.3 MỤC ĐÍCH Tính tốn cường độ điện trường đường dây siêu cao áp A A điều kiện nhằm đảm bảo cho người sinh sống, làm việc B B có điện trường mức cho phép mà khơng ảnh hưởng đến sức khỏe C C người 3.4 CÁC GIẢ THIẾT ÁP DỤNG TRONG TÍNH TỐN ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG PHẠM VI ĐỀ TÀI Đường dây truyền tải điện khơng (ĐDK) xoay chiều pha đối xứng có tổng véc tơ điện áp dòng điện pha khơng; Đường dây mạch có cấp điện áp 500kV 220kV chung cột (trên hàng cột); Mặt đất đường dây xem phẳng; Các dây chống sét nối đất trực tiếp; Các đường dây đối xứng qua trục đường dây vận hành song song pha tương ứng có dòng điện điện áp; Trục phân bố thẳng đứng (y) trục đối xứng cột điện (được xem trung trực đường dây) mặt đất trục x; Phân bố điện trường đường phân bố theo mặt cắt ngang vng góc với đường dây cách mặt đất độ cao y = Eh khơng đổi; Trong thực tế sử dụng nhiều dạng sơ đồ cột khác nhau, đề tài chọn khoảng cách từ điểm thấp dây dẫn điện trạng Footer Page of 126 thái võng cực đại đến mặt đất tự nhiên bước Eh=18m, Eh=13m Eh=8m ĐDK 220kV; Eh=16m Eh=14m ĐDK 500kV; Eh=18m, Eh=14m Eh=8m ĐDKN mạch 220kV 500kV khảo sát từ tim tuyến đường dây bên 100(m) Dùng phần mềm EMTP (Electro Magnetic Transients Programe) để tính tốn lấy kết phân tích đánh giá 3.5 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TỐN Đường biểu diễn cường độ điện trường E(kV/m) với khoảng cách x(m) hệ trục tọa độ xOy Góc tọa độ đặt tim tuyến, trục Ox (m) biểu diễn chiều dài phạm vi ảnh hưởng điện trường trục Oy (kV/m) biểu diễn độ lớn cường độ điện trường 3.5.1 Khảo sát kết tính tốn đường dây 220kV mạch kép (2 mạch chung hàng cột) P H ÂN BỐ C ƯỜN G ĐỘ ĐI ỆN TR ƯỜN G T ẠI C ÁC ĐI Ể M C ÁC H M ẶT ĐẤT X( m ) ( M ẠC H 2 k V B Ố TR Í T H UẬN P HA ) Eh=8m Eh=13m P H ÂN B Ố C ƯỜN G ĐỘ ĐI ỆN TR ƯỜN G TẠI C ÁC ĐI ỂM C ÁC H M ẶT ĐẤT X( m ) ( M ẠC H 2 k V B Ố TR Í N GỊC H P H A ) Eh=18m Eh=8m Eh=13m Eh=18m 5.00 3.50 4.50 3.00 4.00 A A B B 3.50 E[kV/m] 3.00 E[kV/m] Header Page of 126 2.50 C C 2.00 A C 2.50 B B 2.00 C A 1.50 1.00 1.50 1.00 0.50 0.50 0.00 -100 0.00 - 100 - 90 - 80 -70 - 60 - 50 - 40 - 30 - 20 - 10 10 20 30 x[m ] Hình 3.1 40 50 60 70 80 90 100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 x[m ] Hình 3.2 Hình 3.1 3.2 đường biểu diễn cường độ điện trường đường dây 220kV, mạch bố trí pha dây dẫn thuận nghịch Kết tính tốn cường độ điện trường đường dây 220kV mạch kép có độ võng dây dẫn thấp so với mặt đất hf=8m Cường độ điện trường Emax=4,337kV/m (thuận) Emax=3,247kV/m (nghịch) Cường độ điện trường E phân bố đối xứng theo trục tim tuyến đường dây truyền tải khảo sát hai bên 12 13 Phạm vi ảnh hưởng cường độ điện trường < 1kV/m khoảng cách ngồi tim tuyến x >±14m trường hợp bố trí pha độ võng dây dẫn khảo sát Cường độ điện trường trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha ln có giá trị nhỏ so với trường hợp bố trí dây dẫn thuận pha 3.5.2 Khảo sát kết tính tốn đường dây 500kV mạch xmax=±9m Tương ứng độ võng treo dây dẫn Eh=16m, cường độ Emax=3,852kV/m, tim tuyến đường dây xmax= =±10m Cường độ điện trường E ≤ 1kV khoảng cách nằm ngồi phạm vi từ tim tuyến x(E≤1kV/m)> ±27m hai bên 3.5.3 Khảo sát kết tính tốn đường dây 220kV 500kV mạch (4mạch bố trí đối xứng chung hàng cột) kép (2 mạch chung hàng cột) PHÂN BỐ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG TẠI CÁC ĐIỂM CÁCH MẶT ĐẤT X(m) (04 MẠCH 500&220kV BỐ TRÍ NGỊCH PHA 500kV) Tiếp tục quan sát kết tính Quan sát tiếp kết tính tốn đường dây truyền tải Eh=8m tốn đường dây truyền tải điện 500kV mạch kép độ võng thấp so với mặt đất hf =16m; điện 220kV 500kV hỗn hợp 14m, bố trí thuận pha (thuận) Kết biểu diễn đồ thị mạch, độ võng thấp so với mặt hình 3.3 cho thấy độ võng dây dẫn hf=14 m có cường độ điện A A B B C C 4.00 B B C C 3.00 2.00 1.00 trí thuận trường hợp nghịch tim tuyến xmax=±5 m Tương ứng độ võng treo dây dẫn Eh=16 m, 0.00 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 x[m] pha cường độ Emax=6,454kV/m, tim tuyến đường dây xmax= 0m Cường 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hình 3.5 P H Â N B Ố C ƯỜN G ĐỘ ĐIỆN T R ƯỜN G T ẠI C Á C ĐIỂM C Á C H M ẶT ĐẤT X(m ) (0 M ẠC H 0&2 20 k V B Ố T R Í N GỊC H P H A 2 k V) P H Â N B Ố C ƯỜN G ĐỘ ĐIỆN T R ƯỜN G T ẠI C Á C ĐIỂM C Á C H M ẶT ĐẤT X ( m ) ( M ẠC H 0&22 0k V B Ố T R Í N G ỊC H P H A 0k V) độ điện trường E ≤ 1kV khoảng cách nằm ngồi phạm vi từ Eh=18m 5.00 A A đất hf=8m; 14m; 18m, bố trường lớn trường hợp Emax=8,013kV/m, điểm cách Eh=14m 6.00 E[kV/m] Header Page of 126 Eh=8m Eh=14m Eh=8m Eh=18m Eh=14m Eh=18m 5.00 5.00 P H Â N B Ố C ƯỜN G ĐỘ ĐIỆN T R ƯỜN G T ẠI C Á C ĐIỂM C Á C H M ẶT ĐẤT X ( m) ( M ẠC H 2 k V B Ố T R Í T H UẬN P H A ) Eh=16m Eh=14m Eh=16m 9.00 6.00 8.00 7.00 A 4.00 C 4.50 B B 4.00 B B 3.50 C C 3.50 A 3.00 5.00 4.50 A C E[kV/m] Eh=14m P H Â N B Ố C ƯỜN G ĐỘ ĐIỆN T R ƯỜN G T ẠI C Á C ĐIỂM C Á C H M ẶT ĐẤT X ( m ) ( M ẠC H 2 k V B Ố T R Í N G ỊC H P H A ) E[kV/m] tim tuyến x(E≤1kV/m)> ±27m hai bên A A A 2.50 B B 2.00 C C 1.50 3.00 A C 2.50 B B 2.00 C A 1.50 1.00 1.00 C A 6.00 B C 5.00 C B E[kV/m] E[kV/m] B 4.00 B C A -90 -80 -70 - 60 -50 -40 -30 -20 3.00 1.00 -40 -30 -20 -10 10 20 x[m] Hình 3.3 30 40 50 60 70 80 90 100 -100 - 90 -80 - 70 -60 - 50 - 40 -30 - 20 -10 40 50 60 70 80 90 x[m] 100 10 20 30 40 50 60 70 Hình 3.7 P HÂN BỐ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN T RƯỜNG TẠI CÁC ĐIỂM CÁCH M ẶT ĐẤT X(m) (04 M ẠCH 500&220kV BỐ T RÍ NGỊCH P HA 220kVT RÁI &500kV BÊN P HẢI) Eh=14m 80 90 100 Eh=18m Eh=8m 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 500kV mạch kép bố trí nghịch pha (nghịch) đồ thị hình 3.4 cho thấy thấy độ võng dây dẫn hf=14 m có cường độ điện trường lớn trường hợp Emax=5,661kV/m, điểm cách tim tuyến Eh=14m Eh=18m 4.00 3.50 Hình 3.4 Đường biểu diễn cường độ điện trường đường dây Footer Page of 126 30 x[m ] E[kV/m] -50 20 Hình 3.6 Eh=8m -60 10 0.00 0.00 -70 P H Â N B Ố C ƯỜN G ĐỘ ĐIỆN T R ƯỜN G T ẠI C Á C ĐIỂM C Á C H M ẶT ĐẤT X ( m ) ( M ẠC H 0 &2 k V B Ố T R Í N G ỊC H P H A 2 k V &5 0 k V B ÊN P H ẢI) 2.00 1.00 -80 - 10 x[m] 2.00 -90 0.00 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0.00 -100 3.00 -100 0.50 0.50 4.00 A C 3.50 B B 3.00 C A 2.50 A C 2.00 B B 1.50 C A 1.00 E[kV/m] A A A C 3.00 B B 2.50 C A 2.00 C A B B A C 1.50 1.00 0.50 0.50 -10 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 0.00 -20 -10 10 20 x[m] Hình 3.8 30 40 50 60 70 80 90 100 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 0.00 -10 10 20 x[m] Hình 3.9 30 40 50 60 70 80 90 100 14 15 Bảng 3.1- Bảng Tổng hợp kết tính tốn cường độ điện trường cách mặt đất 1m Cường độ điện trường E≤ 1kV/m điểm Header Page of 126 nhà cách mặt đất 1m Emax Hf=8m [kV/m] Hf=14m [kV/m] Hf=18m [kV/m] (1) 5,388 3,112 2,308 (2) 4,760 2,512 1,793 Đối với đường dây hỗn hợp 500kV&220kV chung cột phải (3) 4,297 1,835 1,243 bố trí đảo pha mạch 500kV bên phải 220kV bên trái ngược (4) 3,780 1,472 0,947 (5) 3,111 1,010 0,608 Tỷ lệ (5) so với (1) % 42.3 67.5 73.7 Ghi * Chú thích: (1) – Trường hợp bố trí dây dẫn thuận pha Đối với đường dây 500kV 220kV hỗn hợp cần phải có qui định cụ thể nhằm tránh lãng phí cơng tác tư vấn lại nhằm mục đích hạn chế cường độ điện trường CHƯƠNG 4: MƠ HÌNH HĨA LƯỚI ĐIỆN HỖN HỢP SIÊU CAO ÁP BẰNG PHẦN MỀM EMTP TÍNH TỐN ẢNH HƯỞNG ĐIỆN ÁP 4.1 TỔNG QUAN Cần thiết phải kiểm tra tính đắn khoảng cách cho phép (2) – Trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha 500kV bên phải mạch truyền tải điện siêu cao áp Đặc biệt phải kiểm tra khả (3) – Trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha 220kV bên phải phóng điện đường dây bên cạnh chế độ đóng (4) – Trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha 220kV 500kV bên phải cắt vận hành đường dây 500kV (5) – Trường hợp bố trí dây dẫn nghịch pha 220kV trái 500kV phải 4.2 MỤC ĐÍCH Kết tính tốn cường độ điện trường đường dây Điện áp cảm ứng mạch truyền tải nhiều mạch khơng hỗn hợp nhiều mạch (ĐDKN - mạch) với năm trường trường hợp vận hành bình thường, q điện áp đóng cắt, hợp bố trí dây dẫn khác nhau, trường hợp có thực bố trí đảo trường hợp cố pha ln có xu hướng cho kết cường độ điện trường giảm 4.3 CƠ SỞ TÍNH TỐN 3.6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đường dây truyền tải điện khơng siêu cao áp sinh Theo Qui phạm trang bị điện 11TCN-19-2006 Bảng 4.3: Thơng số ĐDK cấp điện áp 500kV 220kV khơng gian xung quanh điện trường bao phủ dọc theo tuyến đường dây truyền tải Các trường hợp chủ động bố trí đảo pha đường dây hỗn Thơng số Điện áp max hệ thống [kV] hợp nhiều mạch 220kV 500kV ln có xu hướng làm giảm cường Thứ tự pha độ điện trường sinh đường dây truyền tải điện Thơng số dây dẫn Cường độ điện trường E≤ 5kV/m điểm ngồi nhà Footer Page of 126 Loại dây 220kV 500kV Hỗn hợp 220-500kV 242 550 242 550 6 6 AC330/42 AC330/42 AC330/42 AC330/42 Header Page 10 of 126 Thơng số 16 17 220kV 500kV Hỗn hợp 220-500kV Ứng suất dây dẫn daN/m2 12,46 12,46 12,46 12,46 Đường kính dây đơn [m] 0,0253 0,0253 0,0253 0,0253 4 Mơ hình EMTP trình bày hình 4.1 500kV MACH 500kV 500kV LF LF1 SW3 + -1| 1E15| 52 + PhLox116 PhLox116 Đường kính [m] 0,014 0,014 0,014 Loại dây OPGW OPGW 70 OPGW 81 OPGW 81 Đường kính [m] 0,0132 0,0132 0,0132 23 + VM ?v + 220kV CP 22 B1 a b c a a b b c c SW2 + 0| 50ms| SW4 + -1ms| 1E15| B2 + SW 11 + -1| 1E15| 4MACH ?v + a b c SW6 + -1| 1E15| a b c SW8 + -1| 1E15| 2MACH a b c SW + -1| 1E15| CP 500_220kV a b c 21 a b c SW + -1| 1E15| LF2 GSW70 + VM?v/?v/?v + VM LF Loại dây GSW + 54 a a b b c c a b c ?v F220 MACH HON HOP a a b b c c 2MACH VM + Thơng số dây chống sét CP LF + Load1 0,45 a b c SW + 0| 50ms| SW9 + 0,45 + VM ?v/?v/?v ?v F500 Khoảng cách phân pha [m] 53 51 VM + + 1E15|10us|0 Số dây phân pha MPLOT a a b b c c 220kV 24 26 VM + + VM + VM ?v ?v ?v MACH 500kV Hình 4.1: Hình mơ vận hành đường dây 220kV 500kV 4.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TỐN Thơng số hình học Số mạch 2 2 Kết tính tốn khảo sát chế độ vận hành, q Số dây chống sét 2 - trình đóng cắt dạng cố khác chương trình EMPT Đối xứng Đối xứng Đối xứng m m m m Khoảng cột [m] 300 350 300 300 Độ võng fmax [m] >10 >10 >10 >10 Khoảng cách pha-pha [mm] 6500 10500 6500 10500 Khoảng cách pha - đất [mm] 1800 3200 1800 3200 K.cách cấp đ.áp[mm] - - 8500 8500 K.cách mạch [mm] 6000 8500 8500 8500 18 16 - 3000 4500 - 4500 Bố trí dây dẫn Khoảng cách pha [m] Khoảng cách DD-mặt đất Khoảng cách DD-CS Đối xứng Mơ tính tốn cách xây dựng mơ hình sơ đồ vận hành đường dây gần hỗn hợp phần mềm tính tốn EMTPRV; Footer Page 10 of 126 mơ lại sau: 4.4.1 Chế độ vận hành bình thường Đường dây 220kV vận hành mạch bình thường, mạch đường dây 500kV chưa vận hành Đường biểu diễn dạng sóng điện áp hình 4.2 Hình 4.2: Đường 220kV vận hành bình thường Header Page 11 of 126 18 19 Trường hợp đường dây 500kV vận hành mạch, đường dây 220kV chưa vận hành Đường biểu diễn dạng sóng điện áp hình 4.3 Hình 4.4a: Chế độ đóng cắt mạch 500kV ĐDK4 Hình 4.3: Đường 500kV vận hành bình thường Trường hợp đường dây 500kV vận hành mạch, đường dây 220kV vận hành mạch xem hình 4.4 Hình 4.4b: Chế độ đóng cắt mạch 500kV ĐDK4 Nhận xét: o Khi cắt đầu đường dây 500kV, đường dây trì Hình 4.4: Đường 500kV 220kV vận hành bình thường 4.4.2 Chế độ đóng cắt Giả thuyết khảo sát mạch điện điều kiện sau: điện áp lớn gần nửa với điện áp ban đầu độ lớn o Cảm ứng điện áp lên mạch đường dây 220kV vận hành - Đường dây 220kV mạch kép vận hành; làm sóng điện áp đường dây tăng lên so với điện áp vận - Đường dây 500kV vận hành mạch; hành bình thường 7,8%, thời gian trì nhỏ < 2ms, khơng - Sau khoảng thời gian 80ms đóng mạch 500kV thứ 2, tiếp gây ảnh hưởng đến q trình vận hành đường dây điện áp theo 70ms sau cắt mạch 500kV đóng thời gian 50ms sau 220kV tiếp đất pha đường dây 500kV để cắt điện áp trì mạch 4.4.3 Chế độ cố Thời gian khảo sát khoảng t=240ms Footer Page 11 of 126 Đặt vấn đề khảo sát mạch điện điều kiện sau: Header Page 12 of 126 20 21 - Đường dây 220kV 500kV hỗn hợp mạch vận hành; ngắn mạch chạm đất sau thời gian 100ms Đồ thị biểu diễn q trình - Thời gian khảo sát 240ms khảo sát hình 4.5c 4.4.3.1 Trường hợp ngắn mạch chạm đất Giả thuyết 1: đường dây hỗn hợp mạch vận hành Cho pha “a” đường dây 500kV (thứ 2-VM53) ngắn mạch chạm đất sau thời gian 50ms Pha “b” “c” ngắn mạch chạm đất lần lược sau thời gian 50ms Đồ thị biểu diễn q trình khảo sát hình 4.5a Hình 4.5c: Chế cố L-G mạch 500kV ĐDK4 Đường biểu diễn điện áp pha đường dây 220kV mạch hỗn hợp 500kV-220kV trường hợp thể hình 4.5d Hình 4.5a: Chế cố L-G mạch 500kV ĐDK4 Đường biểu diễn điện áp pha đường dây 220kV mạch hỗn hợp 500kV-220kV trường hợp thể hình 4.6b Hình 4.5d: Chế cố L-G mạch 500kV ĐDK4 Hình 4.5b: Chế cố L-L mạch 500kV ĐDK4 Giả thuyết 2: Đường dây hỗn hợp mạch vận hành Cho pha “a”, pha “b”, pha “c” đường dây 500kV (thứ 2-VM53) Footer Page 12 of 126 4.4.3.2 Trường hợp ngắn mạch khơng chạm đất Giả thuyết 1: Đường dây hỗn hợp mạch vận hành Sau thời gian 100ms cho pha “a” pha “b” đường dây 500kV (thứ 2-VM53) ngắn mạch khơng chạm đất Pha “c” tiếp tục ngắn mạch với pha “a” pha “b” Đồ thị biểu diễn q trình khảo sát hình 4.6a Header Page 13 of 126 22 Hình 4.6a: Chế cố L-L mạch 500kV ĐDK4 Đường biểu diễn điện áp pha đường dây 220kVtrong trường hợp thể hình 4.6b; Hình 4.6b: Chế cố L-L mạch 500kV ĐDK4 Giả thuyết 2: Đường dây hỗn hợp mạch vận hành Sau thời gian 100ms cho pha “a”, pha “b” pha “c” đường dây 500kV ngắn mạch khơng chạm đất Đồ thị biểu diễn q trình khảo sát hình 4.6c Hình 4.6c: Chế cố L-L-L mạch ĐDK4 Footer Page 13 of 126 23 4.5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết mơ tính tốn phần mềm EMTP cho thấy đường dây 500kV 220kV hỗn hợp thiết kế với khoảng cách 8,5m pha gần khác cấp điện áp theo qui phạm trang bị điện cho thấy: - Trường hợp vận hành mạch điện cấp điện áp 220kV, điện áp cảm ứng từ đường dây vận hành 220kV sang đường dây 500kV khơng vận hành lớn 23,9kV Khi vận hành cấp điện áp 500kV điện áp ảnh hưởng lên mạch 220kV 108,369kV - Khi vận hành bình thường, dạng sóng độ lớn điện áp đường dây vận hành gần khơng đổi - Điện áp đường dây cấp điện áp 220kV ảnh hưởng đường dây cấp điện áp 500kV trường hợp cố tăng từ 12,2117,84% so với điện áp vận hành bình thường Điện áp tăng cao rơi vào trường hợp cố ngắn mạch pha 500kV khơng chạm đất (Umax220hd =17,8%Ubt) Thời gian trì xung điện áp đỉnh xảy trường hợp bé < 1ms, khơng đủ thời gian để thiết bị bảo vệ hệ thống 220kV hoạt động Lưới điện hoạt động bình thường KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua nghiên cứu trình bày luận văn rút kết luận sau: Dây dẫn đường dây tải điện làm việc tạo khơng gian quanh điện trường từ trường tần số cơng nghiệp Khoảng cách mà trường phân bổ kể từ dây dẫn đường dây ảnh hưởng đến khoảng khơng gian lên đến hàng chục mét Độ phân bổ xa điện trường phụ thuộc vào cấp điện áp đường dây tải điện, điện áp cao vùng ảnh hưởng điện trường tăng cao lớn Đường dây truyền tải điện khơng siêu cao áp sinh Header Page 14 of 126 24 khơng gian xung quanh điện trường bao phủ dọc theo tuyến đường dây truyền tải Độ lớn cường độ điện trường ngồi phụ thuộc vào thơng số kỹ thuật dây dẫn phụ thuộc vào độ cao treo dây cách bố trí pha cột Các trường hợp chủ động bố trí đảo pha đường dây hỗn hợp nhiều mạch 220kV 500kV ln có xu hướng làm giảm cường độ điện trường sinh đường dây truyền tải điện Để nâng cao hiệu cơng tác tư vấn thiết kế đầu tư xây dựng cơng trình điện truyền tải điện siêu cao áp kiến nghị: - Phải đảo pha dây dẫn theo đối xứng chéo qua trục tim tuyến Nghĩa đảo pha 500kV bên phải 220kV bên trái ngược lại - Khơng cần thiết phải nối đất an tồn cơng trình ngồi hành lang tuyến u cầu định đặc biệt Hướng phát triển đề tài Phạm vi nghiên cứu luận văn tính tốn ảnh hưởng cường độ điện trường đường dây truyền tải điện khơng hỗn hợp mạch (220kV 500kV) sở lý thuyết Để kết ứng dụng phổ biến rộng rãi hiệu quả, cần phải xây dựng mơ hình thực nghiệm, đo đạc thí nghiệm cụ thể tất trường hợp từ kiến nghị Bộ Cơng thương qui định phạm vi hành lang nhà cửa phép tồn hành lang tuyến đường dây truyền tải điện Đối với nghiên cứu cảm ứng điện áp mạch chung cột phải khảo sát thí nghiệm qua mơ hình thực tế Từ đó, đưa khoảng cách tối thiểu mạch khác cấp điện áp nhằm nâng cao hiệu đầu tư cơng tác tư vấn thiết kế xây dựng cơng trình đường dây tải điện Trong tương lai cần thiết phải khảo sát mức độ ảnh hưởng cường điện trường đường dây truyền tải điện hỗn hợp mạch 500kV, góp phần thúc đẩy phát triển hệ thống điện Việt Nam giai đoạn tới Footer Page 14 of 126  ... lớn điện áp đường dây vận hành gần khơng đổi - Điện áp đường dây cấp điện áp 220kV ảnh hưởng đường dây cấp điện áp 500kV trường hợp cố tăng từ 12,2117,84% so với điện áp vận hành bình thường Điện. .. THIẾT ÁP DỤNG TRONG TÍNH TỐN ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG PHẠM VI ĐỀ TÀI Đường dây truyền tải điện khơng (ĐDK) xoay chiều pha đối xứng có tổng véc tơ điện áp dòng điện pha khơng; Đường dây mạch có cấp điện. .. điện áp lớn gần nửa với điện áp ban đầu độ lớn o Cảm ứng điện áp lên mạch đường dây 220kV vận hành - Đường dây 220kV mạch kép vận hành; làm sóng điện áp đường dây tăng lên so với điện áp vận - Đường