Quá điện áp trong mạng hạ áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG HẠ ÁP PHAN THỊ THANH ĐAM Người hướng dẫn Luận văn: PHẠM HỒNG THỊNH Hà Nội, 2010 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan Lời mở đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SÉT I Cơ chế hình thành II Tần suất phân bố sét theo lãnh thổ III Kết luận CHƯƠNG 2: QUÁ ĐIỆN ÁP DO SÉT Ở MẠNG TRUNG ÁP VÀ HẠ ÁP I Ảnh hưởng sét tới Hệ thống điện 11 Ảnh hưởng tới mạng truyền tải 11 Ảnh hưởng tới mạng trung áp hạ áp 13 II Tầm quan trọng Quá điện áp mạng hạ áp với lưới điện Việt nam 19 III Kết luận 20 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG CÁC PHẦN TỬ BẰNG PHẦN MỀM ATP-EMTP I Đặc điểm lộ đường dây lộ 971 21 II Mô hình tuyến dây 23 Mô đoạn dây cột 23 Mô cột, sứ cách điện hệ thống nối đất 27 Mô Máy biến áp phân phối 30 Mô phụ tải phía hạ áp 33 Mô chống sét van trung áp 34 Mô nguồn sét 37 Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Ảnh hưởng vị trí sét đánh 41 Kết luận 49 KẾT LUẬN CHUNG 50 TÓM TẮT LUẬN VĂN 52 ABTRACT 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sỹ khoa học “Quá điện áp mạng hạ áp” thân tác giả nghiên cứu, phân tích dựa sở hướng dẫn Giáo viên Hướng dẫn Tôi xin cam đoan số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố Tác giả luận văn Phạm Thị Thanh Đam Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp LỜI MỞ ĐẦU Sét tượng thiên nhiên diễn phổ biến nguyên nhân gây cố làm cắt điện Sét đánh trực tiếp lên dây dẫn đánh điểm gần dây dẫn gây nên điện áp cảm ứng dây dẫn Cả hai tượng gây điện áp nguy hiểm lưới điện Từ trước tới nay, có nhiều nghiên cứu sét ảnh hưởng sét tới lưới điện cao áp nghiên cứu ảnh hưởng sét đánh tới lưới hạ áp không nhiều Lý điện áp lưới hạ áp thường nhỏ xác suất bị sét đánh lưới hạ áp thấp Tuy nhiên, ngày nay, với bùng nổ ngành công nghệ thông tin, xuất ngày nhiều thiết bị điện tử mối đa liên kết chúng điện áp lưới hạ áp thực vấn đề đáng quan tâm Luận văn thực nhằm mục đích tìm hiểu vấn đề điện áp mạng hạ áp mô phỏng, ước lượng điện áp cảm ứng mạng hạ áp có sét đánh đường dây trung áp, truyền qua máy biến áp phân phối Các tính toán luận văn thực phần mềm EMTP-ATP Bố trí luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng quan tượng sét Chương 2: Quá điện áp sét mạng trung áp hạ áp Chương 3: Mô Quá điện áp mạng hạ áp Chương 4: Kết mô Để hoàn thành luận văn này, em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo TS.Phạm Hồng Thịnh tận tình hướng dẫn em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn Viện Đào Tạo Sau Đại Học, thầy cô Bộ môn bạn bè tận tình giúp đỡ em Vì đề tài nhiều vấn đề mẻ thân em chưa có điều kiện kiểm nghiệm kết thực tế Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp nên chắn nhiều thiết xót Kính mong thầy cô bạn bè góp ý để em hoàn thiện thêm vấn đề Em xin chân thành cảm ơn! Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SÉT I CƠ CHẾ HÌNH THÀNH Sét tượng tự nhiên diễn phổ biến, nhằm cân lượng điện tích bầu khí Như biết, bầu khí bao gồm nhiều nguyên tử, phân tử nước Không khí nóng có xu hướng chuyển động lên theo dòng rối loạn khác Sự chuyển động đưa dần khí nóng có chứa nước lên cao Đến độ cao đó, bầu không khí lạnh đi, phần tử nước bị đóng băng thành hạt cứng nhỏ li ti Sự chuyển động tiếp tục dòng khí hỗn loạn có chứa hạt băng cứng làm cho phần tử ma sát mạnh với tạo thành nhóm ion tích điện Các nhóm ion tích điện tập hợp với thành đám mây Thông thường ion âm nằm phía đám mây, ion dương nằm phía đám mây Khi phân cực âm – dương đám mây điện tích đủ lớn xảy trình phóng điện Hiện tượng gọi tượng sét Có trường hợp: phóng điện hai đám mây với nhau, phóng điện đám mây phóng điện đám mây với đất Tuy nhiên, xét tới tượng sét đánh gây điện áp cho hệ thống điện nên theo mục đích đó, quan tâm tới trường hợp thứ ba phóng điện đám mây với đất Như vậy, sét trường hợp phóng điện tia lửa khoảng cách điện cực lớn (khoảng 5km) Quá trình phóng điện sét diễn môi trường không đồng (điện cực đám mây tương đương điện cực mũi nhọn cầu nhỏ so với điện cực trái đất) Khi đám mây tích Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp điện tới mức tạo nên cường độ trường lớn hình thành dòng phát triển phía mặt đất Giai đoạn gọi giai đoạn phóng điện tiên đạo dòng gọi tia tiên đạo Trong đợt sét đánh có nhiều lần phóng điện lớp mây hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng phóng điện xuống đất Tốc độ di chuyển trung bình tia tiên đạo lần phóng điện khoảng 1,5.107cm/s, lần sau nhanh đạt tới 2.108cm/s Tia tiên đạo môi trường plasma có điện dẫn lớn Đầu tia nối với trung tâm điện tích lớp mây điện nên phần điện tích trung tâm vào tia tiên đạo phân bố xem gần dọc theo chiều dài tia Dưới tác dụng điện trường tia tiên đạo, có tập trung điện tích khác dấu mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào tình trạng dẫn điện đất Nếu vùng đất có điện dẫn đồng địa điểm nằm phía đầu tia tiên đạo Còn mặt đất có nhiều nơi điện dẫn khác điện tích đất tập trung nơi có điện dẫn cao ao, hồ, sông, lạch vùng đất đá…Không giảm tính tổng quát, giả sử điện dẫn mặt đất đồng ion dương di chuyển dần lên đỉnh cao (ngọn cây, nhà, đỉnh tháp, cột điện…) làm cho ion trái dấu có xu hướng hấp dẫn Tại đỉnh cao đám mây, nơi có điện trường mạnh, xuất tia tiên đạo dương phóng lên tạo thành hai điện cực âm (đám mây) dương Hình 1.1: Quá trình phóng điện sét Khi tia tiên đạo phát triển tới gần mặt đất trường khoảng không gian điện cực có trị số lớn bắt đầu có trình ion hóa mãnh Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp liệt dẫn đến hình thành dòng plasma với mật độ ion lớn nhiều so với tia tiên đạo Do có điện dẫn thân cao nên đầu dòng ion dương có điện mặt đất toàn hiệu số điện đầu tia tiên đạo với mặt đất tập trung vào khu vực không khí hai điện cực Trường khu vực tăng cao gây ion hóa mãnh liệt làm dòng plasma kéo dài di chuyển ngược lên phía Giai đoạn gọi giai đoạn phóng điện ngược chiều dòng plasma ngược chiều với phát triển dòng ban đầu Tốc độ phát triển dòng phóng điện ngược thay đổi giới hạn 1,5.109- 1,5.1010 cm/s tức 0,05-0,5 tốc độ ánh sáng [1] Sau phóng điện ngược xuất dòng điện chảy kênh sét Biên độ dòng điện phụ thuộc vào lượng đám mây tích điện, trung bình khoảng 20kA có trường hợp giá trị khoảng 200kA Một cú sét gồm nhiều lần phóng điện liên tục nhau, theo đường không gian Số lần phóng điện thường đến lần cách khoảng thời gian từ 20 đến 700ms Lần phóng điện lần phóng điện chính, sau khoảng 40ms bắt đầu xuất lần phóng điện với cường độ phát triển nhanh phía mặt đất Trung bình lần phóng điện hoàn chỉnh hết khoảng thời gian 250ms II TẦN SUẤT VÀ PHÂN BỐ CỦA SÉT THEO LÃNH THỔ Tần suất xuất sét số lần sét xuất khu vực năm Việc xác định tần suất sét chủ yếu dựa số liệu thống kê việc hình thành sét tương đối ngẫu nhiên vị trí sét đánh phụ thuộc vào trạng khu vực Việc xác định ngày giông sét năm tương đối dễ dàng, từ người ta vẽ đồ phân vùng giông sét toàn giới Theo số liệu thống kê nhiều nước, số ngày sét hàng năm vùng xích đạo khoảng 100 - 150 ngày, vùng nhiệt đới 75 – 100 ngày, vùng ôn đới khoảng 30 – 50 ngày, vùng nam bắc cực khoảng vài ngày [1] Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp Hình 1.2 Bản đồ sét giới năm 2009 Từ đồ giông sét nhận thấy giới có vùng giông sét (gọi tâm giông) châu Mỹ, Châu Phi châu Á – Thái Bình Dương Như vậy, Việt nam nước có mật độ sét cao, khoảng 30 lần/ km2/ năm Do vậy, chắn hệ thống điện Việt nam với phần nhiều đường dây không chịu ảnh hưởng lớn từ nguyên nhân sét đánh III KẾT LUẬN Sét tượng đám mây tích điện đủ lớn phóng điện Các loại phóng điện phóng điện hai đám mây, đám mây với mặt đất vùng điện tích đám mây Hiện tượng thiên nhiên diễn ngẫu nhiên thường hình thành giông bão Các cú sét phóng xuống mặt đất mang lượng lớn, làm biến đổi điện từ trường xung quang kênh sét, gây nguy hiểm cho người công trình mặt đất Vị trí sét đánh thường vị trí dễ dàng tập trung lượng điện tích lớn để hình thành dòng phóng điện ngược từ đất lên đám mây Tuy nhiên, mật độ sét phân bố khác vùng lãnh thổ giới Việt nam nước chịu ảnh hưởng nhiều sét có mật độ sét hàng năm tương đối lớn Do đó, Việt nam thường xảy tình trạng bị dừng Học viên: Phạm Thị Thanh Đam Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp cho thấy cú sét biên độ lớn thường đánh vào đỉnh cột dây chống sét cú sét biên độ nhỏ thường đánh vòng qua dây chống sét vào dây pha Những dòng sét có biên độ nhỏ thường vào khoảng – 22kA dòng sét biên độ lớn vào khoảng 20 – 200kA Bản thân EMTP hỗ trợ nhiều mô hình sóng sét khác mô hình dạng xung (Surge), mô hình Heidler, mô hình Stanler, mô hình Cigré Các mô hình dựa phương trình mô tả xung sét khác Tuy nhiên, phương trình mô tả nhằm mục đích đưa mô hình xung sét gần với xung sét tiêu chuẩn nên kết đạt không khác nhiều Trong phạm vi luận văn này, em chọn mô hình Heidler để mô xung sét Hình 3.17: Mô hình Heidler thông số Các thông số mô cho xung sét 1.2/50µs có biên độ đỉnh 5kA sau: Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 38 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp Amp: Là giá trị đỉnh tính theo Ampe Von tùy thuộc lựa chọn loại nguồn nguồn dòng hay nguồn áp, ta chọn nguồn dòng có đỉnh 5kA T_f: Là giá trị đầu sóng tau: Thời gian tính từ lúc t = tới lúc biên độ sóng suy giảm xuống 37% n: Hệ số ảnh hưởng đến mức tăng hàm sóng, n tăng độ dốc tăng tsta tsto thời gian bắt đầu kết thúc xung Trong tài liệu thường đề cập tới hai xung sét lý tưởng 1.2/50µs 10/350µs Trong phạm vi luận văn em sử dụng dạng xung 1.2/50µs Mô hình nguồn sét bao gồm nguồn dòng nối song song với điện trở Điện trở thay cho tổng trở kênh sét, thường chọn 400Ω Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 39 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp Kh HA Tai CLM guon CM Khoang Khoang Khoang Khoang Khoang Khoang Khoang Khoang CM cot Cot Cot Cot Cot Cot Cot Cot Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 40 Mã số: 003420C79 Kh HA Tai CL Cot Kh HA Tai CM Hình 3.18: Sơ đồ mô CL CL Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Để tìm hiểu điện áp cảm ứng xuất phụ tải sét đánh trực tiếp vào đường dây trung thế, ta thay đổi số thông số vị trí sét đánh, biên độ dòng sét, tác dụng chống sét van…Trong trường hợp sét đánh ta khảo sát hiệu điện đặt lên cách điện sứ, cuộn dây MBA đặc biệt giá trị hiệu điện đặt lên phụ tải Ảnh hưởng vị trí sét đánh Đầu tiên, ta thay đổi điểm sét đánh vào dây pha với biên độ sét 5kA, trường hợp chưa đặt chống sét van trung áp Khi sét đánh vào dây pha A ngõ vào trước cột số (d > 575m) thu kết sau: 140 [kV] 96 52 -36 -80 0.0 0.2 (f ile noSA_cot89.pl4; x-v ar t) v :C8C 0.4 -COT 0.6 v :C8B -COT 0.8 [ms] 1.0 v :C8A -COT Hình 4.1: Giá trị hiệu điện đặt lên sứ điện cột Từ đồ thị điện áp đặt lên cách điện sứ cột số thấy có sét đánh giá trị điện áp đặt lên sứ pha bị sét đánh (ở pha A) lớn nhiều Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 41 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp so với pha khác Điện áp sứ pha lại (pha B pha C) chênh lệch không nhiều Điện áp sứ pha A đạt cực đại khoảng 133,14kV 0,19ms giá trị cực đại pha B C đạt 33kV 42kV Theo Quy phạm an toàn trang bị điện thiết bị điện cấp 24kV nói chung sứ đỡ dây nói riêng có mức chịu đựng điện áp xung sét 1,2/50µs 125kV Do trường hợp sứ đỡ pha A bị phá hủy gây phóng điện cột gần vị trí sét đánh Tuy nhiên, phạm vi luận văn em chưa sử dụng mô hình phóng điện nên tạm coi sứ đường dây chịu đựng giá trị điện áp Theo đó, sóng sét truyền vào máy biến áp cảm ứng sang phía hạ áp không kể giá trị Khi so sánh giá trị điện áp đặt lên sứ cột so với cột đầu tiên, ta có số đồ thị điện áp điển sau: 150 [kV] 120 90 60 30 0.0 0.2 (f ile noSA_cot89.pl4; x-v ar t) v :C8A -COT 0.4 v :C6A 0.6 0.8 [ms] 1.0 -XX0274 Hình 4.2: So sánh giá trị điện áp đặt lên sứ cột số cột số Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 42 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp 150 [kV] 120 90 60 30 0.0 0.2 0.4 (f ile noSA_cot89.pl4; x-v ar t) v :C4A -XX0430 v :C8A 0.6 0.8 [ms] 1.0 -COT Hình 4.3: So sánh giá trị điện áp đặt lên sứ cột số cột số 150 [kV] 120 90 60 30 0.0 0.2 (f ile noSA_cot89.pl4; x-v ar t) v :C2A 0.4 -XX0484 0.6 0.8 [ms] 1.0 v :C8A -COT Hình 4.4: So sánh giá trị điện áp đặt lên sứ cột số cột số Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 43 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp 150 [kV] 120 90 60 30 0.0 0.2 (f ile noSA_cot89.pl4; x-v ar t) v :C8A 0.4 -COT v :C1A 0.6 0.8 [ms] 1.0 -XX0316 Hình 4.5: So sánh giá trị điện áp đặt lên sứ cột số cột số Từ đồ thị điện áp thông số thu cột khác ta có số nhận xét: - Điện áp đặt lên sứ cột từ số tới số nhỏ điện áp đặt lên sứ cột số có khác biệt dạng sóng Điều giải thích xuất sóng phản xạ cột phía sau cột phía trước - Điện áp đặt lên sứ cột có giá trị cực đại lớn điện áp đặt lên sứ cột có dạng sóng gần tương tự chậm pha Có thể giải thích cột xa vị trí sét đánh nên tổng trở lớn đồng thời sóng điện áp phản xạ từ MBA cột Theo đó, xuất nguồn dòng điện áp đặt lên sứ cột lớn - Sự so sánh thể rõ ràng pha A pha bị sét đánh Điện áp pha lại (pha B, pha C) không khác nhiều so sánh cột gần Về giá trị điện áp đặt lên cách điện máy biến áp, ta có kết đo sau: Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 44 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp 150 [kV] 125 100 75 50 25 -25 -50 0.0 0.1 (f ile noSA_cot89.pl4; x-v ar t) v :TRUNGA 0.2 v :TRUNGC 0.3 0.4 [ms] 0.5 v :TRUNGB Hình 4.6: Giá trị điện áp đặt lên cuộn dây trung áp máy biến áp Giá trị cực đại đặt lên pha A MBA đạt giá trị lớn, khoảng 138kV thời điểm 56µs Giá trị cực đại hai pha B C đạt 37kV Như chênh lệch điện áp pha bị sét đánh pha lại giữ nguyên khảo sát cột điện phía trước Thông thường, mức cách điện (BIL) thiết bị mạng trung áp 125kV nên dễ dàng nhận thấy điện áp đặt lên cuộn sơ cấp pha A MBA vượt ngưỡng chịu đựng xung sét Điện áp pha B, C nằm giới hạn chịu đựng Do đó, sét đánh vào pha đường dây trung áp có pha gặp nguy hiểm đặc biệt Khảo sát diễn biến điện áp đặt lên cách điện hai cuộn dây hiệu điện đặt lên tụ CLM ta thu dạng đồ thị tương tự nhỏ Giá trị chênh lệch giá trị điện áp đặt lên cuộn hạ áp (CL) MBA Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 45 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp 6000 [V] 4000 2000 -2000 -4000 -6000 (f ile noSA_cot89.pl4; x-v ar t) v :HAB v :HAC 12 16 [us] v :HAA Hình 4.7: Dạng điện áp đặt lên cách điện cuộn hạ áp Điện áp đặt lên cuộn hạ áp MBA ba pha có giá trị gần giống nhau, điện áp pha A lớn điện áp hai pha lại vài trăm von khoảng thời gian từ 2µs tới 5µs Điện áp cực đại pha A phía hạ áp 5kV, giảm gần 30 lần so với giá trị điện áp đặt cuộn trung áp Tỷ số giảm nhỏ nhiều so với tỷ số biến đổi MBA (22/0,4) Như vậy, thấy điện áp sét truyền qua MBA có tỷ số biến đổi không tỷ số thật MBA Điều nguy hiểm cho mạng hạ áp Thông thường, suy nghĩ chủ quan ta đơn giản cho điện áp truyền qua MBA theo tỷ lệ không kể tới dạng điện áp tần số Nhưng trường hợp này, sau tính toán đo đạc mô hình ta thấy sóng điện áp truyền qua MBA với tỷ số nhỏ nhiều so với điện áp tần số thấp Khi lấy dây pha sau MBA cung cấp cho phụ tải pha, để dễ so sánh ta chọn phụ tải giống Ta có đồ thị điện áp sau: Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 46 Mã số: 003420C79 20 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp 4000 [V] 2500 1000 -500 -2000 -3500 -5000 (f ile noSA_cot89.pl4; x-v ar t) v :TAIC -XX0342 v :TAIB -XX0360 [us] 10 v :TAIA -XX0368 Hình4.8: Điện áp phụ tải lấy từ dây pha sau MBA Khi phụ tải mức độ điện áp đặt lên phụ tải tương tự điện áp pha A pha C điện áp pha B chênh lệch khoảng vài trăm Von Giải thích cho tượng hỗ cảm dây pha mô hình Jmarti gây Hơn µs phụ tải có điện áp không Điều hoàn toàn phù hợp sóng sét lan truyền với vận tốc gần vận tốc ánh sáng (3.108 m/s) từ đầu cột số tới phụ tải đoạn đường 600m Hiệu điện đặt lên phụ tải có giá trị cực đại khoảng 4,9kV 3µs tắt dần tới khoảng 80 ~ 100µs điện áp khoảng vài chục Von Giá trị cực đại gấp khoảng 1,96 lần so với điện áp theo tiêu chuẩn IEC364 2,5kV Do phụ tải hoàn toàn có khả bị phá hủy, với thiết bị điện tử có độ nhạy cao Tiến hành thay đổi vị trí sét đánh phía MBA đo điện áp đặt lên phụ tải thu điện áp đặt lên phụ tải sau: Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 47 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp Bảng 4.1: Điện áp đặt lên phụ tải sét đánh vào vị trí khác Điện áp đặt lên phụ tải vị trí sét đánh (kV) Pha\ vị trí Cột Cột Cột Cột Cột Pha A 2663 4323 6050 9875 25902 Pha B 2342 3855 6010 8738 27441 Pha C 2663 4323 6050 9875 26002 Từ bảng tổng hợp nhận thấy hiệu điện đặt lên phụ tải sét đánh vào đường dây trung áp đạt giá trị lớn so với mức chịu đựng phụ tải theo tiêu chuẩn IEC364 Mặt khác, sét đánh gần vị trí đặt Máy biến áp điện áp cảm ứng truyền sang phía hạ áp lớn mức độ tăng nhanh gần sát MBA Khi có sét đánh vào đường dây trung áp điện áp pha A pha C gần nhau, điện áp pha B nhỏ Điều hỗ cảm tương hỗ pha mô hình đường dây Jmarti mà ta sử dụng gây Có thể vẽ đồ thị ảnh hưởng vị trí sét đánh tới điện áp đặt lên phụ tải, lấy pha A ví dụ sau: u (Kv) 25902 9875 6050 4323 2663 cét cét cét cét cét cét cét cét (m) Hình 4.9: Điện áp đặt lên phụ tải hạ áp, pha A vị trí sét đánh khác Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 48 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp Từ đồ thị ta có nhận xét điện áp mạng hạ áp đạt giá trị cao điểm sét đánh gần MBA Quá điện áp phụ tải phụ thuộc không vào vị trí sét đánh Điều có nghĩa gần MBA điện áp tăng mạnh hơn, đường cong dốc (đoạn từ cột tới cột 2), xa MBA điện áp tăng chậm (đoạn từ cột tới cột 7) Từ kết trên, ta đề xuất phương án bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho đường dây trung áp đoạn dây dẫn vào trạm biến áp, đoạn ước chừng gần 1km Các biện pháp đặt là: treo dây chống sét cho 1km dẫn tới trạm, thực nối đất tốt cột gần trạm Kết luận Từ tính toán phân tích mô ta thấy điện áp mạng hạ áp tượng nguy hiểm nên cần tìm biện pháp hạn chế tốt nhất, đảm bảo chất lượng điện cho phụ tải Quá điện áp khí phía trung phụ thuộc nhiều vào pha bị sét đánh truyền qua MBA biên độ pha bị sét đánh pha không bị sét đánh không khác nhiều Điều có nghĩa dù sét đánh pha nguy hiểm cho tất thiết bị mạng hạ áp Do đó, cần phải thực chống sét đồng ba pha Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 49 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp KẾT LUẬN CHUNG Sét tượng tự nhiên diễn ngẫu nhiên nguy hiểm cho hệ thống điện từ cao áp tới trung hạ áp Sét gây điện áp khí đường dây nguyên nhân quan trọng gây cố cắt điện hệ thống điện Ở Việt nam, nước hứng chịu nhiều sét nên vấn đề hạn chế tác hại sét ưu tiên Thông thường, mạng điện truyền tải quan tâm trang bị thực biện pháp phòng chống điện áp khí tốt Tuy nhiên, mạng hạ áp, có khả bị sét đánh trực tiếp lại dễ gặp phải điện áp lan truyền từ phía trung áp Điện áp lan truyền hoàn toàn có khả phá hủy thiết bị mạng hạ áp Đặc biệt với phát triển nhanh chóng thiết bị điện – điện tử nhạy cảm với xung điện áp điện áp mạng hạ áp nguy hiểm Do đó, em lựa chọn đề tài để xem xét mức độ nguy hiểm điện áp mạng hạ áp, từ đề xuất phương án hạn chế tác hại sét tới mạng hạ áp Do điều kiện thử nghiệm thực tế nên em lựa chọn phương pháp nghiên cứu mô hình mô phần mềm ATP-EMTP Quá điện áp mạng hạ áp đến từ hai cách là: thứ nhất, sét đánh trực tiếp vào đường dây trung áp, lan truyền qua máy biến áp; thứ hai, sét đánh gián tiếp gần đường dây hạ áp cảm ứng lên điện áp cảm ứng (ở ta bỏ qua trường hợp sét đánh trực tiếp vào đường dây hạ áp thực tế gần không xảy tượng này) Trong phạm vi luận văn, em mô tượng sét đánh trực tiếp vào đường dây trung áp lan truyền qua MBA phân phối sang phía hạ áp Sau phân tích mô hình này, em rút số nhận xét sau: Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 50 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp - Quá điện áp mạng trung áp phụ thuộc vào pha bị sét đánh Điều có nghĩa pha A bị sét đánh toàn pha A phía trung áp có điện áp lớn cao hai pha lại nhiều Giá trị điện áp pha lại bị ảnh hưởng tương đối nhỏ nằm phạm vi cho phép - Quá điện áp mạng trung áp có sét đánh trực tiếp phụ thuộc vào vị trí cột cột đầu, cột cuối hay cột Điện áp cột đầu cột cuối lớn so với cột - Quá điện áp lan truyền sang phía hạ áp gần không phụ thuộc vào pha bị sét đánh Điều có nghĩa dù sét đánh pha phía trung áp gây nguy hiểm cho tất phụ tải phía hạ áp Khi có sét đánh phía trung áp điện áp đặt lên phụ tải thường lớn mức cách điện thiết bị hạ áp tiêu chuẩn IEC364 - Quá điện áp lan truyền sang phía hạ áp phụ thuộc không tuyến tính vào vị trí sét đánh Khi sét đánh gần trạm biến áp điện áp đặt phụ tải lớn Do đó, yêu cầu đặt phải thực biện pháp phòng chống sét đặc biệt đoạn đường dây trung áp dẫn vào Trạm biến áp Do chưa thu thập đủ tài liệu nên luận văn em xét đường dây trung áp chưa lắp chống sét van Khi lắp thêm chống sét van đường dây trước MBA hạn chế nhiều điện áp lan truyền sang phía hạ áp Em hy vọng thầy cô bạn bè nhận xét, giúp đỡ để em tiếp tục hoàn thiện phát triển đề tài Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 51 Mã số: 003420C79 Luận văn Cao học Đề tài: Quá điện áp mạng hạ áp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình kỹ thuật điện cao áp – PGS.TS Võ Viết Đạn [2] High Voltage Engineering – J.R Lucas: “Lightning phenomena”, 2001 [3] The Elictric Power Engineering handbook, [4] Peter Hasse, Overvoltage protection of low voltage system, The Institution of Electrical Engineers, 2000 [5] Raul Montano, The effects of lightning on low voltage Power Network [6] Internet [7] IEC 364 [8] Trần Thị Hường, Quá điện áp đường dây truyền tải 110kV, 2009 [9] Xí nghiệp xây dựng thiết kế điện PIDI, Dự án lưới điện phân phối nông thôn tỉnh Quảng Ninh, 2004 [10] Đặc tính kỹ thuật dây cáp điện Cadivi [11] A Phayomhom and S.Sirisumrannukul, “Lightning Performance Improvement of 115kV and 24kV Circuits by External Ground in MEA’s Distribution System” [15] A Piantini, Kanashiro A.G, “A distribuition transformer model for calcutating transferred voltage”, ICLP 2002, Cracow-Poland 2002 [16] A Borgheti, A.S Morched, “Lightning induced Overvoltages Transferred from Medium Votage to low voltage systems” [17] Hans kristian Hoidalen, “Lightning induced voltages in low voltage system and its depedency on over head line terminations”, SINTEF Energy Research, Norway [18] László Prikler, Hans Kristian Hoidalen, “ATPDRAW user manual” Học viên: Phạm Thị Thanh Đam 54 Mã số: 003420C79 ... Hc viờn: Phm Th Thanh am 14 Mó s: 003420C79 Lun Cao hc ti: Quỏ in ỏp mng h ỏp trung hạ cột điện trạm biến áp Hỡnh 2.2: Trng hp sột ỏnh vo ng dõy trung ỏp Trng hp th hai l sột ỏnh gn ng dõy h... dây dẫn cột điện c2 Hỡnh 2.4: ng dõy b cm ng in tớch ỏm mõy tớch in Hc viờn: Phm Th Thanh am 16 Mó s: 003420C79 Lun Cao hc ti: Quỏ in ỏp mng h ỏp Điện tích cảm ứng ban đầu (t = 0) Điện tích giảm... phi Trong cỏc ti liu cng nh sỏch giỏo khoa ta ó tip xỳc vi mụ hỡnh mỏy bin ỏp hỡnh ch T gm nhỏnh s cp, th cp v t hoỏ Tuy nhiờn mụ hỡnh ny ch thớch hp tớnh toỏn ch xỏc lp vi tn s cụng nghip Trong