Thông tin tài liệu
Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TIỂU LUẬN MÔN HỌC QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Môn học: Quá điện áp hệ thống điện Giảng viên: TS Lê Kỷ HVTH: Lê Hà Anh Huy Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ CÂU HỎI CHƯƠNG I Truyền sóng đường dây 1) Chọn kết cấu đường dây cấp điện áp: 110 kV 2) Tính toán tham số truyền sóng đường dây 3) Thành lập hệ phương trình truyền sóng đường dây 4) Tính toán tham số truyền sóng theo kênh Modal (chỉ tính pha đường dây) CHƯƠNG II Tính suất cắt đường dây 1) Xác định phạm vi bảo vệ đường dây theo phương pháp MHĐHH vị trí cột điện 2) Tính góc bảo vệ thực tế góc bảo vệ “hoàn hảo” đường dây vị trí cột 3) Tính suất cắt đường dây theo phương pháp CHƯƠNG III Kết luận HVTH: Lê Hà Anh Huy Quá điện áp hệ thống điện CHƯƠNG I Ts Lê Kỷ TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY I TRUYỀN SÓNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY Chọn kết cấu đường dây cấp điện áp 110kV (Hình vẽ 1.1): Chọn kết cấu đường dây 110kV Núi Bút(Quảng Ngãi) – Tư Nghĩa, (mạch đơn), với thông số sau: - Số mạch: 01 mạch, chiều dài đường dây 10km - Chiều dài khoảng cột trung bình: 250m - Dây dẫn: Sử dụng dây dẫn ACSR185/29 có tiết diện 1x185 = 185(mm2), đường kính dây dẫn d = 18,8mm - Dây chống sét: Treo 01 dây chống sét mã hiệu OPGW-57 có đường kính d = 11mm - Cách điện: Sử dụng cách điện loại thủy tinh Chuỗi đỡ dây dẫn dùng loại 08 bát cách điện cao 127mm, chiều dài chuỗi cách điện phụ kiện l = 2000mm Chiều dài khoá đỡ dây chống sét OPGW-57 phụ kiện l = 250mm - Cột: Sử dụng cột thép mạ kẽm nhúng nóng kết cấu 110kV loại mạch, liên kết bu lông - Khoảng cách trung bình dây dẫn dây chống sét s = 5,4m - Xà: Xà cột thép chế tạo liền theo cột - Móng: Móng trụ, vị trí trụ móng - Điện trở nối đất cột điện đường dây Rc= 11,5Ω - Độ võng dây dẫn fdd =5,2m nhiệt độ 40oC - Độ võng dây chống sét fcs = 3,4m nhiệt độ 40oC - Điện áp U50% = 650kV (theo IEC 1987) - Dây dẫn xem đồng chất - Tuyến đường dây xem hoán vị HVTH: Lê Hà Anh Huy Quá điện áp hệ thống điện 400 Tính toán tham số truyền sóng đường dây: 2.1 Tính 3800 150 Ts Lê Kỷ 4000 2600 1000 2600 điện 2600 cảm 19000 26800 2800 Hình 1.1 đường dây: Mạch Kết cấu đường dây 110kV, mạch đơn, sử dụng 01 dây chống sét đường dây A bố trí theo kiểu ABC sau: DAC = 6,56m DAB = 4m HVTH: Lê Hà Anh Huy DCB = 5,2m C B Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ Hình vẽ 2.1: Bố trí dây dẫn đường dây mạch đơn Bán kính thật dây dẫn ACSR 185/29: r = 18,80 x 10-3 /2 = 9,4 x 10-3 [m] Từ Hình vẽ 2.1 ta có: DAB = 4m DBC = 5,2 m DAC = 6,56 m => Khoảng cách trung bình hình học GMD pha GMD = DAB DBC DAC = 4.5, 2.6,56 = 5,15 m Điện cảm cho pha là: GMD L = 2.10−7.ln ÷ 0, 779.r 5,15 = 2.10−7.ln = 1,3.10-6 ( H / m) = 1,3.10−3 ( H / km) −3 ÷ 0, 779.9, 4.10 2.2 Tính điện dung đường dây: Điện dung cho pha là: Vì đường dây có khoảng cách pha bé so với độ cao so với mặt đất dây dẫn nên ta tính gần sau Với ε0 = 1/(4π.9.109) (F/m) 2πε 2.3,1416.8,846.10−12 C= = = 8,81.10-9 GMD 5,15 (F/km) ln => ln ÷ −3 ÷ r 9, 4.10 C = 8,81.10−3 (μF/km) HVTH: Lê Hà Anh Huy Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ 2.3 Tính vận tốc truyền sóng: v= ÷ = LxC 1,3x10−6 x8,846 x10−12 ÷=2,93x108 [ m/s ] ÷ 2.4 Tính tổng trở sóng: Z= L 1,3x10−6 = =383 [ Ω ] C 8,846 x10−12 2.5 Tính bước sóng: λ= v 2,93 x108 = =5,86x106 [ m ] f 50 Thành lập hệ phương trình truyền sóng đường dây Khảo sát sơ đồ (hình 3.1) 2rp p 2rk dkp k hp hk bpk’ (Hình 3.1) k’ p’ Để nghiên cứu trình truyền sóng hệ nhiều dây dẫn, ta dùng hệ phương trình Maxwell áp dụng cho hệ thống nhiều dây có dạng sau U1 = Z11.I1 + Z12.I2 + Z13.I3 +…+ Z1n.In U2 = Z21.I1 + Z22.I2 + Z23.I3 +…+ Z2n.In (3.1) …… HVTH: Lê Hà Anh Huy Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ Un = Zn1.I1 + Zn2.I2 + Zn3.I3 +…+ Znn.In Dạng ma trận tổng quát hệ phương trình có dạng |U| = |Z|.|I| Trong đó: [U] vecto cột điện áp dây dẫn [I] vecto cột dòng điện dây dẫn thời điểm t [Z] ma trận tổng trở sóng - Tổng trở sóng riêng dây dẫn: 2hk ( Ω) rk 2h = 60 ln p ( Ω ) rp Dây thứ k: Z kk = 60 ln Dây thứ p: Z pp - Tổng trở sóng tương hỗ: Tổng trở sóng tương hỗ dây dẫn p k tính theo biểu thức sau: Z pk = 60 ln bpk ' d pk ( Ω) Do dpk = dkp bkp’ = bpk’ nên: Z pk = Z kp Từ sở lý thuyết trên, ta áp dụng để tính toán tham số truyền sóng đường dây 110kV xét Khảo sát sơ đồ (Hình 3.2) HVTH: Lê Hà Anh Huy Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ 1,7m 3,8m dcs 4m dd dd dd 26,8m 19m 5,2m 19m Hình 3.2 4' 26,8m 5,2m 3' dd 4m dd dd 3,8m 2' 1' dcs 1,7m Áp dụng hệ phương trình Maxwell cho sơ đồ trên, ta có hệ phương trình truyền sóng cho dây chống sét dây dẫn là: HVTH: Lê Hà Anh Huy Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ U1 = Z11.I1 + Z12.I2 + Z13.I3 + Z14.I4 U2 = Z21.I1 + Z22.I2 + Z23.I3 +Z24.I4 (3.2) U3 = Z31.I1 + Z32.I2 + Z33.I3 +Z34.I4 U4 = Z41.I1 + Z42.I2 + Z43.I3 + Z44.I4 Sét đánh vào dây chống sét nên ta có: U1 = U I2 = I3 = I4 = Vậy HPT 3.2 trở thành U = Z11.I1 U2 = Z21.I1 (3.3) U3 = Z31.I1 U4 = Z41.I1 Ta có: Z11 = 60 ln 2h1 2.26,9 = 60 ln = 551( Ω ) r1 5,5.10−3 Z 21 = 60 ln b21' 49,83 = 60 ln = 149 ( Ω ) d 21 4,16 Z 31 = 60 ln b31' 45,83 = 60 ln = 104 ( Ω ) d31 7,98 Z 41 = 60 ln b41' 45,9 = 60 ln = 100, 74 ( Ω ) d 41 8,55 - Giả sử sóng điện áp sét có dạng vuông góc, biên độ U =300(kV), thay vào HPT 3.3 ta giải I1 = 300/551 = 0,544kA; U2 = 0,544.149 = 81,125kV; U3 = 56,57kV; U4 = 54,8kV Tính toán tham số truyền sóng theo kênh Modal (tính pha đường dây) Một phương pháp phân tích hệ phương trình thành biến số độc lập trực giao; thường dùng để phân tích biến đổi không gian sóng điện từ thành thành phần mà số chúng thỏa mãn điều kiện biên, hay phân tích hoạt động hệ thống điều khiển Trước hết ta thành lập ma trận tổng dẫn tổng trở: Γ = Z.Y = L.K.p : hệ số lan truyền sóng Và: (Γ ) t = Y.Z = K.L.p Trong đó: Ma trận tổng trở Z : HVTH: Lê Hà Anh Huy Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ L AA Z = p.L = p L BA L CA L AC L BC L CC L AB L BB L CB (4.1) Để tính giá trị điện cảm riêng điện cảm tương hỗ đường dây ma trận ta dùng phương pháp soi gương Ta có: A 4m Ljj = 5,2m Ljm = B [ m] d jm ' µ0 N jm , với: Njm = ln d jm 2π [ m] µ0 = 4π.10-7 [H/m] 23m C 2h j µ0 N jj , với: Njj = ln rj 2π 19m Do đó: µ0 4π 10−7 N AA = N AA 2π 2π h = 2.10−7.N AA = 2.10−7.ln AA' rA LAA = = 2.10−7.ln Hình 4.1 2.23 = 17.10−7 [ H/m ] −3 9,4.10 µ0 4π 10−7 N AB = N AB 2π 2π d = 2.10−7.N AB = 2.10−7.ln AB' d AB 23m 19m LAB = = 2.10−7.ln 5,2m C’ 3' B’ 2' A’ HVTH: Lê Hà Anh Huy 4m 4' 42 = 4, 7.10 −7 [ H/m ] µ0 4π 10−7 N AC = N AC 2π 2π d 42,3 = 2.10−7.ln AC' = 2.10−7.ln = 3, 72.10 −7 (H/m) d AC 6,56 LAC = 10 Quá điện áp hệ thống điện LBB = h µ0 −7 −7 N BB = 2.10 N BB = 2.10 ln BB' rB 2π = 2.10−7.ln LBC = 2.19 = 16, 6.10−7 [ H/m ] −3 9,4.10 d BC' µ0 −7 −7 N BC = 2.10 N BC = 2.10 ln d BC 2π = 2.10−7.ln LCC = Ts Lê Kỷ 38,3 = 4.10−7 [ H/m ] 5, h CC' µ0 −7 −7 N CC = 2.10 N CC = 2.10 ln rC 2π = 2.10−7.ln 2.19 = 16, 6.10−7 [ H/m ] −3 9,4.10 Thay vào phương trình 4.1 ta 4, 3, 72 17 Z = p.L = p 4, 16, 10 −7 3, 72 16, Ma trận tổng dẫn Y: K AA Y = p.K = p K BA K CA K AB K BB K CB K AC K BC K CC (4.2) Để tính giá trị điện dung riêng điện đung tương hổ đường dây ma trận ta dùng phương pháp soi gương 2π ε h AA' 46 = ln = 8,5[ m] ε0 = 8,85.10-12 [H/m] KAA = , với: NAA = ln N AA rA 9,4.10 −3 ⇒ K AA = K AB = 8,5 = 6,53.10 −12 [ m] 2πε d 42 ; N AB = ln AB ' = ln = 2,35[ m] N AB d AB ⇒ K AB = K AC = 2.3,14.8,85.10 −12 2.3,14.8,85.10 −12 2,35 = 23,61.10 −12 [ m] 2πε d 42,3 ; N AC = ln AC ' = ln = 2,013[ m] N AC 5,65 d AC HVTH: Lê Hà Anh Huy 11 Quá điện áp hệ thống điện ⇒ K AC = K BB = 2.3,14.8,85.10 −12 8,3 = 7.10 −12 [ m] 2πε d 38,3 ; N BC = ln BC ' = ln = 1,99[ m] N BC 5,2 d BC ⇒ K BC = K CC = 2,013 = 27,6.10 −12 [ m] 2πε h 38 ; N BB = ln BB ' = ln = 8,3[ m] N BB rB 9,4.10 −3 ⇒ K BB = K BC = 2.3,14.8,85.10 −12 Ts Lê Kỷ 2.3,14.8,85.10 −12 1,99 = 27,9.10 −12 [ m] 2πε d 38 ; N CC = ln CC ' = ln = 8,3[ m] N CC rC 9,4.10 −3 ⇒ K CC = 2.3,14.8,85.10 −12 8,3 = 7.10 −12 [ m] Thay vào phương trình 4.2 ta 6,53 23,61 27,6 27,9 10-12 Y = p 23,61 27,6 27,9 Z Y ma trận đối xứng 2 / − / − / S = / − / ; S-1 = 1 / / / 1 − / / 1 − / − / 1 L AA − L AB Z(s) = p 0 L AA + 2.L AB L AA − L AB (4.3) Trong đó: LAA - LAB: Là điện cảm thứ tự thuận nghịch tương ứng với α,β hệ Modal LAA + 2.LAB điện cảm thứ tự không tương ứng với o hệ Modal Thế giá trị LAA, LAB vào (4.3) ta được: HVTH: Lê Hà Anh Huy 12 Quá điện áp hệ thống điện L AA − L AB Z(s) = p L AA Ts Lê Kỷ + L AB L AA + L AB 12,3 21,7 10-7 = p 0 26,4 K AA − K AB Y(s) = p K AA + K AB K AA + K AB (4.4) Trong đó: KAA-KAB điện dung thứ tự thuận nghịch tương ứng với α,β hệ Modal KAA+2.KAB điện đung thứ tự không tương ứng với o hệ Modal Thế giá trị KAA, KAB vào (4.4) ta được: 0 − 17,08 − 17,08 10-12 Y(s) = p 0 53,75 Tính toán tham số truyền sóng theo kênh Modal: 4.1.1 Các modal tổng trở: Z(α) = p.(LAA – LAB) = 12,3.10-7.p Z(0) = p.(LAA + 2.LAB) = 26,4.10-7.p 4.1.2 Các modal tổng dẫn: Y(α) = p.(KAA - KAB) = p.C1 = -17,08.10-12.p Y(0) = p.(KAA + 2.KAB) = p.C0 = 53,75.10-12.p 4.1.3 Modal hệ lan truyền sóng: γ (α ) = p Z (α )Y (α ) = p 12,3.10 −7 p *17,08.10 −12 p = 4,57.10 −9 p γ (0) = p Z (0)Y (0) = p 26,4.10 −7 p * 5,375.10 −11 p = 11,9.10 −9 p 4.1.4 Modal tốc độ truyền sóng: v (α ) = v (0) = ( L AA − L AB )( K AA − K AB ) ( L AA + L AB )( K AA + K AB ) HVTH: Lê Hà Anh Huy = (12,3.10 −7 )(17,08.10 −12 ) = = 2,2.10 [ m / s ] ( 26,4.10 −7 )(5,375.10 −11 ) = 7.10 [ m / s ] 13 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ 4.1.5 Modal tổng trở truyền sóng: Zw(α ) = L(α ) = K (α ) L AA − L AB 12,3.10 −7 = = 2,68.10 [ Ω] −12 K AA − K AB 17,08.10 Zw(0) = L(0) = K (0) L AA + L AB 26,4.10 −7 = = 2,21.10 [ Ω] −11 K AA + K AB 5,375.10 CHƯƠNG II SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY TÍNH SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY 2.1 Xác định phạm vi bảo vệ đường dây theo phương pháp mô hình điện hình học (MHĐHH) vị trí cột điện _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ rs H + + + + h + + +++++++++++++ Hình 2.1 2.1.1 Nội dung lý thuyết mô hình điện hình học (MHĐHH): Lý thuyết MHĐHH xuất từ năm 60 công trình nghiên cứu R.N.Golde Golde giả thuyết tiên đạo sét bắt đầu định hướng tới công trình mặt đất xảy trình phóng điện trực tiếp khoảng cách phóng điện r s từ HVTH: Lê Hà Anh Huy 14 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ đạo (leader) tới đỉnh công trình Quá trình giống với trình phóng điện khoảng cách dài phòng thí nghiệm Từ ta xây dựng quan hệ : grad U = f (rs , Q) = ÷ kV/cm (2.1) Trong đó: grad U: Điện trường phóng điện trung bình khoảng cách dài, có trị số ÷ kV/cm rs : Khoảng cách phóng điện Q : Điện tích lớp mây tích điện Theo kết thống kê quan hệ dòng điện sét I với điện tích Q thể dạng : I = 25.Q 0,7 (2.2) (Q [C] ; I [kA]) Kết hợp hai biểu thức (2.1) (2.2): f (rs , I) = ÷ (2.3) n rs = KrsI Như ta đạt quan hệ giải tích khoảng cách phóng điện (rs) với biên độ dòng sét (I) Các hệ số Krs, n có trị số sau : Chọn theo quan hệ Golde : Krs = 6,72 ; n = 0.8 Từ ta có : rs = 6,72.I0,8 I [kA]; rs [m] Sét đánh đường dây có treo dây chống sét: Cho dòng điện sét lấy giá trị Ii xác định khoảng cách phóng điện r si vẽ đường ABCD hình sau: I01 I>Ii Ii A β rsi B M B’ Krs, C’ n’’ DCS D C N hcs hdd D’ DD rsi rso α H Hình 2.2 HVTH: Lê Hà Anh Huy 15 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ Nếu tiên đạo sét đánh xuất cung AB sét đánh dây chống sét Khi tiên đạo sét xuất đoạn CD sét phóng điện xuống đất Khi tiên đạo sét xuất cung BC sét đánh vào dây dẫn Ở trị số dòng điện lớn (I > I i) vòng cung B’C’ bị rút ngắn điểm M vòng cung bị triệt tiêu Như tượng sét đánh dây dẫn xảy dòng điện sét bé trị số ngưỡng I01 xác định từ khoảng cách phóng điện rso = MH Dễ dàng chứng minh được: ∆h rso ≈ − sin α hcs − Từ suy I 01 ∆h hcs − = 6,72(1 − sin α ) 1, 25 Ở trị số dòng điện I > I 01 sét đánh vào dây chống sét đánh xuống đất không đánh vào dây dẫn 2.1.2 Áp dụng để xác định phạm vi bảo vệ đường dây theo phương pháp MHĐHH cho cột đường dây 110kV Quảng Ngãi-Tư Nghĩa Ta có: rsi = 6,72.I 0,8 (lấy I = [kA] ) rsi = 6,72.7 0,8 = 31,87[m] Tính cho dây dẫn (pha A), xem hình vẽ 2.3 HVTH: Lê Hà Anh Huy 16 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ 1,7m ∆h=3,8m α hdd=23m hdcs=26,8m Hình vẽ 2.3 Từ hình vẽ ta dễ dàng tính được: tgα = 02 1,7 = = 0,447 ⇒ α = arctg 0,447 = 24,1° 01 3,8 ∆h 3,8 26,8 − = = 42,2m rso ≈ − sin α − sin 24,1 hcs − I 01 3,8 26,8 − = 6,72(1 − sin 24,1) HVTH: Lê Hà Anh Huy 1, 25 = 9,9kA 17 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ Ở trị số có dòng điện sét Is ≥ 9,9 [kA] sét đánh vào dây chống sét đánh xuống đất mà không đánh vào dây dẫn Vậy phạm vi bảo vệ vị trí cột xét : I i=9,9kA I >I i so r= 42, 2m I i=7kA B''≡C'' A'' B' A' D'' B A C' rsi rsi rsi=42,2m dcs C 1,87 r =3 D si 23000 rsi dd rsi α D' rsi=42,2m si 3800 r H Hình 2.4 Phạm vy bảo vệ vị trí cột 2.2 Tính góc bảo vệ thực tế góc bảo vệ “hoàn hảo” đường dây vị trí cột điện 2.2.1 Tính góc bảo vệ thực tế đường dây vị trí cột: Tính cho pha A, có góc α thực tế 24,10 2.2.2 Tính góc bảo vệ “hoàn hảo” đường dây vị trí cột: Có thể chọn góc bảo vệ α dây chống sét cho trường hợp sét đánh vào dây dẫn không gây phóng điện cách điện đường dây Khi sét đánh vào dây dẫn điện áp tác dụng cách điện đường dây có trị số bằng: U qa = Với : I I Z dd : biên độ dòng điện sét [kA] HVTH: Lê Hà Anh Huy 18 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ Zdd : tổng trở sóng dây dẫn ( Ω ) Phóng điện cách điện đường dây xảy điện áp vượt mức cách điện U50% (BIL) cách điện đường dây Từ xác định ngưỡng dòng điện I02 : I 02 = 2.U 50% Z dd Với yêu cầu nêu góc bảo vệ α chọn theo điều kiện: I01 ≤ I02 Và suy : ∆h sin α ≤ − 2.U 50% 6,72 Z dd hcs − ,8 Biểu thức cho quan hệ α hcs minh họa theo hình vẽ 2.3 Đáng ý cột cao, góc α lấy giá trị âm, lúc dây chống sét treo phía bên khoảng không gian dây dẫn α° 50÷60 hcs(m) Hình vẽ 2.3 Ta có : Zdd tổng trở sóng đường dây (pha A), 2h 2.23 Z AA = 60 ln A = 60 ln = 509,74[ Ω] rA 9,4.10 −3 Khi xét đến ảnh hưởng vầng quang : Z vq = Z dd (Ω ) λ HVTH: Lê Hà Anh Huy 19 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ Với λ tra theo bảng sau : Khi xét đến ảnh hưởng vầng quang 110 (kV) 220 (kV) 500 (kV) Đường dây treo dây chống sét 1,3 1,4 1,4 Đường dây treo dây chống sét 1,2 1,3 1,3 Suy Z vq = Z dd 509,74 = = 392 ( Ω ) λ 1,3 hcs = 26,8m ∆h = hcs – hdd = 26,8 – 23 = 3,8(m) U50% = 650kV 3,8 sin α ≤ − = −0, 42 Suy α ≤ -24,80 0,8 2.650 6, 72 ÷ 392 26,8 − 2.3 Tính suất cắt đường dây theo phương pháp MHĐHH (đã chọn theo góc bảo vệ “hoàn hảo” ) phương pháp cổ điển Suất cắt đường dây sét đánh tức số lần cắt điện đường dây sét đánh gây cố năm cho chiều dài đường dây L = 100km Tính toán với sơ đồ cột có, góc bảo vệ α = 24,10 2.3.1 Số lần sét đánh vào đường dây năm: Số lần sét đánh vào đường dây L=100(km) năm: cs N = (0,1 ÷ 0,15).6 htb 10-3.100.nngsét (lần/Lkm.năm) Trong : htbcs = h cs − f cs = 26,8 − 3,4 = 24,53m nngsét = 60 ngày/năm (theo số liệu khảo sát) Vậy: N = (0,6 ÷ 0,9) 24,53.10-3.100.60 = 88 ÷ 132 (lần/100km.năm) Suy số lần sét đánh đường dây dài 10km năm : N1 = N/100*8 = 8,8 ÷ 13,2 [lần/năm] HVTH: Lê Hà Anh Huy 20 Quá điện áp hệ thống điện 2.3.2 Ts Lê Kỷ Suất cắt đường dây sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: 2.3.2.1 Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: Nα = N vα vα xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, tính sau hc α lg vα = 90 −4= 26,8.24,1 − = −2,61 ⇒ vα = 0,00245 = 2,45.10 −3 90 Thay vào công thức ta Nα = (8,8 ÷ 13,2).2,45.10-3 = (21,56 ÷ 32,34).10-3 [lần/năm] 2.3.2.2 Suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: nđv=Nα.Vpđα.η Trong đó: Vpđα : Là xác suất phóng điện η : Là xác suất trì hồ quang xung thành hồ quang tần số công nghiệp (đối với cấp điện áp 110 [kV] lấy η = 0,7 Xác suất phóng điện Vpđα tính sau: 4U V pdα 50% − 4.U 50% 26 ,1 Z dd = pI ≥ =e Z dd Với: U50% = 650 [kV]: mức cách điện xung kích chuỗi cách điện; Zdd: tổng trở sóng đường dây, xác định sau: Z dd 2 h dd − f dd 23 − 5,2 htbdd 3 = 60 ln = 60 ln = 60 ln = 458,34[Ω λ rdd 9,4.10 −3 9,4.10 −3 (λ hệ số hiệu chỉnh, chọn =1) 4U Thay vào công thức suy V pdα 4.650 50% − − 4.U 50% 26 ,1 Z dd 26 ,1.458, 34 = pI ≥ = e = e = 0,8 Z dd Vậy suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: HVTH: Lê Hà Anh Huy 21 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ nđv = (21,56 ÷ 32,34).10-3.0,8.0,7 = (12,07 ÷ 18,11).10-3 [lần/năm] 2.3.3 2.3.3.1 Suất cắt đường dây sét đánh vào khoảng vượt: Tính số lần sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét: Nkv ≈ Nđc ≈ 2.3.3.2 N ( 8,8 ÷ 13,2 ) = = (4,4 ÷ 6,6) [lần/ năm] 2 Suất cắt đường dây sét đánh vào khoảng vượt: nkv = Vpđ.η.Nkv Trong đó: Vpđ : Là xác suất phóng điện tính từ công thức sau: a 2250.s 2250.s lgVpđ = − 25 & a ≥ − kd l ⇒ lgVpđ = − 25 − kd l ( ) ( ) Trong đó: l: Là chiều dài khoảng vượt, l = 250 [m] s: Là khoảng cách dây dẫn dây chống sét, s = 5,4 [m] kd: Là hệ số ngẫu hợp từ dây dẫn dây chống sét khoảng vượt có xét đến ảnh hưởng vầng quang, lấy kd = 0,3 Thay vào (22), ta được: lgVpđ = − 2250.5,4 = −2,77 ⇒ V pd = 0,00167 25(1 − 0,3).250 η: Là xác suất trì hồ quang (đối với cấp điện áp 110 [kV] lấy η = 0,7 Thay vào ta có kết quả: nkv = 0,00167.0,7.(4,4 ÷ 6,6) = 0,005 ÷ 0,0077 [lần/ năm] 2.3.4 2.3.4.1 Suất cắt đường dây sét đánh vào đỉnh cột: Số lần sét đánh vào đỉnh cột: Nkv = Nđc = 2.3.4.2 N ( 8,8 ÷ 13,2 ) = = (4,4 ÷ 6,6) [lần/ năm] 2 Suất cắt đường dây sét đánh vào đỉnh cột: nđc = Nđc.Vpđ.η Trong đó: HVTH: Lê Hà Anh Huy 22 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ Vpđ: Là xác suất phóng điện tính từ công thức sau: lgVpđ = − Is 60 U 50% & Is ≥ I bv = Rδ.h c+ c ⇒ lgVpđ = − U 50% 60 ( Rδ.h c+ c) U50% = 650 [kV]: mức cách điện xung kích Điện trở nối đất cột điện đường dây Rc = 11,5 [Ω]; δ: hệ số đường dây treo dây chống sét, lấy δ = 0,1; hc: độ cao cột, hc = 26,8 [m] Thay vào ta được: lgVpđ = − 650 = −0,76 ⇒ V pd = 0,1768 60(11,5 + 0,1.26,8) η: Là xác suất trì hồ quang xung thành hồ quang tần số công nghiệp (đối với cấp điện áp 110 [kV] lấy η = 0,7 Thay vào ta có kết quả: nđc = (4,4 ÷ 6,6 ).0,1768.0,7 = 0,78 ÷ 1,16 [lần/ năm] 2.3.5 Suất cắt đường dây: ncđ = nđv + nkv + nđc = 0,797 ÷ 1,34 [lần/ năm] HVTH: Lê Hà Anh Huy 23 Quá điện áp hệ thống điện CHƯƠNG III Ts Lê Kỷ KẾT LUẬN Từ kết tính toán Chương I II, có kết luận sau Đối với đường dây xét có độ dài ngắn, đường dây qua khu vực có mật độ sét khoảng cột xem có độ cao cột nên xem kết tính toán cho khoảng cột, vị trí cột công nhận cho kết khoảng cột hay vị trí cột khác đường dây - Khi sét đánh vào dây chống sét, pha dây dẫn ảnh hưởng điện áp cảm ứng, điện áp lớn dây dẫn pha bố trí gần dây chống sét ngược lại - Khi khoảng cách pha – pha lớn điện cảm L pha dây dẫn tăng điện dung C pha dây dẫn giảm Nên tổng trở sóng đường dây tăng lên ngược lại - Theo MHĐHH tượng sét đánh vào dây dẫn phụ thuộc vào dòng điện sét, dòng điện sét lớn sét đánh vào dây dẫn giảm - Suất cắt đường dây phụ thuộc vào chiều cao treo dây chống sét, nên đường dây cấp điện áp cao suất cắt lớn - Theo quan hệ góc bảo vệ chiều cao dây chống sét dây chống sét cao góc bảo vệ bé thực tế để giảm vốn đầu tư thường chọn góc bảo vệ thỏa mãn qui phạm, theo qui phạm trang bị điện góc bảo vệ nhỏ 200 - Để giảm suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn cách giảm góc bảo vệ - Để giảm suất cắt sét đánh vào đỉnh cột cách giảm điện trở nối đất - Xác suất phóng điện đường dây phụ thuộc vào mức cách điện xung kích đường dây, đường dây có cấp điện áp thấp mức cách điện xung kích bé Nên đường dây trung áp không đặt dây chống sét, muốn giảm suất phống điện cách điện đường dây điện trở nối đất phải nhỏ, không kinh tế đường dây qua vùng có điện trở suất tương đối lớn HVTH: Lê Hà Anh Huy 24 ... trình phóng điện trực tiếp khoảng cách phóng điện r s từ HVTH: Lê Hà Anh Huy 14 Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ đạo (leader) tới đỉnh công trình Quá trình giống với trình phóng điện khoảng... phóng điện cách điện đường dây Khi sét đánh vào dây dẫn điện áp tác dụng cách điện đường dây có trị số bằng: U qa = Với : I I Z dd : biên độ dòng điện sét [kA] HVTH: Lê Hà Anh Huy 18 Quá điện áp hệ. . .Quá điện áp hệ thống điện Ts Lê Kỷ CÂU HỎI CHƯƠNG I Truyền sóng đường dây 1) Chọn kết cấu đường dây cấp điện áp: 110 kV 2) Tính toán tham số truyền sóng đường dây 3) Thành lập hệ phương
Ngày đăng: 28/08/2017, 21:44
Xem thêm: Quá điện áp trong hệ thống điện
