Đồ án ngành hệ thống điện mai văn tuấn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV MỤC LỤC Trang PHẦN I : TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP 220 KV VÀ ĐƯỜNG DÂY 220 KV CHƯƠNG I : TÌNH HÌNH DÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA DÔNG SÉT TỚI LƯỚI ĐIỆN 1.1 Hiện tượng dông sét .2 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Cường độ hoạt động sét 1.1.3 Tình hình dông sét Việt Nam 1.2 Ảnh hưởng dông sét 1.3 Vấn đề chống sét CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾPCHO TRẠM CẮT 220 kV 2.1 Khái niệm chung 2.2 Các yêu cầu kĩ thuật hệ thống chống sét đánh thẳng 2.3 Các công thức sử dụng để tính toán 2.3.1 Độ cao cột thu lôi 2.3.2 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi độc lập 2.3.3 Phạm vi bảo vệ hay nhiều cột thu lôi 10 2.4 Mô tả đối tượng bảo vệ 14 2.5 Tính toán phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp 15 2.5.1 Phương án 16 2.5.1.1 Bố trí cột thu lôi 16 2.5.1.2 Tính toán cho phương án .17 2.5.1.3 Phạm vi bảo vệ phương án .21 2.5.2 Phương án 2: 22 2.5.2.1 Bố trí cột thu lôi: 22 2.5.2.2 Tính toán cho phương án .23 2.5.2.3 Phạm vi bảo vệ phương án .26 2.6 So sánh và lựa chọn phương án 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 28 3.1 Yêu cầu nối đất cho trạm biến áp 28 3.2 Tính toán nối đất 30 3.2.1 Nối đất an toàn 30 3.2.2 Nối đất chống sét 34 CHƯƠNG IV:BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV .46 4.1 Khái niệm và yêu cầu chung bảo vệ chống sét đường dây .46 4.2 Các tiêu bảo vệ chống sét đường dây 46 4.2.1 Phạm vi bảo vệ dây chống sét 46 4.2.2 Cường độ hoạt động sét 47 4.2.3 Số lần sét đánh vào đường dây .47 4.2.4 Số lần phóng điện sét đánh vào đường dây 48 4.2.5 Số lần cắt điện sét đánh vào đường dây 49 4.2.6 Số lần cắt điện điện áp cảm ứng 49 4.3 Tính toán tiêu bảo vệ chống sét đường dây .50 4.3.1 Thông số đường dây cần bảo vệ 50 4.3.2 Xác định độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở dây chống sét và đường dây 51 4.3.3 Tính số lần sét đánh vào đường dây 54 4.3.4 Suất cắt sét đánh vào đường dây .55 4.3.4.1 Suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn .55 4.3.4.2 Suất cắt sét đánh vào khoảng vượt 56 4.3.4.3 Tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột 61 CHƯƠNG V BẢO VỆ SÓNG QUÁ ĐIỆN ÁPTRUYỀN TỪ ĐƯỜNG DÂY VÀO TRẠM 82 5.1 Khái niệm chung 82 5.2 Các phương pháp tính toán điện áp cách điện củathiết bị có sóng truyền vào trạm 83 5.2.1 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp lập bảng 83 5.2.2 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp đồ thị 86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV 5.2.3 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp tiếp tuyến 89 5.3 Tính toán bảo vệ chống sét truyền vào trạm .90 5.3.1 Lập sơ đồ thay rút gọn trạng thái nguy hiểm trạm .90 5.3.2 Thiết lập phương pháp tính điện áp nút sơ đồ rút gọn 93 5.3.3 Đặc tính cách điện nút cần bảo vệ 97 5.3.3.1Đặc tính điện áp chịu đựng máy biến áp 220 kV 97 5.3.3.2 Đặc tính V-S góp 220 kV 98 5.3.3.3 Kiểm tra dòng điện qua chống sét van 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1 Kết tính bán kính bảo vệ cặp cột biên 20 l l2 Bảng Bảng K  f ( ) 33   ds  Bảng Bảng tính toán chuỗi số  e TK k 1 k  38  ds  Bảng 3.3 Bảng tính toán chuỗi số  e TK k 1 k 40 Bảng 3.4 Hệ số sử dụng nối cọc theo dãy 43 Bảng 3.5 Kết tính toán giá trị Bk 45 Bảng 4.1 Bảng xác suất hình thành hồ quang   f ( Elv ) 49 Bảng 4.2 giá trị Ucd(t) tác dụng lên chuỗi sứ 58 Bảng 4.3 Đặc tính phóng điện chuỗi sứ 58 Bảng 4.4 Đặc tính xác suất phóng điện 60 Bảng 4.5 Tính ucuđ (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 73 Bảng 4.6 Tính ucut (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 74 Bảng 4.7 Tính ic (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 75 Bảng 4.8 Tính di c (a,t) sét đánh vào đỉnh cột dt 76 Bảng 4.9 Tính Uc (a, t ) sét đánh vào đỉnh cột 77 Bảng 4.10 Tính U dcs (a, t ) sét đánh vào đỉnh cột 78 Bảng 4.11 TínhUcd(a,t)kV sét đánh vào đỉnh cột 79 Bảng 4.12 Bảng tính suất cắt vđcpđ 80 Bảng 5.1 Bảng điện dung tương đương thiết bị trạm Bảng 5.1 Điện áp chịu đựng máy biến áp theo thời gian 97 Bảng 5.1 Đặc tính V-S góp 98 90 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển phóng điện sét Hình 1.2 Dạng tổng quát sóng sét Hình 1.3 Dạng xiên góc sóng sét Hình 1.4 dạng hàm số mũ sóng sét Hình 2.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét 10 Hình 2.2 Phạm vi bảo vệ hai cột có độ cao 11 Hình 2.3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu lôi có độ cao khác 12 Hình 2.4 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi 13 Hình 2.5 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi 13 Hình 2.6 Phạm vi bảo vệ dây chống sét 14 Hình 2.7 Mặt trạm 220/110kV 15 Hình 2.8 Bố trí cột thu lôi phương án 16 Hình 2.9 Phạm vi bảo vệ phương án 21 Hình 2.10 Bố trí cột thu lôi phương án 22 Hình 2.11 Phạm vi bảo vệ phương án 26 l Hình 3.1 Hệ số hình dạng K  f ( ) 33 l2 Hình 3.2 Sơ đồ đẳng trị hệ thống nối đất 34 Hình 3.3 Sơ đồ đẳng trị rút gọn 35 Hình 3.4 Hình thức nối đất bổ sung 41  Hình 3.5.Đồ thị T 43 Hình 3.6.Xác định nghiệm phương trình tgX k  0, 045 X k 44 Hình 4.1 Góc bảo vệ dây thu sét 47 Hình 4.2.Đồ thị   f ( Elv ) 49 Hình 4.3.Kết cấu cột điện 50 Hình 4.4.Sơ đồ xác đinh hệ số ngẫu hợp 53 Hình 4.5 Sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét 56 Hình 4.6 Đồ thị Ucd(a,t) và Upd(t) 59 Hình 4.7 Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào khoảng vượt 60 Hình 4.8 Sét đánh vào đỉnh cột có treo dây chống sét 61 Hình 4.9 Sơ đồ tương đương mạch đẫn dòng sét chưa có sóng phản xạ tới 63 Hình 4.10 Sơ đồ tương đương mạch dẫn dòng điện có sóng phản xạ tới 65 Hình 4.11 Điện áp đặt lên cách điện đường dây sét đánh vào đỉnh cột 80 Hình 4.12 Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào đỉnh cột 81 Hình 5.1 Sóng truyền đường dây 84 Hình 5.2 Sơ đồ tương đương với thông số tập trung 84 Hình 5.3 Quy tắc sóng đẳng trị 85 Hình 5.4 Đặc tính V – A chống sét van ZnO 87 Hình 5.5 Sóng tác dụng lên điện trở phi tuyến đặt cuối đường dây 87 Hình 5.6 Đồ thị xác định U(t), I(t) chống sét van từ đặc tính V-A Hình 5.7 Sóng tác dụng lên điện dung đặt cuối đường dây 89 88 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV Hình 5.8 Xác định điện áp UC(t) phương pháp tiếp tuyến Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý trạng thái sóng nguy hiểm 91 Hình 5.10 Sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm 91 Hình 5.11 Sơ đồ thay rút gọn trạng thái sóng nguy hiểm Hình 5.12 Nguyên tắc momen lực93 Hình 5.13 Sơ đồ Petersen nút 94 Hình 5.14 Sơ đồ Petersen nút 96 Hình 5.15 Sơ đồ Petersen nút 96 Hình 5.16 kiểm tra điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp Hình 5.17 kiểm tra an toàn cách điện góp 220 kV 98 90 92 97 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV PHẦN I TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP 220 KV VÀ BẢO VỆĐƯỜNG DÂY 220 KV SVTH: Mai Văn Tuấn - Lớp Đ7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV CHƯƠNG I TÌNH HÌNH DÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA DÔNG SÉT TỚI LƯỚI ĐIỆN Việc nghiên cứu dông sét và biện pháp chống sét có từ lâu lịch sử lâu dài với sự phát triển ngành điện.Ngày người ta tìm phương pháp hệ thống thiết bị phòng chống sét đánh.Sét là tượng tự nhiên có mật độ, biên độ, thời gian phóng điện, biên độ dốc sét dự đoán trước nên việc nghiên cứu chống sét là quan trọng đặc biệt là ngành điện 1.1Hiện tượng dông sét 1.1.1Khái niệm chung Dông là tượng thời tiết kèm theo sấm, chớp xảy Cơn dông hình thành có khối không khí nóng ẩm chuyển động thẳng Cơn dông kéo dài 30 phút đến 12 giờ, trải rộng từ vài chục đến hàng trăm kilomet Sét là tượng phóng điện tia lửa khoảng cách điện cực lớn (trung bình khoảng 5km) Quá trình phóng điện sét giống trình xảy trường không đồng a)Quá trình hình thành sét Các trình khí tạo nên đám mây mang điện tích: Các điện tích âm (-) tập trung thành nhóm, điện tích dương (+) rải đám mây Quá trình phóng điện từ điện tích (+) sang điện tíc0068 (-) tạo nên tượng trung hòa điện Các điện tích (-) lại phát triển phía mặt đất và hình thành tia tiên đạo (dòng plasma có điện dẫn lớn) Tia tiên đạo càng phát triển phía mặt đất trường đầu dòng càng tăng làm ion hóa mãnh liệt môi trường xung quanh tạo nên thác điện tử chứa nhiều điện tích Càng gần mặt đất số điện tích càng lớn tạo nên dòng phóng điện ngược phát triển phía đám mây, hoàn thành phóng điện sét Tốc độ dòng sét xuôi từ đám mây đến mặt đất: Vx = 1,5.107÷ 2.108 cm/s SVTH: Mai Văn Tuấn - Lớp Đ7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV Tốc độ dòng sét ngược từ mặt đất đến đám mây: Vng = 1,5 109 ÷ 2.1010 cm/s Tia tiên đạo Hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt Địa điểm phụ thuộc điện trở suất đất Hoàn thành phóng điện sét Dòng phóng điện ngược Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển phóng điện sét b)Các dạng sóng sét  Dạng tổng quát Imax Trong đó: is   ds là thời gian đầu sóng  is = ÷ Imax 0,5.Imax  Ts là thời gian toàn sóng ds Ts t Hình 1.2 Dạng tổng quát sóng sét  Dạng xiên góc SVTH: Mai Văn Tuấn - Lớp Đ7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV is Trong đó: Imax  is = a.t (t  ds)  a là độ dốc đầu sóng Tds t Hình 1.3 Dạng xiên góc sóng sét  Dạng hàm số mũ Tính cho trình xảy chậm ( Quá trình phát nhiệt dòng sét) is Trong đó: Imax is  I max e T  t T Ts 0,7 t Hình 1.4 dạng hàm số mũ sóng sét 1.1.2Cường độ hoạt động sét a Số ngày sét năm nngs Vùng lãnh thổ nngs Vùng xích đạo 100 ÷ 150 ngày Vùng nhiệt đới 60 ÷ 150 ngày ( Việt Nam) Vùng ôn đới 30 ÷ 50 ngày Vùng hàn đới < ngày b Mật độ sét Là số lần sét đánh xuống 1km2 mặt đất ngày có sét: ms  0,1  0,15 Số lần phóng điện xuống đất năm: N  m s n ngs   0,1  0,15 n ngs SVTH: Mai Văn Tuấn - Lớp Đ7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV Sóng phản xạ Uxm: U xm  U x  U'x (5.4) Công thức trường hợp có sóng tới từ vài đường dây Lúc vài đường dây lại có sóng phản xạ Uxm = Ux Biết chiều dài đường dây nút ta tính thời gian truyền sóng Bằng phương pháp nêu ta hoàn toàn xác định trình lan truyền sóng mạng theo thời gian đồng thời biết điện áp nút Để thuận tiện cho việc tính toán nút người ta qui ước chung là lấy thời điểm sóng tới nút làm gốc thời gian cho nút Như theo đường truyền sóng, gốc thời gian nút phía sau chậm so với nút trước khoảng thời gian thời gian truyền sóng từ nút trước 5.5 t (x)  t    t mx m Gốc thời gian sóng phản xạ từ nút m chọn theo gốc thời gian nút m Gốc thời gian sóng tới nút x chọn theo gốc thời gian nút x Như ký hiệu Umx là sóng phản xạ từ nút m, U 'mx là sóng tới nút x sóng phản xạ Umx từ nút m truyền đến, ta có: U'mx (t x )  Umx (t m  t mx )  U mx (t x  2t mx ) (5.6) Nghĩa là với cách chọn gốc thời gian U 'mx chậm sau Umx khoảng thời gian lần thời gian truyền sóng hai nút m và x Do trình truyền sóng có phản xạ nhiều lần nên trình tính toán lặp lặp lại nút, số liệu nút sau sử dụng để tính toán cho nút trước và ngược lại, dùng phương pháp lập bảng có nhiều thuận lợi 5.2.2 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp đồ thị Đặc tính chống sét van: Chống sét van là thiết bị bán dẫn điện với điện trở phi tuyến (m  đến  ) Phổ biến là loại điện trở phi tuyến sở ôxit kẽm ZnO.Dưới tác dụng điện áp danh định lưới điện, dòng điện rò qua là bé (nhỏ 10mA) Nhưng có điện áp lớn đặt vào điện trở giảm mạnh Điều này thể rõ đặc tính SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 Trang86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV V-A chống sét van ZnO Ở ta chọn loại chống sét van không khe hở có nhiều ưu điểm so với loại chống sét van có khe hở U  A.I  U(kV)     I(kA) Hình 5.4 Đặc tính V – A chống sét van ZnO  thay đổi khoảng từ 0,02  0,03 Với trạm ta chọn chống sét van có đặc tính V – A sau: A  485;   0, 025 (đặc tính chống sét van ABB) Xác định điện áp dòng điện chống sét van: Nếu điểm nút có ghép điện cảm, điện dung điện trở và sóng tới có dạng việc xác định điện áp điểm nút phương pháp toán học thường phức tạp Trong trường hợp này dùng phương pháp đồ thị Tác dụng sóng lên điện trở phi tuyến đặt cuối đường dây (Hình 5.5) Ut Z Z x 2Ut CSV Ux Hình 5.5 Sóng tác dụng lên điện trở phi tuyến đặt cuối đường dây Ta có phương trình theo sơ đồ Peterson: 2U t  t   UCSV  iCSV Z 5.7  Để xác định điện áp dùng phương pháp đồ thị hình 5.6 Với loại chống sét van không khe hở: SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 Trang87 CSV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV U, kV 2Udt UCSV + iCSV.Zdt a b iCSV.Zdt UCSV (t) t O ICSV (t) e UCSV c d g I, kA h ICSV, kA Hình 5.6 Đồ thị xác định U(t), I(t) chống sét van từ đặc tính V-A Phần bên phải vẽ đặc tính V-A chống sét van và điện áp giáng tổng trở sóng icsv.Z sau xây dựng đường cong ucsv + icsv.Z.phần bên trái vẽ quan hệ 2ut(t) Ứng với trị số a sóng tới dóng ngang sang, xác định điểm b đường cong ucsv + icsv.Z từ điểm b dóng thẳng xuống gặp đường đặc tính V-A điểm c, từ điểm c dóng ngang sang gặp đường dòng từ xuống điểm d, điểm d này thuộc đặc tính Ucsv(t), thay đổi giá trị a ta có giá trị d từ xây dựng đặc tính Ucsv(t), độ chênh lệch đường đặc tính bên phía trái cho ta sóng phản xạ từ phía chống sét van phía đường dây Khi có sóng dạng vào trạm, trước chống sét van làm việc điện áp đặt lên cách điện (cũng là điện áp đặt lên chống sét van) có giá trị 2ut(t) Chống sét làm việc đường đặc tính V-S giao với đường 2ut(t), lúc này điện trở phi tuyến chống sét van ghép trực tiếp vào mạch và điện áp đặt lên chống sét van là điện áp đặt lên cách điên thiết bị SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 Trang88 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV 5.2.3 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp tiếp tuyến Ut Z Z C 2Ut Uc Hình 5.7 Sóng tác dụng lên điện dung đặt cuối đường dây Thực chất phương pháp này là cách giải đồ thị phương trình vi phân dạng: dY  ay  F(t) dt  5.8  Ví dụ sơ đồ là sơ đồ sóng truyền vào trạm biến áp với giả thiết điện dung C nạp sẵn tới điện áp UC0, phương trình điện áp viết: CZ dU C (t)  U C (t)  2.U(t) dt dU C  t  U C  t    2U  t  với T = CZ dt T T U C   2U  t   U C  t   t T U C   2U  t   U C  t   t T UC (t  t)  UC (t)  UC Nếu biết trước đường cong điện áp nguồn U(t) ta vẽ hàm số 2U(t) Trên hệ tọa độ phụ lệch so với khoảng thời gian T tiến hành việc xác định điện áp UC(t) trước tiên chia trục hoành thành nhiều khoảng thời gian Δt nhau, sau từ điểm UC0 (trị số UC t=0) vẽ đường xiên góc tời trị số hàm số 2U(t) thời điểm và thừa nhận là khoảng thời gian Δt1 hàm UC(t) trùng với đường xiên Tiếp tục từ điểm đường UC(t) vẽ đường xiên tới trị số hàm số 2U(t) đầu khoảng thời gian 2Δt = Δt2 và thừa nhận khoảng thời gian này hàm UC(t) trùng với đường xiên Các bước tiến hành tương tự và điện áp UC(t) có dạng đường gãy khúc SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 Trang89 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV Hình 5.8 Xác định điện áp UC(t) phương pháp tiếp tuyến 5.3 Tính toán bảo vệ chống sét truyền vào trạm 5.3.1 Lập sơ đồ thay rút gọn trạng thái nguy hiểm trạm Khi lập sơ đồ tính toán cần xác định chế độ vận hành nguy hiểm mặt bảo vệ sóng truyền vào trạm, điều đảm bảo số liệu tính toán cho khả xác định mức độ bảo vệ an toàn cao Sơ đồ xuất phát thường phức tạp, để trình tính toán không phức tạp cần có sự đơn giản hóa hợp lý Do thời gian trì sóng điện áp khí ngắn cỡ vài chục s,nên điện cảm thiết bị không kịp phát huy tác dụng Các thiết bị trạm thay điện dung tập trung tương đương Thanh góp và dây nối trạm thay mạch gồm nhiều phần tử dạng hình  Bảng 5.1 Bảng điện dung tương đương thiết bị trạm Loại thiết bị Máy biến áp điện lực Máy biến áp đo lường Máy cắt điện Dao cách ly Sứ xuyên Đặc tính thiết bị Công suất lớn, có bù điện dung Công suất bé, không bù điện dung Ở trạng thái đóng Ở trạng thái mở Ở trạng thái đóng Ở trạng thái mở Kiểu tụ điện Kiểu khác SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 Điện dung, pF T.số giới hạn T số trung bình 1000-3000 1500 300-1000 500 200-500 300 300-800 200-500 40-80 30-60 150-300 100-200 Trang90 500 300 60 40 200 150 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV Các thiết bị cần bảo vệ + Máy biến áp + Thanh góp + Các thiết bị trạm * Xác định sơ đồ trạng thái sóng nguy hiểm Dựa vào sơ đồ nguyên lý lập sơ đồ thay trạm trạng thái sóng nguy hiểm Ta thấy sóng truyền từ đường dây vào trạm nguy hiểm Căn vào quy tắc đẳng trị ta thấy rằng: càng đường dây nối vào nút và đường truyền có nút có sóng điện áp truyền vào càng nguy hiểm và vận hành đường dây nguy hiểm nhiều đường dây Mặt khác máy cắt liên lạc, dao cách ly (ở máy cắt liên lạc) trạng thái mở sóng truyền vào máy biến áp nguy hiểm Từ ta có trạng thái nguy hiểm là trạm vận hành với máy biến áp T1 và đường dây D1 Trong sơ đồ này đường dây góp thay đoạn “ đường dây dài” với tổng trở song chúng.Trong tính toán thường lấy gần tổng trở sóng Z=400  cho đường dây và góp Tốc độ truyền sóng lấy v = 3.108 m/s Các thiết bị khác thay điện dung tập trung tương đương Ta có sơ đồ nguyên lý vận hành trạng thái nguy hiểm nhất: CL11 MC1 CL12 TG CL21 MC2 CL22 CSV Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý trạng thái sóng nguy hiểm Sơ đồ thay trạng thái nguy hiểm nhất: Hình 5.10 Sơ đồ thay thế trạng thái sóng nguy hiểm SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 Trang91 MBA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV Trong sơ đồ hình 5.9 điện dung có giá trị sau Máy biến áp: CMBA  1500pF Dao cách ly: C DCL  60 pF Thanh góp : CTG  CTG0 l CTG  1   8,33( pF / m) Z v 400.300 l  123, m : chiều dài góp CTG1  8,33.123.2  1026, 26( pF ) Máy cắt : C MC  500 pF - Sơ đồ trạng thái sóng rút gọn: Từ sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm ta rút gọn sơ đồ điểm sau: + Điểm 1: điểm đặt góp + Điểm 2: điểm đặt máy biến áp + Điểm 3: điểm đặt chống sét van Ta có sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm sau rút gọn sau: Hình 5.11 Sơ đồ thay thế rút gọn trạng thái sóng nguy hiểm Từ sơ đồ ta có khoảng cách điểm sau + Khoảng cách điểm và điểm 2: L12= 30m + Khoảng cách điểm và điểm 3: L13 = 9m Ta qui đổi điện dung điểm cần xét theo qui tắc phân bố lực: CA = C0 LB LA ;CB = C0 L A  LB L A  LB SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 Trang92 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV A O lA CA lB B Co CB Hình 5.12 Nguyên tắc momen lực Trong sơ đồ hình 5.10 điện dung nhận giá trị sau: 24 18 12 CCL 21  CMC  CCL 22 30 30 30 24 18 12  60  500  60  1026, 26  60  500  60  2018, 26 pF 30 30 30 C1  CCL11  CMC1  CCL12  CTG  16 18 CCL 21  CMC  CCL 22  CMBA 30 30 30 16 18  60  500  60  1500  1954 pF 30 30 30 C2  5.3.2 Thiết lập phương pháp tính điện áp nút sơ đồ rút gọn Để thuận tiện việc tính toán ta quy ước sau: Uij là sóng truyền từ nút i đến nút j và i U’ij là sóng truyền từ nút i đến nút j và j U’ij có giá trị Uij mặt thời gian bị chậm khoảng là tij a Thời gian truyền sóng nút Sóng truyền tới trạm là dạng xiên góc, xuất đường dây truyền vào trạm 220 kV với biên độ lớn U50% =1140 kV và độ dốc dầu sóng là a =300(kV/µs)  ds  U 50% 1140   3,8 s a 300 Ta tính toán với sóng truyền vào trạm là sóng xiên góc có phương trình: a.t (t   ds ) kV u U 50% (t   ds ) - Thời gian truyền sóng nút và nút 2: t12  l12 30   0,1 s v 300 - Thời gian truyền sóng nút và nút 3: t13  SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 l23   0,02 s v 300 Trang93 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV Dựa vào khoảng thời gian ta chọn Δt = 0,02 µs và gốc thời gian t = nút - Thời gian để sóng truyền tới nút là : t2=t1+t12=0+0,1=0,1µs - Thời gian để sóng truyền tới nút là : t3=t1+t13=0+0,02=0,02µs b Tính điện áp nút - Tại nút 1: Nút có ba đường dây tới với tổng trở sóng Z=400  nối với điện dung tập trung C1 = 2045,816 pF phải áp dụng phương pháp tiếp tuyến Ta có sơ đồ Petersen nút sau: Ut I Z Uco Z®t II Z C1 2U®t C1 Hình 5.13 Sơ đồ Petersen nút Tổng trở sóng đặng trị: Z dt  Z 400   133,333() 3 Hệ số khúc xạ nút là:  01   21   31  Suy ra: 2.133,333  0, 667 400 2Udt  m1 (U01'  U21'  U31' )  0,667(U01'  U21'  U31' ) Với U 01' , U 21' , U 31' là sóng tới nút sóng phản xạ đường dây, nút và nút truyền Ta có t13  0, 02 s  t12  0,1 s + Khi t  2t13  0, 04 s U21’ =U’31= ( chưa có sóng truyền đến) Do 2U dt  0,667.U01' '  0, U'21  + Khi 2t13  0,04 s  t  2t12  0, 2 s U31 Do 2Udt  0,667(U01'  U31' ) + Khi t  2t12  0, 2 s U21'  0,U31'  Do 2Udt  0,667(U01'  U21'  U31' ) SVTH: Mai Văn Tuấn Đ7H4 Trang94 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TKBV CHỐNG SÉT CHO TBA 220/110KV Để tính 2Udt khoảng thời gian t >2t12ta phải quan tâm tới nút 2,3 Ta tạm dừng tính nút và tính nút 2, khoảng thời gian từ t=0 đến t=t12 Sau tính điện áp nút 2,3 ta quay lại tính điện áp nút U 21'  U 21 (t  0,1) với U 21  U  U12' U31'  U31 (t  0,02) với U 31  U  U13' Biết 2U dt , Z dt và C1 tính điện áp nút theo phương pháp tiếp tuyến + Thời gian nạp mạch: TC1  Zdt C1  133,333.2045,816.106  0, 273( s) t 0, 02   0, 0732 TC1 0, 273 U1 (t  t )  t (2U dt (t  t )  U1 (t )) Tc1  0, 0732.(2U dt (t  t )  U1 (t )) U1 (t  t )  U1 (t )  U1 (t  t ) + Sóng phản xạ nút 1: U12  U1  U 21'  ' U13  U1  U 31 Khi thời gian (tương nút 2): t