Đồ án ngành hệ thống điện hoàng văn phong

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV MỤC LỤC Trang PHẦN I : TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNHTRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP 220 KVVÀ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY 110 KV CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH DƠNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀẢNH HƯỞNG CỦA DÔNG SÉT TỚI LƯỚI ĐIỆN 1.1 HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Cường độ hoạt động sét 1.1.3 Tình hình dơng sét Việt Nam .4 1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA GIÔNG SÉT 1.3 VẤN ĐỀ CHỐNG SÉT CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110KV .7 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG 2.2 CÁC YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI HỆ THỐNG CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNG 2.2.1 Các cơng thức sử dụng để tính tốn Độ cao cột thu lôi 2.2.2 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi độc lập .8 2.2.3 Phạm vi bảo vệ hay nhiều cột thu lôi .9 2.4 MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ .12 2.4.1 Phương án 1: 14 2.4.1.1 Bớ trí cột thu lôi: 14 2.4.1.2 Tính tốn cho phương án .14 2.4.1.3 Phạm vi bảo vệ phương án .20 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 24 3.1 Yêu cầu nối đất cho trạm biến áp 24 3.2 Tính tốn nới đất 26 3.2.1 Nới đất an tồn 26 3.2.2 Nối đất chống sét 30 CHƯƠNG 4: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV 42 4.1 KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 42 4.2 CÁC CHỈ TIÊU BẢO VỆ CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY 42 SVTH: Hoàng Văn Phong GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV 4.2.1 Phạm vi bảo vệ dây chống sét 42 4.2.2 Cường độ hoạt động sét 43 4.2.3 Số lần sét đánh vào đường dây .43 4.2.4 Sớ lần phóng điện sét đánh vào đường dây 44 4.2.5 Số lần cắt điện sét đánh vào đường dây 45 4.2.6 Số lần cắt điện điện áp cảm ứng 45 4.3 TÍNH TỐN CHỈ TIÊU BẢO VỆ CHỐNG SÉT CỦA ĐƯỜNG DÂY 46 4.3.1 Thông số đường dây cần bảo vệ 46 4.3.2 Xác định độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở dây chống sét đường dây .47 4.3.3 Tính sớ lần sét đánh vào đường dây 50 4.3.4 Suất cắt sét đánh vào đường dây .51 4.3.4.1 Suất cắt sét đánh vịng qua dây chớng sét vào dây dẫn .51 4.3.4.2 Suất cắt sét đánh vào khoảng vượt 52 4.3.4.3 Tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột .56 CHƯƠNG 5: BẢO VỆ SÓNG QUÁ ĐIỆN ÁP TRUYỀN TỪ ĐƯỜNG DÂY VÀO TRẠM 78 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG .78 5.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐIỆN ÁP TRÊN CÁCH ĐIỆN CỦATHIẾT BỊ KHI CÓ SÓNG TRUYỀN VÀO TRẠM .79 5.2.1 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp lập bảng 79 5.2.2 Tính tốn điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp đồ thị 82 5.2.3 Tính tốn điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp tiếp tuyến 85 5.3 TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRUYỀN VÀO TRẠM 86 5.3.1 Lập sơ đồ thay rút gọn trạng thái nguy hiểm trạm 86 5.3.2 Thiết lập phương pháp tính điện áp nút sơ đồ rút gọn 90 5.3.3 Đặc tính cách điện nút cần bảo vệ 93 5.3.3.1Đặc tính điện áp chịu đựng máy biến áp 220 kV 93 5.3.3.2 Đặc tính V-S góp 220 kV 94 5.3.3.3 kiểm tra dịng điện qua chớng sét van .95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 SVTH: Hoàng Văn Phong GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Số ngày sét năm Bảng 1.2 Số liệu sét năm 2012 địa phương Bảng 1.3 Mật độ phóng điện x́ng khu vực Bảng 1.4 Tình hình cớ lưới điện miền bắc .6 Bảng 2.1 Độ cao tối thiểu cột phía 110kV phương án 1: 15 Bảng 2.2 Độ cao hiệu dụng cột thu lơi phía 220kV phương án 16 Bảng 2.3 Kết tính bán kính bảo vệ cặp cột biên .18 l l2 Bảng Bảng K  f ( ) 29   ds   ds  Bảng 3.2 Bảng tính tốn chuỗi sớ  e TK 33 k 1 k  Bảng 3.3 Bảng tính tốn chuỗi số  e TK 36 k 1 k Bảng 3.4 Hệ số sử dụng nối cọc theo dãy 38 Bảng 3.5 Kết tính tốn giá trị Bk .40 Bảng 4.1 Bảng xác suất hình thành hồ quang   f ( Elv ) 45 Bảng 4.2.Giá trị Ucd(t) tác dụng lên chuỗi sứ 54 Bảng 4.3 Đặc tính phóng điện chuỗi sứ 54 Bảng 4.4.Đặc tính xác suất phóng điện 55 đ Bảng 4.5.Tính ucu (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 69 t Bảng 4.6.Tính ucu (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 70 Bảng 4.7.Tính ic (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 71 Bảng 4.8.Tính di c (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 72 dt Bảng 4.9.Tính U c ( a, t ) Bảng 4.10 Tính sét đánh vào đỉnh cột 73 U dcs ( a, t ) sét đánh vào đỉnh cột 74 Bảng 4.11.TínhUcd(a,t) kV sét đánh vào đỉnh cột 75 Bảng 4.12 Đặc tính xác suất phóng điện  pd 76 Bảng 5.1 Bảng điện dung tương đương thiết bị trạm 87 Bảng 5.2 Điện áp chịu đựng máy biến áp theo thời gian 94 Bảng 5.3 Đặc tính V-S góp 94 SVTH: Hoàng Văn Phong GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển dòng điện sét Hình 1.2 Dạng tổng quát sóng sét Hình 1.3 Dạng xiên góc sóng sét .4 Hình 1.4 Dạng hàm sớ mũ sóng sét Hình 2.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét Hình 2.2.Phạm vi bảo vệ hai cột có độ cao .9 Hình 2.3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu lôi có độ cao khác .10 Hình 2.4 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi 11 Hình 2.5 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi 11 Hình 2.6 Phạm vi bảo vệ dây chống sét 12 Hình 2.7 Mặt trạm 220kV 13 Hình 2.8 Bớ trí cột thu lôi phương án 14 Hình 2.9 Phạm vi bảo vệ phương án 20 l l2 Hình 3.1 Hệ sớ hình dạng K  f ( ) 29 Hình 3.2 Sơ đồ đẳng trị hệ thống nối đất 30 Hình 3.3 Sơ đồ đẳng trị rút gọn 30 Hình 3.4 Hình thức nối đất bổ sung .37 Hình 3.5 Đồ thị T 39 Hình 3.6 Xác định nghiệm phương trình tgX k  0,053 X k 40 Hình 4.1 Góc bảo vệ dây thu sét 43 Hình 4.2 Đồ thị   f ( Elv ) 45 Hình 4.3 Kết cấu cột điện 46 Hình 4.4 Sơ đồ xác đinh hệ sớ ngẫu hợp 49 Hình 4.5 Sét đánh vào khoảng vượt dây chớng sét 52 Hình 4.6 đồ thị Ucd(a,t) Upd(t) 54 Hình 4.7 Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào khoảng vượt 56 Hình 4.8 Sét đánh vào đỉnh cột có treo dây chớng sét 56 Hình 4.9 Sơ đồ tương đương mạch đẫn dịng sét chưa có sóng phản xạ tới 59 SVTH: Hoàng Văn Phong GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV Hình 4.10 Sơ đồ tương đương mạch dẫn dịng điện có sóng phản xạ tới .60 Hình 4.11 Điện áp đặt lên cách điện đường dây sét đánh vào đỉnh cột 76 Hình 4.12 Đường cong thơng sớ nguy hiểm sét đánh vào đỉnh cột .77 Hình 5.1 Sóng truyền đường dây 80 Hình 5.2 Sơ đồ tương đương với thông số tập trung 80 Hình 5.3 Quy tắc sóng đẳng trị .81 Hình 5.4 Đặc tính V – A chớng sét van ZnO 83 Hình 5.5 Sóng tác dụng lên điện trở phi tuyến đặt ći đường dây .83 Hình 5.6 Đồ thị xác định U(t), I(t) chống sét van từ đặc tính V-A 84 Hình 5.7 Sóng tác dụng lên điện dung đặt ći đường dây 85 Hình 5.8 Xác định điện áp UC(t) phương pháp tiếp tuyến 86 Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý trạng thái sóng nguy hiểm 88 Hình 5.10 Sơ đồ thay rút gọn trạng thái sóng nguy hiểm 89 Hình 5.11 Nguyên tắc momen lực 89 Hình 5.12 Sơ đồ Petersen nút 90 Hình 5.13 Sơ đồ Petersen nút .92 Hình 5.14 Sơ đồ Petersen nút .93 Hình 5.15 kiểm tra điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp 94 Hình 5.16 kiểm tra an tồn cách điện góp 220 kV .95 Hình 5.17 Dịng điện qua chớng sét van .95 SVTH: Hoàng Văn Phong GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV PHẦN I TÍNH TỐN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV VÀ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY 220 KV SVTH: Hoàng Văn Phong Trang GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV CHƯƠNG I TÌNH HÌNH DƠNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀẢNH HƯỞNG CỦA DÔNG SÉT TỚI LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM Việc nghiên cứu dông sét biện pháp chống sét có từ lâu lịch sử lâu dài với phát triển ngành điện.Ngày người ta tìm phương pháp hệ thớng thiết bị phịng chớng sét đánh Sét tượng tự nhiên có mật độ, biên độ, thời gian phóng điện, biên độ dớc sét khơng thể dự đốn trước nên việc nghiên cứu chống sét quan trọng đặc biệt ngành điện 1.1 HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT 1.1.1 Khái niệm chung Dông tượng thời tiết kèm theo sấm, chớp xảy Cơn dơng hình thành có khới khơng khí nóng ẩm chuyển động thẳng Cơn dơng kéo dài 30 phút đến 12 giờ, trải rộng từ vài chục đến hàng trăm kilomet Sét tượng phóng điện tia lửa khoảng cách điện cực lớn (trung bình khoảng 5km) Q trình phóng điện sét giớng q trình xảy trường khơng đồng Q trình hình thành sét Các q trình khí tạo nên đám mây mang điện tích: Các điện tích âm (-) tập trung thành nhóm, điện tích dương (+) rải đám mây Q trình phóng điện từ điện tích (+) sang điện tích (-) tạo nên tượng trung hịa điện Các điện tích (-) cịn lại phát triển phía mặt đất hình thành tia tiên đạo (dịng plasma có điện dẫn lớn) Tia tiên đạo phát triển phía mặt đất trường đầu dịng tăng làm ion hóa mãnh liệt mơi trường xung quanh tạo nên thác điện tử chứa nhiều điện tích Càng gần mặt đất sớ điện tích lớn tạo nên dịng phóng điện ngược phát triển phía đám mây, hồn thành phóng điện sét Tớc độ dịng sét xi từ đám mây đến mặt đất: vx  1,5.107  2.108 cm / s SVTH: Hoàng Văn Phong Trang GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV Tớc độ dịng 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 Dịng phóng điện ngược Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển dòng điện sét Các dạng sóng sét  Dạng tổng quát Imax is Trong đó:   ds thời gian đầu sóng 0,5.Imax  is = ÷ Imax  Ts thời gian tồn sóng  ds Ts t Hình 1.2 Dạng tổng quát sóng sét  Dạng xiên góc SVTH: Hoàng Văn Phong Trang GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV is Trong đó: Imax  is = a.t (t <  ds)  is = a. ds = Imax (t > ds)  a độ dớc 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 dịng 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 1.1.2 Cường độ hoạt động sét Số ngày sét năm nng Bảng 1.1 Số ngày sét năm Vùng lãnh thổ Vùng xích đạo Vùng nhiệt đới Vùng ôn đới Vùng hàn đới nngs 100 ÷ 150 ngày 60 ÷ 150 ngày ( Việt Nam) 30 ÷ 50 ngày < ngày a Mật độ sét Là số lần sét đánh xuống 1km2 mặt đất ngày có sét: ms  0,1  0,15 Sớ lần phóng điện xuống đất năm: N  m s n ngs   0,1  0,15  n ngs 1.1.3 Tình hình dơng sét Việt Nam Theo đề tài KC–03-07của viện lượng, năm số ngày sét miền bắc khoảng từ 70 đến 100 ngày sớ lần có dơng từ 150-300 lần SVTH: Hoàng Văn Phong Trang GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BVCS CHO TBA 220/110KV VÀ ĐD 110KV Bảng 1.2 Số liệu sét năm 2012 địa phương Ngày dông trung bình (ngày / năm) Giờ dơng trung bình ( / năm) Đồng ven biển 81,1 215,6 6,47 Miền núi trung du bắc 61,6 219,1 6,33 Caonguyên miền trung 47,6 126,21 3,31 5,8 44 95,2 3,55 5,8 60,1 89,32 5,37 5,9 Vùng Ven biển miền trung Đồng miền nam Mật độ Tháng sét trung dông cực bình đại Vùng có nhiều dơng miềm bắc khu vực Móng Cái, Tiên Yên (Quảng Ninh) năm có 100 – 110 ngày dơng sét Nơi dơng QuảngBình, hàng năm có 80 ngày dông, xét diễn biến mùa dông năm, mùa dơng khơng hồn tồn đồng vùng Nói chung miền bắc dơng tập trung từ tháng 4-9 , phía tây bắc dơng tập trung từ tháng 5-8 năm Trên vùng duyên hải trung từ phía bắc đến Quảng Ngãi khu vực tương đới nhiều dơng tháng Sớ ngày có dơng xấp xỉ 10 ngày / tháng, tháng có nhiều dơng tháng 5, có từ 12–15 ngày Miền nam có nhiều dơng, hàng năm quan sát từ 40 đến 50 ngày đến 100 ngày tùy nơi Khu vực nhiều dông sét đồng nam bộ, sớ ngày dơng sét lên đến 120 – 140 ngày/năm Qua số liệu khảo sát ta thấy trung bình dơng sét miền Bắc – Trung – Nam, vùng lân cận lại có mật độ sét tương đới giớng Theo kết nghiên cứu người ta lập đồ phân vùng dơng sét tồn Việt Nam Từ số liệu ngày dông, số lượng đo lường nghiên cứu thực giai đoạn tính tốn đưa sớ liệudự kiến mật độ phóng điện x́ng khu vực SVTH: Hồng Văn Phong Trang GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP V-A chống sét van ZnO Ở ta chọn loại chống sét van không khe hở có nhiều ưu điểm so với loại chớng 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 chớng sét van có đặc tính V – A sau: A  285;   0, 025 Xác định điện áp dòng điện chống sét van: Nếu điểm nút có ghép điện cảm, điện dung điện trở sóng tới có dạng việc xác định điện áp điểm nút phương pháp toán học thường phức tạp Trong trường hợp dùng phương pháp đồ thị Tác dụng sóng lên điện trở phi tuyến đặt ći đường dây (Hình 5.5) Ut Z Z x 2Ut CSV Ux CSV 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 chớng sét van khơng khe hở: SVTH: Hồng Văn Phong Trang 83 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 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 chớng sét van 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 sớ a sóng tới dóng ngang sang, xác định điểm b đường cong ucsv + icsv.Z từ điểm b dóng thẳng x́ng gặp đường đặc tính V-A điểm c, từ điểm c dóng ngang sang gặp đường dịng từ x́ng điểm d, điểm d 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 chớng sét van phía đường dây Khi có sóng dạng vào trạm, trước chớng sét van làm việc điện áp đặt lên cách điện ( điện áp đặt lên chớng sét van ) có giá trị 2ut(t) Chớng sét làm việc đường đặc tính V-S giao với đường 2ut(t), lúc điện trở phi tuyến chống sét van ghép trực tiếp vào mạch điện áp đặt lên chống sét van điện áp đặt lên cách điên thiết bị SVTH: Hoàng Văn Phong Trang 84 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 5.2.3 Tính tốn 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 cách giải đồ thị phương trình vi phân dạng: dY  ay  F(t) dt  5.8  Ví dụ sơ đồ 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 sớ hàm sớ 2U(t) thời điểm thừa nhận 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 thừa nhận khoảng thời gian hàm UC(t) trùng với đường xiên Các bước tiến hành tương tự điện áp UC(t) có dạng đường gãy khúc SVTH: Hoàng Văn Phong Trang 85 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Hình 5.8 Xác định điện áp UC(t) phương pháp tiếp tuyến 5.3TÍNH TỐN 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 tốn cần xác định chế độ vận hành nguy hiểm mặt bảo vệ sóng truyền vào trạm, điều đảm bảo sớ liệu tính tốn cho khả xác định mức độ bảo vệ an toàn cao Sơ đồ xuất phát thường phức tạp, để q trình tính tốn khơng phức tạp cần có đơn giản hóa hợp lý Do thời gian trì sóng q 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 dây nới trạm thay mạch gồm nhiều phần tử dạng hình  SVTH: Hồng Văn Phong Trang 86 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Bảng 5.1 Bảng điện dung tương đương thiết bị trạm Đặc tính thiết bị Loại thiết bị Điện dung, pF T.số giới hạn T sớ trung bình Máy biến áp Cơng suất lớn, có bù điện dung 1000-3000 1500 điện lực Cơng suất bé, không bù điện 300-1000 500 200-500 300 Ở trạng thái đóng 300-800 500 Ở trạng thái mở 200-500 300 Ở trạng thái đóng 40-80 60 Ở trạng thái mở 30-60 40 Kiểu tụ điện 150-300 200 Kiểu khác 100-200 150 dung Máy biến áp đo lường Máy cắt điện Dao cách ly Sứ xuyên 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: đường dây nới vào nút đường truyền có nút có sóng điện áp truyền vào nguy hiểm 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 trạm vận hành với máy biến áp T1 đường dây D1 Trong sơ đồ đường dây góp thay đoạn “ đường dây dài” với tổng trở song chúng.Trong tính tốn thường lấy gần tổng trở sóng Z=400  cho đường dây góp Tớc độ truyền sóng lấy v = 3.108 m/s Các thiết bị khác thay điện dung tập trung tương đương SVTH: Hoàng Văn Phong Trang 87 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Ta có sơ đồ nguyên lý vận hành trạng thái nguy hiểm nhất: CL11 MC1 CL12 TG CL21 MC2 CL22 MBA CSV Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý trạng thái sóng nguy hiểm nhất Sơ đồ thay trạng thái nguy hiểm nhất: Hình 5.10:Sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm 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 chớng sét van SVTH: Hồng Văn Phong Trang 88 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Ta có sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm sau rút gọn sau: Hình 5.10 Sơ đồ thay rút gọn trạng thái sóng nguy hiểm Từ sơ đồ ta có khoảng cách điểm sau + Khoảng cách điểm điểm 2: L12= 30m + Khoảng cách điểm 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 A lA CA O B lB Co CB Hình 5.11 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  SVTH: Hoàng Văn Phong Trang 89 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 5.3.2 Thiết lập phương pháp tính điện áp nút sơ đồ rút gọn Để thuận tiện việc tính tốn ta quy ước sau: Uij sóng truyền từ nút i đến nút j i U’ij sóng truyền từ nút i đến nút j j U’ij có giá trị Uij mặt thời gian bị chậm khoảng tij a Thời gian truyền sóng nút Sóng truyền tới trạm dạng xiên góc, xuất đường dây truyền vào trạm 220 kV với biên độ lớn U50% =1140 kV độ dốc dầu sóng a =300(kV/µs)  ds  U 50% 1140   3,8 s a 300 Ta tính tốn với sóng truyền vào trạm sóng xiên góc có phương trình: a.t (t   ds ) kV u U 50% (t   ds ) - Thời gian truyền sóng nút nút 2: t12  l12 30   0,1 s v 300 - Thời gian truyền sóng nút nút 3: t13  l23   0,02 s v 300 Dựa vào khoảng thời gian ta chọn Δt = 0,02 µs gớc thời gian t = nút - Thời gian để sóng truyền tới nút : t2=t1+t12=0+0,1=0,1µs - Thời gian để sóng truyền tới nút : 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 Z®t II C1 2U®t C1 Hình 5.12 Sơ đồ Petersen nút SVTH: Hoàng Văn Phong Trang 90 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 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' sóng tới nút sóng phản xạ đường dây, nút 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' ) Để tính 2Udt khoảng thời gian t >2t12ta phải quan tâm tới nút 2,3 Ta tạm dừng tính nút 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 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 )) SVTH: Hoàng Văn Phong Trang 91 GVHD: Ths Phạm Thị Thanh Đam TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 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 đới với nút 2): t