Đồ án ngành hệ thống điện hà quốc vương

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV LỜI MỞ ĐẦU Đất nước bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, đại hoá, ngành điện giữ vai trò quan trọng việc phát triển kinh tế quốc dân Trong sống điện cần cho phục vụ sản xuất sinh hoạt Cùng với phát triển xã hội đòi hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục có chất luợng cao Xuất phát từ thực tế việc đảm bảo cho trạm biến áp đường dây truyền tải làm việc an toàn, không gặp cố, không gây gián đoạn cung cấp điện đặc biệt quan trọng Nhằm hoàn thiện kiến thức học bước đầu làm quen với thực tế em nhà trường khoa Hệ Thống Điện giao cho đề tài tốt nghiệp: “Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét trạm cắt 220/110kV ” Đồ án tốt nghiệp gồm có phần: Phần I: Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220/110kV đường dây 110kV Phần II: Chuyên đề tính toán bảo vệ chống sóng truyền vào trạm Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo trường Đại học Điện Lực nói chung thầy cô giáo khoa Hệ Thống Điện nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Ths Phạm Thị Thanh Đam, cô tận tình giúp đỡ trực tiếp bảo hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Do thiếu kinh nghiệm thức tế nên đề tài tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý thầy cô bạn để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 23 tháng 12 năm 2016 Sinh viên Hà Quốc Vương SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN MỘT: TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV VÀ ĐƯỜNG DÂY 110KV CHƯƠNG I : TÌNH HÌNH DÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH 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 .11 1.1.3 Tình hình dông sét Việt Nam 12 1.2 Ảnh hưởng dông sét 14 1.3 Vấn đề chống sét: 14 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110 kV 15 2.1 Khái niệm chung 15 2.2 Các yêu cầu kĩ thuật hệ thống chống sét đánh thẳng 15 2.3 Các công thức sử dụng để tính toán 16 2.3.1 Độ cao cột thu lôi 16 2.3.2 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi độc lập 16 2.3.3 Phạm vi bảo vệ hay nhiều cột thu lôi 17 2.4 Mô tả đối tượng bảo vệ 21 2.5 Tính toán phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp 22 2.5.1 Phương án 1: 23 2.5.1.1 Bố trí cột thu lôi: 23 2.5.1.2 Tính toán cho phương án 24 2.5.1.3 Phạm vi bảo vệ phương án 31 2.5.2 phương án 32 2.5.2.1 Bố trí cột thu lôi 32 2.5.2.2 Tính toán cho phương án 33 2.5.2.3 Phạm vi bảo vệ phương án 40 2.6 So sánh lựa chọn phương án 41 SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 42 3.1 Yêu cầu nối đất cho trạm biến áp 42 3.2 Tính toán nối đất 44 3.2.1 Nối đất an toàn, làm việc: 44 3.2.2 Nối đất chống sét 47 CHƯƠNG IV: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV 53 4.1 Khái niệm yêu cầu chung bảo vệ chống sét đường dây .53 4.2 Các tiêu bảo vệ chống sét đường dây 53 4.2.1 Phạm vi bảo vệ dây chống sét 53 4.2.2 Cường độ hoạt động sét .54 4.2.3 Số lần sét đánh vào đường dây 54 4.2.4 Số lần phóng điện sét đánh vào đường dây 55 4.2.5 Số lần cắt điện sét đánh vào đường dây .56 4.2.6 Số lần cắt điện điện áp cảm ứng 57 4.3 Tính toán tiêu bảo vệ chống sét đường dây 57 4.3.1 Thông số đường dây cần bảo vệ 57 4.3.2 Xác định độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở dây chống sét đường dây 58 4.3.3 Tính số lần sét đánh vào đường dây 61 4.3.4 Suất cắt sét đánh vào đường dây 62 4.3.4.1 Suất cắt sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 62 4.3.4.2 Suất cắt sét đánh vào khoảng vượt 63 4.3.4.3 Tính suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột 67 PHẦN HAI: CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN SÓNG TRUYỀN TỪ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN VÀO TRẠM BIẾN ÁP .87 CHƯƠNG V: BẢO VỆ SÓNG QUÁ ĐIỆN ÁP TRUYỀN TỪ ĐƯỜNG DÂY VÀO TRẠM 88 I Khái niệm chung 88 II CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỆN ÁP TRÊN CÁCH ĐIỆN CỦA THIẾT BỊ KHI CÓ SÓNG TRUYỀN VÀO TRẠM 89 2.1 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp lập bảng 89 SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 2.2 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp đồ thị 92 2.3 Tính toán điện áp cách điện thiết bị có sóng truyền vào trạm phương pháp tiếp tuyến 95 III TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRUYỀN VÀO TRẠM 96 3.1 Lập sơ đồ thay rút gọn trạng thái nguy hiểm trạm .96 3.2 Thiết lập phương pháp tính điện áp nút sơ đồ rút gọn 99 3.3 Đặc tính cách điện nút cần bảo vệ 103 3.3.1 Đặc tính điện áp chịu đựng máy biến áp 110 kV .104 3.3.2 Đặc tính V-S góp 110 kV 104 3.3.3 kiểm tra dòng điện qua chống sét van 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO .107 SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển phóng điện sét 10 Hình 1.2 Dạng tổng quát sóng sét 10 Hình 1.3 Dạng xiên góc sóng sét 11 Hình 1.4 dạng hàm số mũ sóng sét 11 Hình 2.1: Phạm vi bảo vệ cột thu sét 17 Hình 2.2: Phạm vi bảo vệ hai cột có độ cao 18 Hình 2.3: phạm vi bảo vệ hai cột thu lôi có độ cao khác 19 Hình 2.4 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi 20 Hình 2.5 Phạm vi bảo vệ cột thu lôi 20 Hình 2.6: Phạm vi bảo vệ dây chống sét 21 Hình 2.7 Mặt trạm cắt 220kV 22 Hình 2.8 Bố trí cột thu lôi phương án 24 Hình 2.9 Phạm vi bảo vệ phương án 31 Hình 2.10 Bố trí cột thu lôi cho phương án 32 Hình 2.11 Phạm vi bảo vệ phương án 40 l l2 Hình 3.1: Hệ số hình dạng K  f ( ) 47 Hình 3.2: Sơ đồ đẳng trị hệ thống nối đất 48 Hình 3.3: Sơ đồ đẳng trị rút gọn 48 hình 4.1: góc bảo vệ dây thu sét 54 Hình4.2: Kết cấu cột điện 57 Hình 4.3: Sơ đồ xác đinh hệ số ngẫu hợp 60 Hình 4.4 Sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét 63 Hình 4.5 đồ thị Ucd(a,t) Upd(t) 66 Hình 4.6: Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào khoảng vượt 67 Hình 4.7 Sét đánh vào đỉnh cột có treo dây chống sét 68 Hình 4.8: Sơ đồ tương đương mạch đẫn dòng sét chưa có sóng phản xạ tới 70 Hình 4.9 Sơ đồ tương đương mạch dẫn dòng điện có sóng phản xạ tới 72 Hình 4.10: Điện áp đặt lên cách điện đường dây sét đánh vào đỉnh cột 85 SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV Hình 4.11 Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào đỉnh cột 86 Hình 5.1 Sóng truyền đường dây 90 Hình 5.2 Sơ đồ tương đương với thông số tập trung 90 Hình 5.3 Quy tắc sóng đẳng trị 91 Hình 5.4: Đặc tính V – A chống sét van ZnO 93 Hình 5.5 Sóng tác dụng lên điện trở phi tuyến đặt cuối đường dây 93 Hình 5.6: Đồ thị xác định U(t), I(t) chống sét van từ đặc tính V-A 94 Hình 5.7 Sóng tác dụng lên điện dung đặt cuối đường dây 95 Hình 5.8 Xác định điện áp UC(t) phương pháp tiếp tuyến 96 Hình 5.9:Sơ đồ nguyên lý trạng thái sóng nguy hiểm 98 Hình 5.10:Sơ đồ thay trạng thái sóng nguy hiểm 98 Hình 5.11: Sơ đồ thay rút gọn trạng thái sóng nguy hiểm 99 Hình 5.12: Nguyên tắc momen lực 99 Hình 5.13: Sơ đồ Petersen nút 100 Hình 5.14 Sơ đồ Petersen nút 102 Hình 5.15 Sơ đồ Petersen nút 103 Hình 5.16: kiểm tra điện áp tác dụng lên cách điện máy biến áp 104 Hình 5.17: kiểm tra an toàn cách điện góp 220 kV 105 Hình 5.18: dòng điện qua chống sét van 106 SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Số liệu sét năm 2012 địa phương 13 Bảng 1.2:Mật độ phóng điện xuống khu vực 13 Bảng 1.3:Tình hình cố lưới điện miền bắc 14 Bảng 2.4: Kết tính bán kính bảo vệ cặp cột biên phương án 39 Bảng 4.1: Bảng xác suất hình thành hồ quang   f ( Elv ) 56 Bảng 4.2 giá trị Ucd(t) tác dụng lên chuỗi sứ 65 Bảng 4.3: Đặc tính phóng điện chuỗi sứ 65 Bảng 4.4: Đặc tính xác suất phóng điện với Rc=7  67 đ Bảng 4.6 Tính ucu (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 77 t Bảng 4.7 Tính ucu (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 78 Bảng 4.8 Tính ic (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 80 Bảng 4.9 Tính di c (a,t) sét đánh vào đỉnh cột 81 dt Bảng 4.10 Tính U c ( a, t ) sét đánh vào đỉnh cột 82 Bảng 4.11 Tính U dcs (a, t ) sét đánh vào đỉnh cột 83 Bảng 4.12 Tính Ucd(a,t)kV sét đánh vào đỉnh cột (Rc=7) 84 Bảng 4.13: Đặc tính xác suất phóng điện  pd 85 Bảng 5.1: Bảng điện dung tương đương thiết bị trạm 96 Bảng 5.2: Điện áp chịu đựng máy biến áp theo thời gian 104 Bảng 5.3: Đặc tính V-S góp 105 SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV PHẦN MỘT: TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀ NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV VÀ ĐƯỜNG DÂY 110 KV SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 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 biện pháp chống sét có từ lâu lịch sử lâu dài với phát triển ngành điện Ngày người ta tìm phương pháp hệ thống thiết bị phòng chống sét đánh Sét 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 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 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 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 tích (-) tạo nên tượng trung hòa điện Các điện tích (-) lại phát triển phía mặt đất hình thành tia tiên đạo (dòng plasma có điện dẫn lớn) Tia tiên đạo phát triển phía mặt đất trường đầu dòng 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 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 Tốc độ dòng sét ngược từ mặt đất đến đám mây: Vng = 1,5 109 ÷ 2.1010 cm/s SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 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 is Trong đó: 0,5.Imax   ds thời gian đầu sóng  is = ÷ Imax  Ts thời gian toàn sóng  ds t Ts Hình 1.2 Dạng tổng quát sóng sét  Dạng xiên góc SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV danh định lưới điện, dòng điện rò qua bé (nhỏ 10mA) Nhưng có điện áp lớn đặt vào điện trở giảm mạnh Điều thể rõ đặc tính 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 Đặc tính chống sét van : 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 cuối đường dây (Hình 5.5) Ut Z Z x CSV 2Ut 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: 2Ut  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: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 93 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 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 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 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 ( 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 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: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 94 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 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 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 dUC  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 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 SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 95 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV UC(t) trùng với đường xiên Các bước tiến hành tương tự điện áp UC(t) có dạng đường gãy khúc Hình 5.8 Xác định điện áp UC(t) phương pháp tiếp tuyến III TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRUYỀN VÀO TRẠM 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 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 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 Đặc tính thiết bị SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Điện dung, pF T.số giới hạn T số trung bình Trang 96 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Máy biến áp điện lực THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV Công suất lớn, có bù điện dung 1000-3000 1500 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 Công suất bé, không bù điện 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 nối 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 toán thường lấy gần tổng trở sóng Z=400  cho đường dây 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: SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 97 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CL11 THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV MC1 CL12 TG CL21 MC2 CL22 MBA 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 trạng thái sóng nguy hiểm Trong sơ đồ hình 5.9 điện dung có giá trị sau Máy biến áp: CMBA  1500 pF Dao cách ly: C DCL  60 pF Thanh góp : CTG  CTG l CTG  1   8,33( pF / m) Z v 400.300 l  140m : chiều dài góp CTG1  8,33.140  1166, 2( 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: SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 98 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV Hình 5.11: 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= 24 m + Khoảng cách điểm điểm 3: L13 = 4m 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 lB B Co CB Hình 5.12: Nguyên tắc momen lực Trong sơ đồ hình 5.10 điện dung nhận giá trị sau: 20 16 12 CCL 21  CMC  CCL 22 24 24 24 20 16 12  60  500  60  1166,  60  500  60  2199,533 pF 24 24 24 C1  CCL11  CMC1  CCL12  CTG  12 CCL 21  CMC  CCL 22  CMBA 24 24 24 12  60  500  60  1500  1706, 667 pF 24 24 24 C2  3.2 Thiết lập phương pháp tính điện áp nút sơ đồ rút gọn Để thuận tiện việc tính toán ta quy ước sau: SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 99 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 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 110 kV với biên độ lớn U50% =660 kV độ dốc dầu sóng a =220(kV/µs) U 50% 660   3 s a 220  ds  Ta tính toán 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: l12 24   0,08 s v 300 t12  - Thời gian truyền sóng nút nút 3: l`13   0,02 s v 300 t13  Dựa vào khoảng thời gian ta chọn Δt = 0,02 µs gốc thời gian t = nút - Thời gian để sóng truyền tới nút : t2=t1+t12=0+0,08=0,08µs - 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 = 2199,533 pF phải áp dụng phương pháp tiếp tuyến Ta có sơ đồ Petersen nút sau: Ut I Z Uco Z C1 Z®t II 2U®t C1 Hình 5.13: Sơ đồ Petersen nút SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 100 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 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 ' ' 2U dt   m1 (U 01'  U 21  U 31' )  0, 667(U 01'  U 21  U 31' ) 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, 08 s + Khi t  2t13  0, 04 s U21’ =U’31= ( chưa có sóng truyền đến) Do 2U dt  0, 667.U 01' '  0, U '21  + Khi 2t13  0, 026 s  t  2t12  0,16 s U 31 Do 2U dt  0, 667(U 01'  U 31' ) + Khi t  2t12  0,16 s U 21'  0,U 31'  Do 2U dt  0, 667(U 01'  U 21'  U 31' ) Để tính 2Udt khoảng thời gian t > 2t12 ta 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, 08) với U 21  U  U12' U 31'  U 31 (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  Z dt C1  133,333.2199,533.10 6  0, 293(  s) t 0, 013   0, 044 TC1 0, 293 SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 101 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV U1 (t  t )  t (2U dt (t )  U1 (t )) Tc1  0, 044.(2U dt (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 2/3h thì: rx  0,75h.(1  hx ) h (2.4) Biểu diễn hình vẽ sau: (Hình 2-1 ) SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 16 ĐỒ ÁN... toàn trạm - Tính độ cao h cột thu lôi: h = + hx (Với hx: độ cao vật bảo vệ) SVTH: Hà Quốc Vương D7H4 Trang 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV - Kiểm tra