BÀI THU HOẠCH HÓA VÀ SỰ CỐ

KHẢO SÁT SỰ TÁC ĐỘNG CỦA SẤM SÉT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 132KV KUALA KRAI–GUA MUSANG SVTH: Phạm Thành Hân 21000916 Huỳnh Thế Bảo - 21000169 BÀI THU HOẠCH Mơ hình hóa cố Page BÀI THU HOẠCH KHẢO SÁT SỰ TÁC ĐỘNG CỦA SẤM SÉT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 132KV KUALA KRAI–GUA MUSANG Tổng quan: sấm sét vấn đề quan trọng quan tâm, nghiên cứu nhiều hệ thống sấm sét gây nhiều thiệt hại hệ thống truyền tải Một thiệt hại xảy gây cao áp đột ngột phóng điện bề mặt Một nghiên cứu tiến hành nhắm khảo sát ảnh hưởng điện trở đất, kháng đất, trở áp tháp, chiều cao tháp số lượng dây bảo vệ áp, tỷ lệ phóng điện bề mặt (BFR) khả gây hại cho trạm biến áp Một ví dụ điển hình thực đường dây truyền tải bán đảo malaysia 132KV kuala Krai-gua musang, số liệu đường dây truyền tải thu thập từ Tenaga Nasional Berhad (TNB) cho nghiên cứu phân tích tượng phóng điện bề mặt Phần mền PSCAD (Power System Computer Aided Desgin) sử dụng để xây dựng mô hình thành phần thiết yếu đường dây tải điện như: sứ cách điện, điện trở tháp chân tháp dùng để xây dựng phân tích mơ hình tượng phóng điện bề mặt Việc tìm hiểu từ liệu phân tích nhận thấy tác động xấu sấm sét Và có lựa chọn đắn để giảm tác động sét , cải thiện chất lượng hệ thống đường dây Việc nghiên cứu hữu ích hệ thống truyền tải điện kế hoạch sau malaysia I/ GIỚI THIỆU: Về mặt bản, vấn đề sét trạm bao gồm cố hệ thống bảo vệ tượng phóng điện qua bề mặt Vấn đề quan tâm nhiều tượng phóng điện qua bề mặt, kiện sét đánh trực tiếp đường dây pha hỏng cách điện thường gây thiệt hại Backflashover xảy có sét đánh lên tháp dây bảo vệ, điện áp đỉnh tháp đủ lớn để phóng hồ quang qua lớp cách điện Backflashover thường gây điện áp dốc, xảy nhanh chóng, thường tiêu chí u cầu mơ cho việc nghiên cứu Và ý nhận thấy sét đánh trực tiếp lên dây pha tạo sóng có độ dốc Mơ hình hóa cố Page Độ dốc giảm điện áp nhanh chóng đường dây phụ thuộc vào thông số đường dây Vầng quang nhân tố quan trọng việc giảm độ dốc (steepness) tăng đột ngột điện áp nhanh chóng Mục đích viết khảo sát tác động thông số đường dây đến giá trị áp đầu đường dây, mức độ phóng điện qua bề mặt (backflashover rate) mức độ thiệt hại máy biến trạm truyền tải 132KV Kuala Krai-Gua Musang Thống số đường dây là: Điện kháng đất Điện trở đất Chiều cao tháp Trở kháng áp tháp Số lượng dây bảo vệ Phân tích mơ phóng điện bề mặt, bao gồm mơ hình xác khơng chắn thơng số ước lượng trường hợp đặc biệt Bài nghiên cứu có ý nghĩa kiến thức nhân loại, đưa phương hướng thiết kế cho hệ thống truyền tải Góp phần cải thiện điều chỉnh thiết kế để làm giảm thiệt hại tác động BFR thiệt hại trạm biến II/ CÁC THÔNG SỐ VÀ MÔ TẢ CỦA HỆ THỐNG ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI KUALA KRAI-GUA MUSANG BẢNG – Thống số truyền tải Thông số Trạm bắt đầu truyền tải Trạm kết thúc Mức độ điện áp (KV) Số trụ điện (tháp) Độ dài dây Sứ cách điện Đường Khoảng cách dây (tối đa) Mật độ trung bình phóng điện xuống đất BFR ( tỷ lệ phóng điện qua bề mặt) Điện trở đất (ohm) Điện kháng đất Mơ hình hóa cố Chi tiết Kuala Krai Gua Musang 132 295 112.81 14 đĩa x 146 mm x 300 mm2 Batang 8.89m lần/ Km2/ năm 4.19 lần/ 100Km/ năm 2-558 200-300 Page III/ MƠ HÌNH HĨA BACKFLASHOVER ĐỂ PHÂN TÍCH: Việc mơ hình hóa backflashover để phân tích bao gồm mơ hình đường dây truyền tải mơ hình sấm sét PSCAD sử dụng để phát triển mơ hình dựa linh hoạt xây dựng mơ hình tùy chỉnh, cách lắp ráp chúng cách sử dụng mơ hình đồ họa có, cách sử dụng thiết kế trực quan Design Editor [4] Bảng liệt kê thông số quan trọng sử dụng mơ hình 132kV Kuala Krai-Gua Musang Chi tiết giải thích mơ hình cho thành phần giải thích [5] Bảng 2: Những thơng số sửa dụng mơ hình hóa mức độ tượng phóng điện bề mặt cho đường dây truyền tải 132KV Kuala Krai-Gua Musang Mơ hình Sét công Các thành phần -NIL Các đường dây khơng Đường dây bảo vệ Mơ hình hóa cố Page Chi tiết/ tham khảo Tăng gấp đôi nguồn dòng theo hàm mũ với biến thay đổi theo thời gian dựa theo dòng cực đại dây bảo vệ, 12.95mm đường kính (ACSR shunk), 30.54m chiều cao Mô đường dây với tần số phụ thuộc sóng lan truyền đường dây Dây bảo vệ có cực trạm biến áp với giá trị 10 ohm Đường dây pha Tháp ( Trụ điện) Phần thân tháp Phần chân tháp Phối với với gông Với dây đơn pha, 24.16mm đường kính, mơ hình với tần số phụ thuộc vào đường dây Máy biến mơ tụ điện với giá trị 1485.13pF Tháp cao 30.54m trở kháng tháp ( có tầm từ 128.144 ohm đến 161.838 ohm) Sóng truyền theo phương dọc với tốc độ ánh sáng mô hình mơ hình Bergeron Mơ hình với nguồn dòng độc lập với trở chân tháp Điện trở đất có tầm (47.83ohm đến 557.55ohm) với trở kháng đất 3000 Ω.m Mơ hình với Leader Progression Model Sứ cách điện có khoảng cách 2.044m IV/ CHI TIẾT VỂ MƠ PHỎNG Sét đánh với dòng khoảng (0-200KA) đánh vào tháp số 290 hình giá trị điện áp đỉnh, dòng BFR với nhiều tượng đường dây truyền tải thu thập Bảng chi tiết thông số dây dẫn biến giá trị Trường hợp Điện trở đất (Ω) Mơ hình hóa cố Điện kháng đất (Ω.m) Chiều cao tháp dùng cho tháp Page Điện kháng tháp Số lượng dây bảo vệ A Khoảng (10-557) B Chính xác (47.83) Khoảng (1003000) Chính xác (3000) C Chính xác (47.83) Chính xác (47.83) Chính xác (3000) Chính xác (3000) D Chính xác 30.54 Chính xác: 158.59 Chính xác (2) Khoảng (30.54 -> 48.86) Chính xác 30.54 Chính xác 30.54 Chính xác (158.59) Chính xác (2) Biến thiên (100-500) Chính xác (158.59) Chính xác (2) Khoảng (1 &2) Lưu ý: thông số thiết lập tháp 290 ngoại trừ trường hợp chiều cao tháp khác thay đổi Critical current dòng nhỏ mà sét đánh vào gây tượng phóng điện bề mặt đường dây, vận dụng thống số critical current, BFR giúp ta định dạng phương pháp công thức [6] Nhằm ước lượng thiệt hại máy biến áp, điện áp lớn trạm biến áp cho lần sét đánh đo lường ghi lại Và số liệu đưa vào Matlab để vẽ đường đặc tính áp Theo [7], sứ cách điện (BIL) cấp 132KV 550KV Các giá trị lấy để tham chiếu, khả mà trạm biến áp vượt BIL khả thiệt hại máy biến áp điều xác định V/ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY: Bên mục này, mô ảnh hưởng tác động đường dây chia bốn trường hợp Trường hợp A mô tả ảnh hưởng điện trở điện kháng đất, trường hợp B khảo sát ảnh hưởng chiều cao tháp Trường hợp C D dùng để phân tích ảnh hưởng điện trở kháng tháp đường dây hệ thống bảo vệ Kết mô thực dựa IEEE [1, 8] GIGRE [6] để xác nhận mơ hình phát triển A/ Điện trở điện kháng đất: Từ hình 3->6 cho thấy điện áp tai tháp 290 với giá trị điện trở điện kháng đất Từ hình 3, nhận thấy khơng có khác biệt nhiều với giá trị khác tháp số 290 điện trở đất thay đổi từ giá trị 10Ω, 100Ω 500Ω mà điện kháng đất giữ giá trị cố đinh (100Ω.m) Giá trị đỉnh điện áp nằm khoảng 850KV Tuy nhiên điện kháng đất thay đổi với giá trị lớn 3000Ω.m, có khác biệt giá trị đỉnh đo tháp 290 Và tăng vọt gần tới 300KV mà điện trở đất có giá trị khoảng từ 10Ω đến 500Ω hình Mơ hình hóa cố Page Nhưng điều ngược lại, khơng có khác biệt nhiều điện áp đỉnh tháp 290 khảo sát với giá tri khác mà điện trở đất cố định giá trị 10Ω thể hình số Giá trị đỉnh nằm khoảng 850KV Tuy nhiên giá trị điện trở đất thiết lập mức cao khoảng 500Ω, giá trị điện áp đỉnh tháp 290 tăng gần đến 200KV mà trở kháng đất dao động từ 100Ω.m đến 3000Ω thể chi tiết hình số Mơ hình hóa cố Page Mơ hình hóa cố Page Những kết cho thấy khơng có khác biệt giá trị đỉnh tháp 290 mà điện trở điện kháng đất giữ mức chuẩn Nhưng ngược lại, mà thơng số tăng lên, giá tri điện áp đỉnh tháp tăng theo Theo CIGRE [6],cùng với phương pháp gần dòng sét i(t) tăng tuyến tính trước đạt giá trị cực đại thời gian Tf sau trơi vơ hạn, giá trị điện áp đỉnh VTT xác nhận công thức (1) đến (3): Trong đó: Ri: trở chân tháp Mơ hình hóa cố Page Zg: điện kháng dây bảo vệ Zt: điện kháng tháp Tt: thời gian truyền Tf: thời gian truyên I: giá trị dòng đỉnh Từ cơng thức (1) đến (3) cho thấy ảnh hưởng điện trở chân tháp lên giá trị điện áp đỉnh tháp xác định giá trị nó, tăng dòng đột ngột cấu trúc phụ thuộc vào hai thông số (điện trở điện kháng đất) Điện trở thành phần chân tháp có nhiều ảnh hưởng tiêu cực phần phía tháp, giúp giảm giá trị điện cực đại phía tháp Mô cho thấy ảnh hưởng điện trở điện kháng đất lên backflahover (hiện tượng phóng điện bề mặt) for đường dây 132KV Kuala Krai–Gua Musang BFR với ảnh hưởng điện trở điện kháng đất thể bảng 4: Bảng 4: BFR với anh hưởng điện trở điện kháng đất (hiên tượng phóng điện 100Km/năm) Điện trở Điện kháng đất (Ω.m) đất 100 500 1000 3000 Ω 10 No 0.556 0.606 0.664 48 0.458 1.441 2.957 6.246 100 0.464 1.633 4.017 12.181 300 0.471 1.742 4.669 17.726 557 0.471 1.742 4.669 18.502 Cũng tương tự trường hợp khảo sát giá trị BFR, điện trở trở kháng đất cố định mức chuẩn, khơng có khác biệt giá trị BFR với giá trị thấp (nhỏ flashover/100km/ years) tính Nhưng mà điện trở điện kháng đất tăng lên điều dẫn đến ảnh hưởng lớn xuất điện trở phía chân tháp trường hợp BFR Với tháp có điện trở cao dẫn đến giá trị Ic thấp mô tả chi tiết với phương trinh (4) (5), dẫn đến sư tăng BFR [1,6] Những kết phù hợp với [30] Mơ hình hóa cố Page 10 U50NS: Chuẩn điện áp phóng điện bề mặt UPF: Điện áp tần số lưới điện Ri: trở hạn hòng chân tháp Zg: điện kháng dây bảo vệ C: yếu tố khớp nối B: CHIỀU CAO CỦA THÁP: Hình cho thấy tháp 290 ghi nhận lại với giá trị độ cao khác Giá trị đỉnh tăng lên theo độ cao Điện áp cao tăng gần tới 100KV, 200KV 300KV tăng chiều cao tháp lên 20%, 40% 60%, tương ứng với chiều cao thực tế Thời gian đạt tới giá trị tăng theo với chiều cao tháp Trong trường hợp ta nhận thấy lợi ích tháp có chiều cao thấp ( phải tính đên ảnh hưởng mặt xung quanh) việc ngăn ngừa tác động sét đánh ảnh hưởng xấu Mơ hình hóa cố Page 11 Sự ảnh hưởng chiều cao tháp tác động đến giá trị điện áp cao nhất, Icvà BFR cho đường dây truyền tải 132KV Kuala Krai–Gua Musang thể chi tiết bảng Bảng 5: Dòng cố (Critical current), BFR, xác xuất vượt điện áp BIL (sứ cách điện) với ảnh hưởng chiều cao tháp h (thức sự) H=h+0.2h H=h+0.4h H=h+0.6h Ic(KA) BER 69 69 68 67 6.0 6.7 7.6 8.5 Xác xuất vựa điện áp BIL 67.5 64.4 60.4 59.4 Khi chiều cao tháp tăng lên, điện kháng dây dẫn nhân tố khớp nối theo cách giảm BFR Mối quan hệ thể chi tiết phương trình số (4) Trường hợp dẫn đến giảm xác xuất vượt điện áp sứ cách điện Tuy nhiên, kết nhận thấy có giảm nhẹ dòng Ic (critical current) tăng chiều cao tháp điều dẫn đến làm tăng BFR tính tốn [1] Điều phụ thuộc vào điện áp thành phần số lần sét đánh vào đường dây, mà chiều cao tháp tăng Hai nhân tố bàn luận nhiều [6] tác giả kết luận đường dây đơn, gia tăng yếu tố khớp nối chiếm ưu Tuy nhiên dòng điện kép, hai hiệu ứng tương đương Vì lý trên, khơng có khác biệt lớn mà giá trị BFR xác suất tăng điện áp sứ cách điện mà chiều cao tháp tăng lên C: ĐIỆN KHÁNG CỦA THÁP CHỐNG SÉT Hình số minh họa cho tháp số 290 với ảnh hưởng điện kháng tháp chống sét lên điện áp đỉnh, Zt Hình sau hoạt cho điện áp tháp tăng vọt điện áp mà giá trị điện kháng tháp tăng Khi mà Zt cố định giá trị 100Ω, giá trị điện áp đỉnh mô khoảng 700KV Điện áp cực đại tháp khảo sát dường tăng 14.3% mà Zt thiết lập 500Ω Điều phụ thuộc vào cường độ Zt, Điều làm tăng truyền hệ số áp theo cách tăng điện áp tháp mô tả phương trình (1) đến (3) Mơ hình hóa cố Page 12 Bảng mô tả điện kháng tháp tăng, BFR xác suất tăng vượt điện áp sứ cách điện tăng Điều có nghĩa tăng giá trị điện kháng tháp, giá trị điện áp đễ đạt tới giá trị lớn Trong trường hợp làm giảm hệ số truyền tải điện áp đột ngột từ vùng khơng từ làm giảm Ic Theo cách BFR khả vượt điện áp BIL khảo sát D SỐ LƯỢNG DÂY BẢO VỆ SÉT Phân tích thực để chứng minh hiệu có nhiều dây bào vệ chống sét đặc biệt khu vực có nhiều mật độ sấm sét Dựa theo bảng 7, dòng cố khảo sát cao tháp có hai dây bảo vệ chống sét từ giảm BFR Công dụng dây chống sét so sánh với hai dây chống sét Như giải thích phía trước, tăng gấp đơi số dây bảo vệ làm giảm tổng giá trị điện kháng dây, tăng nhân tố khớp nối giảm BFR giải thích phương trình số [4] Khả vượt điện áp BIL giảm có hai dây bảo vệ thiết lập đường dây truyền tải Hơn nữa, đường dây với hai Mơ hình hóa cố Page 13 dây bảo vệ có khả chịu cao bảo vệ tốt so với chắn [7] Việc sử dụng hai dây bảo vệ chống sét làm giảm thiệt hại trạm biến áp Điều quan trọng việc giải với vấn đề áp đột ngột trạm biến áp có ảnh hưởng backflahover (hiện tượng phóng điện bề mặt) VI/ KẾT LUẬN Các phân tích thực để nghiên cứu ảnh hưởng tham số đường dây truyền tải tác động sấm sét Và với tượng BFR, xác xuất vượt điện áp sứ cách điện phát mà điện trở điện kháng đất cao dẫn đến điện áp đầu tháp cao, BFR xác suất thiệt hại trạm biến áp theo giảm với điện trở điện kháng thấp có nhiều ảnh hưởng tiêu cực tạo từ phần chân tháp cho đên đỉnh tháp, theo cách giúp giảm giá trị điện điện áp cực đại phía đỉnh tháp Sự tăng chiều cao tháp làm tăng thời gian dịch chuyển từ đỉnh tháp xuống phần bệ tháp, thời gian trễ tăng lên gây ảnh hưởng tiêu cực đỉnh tháp Bên cạnh khả biến áp bị thiệt hại giảm chiều cao tăng lên Tuy nhiên chiều cao tháp tăng, điện áp thành phần số lần sét đánh đường dây tăng lên, có xu hướng làm tăng BFR Gia tăng điện kháng tháp dẫn đến làm tăng giá trị điện áp đỉnh ghi nhận đỉnh tháp Với giá trị dòng nhỏ thấp cần thiết số nguyên nhân backflahover theo cách làm tăng BFR khả thiệt hại biến áp hệ thống đường dây Và cuối cùng, sử dụng hai dây bảo vệ chống sét làm giảm BFR nửa so với trường hợp sử dụng dây chống sét Những phân tích quan trọng phối hợp với cánh điện phận khác truyền tải, đặt biệt thiết kế hệ thống truyền tải Mơ hình hóa cố Page 14 ...BÀI THU HOẠCH KHẢO SÁT SỰ TÁC ĐỘNG CỦA SẤM SÉT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI 132KV KUALA KRAI–GUA MUSANG... đường dây truyền tải bán đảo malaysia 132KV kuala Krai-gua musang, số liệu đường dây truyền tải thu thập từ Tenaga Nasional Berhad (TNB) cho nghiên cứu phân tích tượng phóng điện bề mặt Phần mền... lên dây pha tạo sóng có độ dốc Mơ hình hóa cố Page Độ dốc giảm điện áp nhanh chóng đường dây phụ thu c vào thông số đường dây Vầng quang nhân tố quan trọng việc giảm độ dốc (steepness) tăng đột