Bài giảng , bài tập có lời giải , đề thi môn kĩ thuật điện cao áp.

KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP HIGH VOLTAGE ENGINEERING Biên soạn và trình bày: TS. Nguyễn Đức Tường MỘT SỐ CÂU HỎI GỢI MỞ 1. Phân biệt các loại điện áp sau đây: Điện áp danh định, định mức, lớn nhất, nhỏ nhất và quá điện áp. 2. Sét đánh vào các phần tử, thiết bị điện trong HTĐ có nguy hiểm không? 3. Làm thế nào để tránh hoặc hạn chế sét đánh vào các phần tử HTĐ? 4. Các nguyên nhân gây ra quá điện áp trong HTĐ? 5. Quá điện áp ảnh hưởng gì tới HTĐ? 6. Làm thế nào để hạn chế số lần và biên độ của quá điện áp? 7. Ngắn mạch trong HTĐ do những nguyên nhân nào? 8. Các dây dẫn pha có cần cách điện với nhau và cách điện với đất không? 9. Cách điện đường dây, cách điện trong trạm biến áp phải tính chọn như thế nào để có thể làm việc lâu dài và kinh tế nhất?

KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP HIGH VOLTAGE ENGINEERING Biên soạn trình bày: TS Nguyễn Đức Tường MỘT SỐ CÂU HỎI GỢI MỞ Phân biệt loại điện áp sau đây: Điện áp danh định, định mức, lớn nhất, nhỏ điện áp Sét đánh vào phần tử, thiết bị điện HTĐ có nguy hiểm không? Làm để tránh hạn chế sét đánh vào phần tử HTĐ? Các nguyên nhân gây điện áp HTĐ? Quá điện áp ảnh hưởng tới HTĐ? Làm để hạn chế số lần biên độ điện áp? Ngắn mạch HTĐ nguyên nhân nào? Các dây dẫn pha có cần cách điện với cách điện với đất không? Cách điện đường dây, cách điện trạm biến áp phải tính chọn để làm việc lâu dài kinh tế nhất? GIỚI THIỆU HỌC PHẦN KTĐCA Tổng quan kỹ thuật điện cao áp Phóng điện sét tham số phóng điện sét Tính tốn bảo vệ chống sét đánh trực tiếp (cấp 1) Quá trình truyền sóng Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện Bảo vệ điện áp cho trạm biến áp nhà máy điện (cấp 2) Quá điện áp độ biện pháp hạn chế QAQĐ Tính chọn phối hợp cách điện Hệ thống điện CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Định nghĩa khái niệm Cách điện thông số cách điện Điện áp tiêu chuẩn thử nghiệm cách điện Máy phát cao áp thử nghiệm cách điện Phương thức nối đất lựa chọn phương thức nối đất HTĐ Tính tốn nối đất DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG: IEC - International Electrical Committy BSS - Bristan Standard System IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers ANSI - American National Standards Institute AIEE - The American Institute of Electrical Engineers CHỮ VIẾT TẮT BIL - Basic Lightning Impulse Level BSL (BSIL) - Basic Switching Impulse Level CFO – Cirtical Flashover 1.1 ĐỊNH NGHĨA KHÁI NIỆM CƠ BẢN ĐIỆN ÁP VÀ QUÁ ĐIỆN ÁP_IEC 60038, IEC 60071  Điện áp Hệ thống  Điện áp danh định Un (Nominal voltage Un): điện áp dùng để xác nhận hệ thống [1] VD: kV; kV; 10 kV; 20 kV; 110 kV; 220 kV; 380 kV; 500 kV…  Điện áp lớn hệ thống (Highest system voltage US)  Điện áp làm việc lớn pha (giá trị hiệu dụng RMS) điều kiện làm việc bình thường Có thể xảy thời điểm vị trí hệ thống [2] VD: 3,6 kV; 7,2 kV; 12 kV; 24 kV; 123 kV; 245 kV; 420 kV; 550 kV (IEC 60038)  Điện áp nhỏ hệ thống (Lowest system voltage UL)  Điện áp làm việc nhỏ pha (giá trị hiệu dụng RMS) điều kiện làm việc bình thường Có thể xảy thời điểm vị trí hệ thống [2] Điện áp lớn nhỏ hệ thống không bao gồm chế độ độ điều kiện làm việc bất thường hệ thống ĐIỆN ÁP VÀ QUÁ ĐIỆN ÁP_IEC 60038, IEC 60071  Điện áp thiết bị  Điện áp định mức Uđm (Rated voltage UR): điện áp cho nhà sản xuất, để xác định điều kiện làm việc phận hay thiết bị  Điện áp lớn thiết bị (Highest voltage for equipment Um): điện áp lớn thiết bị điện quy định liên quan đến:  Cách điện,  Các đặc tính khác liên quan đến điện áp lớn khuyến cáo Điện áp lớn thiết bị trị số cực đại điện áp lớn hệ thống VD: 3,6 kV; 7,2 kV; 12 kV; 24 kV; 123 kV; 245 kV; 420 kV… (IEC 60071-1) [1] IEC Std 60038, ‘IEC standard voltages’, vol.6, 2002 [2] IEC 60071.1, “INSULATION CO-ORDINATION PART DEFINITIONS, PRINCIPLES AND RULES”, 2006 ĐIỆN ÁP VÀ QUÁ ĐIỆN ÁP_IEC 60038, IEC 60071 Quá điện áp (overvoltage)  - Điện áp dây dẫn pha đất dọc theo chiều dài cách điện, có biên độ (trị số đỉnh) lớn biên độ điện áp pha lớn hệ thống [2] Thường xác định bội số áp Ku (p.u), với: - Ku  2US Hoặc điện áp dây dẫn pha có biên độ lớn điện áp lớn hệ thống Nguyên nhân gây điện áp HTĐ: - Chạm đất pha hồ quang, - Đóng, cắt phần tử MBA, ĐZK, Tụ điện… - Sét đánh gần, trực tiếp vào ĐZK, TBA hay NMĐ [1] IEC Std 60038, ‘IEC standard voltages’, vol.6, 2002 [2] IEC 60071.1, “INSULATION CO-ORDINATION PART DEFINITIONS, PRINCIPLES AND RULES”, 2006 ĐIỆN ÁP VÀ QUÁ ĐIỆN ÁP_IEC 60038, IEC 60071 Tác hại HTĐ: - Phóng điện cách điện đường dây, - Lan truyền vào trạm biến áp nhà máy điện gây nguy hiểm cho cách điện, - Suy giảm tuổi thọ cách điện, - Gây cố ngắn mạch, - Làm giảm độ tin cậy cung cấp điện, - Gây ổn định HTĐ… 1.5 PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT TRONG HTĐ HỆ THỐNG CĨ TRUNG TÍNH NỐI ĐẤT QUA CUỘN KHÁNG  Độ lớn dòng điện ngắn mạch: L3 Tổng dẫn thứ tự không:  G  Y  jC0 0 3R P  j3L P   G  j.C (1  Y 0 j3 L P C L2 N )   thì: I  I  I  I  I  Nếu Y LP C0 F LP C0 Khi nối đất nối đất cộng hưởng, với: L1 LP G0 IF 3I0 ILP 3IC0  3.L P C0 1,2 E Trong đó: G0 điện dẫn tác dụng  =2πf tần số góc hệ thống RP điện trở cuộn dây Petersen (RP U12 hay J(x )  I dx 2x J ( x )  .E ( x ) E( x )  I 2x   I 2x r2 Mặt khác, điện áp vi phân dx: U12  U1  U   E ( x )dx r1 r r2 TÍNH TỐN ĐIỆN TRỞ CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT I  1      dx  2  r1 r2  r1 2x r2 1.7 TÍNH TỐN NỐI ĐẤT => U12 I I x r Nếu lấy cận r1 = r r2 = ∞ thì: U12  I 2r Như vây, điện trở hệ thống nối đất hình bán cầu là: R Trong đó:  điện trở suất đất (Ω.m) R điện trở điện cực (Ω) r bán kính điện cực (m) U12   I 2r Kết luận: Điện trở hệ thống nối đất phụ thuộc vào điện trở điện cực - Điện trở suất đất - Độ lớn dòng điện loại dòng điện TÍNH TỐN ĐIỆN TRỞ CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 1.7 TÍNH TỐN NỐI ĐẤT Loại điện cực điện cực tròn đặt thẳng đứng điện cực tròn đặt thẳng đứng Cấu trúc hệ thống Cơng thức tính tốn R Ghi    8   ln   1 2.   d      8       R ln   1  1 4.   d   4.S  3S2  S>l    32  S S2  R ln 2   4.   d.S  2 16  S