Bài giảng học phần Kỹ thuật cao áp: Chương 1 - Nguyễn Văn Dũng

Bài giảng Kỹ thuật cao áp - Chương 1: Giới thiệu cung về kỹ thuật cao áp cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm về điện áp cao, lịch sử phát triển điện áp truyền tải, các loại áp lực (stress) tác động lên hệ thống cách điện,... Mời các bạn cùng tham khảo.

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KỸ THUẬT CAO ÁP  Khái niệm điện áp cao  Lịch sử phát triển điện áp truyền tải  Các loại áp lực (stress) tác động lên hệ thống cách điện  Áp lực điện áp  Đặc tính chịu đựng điện áp Điện áp cao gì? Có sử dụng tài liệu từ UTM  Phân loại điện áp  Phân loại điện áp theo qui định EVN Loại điện áp Điện áp Hạ áp U  kV Trung áp ≤ U ≤ 35 kV Cao áp 35 < U ≤ 220 kV Siêu cao áp U > 220 kV  Các cấp điện áp Việt Nam Loại Lưới Truyền tải Phân phối Điện áp 110, 220, 500 kV Trung 6-35 kV Hạ 380/220 V Mơ hình hệ thống lượng điện tiêu biểu  Truyền tải lượng điện xa cần điện áp cao  Nhu cầu tiêu thụ điện ngày tăng Lịch sử phát triển điện áp truyền tải  Cả AC DC sử dụng cho truyền tải điện  Giá trị điện áp truyền tải tăng theo thời gian SO SÁNH HVAC VÀ HVDC  Khoảng cách truyền tải  600 -800 km: truyền tải DC có tính kinh tế truyền tải AC  Diện tích đất dành cho truyền tải nhỏ sử dụng DC DC transmission  Do thiết bị điện chịu tác động điện áp suốt thời gian hoạt động  cách điện thiết bị phải thiết kế thử nghiệm mức điện áp lớn điện áp vận hành thiết bị theo tiêu chuẩn Quá điện áp sét đánh  Nguồn gốc: sét đánh  Đơn cực tồn thời gian ngắn (s)  Tốc độ gia tăng điện áp lớn  Biên độ hình dạng xung khơng phụ thuộc điện áp hệ thống  Trong phạm vi phòng thí nghiệm, xung sét tạo máy phát xung (Marx generator) Thời gian đầu sóng: T1 Thời gian xung giảm ½ giá trị cực đại: T2 Xung tiêu chuẩn: T1 = 1.2 µs T2 = 50 µs Quá điện áp nội  Nguồn gốc: thao tác vận hành hệ thống cố hệ thống (chạm đất, ngắn mạch, đứt dây…)  Tồn thời gian ngắn, dao động lớn lưỡng cực  Tốc độ gia tăng điện áp nhỏ xung sét  Biên độ hình dạng xung phụ thuộc điện áp hệ thống  Trong phạm vi phòng thí nghiệm, xung q điện áp nội tạo máy phát xung (Marx generator) Thời gian đầu sóng: TP Thời gian xung giảm ½ giá trị cực đại: T2 Xung tiêu chuẩn: T1 = 250 µs T2 = 2500 µs Đặc tính chịu đựng điện áp vật liệu  Khi điện áp tác dụng lên hệ thống cách điện đủ lớn  phóng điện (một phần tồn chiều dày cách điện trở nên dẫn điện) o Nếu phần cách điện dẫn điện  phóng điện cục o Nếu toàn chiều dày cách điện dẫn điện  phóng điện đánh thủng  Nếu phóng điện diễn bề mặt cách điện rắn mơi trường chất khí hay lỏng  phóng điện bề mặt  Khả chịu đựng điện áp lớn cách điện mà không gây tượng phóng điện đánh thủng bề mặt  độ bền điện Hàm phân phối xác suất  Giá trị điện áp phóng điện chiều dày cách điện định khác lặp lại thí nghiệm điều kiện thí nghiệm  Điện áp phóng điện xem phân bố theo hàm phân phối xác xuất  Xác định giá trị U50 (V50) phân tán liệu  Phân phối chuẩn phân phối Weibull sử dụng để xác định U50 Hàm phân phối tích lũy chuẩn Hàm phân phối tích lũy Weibull  2 U      U U     P(U )    exp   dU   2     2            U b    P(U )   exp     U 63   Phân phối chuẩn  Nếu cần xác định U50, hai loại phân phối cho kết  sử dụng phân phối chuẩn Weibull  Tại vùng xác xuất cực nhỏ cực lớn, phân phối chuẩn không khớp liệu, phân phối Weibull khớp hoàn toàn  sử dụng phân phối Weibull Phân phối chuẩn Phân phối Weibull Sự phụ thuộc thời gian điện áp phóng điện xung  Giá trị điện áp phóng điện xung giảm thời gian điện áp tăng  Thời gian phóng điện phụ thuộc vào tốc độ gia tăng điện áp  Đặc tính điện áp – thời gian (V-t) đặc trưng cho hệ thống hay cấu trúc cách điện  cần xây dựng V-t  Đặc tính V-t phụ thuộc vào hình dáng điện cực  Điện cực cầu-cầu có đặc tính V-t phẳng độ phân tác liệu thấp  sử dụng thiết bị bảo vệ chống điện áp hệ thống điện Dữ liệu phân tán Dữ liệu tập trung cao Phối hợp cách điện  Nhiều loại thiết bị điện liên kết hoạt động có mức cách điện khác  thiết bị cần phối hợp cách điện  vị trí phóng điện thiết kế sẵn q điện áp xảy  Để ngăn ngừa hư hỏng, mức cách điện (B) thiết bị hệ thống điện phải lớn biên độ điện áp (A)  Biên độ điện áp bị giới hạn mức bảo vệ thiết bị bảo vệ  Mức cách điện thiết bị phải lớn mức bảo vệ khoảng 15-25% Ví dụ điển hình phối hợp cách điện cho đường dây MBA High voltage animation Hot line washing Sự nguy hiểm điện áp cao Lồng bảo vệ Faraday Câu hỏi thảo luận Giải thích trở ngại cần phải giải xây dựng đường dây truyền tải có điện áp lớn 1000 kV (Thảo luận nhóm) Hệ thống điện Việt Nam thay đổi cấp điện áp lớn truyền tải 22 kV? (Thảo luận nhóm) ... điện áp – thời gian (V-t) đặc trưng cho hệ thống hay cấu trúc cách điện  cần xây dựng V-t  Đặc tính V-t phụ thuộc vào hình dáng điện cực  Điện cực cầu-cầu có đặc tính V-t phẳng độ phân tác... Loại Lưới Truyền tải Phân phối Điện áp 11 0, 220, 500 kV Trung 6-3 5 kV Hạ 380/220 V Mô hình hệ thống lượng điện tiêu biểu  Truyền tải lượng điện xa cần điện áp cao  Nhu cầu tiêu thụ điện ngày tăng... áp vận hành ZL: tổng trở xung (250) ZL  L / C 700 2000 (đường dây không tổn thất) 10 00 4000 12 00 5800 15 00 9000  Công suất đầu nhận đường dây truyền tải ngắn không bù (≤ 80 km) U G U GU M