Nghiên cứu điện trường đường dây cao áp 220 KV với các dạng kết cấu khác nhau

Sự phát triển của hệ thống điện (HTĐ) cũng không tránh khỏi sự tác động của nó đối với môi trường, môi sinh. Đối với thiết bị điện và các đường dây (ĐD) truyền tải cấp điện áp càng cao, sự tác động của chúng đối với môi trường xung quanh càng thể hiện rõ nét. Để giải quyết vấn đề này, bài viết đã tiến hành nghiên cứu điện trường đường dây cao áp 220kV với các dạng kết cấu khác nhau.

NGHIÊN CỨU ĐIỆN TRƯỜNG ĐƯỜNG DÂY CAO ÁP 220 KV VỚI CÁC DẠNG KẾT CẤU KHÁC NHAU TS Nguyễn Hữu Kiên Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Điện cao áp-Viện Năng lượng-Bộ Công Thương Từ ta xác định phân bố điện thế, ĐT xác định điện dung hệ “3 dây - đất” Điện dung hệ “3 dây - đất” có dây pha bố trí Xét hệ “3 dây - đất”, dây có độ treo cao hi, bán kính ri có điện tích đơn vị dài qi (i = 1, 3) hình Đối với đường dây tải điện ba pha dòng điện xoay chiều có dây dẫn bố trí theo sơ đồ đầu cột điện dung làm việc CA, CB, CC hay C1, C2, C3 pha xác định sở giải hệ phương trình Maxwell U1 = α11q1 + α12q2 + α13q3 U2 = α21q1 + α22q2 + α23q3 (1) U3 = α31q1 + α32q2 + α33q3 Trong αii , αik hệ số riêng tương hỗ dây thứ i dây thứ k, xác định theo công thức tổng quát sau: 2.h D, α ii = ln i ; α ik = ln ik 2πε ri 2πε d ik Trong trường hợp biết trước giá trị điện U1, U2, U3 giải hệ phương trình ẩn ta xác định đại lượng điện tích dây dẫn I - MỞ ĐẦU Sự phát triển hệ thống điện (HTĐ) không tránh khỏi tác động mơi trường, mơi sinh Đối với thiết bị điện đường dây (ĐD) truyền tải cấp điện áp cao, tác động chúng môi trường xung quanh thể rõ nét Ở vấn đề dư luận công chúng quan tâm ảnh hưởng điện trường (ĐT) môi trường, môi sinh Để giải vấn đề này, tiến hành nghiên cứu điện trường đường dây cao áp 220kV với dạng kết cấu khác II- LÝ THUYẾT TÍNH ĐIỆN DUNG ĐD VỚI CÁC DẠNG KẾT CẤU KHÁC NHAU & ẢNH HƯỞNG CỦA DÂY CHỐNG SÉT ĐẾN ĐIỆN DUNG CỦA ĐD Lý thuyết tính tốn điện dung đường dây 220kV Điện dung ĐD đất xác định từ tốn phân bố ĐT mơi trường khơng đồng (vì có nửa khơng gian khơng khí nửa lại đất) Khơng khí mơi trường cách điện nên điện dẫn suất γk≈10-18(1/Ω.cm), đất mơi trường dẫn điện, có điện dẫn suất γk=107(1/Ω.cm) lớn gấp triệu lần so với khơng khí Như so với khơng khí mặt đất xem mặt phẳng dẫn điện lý tưởng mà đường sức ĐT tới mặt đất buộc phải vng góc với (tại mặt đất ĐT khơng có thành phần tiếp tuyến mặt đất mặt đẳng zêro) Dùng phương pháp soi gương điện tích ta có phân bố ĐT miền khơng khí + Lấp kín miền đất miền khơng khí có số điện mơi ε + Soi gương điện tích đổi dấu d 12 Trên pha có điện tích qA, qB, qC (ứng với đơn vị chiều dài) ảnh chúng có điện tích -qA, -qB, -qC Ở điểm khác tương ứng với vị trí làm việc cơng nhân tác động lên người khác nhau.Vì vậy, đường đặc tính phân bố ĐT hành lang ĐD đường bao ĐT dọc theo khoảng cột xác định điểm khác độ cao khác tương đương với độ cao người đứng làm việc Các điện tích qA, qB, qC xác định từ điện áp tức thời pha có xét đến điện áp lưới tăng 10%: q 2, r q 1, r1 h2 h1 q 3, r3 D 12' h3 h1 3' 1' q C = C u C = 1,1 q A = C0 u A = 1,1 Hình 1: Điện dung hệ “3 dây - đất” có dây pha bố trí (thứ tự 1, 2, tương ứng với thứ tự pha A, B, C) Trong chế độ ba pha đối xứng hệ phương trình (1) viết dạng ký hiệu, tỷ lệ dạng số phức điện q tích điện áp pha i ; (i = 1,3) , Ui điện dung làm việc pha tương ứng C0 = tự C0 = 1 D , D , D , ln d12 d 23 d 31 11 22 33 r D12, D23, D31,      Dx DA  ln   rdt  d 12 d 23 d 31 D11 D22 D33 D12, D23, D31,     ln d 12 d 23 d 31 rdt − ln C DC D D hP D'C D'A C' A' D12, D23, D31, P H1 ; 2π ε = DB A Từ công thức ta có điện dung thứ thuận ĐD phân pha là: 2π ε B D H2 2π ε ) Xét sơ đồ hình Thế điểm P dây dẫn mang điện ba pha gây nên tổng hình học pha gây nên qA , thay giá trị = U A α ii − α ik αii , αik vào ta có: ( ) C0 U sin ωt + 1200 ; qB = C0 uB = 1,1 C0 U sin ωt 2' C0 = ( C U sin ω t − 120 ; D11 D22 D33 D'B x B' (2) III - TÍNH TOÁN & XÁC ĐỊNH SỰ PHÂN BỐ ĐIỆN TRƯỜNG Ở MỘT ĐỘ CAO BẤT KỲ BÊN DƯỚI ĐƯỜNG DÂY 220KV VỚI CÁC DẠNG KẾT CẤU KHÁC NHAU Tính tốn phân bố điện bên đường dây cao áp mạch Xét ĐD mạch trường hợp dây dẫn pha bố trí hình Hình 2: Sơ đồ tính tác động lên người độ cao hp theo mặt cắt vng góc với ĐDK 220kV mạch Cụ thể pha A, B, C gây nên là: ϕA = qA D' ln A ; 2πε D A ϕC = qC D' ln C 2πε DC ϕB = qB D' ln B ; 2πε DB Kết nhận biểu thức tính tác động lên người điểm độ cao đầu người hP là: ϕP = Từ số liệu hình 3.1a, ta thấy với khoảng cách pha 4,0m, dây dẫn có độ treo cao trung bình giảm dần từ 11,5 m đến 7m Giá trị E giảm dần