Nghiên cứu quá điện áp quá độ tác động lên cách điện trạm biếp áp 220 KV thái nguyên

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP NGƠ BÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU Q ĐIỆN ÁP QUÁ ĐỘ TÁC ĐỘNG LÊN CÁCH ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 220 KV THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Mã ngành: 52 02 01 Chuyên Ngành: Kỹ Thuật Điện KHOA CHUYÊN MÔN TRƯỞNG KHOA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN ĐỨC TƯỜNG PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên - 2019 ii LỜI CAM ĐOAN Tên là: Ngô Bá Trình Sinh ngày 01 tháng 04 năm 1986 Học viên lớp cao học khóa 20 – Kỹ thuật điện – Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên Hiện công tác tại: Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải Sau hai năm học tập nghiên cứu, dậy giúp đỡ tận tình thầy giáo đặc biệt thầy giáo hướng trực tiếp dẫn thực luận văn tốt nghiệp TS Nguyễn Đức Tường Tơi hồn thành chương trình học tập đề tài luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu điện áp độ tác động lên cách điện Trạm biến áp 220 KV Thái Nguyên” Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Ngồi tài liệu tham khảo trích dẫn, số liệu kết mô phỏng, thực nghiệm thực hướng dẫn TS Nguyễn Đức Tường trung thực Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2019 Học viên Ngơ Bá Trình LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian nghiên cứu làm việc, động viên giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Đức Tường luận văn với đề tài: “Nghiên cứu điện áp độ tác động lên cách điện Trạm biến áp 220 KV Thái Nguyên” hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Thầy giáo hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Tường tận tình dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Khoa đào tạo Sau đại học, thầy cô giáo Khoa Điện – Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên giúp đỡ tác giả suốt trình học tập trình nghiên cứu khoa học thực luận văn Toàn thể học viên lớp Cao học Kỹ Thuật Điện khóa 20, đồng nghiệp, bạn bè, gia đình quan tâm, động viên giúp đỡ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn Mặc dù cố gắng, nhiên trình độ kinh nghiệm nhiều hạn chế nên luận văn gặp phải vài thiếu sót Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến từ thầy giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2019 Học viên Ngơ Bá Trình MỤC LỤC ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT viii CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I GIỚI THIỆU CHUNG II NGUYÊN NHÂN PHÁT SINH QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN7 II.1 Quá điện áp tạm thời II.2 Quá điện áp độ III QUÁ ĐIỆN ÁP DO ĐĨNG ĐƯỜNG DÂY KHƠNG TẢI - HIỆU ỨNG FERRANTI IV QUÁ ĐIỆN ÁP SÉT 12 IV.1 Tham số phóng điện sét 13 IV.2 Phân bố đỉnh độ dốc đầu sóng dòng điện sét 17 IV.3 Quá điện áp khí đường dây tải điện 18 KẾT LUẬN CHƯƠNG 21 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 220 KV THÁI NGUYÊN VÀ ĐƯỜNG DÂY 220 KV THÁI NGUYÊN-SÓC SƠN 22 I TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 220 KV THÁI NGUYÊN 22 I.1 Vai trò trạm biến áp 220 kV Thái Nguyên .22 I.2 Thông số máy biến áp .25 I.3 Thông số kháng điện .26 I.4 Thông số tụ điện 27 I.5 Thông số chống sét van 28 II TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN SÓC SƠN-THÁI NGUYÊN 29 KẾT LUẬN CHƯƠNG 30 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐƯỜNG DÂY 220 KV THÁI NGUYÊN-SÓC SƠN 31 VÀ TRẠM BIẾN ÁP 220 KV THÁI NGUYÊN 31 I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM ATP-EMTP VÀ MÔ ĐUN ATPDRAW 31 I.1 Chơng trình ATP-EMTP 31 II MÔ PHỎNG ĐƯỜNG DÂY 220 KV THÁI NGUYÊN SÓC SƠN .38 II.1 Giới thiệu .38 II.2 Mơ hình đường dây nghiên cứu điện áp đóng cắt 38 II.3 Mơ hình trạm biến áp 220 kV Thái Ngun 43 II.4 Cài đặt thông số chương trình ATPDraw 48 KẾT LUẬN CHƯƠNG 51 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Q ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN VÀ Q ĐIỆN ÁP ĐÓNG CẮT 52 I KẾT QUẢ MÔ PHỎNG QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN 52 I.1 Ảnh hưởng dòng điện sét tới điện áp .52 I.2 Quá điện áp pha đầu cực máy biến áp 53 I.3 Quá điện áp đầu cực thiết bị điện trạm 56 I.4 Sự biến thiên điện áp theo vị trí sét đánh 57 I.5 Ảnh hưởng máy biến áp đo lường kiểu tụ 58 II KẾT QUẢ MÔ PHỎNG QUÁ ĐIỆN ÁP ĐÓNG CẮT 59 II.1 Biến thiên điện áp 60 II.2 Phân bố điện áp theo phương pháp thống kê .60 II.3 Phân bố điện áp 2% dọc theo chiều dài đường dây 62 KẾT LUẬN CHƯƠNG .64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC HÌNH VẼ H ìn h 1: H ìn h H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ìn H ì n T r 1 2 8 4 4 4 vii H ì n h H ìn h H ìn h H ìn h 5: H ìn h 6: H ìn H ìn H ìn h H ìn H ì n 5 5 5 6 6 viii DANH MỤC BẢNG B ả B ả B ảB T r 36 ả PHẦN MỞ ĐẦU Họ tên học viên: Đơn vị công tác: Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp – ĐH Thái Nguyên Ngành đào tạo: Kỹ thuật điện Khoá học: 2017 – 2019 TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP QUÁ ĐỘ TÁC ĐỘNG LÊN CÁCH ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 220 KV THÁI NGUYÊN Mã ngành: 8520201 Người hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Tường Tổng quan vấn đề nghiên cứu cần thiết tiến hành nghiên cứu Ngày nay, quốc gia ngày sử dụng rộng rãi hệ thống điện cao áp, siêu cao áp cực cao áp Chi phí thiết kế cho hệ thống điện lớn chi phí cho phần cách điện tỉ lệ thuận với cấp điện áp[1, 2] Điều đòi hỏi việc tính tốn, lựa chọn phối hợp cách điện phải phù hợp với cấp điện áp vận hành hệ thống điện; vừa phải đảm bảo hệ thống điện vận hành an tồn, tin cậy vừa phải có mức chi phí cho cách điện mức hợp lý[3] Yêu cầu quan trọng cách điện dùng hệ thống điện (các điện thiết bị điện lực, cách điện đường dây tải điện, cách điện trạm biến áp) phải chịu điện áp làm việc lâu dài (tần số cơng nghiệp), q điện áp đóng cắt (switching overvoltages) lớn nhất, đồng thời phải chịu đa số điện áp sét (lightning overvoltages) mà không gây cố nguy hiểm nào[4, 5, 6] Do đó, việc phân tích, tính tốn loại q điện áp xuất hệ thống điện có cấp điện áp cấu trúc cụ thể cách xác quan trọng việc thiết kế, phối hợp cách điện đánh giá khả vận hành cách điện hệ thống điện có sẵn Ngồi ra, việc tính tốn phân tích loại q điện áp độ hệ thống sở cho việc thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét, hệ thống bảo vệ hạn chế điện áp nhằm giảm chi phí thiết kế, chi phí vận hành đảm bảo cho hệ thống điện làm việc ổn định tin cậy[7, 8] 48 49 50 4 08 51 2 52 53 2 54 55 56 5 57 5 58 5 59 5 60 61 62 63 3 64 65 7 3 66 3 67 68 69 70 71 72 73 74 6 75 76 77 78 79 80 1 table follows: Summary of1preceding Grouped data Ungrouped data Mean = 1.86850000E+00 1.87043537E+00 Variance = 2.51952273E-01 2.50549898E-01 Standard deviation = 5.01948476E-01 5.00549596E-01 7) Statistical distribution of peak voltage at node "C125A" In v volt Cumul te o age ative rv2 1.l 1.in Per 1 88 1 2 09 97 06 2 2 15 24 2 33 42 51 2 9 60 69 3 1 78 1 87 3 96 4 05 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 1 2 2 2 2 3 3 3 4 4 4 3 3 5 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 9 3 3 08 5 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 2 3 25 62 6 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 7 6 8 3 5 5 4 4 3 3 2 2 2 2 7 6 6 5 3 29 8 90 91 92 93 3 94 95 5 96 5 97 5 98 8 5 99 10 88 9 10 10 10 9 10 1 of3preceding table follows: Summary Grouped data data Mean = 2.47600000E+00 2.47649982E+00 Variance = 1.08302929E+00 1.08438572E+00 Standard deviation = 1.04068693E+00 1.04133843E+00 ) Statistical distribution of peak voltage at node "C125B " In v voltage in t o Frequency e l 1.Cumulative 0 1 1 88 1 09 2 1 97 06 2 15 2 24 2 33 2 6 42 51 2 60 69 1 78 87 96 7 05 7 14 6 23 1 3 32 3 8 41 5 9 50 4 0 59 4 68 4 4 77 86 3 95 2 04 5 13 4 22 8 4 31 4 40 5 49 5 58 67 Ungrouped 53 54 55 0 56 57 2 58 5 59 60 61 62 5 1 63 3 64 3 7 65 66 67 81 68 69 70 71 3 72 73 1 table follows: Summary of5preceding Grouped data Ungrouped data Mean = 2.24450000E+00 2.24420222E+00 Variance = 4.91307828E-01 4.92870488E-01 Standard deviation = 7.00933541E-01 7.02047355E-01 9) Statistical distribution of peak voltage at node "C125C" Int v voltage in er o Frequency val2 l 1.Cumulative 0 1 1 88 1 09 2 97 1 06 2 15 2 24 33 42 2 51 9 2 60 1 69 1 78 3 87 96 7 05 14 3 6 23 4 32 41 5 9 50 59 5 4 68 2 77 4 86 2 95 2 04 8 13 47 48 49 4 50 4 51 52 53 54 90 55 56 2 57 58 59 5 60 5 61 62 5 5 63 5 64 5 65 5 66 5 67 68 69 70 71 72 73 74 6 75 7 76 8 77 78 79 80 81 82 83 84 4 85 1 table follows: Summary of6preceding Grouped data Ungrouped data Mean = 1.99750000E+00 1.99489462E+00 Variance = 2.98655303E-01 2.97546475E-01 Standard deviation = 5.46493644E-01 5.45478208E-01 10 ) Statistical distribution of peak voltage at node "TG-SSA" Int v voltage in er o Frequency val2 l 1.Cumulative 0 1 1 88 2 09 2 97 1 06 9 2 15 1 2 24 33 7 42 8 51 29 30 1 31 3 32 8 33 3 9 34 1 35 2 36 1 37 3 38 39 40 2 41 68 42 2 87 43 8 44 9 45 46 18 47 48 49 4 4 50 4 51 52 6 53 7 54 8 55 56 57 58 59 1 table follows: Summary of2preceding Grouped data Ungrouped data Mean = 1.84050000E+00 1.83327117E+00 Variance = 1.56802778E-01 1.54481097E-01 Standard deviation = 3.95983305E-01 3.93040834E-01 11) The following is a distribution of peak overvoltages among all output nodes of the last data card that have the same base voltage In t e2 3 3 v voltage in o Frequency l 2.Cumulative 0 1 06 1 09 2 15 2 24 33 42 51 60 69 78 87 96 05 5 14 23 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 1 2 2 2 3 3 3 3 4 4 3 5 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 9 8 3 55 0 1 0 1 2 0 0 1 1 0 9 43 49 5 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 8 6 4 4 7 6 4 4 3 3 5 2 7 6 6 5 3 29 8 7 92 93 94 95 5 96 5 97 5 98 8 99 10 88 9 10 10 2 10 9 10 1 of3preceding table follows: Summary Grouped data Ungrouped data Mean = 2.75850000E+00 2.76039024E+00 Variance = 9.33639141E-01 9.34163956E-01 Standard deviation = 9.66250041E-01 9.66521575E-01 12 ) Statistical distribution of peak voltage at node "TG-SSC" Int v voltage in er o Frequency val2 l 1.Cumulative 0 0 79 1 1 09 88 1 97 7 06 2 3 2 15 2 24 6 33 2 7 42 2 51 60 3 69 3 1 78 27 2 87 03 72 96 5 05 14 8 23 8 32 8 41 3 14 9 50 0 59 1 68 27 77 3 3 86 4 95 2 2 04 13 22 4 31 9 4 40 49 1 58 67 53 54 9 55 1 table follows: Summary of9preceding Grouped data Ungrouped data Mean = 1.58450000E+00 1.57734473E+00 Variance = 9.36714646E-02 9.31627054E-02 Standard deviation = 3.06057943E-01 3.05225663E-01 13 ) Statistical distribution of peak voltage at node "TG-TNA" Int v voltage in er o Frequency val2 l 1.Cumulative 0 1 1 88 3 09 2 97 1 06 2 15 2 24 33 3 42 8 51 2 60 69 3 1 78 3 6 87 3 36 96 37 05 3 5 14 3 23 5 3 4 78 32 3 41 3 9 50 59 6 3 68 2 77 2 3 86 7 4 95 3 7 2 04 4 13 4 22 8 4 31 1 9 4 40 8 55 49 8 1 58 56 67 56 76 57 84 93 6 02 7 11 13 20 39 9 29 38 2 47 6 56 31 65 4 74 65 66 9 67 68 69 70 71 1 3of preceding Summary table follows: Grouped data Ungrouped data Mean = 1.92000000E+00 1.92194598E+00 Variance = 3.52651515E-01 3.52188183E-01 Standard deviation = 5.93844689E-01 5.93454449E-01 14 ) Statistical distribution of peak voltage at node "TG-TNB" Interval voltage voltage in Frequency Cumulative Per cent number in per unit physical units (density) frequency GE current value 21 1.0500000 1.88610450E+05 0 100 22 1.1000000 1.97591900E+05 3 97 23 1.1500000 2.06573350E+05 94 24 1.2000000 2.15554800E+05 93 25 1.2500000 2.24536250E+05 91 26 1.3000000 2.33517700E+05 13 87 27 1.3500000 2.42499150E+05 19 81 28 1.4000000 2.51480600E+05 24 76 29 1.4500000 2.60462050E+05 28 72 30 1.5000000 2.69443500E+05 36 64 31 1.5500000 2.78424950E+05 39 61 32 1.6000000 2.87406400E+05 11 50 50 33 1.6500000 2.96387850E+05 10 60 40 34 1.7000000 3.05369300E+05 65 35 35 1.7500000 3.14350750E+05 65 35 36 1.8000000 3.23332200E+05 66 34 37 1.8500000 3.32313650E+05 68 32 38 1.9000000 3.41295100E+05 71 29 39 1.9500000 3.50276550E+05 72 28 40 2.0000000 3.59258000E+05 72 28 41 2.0500000 3.68239450E+05 73 27 42 2.1000000 3.77220900E+05 73 27 43 2.1500000 3.86202350E+05 76 24 44 2.2000000 3.95183800E+05 80 20 45 2.2500000 4.04165250E+05 86 14 46 2.3000000 4.13146700E+05 89 11 47 2.3500000 4.22128150E+05 91 48 2.4000000 4.31109600E+05 97 49 2.4500000 4.40091050E+05 100 Summary of preceding table follows: Grouped data Ungrouped data Mean = 1.70600000E+00 1.70589278E+00 Variance = 1.56352525E-01 1.54985138E-01 Standard deviation = 3.95414372E-01 3.93681518E-01 15 ) Statistical distribution of peak voltage at node "TG-TNC" Int v voltage in er n io Frequency physical u 1.n 1.units0 1 1 88 2 09 2 97 06 24 2 9 25 1 1 26 1 27 1 12 28 22 29 30 31 32 33 1 46 34 3 35 88 1 36 37 2 8 3 38 1 5 39 3 40 41 2 42 08 43 44 45 4 46 5 47 5 48 49 4 50 4 51 52 53 7 54 8 55 56 57 58 59 60 3 61 62 5 63 64 1 table follows: Summary of7preceding Grouped data Ungrouped data Mean = 1.61000000E+00 1.61078285E+00 Variance = 1.29570707E-01 1.30590075E-01 Standard deviation = 3.59959313E-01 3.61372487E-01 16) The following is a distribution of peak overvoltages among all output nodes of the last data card that have the same base voltage In v voltage in t o Frequency e l 1.Cumulative 0 1 97 1 09 1 06 2 15 2 24 33 27 2 28 29 1 6 30 31 9 32 18 8 33 34 1 92 0 35 39 36 37 3 38 5 39 5 40 2 41 3 5 0 42 5 5 43 3 44 45 46 47 2 48 49 4 1 50 4 1 51 52 2 8 6 53 54 55 56 57 58 39 59 60 1 61 4 62 63 4 64 65 66 67 68 69 70 71 1 table follows: Summary of3preceding Grouped data Ungrouped data Mean = 2.10200000E+00 2.10418031E+00 Variance = 2.71788889E-01 2.69901875E-01 Standard deviation = 5.21333760E-01 5.19520813E-01 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1 ] [2 ] V V F a [3 rE ] K ie [4 A ] n [5 dS ] t d [6 S ] t d [7 J ] u e [8 rM ] ir c e [9 B ] N M [1 aA 0] D [1 iA 1] H [1 Tr 2] an s [1 B 3] er ge [1 A 4] n [1 dJu 5] an A [1 M 6] a n s [1 Io 7] E C [1 8] [1 9] [2 0] [2 1] [2 2] St d St d S t d K F St d IE ... tổng quát Nghiên cứu tổng quan loại điện áp tác dụng lên cách điện hệ thống điện 220 kV Từ đó, phân tích tính tốn q điện áp khí q điện đóng cắt tác động lên cách điện trạm biến áp 220 kV Thái Nguyên. .. - Nghiên cứu tổng quan điện áp hệ thống điện ảnh hưởng điện áp tới hệ thống điện - Nghiên cứu, tính tốn phân tích độ lớn điện áp khí mà cách điện trạm biến áp 220 kV Thái Nguyên theo độ lớn độ. .. Nghiên cứu điện áp độ tác dụng lên cách điện Trạm biến áp 220 kV Thái Nguyên , nhằm áp dụng công cụ phương pháp nghiên cứu phân tích xác định loại q điện áp có khả xuất trạm biến áp nguyên nhân