Đang tải... (xem toàn văn)
Nguyên lý của bảo vệ này là tạo ra một mạch điện cho phép tản dòng điện sét bằng cách iện xuống đất. Hai loại thiết bị được sử dụng để hạn chế iện và chống sét van... biện pháp san phẳ[r]
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP CHƯƠ ƯƠNG : THIẾT BỊ BẢO O VỆ CHỐNG SÉT 6.1 Mở đầu 6.2 Phương ng tiện bảo vệ chống điện áp 6.3 Khe hở phóng điện 6.4 Chống sét ống 6.5 Chống sét van 6.5 Lắp đặt ặt chống sét van 3/31/2014 Page PHƯƠNG NG PHÁP BẢO VỆ CHỐNG SÉT Mức thứ : bảo vệ chống sét đánh trực tiếp tản dòng điện vào đất điểm sét đánh Mức bảo vệ chủ yếu áp dụng đối ối với cơng trình dễ bị sét đánh, tránh sét đánh trực tiếp vào cơng trình điện cách hướng ớng sét vào điểm định trước Định hướng sét cách chủ động có điều khiển vào điểm iểm xác mặt đất thực phương tiện sau : cột cột chống sét dựa nguyên tắc khoảng cách phóng điện : kim thu sét đặt độ cao cơng trình cần bảo vệ nối đất theo đường đư ngắn Có thể thấy bảo vệ xem la tốt vật cần bảo vệ nằm hình góc nghiêng 45o lưới ới lồng Faraday Đó mạng kín dẫn ngang dẫn dọc nối đất vào hệ thống nối đất Kích thước lưới cần nhỏ hơ ơn 15 m, dẫn đứng đặt vị trí nút lưới phần phía Phần phủ phía tương đương đươ với vơ số cột thu sét kiến kiến tạo chắn Dây chống sét thuộc loại Chúng hình thành bảo vệ an tồn chông sét đánh cho đường dây tải điện iện Nhiệm vụ thu hút phóng điện sét, mà theo mơ hình điện hình học có dịng điện lớn dòng điện iện tới hạn Bảo vệ chống sét cho đường dây xác định góc bảo vệ tối ưu opt Khi opt, "sự cố chắn" xảy Các cú sét có dịng điện lớn giá trị tới hạn gây phóng điện vào dây dẫn 3/31/2014 Page Mức thứ hai : Hạn chế điện áp dư biện pháp san phẳng Có Có nhiệm bảo vệ thiết bị trạm biến áp cơng trình điện chống q điện áp Một số thiết bị bảo vệ dùng đểể phân tán n lượng (đảm bảo mức cách điện xung kích - BIL Basic Impulse Level) thiết bị khác trạm biến áp (phối hợp cách điện) Nguyên Nguyên lý bảo vệ tạo mạch điện cho phép tản dòng điện sét cách gây phóng điện hoặ dẫn dịng điện iện xuống đất Hai loại thiết bị sử dụng để hạn chế điện áp khe hở phóng điện iện chống sét van Để hạn chế điện áp (biên độ thời gian) người ta tác động biện pháp sau Hạn chế điện áp (ví dụ xây dựng đường ờng dây trú sét ví dụ thung lũng) Chuyển hướng hậu điện iện áp (sử dụng dây chống sét để tránh sét đánh trực tiếp vào dây dẫn) Loại bĐ QđA A (bảo vệ trạm biến áp hệ thống cột chống sét) Suy yếu tự nhiên tổn hao hiệu ứng vầng quang Suy yếu khe hở phóng điện iện chống sét van tác động 3/31/2014 Page Để bảo vệ thiết bị cần thiết bị bảo vệ luôn láp đặt ặt song song với thiết bị cần bảo vệ Khi Khi QDA xuất hiện, thiết bị bảo vệ phải phải tác động trước tiên, phải hạn chế điện áp tác dụng lên thiết bị cần bảo vệ khi QĐA kết thúc, phải có khả cắt đư hồ quang dòng điện kế tục sinh ra, phục hồi trạng thái làm việc ban đầu yêu cầu trên, thiết bị bảo vệ cần thoả mãn điều kiện sau đường đặc tính điện áp - thời gian chậm trễ phóng điện (gọi đường đặc tính volt-giây V-S) phải nằm thấp đặc tính V-SS thiết bị cần bảo vệ phải có khả ng cắt nhanh hồ quang dòng điện kế tục gây nên Khi thiết bị bảo vệ tác động, tạo ngắn mạch xuống đất đểể tản dòng điện sét : hồ quang cần phải dập tắt trước máy cắt nhảy cần có điện áp dư bé mức cách điện iện thiết bị cần bảo vệ không tác động có điện iện áp nội 3/31/2014 Page Khe hở phóng điện Thiết bị bảo vệ chống sét cổ điển iển gồm hai điện cực mũi nhọn nối với dây dẫn điện cực nối đất § iƯn ¸ p T hêi gi an Khe hở phóng điện ợc dùng chủ yếu mạng điện áp thấp trung áp, láp đặt mạng thường xuyên xuất điện iện áp đoạn gần trạm biến áp trung áp Vai trò tạo điểm yếu cách điện ng mạng điện kiểm soát để phóng điện xảy trước hết 3/31/2014 Page Điện áp phóng điện thới gian trễ phóng điện iện khe hở phóng điện phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách hai điện cực, cực tính độộ dốc, bị ảnh hưởng h hình dạng cách bố trí điện cực khoảng cách giữâ điện iện cực vớí vật thể xung quanh nối với điện áp với đất Để cải tiến hoạt động ộng khe hở có điện áp với độ dốc lớn tạo đường đặc tinhs V-S phẳng, người ta sửa đổi ổi hình dáng điện cực mũi nhon - mũi nhọn Mơ hình thường ợc sử dụng loại chống sét sừng cho phép kéo dài hồ quang điện tạo điều kiện để dập tắt hồ quang 3/31/2014 Page để giảm số lần tác động số lần cắt điện, iện, cần phải chọn khoảng cách khe hở khơng khí lớn theo iốu kin bo v cỏch in Điện áp định møc Tham sè 3/31/2014 Page 10 20 35 110 220 500 Khoảng cách bảo vệ, mm 40 60 140 250 650 135 150 Khoảng cách phụ, mm 10 15 20 30 - - - Điện áp phóng điện tần số 50 Hz, kV 34 45 70 105 252 495 750 Điện áp phóng điện xung kích, kV Cực tính d-ơng Cực tính âm 51 53 66 68 121 134 195 220 466 510 735 817 106 119 đường cong đặc tính điện áp - thời gian phóng điện xung kích khe hở phóng điện thường có dạng uốn cong nhiều so với đặc ặc tính thiết bị cần bảo vệ nh máy biến áp cáp Do hình dạng uốn cong đường đặc ặc tính V-S, V khoảng cách bảo vệ tất điện áp thường bé, vài milimét 3/31/2014 Page Khe hở phóng điện khơng thể chấp nhận đư theo quan điểm cung cấp điện liên tục có mặt chúng làm tăng số lần cố Khi xảy phóng điện iện khe hở, q trình ion hố tiếp tục, hồ quang trì điện áp làm việc tạo dòng điện iện kế tục tần số cơng nghiệp, dịng điện xung kích chuyển thành hồ quang ổn định dẫn đến cắt điện iện thiết bị điện phần lưới điện Ngồi Ngồi cịn cần ý việc bố trí khe hở phóng điện pha chọn cho hạn chế nguy lan rộng hồ quang sang pha bên cạnh, biến cố pha thành cố ba pha Khoảng cách phóng điện iện thay đổi theo mức bảo vệ 3/31/2014 Page Người ta chế tạo khe hở phóng điện ới dạng chiêc sừng, dạng khe hở d tác động lực điện động dòng chuyển động ộng nhiệt khơng khí, hồ quang sinh bị kéo dài bị dập tắt Hồ quang tự dập tắt đối ối với loại chống sét nh dịng điện hồ quang khơng vượt q 300A Thiết bị bảo vệ khe hở phóng điện iện đơn giản, hiệu kinh tế có nhiều nhược điểm : thời gian phóng điện iện chậm trễ theo điện áp tới phóng điện iện nhạy cảm với yếu tố bên ngoài, điều kiện khí hậu xung quang tạo sóng cắt có độộ dốc đầu sóng lớn gây nguy hiểm cho cuộn dây máy điện dòng điện kế tục tần số 50Hz khe hở phóng điện ợc dùng phổ biến cho lưới l điện cấp điện áp thấp Đối với đường dây cao áp siêu cao áp, số biện pháp đặc biệt áp dụng nhằm hạn chế điện áp nội bộ, khe hở sử dụng đểể phối hợp bảo vệ với chống sét van, có tác dụng hạn chế biên độ sóng điện iện áp truyền vào trạm giảm dòng điện qua chống sét van 3/31/2014 Page 10 CHỐNG SÉT ỐNG chống chống sét ống ống làm vật liệu sinh khí 1, đầu có náp kim loại giữ điện cực 2, đầu ầu hở điện cực hình xuyến Khoảng cách khe hở l1 điện iện cực điện iện cực hình xuyến gọi khe hở (khe hở dập hồ quang) Thân ống cách ly với đường ờng dây khe hở l2 để khơng bị hư hỏng dịng điện iện rị (vật liệu sinh khí phát nóng, sản sinh khí tác dụng dòng điện iện rò) Tác dụng bảo vệ chống sét ống đặc trưng ng đường đặc tính vơn giây điện trở nối đất ất Đặc tính vơn giây phụ thuộc vào khe hở chống sét ống xác định điện áp khởi động, điện trở nối đất xác định điện iện áp giáng phận nối đất Do nơi đặt chống sét ống cần phải nối đất thật tốt đặc ặc tính vơn giây chống sét có dạng nh khe hở bảo vệ trường không đồng Khe hở chọ theo điều iều kiện phối hợp cáh điện điều chỉnh phạm vi định Khe hở bên ợc chỉnh định theo khả dập hồ quang không điều chỉnh 3/31/2014 Page 11 Khi có điện áp hai khe hở phóng điện đ (phóng điện mặt ngồi thân ống khơng thể xảy điện áp phóng điện iện theo bề mặt lớn h nhiều khoảng cách khe hở trong), dòng điện sét vào phân nối đất Sau hết dòng điện iện xung kích,có dịng điện chạm đất tần số cơng nghiêp (gọi dịng điện kế tục) qua Dưới ới tác dụng hồ quang dòng điện ngắn mạch, chất sinh khí bị phát nóng sản sinh nhiều khí, áp suất khí ống tăng t lớn đến hàng chục ata Chất khí phía đầu ầu hở tạo thành luồng khí thổi hồ quang phía đầu hở ống làm cho hồ quang bị dập tắt dòng điện iện qua trị số không lần Khi chống sét ống làm việc kèm theo tiếng xả khí âm giống nh phát đạn bắn Để dập ợc hồ quang, ống cần có đủ khí, điều phụ thuộc vào trị số dịng điện qua Vì phải có quy định ịnh giới hạn d dòng điện, dòng điện bé trị số náỹe không đủ khả ng dập tắt hồ quang Ngược Ng lại dịng điện khơng q lớn tạo nên áp suất cao gây phá huỷ ống Giới hạn giới hạn d dịng điện cắt phụ thuộc vào khe hở phóng điện iện Giảm khoảng cách khe hở phóng điện tăng đường kính làm cho hai giới hạn ới bị dịch phía dịng điện lớn 3/31/2014 Page 12 Các loại chống sét ống Liên xơ PT dùng chất sinh khí phibro bakelit, loại PTB PTBY dùng chất sinh khí viniplast (thuỷ tinh hữu c hay PMMA) Để tăng độ bền giới cần thiết, phần ống ợc bọc thêm giấy bakelit có quýet sơn s chống ẩm Viniplast không hút ẩm giữ tính chất cách điện iện làm việc ngồi trời có độ bền khí cao với tải đột ngột, loại chống sét ống PTB có giới hạn cắt dịng điện lớn Khi đặt chống sét ống bầt kỳ điểm iểm lưới l điện, cần phải kiểm tra dòng điện ngắn mạch chạm đất điểm để đảm ảm bảo chống sét ơng tự dập tắt hồ quang mà không bị hư h hỏng Khi hống sét ống tác động ộng nhiều lần, chất sinh khí bị hao mòn, thân ống rỗng hơn, h đường kính thân ống tăng 2030% 30% so với trị số ban đầu chống sét xem tác dụng Khi Khi làm việc chống sét ống thổi luồng khí bị ion hố, láp đặt ặt chống sét ống cột phải lưu l ý cho khí khơng gây nên phóng điện iện pha Muốn phạm vi khí chống sét ống khơng ợc có dây dẫn pha khác phạm vi khí ống khác Do đặc ặc tính vơn giây dốc vùng khí lớn nên chống sét ơng khơng sử dụng để bảo vệ chống sét thiết bị trạm biến áp Nhiệm vụ chủ yếu để bảo vệ đoạn đường dây tới trạm, thiết bị điện trạm công suất nhỏ điện áp 3-10 kV đoạn đ đường dây giao 3/31/2014 Page 13 Chủng loại Khoảng cách khe hở ngoài, mm Điện iện áp phóng điện xung kích 1,2/50ms, 1,2/50 kV Điện áp phóng điện tần số 50 Hz, kV 50% 2ms khô -ít PT 3/0,2-1,5 PT 3/1,5-7 5-10 45/40 40/45 10 PTB 6-10/0,5-4 PT 6-10/2-12 10 15 60/60 65/65 65/65 68/68 33 42 32 40 PT 35/0,4-3 80 100 150 200 160/170 180/190 225/255 270/320 200/200 205/220 250/265 300/310 95 105 130 155 95 83 110 135 PT 35/2-10 80 100 150 200 135/140 165/165 210/225 260/285 145/145 180/180 220/225 275/288 100 115 150 180 100 110 145 170 PT 110/0,4-2,2 350 400 450 500 410/455 432/495 455/530 475/570 495/560 525/600 550/640 580/680 213 230 240 255 200 225 250 270 PTB 110/2-10 350 400 450 500 380/400 405/440 435/460 460/490 415/435 450/480 485/510 520/575 165 217 310 395 100 145 170 212 PTBY 110/7-30 400 450 500 405/400 -/460 -/490 450/480 -/505 -/538 217 265 282 212 234 255 PT 220/2-10 500 600 700 800 -/1050 -/1100 -/1150 -/1200 -/1100 -/1150 -/1200 -/1250 600 700 750 864 550 600 700 838 Chú thích : Trên tử số điện áp phóng điện xung kích cực tính d-ơng, mẫu ssố điện áp phóng điện cực tính âm 3/31/2014 Trong Page 14 hiệu chống sét ống biểu thị loại chống sét ống, cấp điện áp giới hạn dòng điện cắt kA nh·n CHỐNG SÉT VAN ĐƯỜNG DÂY Figure shows the unique solid dielectric features of this arrester It can be seen that there is no place for air, only zinc oxide or solid dielectric materials There are no internal springs or washers This feature insures that moisture ingress is prevented and that there is no internal corona due to air voids This insures a long life arrester The application considerations for transmission line surge arresters differ from those normally used for arresters applied to protect nonself self restoring insulation systems, such as transformers Conventional surge arresters are applied to have the lowest possible protective characteristics in order to minimize voltage stress on nonself restoring systems maximizing their economic life 3/31/2014 Page 15 3/31/2014 Page 16 Recommended Arrester Rating/MCOV per IEEETM C62.22 System Voltage Nominal Line-to-Line Voltage kV rms Maximum Line-to-Line Voltage kV rms Effectively Grounded Neutral Circuits (kV rms) Rating 3/31/2014 Temporarily Ungrounded, Impedance Grounded or Ungrounded (kV rms) MCOV Rating MCOV 34.5 36.5 27 22 27-45 22-36 46 48.3 36 29 36-60 29-46 69 72.5 54 42 54-90 42-70 115 121 90 70 90-108 70-84 138 145 108 84 108-132 84-108 Page 17 Arrester on a tangent line post insulator Arrester mounted on a vertical line post insulator 3/31/2014 Page 18 3/31/2014 Page 19 TRANSMISSION SYSTEM APPLICATIONS Arrester on a dead-end insulator 3/31/2014 Page 20 ... hở phóng điện iện chống sét van tác động 3/31/2014 Page Để bảo vệ thiết bị cần ? ?thiết bị bảo vệ luôn láp đặt ặt song song với thiết bị cần bảo vệ Khi Khi QDA xuất hiện, thiết bị bảo vệ phải phải... chế điện áp dư biện pháp san phẳng Có Có nhiệm bảo vệ thiết bị trạm biến áp cơng trình điện chống q điện áp Một số thiết bị bảo vệ dùng đểể phân tán n lượng (đảm bảo mức cách điện xung kích -. ..PHƯƠNG NG PHÁP BẢO VỆ CHỐNG SÉT Mức thứ : bảo vệ chống sét đánh trực tiếp tản dòng điện vào đất điểm sét đánh Mức bảo vệ chủ yếu áp dụng đối ối với cơng trình dễ bị sét đánh, tránh sét đánh trực