Đề xuất các giải pháp giảm suất cắt cho đường dây 220kv đồng hới đông hà

Nội dung của Luận văn chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng giông sét đến quá trình vận hành đường dây 220kV Đồng Hới Đông Hà và đề xuất các giải pháp cụ thể hiệu quả nhất phù hợp với tình hình thực tế để giảm suất cắt cho đường dây nói trên Trong quá trình vận hành đường dây này đã nhiều lần sự cố thoáng qua do sét đánh và không đảm bảo suất cắt được giao chỉ tiêu bởi Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia Do vậy trong luận văn em đã đi tính toán suất cắt của đường dây trong các trường hợp sét đánh thẳng vào các phần tử của đường dây cụ thể đánh vào các vị trí Khoảng vượt đỉnh cột và đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn Sau khi nghiên cứu tính toán suất cắt của đường dây 220kV Đồng Hới Đông Hà trong các trường hợp sét đánh Nội dung luận văn đề xuất một số giải pháp nhằm giảm suất cắt đường dây về mức nhỏ nhất Nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành mang lại lợi ích về kinh tế đáp ứng nhu cầu cung cấp điện liên tục an toàn cho phụ tải khu vực trong thời gian lâu dài Giải pháp được lựa chọn tối ưu nhất để áp dụng cho đường dây là bổ sung 04 dây tiếp địa 01 cột cho toàn bộ hệ thống đường dây đường dây 220kV Đồng Hới Đông Hà có trị số điện trở cột lớn hơn 9 Ω

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ QUANG HÒA ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV ĐỒNG HỚI - ĐÔNG HÀ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS TRỊNH TRUNG HIẾU Đà Nẵng, Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Đề tài “ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV ĐỒNG HỚI - ĐƠNG HÀ” cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân tơi Các kết tính tốn, số liệu luận văn thực tế, đảm bảo theo yêu cầu đề tài chưa nghiên cứu, cơng bố cơng trình nghiên cứu khác lưới truyền tải điện Người thực Võ Quang Hịa MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu bảo vệ chống sét cho đường dây Đối tượng phạm vị nghiên cứu Cơ sở lý luận phương pháp nghiên cứu luận văn Ý nghĩa khoa học thực tiển đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG GIÔNG SÉT VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1.1 Giới thiệu tổng quan sét tượng giông sét xuất tự nhiên .4 1.1.1 Cực tính dịng điện sét 1.1.2 Độ dốc đầu sóng dịng điện sét xác suất xuất dịng điện sét: .6 1.1.3 Biên độ dòng sét xuất sét 1.1.4 Cường độ hoạt động sét mật độ sét .7 1.2 Ảnh hưởng giông sét lưới điện Truyền tải vận hành 1.2.1 Mật độ giông sét khu vực đường dây qua 1.2.2 Độ cao cột so với mực nước biển 1.2.3 Suất cố theo địa chất khu vực xung quanh chân cột 1.3 Các giải pháp nhằm giảm suất cắt điện đường dây 1.3.1 Treo dây chống sét .9 1.3.2 Giảm góc bảo vệ α 10 1.3.3 Tăng chiều dài chuỗi cách điện đường dây 11 1.3.4 Đặt chống sét van đường dây .11 1.3.5 Thay đổi điện trở cột 12 1.3.6 Lắp bổ sung dây chống sét chạy bên dây dẫn: 12 1.4 Kết luận 14 CHƯƠNG PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV ĐỒNG HỚI - ĐÔNG HÀ 15 2.1 Giới thiệu đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà .15 2.2 Các thông số, liệu đường dây tồn tuyến, địa hình, giá trị điện trở suất, điện trở nối đất vị trí cột đường dây: 15 2.3 Thống kê trị số tiếp địa vị trí tuyến đường dây: 17 2.4 Tổng hợp số lần cố đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà 18 2.5 Tính tốn suất cắt cho số trường hợp cụ thể đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà: .18 2.5.1 Mục đích, sở việc tính tốn suất cắt cho đường dây: 18 2.5.2 Các thông số, số liệu đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà để tính tốn suất cắt cho đường dây: 20 2.5.3 Suất cắt đường dây sét đánh vòng vào dây dẫn (không đánh vào dây chống sét): .22 2.5.3.1 Lý thuyết mơ hình điện hình học: 22 2.5.3.2 Số lần sét đánh vòng vào dây dẫn: 23 2.5.3.3 Xác suất phóng điện sét đánh vòng Vpđ vào dây dẫn là: 24 2.5.3.4 Suất cắt đường dây sét đánh vòng vào dây dẫn là: .24 2.5.4 Suất cắt đường dây sét đánh trực tiếp vào dây chống sét khoảng vượt: 25 2.5.4.1 Số lần sét đánh vào khoảng vượt: 25 2.5.4.2 Xác suất phóng điện cách điện đường dây sét đánh vào khoảng vượt: 25 2.5.4.3 Suất cắt đường dây sét đánh khoảng vượt dây chống sét: .33 2.5.5 Suất cắt đường dây sét đánh vào khu vực đỉnh cột: 33 2.5.5.1 Số lần sét đánh vào đỉnh cột: .34 2.5.5.2 Xác suất phóng điện sét đánh vào đỉnh cột: 34 2.5.5.3 Suất cắt đường dây sét đánh vào đỉnh cột: 46 2.5.6 Tổng suất cắt đường dây 220kV tính tốn 03 trường hợp là: 46 2.6 Kết luận 46 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY 220kV ĐỒNG HỚI - ĐÔNG HÀ 47 3.1 Các giải pháp giảm suất cắt cho đường dây: 47 3.1.1 Lắp đặt chống sét van: .47 3.1.2 Tăng bát cách điện chuỗi sứ: 47 3.1.2.1 Suất cắt đường dây sét đánh vòng qua dây dẫn: 48 3.1.2.2 Suất cắt đường dây sét đánh vào khoảng vượt: 48 3.1.2.3 Suất cắt đường dây sét đánh vào khu vực đỉnh cột: 48 3.1.2.4 Tổng suất cắt đường dây 220kV tính tốn 03 trường hợp là: 48 3.1.3 Giảm góc bảo vệ: 49 3.1.4 Thay đổi điện trở nối đất cột (bổ sung dây nối đất): 49 3.1.5 Lắp bổ sung dây chống sét chạy bên dây dẫn: 54 3.2 Tính tốn kinh tế thực giải pháp giảm suất cắt: 54 3.2.1 Lắp đặt chống sét van: .54 3.2.2 Tăng bát cách điện chuỗi sứ: 54 3.2.3 Giảm góc bảo vệ: .54 3.2.4 Thay đổi điện trở nối đất cột (bổ sung dây nối đất): 55 3.2.5 Treo bổ sung dây chống sét 58 3.2.6 Chi phí thiệt hại lần cố đường dây giông sét 58 3.3 Lựa chọn giải pháp tối ưu cho đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà: 58 3.3.1 Lắp đặt chống sét van: 58 3.3.2 Tăng bát cách điện chuỗi sứ: 58 3.3.3 Giảm góc bảo vệ: 59 3.3.4 Treo bổ sung dây chống sét: 59 3.3.5 Thay đổi điện trở nối đất cột ( thay đổi Rc ): .60 3.4 Kết luận 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH TÓM TẮT ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV ĐỒNG HỚI - ĐÔNG HÀ Học viên thực : Võ Quang Hòa - Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 - Khóa : K34-DCH-QB Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Nội dung Luận văn chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng tượng giông sét đến trình vận hành đường dây 220kV Đồng Hới - Đơng Hà đề xuất giải pháp cụ thể, hiệu phù hợp với tình hình thực tế để giảm suất cắt cho đường dây nói Trong trình vận hành đường dây nhiều lần cố thống qua sét đánh khơng đảm bảo suất cắt giao tiêu Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia Do vậy, luận văn em tính tốn suất cắt đường dây trường hợp sét đánh thẳng vào phần tử đường dây cụ thể đánh vào vị trí: Khoảng vượt, đỉnh cột đánh vịng qua dây chống sét vào dây dẫn Sau nghiên cứu, tính toán suất cắt đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà trường hợp sét đánh Nội dung luận văn đề xuất số giải pháp nhằm giảm suất cắt đường dây mức nhỏ Nhằm đảm bảo an tồn q trình vận hành, mang lại lợi ích kinh tế, đáp ứng nhu cầu cung cấp điện liên tục, an toàn cho phụ tải khu vực thời gian lâu dài Giải pháp lựa chọn tối ưu để áp dụng cho đường dây bổ sung 04 dây tiếp địa/01 cột cho toàn hệ thống đường dây đường dây 220kV Đồng Hới - Đơng Hà có trị số điện trở cột lớn Ω Abstract: The thesis mainly studied the effect of thunderstorm on operation of 220kV transmission line Đong Hoi - Đong Ha and proposed the most specificand effectivemeasuresin accordance with the actual situation in order to reduce the line cutting rate During operating, there have been many times occurred transient shut-downdue to lightning strike and no ensuring the cutting rate given by National Power Transmission Corporation.Therefore, in which the thesis we had to calculate the cutting power of the line in the case oflightning directly at the elements of line, specifically at overcoming, top of column and rounding lightning rods into conductor After study, calculation the cutting power rate of the 220kV transmission line Đong Hoi - Đong Ha in case of lightning strike The thesis propose the measure to reduce the cutting rate down minimum rate In order to ensure safety operation, economic benefits, supply power continuously, safety for area sub-loading of in long time, the most optimal option of the solution to apply for the transmission line that is doing additional 04 earthing wire/ 01 column for the all system of 220kV transmission line Đong Hoi- Đong Ha with column resistance > Ω DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 2.1 Tên bảng Xác suất hình thành hồ quang Bảng tổng hợp số lần cố ĐZ 220kV Đồng Hới - Đông Hà Trang 11 18 2.2 Thông số đường cong nguy hiểm sét đánh vòng vào dây dẫn pha B 30 2.3 Xác suất phóng điện sét đánh vịng vào dây dẫn pha B 30 2.4 Thông số đường cong nguy hiểm sét đánh vòng vào dây dẫn pha A 31 2.5 Xác suất phóng điện sét đánh vịng qua dây chống sét vào dây dẫn pha A 32 2.6 Thành phần điện điện áp cảm ứng theo pha B 35 2.7 Thành phần điện điện áp cảm ứng theo pha A 36 2.8 Thành phần điện điện áp cảm ứng theo pha B 37 2.9 Thành phần điện điện áp cảm ứng theo pha A 38 2.10 Thành phần hỗ cảm dây dẫn khe sét 39 2.11 Điện áp dây chống sét 42 2.12 Thông số đường cong nguy hiểm sét đánh đỉnh cột theo pha B 43 2.13 Thông số đường cong nguy hiểm sét đánh đỉnh cột theo pha A 45 3.1 Thiệt hại lần cố đường dây giơng sét 58 3.2 Chi phí lắp đặt giải pháp 60 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 Tên hình Các hình ảnh phóng điện sét tự nhiên Dạng sóng dịng điện sét Giảm góc bảo vệ cách treo chuỗi cách điện kiểu hình chữ V Đặt chống sét van đường dây Tổng trở sóng tương hỗ dây dẫn dây chống sét, minh họa 1.5 cho trường hợp đường dây có dây chống sét (Z1 Z2) với dây dẫn (ZC) Sơ đồ bổ sung dây chống sét khoảng cột tiêu biểu đường dây 1.6 220kV Sơ đồ tuyến đường dây 200-500kV qua địa phận tỉnh Quảng 2.1 Bình 2.2 Biểu đồ số lần cố sét đánh hàng năm 2.3 Cấu tạo cột đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà 2.4 Khoảng cách phóng điện 2.5 Sét đánh vào dây chống sét khoảng vượt Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào khoảng vượt 2.6 pha B Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào khoảng vượt 2.7 pha A 2.8 Sét đánh vào đỉnh cột Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào đỉnh cột theo 2.9 pha B 2.10 Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh vào đỉnh cột pha A 3.1 Hệ thống dây tiếp địa bổ sung 3.2 Biểu đồ so sánh chi phí lắp đặt giải pháp Trang 10 12 12 14 16 18 19 22 25 31 32 33 44 45 50 61 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trong hệ thống lưới điện truyền tải đường dây phần tử dài nhất, qua nhiều khu vực địa hình phức tạp nhất, nước ta với tần suất giông sét hàng năm cao khả bị sét đánh trực tiếp vào đường dây gây cố ngắn mạch điều khó tránh khỏi Theo thống kê năm qua tổng số vụ cố thoáng qua đường dây sét chiếm 50% - 80% số vụ cố đường dây truyền tải điện suất cố vượt suất tiêu Công ty Truyền tải điện giao Việc nghiên cứu, đề xuất giải pháp để bảo vệ chống sét đường dây truyền tải điện đóng vai trị quan trọng q trình vận hành lưới điện truyền tải phân phối điện đến phụ tải hộ tiêu thụ đòi hỏi chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện ngày cao Trong trình vận hành hệ thống lưới điện truyền tải, giông sét đánh vào đường dây làm xuất điện áp đặt lên cách điện lan truyền dạng sóng điện áp làm hư hỏng cách điện đường dây, phát sinh hồ quang trì dẫn đến cố ngắn mạch lan truyền vào Trạm biến áp làm hư hỏng cách điện thiết bị trạm, ảnh hưởng đến việc cung cấp điện cho phụ tải khu vực, gây thiệt hại kinh tế hoạt động xã hội Trước yêu cầu việc cung cấp điện liên tục, đảm bảo chất lượng cho phụ tải việc giơng sét thường xun đánh vào đường dây gây cố điều đòi hỏi người làm công tác kỹ thuật, quản lý lưới điện phải thường xun quan tâm, nghiên cứu tìm tịi giải pháp hiệu để nâng cao khả chịu sét cho đường dây tải điện Để giải vấn đề giông sét gây chúng đánh vào đường dây tải điện không, người ta thường treo dây chống sét (kết hợp nối đất thân cột) nhằm giảm xác suất sét đánh thẳng vào dây dẫn, đặt chống sét van số vị trí dọc đường dây, giảm điện trở suất đất, bổ sung tiếp địa cột, giảm góc bảo vệ chống sét Tuy nhiên tính chất phức tạp hoạt động giông sét, đặc biệt Miền trung nước ta nơi có mật độ giơng sét cao, địa hình, địa chất phức tạp cần thiết phải có giải pháp cụ thể phù hợp với điều kiện thực tế, đảm bảo tiêu Kinh tế - Kỹ thuật cao để áp dụng biện pháp thích hợp nhằm giảm suất cắt giơng sét gây cho đường dây nói riêng hệ thống điện truyền tải điện nói chung Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu bảo vệ chống sét cho đường dây: 2.1 Giới thiệu chung đường dây Với phát triển mạnh mẽ kinh tế đất nước, nhu cầu điện điện ngày tăng cao, lưới điện truyền tải không ngừng cải tạo, bước nâng cao chất lượng để đảm bảo vận hành an toàn, liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu chất lượng điện cho phụ tải Hiện tại, Truyền tải điện Quảng Bình quản lý 125,5 km ÐZ 500kV Đà Nẵng - Vũng Áng (từ vị trí 955 - 1253); 124,4 km ĐZ 500kV Đà Nẵng - Hà Tĩnh (từ VT 5005-7201); 65 km ÐZ 220kV mạch kép Vũng Áng - Ba Đồn - Đồng Hới (từ vị trí 056 - 230); 58km ĐZ 220kV Đồng Hới - Đông Hà (từ vị trí 02-169) nằm vùng thường xun có giơng sét, có đường dây 220kV Đồng Hới Đông Hà với chiều dài gần 104,3 km, gồm 291 vị trí qua 06 huyện, thành phố (gồm TP.Đồng Hới, huyện Quảng Ninh, Lệ Thủy tỉnh Quảng Bình; huyện Vĩnh Linh, Do Linh, TP.Đơng Hà tỉnh Quảng Trị); Về địa hình hầu hết vị trí đường dây qua vùng đồi núi cao, số vị trí nằm khu vực đồng Theo thống kê năm gần số lần cố sét đánh vượt suất tiêu Công ty Truyền tải điện giao Do vậy, việc tính tốn để giảm thiểu cố sét đánh vào đường dây vấn đề cấp bách đòi hỏi đơn vị quản lý vận hành phải đưa nhiều giải pháp thích hợp để hạn chế thấp suất cố sét đánh vào đường dây 2.2 Mục đích, nhiệm vụ - Phân tích số ngun nhân gây cố thống qua sét đánh vào đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà thời gian qua - Nghiên cứu số giải pháp nhằm giảm suất cắt cho đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà sở phân tích tiêu Kinh tế - Kỹ thuật nghiên cứu tài liệu số giải pháp áp dụng thực tế - Trên sở tiêu Kinh tế - Kỹ thuật phân tích đánh giá, lựa chọn đề xuất số giải pháp phù hợp với tình hình thực tế, mang lại hiệu cao áp dụng cho đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Trong nội dung luận văn nghiên cứu chủ yếu phân tích giải pháp nâng cao khả chịu sét cho đường dây đồng thời nghiên cứu, đề xuất giải pháp nhằm giảm suất cắt cho đường dây cụ thể sau: - Nghiên cứu nguyên nhân gây cố lưới điện sét đánh tượng điện áp khí - Tính tốn tần suất cắt điện 220kV Đồng Hới - Đông Hà giông sét gây theo số liệu cụ thể đường dây - Phân tích số giải pháp giảm suất cắt cho đường dây - Nghiên cứu đề xuất giải pháp bổ sung tiếp địa cho đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà để giảm suất cắt cho đường dây ... SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV ĐỒNG HỚI - ĐÔNG HÀ Chương - CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY 220KV ĐÔNG HỚI - ĐÔNG HÀ Kết luận 4 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG GIÔNG SÉT VÀ CÁC GIẢI PHÁP... 220kV Đồng Hới - Đông Hà giông sét gây theo số liệu cụ thể đường dây - Phân tích số giải pháp giảm suất cắt cho đường dây - Nghiên cứu đề xuất giải pháp bổ sung tiếp địa cho đường dây 220kV Đồng. .. đến trình vận hành đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà đề xuất giải pháp cụ thể, hiệu phù hợp với tình hình thực tế để giảm suất cắt cho đường dây nói Trong trình vận hành đường dây nhiều lần