Đề xuất các giải pháp giảm sự cố do sét trên tuyến đường dây siêu cao áp 500kv xuất tuyến 578 pleiku 572 dốc sỏi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN BÁ DŨNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SỰ CỐ DO SÉT TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP 500KV XUẤT TUYẾN 578/PLEIKU – 572/DỐC SỎI” LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN BÁ DŨNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SỰ CỐ DO SÉT TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP 500KV XUẤT TUYẾN 578/PLEIKU ĐẾN 572/DỐC SỎI Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật điện 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐOÀN ANH TUẤN Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Bá Dũng MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài: 1.1 Tình hình thực tế năm (2013 - 2017): 1.2 Tính cấp thiết đề tài: Mục tiêu nghiên cứu: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu: 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học thực tiễn: 5.1 Ý nghĩa khoa học: 5.2 Ý nghĩa thực tiễn: Bố cục đề tài: Chương - TỔNG QUAN VỀ SÉT – QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN – BIỆN PHÁP BẢO VỆ 1.1 Tổng quan sét: 1.1.1 Nguồn gốc sét: 1.1.2 Các giai đoạn phát triển sét: 1.1.2.1 Giai đoạn phóng điện tiên đạo: 1.1.2.2 Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt tia tiên đạo đến độ cao định hướng: 1.1.2.3 Giai đoạn phóng điện ngược: 1.1.2.4 Giai đoạn phóng điện chủ yếu kết thúc: 1.1.3 Các tham số chủ yếu sét: 1.1.4 Mật độ sét giới Việt Nam: 1.1.4.1 Mật độ sét giới: 1.1.4.2 Mật độ sét Việt Nam [11]: 1.1.5 Ảnh hưởng giông sét đến HTĐ Việt Nam: 1.2 Hiện tượng điện áp khí quyển: 10 1.3 Các biện pháp bảo vệ chống sét: 10 1.3.1 Biện pháp BVCS đường dây tải điện không: 10 1.3.2 Biện pháp BVCS TBA: 11 1.4 Phạm vi bảo vệ DCS: 11 1.5 Lý thuyết mơ hình điện hình học (MHĐHH): 12 1.5.1 Hiệu bảo vệ thu lôi Franklin: 14 1.5.2 Hiệu bảo vệ DCS: 15 1.5.2.1 Hiện tượng sét đánh dây dẫn ĐD có DCS: 15 1.5.2.2 Chọn góc bảo vệ DCS: 16 1.5.2.3 Xác định số lần sét đánh vào DCS: 17 1.5.2.4 Phân bố số lần sét đánh đỉnh cột số lần sét đánh vào khoảng vượt: 18 Chương - 19 TÍNH SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY - ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO ĐƯỜNG DÂY 500KV XUẤT TUYẾN 578/PLEIKU – 572/DỐC SỎI 19 2.1 Tổng quan suất cắt: 19 2.1.1 Số lần sét đánh vào dây dẫn tải điện không: 19 2.1.2 Số lần phóng điện cách điện ĐD: 19 2.1.3 Số lần cắt điện ĐD sét: 20 2.2 Các phương pháp tính suất cắt ĐD tải điện cao áp: 21 2.2.1 Phương pháp cổ điển: 21 2.2.1.1 Các điều kiện giả thiết tính tốn: 21 2.2.1.2 Suất cắt sét đánh trực tiếp vào dây dẫn: 22 2.2.1.3 Suất cắt sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột: 23 2.2.1.4 Suất cắt sét đánh vào khoảng vượt: 27 2.2.2 Phương pháp CIGRE tính suất cắt dựa mơ hình điện hình học: 29 2.2.2.1 Các điều kiện giả thiết tính toán: 29 2.2.2.2 Xác định xác suất phóng điện: 29 2.2.3 Sơ đồ khối tính tốn suất cắt ĐD: 31 2.3 Tính suất cắt ĐD 500kV xuất tuyến 578/Pleiku đến 572/Dốc Sỏi: 32 2.3.1 Giới thiệu chung ĐD 500kV xuất tuyến 578/Pleiku - 572/Dốc Sỏi: 32 2.3.2 Kết tính tốn: 34 2.4 Kết luận: 35 Chương – 36 CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY 500KV 36 XUẤT TUYẾN 578/PLEIKU ĐẾN 572/DỐC SỎI 36 3.1 Khái qt tính tốn tiêu chống sét ĐD tải điện: 36 3.2 Giảm điện trở nối đất: 36 3.2.1 Khái quát nối đất hệ thống điện: 36 3.2.1.1 Điện trở nối đất [11]: 38 3.2.1.2 Thực nối đất: 39 3.2.1.3 ĐTS đất nhân tố ảnh hưởng [11]: 39 3.2.1.4 Các phương pháp thường sử dụng để giảm ĐTNĐ [6]: 40 3.2.1.5 Các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật thiết kế HTNĐ [7]: 41 3.2.1.6 Tính tốn ĐTNĐ: 42 3.2.1.7 Nối đất chống sét: 45 3.2.1.8 Giảm ĐTNĐ đường dây: 52 3.2.2 Chương trình tính toán: 52 3.3 Phân tích hiệu kinh tế giải pháp giảm điện trở nối đất: 56 3.3.1 Các tiêu dùng phân tích đánh giá hiệu kinh tế-tài [12]: 56 3.3.2 Cơ sở tính tốn: 57 3.3.3 Chương trình tính tốn hiệu giảm ĐTNĐ: 58 3.3.4 Kết tính toán: 58 3.3.5 Nhận xét: 60 3.4 Lắp chống sét van đường dây: 61 3.4.1 Khái quát lắp CSV ĐD tải điện không: 61 3.4.2 Tính tốn chi phí lắp CSV: 62 3.5 Giảm góc bảo vệ đường dây: 62 3.5.1 Khái quát chung: 62 3.5.2 Góc bảo vệ cụ thể cột tiêu biểu đường dây 500kV: 63 3.5.3 Tính tốn chi phí lắp chuỗi sứ V cho 01 vị trí: 65 3.6 Lắp bổ sung dây chống sét chạy bên dây dẫn: 67 3.6.1 Khái quát chung: 67 3.6.2 Tính tốn chi phí lắp bổ sung DCS 01 khoảng cột: 69 3.7 Kết luận: 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 Kết luận: 71 Kiến nghị: 71 Hướng phát triển đề tài: 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SỰ CỐ DO SÉT TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP 500KV XUẤT TUYẾN 578/PLEIKU ĐẾN 572/DỐC SỎI Học viên: Mã số: Nguyễn Bá Dũng 60520202 Khóa: K34 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng tượng điện áp khí đến đường dây tải điện khơng tính tốn suất cắt cho đường dây siêu cao áp 500kV xuất tuyến 578/Pleiku đến 572/Dốc Sỏi Trong đó, luận văn tính tốn suất cắt đường dây trường hợp sét đánh vào đỉnh cột, khoảng vượt sét đánh vòng dây chống sét vào dây dẫn Từ kết tính tốn suất cắt đường dây siêu cao áp 500kV 578/Pleiku đến 572/Dốc Sỏi, luận văn đưa giải pháp nhằm giảm suất cắt đường dây sau: + Giảm điện trở nối đất phương pháp bổ sung nối đất đường dây Hiệu kinh tế - kỹ thuật áp dụng giải pháp + Lắp chống sét van đường dây chi phí lắp đặt cho vị trí + Giảm góc bảo vệ đường dây phương pháp bổ sung chuỗi sứ V chi phí cho vị trí + Tăng hệ số ngẫu hợp phương pháp lắp bổ sung dây chống sét chi phí cho khoảng cột PROPOSAL OF THE MEASURES FOR REDUCING SHUT-DOWN BY LIGHTNING ON 500KV EXTRA HIGH VOLTAGE LINE, FEEDER 578/PLEIKU- 572/DOC SOI Abstract: The thesis studied the effect of atmospheric overvoltage on the overhead transmission line and calculated the cutting power for 500kV extra high voltage line, feeder 578/Pleiku - 572/Doc Soi In which the thesis has to calculate the rate of line disconnecting in the case of lightning at the top of the tower, line span and lightning strike rounding ground wires to conductor From the calculation results of 500kV high voltage line, feeder 578/Pleiku - 572/Doc Soi, the thesis proposes measures to reduce the rate of line disconnecting as follows: + To reduce earthing resistance by implementing earthing system Economic and technical efficiency when applying this measure + To install lightning arrester valve on the line and calculate the cost for one position + To reduce the line protection angle by adding V – shape insulator string and calculate cost for one tower + To increase coefficient factor of coupling by adding grounding wires and calculate cost for one line span DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BVCS CSV DCS ĐD ĐTNĐ ĐTS HTĐ HTNĐ MBA NĐCS PTC2 PVBV QĐA TBA XT Bảo vệ chống sét Chống sét van Dây chống sét Đường dây Điện trở nối đất Điện trở suất Hệ thống điện Hệ thống nối đất Máy biến áp Nối đất chống sét Công ty Truyền tải điện Phạm vi bảo vệ Quá điện áp Trạm biến áp Xuất tuyến DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 Tên bảng Trang Cường độ hoạt động dông sét khu vực Trị số dự kiến mật độ sét theo khu vực Quan hệ giải tích khoảng cách phóng điện với biên độ dịng sét Xác suất hình thành hồ quang Các thơng số riêng đường dây tính tốn suất cắt Tổng hợp kết tính suất cắt đường dây theo ĐTNĐ Quy định ĐTNĐ ĐD không theo 11TCN-19-2006 Hệ số mùa Quy định kích thước tối thiểu loại điện cực NÐ Biểu thức tính ĐTNĐ cọc thẳng đứng Giới hạn chiều dài điện cực nối đất phân bố dài Kinh nghiệm sử dụng CSV nước Chi phí lắp CSV 01 vị trí Chi tiết vật liệu lắp bổ sung chuỗi sứ V cho 01 vị trí Chi phí đầu tư lắp bổ sung chuỗi sứ V 01 vị trí Chi tiết vật liệu lắp bổ sung DCS cho 01 khoảng cột Chi phí đầu tư lắp bổ sung DCS 01 khoảng cột Thiệt hại lần cố đường dây giơng sét Tổng hợp chi phí đầu tư giải pháp thiệt hại 01 lần sét 8 13 20 32 35 37 40 42 43 51 61 62 66 66 69 69 70 70 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình vẽ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10a 1.10b 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 Tên hình vẽ Trang Hiện tượng giơng sét Các giai đoạn phóng điện sét biến thiên dịng điện sét theo thời gian Dạng dịng điện sét Bản đồ tồn cầu sét Mật độ sét theo qua năm Sét đánh vào đường dây tải điện không Phạm vi bảo vệ hai DCS Quá trình phóng điện trực tiếp (lý thuyết MHĐHH) Phân bố góc lệch Mật độ sét diện tích ngang tiên đạo sét xuất theo phương Mật độ sét diện tích ngang tiên đạo sét xuất theo hướng  Hiệu bảo vệ thu lôi Franklin Xác định sét đánh dây dẫn ĐD có DCS Quan hệ góc bảo vệ  DCS Xác định mặt trụ thu sét DCS Ranh giới cú sét đánh vào đỉnh cột khoảng vượt Sét đánh vào đường dây Dòng điện sét theo thời gian Dòng điện sét sét đánh vào dây dẫn Sét đánh đỉnh cột ĐD có dây chống sét bảo vệ Sơ đồ tương đương mạch dẫn dòng sét chưa có sóng phản xạ tới Sơ đồ tương đương mạch dẫn DĐ có sóng phản xạ tới Khi sét đánh vào khoảng vượt Đường cong nguy hiểm Sét đánh vào dây chống sét khoảng vượt Sơ đồ tính tốn suất cắt theo phương pháp CIGRE Sơ đồ khối tính tốn suất cắt ĐD 500kV Sơ đồ cột điện tiêu biểu tính suất cắt ĐD 500kV Điện áp cách điện ĐD sét đánh vào khoảng vượt với 7 12 13 14 14 14 14 15 16 17 18 21 22 22 23 24 26 27 28 29 29 31 33 34 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN BÁ DŨNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SỰ CỐ DO SÉT TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP 500KV XUẤT TUYẾN 578/ PLEIKU ĐẾN 572/ DỐC SỎI Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật điện... triển đề tài: 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SỰ CỐ DO SÉT TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP 500KV XUẤT TUYẾN 578/ PLEIKU ĐẾN 572/ DỐC... dây 500kV XT 578/ Pleiku - 572/ Dốc Sỏi - Đề xuất giải pháp giảm suất cắt điện đường dây siêu cao áp 500kV xuất tuyến 578/ Pleiku đến 572/ Dốc Sỏi Phương pháp nghiên cứu: Trên sở lý thuyết tính tốn