TÍNH TOÁN THIẾT kế bảo vệ CHỐNG sét CHO TRẠM BIẾN áp và ĐƯỜNG dây 220 110 KV VĨNH TƯỜNG

LỜI CẢM ƠN Là sinh viên học tập rèn luyện trường đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội, em cảm thấy niềm tự hào động lực to lớn cho phát triển thân tương lai Sau năm năm đại học bảo, quan tâm thầy cô với nỗ lực thân em thu học bổ ích, tiếp cận kiến thức khoa học kỹ thuật tiên tiến phục vụ cho lĩnh vực chun mơn theo đuổi Có thể nói, đồ án mơn học hay tập lớn mà sinh viên thực cách để chúng em vận dụng kiến thức học đồng thời giúp chúng em tiếp cận với thực tế cơng việc sau Chính em dành thời gian cơng sức để hồn thành đề tài tốt nghiệp “TÍNH TỐN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY 220/110 KV VĨNH TƯỜNG” mốc quan trọng để tổng kết kiến thức có suốt trình học tập trường đại học Mỏ - Địa Chất Trong thời gian học tập thời gian thực đề tài tốt nghiệp em nhận dẫn, động viên tận tình thầy cơ, gia đình bạn, đặc biệt hướng dẫn PGS TS Đỗ Như Ý giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Một lần em xin chân thành cảm ơn PGS TS Đỗ Như Ý thầy, cô khoa kỹ thuật điện trường đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội, ngày… tháng… năm 2020 Sinh viên Vũ Hữu Tùng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày…tháng…năm 2020 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày…tháng…năm 2020 Giảng viên phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU viii CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV VĨNH TƯỜNG .5 1.1 Vị trí địa lý, địa chất khí hậu huyện Vĩnh Tường .5 1.1.1 Vị trí địa lý địa hình 1.1.2 Khí hậu tài nguyên 1.2 Giới thiệu chung nhiệm vụ trạm CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BẢO VỆ SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP 2.1 Khái niệm chung 2.2 Các yêu cầu kỹ thuật 2.3 Các công thức sử dụng để tính tốn .9 2.3.1 Phạm vi bảo vệ cột thu sét .9 2.3.2 Phạm vi bảo vệ cột thu sét 2.3.3 Phạm vi bảo vệ hai hay nhiều cột thu sét .10 2.3.4 Phạm vi bảo vệ dây chống sét 12 2.4 Mô tả trạm phân phối 220/110 kV cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp .12 2.5 Các phương án thiết kế hệ thống chống sét cho trạm 13 2.5.1 Phương án .13 2.5.2 Phương án .18 2.5.3 Phương án .21 2.6 Kết luận 26 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 27 3.1 Yêu cầu kỹ thuật nối đất trạm biến áp 27 3.2 Nối đất an toàn cho trạm 27 3.2.1 Lý thuyết nối đất an toàn 27 3.2.2 Tính tốn nối đất an tồn 30 i 3.2.3 Tính tốn nối đất chống sét 32 3.3 Kết luận 44 CHƯƠNG 4: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 45 4.1 Mở đầu 45 4.2 Lý thuyết tính tốn .45 4.3 Các thông số .46 4.3.1 Thông số đường dây cần bảo vệ 46 4.3.2 Độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở, hệ số ngẫu hợp đường dây .47 4.4 Tính toán suất cắt cho đường dây 51 4.4.1 Tính số lần sét đánh vào đường dây 51 4.4.2 Suất cắt đường dây sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn .52 4.4.3 Suất cắt sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét 53 4.4.4 Tính suất cắt đường dây 220 kV sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột 58 4.5 Kết luận 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 76 ii LỜI MỞ ĐẦU Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây tải điện thiết bị khác (như thiết bị điều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ…) nối liền với thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải phân phối điện Điện truyền tải đến hộ tiêu thụ phải thỏa mãn tiêu chuẩn chất lượng phục vụ (bao gồm chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện) có chi phí sản xuất, truyền tải phân phối nhỏ Điện sản xuất từ thủy loại nguyên liệu sơ cấp như: than đá, dầu, khí đốt, nguyên liệu hạt nhân… nhà máy thủy điện, nhiệt điện, điện nguyên tử sau truyền tải nhờ hệ thống lưới điện đến phụ tải Cùng với phát triển khoa học công nghệ ngày cao, điện ngày đóng vai trị quan trọng tất ngành kinh tế, phát triển nhu cầu tiêu thụ điện đánh giá phát triển xã hội nâng cao đời sống khu vực, quốc gia Do đó, hệ thống điện ngày phát triển quy mô lẫn cơng nghệ Ngày hình thành nhiều hệ thống điện lớn phạm vi quốc gia liên quốc gia, xuất nhiều đường dây truyền tải điện cao áp siêu cao áp làm nhiệm vụ liên lạc truyền tải công suất Trong năm qua, với phát triển kinh tế, nhu cầu điện Việt Nam lớn, xuất nhiều đường dây truyền tải 220 kV, 500 kV Các đường dây cao áp siêu cao áp đóng vai trị quan trọng, có khả truyền tải cơng suất lớn tải điện xa Công suất độ dài tải điện lớn điện áp sử dụng cao, giá thành tải điện thấp Với đặc tính điện cao áp siêu cao áp gây nhiều ảnh hưởng khó khăn cho thi cơng lắp đặt, tổn thất công suất, điện lớn, gây ảnh hưởng lớn người, chi phí lắp đặt vận hành lớn… Trong vấn đề điều chỉnh điện áp đường dây siêu cao áp quan trọng, mức điện áp hệ thống điện ảnh hưởng lớn đến tổn thất công suất tổn thất điện hệ thống điện Điện áp thấp làm giảm ổn định tĩnh hệ thống tải điện, giảm khả ổn định động ổn định tổng quát thấp gây ổn định phụ tải Điện áp cao gây nguy hiểm cho người thiết bị, ví dụ điện áp đường dây dài chế độ không tải điện áp tăng cao gây nguy hiểm cho thiết bị làm tải máy phát điện, đặc biệt trường hợp q điện áp khí song điện áp sét gây lớn truyền vào lưới điện gây nguy hiểm cho thiết bị điện, trạm biến áp… Vì thế, cần phải nghiên cứu chế độ không tải đường dây siêu cao áp điện áp khí để điều chỉnh điện áp liên tục trình vận hành, bảo vệ chống sét cho trạm biến áp nhằm nâng cao khả cung cấp điện liên tục với iii chất lượng điện tốt nhất, giảm tổn thất điện thiệt hại có cố Hệ thống điện cần phải trang bị thiết bị để thực nhiệm vụ iv Chương 1: Tổng quan trạm biến áp 220/110 KV Vĩnh Tường CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV VĨNH TƯỜNG 1.1 Vị trí địa lý, địa chất khí hậu huyện Vĩnh Tường 1.1.1 Vị trí địa lý địa hình Vị trí địa lý Vĩnh Tường huyện nằm đỉnh tam giác đồng Bắc Bộ, nằm bên tả ngạn sơng Hồng phía Tây Nam tỉnh Vĩnh Phúc Bắc giáp huyện Lập Thạch Tam Dương; Tây Bắc giáp thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ, tây giáp huyện Ba Vì, thị xã Sơn Tây (thành phố Hà Nội); đông giáp huyện Yên Lạc Vị trí địa lý Vĩnh Tường nhìn chung thuận lợi cho phát triển kinh tế Vĩnh Tường tiếp giáp với thành phố cơng nghiệp Việt Trì, thị xã Sơn Tây, cận kề với thành phố tỉnh lị Vĩnh n…Huyện có tìm đường Quốc lộ 2A 14 km đường Quốc lộ 2C chạy qua; đồng thời có hai ga hàng hoá đường sắt tuyến Hà Nội - Lào Cai (Bạch Hạc Hướng Lại); đường sông có hai cảng sơng Hồng xã Vĩnh Thịnh xã Cao Đại, có hai khu cơng nghiệp Chấn Hưng, Đồng Sóc cụm KT-XH Tân Tiến triển khai; có Đầm Rưng rộng khoảng 80 trung tâm du lịch đầy tiềm tương lai…Những yếu tố mang lại cho Vĩnh Tường vị trí quan trọng chiến lược phát triển kinh tế - xã hội tỉnh, điều kiện thuận lợi để nhân dân Vĩnh Tường tiếp cận, giao lưu, trao đổi hàng hoá, phát triển kinh tế, văn hoá xã hội với vùng lân cận Địa hình thổ nhưỡng Vĩnh Tường huyện đồng bằng, lại có hệ thống đê trung ương (đê sơng Hồng sơng Phó Đáy với tổng chiều dài 30 km) che chắn ba bề bắc - tây - nam, địa hình huyện chia thành vùng rõ rệt… Vùng đồng phù sa cổ: xã phía bắc phần phía tây bắc huyện Đây vùng tiếp nối đồng trước núi với đồng châu thổ lớn đất màu mỡ tương đối mỏng, đa số bạc màu Địa hình không phẳng, ruộng cao xen ruộng thấp làm cho việc canh tác gặp nhiều khó khăn Vùng đất bãi nằm ngồi đê sơng Hồng sơng Phó Đáy: chạy dọc suốt dải phía bắc, tây bắc phía tây huyện Đất màu mỡ hàng năm phù sa sông bồi đắp tạo nên vùng bãi rộng lớn trù phú, phù hợp với loại dâu, mía, cỏ voi, ngơ, đậu rau màu khác Vùng đất phù sa châu thổ bên đê: nối liền miền đất phù sa cổ, kéo dài xuống phía nam, giáp huyện n Lạc Địa hình phẳng, thuận lợi cho điều tiết thuỷ lợi, tạo điều kiện để nhân dân thâm canh lúa trình độ cao Sự phân chia địa hình, thổ nhưỡng huyện Vĩnh Tường có ý nghĩa thực tiễn việc xác định hướng chuyển dịch cấu vùng, địa phương theo hướng sản Chương 1: Tổng quan trạm biến áp 220/110 KV Vĩnh Tường xuất hàng hố, đẩy mạnh cơng nghiệp hố nơng nghiệp, đại hố nơng thơn huyện Vĩnh Tường Sự phân chia tạo cho ta cách nhìn tổng thể địa hình, địa vật phong phú vùng q với xóm làng đơng đúc, xanh tươi bốn mùa, với nhiều cảnh sắc tự nhiên tươi đẹp, vùng đất "Sơn chầu thủy tụ”, "Địa linh nhân kiệt", tạo ấn tượng khó quên có dịp ghé thăm Vĩnh Tường 1.1.2 Khí hậu thủy văn Khí hậu Vĩnh Tường thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa, nắng mưa nhiều Nhưng nằm sâu đất liền, đồng thời có che chắn hai dãy núi: dãy Tam Đảo (phía Đơng Bắc) dãy Ba Vì (phía Tây) nên khí hậu Vĩnh Tường khơng q khắc nghiệt bị bão lốc đe dọa Nhiệt độ trung bình năm 23,60c.Giữa nhiệt độ trung bình tháng cao với nhiệt độ trung bình tháng thấp chênh lệch 120C (có tháng nhiệt độ lên tới 28,80C có tháng nhiệt độ 16,80C Độ ấm trung bình năm 82% Lượng mưa trung bình 1.500 mm/năm với số ngày mưa trung bình 133 ngày/năm Mùa mưa thường từ tháng đến tháng 10 với lượng mưa trung bình 189 mm/tháng; mùa khơ từ tháng 11 năm trước đến tháng năm sau với lượng mưa trung bình 55 mm/tháng Thủy văn Ba sơng chảy qua bao quanh địa phận huyện Vĩnh Tường sơng Hồng, sơng Phó Đáy sông Phan Sông Hồng ranh giới tự nhiên Vĩnh Tường với huyện Ba Vì, thị xã Sơn Tây huyện Phúc Thọ Hà Nội Sông Hồng cung cấp lượng nước lớn phục vụ cho sản xuất nông nghiệp huyện Mặt khác, sông bồi đắp phù sa, tạo nên vùng đất màu mỡ, phì nhiêu Một phần sơng Phó Đáy chảy qua huyện Vĩnh Tường, tạo ranh giới tự nhiên Vĩnh Tường Lập Thạch Sơng Phó Đáy có lưu lượng bình quân 23m3 giây; lưu lượng cao 833m3/giây; mùa khơ kiệt, lưu lượng nước m3/giây, có tác dụng cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp Sông Phan thuộc hệ thống sông Cà Lồ, chảy nội tỉnh Sông Phan bắt nguồn từ núi Tam Đảo phục vụ cho sản xuất nông nghiệp phần giao thông huyện Về mùa khô, mực nước sông thấp, mùa mưa, nước từ Tam Đảo đổ xuống nên mực nước cao, gây ngập úng nhiều nơi Nằm xen cánh đồng lúa, rau, màu đầm, ao, hồ rộng đẹp mắt Tiêu biểu là: Đầm Rưng, đầm Kiên Cương, đầm Phú Đa, vực Xanh, vực Quảng Cư…Ngoài tác dụng cho giá trị kinh tế từ nuôi thả cá, tôm, đầm ao hồ cịn nơi điều hịa nước, điều hịa khí hậu, hịa sắc với làng, xóm cánh đồng lúa xanh, tạo nên tranh quê đẹp đẽ, hiền hòa Chương 1: Tổng quan trạm biến áp 220/110 KV Vĩnh Tường 1.2 Giới thiệu chung nhiệm vụ trạm Trạm biến áp Vĩnh Tường có diện tích 328 × 189 m nằm địa bàn huyện Vĩnh Tường, Tỉnh Vĩnh Phúc Trạm biến áp 220/110kV Vĩnh Tường đường dây đấu nối 220kV, 110kV đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải hệ thống điện miền Bắc Tiếp nhận nguồn điện từ lưới điện khu vực phía Bắc hỗ trợ Trạm biến áp 220kV có khu vực tỉnh Vĩnh Phúc, lâu dài nút 220/110kV quan trọng hệ thống điện miền Bắc, tạo mối liên kết mạch vịng cho lưới điện 110kV, góp phần giảm tổn thất, nâng cao độ tin cậy lưới điện, đảm bảo cung cấp điện an toàn, ổn định liên tục cho nhân dân phụ tải khách hàng địa bàn tỉnh Trạm biến áp 220/110kV Vĩnh Tường Thông số đường dây cần bảo vệ - Dây dẫn dây nhôm lõi thép AC-150 - Dây chống sét dùng dây C-70 - Điện trở suất đo đất:  d  142 (m) - Điện trở cột: Rc  15 () Phụ lục  Vậy điện áp tác dụng lên cách điện pha B(C): U cdB ( C )  U c  U cudd.tu  U cud  U cs  U lv   374,5  78,79  176,018  113,627  114,4  630,081 ( kV ) Phụ lục  Bảng 1: Bảng giá trị ic (a,t)  Trước có sóng phản xạ   Sau có phản xạ                                                                                                                                Phụ lục                             Phụ lục dic  Bảng 2: Bảng giá trị dt  Trước có sóng phản xạ   Sau có phản xạ                                                                                                                                Phụ lục                             Phụ lục  Bảng 3: Bảng giá trị Uc (a,t)  Trước có sóng phản xạ   Sau có phản xạ                                                                                                                                Phụ lục                             Phụ lục dd  Bảng 4: Bảng giá trị U cu.tu (t )   Trước có sóng phản xạ  Sau có phản xạ                                                                                      Phụ lục                                                                       Phụ lục d  Bảng 5: Bảng giá trị U cu (a, t )  Trước có sóng phản xạ   Sau có phản xạ                                                                                                                                              Phụ lục               Phụ lục  Bảng 6: Bảng giá trị Ucs (a,t)   Trước có sóng phản xạ   Sau có phản xạ                                                                                                                                                           Phụ lục  Bảng 7: Bảng giá trị Ucđ (a,t)  Trước có sóng phản xạ   Sau có phản xạ                                                                                                                                              Phụ lục               Phụ lục    ... trạm biến áp 220/ 110 KV Vĩnh Tường 1.2 Giới thiệu chung nhiệm vụ trạm Trạm biến áp Vĩnh Tường có diện tích 328 × 189 m nằm địa bàn huyện Vĩnh Tường, Tỉnh Vĩnh Phúc Trạm biến áp 220/ 11 0kV Vĩnh Tường. .. phối 220/ 110 kV cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp - Trạm biến áp 220/ 110 kV: 14 Chương 2: Tính tốn bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp +Phía 220 kV lộ đường dây, sử dụng sơ đồ góp có... định liên tục cho nhân dân phụ tải khách hàng địa bàn tỉnh Trạm biến áp 220/ 11 0kV Vĩnh Tường Thông số đường dây cần bảo vệ - Dây dẫn dây nhôm lõi thép AC-150 - Dây chống sét dùng dây C-70 - Điện