(Luận văn thạc sĩ) đề xuất các giải pháp giảm suất cắt cho đường dây 220kv pleiku sê san 3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ MẠNH HÙNG C C ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU – SÊ SAN R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng, Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ MẠNH HÙNG C C ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU – SÊ SAN R L T DU Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS TRỊNH TRUNG HIẾU Đà Nẵng, Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Đề tài “ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV PLEIKU- SÊ SAN 3” 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, công bố cơng trình nghiên cứu khác lưới truyền tải điện Người thực C C DU R L T Đỗ Mạnh Hùng ii ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU- SÊ SAN Học viên thực : Đỗ Mạnh Hùng - Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 - Khóa : K37 KTĐ KT Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Nội dung Luận văn chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng tượng giơng sét đến q trình vận hành đường dây 220kV Pleiku- Sê San đề xuất giải pháp cụ thể, hiệu phù hợp với tình hình thực tế để giảm suất cắt cho đường dây nói Trong q trình vận hành đường dây nhiều lần cố thoáng qua sét đánh không 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 vòng qua dây chống sét vào dây dẫn Sau nghiên cứu, tính tốn suất cắt đường dây 220kV Pleiku- Sê San 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 C C R L T bổ sung tiếp địa 17 vị trí có điện trở nối đất 15 tăng 02 bát sứ cho 35 vị trí có điện trở DU nối đất 10  đường dây đường dây 220kV Pleiku- Sê San Từ khóa: Suất cắt, đường dây 220kV Pleiku- Sê San 3, giông sét PROPOSED SOLUTIONS TO REDUCE THE LIGHTNING TRIPPING RATE FOR 220kV PLEIKU – SESAN TRANSMISSION LINE Abstract: The main content of the thesis is to study the impact of thunderstorms on the operation of the 220kV Pleiku-Se San transmission line and propose the most specific and effective solutions suitable to the actual situation to reduce cutting capacity for the aforementioned lines During the operation of this line, there have been many transient incidents caused by lightning As a result, this doesn’t ensure the cutting capacity assigned by the National Power Transmission Corporation In this dissertation, I have calculated the cutoff rate of the line in the case of lightning strikes directly on the elements of the specific line hitting the positions: Overpass, top of the pole and rounding through the lightning protection wire After studying and calculating the cutting rate of the 220kV Pleiku-Se San transmission line in the case of lightning strikes, the content of the thesis lists a number of solutions to reduce the line cutting rate to a minimum one In order to ensure safety during operation, bring economic benefits, meet the demand of continuous and safe power supply for regional loads in the long run, the most optimal solution to apply to the line is to add grounding at 17 locations with ground resistance above 15Ω and increase ceramic bowls for 35 locations with ground resistance over 10 Ω of the line 220kV Pleiku-Se San transmission line Keywords: Lightning tripping rate, 220kV Pleiku-Se San transmission line, thunderstorms iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu bảo vệ chống sét cho đường dây .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cơ sở lý luận phương pháp nghiên cứu luận văn Ý nghĩa khoa học thực tiển đề tài Cấu trúc luận văn C C CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƢỢNG GIÔNG SÉT VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 1.1 Giới thiệu tổng quan sét tượng giông sét xuất tự nhiên .5 1.1.1 Cực tính dịng điện sét 1.1.2 Độ dốc đầu sóng dịng điện sét xác suất xuất dịng điện sét: 1.1.3 Biên độ dòng sét xuất sét 1.1.4 Cường độ hoạt động sét mật độ sét .9 1.2 Ảnh hưởng giông sét lưới điện Truyền tải vận hành 1.2.1 Mật độ giông sét khu vực đường dây qua 10 1.2.2 Độ cao cột so với mực nước biển 10 1.2.3 Suất cố theo địa chất khu vực xung quanh chân cột 10 1.3 Các giải pháp nhằm giảm suất cắt điện đường dây 10 1.3.1 Treo dây chống sét 10 1.3.2 Giảm góc bảo vệ α 11 1.3.3 Tăng chiều dài chuỗi cách điện đường dây .12 1.3.4 Đặt chống sét van đường dây 13 1.3.5 Thay đổi điện trở cột (bổ sung dây nối đất) 14 1.3.6 Lắp bổ sung dây chống sét chạy bên dây dẫn 14 1.4 Kết luận 16 R L T DU CHƢƠNG PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN SUẤT CẮT CHO ĐƢỜNG DÂY 220KV PLEIKU- SÊ SAN 17 2.1 Giới thiệu đường dây 220kV Pleiku- Sê San 17 iv 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 .17 2.3 Thống kê trị số tiếp địa vị trí tuyến đường dây: 20 2.4 Tổng hợp số lần cố đường dây 220kV Pleiku- Sê San 20 2.5 Tính tốn suất cắt cho số trường hợp cụ thể đường dây 220kV PleikuSê San 21 2.5.1 Mục đích, sở việc tính tốn suất cắt cho đường dây 21 2.5.2 Các thông số, số liệu đường dây 220kV Pleiku- Sê San để tính tốn suất cắt cho đường dây 23 2.5.3 Suất cắt đường dây sét đánh vịng vào dây dẫn (khơng đánh vào dây chống sét) .27 2.5.4 Suất cắt đường dây sét đánh trực tiếp vào dây chống sét khoảng vượt 30 2.5.5 Suất cắt đường dây sét đánh vào khu vực đỉnh cột 36 2.6 Kết luận 47 C C R L T CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM SUẤT CẮT ĐƢỜNG DÂY 220kV PLEIKU – SÊSAN .48 3.1 Các giải pháp giảm suất cắt cho đường dây 48 3.1.1 Lắp đặt chống sét van 48 3.1.2 Tăng bát cách điện chuỗi sứ 48 3.1.3 Giảm góc bảo vệ 48 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 49 3.1.6 Đề xuất giải pháp giảm suất cắt cho đường dây 220kV Pleiku- Sê San 49 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 Thay đổi điện trở nối đất cột (bổ sung dây nối đất) .54 3.2.4 Phối hợp hai giải pháp thay đổi điện trở nối đất cột tăng chiều dài chuỗi cách điện 54 3.3 Lựa chọn giải pháp tối ưu cho đường dây 220kV Pleiku – Sê San 54 3.3.1 Lắp đặt chống sét van 55 3.3.2 Tăng bát cách điện chuỗi sứ 55 3.3.3 Thay đổi điện trở nối đất cột ( thay đổi Rc ) 55 DU v 3.3.4 Phối hợp hai giải pháp thay đổi điện trở nối đất cột tăng chiều dài chuỗi cách điện 55 3.4 Kết luận 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .57 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) C C DU R L T vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Xác suất hình thành hồ quang 13 2.1 Bảng tổng hợp số lần cố ĐZ 220kV Pleiku- Sê San năm 20 2.2 Nhóm cột có điện trở nối đất từ 0 đến 5 24 2.3 Nhóm cột có điện trở nối đất từ 5 đến 10 24 2.4 Nhóm cột có điện trở nối đất từ 10 đến 15 25 2.5 Nhóm cột có điện trở nối đất từ 15 đến 20 25 2.6 Nhóm cột có điện trở nối đất từ 20 đến 25  25 2.7 Bảng tham số đường cong nguy hiểm sét đánh vào khoảng vượt 34 2.8 Xác suất phóng điện sét đánh vào khoảng vượt 35 2.9 Thành phần điện điện áp cảm ứng theo pha A 38 2.10 Thành phần từ điện áp cảm ứng Mdd(t): 39 2.11 Bảng tham số hỗ cảm dây dẫn kênh sét 40 2.12 Các thành phần có sóng phản xạ từ cột lân cận trở 44 2.13 Bảng tính thành phần điện áp làm việc 45 2.14 Tham số đường cong nguy hiểm xác suất phóng điện sét đánh vào khu vực đỉnh cột 45 2.15 Suất cắt điện tổng nhóm cột 47 3.1 Các vị trí có điện trở cột lớn 20  50 3.2 Điện trở cột lớn 20  sau sau bổ sung tiếp địa 52 3.3 Điện trở cột lớn 15  sau sau bổ sung tiếp địa 52 3.4 So sánh chi phí đầu tư giải pháp đạt yêu cầu kỹ thuật 56 C C R L T DU vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Các hình ảnh phóng điện sét tự nhiên 1.2 Dạng sóng dịng điện sét 1.3 Giảm góc bảo vệ cách treo chuỗi cách điện kiểu hình chữ V 12 1.4 Đặt chống sét van đường dây 13 1.5 Tổng trở sóng tương hỗ dây dẫn dây chống sét, minh họa cho trường hợp đường dây có dây chống sét (Z1 Z2) 14 với dây dẫn (ZC) 1.6 Sơ đồ bổ sung dây chống sét khoảng cột tiêu biểu đường dây 220kV 2.1 Sơ đồ tuyến đường dây 220kV- 500kV qua địa phận tỉnh Gia Lai 2.200-500kV qua địa phận tỉnh Gia Lai 18 2.2 Biểu đồ số lần cố sét đánh hàng năm 21 2.3 Cấu tạo cột đường dây 220kV Pleiku- Sê San 22 2.4 Khoảng cách phóng điện 27 2.5 Sét đánh vào dây chống sét khoảng vượt 30 2.6 Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh khoảng vượt 34 2.7 Sét đánh vào đỉnh cột 36 2.8 Đường cong thông số nguy hiểm sét đánh đỉnh cột 46 3.1 Hệ thống dây tiếp địa bổ sung 50 3.2 Biểu đồ so sánh chi phí đầu tư giải pháp 56 R L T U D C C 16 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 xuyên đánh vào đường dây gây cố điều địi hỏi người làm cơng tác kỹ thuật, quản lý lưới điện phải thường xuyên quan tâm, nghiên cứu tìm tòi 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 Tây Nguyên 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 C C DU R L T PHỤ LỤC 3.19 BẢN VẼ THIẾT KẾ CỘT ĐỠ MÃ HIỆU 2.DL; 2-DrL C C DU R L T PHỤ LỤC 3.20 HÌNH ẢNH CHUỖI CÁCH ĐIỆN BỊ PHĨNG ĐIỆN VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU SỰ CỐ DO SÉT ĐÃ THỰC HIỆN TRÊN THỰC TẾ C C R L T DU Hình ảnh chuỗi cách điện thủy tinh bị cố phóng điện gây cố sét C C R L T DU Lắp đặt chống sét van đường dây để giảm thiểu cố sét C C R L T DU Bổ sung cách điện đường dây để giảm thiểu cố sét C C DU R L T C C U D R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... Phân tích số giải pháp giảm suất cắt cho đường dây - Đề xuất giải pháp bổ sung bát cách điện kết hợp bổ sung tiếp địa cho đường dây 220kV Pleiku- Sê San để giảm suất cắt cho đường dây Cơ sở lý... CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM SUẤT CẮT ĐƢỜNG DÂY 220kV PLEIKU – S? ?SAN .48 3. 1 Các giải pháp giảm suất cắt cho đường dây 48 3. 1.1 Lắp đặt chống sét van 48 3. 1.2 Tăng bát cách... tính tốn suất cắt cho đường dây 21 2.5.2 Các thông số, số liệu đường dây 220kV Pleiku- Sê San để tính tốn suất cắt cho đường dây 23 2.5 .3 Suất cắt đường dây sét đánh vòng vào dây dẫn