Nguồn sóng sét:
Nguồn sóng sét được thay thế bằng mô hình Heiler:
Amp: Giá trị cực đại của nguồn dòng [A] hoặc nguồn áp [V].
T_f : Thời gian đầu sóng [sec],Khoảng thời gian tính từ thời điểm t=0 tới thời điểm biên độ sóng sét đạt cực đại.
Tau: Khoảng thời gian [sec] tính từ thời điểm t= 0 tới thời điểm biên độ sóng sét đạt 37% giá trị cực đại.
n : Hệ số tỷ lệ.
Tsta: Thời gian bắt đầu [sec.],Nhận giá trị 0 nếu T<Tsta. Tsto: Thời gian kết thúc [sec],Nhận giá trị 0 nếu T>Tsto. Hệ thống điện:
Hệ thống điện nối với trạm biến áp được thay thế bởi nguồn xoay chiều 3 pha AC type 14
Trong đó giá trị cực đại của nguồn áp Amp: ax
2.220 179, 629( ) 3 m U kV d) Mô phỏng máy cắt:
T-cl_1: Thời gian đóng của máy cắt [s]. T-op_1: Thời gian cắt của máy cắt [s].
e) Mô phỏng chống sét van:
Chống sét van không khe hở oxit kẽm được mô phỏng bằng phần tử MOV như sau:
Trong đó:
Vref: Điện áp chuẩn, thường xấp xỉ điện áp danh định của chống sét van.
Vflash: Điện áp phóng điện của khe hở phóng điện. Vzero: Điện áp tại thời điểm ban đầu.
COL: Số phân đoạn của đường đặc tính V-A. SER: Số phần tử nối tiếp trong nhánh.
ErrLim: Sai số cho phép của trương trình.
f) Mô phỏng các phần tử khác trong trạm:
Máy biến áp, máy biến điện áp và dao cách ly được thay thế bằng các tụ điện, mô phỏng bằng mô hình RLC3.
Hình 4-15: Sơ đồ mô phỏng trạm biến áp.
4.6. Kết quả tính toán bằng ATP.
Với dòng điện sét có biên độ 100 kA và điểm sét đánh cách trạm bằng 3 khoảng vượt của đường dây (3x320m):
(f ile 3-5.pl4; x-v ar t) c:XX0073-XX0020 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 [ms] 0.10 0 15 30 45 60 75 90 [kA] Hình 4-16: Dạng dòng điện sét.
a)Khi không đặt chống sét van tại đầu đường dây vào trạm:
Đường dây vào trạm được bảo vệ bằng 1 dây chống sét và có điện trở nối đất của cột điện là 10().
a: Điện áp tại đầu cực MBA b: Điện áp giáng tại đỉnh cột. Hình 4-17.
Nhận xét: Khi sét đánh vào đường dây gần trạm biến áp làm điện áp tại đầu cực MBA tăng vượt quá giới hạn cách điện của tram(900kV), Vậy ta cần đặt thêm chống sét van để bảo vệ cách điện của các thiết bị trong trạm.
(f ile 4-5.pl4; x-v ar t) v :T1A v :T1B v :T1C 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 [ms] 0.10 -0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 [MV]
Hình 4-19: Điện áp tại đầu cực MBA.
Nhận xét: Do đặt chống sét van tại đầu đường dây vào trạm nên hạn chế được biên độ của sóng quá điện áp truyền vào trạm nhưng vẫn chưa bảo vệ được các thiết bị trong trạm, Nên ta tăng cường bảo vệ chống sóng quá điện áp cho trạm.
c) Khi đoạn đường dây vào trạm treo 2 dây chống sét:
Sét đánh vào dây dân trong đoạn đường dây gần trạm cũng nguy hiểm như sét đánh trực tiếp vào phần dẫn điện của trạm, Do đó đọan đường dây gần tới trạm được tăng cường bảo vệ bằng dây chống sét và giảm điện trở nối đất.
Do đó trên đoạn đường dây gần trạm ta sử dụng 2 dây chống sét với góc bảo vệ nhỏ. (f ile 3-5.pl4; x-v ar t) v :T1A v :T1B v :T1C 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 [ms] 0.10 -0.80 -0.36 0.08 0.52 0.96 1.40 [MV]
Hình 4-20: Điện áp tại đầu cực MBA.
d) Khi đặt chống sét van gần máy biến áp của trạm:
Trong nhiều trường hợp khi khoảng cách từ MBA đến CSV tại đầu đường dây vào trạm xa ta phải đặt thêm 1 CSV thứ 2 gần MBA.
(f ile 3-5.pl4; x-v ar t) v :T1A v :T1B v :T1C 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 [ms] 0.10 -300 -80 140 360 580 800 [kV]
Hình 4-22: Điện áp tại đầu cực MBA.
Nhận xét: Khi đặt thêm chống sét van gần máy biến áp thì biên độ điện áp tại đầu cực máy biến áp giảm đi đáng kể và bảo vệ được cho cách điện máy biến áp không bị phá hỏng.
Vậy trạm biến áp với mặt bằng được thiết kế như trong phần trước cần được đặt chống sét van bảo vệ chống sóng truyền tại đầu đường dây vào trạm và tại gần máy biến áp do khoảng cách từ máy biến áp đến đường dây là khá lớn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TS. Trần Văn Tớp, Kỹ thuật điện cao áp, Quá điện áp và bảo vệ chống quá điện áp; Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2007.
2. TS. Nguyễn Minh Chước, Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp. Bộ môn Hệ thống điện, trường đại học Bách khoa Hà Nội, 2002.
2. Vũ Viết Đạn, Giáo trình kỹ thuật điện cao áp. Bộ môn Hệ thống điện, trường đại học Bách khoa Hà Nội.
4. Nguyễn Đình Thắng, Vật liệu kỹ thuật điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà nội, 2005
5. GS. TS. Lã Văn Út, Ngắn mạch trong hệ thống điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2005.
6. TS. Đào Quang Thạc, TS. Phạm Văn Hòa, Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2005.
7. PGS. TS. Trần Bách, Lưới điện & Hệ thống điện (tập 3), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2005.
8. J.W.Woo, J.S.Kwak, H.J.Ju, H.H.Lee, J.D.Moon, The Analysis Results of Lightning Overvoltages by EPTM for Lightning Protection Design of 500 kV Substation; Presented at the International Conference on Power Systems Transisents (ICPST’05) in Montreal, Canada on June 19-23, 2005, Pager No, IPST05 -111.
9. ATP Rule book – XIX.I- ZnO FITTER to punch Type 92 ZnO branch cards.
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU...1
Chương 1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO DỰ ÁN TRẠM BIẾN ÁP 220KV VĨNH CHÂU – TỈNH SÓC TRĂNG...6
1.1. Giới thiệu về Trạm biến áp 220kV Vĩnh Châu...6
1.2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống chống sét đánh thẳng...6
1.3. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét...7
1.3.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét:...7
a) Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập...7
b) Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét...8
c) Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau...9
d) Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột ( số cột >2)...10
1.3.2. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:...11
a) Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét...11
b) Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét...12
1.4. Mô tả trạm biến áp cần bảo vệ...13
1.5. Tính toán các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp ...13
1. 5. 1. Phương án 1...13
1. 5. 2. Phương án 2...23
a) Độ võng của dây...24
b) Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:...25
c) Phạm vi bảo vệ của cột thu sét:...26
1.6. So sánh và tổng kết phương án...29
Chương 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT...31
2.1. Mở đầu...31
2.2. Các yêu cầu kĩ thuật...31
2.4. Tính toán nối đất an toàn...38
2.5. Nối đất chống sét...41
Nối đất bổ sung...46
2.6. Kết luận...55
CHƯƠNG 3. BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY...56
3.1. Mở đầu...56
3.2. Chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây...56
3. 2. 1. Cường độ hoạt động của sét:...56
3. 2. 2. Số lần sét đánh vào đường dây:...57
a. Số lần sét đánh vào đường dây:...57
b. Sét đánh vào đỉnh cột:...57
c. Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:...57
d. Sét đánh vào điểm giữa khoảng vượt:...58
3. 2. 3. Số lần phóng điện do sét đánh...59
a. Số lần cắt điện do sét đánh vào đường dây...59
b. Số lần cắt điện do quá điện áp cảm ứng...60
3.3. Tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây...60
3. 3. 1. Mô tả đường dây cần bảo vệ...60
a) Kết cấu cột điện...60
b) Dây dẫn và dây chống sét...61
c) Nối đất cột điện...61
3. 3. 2. Độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở, hệ số ngẫu hợp của đường dây...61
a) Độ võng của dây...61
b) Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha A ( hAtb)...63
c) Tổng trở sóng của dây dẫn...63
d) Hệ số ngẫu hợp...64
e) Nhận xét...65
3.3.4. Suất cắt do sét đánh vào đường dây...66
a) Suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn...67
b) Suất cắt do sét đánh vào khoảng vượt...67
c) Tính suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột...73
CHƯƠNG 4. BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRUYỀN VÀO TRẠM BIẾN ÁP TỪ PHÍA ĐƯỜNG DÂY 220 KV...92
4.1 Khái niệm chung...92
4.2. Phương pháp tính toán điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm...93
4.3. Tính toán khi có sóng quá điện áp truyền vào trạm...98
4.4. Nhận xét...107
4.5. Tính toán sóng quá điện áp truyền vào trạm bằng ATP...108
a) Mô phỏng cột...108
b) Mô phỏng đường dây vào trạm:...110
c) Mô phỏng nguồn điện:...112
d) Mô phỏng máy cắt:...113
e)Mô phỏng chống sét van:...114
f) Mô phỏng các phần tử khác trong trạm:...116
g) Mô hình thay thế trạm biến áp 220kV:...116
4.6. Kết quả tính toán bằng ATP...117
a) Khi không đặt chống sét van tại đầu đường dây vào trạm:...117
b) Khi đặt chống sét van tại đầu đường dây vào trạm:...118
c) Khi đoạn đường dây vào trạm treo 2 dây chống sét:...119
d) Khi đặt chống sét van gần máy biến áp của trạm:...120
TÀI LIỆU THAM KHẢO...122