6.1 .1ăCácănguyênănhơnăth ng gp phi ca các sc v cáp bc 24kV
6.2 Mô ph ng bài toán
6.2.1 nhăh ng cat căđ gió lên nhi tăđ
tính tốn nhăh ng c a nhi tăđ lên dây d n ta xét tr ng h p các y u t
môiătr ngănh ăsau:ăh s d n nhi t c a khơng khí k = 0,0283 W/(K.m); m tăđ khơngăkhíă ă=ă1,076kg/m3;ăcơngăsu t t a nhi t c aăkhơngăkhíăC ă=ă1,005ăkJ/(kg.k);ă
h s đ iăl uăhă=ă14ă(W/m2.K);ăđ t ngănhi tăđ b iăJouleăPjă=49ăW/m;ăđ t ng nhi t do b c x m t tr i Ps =15,12 W/m; h s b c x 0,5; v n t c gió 0,5m/s.
Hình 6.6: Nhi tăđ cáp khi t căđ gió 0 m/s và các y u t môiătr ng bên ngoài
ti p t c xét s nhăh ng c a t căđ gió lên nhi tăđ c a dây d n, ta l n
l tăthayăđ i t căđ gió t 0.5m/săđ n 10m/s, ta có k t qu b ng sau:
T căđ gió 0 0,5 1 2 3 4
Nhi tăđ dây
d n 92,265 88,009 80,144 67,794 60,441 55,777
T căđ gió 5 6 7 8 9 10
Nhi tăđ dây
d n 52,579 50,250 48,479 47,085 45,959 45,029
Hình 6.8:Nhi tăđ cáp khi t căđ gió 10m/s
ki m ch ng k t qu mô ph ng t COMSOL, ta xét 01 thí nghi m t [6]
Trong giàn th nghi măđ ng h m gió, t căđ gió đ c ki m sốt có th đ c cung c p vng góc v i tr c c a dây d n, nh ătrongăhìnhă6.9. Dây d nătrongăđ ng h m gió b c tăđiă1,5ămădoăkhơngăgianăh n ch ,ătrongăkhiăcácăc ăs khác v n còn
t ngăt nh ăđ i v i th nghi măkhơngăkhíăt nh.ăBaăc p nhi tăđi năđ c g n vào dây d n,ătrongăđóăhaiăc păđ c g n trên b m tătheoăh ng gió và rãnh, và m t c păđ c l p vào lõi. M tămáyăđoăviămôăFC0510ăđưăđ c hi u chu năđ c s d ngăđ đoăt c
đ gió.
B ng 6.6: Thơng s dây d n trong mơ hình th nghi m [6]
Code Name: Lynx Nominal Al Area: 175 mm² Stranding and
Wire Diameter (mm)
Cross Sectional Area (mm²) Overall Diameter (mm) Calculated DC Resistance ată20ă˚Că
Al Steel Al Steel Total (Ω/km)ă
30/2.79 7/2.79 183.4 42.80 226.2 19.53 0.1567
Hình 6.10 cho th y nhi tăđ lõi dây d n, m t ph ng vƠăh ng gió c a dây d n tr ng thái năđ nhătrongăcácăđi u ki năgióăkhácănhau.ăXuăh ng t ng th v nhi t
đ phù h p v i nh n xét r ng s c i thi n trong vi c làm mát dây d năcóăỦăngh aăh nă
nhi u t căđ gió th păh n,ătrongăkhiăs gi m nhi tăđ cân b ng tr nênăkhơngăđángă
k khi t căđ gióăt ngăt 5 m/s lên 15 m/s .
Hình 6.10: Nhi tăđ dây d n v i t căđ gió khác nhau [6]
Nh n xét: T k t qu tính tốn B ng 6.5 ta nh n th y s nh h ng c a t căđ gió lên nhi tăđ dây d n. T căđ gió càng cao thì nhi tăđ càng gi m và năđ nh khi t c
đ gió t 5m/săđ n 10m/s, k t qu mô ph ng cho k t qu t ngăđ i tin c y so v i mơ hình thí nghi m [6].
6.2.3 nhăh ng cáp b khuy t t t lênăđi nătr ng
Mơ hình mơ ph ng c a cáp b căthépăcáchăđi năXδPEănƠyăđưăđ c thi t k v i v t li uăt ngă ng và các thông s t ngă ng c a chúng, B ng 6.2 cho th y kh n ngă choăphépăt ngăđ i c a v t li u cáp. L p v PVCăbênăngoƠiăđ c b qua trong mơ ph ngăvìăđi n th b ngă0Vănh ălƠăm tăđi u ki n biên.
Ch ngătrìnhăCOεSOδăs gi i quy t mơ hình s c aăđi n áp và s phân b
đi nătr ng trên các l păcápăđ c xây d ng b ngăph ngăphápăph n t h u h n
(FEε),ătrongăđóămơăhìnhăđ c thi t k đ c bi năđ i thành m tăl i g m nhi u ph n t . Các giá tr đi năápăvƠăđi nătr ngăđ c tính tốn t i m iăđi mătrongămơăhình.ă
c i thi năđ chính xác c a k t qu gi iăpháp,ămơăhìnhăđ c chia b ng cách s d ng
mơăhìnhăl i mnăh năcóăch a nhi uănútăl iăh n,ănh ăv iămơăhìnhăcápăbìnhăth ng và v i mơ hình cáp có kho ng tr ng khơng khí theo l năl t là 0,25mm; 0,5mm và 1mmăbênătrongăcáchăđi n XLPE. Cu iăcùng,ăcácămơăhìnhăcápăđangănghiênăc uăđ c th c hi n trong ph n m m v tălỦăCOεSOδăđ thu đ c phân b đi n th và phân b
đi nătr ng trên mơ hình này b ng cách s d ngăcácăph ngătrìnhătốn [5]:
( ) V 0 t
Trongăđóă ălƠăđ d n c a v t li u,ă ălƠăđ cho phép c a v t li u và V là th đi n.
nhăh ng c a s t n t i c a t p ch t / khuy t t t bên trong cáp XLPE 24 kV
đưăđ c nghiên c u b ng cách mơ ph ng và mơ hình hóa lo i cáp này trongătr ng h păcápăbìnhăth ng khơng có khuy t t t, ta nghiên c uăđi n th và s phân b đi n
tr ng;ăvƠăcácătr ng h p cáp b khuy t t t v i bán kính và hình d ng khác nhau đ
nghiên c u nhăh ng c a nó đ i v iăhƠnhăviăphóngăđi n m t ph n bên trong cáp này. Các k t qu mô ph ngănh ăsau:
Mơ hình mơ ph ng c aăcápăđ c th c hi năđ i v iăcápăbìnhăth ng (khơng có khuy t t t)ăđ hi n th đi n th và s phân b đi nătr ng trên các l p khác nhau c a các thành ph n cáp tr ng h păbìnhăth ng nh ătrongăHìnhă6.11-a và Hình 6.11-b. T các s li uănƠy,ăl uăỦăr ngăđi n th vƠăđi nătr ngăđ c phân b bìnhăth ng trên các l p cáp khác nhau v i giá tr l n nh t x y ra g n v i ru t d năkhôngăv t quá
c ngăđ đánhăth ng c aăcáchăđi n cáp.
(a)
(b)
Hình 6.11: (a) Phân b đi n th ; (b) phân b đi nătr ng khi cáp b khuy t t t v i d ng hình trịn r=0.5mm ti p xúc v i màn ch n ru t d n
(a)
(b)
Hình 6.12: (a) Phân b đi n th ; (b) phân b đi nătr ng khi cáp b khuy t t t v i d ng hình trịn r=0.5mm gi a l p XLPE.
(a)
(b)
Hình 6.13: (a) phân b đi n th ; (b) phân b đi nătr ng khi cáp b khuy t t t v i d ng hình trịn r=0.5mm ti p xúc v i l p PVC ngoài.
T ngăt nh ătrênătaăxétăl năl t cáp b khuy t t t d ng tròn v i r=0,25mm và r=1mm, t đóătínhătốnăđ c giá tr c ngăđ đi nătr ng l n nh t và nh nh t trên cáp, ta có k t qu theo b ng sau:
B ng 6.7: Giá tr l n nh t c aăc ngăđ đi nătr ng bên trong cáp có v trí khuy t t t l năl t là r = 0,25 mm, r = 0,5mm và r = 1mm.
V ă tríă cápă khuy tăt t
Ti pă giápă v iămàn
ch năru tăd n
Trungătơmăl păcáchă đi năXLPE
Ti păgiápăl păv ăb că
PVC bên ngoài
E
(kV/mm) Emax Emin Emax Emin Emax Emin
r =0.25mm 7,4966 4,0297 7,0918 4,1688 6,0626 1,8557
r =0.5mm 6,6587 3,8934 6,9918 3,8303 6,1278 0,3178
r =01mm 6,3211 3,7981 6,7281 3,4659 6,0345 0,8823
D a vào k t qu mô ph ng trên, ta nh n th y khi cáp b khuy t t t thì cho giá tr đi nătr ng l năh năcápăkh e m nh (Emax=5,26kV/mm).
xétăđ năđ tin c y, t k t qu mô ph ng trên ta so sánh v i k t qu mô ph ng theo [5]
B ng 6.9: K t qu mô ph ng t bƠiăbáoăđưăđ c công b [5]
Nh n xét:
T nh ng s li u này [5], ta th y r ng giá tr c căđ i c aăc ngăđ đi nătr ng xu t hi n khi cáp b khuy t t t có v trí ti p xúc v i ru t d n bên trong và gi m khi v
tríăđó ti p giáp v i v b c bên ngoài. K t qu c a bài mô ph ng t b ng 6.7 t ngă đ i tin c y vì nó có chi uăh ng t l theo [5].
nghiên c u nhăh ng c a vi căthayăđ iăkíchăth c v trí c a cáp b khuy t t t d ng tròn, ta xét l năl t bán kính khác nhau là 0,25 mm; 0,5mm và 1 mm (m t n a và hai l n). B ng 6.4 cho th y các giá tr l n nh t và nh nh t c aăc ngăđ đi n
tr ng bên trong cáp. T b ng này, nh n th y r ng giá tr c căđ i c aăc ngăđ đi n
tr ng xu t hi n bên trong v trí có bán kính = 0,25 mm khi nó ti p giáp v i màn ch n ru t d n bên trong và nó gi m nh khiăt ngăbánăkínhăc a v trí khuy t t t.ăNh ngă phóngăđi n c c b s x y ra trên m t không gian l n bên trong v t li u cách nhi t.
Doăđó,ătr ng h p nghiêm tr ng nh t là v trí có r = 1mm khi nó ti p giáp v i b m t bán d n bên trong, vì chi uădƠyăcáchăđi n nh , v trí khuy t t t có di n tích b m t l n cung c p m t s l ng l năcácăđi n t t do s thuăđ căn ngăl ng t c ngăđ đi nătr ng cao bên trong đ đ gơyăraăphóngăđi n l p l i gây suy gi măcáchăđi n bên trong v trí khuy t t t và d năđ n s c t ng sau m t th i gian r t ng n.
Trong quá trình v n hành h th ngăđi n, các dây cáp có th b quá áp t m th i. Vì v y,ătaăxétăđi nătr ngătrongăđi u ki n v năhƠnhăbìnhăth ng ( đi n áp v n hành
bìnhăth ng là U0=22ăkV)ămƠăcịnăđ c th c hi nătrongăđi u ki năquáăđi n áp t m th i.ă nghiên c u nhăh ng c aăquáăđi n áp t m th i lên cáp b khuy t t t, xét mơ hình mơ ph ng c aăcápăđ c th c hi năđ i v i cáp có hình d ng là hình elip có kích
th c a = 2.2 mm, b = 0.2 mm và cáp này là chuăquáăđi n áp 1,36 U0 (30 kV), Ta có k t qu mơ ph ng sau:
(a)
Hình 6.14: (a) Phân b đi n th ; (b) phân b đi nătr ng khi cáp b khuy t t t v i d ng hình elip ti p xúc v i màn ch n ru t d n (v iăđi n áp 22kV)
(a)
(b)
Hình 6.15:a) Phân b đi n th ; (b) phân b đi nătr ng khi cáp b khuy t t t v i d ng hình elip ti p xúc v i màn ch n ru t d n (v iăđi n áp 30kV).
Ta xét ti p t că2ătr ng h p v trí khuy t t t trong cáp trung tâm l păcáchăđi n XLPE và ti p giáp v b c PVC bên ngoài ng v iătr ng h păđi n áp U0 l năl t là 22kV và 30kV.
B ng 6.10: Giá tr l n nh t c aăc ngăđ đi nătr ng bên trong cáp có v trí khuy t t t d ng elip v iătr ng h păđi n áp l năl t là 22kV và 30kV. khuy t t t d ng elip v iătr ng h păđi n áp l năl t là 22kV và 30kV.
V ă tríă cápă
khuy tăt t i năáp
Ti pă giápă v iă mƠnă ch năru tăd n
Trungă tơmă l pă cáchă đi năXLPE
Ti păgiápăl păv ăb că
PVC bên ngoài
E (kV/mm) Emax Emin Emax Emin Emax Emin
D ngă elipă (a=2.2mm; b=0.2mm)
22kV 7,539 1,146 8,62 2,796 7,186 3,0921
30kV 10,28 1,563 11,75 3,812 9,799 4,216
Nh n xét: B ng 6.10 cho th y các giá tr l n nh t và nh nh t c aăc ngăđ đi nătr ng bên trong cáp mơ ph ng có hình d ng elip vƠăđi n áp khác nhau, làm vi c
bìnhăth ng (Uo = 22 kV) và làm vi c khơngăbìnhăth ng;ăqăđi n áp t m th i (1,36 Uo = 30 kV). T các s li u và b ng này, có th nh n th y r ng vi căt ngăđi n áp lên 30 kV s lƠmăt ngăđi nătr ngăđ n giá tr r t l n bên trong v trí cáp khuy t t t gây ra t căđ phóngăđi n c c b r t cao, có th d năđ năđánhăth ng nhanh; gi m tu i th c a cáp.
6.3ăH ng áp d ng th c t c aăđ tài
Ph n l n các s c v cáp b că24kVă(đ t dây, phóng s ) nguyên nhân ch y u
lƠăgơyăquáăđi năáp,ăđi n hình là s c khách quan do sét gây nên. Ngồi ra cịn có m t s nguyên nhân ít hay x yăraălƠădoăphóngăđi n cáp b c 24kV, c th :
Trong quá trình v n hành, do có l căc ăgi iăđ ng dây nên dây bu căđ nh hình và dây d năth ng b c xát liên t c. T iăđơyăxu t hi n hi năt ng phân c căđi n dung và d n hình thành s phóngăđi n qua các l păcáchăđi n n m gi a dây bu căđnh hình
và dây d n. Do dây d năđ c làm b ngănhơmăcóăđ c tính hóa h c y u, khi l p cách
đi n b t năth ngăs xu t hi n s phóngăđi năvƠăắdịngăđi năđi năphơn”ăliênăt căđiă quaăđi măphóngăđi n làm m n m t c t dây nhôm t i v tríăphóngăđi n. Ch c n sau m t th i gian t m tăđ n haiăthángălƠăđ đ dây d n b đ t.
Khiăcóădịngăđi n ch y qua, xung quanh cáp s xu t hi n m tăđi nătr ng m nh.
óăg i là hi u ng lân c n. T i v trí cách s đ dây 40cm trên cáp bu căđ nh hình, s xu t hi năđi n th có tr s nh h năđi n th trên dây pha và hình thành m t t đi n
ắtrongăđóăm t c c là dây d năđi n và m t c c là dây bu căđ nhăhình,ăcáchăđi n c a dây d năđóngăvaiătrịălƠăđi nămơi”.ăCáchăs đ 40cmălƠăđi m thít ch t nh t c a dây bu căđnh hình vào dây d n, do tác d ng c aăgióăm aăvƠăánhăsáng m t tr iădơyăđ nh hình b co dãn liên t c gây ra tr yăs c, n t v cáchăđi n,ăn căm aăng m vào t o ra
dòngăđi n phân. Do dây d năđi n làm b ng nhơm, nên t iăđi măphóngădịngăđi n phân, dây nhơm liên t c b cháy, d năđ năđ t lìa. Trên b m t c t ngang dây d n s xu t hi n m t l p b t nhôm m ng b cháy, v cáchăđi n b cháy sùi lên.
T các nguyên nhân th c t trên, vi c phân tích khuy t t t c a l păcáchăđi n trong cáp b c 24kV và xét nhăh ng c a t căđ gió lên nhi tăđ c aăcápăđóngăvaiă
trị quan tr ng trong vi c l a ch n tiêu chu n cáp h p lý và khoanh vùng các v trí có
nguyăc ăgơyăraăphóngăđi n,ăđ tădơy.ăTrongăqătrìnhăthiăcơngăkhơngăđ cáp b gãy, méo d ng làm khuy t t t l păcáchăđi năc ngănh ăvi c s d ng camera nhi tăđ đoă
nhi tăđ v tríăđ nh s , cách s 40cm c a các khu v c n ngănóngăquanhăn m,ăkhơngă
có gió nh m phát hi n k p th i các v tríănóngăđ đ ng năch n m iănguyăđ t dây.
6.4 ánhăgiáăk t qu th c hi n
6.4.1 M tălƠmăđ c:
Qua quá trình th c hi năđ tài lu năv n,ăv c ăb n em phân tích mơ ph ngăđi n
tr ng và nhi tăđ trong k t c uăcáchăđi n c a cáp b c 24kV b ng cách s d ng
So sánh v iăcácăbƠiăbáoăđưăđ c cơng b thì k t qu mô ph ngăt ngăđ i tin c yăđ áp d ng và phát tri n đ tài caoăh n.
Nh năđ nh các l i, nguyên nhân gây ra s c d t dây cáp b căvƠăđ ra các bi n
phápăđ ng năng a, h n ch x y ra trong q trình v n hành, góp ph n vào ng d ng th c t trênăl iăđi n phân ph i.
6.4.2 M tăch aălƠmăđ c:
Ph m vi nghiên c u mô ph ngăch aăđ c sâu r ng trên toàn b l iăđi n, ch mang tính ch t kh o sát.
Q trình nghiên c u ch c năc vƠoăcácăbƠiăbáoăđưăcôngăb đ so sánh k t qu mô ph ng,ădoăđi u ki năkháchăquanănênăch aăápăd ng th nghi m th c t đ lƠmăc ă
TÀI LI U THAM KH O
[1] D. Fahmi, L. A. Novario, I. M. Y. Negara and R. Wahyudi, "Comparative analysis of electric field distribution on glass and ceramic insulator using finite element method," International Seminar on Intelligent Technology and Its Applications (ISITIA), 2016.
[2] N. N. Nam, T. T. T ng, V. P. Tú ắInfluence of Viet Nam climatic condition on ampacity of overhead power transmission lines’’. Sience & technology development, Volume.19, No.K2, 2016.
[3] V. V. H Long, V. P Tú,ăắTínhătốnătr ng nhi t và ampacity c aăđ ng dây truy n t i trên không b ngăph ngăphápăph n t h u h n”. T p chí Phát tri n khoa h c công ngh , i h c Qu c Gia TP. H Chí Minh, Volume. 17, No.K1, 2014.
[4] IEEE Standard for Calculating the Current Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors, IEEE Std. 738 ậ 2006.
[5] E. M. Shaalan, S. A. Ward and A. Youssef ắEffect of Cavity Position, Size and Geometry on Partial Discharge Behaviour inside 18/30 kV XLPE Cables,” International Journal on Electrical Engineering and Informatics,vol. 13, Number 2, Jun. 2021.
[6] J. Fu, S. Abbott, B. Fox, D.ăJ.ăεorrowăandăS.ăAbdelkader,ăắWind cooling effect on dynamic overhead line ratings,” 45th International Universities Power Engineering Conference UPEC2010, Oct.2010.
[7] V. P Tú. Ph ng pháp s trong tr ng đi n t . NhƠăxu tăb nă iăh căQu că giaăTp.ăH ăChíăεinh, 2013.
[8] . T. Trung. COMSOL - N n t ng và ng d ng trong mô ph ng s . NhƠăxu tă b nă iăh căQu cgiaăTp.ăH ăChíăεinh, 2014.
PH NăLụăL CHăTRệCHăNGANG
H ăvƠătên:ăVõăThƠnhăS n
Ngày, tháng, n măsinh:ă03/8/1990 N iăsinh:ăTơyăNinh aă ch ă liênă l c:ă S ă 5,ă t ă 10,ă pă Ph că Ngh a,ă xưă Ph că εinh,ă huy nă D ngăεinhăChơu,ăt nhăTơyăNinh.
QUÁăTRỊNHă ĨOăT O
T ăthángă10/2009ăđ năn mă2014:ăh căt păt iătr ngă iăh căBáchăKhoaă