Suất cắt do sét đánh vào khoảng vượt

IV. Tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây

b. Suất cắt do sét đánh vào khoảng vượt

Khi sét đánh vào khoảng vượt của DCS, để đơn giản cho tính toán ta giả thiết sét đánh vào chính giữa khoảng vượt, dòng điện sét chia đều sang hai bên như hình (3–4):

Hình 3-4.Sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét

Lấy với dạng sóng xiên góc. Lúc này trên dây chống sét và mỗi cột sẽ có dòng điện là

. Khi đường dây tải điện bị sét đánh vào khoảng vượt của dây chống sét thì sẽ sinh ra các điện áp là: điện áp tác dụng lên cách điện không khí giữa dây dẫn và dây chống sét và điện áp tác dụng lên cách điện của chuỗi sứ. Nếu các điện áp này đủ lớn thì sẽ gây ra phóng điện trên cách điện làm cắt điện trên đường dây.

+ Suất cắt điện do quá điện áp tác dụng lên cách điện không khí giữa dây dẫn và dây chống sét (ta xét với pha B hoặc C, vì hệ số ngẫu hợp của 2 pha này nhỏ hơn pha của pha A).

(3–16)

Trong đó: Kvq là hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và DCS có kể đến vầng quang.

a: độ dốc dòng điện sét. l: khoảng vượt của đường dây.

Từ đó ta có thể tính được xác suất phóng điện và tính các giá trị Npđ và npđ. Trong thiết kế và thi công đường dây, thường chọn khoảng cách giữa các dây đủ lớn để tránh chạm dây nên khả năng xảy ra phóng điện trong trường hợp này ít xảy ra và dù có xảy ra thì xác suất hình thành hồ quang cũng rất nhỏ. Vì vậy suất cắt trong trường hợp này có thể bỏ qua.

+ Suất cắt điện do quá điện áp tác dụng lên chuỗi sứ.

Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ khi sét đánh vào khoảng vượt của dây chống sét là:

Ucđ(t) = Uc(t) + Ulv (3–17) Trong đó: Ulv: điện áp làm việc.

Uc(t): điện áp tại đỉnh cột.

(3–18) Với dạng sóng xiên góc xét với thời gian t thì:

(3–19) Ta có: Rc: điện trở nối đất cột điện Rc= 15,5( ).

Lc: điện cảm thân cột Lc= Lo.hc

Lc= 0,6.25= 15(Với lo = 0,6 hc= 25m)

Kvq: hệ số ngẫu hợp có kể đến ảnh hưởng của vầng quang, Kvq= 0,15 Thay vào(3–19) ta có:

Theo (3–17) thì:

Ucđ(t) = 0,85.a.(7,75.t+7,5) + 114,4(kV)

Tiến hành tính toán với các thông số biến thiên: Độ dốc đầu sóng a biến thiên từ 10 đến 100 kA/ Thời gian (t) biến thiên từ 1 đến 20.

Bảng 3-3.Tính khi sét đánh vào khoảng vượt t a 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 244,03 373,65 503,28 632,9 762,53 892,15 1021,78 1151,4 1281,03 1410,65 2 309,9 505,4 700,9 896,4 1091,9 1287,4 1482,9 1678,4 1873,9 2069,4 3 375,78 637,15 898,53 1159,9 1421,28 1682,6 5 1944,03 2205,4 2466,78 2728,15 4 441,65 768,9 1096,15 1423,4 1750,65 2077,9 2405,15 2732,4 3059,65 3386,9 5 507,53 900,65 1293,78 1686,9 2080,03 2473,1 5 2866,28 3259,4 3652,53 4045,65 6 573,4 1032,4 1491,4 1950,4 2409,4 2868,4 3327,4 3786,4 4245,4 4704,4 7 639,28 1164,15 1689,03 2213,9 2738,78 3263,6 5 3788,53 4313,4 4838,28 5363,15 8 705,15 1295,9 1886,65 2477,4 3068,15 3658,9 4249,65 4840,4 5431,15 6021,9 9 771,03 1427,65 2084,28 2740,9 3397,53 4054,1 5 4710,78 5367,4 6024,03 6680,65 10 836,9 1559,4 2281,9 3004,4 3726,9 4449,4 5171,9 5894,4 6616,9 7339,4 12 968,65 1822,9 2677,15 3531,4 4385,65 5239,9 6094,15 6948,4 7802,65 8656,9 20 1495,6 5 2876,9 4258,15 5639,4 7020,65 8401,9 9783,15 11164,4 12545,65 13926,9

Bảng 3-4.Đặc tính Vol - giây (V-S) của chuỗi sứ cách điện

t ( ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 20

1780 1620 1480 1360 1280 1220 1180 1150 1130 1120 1110 1100

Từ các bảng thống kê trên ta vẽ được đờ thị:

Hình 3-5.Đờ thị Ucđ(a,t)

Khi điện áp đặt lên chuỗi sứ lớn hơn điện áp phóng điện của chuỗi sứ thì sẽ có phóng điện, trên miền đồ thị ta xác định được các cặp thông số nguy hiểm (ai, ti).

Với Ii = . Ta có :

Bảng 3-5.Bảng tính Ii(kA) khi sét đánh vào khoảng vượt

ai (kA/ )

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

ti( s) 13,58 6,97 4,62 3,54 2,98 2,61 2,37 2,12 1,68 1,62 Ii(kA) 135,8 139,4 138,6 141,6 149 156,6 165,9 169,6 151,2 162

Ta xây dựng được đường cong nguy hiểm với điện trở cợt RC = 15,5 :

Hình 3-6.Đường cong xác định miền nguy hiểm

Xác suất phóng điện là xác suất để cho cặp thông số nguy hiểm của phóng điện sét (I, a) thuộc miền nguy hiểm:

Ta đã có: (3-20)

Với Vi là xác suất để cho dòng điện I lớn hơn một giá trị Ii nào đó.

Để tính xác suất ta chỉ cần tính xác suất trong miền . Nhưng ta không thể xác định được hàm phụ thuộc f(i) mà chỉ có các thông số rời rạc không liên tục do đó cần phải chia miền để tính:

Chia a thành 10 miền từ 10 đến 100 kA/ :

;

Tính xác suất phóng điện khi sét đánh vào khoảng vượt:

Bảng 3-6.Tính xác suất phóng điện khi sét đánh vào khoảng vượt

A(kA/ ) t(µs) I(kA) * Tổng (kA/ ) t(µs) I(kA) * Tổng 10 13,58 135,8 0,0055 0,39954 0,2399 0,001319 0,002064 20 6,97 139,4 0,00479 0,15964 0,09586 0,000459 30 4,62 138,6 0,00494 0,06378 0,0383 0,000189 40 3,54 141,6 0,0044 0,02548 0,0153 6,73E-05 50 2,98 149 0,00332 0,01018 0,00611 2,03E-05 60 2,61 156,6 0,00248 0,00407 0,00244 6,05E-06 70 2,37 165,9 0,00174 0,00163 0,00098 1,71E-06 80 2,12 169,6 0,00151 0,00065 0,00039 5,9E-07 90 1,68 151,2 0,00305 0,00026 0,00016 4,9E-07 100 1,62 162 0,00202 0,0001 0,0001 2E-07

Ta có xác suất phóng điện là:

Như vậy suất cắt do sét đánh vào khoảng vượt:

=0,11 lần/100km.năm