PHẦN I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY 220/110kV
4.2. Chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây
Trong phần này ta sẽ tính toán các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây, trên cơ sở đó xác định được các phương hướng và biện pháp để giảm số lần cắt điện của đường dây cần bảo vệ.
4.2.1. Cường độ hoạt động của sét
Số ngày sét: Cường độ hoạt động của sét được biểu thị bằng số ngày có giông sét hàng năm (nng. s). Các số liệu này đƣợc xác định theo số liệu quan trắc ở các đài trạm khí tượng phân bố trên lãnh thổ từng nước.
Mật độ sét: Để tính toán số lần có phóng điện xuống đất cần biết về số lần có sét đánh trên diện tích 1km2 mặt đất ứng với một ngày sét, nó có trị số khoảng ms = 0,1 0,15 lần/km2. ngày sét. Từ đó sẽ tính đƣợc số lần sét đánh vào các công trình hoặc lên đường dây tải điện. Kết quả tính toán này cho một giá trị trung bình.
4.2.2. Số lần sét đánh vào đường dây a. Số lần sét đánh vào đường dây
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
SV: TRỊNH BÁ MẠNH 52 GVHD: TS. TRẦN ANH TÙNG Coi mật độ sét là đều trên toàn bộ diện tích vùng có đường dây đi qua, có thể tính số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây trong một năm là:
10 3
. . .
.
m n Lh
N s ngs (3-1)
Trong đó: ms: mật độ sét vùng có đường dây đi qua nng. s: số ngày sét trong một năm.
h: chiều cao trung bình của các dây dẫn (m).
L: chiều dài của đường dây (km).
Lấy L = 100km ta sẽ có số lần sét đánh vào 100km dọc chiều dài đường dây trong một năm.
h n h
n
N (0,10,15). ngs. .6.100.103 (0,060,09). ngs. (3-2)
Tuỳ theo vị trí sét đánh quá điện áp xuất hiện trên cách điện đường dây có trị số khác nhau. Người ta phân biệt số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây có dây chống sét thành ba khả năng.
b. Sét đánh vào đỉnh cột
dc 2
N N (3-3)
c. Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn
. N
Ndd (3-4)
Trong đó N: tổng số lần sét đánh vào đường dây.
: xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, nó phụ thuộc vào góc bảo vệ và đƣợc xác định theo công thức sau:
90 4 lg . hc
(3-5) Trong đó: hc: chiều cao của cột (m).
: góc bảo vệ (độ).
d. Sét đánh vào điểm giữa khoảng vƣợt
2 N N N N
Nkv dc dd (3-6)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
SV: TRỊNH BÁ MẠNH 53 GVHD: TS. TRẦN ANH TÙNG 4.2.3. Số lần phóng điện do sét đánh
Khi bị sét đánh, quá điện áp tác dụng vào cách điện của đường dây (sứ và khoảng cách không khí giữa dây dẫn và dây chống sét) có thể gây ra phóng điện. Khả năng phóng điện đƣợc đặc trƣng bởi xác suất phóng điện pd. Nhƣ thế ứng với số lần sét đánh Ni số lần phóng điện:
pd i
pdi N
N . (3-7)
Xác suất phóng điện pd phụ thuộc trị số của quá điện áp và đặc tính cách điện (V-S) của đường dây.
cd dpdd
pd P U U .
(3-8)
4.2.3.1. Số lần cắt điện do sét đánh vào đường dây
Khi có phóng điện trên cách điện của đường dây, máy cắt có thể bị cắt ra nếu có xuất hiện hồ quang tần số công nghiệp tại nơi phóng điện. Xác suất hình thành hồ quang phụ thuộc vào điện áp làm việc trên cách điện pha của đường dây và độ dài cách điện của đường dây. Có thể xác định theo bảng sau.
Bảng 4.1: Bảng xác suất hình thành hồ quang f(Elv).
10 20 30 50
0,1 0,25 0,45 0,6
Với Ulv: điện áp pha làm việc.
Lcs : chiều dài chuỗi sứ.
Hình4.1: Đồ thị f(Elv).
cs lv
lv L
E U
0 10 20 30 40 50
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 f(Elv)
n
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
SV: TRỊNH BÁ MẠNH 54 GVHD: TS. TRẦN ANH TÙNG Đối với đường dây dùng cột gỗ tính theo công thức
10 2
).
4 . 5 , 1
(
Etb
(3-9)
Etb: là cường độ trường trung bình trên tổng chiều dài cách điện ( kV/m).
Cuối cùng có thể tính số lần cắt của đường dây tương ứng với số lần sét đánh Ni:
. .
. i pd
pdi
cdi N N
n (3-10)
Số lần cắt điện tổng cộng của đường dây:
cdi
cd n
n (3-11)
4.2.3.2. Số lần cắt điện do quá điện áp cảm ứng.
Số lần phóng điện do sét đánh gần đường dây cảm ứng gây phóng điện trên cách điện đường dây.
260
% 50
% 50
. . ).
4 , 23 6 , 15
( s U
pdcu e
U
h
N n
(3-12)
Trong đó : ns: là số ngày sét trong một năm.
h : độ treo cao trung bình của dây dẫn.
U50%: điện áp phóng điện 50% của chuỗi sứ.
Như vậy số lần đường dây bị cắt điện do quá điện áp cảm ứng
pdcu.
cdcu N
n (3-13)
Đường dây 110kV trở lên do mức cách điện cao (U50% lớn) nên suất cắt do quá điện áp cảm ứng có trị số bé và trong cách tính toán có thể bỏ qua thành phần này.