2.4. Mô tả trạm phân phối 220kV cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp - Trạm phân phối 220kV/110kV gồm 3 máy M220 và 1 máy M110
2.4.3.1. Bố trí dây thu sét
Phương án 3 được bố trí các dây thu sét được thể hiện như trên hình vẽ (Hình II-12) Treo 8 dây chống sét C-70.Trong đó phía 220kV treo 6 dây dài 149m, phía 110kV treo 2 dây dài 72m. Khoảng cách giữa 2 dây S1,4 = S7,10 = S13,16 = S19,21 =29m;
S4,7 = S10,13 = 30m
248
192
M220 M220 M220
M110 NÐK 213818211818181822
12 29 15 15 29 15 15 29 15 15 29 30
10
15
1
2
3
4
5
6 7
8
9
10
11
12 15 14
13 16
17
18
19 21
20 22
C - 70
C - 70 C - 70 C - 70 C - 70 C - 70 C - 70 C - 70
Hình II-12:Bố trí các cột thu lôi và dây chống sét của phương án 3 2.4.3.2. Tính toán cho phương án 3
Để bảo vệ toàn bộ xà trong trạm thì độ cao dây chống sét cần thỏa mãn:
Với trạm 220kV:
0
17 29 24, 25
4 4
h h≥ + = +S = m
Với trạm 110kV:
0
11 30 18,5
4 4
h h≥ + = +S = m
Dùng dây chống sét C – 70 dây C – 70 có các thông số:
Ứng suất cho phép : θ = 31 (kG/mm2 )
Tải trọng tổng hợp : g = 9,023.10-3 (kg/m,mm2 ) ( Theo sách Lưới điện và hệ thống điện – Trần Bách )
Khoảng vượt : l = 77m
Độ vừng f = .2
8.
f g l
= θ
=
3 2
9,023.10 .77
0, 216 8.31
− =
m Với trạm 220kV:
Độ cao cột khi treo dây thu sét:
h1 = h + f = 24,25 + 0,216 = 24,466 m Vậy ta chọn độ cao treo dây thu sét phía 220kV là 25m
Với trạm 110kV:
Độ cao cột khi treo dây thu sét :
h2 = h + h = 18,5 + 0,216 = 18,716 m Vậy ta chọn độ cao treo dây thu sét phía 110kV là 19m + Phạm vi bảo vệ của dây thu sét
Bảo vệ ở độ cao 17m, h = 25m
Do hx = 17 >
2 3h
= 2.25
3 = 16,667m
nên bxmax = 0,6h(1- hx
h )=0,6.25(1- 17
25)= 4,8m + Tại điểm treo thấp nhất của dây thu sét : Bảo vệ ở độ cao 17 m , h=25-0,216=24,784 m
Do
2 2
17 .24,784 16,523
3 3
hx = > h= =
Nên bxmin = 0,6h(1- hx
h )=0,6.24,784(1- 17 24,784
) = 4,671m Bảo vệ ở độ cao 11m, h = 19m
Do hx = 11 <
2 3h
= 2.19
3 = 12,667m
nên bxmax = 1,2h(1- 0,8.
h h
)=1,2.19(1- 11 0,8.19
)=6,3m + Tại điểm treo thấp nhất của dây thu sét :
Bảo vệ ở độ cao 11 m , h = 19-0,216= 18,784 m
Do
2 2
11 .18,784 12,523
3 3
hx = < h= =
Nên bxmin=1,2.18,784-1,5.11=6,15 m
+) Phạm vi bảo vệ của 1 cột treo dây thu sét cao 25m
Do hx = 17 >
2 3h
= 2.25
3 = 16,667m nên rx = 0,6h(1- hx
h )=0,6.25(1- 17
25)= 4,8m Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét cao 19m
Do hx = 11 <
2 3h
= 2.19
3 = 12,667m
nên rx = 1,5h(1- 0,8.
hx
h
)=1,5.19(1- 11 0,8.19
)=7,875m
Phạm vi bảo vệ của hai cột (1 – 4) treo dây thu sét cao 25m cách nhau 29 m : + Độ cao bảo vệ lớn nhất giữa hai cột là :
0
25 29 20,857
7 7
h = − =h a − = m
+ Bán kính bảo vệ lớn nhất giữa hai cột là:
Vì
0
2 2
17 .20,857 13,905
3 3
hx= > h = =
Nên rx = 0,75h0(1- 0 hx
h
)=0,75.20,857(1- 17 20,857
)= 2,893m
Phạm vi bảo vệ của hai cột (4 – 7) treo dây thu sét cao 25m cách nhau 30 m:
+ Độ cao bảo vệ lớn nhất giữa hai cột là:
0
25 30 20,714
7 7
h = − =h a − = m
+ Bán kính bảo vệ lớn nhất giữa hai cột là:
Vì
0
2 2
17 .20,714 13,809
3 3
hx = > h = =
Nên rx = 0,75h0(1- 0 hx
h
)=0,75.20,714(1- 17 20,714
)= 2,789m
Phạm vi bảo vệ của hai cột (19 – 21) treo dây thu sét cao 19m cách nhau 29 m : + Độ cao bảo vệ lớn nhất giữa hai cột là :
0
19 29 14,857
7 7
h = − = −h a = m
+ Bán kính bảo vệ lớn nhất giữa hai cột là:
Vì
0
2 2
11 .14,857 9,905
3 3
hx= > h = =
Nên rx = 0,75h0(1- 0 hx
h
)=0,75.14,857(1- 11 14,857
)= 2,893m Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét ( 18 – 20) cách nhau 30m Chiều cao cột cao h18=25m
Chiều cao cột thấp h20 =19m.
Ta tính bán kính bảo vệ của từng cột cho độ cao 11 m. Cột 20 theo kết quả phần trên ta tính được là rx20 = 7,875m. Ta tính cho cột 18
Bán kính bảo vệ của cột 18 là rx18. Ta có:
hx = 11m <
18
2 2
h 25 16,667
3 ì = ì = 3
m. Nên
Bán kính bảo vệ của cột 18 là:
rx18 = 1,5.h(1- hx
0,8.h
)=1,5.25(1- 11 0,8.25
)= 16,875 m.
Bán kính bảo vệ của cột cao h18=25 m cho độ cao cần bảo vệ là chiều cao của cột thấp h20 =19m.
Ta có: hx=h18=19m >
2
3.25= 16,667 m
rx=0,75.h(1- hx
h )=0,75.25.(1-
19
25)= 4,5 (m) a’= 30 – 4,5 = 25,5 m
01820'
h
= h - a,
7 = 19 - a,
7 = 19 -
25,5
7 = 15,357(m)
hx=11(m) >
2 3 h01820'
=
2
3.15,357=10,238 (m)
Vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi có độ cao hx=11m là:
rx18-20=0,75.
01820'
h
(1-
'
x 01820
h h
)=0,75.15,357.(1- 11 15,357
)= 3,268(m) Tính toán tương tự cho các cột còn lại ta có kết quả ghi trong bảng sau:
Bảng II-3: Kết quả tính bán kính bảo vệ giữa các cột thép liền kề NHểM CỘT Cể ĐỘ CAO BẰNG NHAU
PHÍA 220KV hx = 17m
Cặp cột h(m) a(m) h0(m) r0x(m)
(1-4);(7-10); (13-16); (3-6);(9-12);(15-18) 25 29 20,857 2,893
(4-7); (10-13); (6-9);(12-15) 25 30 20,714 2,789
PHÍA 110KV hx = 11m
Cặp cột h(m) a(m) h0(m) r0x(m)
(19-21); (20-22) 19 29 14,857 2,893
NHểM CỘT Cể ĐỘ CAO KHÁC NHAU hx = 11m
Cặp cột h(m) a(m) x(m) a’(m) h0’(m) r0x (m)
(18-20); (17-19) 25-19 30 4,5 25,5 15,357 3,268 2.4.3.3. Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 3
Xem hình vẽ II-13 (xem bản vẽ A3) Kết luận:
Phương án bảo vệ thỏa mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột là 22 cột, trong đó có 18 cột cao 25m và 4 cột cao 19m Tổng chiều dài cột : L3 = 18.(25 – 17) + 4.(19 – 11) = 176(m).
Tổng chiều dài dây: L3’= 147.6 + 54.2 = 990m 2.5. So sánh các phương án
Bảng II-4: Bảng thống kê số lượng cột và chiều dài thiết bị cần dùng 3 phương án
Thiết bị P/A
Số cột thu sét (cột )
Số dây thu sét (dây)
Tổng chiều dài cần sử dụng (m)
Cột Dây
Phương án 1 26 311
Phương án 2 22 285
Phương án 3 22 8 176 990
Nhận xét: Cả 3 phương án đều có khả năng bảo vệ các thiết bị điện trong trạm và đảm bảo được các yêu cầu về kĩ thuật, về kinh tế xem bảng II-3.Qua tính toán ta thấy phương án 2 có chiều dài cột nhỏ nhất và không cần dùng dây thu sét do vậy chi phí xây dựng cũng nhỏ nhất vì vậy ta chọn phương án 2 làm phương án thiết kế cho trạm biến áp.
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM PHÂN PHỐI 220/110kV