CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV ĐỒNG HỚI - ĐÔNG HÀ
2.5. Tính toán suất cắt cho một số trường hợp cụ thể trên đường dây 220kV Đồng Hới - Đông Hà
2.5.5. Suất cắt đường dây khi sét đánh vào khu vực đỉnh cột
2.5.5.2. Xác suất phóng điện khi sét đánh vào đỉnh cột
Điện áp đặt trên các bát cách điện của đường dây khi có sét đánh vào đỉnh cột được tính:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2.9) Trong đó:
( ) là điện áp đặt trên điện trở nối đất Rc.
- là điện cảm ứng giữa dây dẫn và mỏ phóng sét tạo ra.
- là điện của điện áp cảm ứng do cảm ứng tĩnh điện giữa dây dẫn và điện tích của dòng điện sét.
- là điện áp làm việc của đường dây.
Giá trị điện của điện áp cảm ứng ( ):
- Giá trị điện của điện áp cảm ứng ( ) được tính như sau:
( ) [
] ( )√( )( )
( ) ) (2.10) Tiếp tục ta tính điện áp cảm ứng ( ) theo pha B và pha A như sau:
* Đối với pha B:
Với ( )
( ) ( ) ( ) ( ) [
]
( )√( )( ) ( ) )
[
]
( )(√( )( ) ( ) )
( )(√( )( )
( ) ( )(√( )( )
( ) ( )(√( )( )
Đặt ( ) ( ) ( ) √
( ) Ta ta lập được bảng sau:
Bảng 2.6. Thành phần điện của điện áp cảm ứng theo pha B
ti (μs) A1 A2 A3 A4 A5
1 128.5 159.204 97.796 10.609 8.593
2 218.5 249.204 187.796 31.277 12.526
3 308.5 339.204 277.796 62.661 15.054
4 398.5 429.204 367.796 104.765 16.924
5 488.5 519.204 457.796 157.587 18.410
6 578.5 609.204 547.796 221.129 19.642
7 668.5 699.204 637.796 295.390 20.696
8 758.5 789.204 727.796 380.370 21.616
9 848.5 879.204 817.796 476.069 22.432
10 938.5 969.204 907.796 582.488 23.166
( ) ∑ 179,061
* Đối với pha A:
Với ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) [
]
( )√( )( ) ( ) )
[
]
(√( )( ) ( ) )
(√( )( )
Đặt ( ) ( ) ( ) √ ( )
Ta ta lập được bảng sau:
Bảng 2.7. Thành phần điện của điện áp cảm ứng theo pha A
ti (μs) A1 A2 A3 A4 A5
1 153.204 103.796 8.434 5.436 153.204
2 243.204 193.796 24.690 8.175 243.204
3 333.204 283.796 49.376 9.942 333.204
4 423.204 373.796 82.494 11.250 423.204
5 513.204 463.796 124.044 12.290 513.204
6 603.204 553.796 174.026 13.153 603.204
7 693.204 643.796 232.439 13.891 693.204
8 783.204 733.796 299.285 14.536 783.204
9 873.204 823.796 374.562 15.108 873.204
10 963.204 913.796 458.270 15.622 963.204
( ) ∑ 119,403
Thành phần từ của điện áp cảm ứng:
( ) [
]
Muốn tính thành phần từ của điện áp cảm ứng người ta phải tính ( ) và hệ số cảm ứng ( ) thay đổi theo thời gian, hệ số cảm ứng này sẽ thay đổi theo quá trình thay đổi của dòng điện sét đánh vào đường dây.
( ) [
( )
] (2.11) Từ công thức này ta tính giá trị ( ) với các pha B và pha A như sau:
* Đối với pha B:
Với ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) [
( )
]
Đặt ( )
( ) ( ) ta lập được bảng sau:
Bảng 2.8. Thành phần điện của điện áp cảm ứng theo pha B
ti (μs) A1 A2 A3
1 159,204 0,571 8,8905
2 249,204 1,019 11,6421
3 339,204 1,327 13,5355
4 429,204 1,563 14,9806
5 519,204 1,753 16,1496
6 609,204 1,913 17,1313
7 699,204 2,051 17,9774
8 789,204 2,172 18,7209
9 879,204 2,280 19,3841
10 969,204 2,377 19,9826
( ) ∑ 158,3947
* Đối với pha A:
Với ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
[ ( )
] ( ) [
] Đặt ( )
( ) ( ) Ta lập được bảng sau:
Bảng 2.9. Thành phần điện của điện áp cảm ứng theo pha A
ti (μs) A1 A2 A3
1 153,204 0,623 7,198
2 243,204 1,085 9,482
3 333,204 1,400 11,037
4 423,204 1,639 12,219
5 513,204 1,832 13,171
6 603,204 1,994 13,970
7 693,204 2,133 14,657
8 783,204 2,255 15,260
9 873,204 2,363 15,797
10 963,204 2,462 16,282
( ) ∑ 129,073
Ta tính các thông số đặt lên điện trở và điện cảm của thân cột:
- Để tính toán số liệu của các thông số này ta phân ra thành các trường hợp như sau :
- Khi chưa có sóng phản xạ từ các cột liền kề:
( )
Trường hợp này dòng điện của sét xem xem như dòng điện nguồn, thành phần từ của điện áp cảm ứng trên dây chống sét là nguồn áp ta có:
( ) : ( ) [
( )
]
Với ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) [
( ) ] ( ) [
] Ta lập được bảng sau:
Bảng 2.10. Thành phần hỗ cảm giữa dây dẫn và khe sét
ti (μs) A1 A2 A3
1 167 1,512 11,641
2 257 1,943 14,960
3 347 2,243 17,272
4 437 2,474 19,048
5 527 2,661 20,490
6 617 2,819 21,704
7 707 2,955 22,752
8 797 3,075 23,675
9 887 3,182 24,499
10 977 3,278 25,243
( ) ∑ 201,285
Với ( ) ( ) ( ). Ta tính thành phần điện cảm tính từ mặt đất đến dây dẫn và dây chống sét tại trên một mặt phẵng là: 38,5m .
Thành phần điện cảm của cột tính cho đoạn cột từ mặt đất tương ứng đến dây chống sét và dây dẫn.
* Đối với pha B:
( ) : Là điện cảm của thân cột
( ) ,
* Đối với pha A:
( ) ( )
( ) Là điện cảm của cột tính đến độ cao treo dây chống sét
( ) Là tổng trở sóng của 2 dây chống sét.
ta có: với a là độ dốc đầu sóng,
( ) (2)
( ) ( ) ( ) (1)
Từ phương trình (1) và (2) ta tính được phương trình cho dòng điện trên đường dây chống sét:
( )
[ ( )
]
[ ( )
]
[ ( )
] ( )
( )
( )
[
( )
( ) ] Trong đó: ( ) 15,761( )
( ) ( ) điện áp trên dây chống sét là:
( )
( ) Lập bảng và tính
( );
( )
( ) ;
( ) ta có:
* Khi đã có sóng phản xạ từ các vị trí liền kề ta có:
( ) .
Khi đã có sóng phản xạ từ các cột liền kề đến cột bị sét đánh lúc này dòng điện trên cột giảm và ngược lại dòng điện trên dây chống sét tăng cho nên dòng điện trên chuỗi cách điện tăng dần.
ti( s) (t) ( )
( )
( )
( )
2,313 15,761 0,587 19,78 0,66 82,092
- Lúc đó ta có: ( ) ( )
( )
Trong trường hợp do chiều dài khoảng vượt nhỏ so với bước sóng của dòng điện sét nên ta có thể thay thế dây chống sét bằng điện cảm tập trung Lcs nối tiếp với điện trở nối đất của hai vị trí liền kề với cột bị sét đánh R/2.
Với Là điện cảm của khoảng vượt.
đ
= 334,579
( ) Ta có sơ đồ tương đương:
Từ sơ đồ thay thế như trên ta tính ( ) như sau:
( ) [ ( )
]
( ) [ ( )
]
[ ( )
] Trong đó:
Điện áp trên dây chống sét ( ) là:
( ) ( )
( )
( ) ( )
( )
( )
( ) Ta đặt:
( )
( )
( )
( )
( ) ( ) ( )
( ) - Từ đó ta lập được bảng sau:
Bảng 2.11. Điện áp trên dây chống sét
t A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
1 11,641 0,702 0,957 0,978 44,002 7,765 0,313 63,409 2 14,960 0,689 0,916 1,915 41,355 14,921 0,680 71,236 3 17,272 0,681 0,877 2,812 39,076 21,624 1,086 77,973 4 19,048 0,674 0,840 3,670 37,031 27,941 1,527 84,020 5 20,490 0,668 0,804 4,492 35,156 33,914 1,999 89,561 6 21,704 0,663 0,770 5,279 33,419 39,574 2,498 94,697 7 22,752 0,659 0,737 6,032 31,797 44,944 3,023 99,493 8 23,675 0,656 0,705 6,753 30,275 50,044 3,571 103,993 9 24,499 0,653 0,675 7,443 28,841 54,891 4,142 108,231 10 25,243 0,650 0,646 8,104 27,488 59,500 4,735 112,231
∑ 904,843
Các thành phần làm việc của điện áp:
- Với điện áp làm việc: ( )
- Muốn các định đường cong nguy hiễm ta xác định ( )
( ) ( )
Với ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( )
[ ( ) ( )
( )
( ) ( ) ]
( )
( )
( )
( )
( )
* Đối với pha B ta có:
( ) ( ) ( )
( )
( )
( ) . - Ta tính giá trị của độ dốc dòng điện sét như sau:
( ) ( )
- Biên độ của dòng điện sét là: Với: ( ) Lấy theo giá trị V-S.
Ta tính xác suất phóng điện khi sét đánh vào đỉnh cột như sau:
( ) ( ) Ta lập được bảng sau:
Bảng 2.12. Thông số đường cong nguy hiểm khi sét đánh đỉnh cột theo pha B
Dựa vào cặp thông số (ai; Ii) ta xây dựng đường cong tham số nguy hiểm như sau:
( ) ( ) ( )
1 2021,73 27.749 71.222 71.222 0.0653 0.0015 0.010036482 0.00056048 2 1823,73 35.455 50.157 100.313 0.0214 0.0100 0.055034455 0.000963864 3 1350,82 41.300 31.608 94.823 0.0264 0.0550 0.107373578 0.001383569 4 1168,95 46.192 24.323 97.291 0.0241 0.1074 0.155438502 0.001155964 5 1069,63 50.477 20.290 101.452 0.0205 0.1554 0.197443024 0.000861333 6 1006,07 54.325 17.683 106.099 0.0172 0.1974 0.233843558 0.000624688 7 961,48 57.836 15.839 110.872 0.0143 0.2338 0.265484291 0.000452252 8 928,26 61.072 14.456 115.645 0.0119 0.2655 0.293166856 0.000329551 9 902,43 64.078 13.374 120.370 0.0099 0.2932 0.31756309 0.000242331 10 881,69 66.884 12.503 125.032 0.0083 0.3176
Tổng ∑ ∑
0,006574
Hình 2.9. Đường cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào đỉnh cột theo pha B
* Đối với pha A ta có:
( ) ( ) ( ) Đồng thời theo các số liệu tính toán của các giá trị:
( )
( )
( ) . - Ta tính giá trị của độ dốc dòng điện sét như sau:
( ) ( )
- Biên độ của dòng điện sét là: . Với: ( ) Lấy theo giá trị V-S.
( )
Ta tính xác suất phóng điện khi sét đánh vào đỉnh cột như sau:
( ) ( ) Ta lập được bảng sau:
0 10 20 30 40 50 60 70 80
71.222 100.313 94.823 97.291 101.452 106.099 110.872 115.645 120.37 125.032 Ii(kA)
Ai (kA /às)
Bảng 2.13. Thông số đường cong nguy hiểm khi sét đánh đỉnh cột theo pha A
( ) ( ) ( )
1 2021,73 20,544 96,196 96,196 0,02508 0,00014696 0,002683563 6,36182E-05 2 1823,73 27,556 64,535 129,069 0,00712 0,002683563 0,026935025 0,000172612 3 1350,82 33,135 39,396 118,189 0,01080 0,026935025 0,066135568 0,000423329 4 1168,95 37,950 29,605 118,420 0,01070 0,066135568 0,108228726 0,000450558 5 1069,63 42,259 24,236 121,181 0,00963 0,108228726 0,148371484 0,000386541 6 1006,07 46,190 20,798 124,786 0,00839 0,148371484 0,185087557 0,000307943 7 961,48 49,819 18,387 128,712 0,00722 0,185087557 0,218155933 0,000238608 8 928,26 53,196 16,596 132,766 0,00618 0,218155933 0,247799224 0,000183126 9 902,43 56,356 15,207 136,863 0,00528 0,247799224 0,274372869 0,000140315 10 881,69 59,324 14,097 140,966 0,00451 0,274372869
Tổng ∑
∑ 0,002367
Dựa vào cặp thông số (ai; Ii) ta xây dựng đường cong tham số nguy hiểm như sau:
Hình 2.10. Đường cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào đỉnh cột pha A - Sau khi so sánh kết quả tính toán giá rị xác suất phóng điện đối với pha B và pha A do sét đánh váo đỉnh cột ta thấy đối với sét đánh vào pha B là nguy hiểm hơn do vậy ta chọn kết quả tính toán pha B để tính toán:
0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000
96,196 129,069 118,189 118,420 121,181 124,786 128,712 132,766 136,863 140,966
Ii(kA) ai(kA/às)
0,006574