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
2.5.4. Suất cắt đường dây do sét đánh trực tiếp vào dây chống sét ở khoảng vượt
2.5.4.2. Xác suất phóng điện trên cách điện của đường dây khi sét đánh vào khoảng vượt
* Ta xột trường hợp sột đỏnh vào đoạn giữa ẵ khoảng vượt để tớnh toỏn như sau:
- Trường hợp phóng điện cảm ứng qua không khí từ dây chống sét sang dây dẫn tại giữa khoảng cột.
- Trường hợp phóng điện trên chuỗi sứ do dòng điện sét lan truyền từ dây chống sét truyền vào cột.
- Ta tính trường hợp xác suất phóng điện qua không khí giữa dây chống sét và dây dẫn:
- Với tổng trở sóng của khe sét và tổng trở sóng của dây chống sét là
khi chưa có sóng phản xạ thì điện áp đặt lên dây chống sét là:
( ) ( )
Trong đó:
: là biên độ của dòng điện sét
.
(Ω) đ √
Theo số liệu của đường dây thì ( ) (Chiều cao cột 38,5m, chiều dài chuỗi cách điện dây chống sét 0,5m
√ ( ) = 76,1 (m).
đ
( ) đ √
đ √ = 0,144
đ
= 334,579 - Sau thời gian
=
sóng phản xạ tại 02 cột liền kề đến điểm sét đánh điện áp đặt lên dây chóng sét là:
Trong đó v: là vận tốc truyền sóng, . c . Khi không tính đến sự thay đổi của sóng truyền, ta lấy giá trị 1 c = 300 (m/ ).
Khi dòng điện sét truyền trên đường dây thì dây dẫn sẽ xuất hiện một điện áp là:
Trong đó là hệ số tương hỗ giữa dây dẫn, dây chống sét xuất hiện khi sét đánh vào dây chống sét.
- Lúc này điện áp đặt lên cách điện giữa dây dẫn và dây chống sét:
đ ( đ )
- Với cường độ cách điện xung kích của không khí là 750 kV/m.
Khi phóng điện trên cách điện ta có:
đ đ
à ó ( đ )
( đ ) ( )
Trong đó: S là khoảng cách từ dây dẫn đến dây chống sét - Xác suất phóng điện theo công thức sau: đ
Theo cách tính từ công thức tính xác suất phóng điện này thì và đ tỷ lệ thuận với nhau hay nói cách khác càng lớn thì đ càng lớn. Để tính chọn hệ số ta phải tiến hành tính hệ số của cho với cả pha A, B (pha C giống pha A).
- Tính cho pha B:
Trong đó
√
√( ) ( ) 69,04 (m) √ ( ) 68,74 (m)
√ ( ) √ Với: ( );
√( = 7,68 (m) √ ( )
√ Với ( )
√ ( ) = 76,1 (m) √ ( )
√
Với (m)
( )
√ ( )
( )
( ) ( )
Vậy khi có sét đánh vào khoảng vượt thì xác suất phóng điện qua không khí giữa dây chống sét và dây dẫn pha B là:
* Tính theo pha A
√
√ = 62,75 (m), √ = 63,072 (m), √ ( )
√
√ =12,51 ( );
( )
√ ( ) √
( )
√ ( ) = 76,1 (m)
√ ( )
√ Với (m)
( )
√ ( )
=
Khoảng cách từ dây chống sét đến dây dẫn là:
( )
( ) ( )
Lúc này xác suất phóng điện giữa dây chống sét và dây dẫn pha A là:
Từ các kết quả tính được ta chọn giá trị 0,00000045 để là giá trị tính toán do xác suất phóng điện này lớn hơn nhiều so với
* Xác suất phóng điện qua cách điện trên chuỗi sứ khi sét đánh vào khoảng vượt của dây chống sét.
- Sóng quá điện áp lan truyền đến các vị trí cột liền kề, với điện trở nối đất trung bình rất nhỏ so với tổng trở sóng của dây chống sét khi sét đánh vào đường dây là 257,368 do vậy khi dòng điện ( ) truyền đến với giá trị ( ) đặt lên điện trở nối đất và điện cảm của cột, lúc đó dòng điện này tạo nên điện áp đặt trên cách điện chống sét là:
( ) ( )
( )
- Dòng điện cảm ứng lên dây dẫn có điện áp: ( ) ( ) - Đồng thời lúc này điện áp đặt lên cách điện là:
( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ) (2.8)
Trong đó :
- Là điện áp làm việc =
– Là điện cảm của cột = ( ) Độ dốc của dòng điện sét là:
* Tính cho pha B:
( ) ) ( ) ( )
( )
( ) ( ) ( )
( )
* Tính cho pha A:
( ) ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( )
- Tương ứng với với mỗi giá trị khác nhau ta có biên độ dòng điện sét tại thời điểm ta có:
Kiểm tra đặc tính V-S của chuỗi sứ trên cơ sở tra bảng và xác định bởi biểu thức trong thời gian , và người ta có thể tính toán được thông số , của dòng điện sét.
* Tính cho pha B
Bảng 2.2. Thông số đường cong nguy hiểm khi sét đánh vòng vào dây dẫn pha B ti( ) Upđ(t)
(kV)
2[Ucđ(ti)-
114,4] 6,318ti+31,8087 ai (kA/às) Ii (kA)
1 2021,73 3905,800 38,127 102,443 102,443
2 1823,73 3509,800 44,445 78,970 157,940
3 1350,82 2563,980 50,763 50,509 151,527
4 1168,95 2200,240 57,081 38,546 154,185
5 1069,63 2001,600 63,399 31,572 157,858
6 1006,07 1874,480 69,717 26,887 161,323
7 961,48 1785,300 76,035 23,480 164,360
8 928,26 1718,60 82,353 20,872 166,975
9 902,43 1667,200 88,671 18,802 169,219
10 881,69 1625,720 94,989 17,115 171,149
Các thông số , của dòng điện sét nằm trong vùng có nguy cơ sét đánh cao thì đó chính là xác suất phóng điện
Đặt ( ) ( ) Ta có: ∑
Với Khi sét đánh xác suất phóng điện được tính như sau:
Bảng 2.3. Xác suất phóng điện khi sét đánh vòng vào dây dẫn pha B ti
(μs)
Upđ(t) (kV)
ai
(kA/às) Ii (kA) Vai Vii Vai+1 Vpd
1 2021,73 102.443 102.443 0.000083 0.019742027 0.0007 0.00001246 2 1823,73 78.970 157.940 0.000714 0.002354694 0.0097 0.00002120 3 1350,82 50.509 151.527 0.009717 0.003010505 0.0291 0.00005841 4 1168,95 38.546 154.185 0.029120 0.002719105 0.0552 0.00007096 5 1069,63 31.572 157.858 0.055217 0.0023621 0.0849 0.00007003 6 1006,07 26.887 161.323 0.084864 0.002068477 0.1160 0.00006441 7 961,48 23.480 164.360 0.116004 0.001841202 0.1474 0.00005774
8 928,26 20.872 166.975 0.147363 0.001665671 0.1782 0.00005133 9 902,43 18.802 169.219 0.178179 0.001528451 0.2080 0.00004559 10 881,69 17.115 171.149 0.208009 0.001419537
0,00045213
Dựa vào cặp thông số (ai; Ii) ta xây dựng đường cong tham số nguy hiểm như sau:
Hình 2.6. Đường cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào khoảng vượt pha B
* Tính cho pha A:
Bảng 2.4. Thông số đường cong nguy hiểm khi sét đánh vòng vào dây dẫn pha A
Các thông số , của dòng điện sét nằm trong vùng có nguy cơ sét đánh cao thì đó chính là xác suất phóng điện
Đặt ( ) ( )
0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000
102,443 157,940 151,527 154,185 157,858 161,323 164,360 166,975 169,219
ti (μs) Upđ(t) (kV) 2[Ucđ(ti)-
114,4] ai (kA/às) Ii (kA)
1 2021,73 3905.800 43.697 89.384 89.384
2 1823,73 3509.800 50.938 68.904 137.808
3 1350,82 2563.980 58.179 44.071 132.212
4 1168,95 2200.240 65.420 33.633 134.531
5 1069,63 2001.600 72.661 27.547 137.736
6 1006,07 1874.480 79.902 23.460 140.759
7 961,48 1785.300 87.143 20.487 143.410
8 928,26 1718.860 94.384 18.211 145.691
9 902,43 1667.200 101.625 16.405 147.649
10 881,69 1625.720 108.866 14.933 149.333
Ii(kA) Ai
(kA/
às)
Ta có: ∑
Với
Khi sét đánh thì xác suất phóng điện tại khoảng vượt được tính như sau:
Bảng 2.5. Xác suất phóng điện khi sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn pha A
ti
(μs)
Upđ(t) (kV)
ai
(kA/às) Ii (kA) Vai Vii Vai+1 Vpd
1 2021,73 89.384 89.384 0.000274542 0.032559351 0.001797329 4.95809E-05 2 1823,73 68.904 137.808 0.001797329 0.005092491 0.01754137 8.01764E-05 3 1350,82 44.071 132.212 0.01754137 0.006310061 0.045703995 0.000177708 4 1168,95 33.633 134.531 0.045703995 0.005773724 0.079876845 0.000197305 5 1069,63 27.547 137.736 0.079876845 0.005106464 0.116218994 0.00018558 6 1006,07 23.460 140.759 0.116218994 0.004548004 0.152658746 0.000165728 7 961,48 20.487 143.410 0.152658746 0.004108801 0.188101759 0.000145628 8 928,26 18.211 145.691 0.188101759 0.003764864 0.221997567 0.000127613 9 902,43 16.405 147.649 0.221997567 0.003492777 0.254100696 0.000112129 10 881,69 14.933 149.333 0.254100696 0.003274602
0.001241448
Dựa vào cặp thông số (ai; Ii) ta xây dựng đường cong tham số nguy hiểm như sau:
Hình 2.7. Đường cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào khoảng vượt pha A 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
89.384 137.808 132.212 134.531 137.736 140.759 143.41 145.691 147.649 149.333
Ii (kA) Ai
(kA /às)