CHƯƠNG IV: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN
4.2: Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây
4.2.1: Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét.
Đối với đường dây tải điện: dd 2 3 cs h h
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét được tính theo công thức:
dd
x cs
cs
b 0, 6h (1 h )
h
SVTH: Đỗ Trọng Huynh – Lớp D4H3 Trang 47 Trong đó: hdd: là chiều cao treo dây dẫn
hcs: là chiều cao treo dây thu sét
bx: là phạm vi bảo vệ một bên của dây thu sét
C B
A
2
1
Dây thu sét
Hình 4-1: Góc bảo vệ của dây thu sét Từ đó ta tính được góc bảo vệ giới hạn của dây thu sét:
cs cs dd
x gh
cs dd cs cs dd
0, 6.h .(h h )
tg b 0, 6
h h h .(h h )
αgh = 31o
Vậy khi góc bảo vệ α < αgh thì đường dây được bảo vệ hoàn toàn.
4.2.2: Tính toán chung về chỉ tiêu chống sét.
1, Các khái niệm chung.
a, 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 được xác định theo số liệu quan trắc ở các đài trạm khí tượng phân bố trên lãnh thổ từng nước.
Theo đề bài ta có số ngày sét hàng năm: 100 ngày/ năm.
b, 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 được 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.
SVTH: Đỗ Trọng Huynh – Lớp D4H3 Trang 48 2, Số lần sét đánh vào đường dây:
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:
. . .6 .10 3 s ngs
N m n L h
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.
(0,1 0,15). ngs.6 .100.10 3 (0,06 0,09). ngs.
N n h n h
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 3 khả năng:
- Sét đánh vào đỉnh cột:
dc 2 N N
- Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: Ndd N. Trong đó: N – Là tổng số lần sét đánh vào đường dây
– Là xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, nó phụ thuộc vào góc bảo vệ và được xác định theo công thức sau:
90 4 lg . hc
Trong đó: hc – là chiều cao cột (m) α – là góc bảo vệ (độ) - Sét đánh vào điểm giữa khoảng vượt:
kv dc dd 2
N N N N N
SVTH: Đỗ Trọng Huynh – Lớp D4H3 Trang 49 3, Số lần phóng điện do sét đánh vào đường dây.
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 được đặc trưng bởi xác suất phóng điện Vpđ. Như thế ứng với số lần sét đánh Ni số lần phóng điện:
pdi i. pd
N N
Xác suất phóng điện Vpđ phụ thuộc trị số quá điện áp và đặc tính cách điện ( V-S ) của đường dây:
d d.
pd P Ucd Upd
4, 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 f(Elv).theo bảng sau:
Bảng 4-1: Bảng xác suất hình thành hồ quang
lv lv
pd
E U
l 50 30 20 10
0,6 0,45 0,25 0,1
Với Ulv : điện áp pha làm việc.
lpd : chiều dài phóng điện bằng chiều dài của chuỗi sứ.
SVTH: Đỗ Trọng Huynh – Lớp D4H3 Trang 50 Hình 4-2: Đồ thị f(Elv).
Đối với đường dây dùng cột gỗ tính theo công thức 10 2
).
4 . 5 , 1
(
Etb
Trong đó 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
Số lần cắt điện tổng cộng của đường dây:
cdi
cd n
n
5, 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
Trong đó: ns :số ngày sét trong một
h : độ treo cao trung bình của dây dẫn.
U50% : mức phóng điện xung kích nhỏ nhất của chuỗi sứ.
Như vậy số lần đường dây bị cắt điện do quá điện áp cảm ứng
0 10 20 30 40 50 60
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
SVTH: Đỗ Trọng Huynh – Lớp D4H3 Trang 51 .
pdcu
cdcu N
n
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.