Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp chương 4

Chia sẻ: Phạm Ngọc Thịnh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:17

0
185
lượt xem
74
download

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp chương 4

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

4.1- GIỚI THIỆU CHUNG VÀ MỘT SỐ VẦN ĐỀ KỸ THUẬT KHI TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP. Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện thế trên vật nối đất có trị số bé. Hệ thống nối đất là một phần quan trọng trong việc bảo vệ quá điện áp, do đó việc nối đất của trạm biến áp, các cột thu lôi, các đường dây, các thiết bị chống sét phải được tính toán cụ thể trong khi thiết kế....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp chương 4

  1. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Ch¬ng 4 TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m 110/35 kv 4.1- Giíi thiÖu chung vµ mét sè vÇn ®Ò kü thuËt khi tÝnh to¸n nèi ®Êt tr¹m biÕn ¸p. NhiÖm vô cña nèi ®Êt lµ t¶n dßng ®iÖn xuèng ®Êt ®Ó ®¶m b¶o cho ®iÖn thÕ trªn vËt nèi ®Êt cã trÞ sè bÐ. HÖ thèng nèi ®Êt lµ mét phÇn quan träng trong viÖc b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p, do ®ã viÖc nèi ®Êt cña tr¹m biÕn ¸p, c¸c cét thu l«i, c¸c ®êng d©y, c¸c thiÕt bÞ chèng sÐt ph¶i ®îc tÝnh to¸n cô thÓ trong khi thiÕt kÕ. Nèi ®Êt lµm viÖc. NhiÖm vô chÝnh lµ ®¶m b¶o sù lµm viÖc b×nh thêng cña thiÕt bÞ, hoÆc mét sè bé phËn cña thiÕt bÞ yªu cÇu ph¶i lµm viÖc ë chÕ ®é nèi ®Êt trùc tiÕp. Thêng lµ nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh m¸y biÕn ¸p. Trong hÖ thèng ®iÖn cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt, nèi ®Êt cña m¸y biÕn ¸p ®o lêng vµ c¸c kh¸ng ®iÖn dïng trong bï ngang trªn c¸c ®êng d©y cao ¸p truyÒn t¶i ®iÖn. Nèi ®Êt chèng sÐt. Cã t¸c dông lµm t¶n dßng ®iÖn sÐt vµo trong ®Êt (khi sÐt ®¸nh vµo cét thu l«i hay ®êng d©y) ®Ó gi÷ cho ®iÖn thÕ mäi ®iÓm trªn th©n cét kh«ng qu¸ lín tr¸nh trêng hîp phãng ®iÖn ngîc tõ cét thu l«i ®Õn c¸c thiÕt bÞ cÇn ®îc b¶o vÖ. Nèi ®Êt an toµn. Cã t¸c dông ®¶m b¶o an toµn cho con ngêi khi c¸ch ®iÖn bÞ h háng. Thùc hiÖn nèi ®Êt an toµn b»ng c¸ch nèi ®Êt c¸c bé phËn kim lo¹i kh«ng mang ®iÖn nh vá m¸y, thïng dÇu m¸y biÕn ¸p, c¸c gi¸ ®ì kim lo¹i ®Ó khi c¸ch ®iÖn bÞ h háng do l·o ho¸ th× trªn c¸c bé phËn kim lo¹i sÏ cã mét ®iÖn thÕ nhá kh«ng nguy hiÓm (nÕu kh«ng nèi ®Êt th× ®iÖn thÕ nµy sÏ lµm nguy hiÓm ®Õn con ngêi khi ch¹m vµo chóng). Do ®ã nèi ®Êt c¸c bé phËn nµy lµ ®Ó gi÷ ®iÖn thÕ thÊp vµ b¶o ®¶m an toµn cho con ngêi TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 1
  2. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p khi tiÕp xóc víi chóng.VÒ nguyªn t¾c lµ ph¶i t¸ch rêi c¸c hÖ thèng nèi ®Êt nãi trªn nhng trong thùc tÕ ta chØ dïng mét hÖ thèng nèi ®Êt chung cho c¸c nhiÖm vô. Song hÖ thèng nèi ®Êt chung ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu cña c¸c thiÕt bÞ khi cã dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt lín do vËy yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt ph¶i nhá. Khi ®iÖn trë nèi ®Êt cµng nhá th× cã thÓ t¶n dßng ®iÖn víi mËt ®é lín, t¸c dông cña nèi ®Êt tèt h¬n an toµn h¬n. Nhng ®Ó ®¹t ®îc trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt nhá th× rÊt tèn kÐm do vËy trong tÝnh to¸n ta ph¶i thiÕt kÕ sao cho kÕt hîp ®îc c¶ hai yÕu tè lµ ®¶m b¶o vÒ kü thuËt vµ hîp lý vÒ kinh tÕ. Mét sè yªu cÇu vÒ kü thuËt cña ®iÖn trë nèi ®Êt: + §èi víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nèi ®Êt trùc tiÕp, yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt ph¶i tho¶ m·n: R ≤ 0,5Ω.(Theo tiªu chuÈn nèi ®Êt an toµn trang 189 gi¸o tr×nh kü thuËt ®iÖn cao ¸p). + §èi víi c¸c thiÕt bÞ cã ®iÓm trung tÝnh kh«ng trùc tiÕp nèi ®Êt th×: 250 R≤ Ω I + §èi víi hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn víi ®Êt vµ chØ cã mét hÖ thèng nèi ®Êt dïng chung cho c¶ thiÕt bÞ cao ¸p vµ h¹ ¸p th×: 125 R≤ Ω I + Khi dïng nèi ®Êt tù nhiªn nÕu ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn ®· tho¶ m·n yªu cÇu cña c¸c thiÕt bÞ cã dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt bÐ th× khong cÇn nèi ®Êt nh©n t¹o n÷a. Cßn nÕu ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn kh«ng tho¶ m·n ®èi víi c¸c thiÕt bÞ cao ¸p cã dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt lín th× ta ph¶i tiÕn hµnh nèi ®Êt nh©n t¹o vµ yªu cÇu trÞ sè cña ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o lµ: R ≤ 1Ω. TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 2
  3. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p BÊt kú mét hÖ thèng nèi ®Êt nµo còng ph¶i cã c¸c ®iÖn cùc ch«n trong ®Êt vµ nèi víi thiÕt bÞ mµ ta cÇn nèi ®Êt (®iÖn cùc thêng sö dông lµ c¸c cäc s¾t th¼ng ®øng hay c¸c thanh dµi n»m ngang) c¸c ®iÖn cùc nµy ®îc ch«n trong ®Êt cã møc t¶n dßng ®iÖn sÐt phô thuéc vµo tr¹ng th¸i cña ®Êt (v× ®Êt lµ m«i trêng kh«ng ®ång nhÊt, kh¸ phøc t¹p, nã phô thuéc vµo thµnh phÇn cña ®Êt nh c¸c lo¹i muèi, a xÝt ... chøa trong ®Êt ). §iÒu kiÖn khÝ hËu còng ¶nh hëng ®Õn ®é dÉn ®iÖn cña ®Êt. ë ViÖt nam khÝ hËu thay ®æi theo tõng mïa ®é Èm cña ®Êt còng thay ®æi theo dÉn ®Õn ®iÖn trë suÊt cu¶ ®Êt còng biÕn ®æi trong ph¹m vi réng. Do vËy trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ vÒ nèi ®Êt th× trÞ sè ®iÖn trë suÊt cña ®Êt dùa theo kÕt qu¶ ®o lêng thùc ®Þa vµ sau ®ã ph¶i hiÖu chØnh theo hÖ sè mïa, môc ®Ých lµ t¨ng cêng an toµn. C«ng thøc hiÖu chØnh nh sau: ρtt = ρ®.Km Trong ®ã: ρtt: lµ ®iÖn trë suÊt tÝnh to¸n cña ®Êt. ρ®: ®iÖn trë suÊt ®o ®îc cña ®Êt. Km : hÖ sè mïa cña ®Êt. HÖ sè K phô thuéc vµo d¹ng ®iÖn cùc vµ ®é ch«n s©u cña ®iÖn cùc. §èi víi tr¹m biÕn ¸p ta thiÕt kÕ cã cÊp ®iÖn ¸p 110/35kV vµ c¸c cét thu l«i ®éc lËp do ®ã ta sö dông h×nh thøc nèi ®Êt tËp trung ®Ó cã hiÖu qu¶ t¶n dßng ®iÖn tèt nhÊt. MÆt kh¸c do ®Æt c¸c cét thu l«i trªn xµ nªn phÇn nèi ®Êt chèng sÐt ta nèi chung víi m¹ch vßng nèi ®Êt cña tr¹m. 4.2- C¸c sè liÖu dïng ®Ó tÝnh to¸n nèi ®Êt . §iÖn trë suÊt ®o ®îc cña ®Êt: ρ® = 1,3.104 Ω/cm =1,3.102 Ω/m. §iÖn trë nèi ®Êt cét ®êng d©y: Rc = 20 Ω. TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 3
  4. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p D©y chèng sÐt së dông lo¹i C- 70 cã ®iÖn trë ®¬n vÞ lµ: R o =2,38Ω/km. ChiÒu dµi kho¶ng vît ®êng d©y lµ: §èi víi 110kV: l = 150m. D¹ng sãng tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn sÐt: I s = a.t khi t < τ ds   I s = I khi ≥ τ ds Trong ®ã: a: ®é dèc dßng ®iÖn sÐt a = 30kA/µs I: biªn ®é dßng ®iÖn sÐt I = 150kA I s 150 τ®s: thêi gian ®Çu sãng lÊy b»ng 5µs = τ ds = = = 5µs a 30 Is τ ®s I t H× (4–1) : D¹ ng sãng cña dßng sÐ nh t. 4.3- tr×nh tù tÝnh to¸n. Tr¹m ®iÖn thiÕt kÕ cã ®iÖn ¸p lµ 110/35kV, phÝa 110kV lµ m¹ng ®iÖn cã trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt nªn yªu cÇu cña nèi ®Êt an toµn lµ: R ≤ 0,5 Ω. Thµnh phÇn ®iÖn trë nèi ®Êt R gåm hai thµnh phÇn: + §iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn (Rtn). + §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o (Rnt). §èi víi c¸c thiÕt bÞ cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt (cã dßng ch¹m ®Êt lín) th× yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o ph¶i cã trÞ sè nhá h¬n 1Ω. TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 4
  5. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p VËy ®iÒu kiÖn nèi ®Êt lµ: (4 – 1 ) R t.n // R n.t ≤ 0,5 (Ω)  (4 – 2 ) R n.t ≤ 1 (Ω) Tõ ®ã rót ra: R t.n .0,5 R n.t ≤ (Ω) R t.n − 0,5 4.3.1- §iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn. Rt.n = 1,25 Ω (®· cho tríc). 4.3.2- §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o. R t .n .0,5 1,25.0,5 R n.t ≤ = = 0,833 ( Ω) R t.n − 0,5 1,25 − 0,5 Ta sÏ tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt theo ®iÒu kiÖn ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o lµ: Rn.t.yc ≤ 0,833 Ω. 4.3.3- TÝnh nèi ®Êt nh©n t¹o cña tr¹m 110kV . §èi víi tr¹m biÕn ¸p 110kV khi thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o ta sö dông h×nh thøc nèi ®Êt theo m¹ch vßng cã ch«n cäc. M¹ch vßng bao quanh tr¹m cã h×nh ch÷ nhËt ABCD cã kÝch thíc nh sau: ChiÒu dµi l1 = 57m ; ChiÒu réng l2 = 56,55m. S¬ ®å nèi ®Êt m¹ch vßng cã ch«n cäc cña tr¹m nh h×nh (4 –2 ): A D l 2 B l1 C TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 5 H× (4 – 2 ): S ¬ ®å nè i ®Êt m ¹ch vß ng cã ch«n cäc nh cña tr¹m .
  6. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p HÖ thèng nèi ®Êt m¹ch vßng cña tr¹m ta chän cäc lo¹i thÐp gãc 50x50x5, chiÒu dµi l =2,5m víi lý do lµ ®Ó thuËn lîi cho viÖc thi c«ng mµ vÉn ®¶m b¶o ®é dÉn ®iÖn tèt. M¹ch vßng nèi gi÷a c¸c cäc dïng lo¹i s¾t dÑt cã kÝch thíc 50x5. S¬ ®å bè trÝ m¹ch vßng cäc trong hÖ thèng nèi ®Êt cña tr¹m nh h×nh (4 – 3 ): a: lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cäc theo chu vi m¹ch vßng. l: chiÒu dµi cäc l = 2,5m. t: ®é ch«n s©u cäc t =0,8m. t a l=2,5m H× (4 – 3 ): S ¬ ®å bè trÝ m ¹ch vß ng cäc trong hÖ thè ng nè i ®Êt nh cña tr¹m §iÖn trë t¶n nh©n t¹o ®èi víi m¹ch vßng cã ch«n cäc ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: R c .R m.v R n.t = ( 4 − 3) R c .η m.v + n.η c .R m.v Trong ®ã: Rc : lµ ®iÖn trë t¶n nèi ®Êt cña cäc (Ω). Rm.v : lµ ®iÖn trë t¶n nèi ®Êt cña m¹ch vßng (Ω). n : lµ sè cäc sö dông. TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 6
  7. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p ηm.v vµ ηc : t¬ng øng lµ hÖ sè sö dông m¹ch vßng, sö dông cäc phô a thuéc vµo sè cäc vµ tû sè l TÝnh ®iÖn trë cña m¹ch vßng quanh tr¹m Rm.v : 2  ρ  k.L R m.v =   ln t.d (Ω) ( 4 − 4)  2.π.L  Trong ®ã: ρ = ρ®o.Kmïa (thanh) lµ ®iÖn trë suÊt tÝnh to¸n cña m¹ch vßng.Tra b¶ng (2–1) s¸ch “híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp KT§CA” ta cã: Kmïa (thanh) = 1,6 vËy ρ = ρ.1,6 = 2,08.102 (Ω.m). L lµ chu vi m¹ch vßng: L = 2.(l1 + l2) = 2.(57+56,55) = 227,1m. d lµ ®êng kÝnh thanh nèi: d = b/2 = 50/2 = 25 (m.m) = 2,5.10 -2 m. t lµ ®é ch«n s©u (®Ó ®¶m b¶o cho ρ æn ®Þnh ) : t = 0,8m. k lµ hÖ sè phô thuéc h×nh d¹ng cña hÖ thèng nèi ®Êt . Ta cã: l1 57 = = 1,00795 ≈ 1 l 2 56,55 Tra b¶ng (2 – 5) s¸ch “híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp KT§CA” ®îc k = 5,53. Thay sè vµo biÓu thøc (4 – 3) ta cã: 2   ρ  k.L 2,08.10 2  5,53.227,12 R m.v =   ln t.d =  2.3,14.227,1 ln = 2,4 (Ω).  2.π.L     0,8.2,5.10 −2  Ta nhËn thÊy ®iÖn trë cña m¹ch vßng xung quanh tr¹m lín h¬n ®iÖn trë nh©n t¹o cho phÐp ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ (R n® = 0,833 Ω).VËy ph¶i dïng thªm sè cäc vµo hÖ thèng m¹ch vßng ®Ó gi¶m trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng. Qua kÕt qu¶ tÝnh to¸n R m.v chøng tá r»ng ta chän h×nh thøc nèi ®Êt an toµn b»ng m¹ch vßng cã ch«n cäc lµ hîp lý. TÝnh ®iÖn trë nèi ®Êt cña mét cäc (dïng cäc s¾t gãc  ). TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 7
  8. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p §èi víi cäc ®iÖn trë t¶n xoay chiÒu ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:  ρ   2.l 1 4.t ′ + l  R coc =   . ln + . ln  ( 4 − 5)  2.π.l   d 2 4.t ′ − l  0,8m t' l H× (4 – 4): C¸c kÝ ch th­íc nè i ®Êt nh cäc Trong ®ã: Cäc cã kÝch thíc: l = 2,5m. ρ lµ ®iÖn trë suÊt cña ®Êt ®èi víi cäc: ρ = ρ®o.Kmïa (cäc) . ρ®o =1,3.102 (Ω.m). Kmïa (cäc) = 1,4. (Tra b¶ng (2-1) s¸ch “híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp KT§CA”)  ρ = 1,3.102.1,4 = 1,82.102 (Ω.m). d lµ ®êng kÝnh cäc (m) ®îc tÝnh nh sau: d = 0,95.b = 0,95.50. 10-3 = 4,75. 10-2m. t lµ ®é ch«n s©u: t = 0,8m. Gi¸ trÞ t/ ®îc tÝnh: l 2,5 t′ = + 0,8 = + 0,8 = 2,05( m) 2 2 Thay sè liÖu vµo (4 – 5 ) ta cã:  1,82.10 2   2.2,5 1 4.2,05 + 2,5  R coc =  . ln  + . ln  = 57,6Ω  2.3,14.2,5   4,75.10   −2 2 4.2,05 − 2,5   VËy ®iÖn trë cña mét cäc lµ 57,6 Ω. Sau khi tÝnh ®îc Rc vµ Rmv ta tÝnh ®iÖn trë nh©n t¹o theo c«ng thøc (4–3) . Trong c«ng thøc nµy ta chØ míi biÕt Rc vµ R mv vËy ta ph¶i t×m sè cäc ®Ó Rnt ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt vµ ph¶i ®¶m b¶o nhá h¬n hoÆc b»ng gi¸ trÞ TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 8
  9. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p tÝnh to¸n cho phÐp Rnt ≤ 0,833 Ω. ηmv vµ ηc phô thuéc sè cäc ta sö dông trong m¹ch vßng. a Ta xÐt tõng trêng hîp theo tû sè víi c¸c th«ng sè lµ: l L (chu vi m¹ch vßng) = 227,1m. l (chiÒu dµi cäc) = 2,5m. a * Khi = 0,3 (cã nghÜa lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cäc a = l =0,75m. l Ta cã sè cäc ch«n theo chu vi m¹ch vßng lµ: L 227,1 n1 = = = 303 cäc. a1 0,75 Tra b¶ng 4 phÇn phô lôc s¸ch “híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp KT§CA” ta cã: ηc = 0,21. Theo b¶ng 6 trong phÇn phô lôc s¸ch “híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp KT§CA” ta cã: ηthanh = 0,185. §iÖn trë nh©n t¹o trong trêng hîp nµy lµ: 57,6.2,4 R n.t (1) = = 0,846Ω. 57,6.0,185 + 303.0,21.2,4 a Khi = 0,25 (Cã nghÜa lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét a = 0,625m) l Ta cã sè cäc ch«n theo chu vi lµ: L 227,1 n2 = = = 364 cäc a2 0,625 Tra b¶ng 4 vµ b¶ng 6 trong phÇn phô lôc s¸ch “híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp KT§CA” kÕt hîp víi ph¬ng ph¸p néi suy nh h×nh (4 – 5) ta cã : ηc = 0,19 ; ηthanh = 0,17 §iÖn trë nh©n t¹o trong trêng hîp nµy lµ: TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 9
  10. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p 57,6.2,4 R n.t ( 2) = = 0,786Ω. 57,6.0,17 + 364.2,4.0,19 Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n cã: Rn.t(1) = 0,846.Ω > Rnh©n t¹o yªu cÇu = 0,833. Ω. Ph¬ng ¸n nµy kh«ng ®¶m b¶o do gi¸ trÞ ®iÖn trë nèi ®Êt lín h¬n gi¸ trÞ ®iÖn trë yªu cÇu nªn bÞ lo¹i. Rn.t(2) = 0,786 Ω < 0,833 Ω = Rnh©n t¹o yªu cÇu Ph¬ng ¸n nµy ®¶m b¶o yªu cÇu do gi¸ trÞ ®iÖn trë nèi ®Êt nhá h¬n gi¸ trÞ ®iÖn trë yªu cÇu. VËy ta chän Rn.t(2) = 0,786 Ω. Sè cäc lµ 364 cäc. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cäc lµ a = 0,625 m. 4.4- tÝnh to¸n nèi ®Êt chèng sÐt. Khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i vµo bé phËn nèi ®Êt, nÕu tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn theo thêi gian rÊt lín th× trong thêi gian ®Çu ®iÖn c¶m sÏ ng¨n c¶n kh«ng cho dßng ®iÖn ®i tíi c¸c phÇn cuèi cña ®iÖn cùc khiÕn cho ®iÖn ¸p ph©n bè kh«ng ®Òu, sau mét thêi gian, ¶nh hëng cña ®iÖn c¶m mÊt dÇn vµ ®iÖn ¸p ph©n bè sÏ ®Òu h¬n. Thêi gian cña qu¸ tr×nh qu¸ ®é nãi trªn phô thuéc vµo h»ng sè thêi gian. T =L.g.l2 (4 – 6 ) Tõ (4–6) ta thÊy: T tû lÖ víi trÞ sè ®iÖn c¶m tæng L.l vµ ®iÖn dÉn 1 tæng g.l = cña ®iÖn cùc. R Tõ biÓu thøc (4–6) ta thÊy khi dßng ®iÖn t¶n trong ®Êt lµ dßng ®iÖn mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu tÇn sè c«ng nghiÖp th× ¶nh hëng cña L kh«ng ®¸ng kÓ vµ bÊt kú h×nh thøc nèi ®Êt nµo ( th¼ng ®øng hoÆc n»m ngang ) còng ®Òu biÓu thÞ bëi trÞ sè ®iÖn trë t¶n. Khi dßng ®iÖn t¶n trong ®Êt lµ dßng ®iÖn sÐt, tham sè biÓu thÞ cña nèi ®Êt tuú thuéc vµo t¬ng quan gi÷a h»ng sè thêi gian T vµ thêi gian TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 10
  11. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p ®Çu sãng cña dßng ®iÖn. Khi T
  12. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p 4.4.2- Yªu cÇu kiÓm tra. Ta kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn nh»m ®¶m b¶o an toµn cho c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p : I.Z(0, τ®.s ) ≤ U0,5. Trong ®ã: I : lµ trÞ sè dßng ®iÖn sÐt lÊy b»ng 150kV. Z(0, τ®.s ): lµ tæng trë xung kÝch nèi ®Êt t¹i thêi ®iÓm ngay chç dßng ®iÖn sÐt ®i vµo ®iÖn cùc. U0,5 : trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch bÐ nhÊt cña m¸y biÕn ¸p U0,5 (MBA) = 460kV. 4.4.3- TÝnh to¸n l¹i trÞ sè ®iÖn trë nh©n t¹o theo yªu cÇu nèi ®Êt chèng sÐt. Do viÖc dïng hÖ thèng nèi ®Êt an toµn lµm hÖ thèng nèi ®Êt chèng sÐt nªn ta ph¶i tÝnh to¸n l¹i trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o theo yªu cÇu nèi ®Êt chèng sÐt. Tra b¶ng 19- 2 s¸ch kü thuËt ®iÖn cao ¸p ta chän hÖ sè mïa sÐt lµ: Km.v = 1,2 ; Kcoc = 1,15. Dùa vµo c«ng thøc (4–4) vµ (4–5) ta thÊy R m.v vµ Rcoc. sÏ tû lÖ thuËn víi kmïa , do ρ ®o kh«ng ®æi. VËy ®iÖn trë cña m¹ch vßng lµ: K m.v.(sÐt .Rm.v( an toµn) ) 1,2.2,4 Rm.v = = = 1,8Ω. .K m.v.(an toµn) 1,6 §iÖn trë cña cäc lµ: K cäc.(sÐt .Rcäc( an toµn) ) 1,15.57,6 Rcäc = = = 47,3Ω. .K cäc.(an toµn) 1,4 §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o tÝnh cho nèi ®Êt chèng sÐt lµ: R cäc.Rm.v R n.t (sÐt = ) ( 4 − 7) R cäc.ηm.v + n.Rm.v .ηcäc Trong ®ã: TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 12
  13. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Rm.v vµ Rcäc ta võa tÝnh ®îc. n lµ sè cäc ®· tÝnh ®îc n = 364 cäc. ηcäc vµ ηm.v ®· tÝnh ®îc ë phÇn nèi ®Êt nh©n t¹o øng víi n = 364 cäc ta cã ηcäc = 0,19. ; ηm.v = 0,17. VËy: R cäc.Rm.v 47,3.1,8 R n.t (sÐt = ) = = 0,647Ω. R cäc.ηm.v + n.Rm.v .ηcäc 47,3.0,17 + 364.1,8.0,19 VËy ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o tÝnh cho nèi ®Êt chèng sÐt lµ: Rn.t sÐt =0,647Ω. 4.4.4- TÝnh tæng trë ®Çu vµo cña nèi ®Êt chèng sÐt Z(0; τ ®.s). §Ó tÝnh tæng trë ®Çu vµo cña nèi ®Êt chèng sÐt ta xÐt c¸c ®iÒu kiÖn sau: + Bá qua nèi ®Êt t nhiªn. + Bá qua c¸c thanh nèi c©n b»ng ®iÖn ¸p trong tr¹m biÕn ¸p. + Trong tÝnh to¸n, ®Ó ®¬n gi¶n ta bá qua qu¸ tr×nh phãng ®iÖn tia löa trong ®Êt vµ gi¶ thiÕt ®iÖn trë suÊt cña ®Êt kh«ng ®æi. + Bá qua thµnh phÇn ®iÖn trë, ®iÖn dung cña ®iÖn cùc nèi ®Êt v× trë rÊt nhá so víi thµnh phÇn ®iÖn kh¸ng vµ ®iÖn dÉn øng víi tÇn sè dßng ®iÖn sÐt. Ta xem m¹ch nèi vßng ®Êt gåm hai tia dµi ghÐp song song víi nhau. l=L/2 H×nh (4 – 6): M¹ch vßng nèi ®Êt gåm hai tia dµi ghÐp song song Ta cã s¬ ®å thay thÕ: TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 13
  14. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p L0 L0 L0 Is/2 g0 g0 g0 H×nh (4–7): S¬ ®å thay thÕ cña mçi tia. Víi L vµ g lµ ®iÖn c¶m vµ ®iÖn dÉn trªn mét ®¬n vÞ dµi. 1  1  g0 =   R.l  Ω.m  R lµ ®iÖn trë nèi ®Êt æn ®Þnh cña cùc nèi ®Êt R = 0,647Ω.  l  L 0 = 0,2. ln − 0,3 (µH / m.)  r  Víi r lµ b¸n kÝnh cùc nèi ®Êt: b 50 r= = = 12,5m m = 1,25.10 − 2 m. 4 4 Thay sè vµo ta cã:  113,55  L 0 = 0,2. ln − 0,31 = 1,76µH / m.  −2   1,25.10  V× ®iÖn dÉn ghÐp song song nªn ta cã: 1 1  1  g0 = = = 6,8.10−3   2, R n.t .l 2.0,647.113,55  Ω.m  TÝnh to¸n ph©n bè dµi khi kh«ng xÐt qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt. Tõ s¬ ®å thay thÕ cã thÓ thµnh lËp ®îc hÖ ph¬ng tr×nh vi ph©n: ∂U ∂I =L ( 4 − 8) ∂x ∂t Gi¶i hÖ ph¬ng tr×nh trªn ta ®îc ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm bÊt kú vµ thêi ®iÓm bÊt kú trªn ®iÖn cùc. TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 14
  15. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p   − t   a  ∞ 1  Tk   k.xπ  U(x, t ) = t + 2T1 . ∑ 2  1 − e . cos l   ( 4 − 9) g 0 .l  k =1k           2 L .g .l Víi h»ng sè thêi gian Tk = 0 2 0 2 k .π 2 T1 L .g 0 .l Ta cã T1 = 0 2 nªn Tk = 2 . Tõ ®ã suy ra tæng trë xung kÝch π k ë hai ®Çu vµo nèi ®Êt:   − t  a  2.T1 ∞ 1   Z(0, t ) = l+ . ∑ 2  1 − e Tk  ( 4 − 10) g 0 .l  τ ds k =1k       Tæng trë xung kÝch cña nèi ®Êt ë ®Çu vµo thêi ®iÓm t = τ®.s vµ xÐt tíi hai tia ghÐp song song lµ:   − t  1 a  2.T1 ∞ 1  Tk  Z(0, τ ds ) = . l+ .∑ 1 − e  (4 − 11) 2 g 0 .l  τ ds k =1k 2       §Ó tÝnh Z(0, τ®.s) xÐt chuçi: τds τds − − Tk ∞ 1 ∞ e Tk 1− e ∑ = ∑ − ∑ k2 k =1k 2 k =1 k 2 V× : e-3 =0,05 ; e-4 =0,018 ; e-5 = 0,0067 ; e-6 = 0,00247 Nªn ta chØ xÐt ®Õn e-4. Tõ e-4 rÊt bÐ so víi sè h¹ng tríc nªn ta cã thÓ τ ds bá qua, tøc lµ tÝnh víi k sao cho ≤4 Tk T τ ds T .4 Tk = 1 nªn T1 ≤ 4 . VËy: k ≤ 1 2 Ta cã k2 τ ds k2 4.T1 HÖ sè K lµ nguyªn d¬ng nªn ta cã: K ≤ τ ds L 0 .g 0 .l 2 1,76.6,8.10−3113,552 Víi: T1 = = = 15,65(µs). π2 3,142 4.15,65 τ®.s = 5µs, ta cã: K ≤ 5 = 3,53 TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 15
  16. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Nh vËy ta sÏ tÝnh to¸n víi K lín nhÊt lµ 3, tøc lµ K =1÷ 3. Ta cã c¸c kÕt qu¶ nh b¶ng (4 – 1 ): k 1 2 3 Tk (µs) 15,65 3,9125 1,738 τ ds 0,32 1,278 2,876 Tk τ ds − Tk 0,726 0,2786 0,056 e − τds/ Tk e 0,726 0,06965 0,006 k2 τds − 3 e Tk Tõ b¶ng (4 – 1 ) ta tÝnh ®îc: ∑ 2 = 0,8 1 k Thay c¸c gi¸ trÞ vµo (4 – 11) ta ®îc: 3 1 1 1 ∑ 2 =1+ 2 + 2 = 1,36 1 k 2 3 1 1  2.15,65  Z(0, τ ds) = . 1+ (1,36 − 0,8 = 2,27Ω. 2 6,8.10 −3.113,55   5  KiÓm tra ®iÒu kiÖn nh»m ®¶m b¶o an toµn c¸ch ®iÖn cho m¸y biÕn ¸p víi c¸c gi¸ trÞ : I =m .150kA ; Z(0, τ®.s) = 2,27Ω. øng víi 2 gi¸ trÞ trªn t¹i thêi ®iÓm dßng ®iÖn sÐt ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt th× thÕ t¹i ®iÓm dßng ®iÖn sÐt ®i vµo lµ: UsÐt = I. Z(0, τ®.s) = 150.2,27= 340,5kV. VËy UsÐt = 340,5kV < U50% = 460kV. NhËn xÐt: Do ®iÖn trë nèi ®Êt ®¹t yªu cÇu nªn kh«ng ph¶i nèi ®Êt bæ xung cho hÖ thèng chèng sÐt. TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 16
  17. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p 4.5- KÕt luËn. HÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o m¹ch vßng cã ch«n cäc nh ph¬ng ¸n ®· chän lµ 364 cäc, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cäc lµ 0,625m, R n.t = 0,786 Ω < 0,833 Ω = Rn.t.y.c . M¹ch vßng nh©n t¹o ®¶m b¶o an toµn c¸ch ®iÖn cho m¸y biÕn ¸p khi cã dßng ®iÖn sÐt. Sau khi kiÓm tra l¹i nèi ®Êt theo yªu cÇu chèng sÐt ®· ®¶m b¶o ®iÖn ¸p gi¸ng trªn m¸y biÕn ¸p khi dßng sÐt ®i vµo U sÐt = 340,5kV < U50% = 460kV, ta kh«ng ph¶i tÝnh to¸n nèi ®Êt bæ xung n÷a. TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 17

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản