Đồ án tốt nghiệp: Kỹ thuật điện cao áp_Tính toán chỉ tiêu bảo về chống sét đường dây

Chia sẻ: Nguyễn Thị Giỏi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

0
343
lượt xem
230
download

Đồ án tốt nghiệp: Kỹ thuật điện cao áp_Tính toán chỉ tiêu bảo về chống sét đường dây

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

Đường dây trong HTĐ làm nhiệm vụ truyền tải điện năng đến các hộ dùng điện. Đường dây là phần tử phải hứng chịu nhiều phóng điện sét nhất so với các phần tử khác trong HTĐ. Khi đường dây bị phóng điện sét nếu biên độ dòng sét lớn tới mức làm cho quá điện áp xuất hiện lớn hơn điện áp phóng điện xung kích của cách điện sẽ dẫn tới phóng điện và gây ngắn mạch đường dây...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Kỹ thuật điện cao áp_Tính toán chỉ tiêu bảo về chống sét đường dây

  1. - - -   - - - Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp_Tính toán chỉ tiêu bảo về chống sét đường dây
  2. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p ch−¬ng2: tÝnh to¸n chØ tiªu b¶o vÖ chèng sÐt ®−êng d©y §−êng d©y trong HT§ lμm nhiÖm vô truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng ®Õn c¸c hé dïng ®iÖn. §−êng d©y lμ phÇn tö ph¶i høng chÞu nhiÒu phãng ®iÖn sÐt nhÊt so víi c¸c phÇn tö kh¸c trong HT§. Khi ®−êng d©y bÞ phãng ®iÖn sÐt nÕu biªn ®é dßng sÐt lín tíi møc lμm cho qu¸ ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn lín h¬n ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch cña c¸ch ®iÖn sÏ dÉn ®Õn phãng ®iÖn vμ g©y ng¾n m¹ch ®−êng d©y, buéc m¸y c¾t ®Çu ®−êng d©y ph¶i t¸c ®éng. Nh− vËy viÖc cung cÊp ®iÖn bÞ gi¸n ®o¹n. NÕu ®iÖn ¸p nhá h¬n trÞ sè phãng ®iÖn xung kÝch cña c¸ch ®iÖn ®−êng d©y th× sãng sÐt sÏ truyÒn tõ ®−êng d©y vμo tr¹m biÕn ¸p vμ sÏ dÉn tíi c¸c sù cè trÇm träng t¹i tr¹m biÕn ¸p. V× vËy b¶o vÖ chèng sÐt cho ®−êng d©y ph¶i xuÊt ph¸t tõ chØ tiªu kinh tÕ kÕt hîp víi yªu cÇu kü thuËt vμ yªu cÇu cung cÊp ®iÖn cña ®−êng d©y ®ã. 2.1- lý thuyÕt tÝnh to¸n. 2.1.1- Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt ®−îc thÓ hiÖn nh− ( h×nh 2-1 ) Trang 7
  3. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p D©y chèng sÐt 0,2h h hx 0,6h 1,2h hx H×nh 2-1: Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt ChiÒu réng cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc cao h2 còng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: + Khi hx > 2/3h th× bx = 0,6h (1-hx/h ) (2 1) + Khi hx ≤ h th× bx = 1,2h (1- hx/0,8h (2 2) ChiÒu dμi cña ph¹m vi b¶o vÖ däc theo chiÒu dμi ®−êng d©y nh− h×nh (2 2 ). Trang 8
  4. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p α1 A α2 C B H×nh 2-2: Gãc b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. Cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc trÞ sè giíi h¹n cña gãc α lμ α = 310, nh−ng trong thùc tÕ th−êng lÊy kho¶ng α = 20 0 ÷ 250. 2.1.2- X¸c suÊt phãng ®iÖn sÐt vμ sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt ®¸nh vμo ®−êng d©y. Víi ®é treo cao trung b×nh cña d©y trªn cïng (d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt ) lμ h, ®−êng d©y sÏ thu hót vÒ phÝa m×nh c¸c phãng ®iÖn cña sÐt trªn d¶i ®Êt cã chiÒu réng lμ 6h vμ chiÒu dμi b»ng chiÒu dμi ®−êng d©y (l). Tõ sè lÇn phãng ®iÖn sÐt xuèng ®Êt trªn diÖn tÝch 1 km2 øng víi mét ngμy sÐt lμ 0,1÷0,15 ta cã thÓ tÝnh ®−îc tæng sè lÇn cã sÐt ®¸nh th¼ng vμo ®−êng d©y (d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt). N=(0,6÷0,9). h .10-3.l.nng.s (2 3) Trong ®ã: + h: ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt (m). + l: chiÒu dμi ®−êng d©y (km ). + nng. s:sè ngμy sÐt /n¨m trong khu vùc cã ®−êng d©y ®i qua. V× c¸c tham sè cña phãng ®iÖn sÐt : biªn ®é dßng ®iÖn (Is) vμ ®é dèc cña dßng ®iÖn (a = dis /dt), cã thÓ cã nhiÒu trÞ sè kh¸c nhau, do ®ã kh«ng ph¶i Trang 9
  5. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p tÊt c¶ c¸c lÇn cã sÐt ®¸nh lªn ®−êng d©y ®Òu dÉn ®Õn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn. ChØ cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y nÕu qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn cã trÞ sè lín h¬n møc c¸ch ®iÖn xung kÝch cña ®−êng d©y. Kh¶ n¨ng phãng ®iÖn ®−îc biÓu thÞ bëi x¸c suÊt phãng ®iÖn ( Vp ® ). Sè lÇn x¶y ra phãng ®iÖn sÏ lμ: Np® = N. Vp® = ( 0,6÷0,9 ). h . 10-3. l . nng s. Vp® . (2 4) V× thêi gian t¸c dông lªn qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn rÊt ng¾n kho¶ng 100 μs mμ thêi gian cña c¸c b¶o vÖ r¬le th−êng kh«ng bÐ qu¸ mét nöa chu kú tÇn sè c«ng nghiÖp tøc lμ kho¶ng 0,01s. Do ®ã kh«ng ph¶i cø cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn lμ ®−êng d©y bÞ c¾t ra. §−êng d©y chØ bÞ c¾t ra khi tia löa phãng ®iÖn xung kÝch trªn c¸ch ®iÖn trë thμnh hå quang duy tr× bëi ®iÖn ¸p lμm viÖc cña ®−êng d©y ®ã. X¸c suÊt h×nh thμnh hå quang (η ) phô thuéc vμo Gradien cña ®iÖn ¸p lμm viÖc däc theo ®−êng phãng ®iÖn : η = ƒ(Elv) ; Elv = Ulv/lp® (kV/m ). Trong ®ã: + η: x¸c suÊt h×nh thμnh hå quang. + Ulv: ®iÖn ¸p lμm viÖc cña ®−êng d©y ( kV ). + lp®: chiÒu dμi phãng ®iÖn ( m). Do ®ã sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt cña ®−êng d©y lμ: Nc® = Np®. η. = (0,6÷0,9). h. nng .s. vp®. η. (2 5) §Ó so s¸nh kh¶ n¨ng chÞu sÐt cña ®−êng d©y cã c¸c tham sè kh¸c nhau, ®i qua c¸c vïng cã c−êng ®é ho¹t ®éng cña sÐt kh¸c nhau ng−êi ta tÝnh trÞ sè " suÊt c¾t ®−êng d©y" tøc lμ sè lÇn c¾t do sÐt khi ®−êng d©y cã chiÒu dμi 100km. nc® = ( 0,06÷0,09). h. nng s. Vp® .η. (2 6) §−êng d©y bÞ t¸c dông cña sÐt bëi ba nguyªn nh©n sau: + SÐt ®¸nh th¼ng vμo ®Ønh cét hoÆc d©y chèng sÐt l©n cËn ®Ønh cét. Trang 10
  6. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p + SÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn. + sÐt ®¸nh vμo kho¶ng d©y chèng sÐt ë gi÷a kho¶ng cét. Còng cã khi sÐt ®¸nh xuèng mÆt ®Êt gÇn ®−êng d©y g©y qu¸ ®iÖn ¸p c¶m øng trªn ®−êng d©y, nh−ng tr−êng hîp nμy kh«ng nguy hiÓm b»ng ba tr−êng hîp trªn. Khi ®−êng d©y bÞ sÐt ®¸nh trùc tiÕp sÏ ph¶i chÞu ®ùng toμn bé n¨ng l−îng cña phãng ®iÖn sÐt, do vËy sÏ tÝnh to¸n d©y chèng sÐt cho ®−êng d©y víi ba tr−êng hîp trªn. Cuèi cïng ta cã sè lÇn c¾t do sÐt cña ®−êng d©y. nc® = nc + nkv + ndd (2 7) Trong ®ã: + nc : sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét. +nkv: sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît. + ndd: sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo d©y dÉn. 2.1.2.1 - C¸c sè liÖu chuÈn bÞ cho tÝnh to¸n. §−êng d©y tÝnh to¸n l = 150km. (Ninh B×nh Hμ §«ng) Xμ ®ì kiÓu c©y th«ng, l¾p trªn cét bª t«ng ®¬n. D©y chèng sÐt treo t¹i ®Ønh cét. D©y dÉn ®−îc treo bëi chuçi sø Π- 4,5 gåm 7 b¸t sø, mçi b¸t sø cao170mm. D©y chèng sÐt dïng d©y thÐp C-70 cã d = 11mm ; r = 5,5mm. D©y dÉn dïng d©y AC-120mm cã d = 19mm; r = 9,5mm. Kho¶ng v−ît lμ 150m. 2.1.2.2 - X¸c ®Þnh ®é treo cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. §é treo cao trung b×nh cña d©y ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: hdd = h 2/3f . (2 8) Trong ®ã: + h: ®é cao cña d©y t¹i ®Ønh cét hay t¹i kho¸ nÐo cña chuçi sø. + f: ®é vâng cña d©y chèng sÐt hay d©y dÉn. Trang 11
  7. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p fdd = γ. l2/ 8. σ. (2 9) γ = p/s =492/120. 1000 = 0,0041. (p : khèi l−îng 1km d©y AC- 120 ,p=492 Kg/Km ; s: tiÕt diÖn d©y AC-120 , s= 120 mm2.) σ : hÖ sè c¬ cña ®−êng d©y ë nhiÖt ®é trung b×nh , σ = 7,25. 1,5m 3m 3m A 1,2m 16,2m B C 1,75m 12m 9,0m H×nh 2-3: §é cao d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. l: chiÒu dμi kho¶ng v−ît cña ®−êng d©y = 150m. fdd = 0,0041.1502/8. 7,25 = 1,5905 m ≈ 1,6 m ë ®©y ta lÊy fdd = 1,8 m. fcs = 1,5 m. §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn theo (2-9) lμ: hddcs = hcs 2/3 fcs = 16,2 2/3.1,5 = 15,2m. hddtbA = hddA 2/3 fdd = 12 2/3. 1,8 = 10,8 m. hddtbB = hddB 2/3 fdd = 9 2/3. 1,8 = 7,8 m. 2.1.2.3- Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. Zdd = 60.ln (2.hdd / r). (2 10 ) ZddA = 60. ln [ ( 2. 10,8) / (9,5. 10-3 ) ] = 463,75 Ω. ZddB = 60. ln [ ( 2. 7,8 ) / ( 9,5. 10-3 ) ] = 444,22 Ω. Trang 12
  8. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Víi d©y chèng sÐt ta ph¶i tÝnh tæng trë khi cã vÇng quang vμ khi kh«ng cã vÇng quang. + Khi kh«ng cã vÇng quang: Zdcs =60. ln [ ( 2. 15,2 ) / ( 5,5. 10-3 )] = 517 Ω + Khi cã vÇng quang, ta ph¶i chia Zdcs cho hÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang. λ = 1,3 ( tra b¶ng 3-3 s¸ch h−íng dÉn thiÕt kÕ kü thuËt ®iÖn cao ¸p). Zdvqcs = Zdcs / λ = 517/1,3 = 397,69 Ω. 2.1.2.4 - HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn chèng sÐt víi c¸c d©y pha. C«ng thøc (2 11) ®−îc x¸c ®Þnh theo h×nh (2 4). 2 d12 h2 1 (A ;B;C) D12 2' H×nh 2-4: PhÐp chiÕu g−¬ng qua mÆt ®Êt . D ln 12 d12 K= (2 − 11) 2h ln 2 r2 Trong ®ã: + h2: ®é cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt. + D12: kho¶ng c¸ch gi÷a d©y pha vμ ¶nh cña d©y chèng sÐt. + d12: kho¶ng c¸ch gi÷a d©y chèng sÐt vμ d©y pha. Trang 13
  9. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p + h1: ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn pha. + λ: hÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang (λ = 1,3) Theo kÕt qu¶ tÝnh tr−íc ta cã: hddA = 10,8m ; hddB = hddC = 7,8m ; hddcs = 15,2m. ¸p dông ®Þnh lý Pitago ta cã kho¶ng c¸ch tõ d©y chèng sÐt ®Õn c¸c d©y pha vμ tõ d©y pha ®Õn ¶nh cña d©y chèng sÐt nh− h×nh ( 2 5). Víi pha A: d12 = ( ID) 2 + ( IA ) 2 = 4,2 2 + 1,5 2 = 4,46m D 4,2m A 16,2m 1,5m C K B 12m 1,75m 9m 16,2m K D' H×nh 2-5: X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch theo phÐp chiÕu g−¬ng qua mÆt ®Êt. D12 = ( IA ) 2 + ( IE) 2 = 1,5 2 + 24 2 = 24,046m Víi pha B,C: d12 = ( ID) 2 + ( IB ) 2 = 7,2 2 + 1,75 2 = 7,41m Trang 14
  10. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p D12 = ( IB ) 2 + ( IE ) 2 = 1,75 2 + 18 2 = 18,08m HÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha A vμ d©y chèng sÐt : ¸p dông c«ng thøc (2 11): 24,5 ln 4,46 K= = 0,19768 2.15,2 ln 5,5.10 −3 Khi cã vÇng quang: KA-csvq = KA-cs. λ = 1,3. 0,19768 = 0,257. HÖ sè ngÉu hîp pha B (hoÆc pha C )víi d©y chèng sÐt: 18,08 ln 7,41 K B − cs = K C− cs = = 0,1 2.15,2 ln 5,5.10 −3 Khi cã vÇng quang : vq vq K B −cs = K C−cs = 0,1.1,3 = 0,13 2.1.2.5- Gãc b¶o vÖ cña chèng sÐt. Tõ h×nh (2 2 ) ta cã: 1,5 tgα A = = 0,357 ⇒ α A = 19,65 0 4,2 1,75 tg α B = tg α C = = 0,243 ⇒ α B = α C = 13,66 0 7,2 2.1.2.6- Sè lÇn sÐt ®¸nh vμo ®−êng d©y. ¸p dông c«ng thøc (2-4) víi l = 100km ; hddcs = 15,2 m ; nng.s= 70ngμy/ n¨m ; mËt ®é sÐt = 0,15. Ta cã: N = 0,15. 6 . 15,2. 70. 100. 10-3 = 96 lÇn/ 100km. n¨m. Tõ c¬ së lý thuyÕt vμ c¸c kÕt qu¶ trªn ta tiÕn hμnh tÝnh to¸n suÊt c¾t cho ®−êng d©y víi ba kh¶ n¨ng ®· nªu ®èi víi ®−êng 110kV. Trang 15
  11. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p 2.2 - tÝnh suÊt c¾t cña ®−êng d©y 110kv do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn. §−êng d©y cã U ≥ 110kV ®−îc b¶o vÖ b»ng d©y chèng sÐt, tuy vËy vÉn cã nh÷ng tr−êng hîp sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn. Tuy x¸c suÊt nμy nhá nh−ng vÉn ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc sau: α h cs lg V α = −4 (2-15) 90 Trong ®ã: α: gãc b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt ( ®é). hcs : chiÒu cao cét ®ì d©y chèng sÐt ( m). Khi d©y dÉn bÞ sÐt ®¸nh, dßng trªn d©y dÉn lμ IS/4, v× m¹ch cña khe sÐt sÏ ®−îc nèi víi tæng trë sãng cña d©y dÉn cã trÞ sè nh− h×nh (2 6) Is Z0 Is / 2 Is / 4 Is/4 Z dd /2 Z dd / 2 H×nh (2 6): Dßng ®iÖn sÐt khi sÐt ®¸nh vμo d©y dÉn. Cã thÓ coi d©y dÉn hai phÝa ghÐp song song vμ Zdd = (400÷500) Ω nªn dßng ®iÖn sÐt gi¶m ®i nhiÒu so víi khi sÐt ®¸nh vμo n¬i cã nèi ®Êt tèt. Ta cã dßng ®iÖn sÐt ë n¬i ®¸nh lμ: Trang 16
  12. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Z0 I I = Is ≈ s (2 − 13) Z 2 Z 0 + dd 2 Z0: Tæng trë sãng cña khe sÐt. §iÖn ¸p lóc ®ã trªn d©y dÉn lμ: I s .Z dd U dd = (2-14) 4 Khi Udd ≥ U50%s cña chuçi sø th× cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn g©y sù cè ng¾n m¹ch 1 pha N(1 ) tõ ( 2 14) ta cã thÓ viÕt: I s .Z dd ≥ Us % 50 4 Hay ®é lín cña dßng ®iÖn sÐt cã thÓ g©y nªn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn lμ: 4U s % 50 Is ≥ Z dd Ta cã x¸c suÊt phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn lμ: − Is − 4.U s % 50 V pd = e 26,1 =e 26,1. Z dd (2 − 15) Sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn: Nα = N. Vα (2 16) Trong ®ã: N: tæng sè lÇn phãng ®iÖn sÐt cña 100 km ®−êng d©y ®· ®−îc x¸c ®Þnh t¹i môc 2.1.4 lμ: 96 lÇn / 100km. n¨m. Vα: X¸c suÊt sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn ®−îc x¸c ®Þnh theo ( 2 12) X¸c suÊt h×nh thμnh hå quang η phô thuéc vμo gradien cña ®iÖn ¸p lμm viÖc däc theo ®−êng phãng ®iÖn ( Elv): U lv E lv = ( kV / m ) (2 − 17) l pd Trang 17
  13. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p + lp®: ChiÒu dμi ®−êng phãng ®iÖn lÊy b»ng chiÒu dμi chuçi sø ( m ). + Ulv: §iÖn ¸p pha cña ®−êng d©y. 110 E lv = = 52,9 ( kV / m ) 3.1,2 Dùa vμo b¶ng (21 1) s¸ch gi¸o tr×nh kü thuËt ®iÖn cao ¸p vÏ ®å thÞ vμ b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy ta cã: η = 0,63 B¶ng 2 1: X¸c ®Þnh h×nh thμnh hå quang: U lv E lv = ( kV / m ) l pd 50 30 20 10 η (®¬n vÞ t−¬ng ®èi) 0,6 0,45 0,25 0,1 Ta cã suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn: ndd = Nvα. vp®η (2 18) Elv (kV /m) 60 50 40 30 20 10 0 η 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 H×nh (2 7): néi suy ®Ó x¸c ®Þnh η Trang 18
  14. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Tõ ( 2 18) ta thÊy vα vμ vp® ®Òu phô thuéc tû lÖ chiÒu cao cét h hay ®é cao d©y dÉn vμ gãc b¶o vÖ α, ®é cao d©y dÉn t¨ng hoÆc α t¨ng ®Òu lμm cho ndd t¨ng, vËy ta chän pha A lμ pha cã gãc b¶o vÖ α lín nhÊt vμ hddA lín h¬n so víi pha B vμ pha C ®Ó tÝnh suÊt c¾t cho ®−êng d©y. Pha A cã αA = 19,65 0; hddA = 10,8m. ZddA = 463,75 Ω ; hcs= 16,2m. Thay c¸c sè liÖu trªn vμo c«ng thøc ( 2 12 ) ta cã: 19,65. 16,2 lg V α = − 4 = −3,12 ⇒ V α = 0,756.10 −3 90 X¸c suÊt phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn pha A theo c«ng thøc ( 2 15 ) − Is − 4.U 50% s − 4.660 V pd = e 26,1 = e 26,1.Z dd = e 26,1.463,75 = 0,804 U50%c = 660kV ®èi víi ®−êng d©y 110kV [ tra b¶ng ( 9 5) Kü thuËt ®iÖn cao ¸p ]. Thay sè vμo (2 18 ) ta cã: ndd = 96. 0,756.10-3. 0,804. 0,63. = 0,03676 lÇn / 100km. n¨m. 2.3- TÝnh suÊt c¾t cña ®−êng d©y 110kV do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît. Theo s¸ch h−íng dÉn thiÕt kÕ Kü thuËt ®iÖn cao ¸p th× sè lÇn sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît lμ: Nkv= N / 2 (2 19) Trong ®ã: N lμ sè lÇn sÐt ®¸nh vμo ®−êng d©y ®· ®−îc tÝnh ë trªn môc (2.1.4) N = 96 lÇn / 100km. n¨m. VËy Nkv = 96 / 2 = 48 lÇn / 100km. n¨m. Trong 48 lÇn sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît th× x¸c suÊt h×nh thμnh hå quang khi phãng ®iÖn ®· ®−îc x¸c ®Þnh t¹i môc [ 2.2 ] b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy Trang 19
  15. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p trªn h×nh (2-7) ®−îc η = 0,63. SuÊt c¾t cña ®−êng d©y 110kV do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît nh− sau: nkv = Nkv. Vp®. η (2 20) §Ó tÝnh Vp® ta ph¶i x¸c ®Þnh x¸c suÊt phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y. 2.3.1- Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh Vp®. Ta coi dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng xiªn gãcvíi biªn ®é Is = a. t. Qu¸ ®iÖn ¸p sÐt xuÊt hiÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y gåm hai thμnh phÇn: U cd (t ) = U ′cd ( I, a) + U lv Trong ®ã: + U ′ ( I, a) : lμ thμnh phÇn qu¸ ®iÖn ¸p do dßng sÐt g©y ra phô cd thuéc vμo biªn ®é (I) vμ ®é dèc sÐt (a). + Ulv : ®iÖn ¸p lμm viÖc cña ®−êng d©y X¸c suÊt c¸c dßng ®iÖn sÐt cã biªn ®é I ≥ Is vμ ®é dèc a ≥ as lμ: I a −( s + s ) V I ,a = e 26,1 10,9 (2 22) T¹i thêi ®iÓm ti nμo ®ã ®iÖn ¸p trªn c¸ch ®iÖn lín h¬n hoÆc b»ng ®iÖn ¸p chÞu ®ùng cho phÐp cña c¸ch ®iÖn, lÊy theo ®Æc tÝnh v«n gi©y (V- S) cña chuçi sø, th× phãng ®iÖn sÏ x¶y ra: ⎧U cd (t i ) = U ′ .( I i ; a i ) + U lv = U pd (t i )⎫ cd ⎨ ⎬ (2 23) ⎩ I i = a i .t i ⎭ Up®(ti) ®iÖn ¸p phãng ®iÖn lÊy theo ®Æc tÝnh v«n gi©y ( V S ) t¹i ti . Do coi dßng ®iÖn cã d¹ng I = a. t th× thμnh phÇn Uc®' (I,a) tû lÖ víi ®é dèc a. cã thÓ ®Æt: Uc®' (I,a) = Z.a (2 24) VËy: Up® (ti) = Z.ai + Ulv (2 25) Hay ta cã ®é dèc ®Çu sãng nguy hiÓm ai t¹i thêi ®iÓm ti: Trang 20
  16. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p U pd (t i ) − U lv ai = (2 26) Z Z lμ h»ng sè ®èi víi I vμ a nªn cã thÓ tÝnh ®−îc: U pd (t i ) − U lv Z= (2 27) a Tõ ( 2 26 ) vμ ( 2 27 ) ta cã: U pd (t i ) − U lv ai = (2 28 ) U ′cd (t i ) a MÆt kh¸c ta cã : I i = a i .t i Dùa vμo c¸c cÆp (Ii,ai ) vÏ ®−êng cong nguy hiÓm h×nh (2 8) a MiÒn nguy hiÓm I H×nh (2 8): §−êng cong nguy hiÓm X¸c suÊt phãng ®iÖn ®−îc tÝnh theo x¸c suÊt xuÊt hiÖn ë miÒn bªn ph¶i phÝa trªn ®−êng cong nguy hiÓm ë h×nh (2 8) Tõ ®−êng cong nguy hiÓm ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc: −Ii − ai 1 V pd = ∫ V i .dV a , víi: V i = e 26,1 ; Va = e 10,9 0 B»ng ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng vμ tuyÕn tÝnh ho¸ ®−êng cong nguy hiÓm chia ®−êng cong thμnh: n = ( 10 ÷ 15 ) kho¶ng, ta cã: Trang 21
  17. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p n V pd = ∑ V I i .ΔV ai (2 29 ) i =1 Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc Vp® , thay sè vμo ( 2 20 ) ta cã suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît cña ®−êng d©y 110kV. 2.3.2- Tr×nh tù tÝnh to¸n. §Ó ®¬n gi¶n ho¸ trong tÝnh to¸n, coi nh− sÐt ®¸nh vμo kho¶ng gi÷a cña d©y chèng sÐt trong kho¶ng v−ît, khi ®ã dßng ®iÖn sÐt ®−îc chia ®Òu cho hai phÝa cña d©y chèng sÐt nh− h×nh (2 9 ). a.t/2 RC a.t/2 RC RC H×nh (2 9) : SÐt ®¸nh vμo d©y chèng sÐt gi÷a kho¶ng v−ît. Nh− gi¶ thiÕt dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng xiªn gãc: ⎡ a.t nÕu t < τ ds Is = ⎢ ⎣a.τ ds nÕu t ≥ τ ds Ta sÏ tÝnh to¸n Is øng víi c¸c gi¸ trÞ trong b¶ng (2 1) sau ®©y: a(kA / μs) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t (μs) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §iÖn ¸p trªn d©y chèng sÐt t¹i ®Ønh cét cã trÞ sè Ucs lμ: ⎛ a.t ⎞ d⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠ a.t R c + L c = (R c .t + L c ) a.t a a U cs = R c + Lc. = (2 30 ) 2 dt 2 2 2 Trong ®ã: Trang 22
  18. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p + Rc: ®iÖn trë nèi ®Êt cét + Lc: ®iÖn trë th©n cét tÝnh theo chiÒu cao vÞ trÝ d©y chèng sÐt. Lc = hcs. L0 L0: ®iÖn c¶m ®¬n vÞ dμi cña cét ( L0 = 0,6 μH/m ) Víi hcs = 16,2m ta cã Lc=16,2.0,6 = 9,72 μH §iÖn ¸p trªn d©y dÉn lμ Udd cã kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña vÇng quang: Udd = - Kvq.Ucs + Ulv Trong ®ã: + Ulv lμ ®iÖn ¸p trung b×nh cña pha. 1 π 2 .U. sin ω.t.dt 2 2 U lv = ∫ = .U. π0 3 π 3 2 2 U lv = .110. = 57,17 kV 3,14 3 Kvq: hÖ sè ngÉu hîp cña d©y dÉn pha víi d©y chèng sÐt cã kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña vÇng quang. §iÖn ¸p ®Æt trªn chuçi c¸ch ®iÖn lμ tæng ®¹i sè cña Udd vμ Ucs: Uc® = Ucs + Udd = Ucs- Kvq. Ucs + Ulv (2 31 ) Uc® = Ucs. (1- Kvq ) + Ulv a 2 ( ) U cd = .(R c .t + L c ). 1 − K vq + U lv (2 32 ) Tõ biÓu thøc ( 2 32 ) ta thÊy khi Kvq nhá th× Uc® lín do vËy theo tμi liÖu h−íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp cao ¸p th× khi tÝnh to¸n ph¶i tÝnh víi pha cã hÖ sè ngÉu hîp nhá nhÊt ë môc ( 2.1.3.3 ) ta cã: vq vq vq K A − cs = 0,257; K B −cs = K C− cs = 0,13 Ta tÝnh Uc® víi Kvq = 0,13; Rc = 20 Ω. Uc® = a/2. (20. t + 9,72 ). (1- 0,257) + 57,17 (kV) Cho c¸c gi¸ trÞ a kh¸c nhau ta tÝnh ®−îc ®iÖn ¸p ®Æt lªn chuçi c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y nh− trªn b¶ng ( 2 2) Trang 23
  19. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p B¶ng ( 2 2 ): Gi¸ trÞ Uc® khi sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît, khi ®é dèc a thay ®æi vμ ë c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau víi Rc = 20 Ω a t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 168 242 316 390 465 539 613 688 762 836 20 278 427 575 724 872 1021 1170 1318 1467 1615 30 388 611 834 1057 1280 1503 1726 1949 2172 2394 40 499 796 1093 1390 1688 1985 2282 2579 2876 3174 50 609 981 1352 1724 2095 2467 2838 3210 3581 3953 60 720 1165 1611 2057 2503 2949 3394 3840 4286 4732 70 830 1350 1870 2390 2910 3431 3951 4471 4991 5511 80 940 1535 2129 2724 3318 3912 4507 5101 5696 6290 90 1051 1720 2388 3057 3726 4394 5063 5732 6400 7069 100 1161 1904 2647 3390 4133 4876 5619 6362 7105 7848 Tõ c¸c gi¸ trÞ trªn ta vÏ ®−êng Uc® = f(t) vμ a, trªn h×nh vÏ cßn thÓ hiÖn ®−êng ®Æc tÝnh (V- S) cña chuçi c¸ch ®iÖn §−êng ®Æc tÝnh v«n gi©y (V S) cña chuçi c¸ch ®iÖn sÏ c¾t c¸c hμm Uc® = f(a; t; Rc) t¹i c¸c vÞ trÝ mμ tõ ®ã ta cã thêi gian x¶y ra phãng ®iÖn trªn chuçi sø nh− h×nh (2 11). §Æc tuyÕn v«n gi©y (V-S) cña chuçi sø ®−îc tra trong b¶ng 25 s¸ch h−íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp kü thuËt ®iÖn cao ¸p B¶ng ( 2 3 ): §Æc tÝnh v«n gi©y (V-S) cña chuçi c¸ch ®iÖn t(μs) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Up® (kV) 1020 960 900 855 830 810 805 800 797 795 Tõ c¸c gi¸ trÞ trªn ta vÏ ®−îc ®−êng f(t) vμ a, trªn h×nh vÏ nμy cßn thÓ hiÖn ®−êng ®Æc tÝnh v«n gi©y (V-S) cña chuçi c¸ch ®iÖn. Ta cã ®å thÞ h×nh (2 11) Tõ ®å thÞ h×nh (2 10 ) ta cã: ti = 0,53; 0,61; 0,73; 0,88; 1,13; 1,42; 1,95; 2,9; 4,88; 11,9 Trang 24
  20. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p T¹i thêi ®iÓm phãng ®iÖn ti t−¬ng øng c¸c ®é dèc ®Çu sãng ai ta cã trÞ sè sÐt nguy hiÓm: Ii = ai. ti , tõ cÆp sè cña (I ; a) ta vÏ ®−îc ®−êng cong th«ng sè nguy hiÓm h×nh (2 10). 100 MiÒn nguy MiÒn nguy Ó 80 I (kA) 60 40 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 a (kA/μs) H×nh(2 10): §−êng cong th«ng sè nguy hiÓm khi sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît. Trong h×nh 2-11 d−íi ®©y ta l−u ý c¸c ®iÓm sau : - X¸c suÊt phãng ®iÖn Vp® lμ x¸c suÊt mμ t¹i ®ã cã c¸c cÆp th«ng sè (Ii;ai) thuéc miÒn nguy hiÓm V pd = P{(a; I ) ∈ N} - C¸c cÆp sè (Ii ; ai) n»m trong miÒn giíi h¹n nguy hiÓm th× sÏ x¶y ra phãng ®iÖn. Do ®ã x¸c suÊt phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn chÝnh lμ x¸c suÊt ®Ó cho cÆp sè (Ii ; ai) thuéc miÒn nguy hiÓm. dVp® = P (a ≥ ai) P (I ≥ Ii ). (2 33 ) Trong ®ã: Trang 25

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản