CHƯƠ
NG 8
BẢ
O VỆ CHỐNG SÉT TRẠM BIẾN ÁP
8.1. Mở đấu
8.2.
Nghiên cứu bảo vệ chống sét trạm biến áp theo s
8.3. Truyền sóng vào trạm qua đoạn cáp
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
3/31/2014 Page 1
8.3. Truyền sóng vào trạm qua đoạn cáp
8.4. Bảo vệ trạm
8.5.
Ví dụ bảo vệ chống sét trạm biến áp
8.6. Phân bố đ
iện áp trong cuộn dây máy biến áp
NG 8
:
O VỆ CHỐNG SÉT TRẠM BIẾN ÁP
Nghiên cứu bảo vệ chống sét trạm biến áp theo s
ơ đồ đơn giản
oạn cáp
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
oạn cáp
Ví dụ bảo vệ chống sét trạm biến áp
iện áp trong cuộn dây máy biến áp
Yêu cầu bảo vệ chống sét trạm biến áp
Nếu như sét đ
ánh trực tiếp vào phần thiết bị của trạm
có thể truyền ra phía ngoài trạm và quá đ
iện áp trên thanh cái
Trạm biến áp trung gian là trạm biến áp loại lớn.
* Một trạm đ
iển hình có diện tích khoảng 0,1km2.
* Với mật đ
ộ sét là 4 lần trong 1 n
ngày/nă
m, số lần trạm biến áp bị sét
u
Quá điện áp có thể đạt giá trị 800 kV với dòng điện sét rất bé khoảng 2kA. Sẽ xảy ra phóng
3/31/2014 Page 2
Quá điện áp có thể đạt giá trị 800 kV với dòng điện sét rất bé khoảng 2kA. Sẽ xảy ra phóng
cố trong trạm. Nếu có các thiết bị bảo vệ như
khe hở phóng
thiết bị
Nếu sét đ
ánh vào phần làm việc của trạm cách ly với l
có thể mô tả bằng một điện dung và quá đ
iện áp có tri số bằng
)t(u
Dạng quá điện áp này đặc trưng bởi đ
ộ dốc và biên
gian phóng đ
iện rất lớn nên cả chống sét van và khe hở không thể bảo vệ
ánh trực tiếp vào phần thiết bị của trạm
được nối với nhiều đường dây bên ngoài : dòng điện sét
iện áp trên thanh cái
được xác định
Trạm biến áp trung gian là trạm biến áp loại lớn.
iển hình có diện tích khoảng 0,1km2.
ộ sét là 4 lần trong 1 n
ăm và trên km2 với cường độ hoạt động 10-30
m, số lần trạm biến áp bị sét
đánh trung bình một lần trong 2 đến 5 năm
)t(i
n
Z
)t(
u
c
iện sét rất bé khoảng 2kA. Sẽ xảy ra phóng điện và dẫn đến sự
iện sét rất bé khoảng 2kA. Sẽ xảy ra phóng điện và dẫn đến sự
khe hở phóng
điện hoặc chống sét van, chúng có thể bảo vệ các
thiết bị
đầu tiên trong trạm
ánh vào phần làm việc của trạm cách ly với l
ưới điện bên ngoài thì vào thời điểm này phần bị sét đánh
iện áp có tri số bằng
C
)t(i
ộ dốc và biên
độ khá lớn. Trong trường hợp này khoảng khe hở khí có thời
iện rất lớn nên cả chống sét van và khe hở không thể bảo vệ
được các thiết bị
Phân tích trên đ
ây cho thấy rằng việc bảo vệ tất cả các phần làm việc của trạm chống sét
thể thiếu
Vấn đề bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
: các trạm biến áp lớn
sét (treo phía trên các thiết bị và các xà đ
ỡ dây, thanh cái) hoặc các cột chống sét kiểu Franklin.
Nếu như sét đánh vào những phần không mang đ
iện áp của trạm nh
rất thấp thì sét không gây nguy hiểm cho trạm : Phóng
thực hiện nối đất tốt và có biện pháp tạo ra mạng l
ư
Vấn đề ở đ
ây là cần nghiên cứu bảo vệ chống sóng quá
đánh có thể nằm khá xa trạm.
3/31/2014 Page 3
Khi sét đánh vào đường dây sẽ dẫn đến quá đ
iện áp khí quyển lan truyền từ
phía trạm biến áp nối với đư
ờng dây. Trong quá trình truyền sóng nếu biên
cách điện đư
ờng dây thì vẫn còn sóng quá cắt (do phóng
phía trạm.
Bảo vệ chống quá điện áp do sét đánh từ đư
ờng dây truyền vào trạm có yêu cầu rất cao vì trong trạm có những
thiết bị quan trọng như MBA máy cắt điện... Cách
đ
đường dây. Do đ
ó những sóng xuất hiện bởi sét sẽ gây nguy hiểm
ây cho thấy rằng việc bảo vệ tất cả các phần làm việc của trạm chống sét
đánh trực tiếp là không
: các trạm biến áp lớn
được bảo vệ chống sét đánh thẳng bằng dây chống
ỡ dây, thanh cái) hoặc các cột chống sét kiểu Franklin.
iện áp của trạm nh
ư các xà, cột và nếu tổng trở nối đất của trạm
rất thấp thì sét không gây nguy hiểm cho trạm : Phóng
điện ngược trên cách điện không thể xảy ra nếu chúng ta
ư
ới nối đât.
ây là cần nghiên cứu bảo vệ chống sóng quá
điện áp truyền từ đường dây vào trạm, đôi khi điểm bị sét
iện áp khí quyển lan truyền từ
điểm sét đánh dọc theo đường dây về
ờng dây. Trong quá trình truyền sóng nếu biên
độ sóng điện áp vẫn còn lớn hơn mức
ờng dây thì vẫn còn sóng quá cắt (do phóng
điện trên chuỗi cách điện đư
ờng dây) tiếp tục lan truyền về
ờng dây truyền vào trạm có yêu cầu rất cao vì trong trạm có những
đ
iện của các thiết bị này lại yếu hơn nhiều so với cách điện của
ó những sóng xuất hiện bởi sét sẽ gây nguy hiểm
đối với thiết bị
Bảo vệ trạm chống sóng quá điện áp khí
quyển
Bảo vệ chống quá điện áp do sét đánh từ đư
ờng dây truyền vào trạm có yêu cầu rất cao vì trong trạm có
những thiết bị quan trọng như MBA máy cắt đ
iện... Cách
cách điện của đường dây.
Chỉ tiêu bảo vệ chống sóng truyền vào trạm là một số liệu quan trọng nó cho phép
sóng quá đ
iện áp của trạm. Tuy nhiên việc tính toán khá phức tạp, khối l
truyền từ đư
ờng dây vào trạm rất khác nhau (phụ thuộc vào dòng
đ
ó việc tính toán chống sóng truyền phải tính với nhiều tham số khác nhau và dựa vào
nguy hiểm của sóng truyền vào trạm. Với trị số tới hạn của tham số sóng sét, biết phân bố xác suất của chúng có
thể tính được chỉ tiêu bảo vệ chống sét truyền vào trạm
3/31/2014 Page 4
thể tính được chỉ tiêu bảo vệ chống sét truyền vào trạm
Phươ
ng pháp bảo vệ chống sóng truyền vào trạm là tìm cách "san bằng" quá
đưa chúng về các trị số tương thích với mức chịu đ
ựng của các thiết bị
xung kích BIL (Basic Impulse Level) của tất cả các thiết bị trong trạm không bị v
Nguyên tắc bảo vệ là tạo ra một mạch đ
iện tản dòng
thiết bị được dùng đ
ể bảo vệ chống sóng truyền là khe hở phóng
Việc sử dụng các chống sét van hoặc khe hở phóng
thiết bị bảo vệ, đ
ặc biệt là khoảng cách từ thiết bị bảo vệ
Từ đó đẫn đến khái niệm "khoảng cách bảo vệ".
quyển
ờng dây truyền vào trạm có yêu cầu rất cao vì trong trạm có
iện... Cách
điện của các thiết bị này lại yếu hơn nhiều so với
Chỉ tiêu bảo vệ chống sóng truyền vào trạm là một số liệu quan trọng nó cho phép
đánh giá mức độ an toàn với
iện áp của trạm. Tuy nhiên việc tính toán khá phức tạp, khối l
ượng tính toán lớn, do tham số của sóng
ờng dây vào trạm rất khác nhau (phụ thuộc vào dòng
điện sét, kết cấu đường dây, vị trí sét đánh). Do
ó việc tính toán chống sóng truyền phải tính với nhiều tham số khác nhau và dựa vào
đó tìm ra tham số tới hạn
nguy hiểm của sóng truyền vào trạm. Với trị số tới hạn của tham số sóng sét, biết phân bố xác suất của chúng có
ợc chỉ tiêu bảo vệ chống sét truyền vào trạm
ợc chỉ tiêu bảo vệ chống sét truyền vào trạm
ng pháp bảo vệ chống sóng truyền vào trạm là tìm cách "san bằng" quá
điện áp truyền tới, với mục đích
ựng của các thiết bị
điện : cần đảm bảo rằng mức cách điện
xung kích BIL (Basic Impulse Level) của tất cả các thiết bị trong trạm không bị v
ượt quá (phối hợp cách điện).
iện tản dòng
điện sét vào đất do phóng điện hoặc do dãn điện. Hai laọi
ể bảo vệ chống sóng truyền là khe hở phóng
điện và chống sét van.
Việc sử dụng các chống sét van hoặc khe hở phóng
điện chỉ có hiệu quả trong các trường hợp bố trí đúng
ặc biệt là khoảng cách từ thiết bị bảo vệ
đến thiết bị cần bảo vệ và tình hình nối đất của trạm.
bảo vệ đoạn đường dây dẫn ở đoạn gần tới
trạm
Cũng cần lư
u ý rằng chống sét van chỉ có thể thông thoát dòng
huỷ. Đặc tính này là nền tảng đ
ể phân loại các chống sét van, mà tham số chính là dòng
dụng trong các thí nghiệm. Thông thường dòng đ
iện này có giá trị từ 5kA
Dòng điện qua chống sét van khi có sét đánh vào đư
ờng dây cách xa trạm (vài kilomét)
pU
U
I50
2
2
3/31/2014 Page 5
c
p
Z
U
Z
I50
2
* Đối với đư
ờng dây
Nếu sét đánh vào gần trạm, do phản xạ nhiều lần từ
đ
I
Với chống sét van 110 kV, U
bằng 36,5
. Nếu nối đ
ất có trị số
150kA, ta tính đư
ợc phần dòng
hơn nhiều khả nă
ng chịu của chống sét van
trạm
u ý rằng chống sét van chỉ có thể thông thoát dòng
điện có biên độ và độ dài nhất định không bị phá
ể phân loại các chống sét van, mà tham số chính là dòng
điện phóng điện được sử
iện này có giá trị từ 5kA
đến 10kA .
ờng dây cách xa trạm (vài kilomét)
%50
* U50% là mức cách điện
c
Z
%50
* U50% là mức cách điện
Zc là tổng trở xung kích của đường dây.
ờng dây
điện áp 110 kV: U50%=650 kV, Zc=400
, ta tính được I=3,25kA
đ
iểm sét đánh, dòng điện qua chống sét van có trị số
* R là điện trở nối đất xung kích của cột
* Rcsv là điện trở của chống sét van
csv
sRR
R
I
Với chống sét van 110 kV, U
csv=365 kV, điện trở của chống sét van ở dòng điện 10kA
ất có trị số
điện trở nối đất R=10
và dòng điện sét tính theo
ợc phần dòng
điện qua chống sét van bằng 32,11kA. Trị số này lớn
ng chịu của chống sét van