ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
M C L CỤ Ụ
L I M Đ UỜ Ở Ầ ................................................................................................................. 3
T NG QUAN CHUNG V QUÁ ĐI N ÁPỔ Ề Ệ .................................................................. 4
1. Khái quát c b n v hi n t ng dông sétơ ả ề ệ ượ .............................................................. 5
2. nh h ng, tác h i c a dông sétẢ ưở ạ ủ ............................................................................. 6
3. Các ph ng pháp phòng ch ng sétươ ố .......................................................................... 8
Ch ng 1. THI T K H TH NG B O V CH NG SÉT CHO TR M BI N ÁPươ Ế Ế Ệ Ố Ả Ệ Ố Ạ Ế
.......................................................................................................................................... 12
1.1. M đ uở ầ ................................................................................................................. 12
1.2. Các yêu c u k thu t đ i v i h th ng ch ng sét đánh tr c ti pầ ỹ ậ ố ớ ệ ố ố ự ế .................. 12
1.3. Ph m vi b o v c a c t thu sét và dây ch ng sétạ ả ệ ủ ộ ố ............................................ 13
1.3.1. Ph m vi b o v c a c t thu sétạ ả ệ ủ ộ .................................................................. 13
1.3.2. Ph m vi b o v c a dây thu sét: ạ ả ệ ủ ................................................................ 17
1.4. Mô t tr m bi n áp c n b o vả ạ ế ầ ả ệ ........................................................................ 19
1.5. Tính toán các ph ng án b o v ch ng sét đánh th ng cho tr m bi n ápươ ả ệ ố ẳ ạ ế ..... 20
1.5.1. Ph ng án 1ươ .................................................................................................. 20
1.5.2. Ph ng án 2ươ .................................................................................................. 27
1.6. So sánh và t ng k t ph ng ánổ ế ươ .......................................................................... 32
Ch ng 2. THI T K H TH NG N I Đ Tươ Ế Ế Ệ Ố Ố Ấ ........................................................... 34
2.1. M đ uở ầ ................................................................................................................. 34
2.2. Các yêu c u kĩ thu tầ ậ ............................................................................................ 34
2.3. Lý thuy t tính toán n i đ tế ố ấ ................................................................................. 36
2.3.1. Tính toán n i đ t an toànố ấ ............................................................................. 36
2.3.2. Tính toán n i đ t ch ng sétố ấ ố ......................................................................... 38
2.4. Tính toán n i đ t an toànố ấ .................................................................................... 41
2.4.1. N i đ t t nhiên ố ấ ự .......................................................................................... 41
2.4.2. N i đ t nhân t oố ấ ạ ........................................................................................... 42
2.5. Tính toán n i đ t ch ng sétố ấ ố ................................................................................ 43
2.5.1. Tính toán n i đ t ch ng sét và ki m tra đi u ki n phóng đi nố ấ ố ể ề ệ ệ ............... 43
2.5.2. N i đ t b sungố ấ ổ ............................................................................................ 46
2.6. K t lu nế ậ ............................................................................................................... 55
Ch ng 3. B O V CH NG SÉT Đ NG DÂYươ Ả Ệ Ố ƯỜ .................................................... 56
3.1. M đ u. ở ầ ............................................................................................................... 56
3.2. Ch tiêu b o v ch ng sét đ ng dây. ỉ ả ệ ố ườ .............................................................. 56
3.2.1. C ng đ ho t đ ng c a sétườ ộ ạ ộ ủ ....................................................................... 56
3.2.2. S l n sét đánh vào đ ng dây:ố ầ ườ .................................................................. 57
3.2.3. S l n phóng đi n do sét đánh. ố ầ ệ .................................................................. 58
3.3. Tính toán ch tiêu b o v ch ng sét đ ng dây.ỉ ả ệ ố ườ ............................................... 60
3.3.1. Mô t đ ng dây c n b o vả ườ ầ ả ệ ..................................................................... 60
Vũ Tiến Thắng – HTĐ 3 – K53 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
3.3.2. Đ võng, đ treo cao trung bình, t ng tr , h s ng u h p c a đ ngộ ộ ổ ở ệ ố ẫ ợ ủ ườ
dây. .......................................................................................................................... 61
3.3.3. Tính s l n sét đánh vào đ ng dây. ố ầ ườ ......................................................... 64
3.3.4. Su t c t do sét đánh vào đ ng dây. ấ ắ ườ ......................................................... 65
Ch ng 4. B O V CH NG SÉT TRUY N VÀO TR M BI N ÁP T PHÍAươ Ả Ệ Ố Ề Ạ Ế Ừ
Đ NG DÂY 110 KVƯỜ ................................................................................................. 93
4.1. M đ u.ở ầ ................................................................................................................ 93
4.2. Lý thuy t tính toán đi n áp trên cách đi n c a thi t b khi có sóng truy n vàoế ệ ệ ủ ế ị ề
tr m.ạ ............................................................................................................................. 94
4.2.1. Xác đ nh đi n áp trên Zx là đi n dungị ệ ệ ........................................................ 97
4.2.2. Xác đ nh đi n áp và dòng điên trong ch ng sét van.ị ệ ố .................................. 99
4.3. Tính toán b o v ch ng sóng quá đi n áp truy n vào tr m.ả ệ ố ệ ề ạ ......................... 101
4.3.1. Mô t tr m c n b o v .ả ạ ầ ả ệ ............................................................................ 101
4.3.2. L p s đ thay th tính toán tr ng thái sóng c a tr m.ậ ơ ồ ế ạ ủ ạ .......................... 103
4.4. K t lu n.ế ậ ............................................................................................................ 113
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả ............................................................................................ 114
Vũ Tiến Thắng – HTĐ 3 – K53 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
L I M Đ UỜ Ở Ầ
Là m t sinh viên đang h c t p và rèn luy n t i tr ng đ i h c Bách Khoaộ ọ ậ ệ ạ ườ ạ ọ
Hà N i, em c m th y m t ni m t hào và đ ng l c to l n cho s phát tri n c aộ ả ấ ộ ề ự ộ ự ớ ự ể ủ
b n thân trong t ng lai. Sau năm năm h c đ i h c, d i s ch b o, quan tâm c aả ươ ọ ạ ọ ướ ự ỉ ả ủ
các th y cô, s n l c c a b n thân, em đã thu đ c nh ng ki n th c r t b ích,ầ ự ỗ ự ủ ả ượ ữ ế ứ ấ ổ
đ c ti p c n các công ngh khoa h c kĩ thu t tiên ti n ph c v cho lĩnh v cựơ ế ậ ệ ọ ậ ế ụ ụ ự
chuyên môn mình theo đu i. Có th nói, nh ng đ án môn h c, bài t p l n hayổ ể ữ ồ ọ ậ ớ
nh ng nghiên c u khoa h c mà m t sinh viên th c hi n chính là m t cách th hi nữ ứ ọ ộ ự ệ ộ ể ệ
m c đ ti p thu ki n th c và v n d ng nh ng ki n th c đó.ứ ộ ế ế ứ ậ ụ ữ ế ứ
Chính vì v y em đã dành th i gian và công s c đ hoàn thành đ án t tậ ờ ứ ể ồ ố
nghi p “Thi t k b o v ch ng sét cho tr m bi n áp 220/110kV” này nh m t cệ ế ế ả ệ ố ạ ế ư ộ ố
g ng đ n đáp công n c a th y cô cũng nh t ng k t l i ki n th c thu đ c sauắ ề ơ ủ ầ ư ổ ế ạ ế ứ ượ
m t quá trình h c t p và rèn luy n t i tr ng đ i h c Bách Khoa Hà N i. ộ ọ ậ ệ ạ ườ ạ ọ ộ
Trong th i gian h c t p cũng nh th i gian th c hi n đ tài t t nghi p emờ ọ ậ ư ờ ự ệ ề ố ệ
luôn nh n đ c s ch b o, đ ng viên t n tình c a các th y cô, gia đình và cácậ ượ ự ỉ ả ộ ậ ủ ầ
b n, đ c bi t là s h ng d n c a th y giáo Tr n Văn T p đã giúp em hoàn thànhạ ặ ệ ự ướ ẫ ủ ầ ầ ớ
t t b n đ này. ố ả ồ
M t l n n a em xin chân thành c m n PGS.TS. Tr n Văn T p và các th y,ộ ầ ữ ả ơ ầ ớ ầ
các cô cùng toàn th các b n trong b môn H th ng đi n.ể ạ ộ ệ ố ệ
Sinh viên
VŨ TI N TH NGẾ Ắ
Vũ Tiến Thắng – HTĐ 3 – K53 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
T NG QUAN CHUNG V QUÁ ĐI N ÁPỔ Ề Ệ
S phát tri n m nh m c a kinh t , khoa h c k thu t đã d n đ n nhu c uự ể ạ ẽ ủ ế ọ ỹ ậ ẫ ế ầ
s d ng năng l ng ngày càng tăng cao. Năng l ng đi n đóng vai trò s ng cònử ụ ượ ượ ệ ố
trong s phát tri n công nghi p. Các h th ng đi n có quy mô ngày càng l n, đi nự ể ệ ệ ố ệ ớ ệ
áp làm vi c ngày càng cao.ệ
Theo quy đ nh c a IEC (International Electrotechnic Commission) thì đi n ápị ủ ệ
cao trên 1000 V đ c phân lo i nh sau: ượ ạ ư
B ng 0 - 1. Phân lo i c p đi n áp trên 1000 Vả ạ ấ ệ
C p đi n ápấ ệ Đi n áp đ nh m cệ ị ứ
Trung áp 1 ÷ 45 kV
Cao áp 45 ÷ 300 kV
Siêu cao áp 300 ÷ 750 kV
C c cao ápự≥ 750 kV
Trong vi c truy n t i đi n v i đi n áp cao thì đ tin c y cách đi n đi nệ ề ả ệ ớ ệ ộ ậ ệ ở ệ
áp làm vi c và khi xu t hi n quá đi n áp có ý nghĩa r t l n, đ c bi t là khi xu tệ ấ ệ ệ ấ ớ ặ ệ ấ
hi n quá đi n áp.ệ ệ
Quá đi n áp có th hi u là các nhi u lo n x p ch ng lên đi n áp làm vi cệ ể ể ễ ạ ế ồ ệ ệ
c a h th ng đi n. Vi c xác đ nh đ c tính c a các nhi u lo n này là r t khó khăn,ủ ệ ố ệ ệ ị ặ ủ ễ ạ ấ
th ng dùng ph ng pháp th ng kê.ườ ươ ố
Quá đi n áp đ c chia làm 2 d ng: ệ ượ ạ
+ Quá đi n áp n i bệ ộ ộ
+ Quá đi n áp khí quy nệ ể
Nguyên nhân hình thành quá đi n áp n i b là do s thay đ i đ t ng t c aệ ộ ộ ự ổ ộ ộ ủ
c u trúc h th ng đi n. Nó gây ra song quá đi n áp ho c chu i các song cao t nấ ệ ố ệ ệ ặ ỗ ầ
không tu n hoàn ho c t t d n.ầ ặ ắ ầ
Trong đ án này chúng ta s nghiên c u k h n v hi n t ng quá đi n ápồ ẽ ứ ỹ ơ ề ệ ượ ệ
khí quy n do hi n t ng dông sét gây nên. Tìm hi u tác h i c a nó t i h th ngể ệ ượ ể ạ ủ ớ ệ ố
đi n, tính toán b o v cho các thi t b trong h th ng.ệ ả ệ ế ị ệ ố
Vũ Tiến Thắng – HTĐ 3 – K53 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
1. Khái quát c b n v hi n t ng dông sétơ ả ề ệ ượ
Dông sét là hi n t ng th i ti t r t kỳ bí và nguy hi m, dông th ng đi kèmệ ươ ờ ế ấ ể ườ
v i s m ch p x y ra. C n dông đ c hình thành khi có kh i không khí nóng mớ ấ ớ ả ơ ượ ố ẩ
chuy n đ ng th ng. C n dông có th kéo dài t 30 phút t i 12 ti ng, có th tr iể ộ ẳ ơ ể ừ ớ ế ể ả
r ng t hàng ch c t i hàng trăm kilômet ộ ừ ụ ớ và đ c ví nh m t nhà máy phát đi nượ ư ộ ệ
nh công su t hàng trăm MW, đi n th có th đ t 1 t V và dòng đi n 10-200 kA.ỏ ấ ệ ế ể ạ ỷ ệ
Sét hay các tia sét đ c sinh ra do s phóng đi n trong khí quy n gi a các đám mâyượ ự ệ ể ữ
v i đ t ho c gi a các đám mây v i nhau.ớ ấ ặ ữ ớ M t tia sét thông th ng có th th p sángộ ườ ể ắ
bóng đèn 100 W trong ba tháng. Theo th ng kê c tính trên trái đ t c a chúng ta cố ướ ấ ủ ứ
m i giây có ch ng 100 cú phóng đi n x y ra gi a các đám mây tích đi n v i m tỗ ừ ệ ả ữ ệ ớ ặ
đ t. Công su t c a nó có th đ t t i hàng t kW, làm nóng không khí t i v tríấ ấ ủ ể ạ ớ ỷ ạ ị
phóng đi n lên đ n 28000 đ C (h n ba l n nhi t đ b m t m t tr i).ệ ế ộ ơ ầ ệ ộ ề ặ ặ ờ
Các đám mây dông đ c tích đi n là do các đi n tích xu t hi n khi các h tượ ệ ệ ấ ệ ạ
n c, h t băng trong đám mây c xát vào nhau. Sau đó ch y u do đ i l u mà cácướ ạ ọ ủ ế ố ư
đi n tích d ng d n h t lên đ nh đám mây còn các đi n tích âm d n xu ng phíaệ ươ ồ ế ỉ ệ ồ ố
d i. Kh o sát th c nghi m cho th y, thông th ng mây dông có k t c u nh sau:ướ ả ự ệ ấ ườ ế ấ ư
vùng điên tích âm n m khu c c có đ cao 6 km, vùng đi n tích d ng n m trênằ ở ự ộ ệ ươ ằ ở
đám mây đ cao 8-12 km và m t kh i đi n tích d ng nh n m phía d iở ộ ộ ố ệ ươ ỏ ằ ở ướ
chân mây. Khi các vùng đi n tích đ m nh s x y ra phóng đi n sét. ệ ủ ạ ẽ ả ệ
Sét gây tác h i cho con ng i và thi t b khi nó đánh xu ng đ t. Trong lo iạ ườ ế ị ố ấ ạ
sét đánh xu ng đ t, ng i ta phân chúng ra làm hai lo i: sét âm và sét d ng; sétố ấ ườ ạ ươ
âm (90%) ch y u xu t hi n t ph n d i đám mây đánh xu ng đ t. Sét d ngủ ế ấ ệ ừ ầ ướ ố ấ ươ
xuât hi n t trên đ nh đám mây đánh xu ng. Lo i sét d ng này xu t hi n b t ngệ ừ ỉ ố ạ ươ ấ ệ ấ ờ
và r t nguy hi m vì tr i v n quang và ph n d i ch a m a.ấ ể ờ ẫ ầ ướ ư ư
Vi t Nam n m tâm dông châu Á, m t trong ba tâm dông trên th gi i cóệ ằ ở ộ ế ớ
ho t đ ng dông sét m nh. Mùa dông Vi t Nam t ng đ i dài b t đ u t tháng 4ạ ộ ạ ở ệ ươ ố ắ ầ ừ
và k t thúc vào tháng 10. S ngày dông trung bình kho ng 100 ngày/năm và s giế ố ả ố ờ
dông trung bình là 250 gi /năm. Trung bình m i năm có kho ng hai tri u cú sétờ ỗ ả ệ
đánh xu ng đ t trên toàn lãnh th Vi t Nam.ố ấ ổ ệ
Vũ Tiến Thắng – HTĐ 3 – K53 5