Đồ án tốt nghiệp - Cao áp (P2)

Chia sẻ: Tien Van Van | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

160
lượt xem 49
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 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 đến phóng điện và gây ngắn mạch đường dây, buộc máy cắt đầu đường dây phải tác động. Như...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp - Cao áp (P2)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp chương2: TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 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 đến phóng điện và gây ngắn mạch đường dây, buộc máy cắt đầu đường dây phải tác động. Như vậy việc cung cấp điện bị gián đoạn. Nếu điện áp nhỏ hơn trị số phóng điện xung kích của cách điện đường dây thì sóng sét sẽ truyền từ đường dây vào trạm biến áp và sẽ dẫn tới các sự cố trầm trọng tại trạm biến áp. Vì vậy bảo vệ chống sét cho đường dây phải xuất phát từ chỉ tiêu kinh tế kết hợp với yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu cung cấp điện của đường dây đó. 2.1- LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN. 2.1.1- Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét. Phạm vi bảo vệ của dây chống sét được thể hiện như ( hình 2-1 ) Trang 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 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 Chiều rộng của phạm vi bảo vệ ở mức cao h2 cũng được tính theo công thức sau: + Khi hx > 2/3h thì bx = 0,6h (1-hx/h ) (2 – 1) + Khi hx ≤ h thì bx = 1,2h (1- hx/0,8h (2 – 2) Chiều dài của phạm vi bảo vệ dọc theo chiều dài đường dây như hình (2– 2 ). Trang 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp α1 A α2 C B H×nh 2-2: Gãc b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. Có thể tính toán được trị số giới hạn của góc α là α = 310, nhưng trong thực tế thường lấy khoảng α = 20 0 ÷ 250. 2.1.2- Xác suất phóng điện sét và số lần cắt điện do sét đánh vào đường dây. Với độ treo cao trung bình của dây trên cùng (dây dẫn hoặc dây chống sét ) là h, đường dây sẽ thu hút về phía mình các phóng điện của sét trên dải đất có chiều rộng là 6h và chiều dài bằng chiều dài đường dây (l). Từ số lần phóng điện sét xuống đất trên diện tích 1 km2 ứng với một ngày sét là 0,1÷0,15 ta có thể tính được tổng số lần có sét đánh thẳng vào đường dây (dây dẫn hoặc dây chống sét). N=(0,6÷0,9). h .10-3.l.nng.s (2 – 3) Trong đó: + h: độ cao trung bình của dây dẫn hoặc dây chống sét (m). + l: chiều dài đường dây (km ). + nng. s:số ngày sét /năm trong khu vực có đường dây đi qua. Vì các tham số của phóng điện sét : biên độ dòng điện (Is) và độ dốc của dòng điện (a = dis /dt), có thể có nhiều trị số khác nhau, do đó không phải tất cả các lần có sét đánh lên đường dây đều dẫn đến phóng điện trên cách điện. Chỉ có phóng điện trên cách điện của đường dây nếu quá điện áp khí quyển có trị số lớn Trang 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp hơn mức cách điện xung kích của đường dây. Khả năng phóng điện được biểu thị bởi xác suất phóng điện ( Vp đ ). Số lần xảy ra phóng điện sẽ là: Npđ = N. Vpđ = ( 0,6÷0,9 ). h . 10-3. l . nng s. Vpđ . (2–4) Vì thời gian tác dụng lên quá điện áp khí quyển rất ngắn khoảng 100 μs mà thời gian của các bảo vệ rơle thường không bé quá một nửa chu kỳ tần số công nghiệp tức là khoảng 0,01s. Do đó không phải cứ có phóng điện trên cách điện là đường dây bị cắt ra. Đường dây chỉ bị cắt ra khi tia lửa phóng điện xung kích trên cách điện trở thành hồ quang duy trì bởi điện áp làm việc của đường dây đó. Xác suất hình thành hồ quang (η ) phụ thuộc vào Gradien của điện áp làm việc dọc theo đường phóng điện : η = ƒ(Elv) ; Elv = Ulv/lpđ (kV/m ). Trong đó: + η: xác suất hình thành hồ quang. + Ulv: điện áp làm việc của đường dây ( kV ). + lpđ: chiều dài phóng điện ( m). Do đó số lần cắt điện do sét của đường dây là: Ncđ = Npđ. η. = (0,6÷0,9). h. nng .s. Vpđ. η. (2 – 5) Để so sánh khả năng chịu sét của đường dây có các tham số khác nhau, đi qua các vùng có cường độ hoạt động của sét khác nhau người ta tính trị số " suất cắt đường dây" tức là số lần cắt do sét khi đường dây có chiều dài 100km. ncđ = ( 0,06÷0,09). h. nng s. Vpđ .η. (2 – 6) Đường dây bị tác dụng của sét bởi ba nguyên nhân sau: + Sét đánh thẳng vào đỉnh cột hoặc dây chống sét lân cận đỉnh cột. + Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn. + sét đánh vào khoảng dây chống sét ở giữa khoảng cột. Cũng có khi sét đánh xuống mặt đất gần đường dây gây quá điện áp cảm ứng trên đường dây, nhưng trường hợp này không nguy hiểm bằng ba trường hợp trên. Khi đường dây bị sét đánh trực tiếp sẽ phải chịu đựng toàn bộ năng lượng Trang 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp của phóng điện sét, do vậy sẽ tính toán dây chống sét cho đường dây với ba trường hợp trên. Cuối cùng ta có số lần cắt do sét của đường dây. ncđ = nc + nkv + ndd ( 2 – 7) Trong đó: + nc : số lần cắt do sét đánh vào đỉnh cột. +nkv: số lần cắt do sét đánh vào khoảng vượt. + ndd: số lần cắt do sét đánh vào dây dẫn. 2.1.2.1 - Các số liệu chuẩn bị cho tính toán. Đường dây tính toán l = 150km. (Ninh Bình – Hà Đông) Xà đỡ kiểu cây thông, lắp trên cột bê tông đơn. Dây chống sét treo tại đỉnh cột. Dây dẫn được treo bởi chuỗi sứ Π- 4,5 gồm 7 bát sứ, mỗi bát sứ cao170mm. Dây chống sét dùng dây thép C-70 có d = 11mm ; r = 5,5mm. Dây dẫn dùng dây AC-120mm có d = 19mm; r = 9,5mm. Khoảng vượt là 150m. 2.1.2.2 - Xác định độ treo cao trung bình của dây chống sét và dây dẫn. Độ treo cao trung bình của dây được xác định theo công thức: hdd = h – 2/3f . (2 – 8) Trong đó: + h: độ cao của dây tại đỉnh cột hay tại khoá néo của chuỗi sứ. + f: độ võng của dây chống sét hay dây dẫn. fdd = γ. l2/ 8. σ. (2 – 9) γ = p/s =492/120. 1000 = 0,0041. (p : khối lượng 1km dây AC- 120 ,p=492 Kg/Km ; s: tiết diện dây AC- 120 , s= 120 mm2.) σ : hệ số cơ của đường dây ở nhiệt độ trung bình , σ = 7,25. Trang 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 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: chiều dài khoảng vượt của đường dây = 150m. fdd = 0,0041.1502/8. 7,25 = 1,5905 m ≈ 1,6 m ở đây ta lấy fdd = 1,8 m. fcs = 1,5 m. Độ treo cao trung bình của dây dẫn theo (2-9) là: 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- Tổng trở sóng của dây chống sét và dây dẫn. 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. Với dây chống sét ta phải tính tổng trở khi có vầng quang và khi không có vầng quang. + Khi không có vầng quang: Zdcs =60. ln [ ( 2. 15,2 ) / ( 5,5. 10-3 )] = 517 Ω + Khi có vầng quang, ta phải chia Zdcs cho hệ số hiệu chỉnh vầng quang. λ = 1,3 ( tra bảng 3-3 sách hướng dẫn thiết kế kỹ thuật điện cao áp). Trang 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Zdvqcs = Zdcs / λ = 517/1,3 = 397,69 Ω. 2.1.2.4 - Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn chống sét với các dây pha. Công thức (2 – 11) được xác định theo hình (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 đó: + h2: độ cao trung bình của dây chống sét. + D12: khoảng cách giữa dây pha và ảnh của dây chống sét. + d12: khoảng cách giữa dây chống sét và dây pha. + h1: độ cao trung bình của dây dẫn pha. + λ: hệ số hiệu chỉnh vầng quang (λ = 1,3) Theo kết quả tính trước ta có: hddA = 10,8m ; hddB = hddC = 7,8m ; hddcs = 15,2m. Áp dụng định lý Pitago ta có khoảng cách từ dây chống sét đến các dây pha và từ dây pha đến ảnh của dây chống sét như hình ( 2 – 5). Với pha A: Trang 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 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 ®Þnh kho¶ng c¸ch theo phÐp chiÕu g−¬ng qua mÆt ®Êt. ¸c D12 = ( IA) 2 + ( IE) 2 = 1,5 2 + 24 2 = 24,046m Với pha B,C: d12 = ( ID) 2 + ( IB ) 2 = 7,2 2 + 1,75 2 = 7,41m D12 = ( IB ) 2 + ( IE ) 2 = 1,75 2 + 18 2 = 18,08m Hệ số ngẫu hợp giữa pha A và dây chống sét : áp dụng công thức (2 – 11): 24,5 ln 4,46 K= = 0,19768 2.15,2 ln 5,5.10 −3 Khi có vầng quang: KA-csvq = KA-cs. λ = 1,3. 0,19768 = 0,257. Trang 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Hệ số ngẫu hợp pha B (hoặc pha C )với dây chống sét: 18,08 ln 7,41 K B − cs = K C − cs = = 0,1 2.15,2 ln 5,5.10 −3 Khi có vầng quang : vq vq K B −cs = K C − cs = 0,1.1,3 = 0,13 2.1.2.5- Góc bảo vệ của chống sét. Từ hình (2 – 2 ) ta có: 1,5 tgα A = = 0,357 ⇒ α A = 19,65 0 4,2 1,75 tgα B = tgα C = = 0,243 ⇒ α B = α C = 13,66 0 7,2 2.1.2.6- Số lần sét đánh vào đường dây. Áp dụng công thức (2-4) với l = 100km ; hddcs = 15,2 m ; nng.s= 70ngày/ năm ; mật độ sét = 0,15. Ta có: N = 0,15. 6 . 15,2. 70. 100. 10-3 = 96 lần/ 100km. năm. Từ cơ sở lý thuyết và các kết quả trên ta tiến hành tính toán suất cắt cho đường dây với ba khả năng đã nêu đối với đường 110kV. 2.2 - TÍNH SUẤT CẮT CỦA ĐƯỜNG DÂY 110KV DO SÉT ĐÁNH VÒNG QUA DÂY CHỐNG SÉT VÀO DÂY DẪN. Đường dây có U ≥ 110kV được bảo vệ bằng dây chống sét, tuy vậy vẫn có những trường hợp sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn. Tuy xác suất này nhỏ nhưng vẫn được xác định bởi công thức sau: α h cs lg Vα = −4 (2-15) 90 Trong đó: α: góc bảo vệ của dây chống sét ( độ). hcs : chiều cao cột đỡ dây chống sét ( m). Trang 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Khi dây dẫn bị sét đánh, dòng trên dây dẫn là IS/4, vì mạch của khe sét sẽ được nối với tổng trở sóng của dây dẫn có trị số như hình (2 – 6 ) Is Z0 Is / 2 Is / 4 Is/4 Zdd /2 Zdd / 2 H×nh (2 – Dßng ®iÖn sÐt khi sÐt ®¸nh vμo d©y dÉn. 6): Có thể coi dây dẫn hai phía ghép song song và Zdd = (400÷500) Ω nên dòng điện sét giảm đi nhiều so với khi sét đánh vào nơi có nối đất tốt. Ta có dòng điện sét ở nơi đánh là: Z0 I I = Is ≈ s (2 − 13) Z 2 Z 0 + dd 2 Z0: Tổng trở sóng của khe sét. Điện áp lúc đó trên dây dẫn là: I s .Z dd U dd = (2-14) 4 Khi Udd ≥ U50%s của chuỗi sứ thì có phóng điện trên cách điện gây sự cố ngắn mạch 1 pha N(1 ) từ ( 2 – 14) ta có thể viết: I s .Z dd ≥ Us % 50 4 Hay độ lớn của dòng điện sét có thể gây nên phóng điện trên cách điện là: Trang 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 4U s % 50 Is ≥ Z dd Ta có xác suất phóng điện trên cách điện là: − Is − 4. U s % 50 Vpd = e 26,1 =e 26,1. Z dd (2 − 15) Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: Nα = N. Vα (2 – 16) Trong đó: N: tổng số lần phóng điện sét của 100 km đường dây đã được xác định tại mục 2.1.4 là: 96 lần / 100km. năm. Vα: Xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn được xác định theo ( 2 – 12) Xác suất hình thành hồ quang η phụ thuộc vào gradien của điện áp làm việc dọc theo đường phóng điện ( Elv): U lv E lv = ( kV / m) (2 − 17) l pd + lpđ: Chiều dài đường phóng điện lấy bằng chiều dài chuỗi sứ ( m ). + Ulv: Điện áp pha của đường dây. 110 E lv = = 52,9 ( kV / m) 3.1,2 Dựa vào bảng (21 – 1) sách “giáo trình kỹ thuật điện cao áp” vẽ đồ thị và bằng phương pháp nội suy ta có: η = 0,63 Bảng 2 – 1: Xác định hình thành hồ quang: U lv E lv = ( kV / m) l pd 50 30 20 10 η (đơn vị tương đối) 0,6 0,45 0,25 0,1 Trang 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Ta có suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: ndd = Nvα. vpđη (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 – néi suy ®Ó x¸c ®Þnh η 7): Từ ( 2 – 18) ta thấy vα và vpđ đều phụ thuộc tỷ lệ chiều cao cột h hay độ cao dây dẫn và góc bảo vệ α, độ cao dây dẫn tăng hoặc α tăng đều làm cho ndd tăng, vậy ta chọn pha A là pha có góc bảo vệ α lớn nhất và hddA lớn hơn so với pha B và pha C để tính suất cắt cho đường dây. Pha A có αA = 19,65 0; hddA = 10,8m. ZddA = 463,75 Ω ; hcs= 16,2m. Thay các số liệu trên vào công thức ( 2 – 12 ) ta có: 19,65. 16,2 lg Vα = − 4 = −3,12 ⇒ Vα = 0,756.10 −3 90 Xác suất phóng điện trên cách điện pha A theo công thức ( 2 – 15 ) − Is − 4.U 50% s − 4.660 Vpd = e 26,1 = e 26,1.Z dd = e 26,1.463,75 = 0,804 Trang 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp U50%c = 660kV đối với đường dây 110kV [ tra bảng ( 9 – 5) Kỹ thuật điện cao áp ]. Thay số vào (2 – 18 ) ta có: ndd = 96. 0,756.10-3. 0,804. 0,63. = 0,03676 lần / 100km. năm. 2.3- TÍNH SUẤT CẮT CỦA ĐƯỜNG DÂY 110KV DO SÉT ĐÁNH VÀO KHOẢNG VƯỢT. Theo sách “hướng dẫn thiết kế Kỹ thuật điện cao áp” thì số lần sét đánh vào khoảng vượt là: Nkv= N / 2 ( 2 – 19) Trong đó: N là số lần sét đánh vào đường dây đã được tính ở trên mục (2.1.4) N = 96 lần / 100km. năm. Vậy Nkv = 96 / 2 = 48 lần / 100km. năm. Trong 48 lần sét đánh vào khoảng vượt thì xác suất hình thành hồ quang khi phóng điện đã được xác định tại mục [ 2.2 ] bằng phương pháp nội suy trên hình (2-7) được η = 0,63. Suất cắt của đường dây 110kV do sét đánh vào khoảng vượt như sau: nkv = Nkv. Vpđ. η (2 – 20) Để tính Vpđ ta phải xác định xác suất phóng điện trên cách điện của đường dây. 2.3.1- Phương pháp xác định Vpđ. Ta coi dòng điện sét có dạng xiên gócvới biên độ Is = a. t. Quá điện áp sét xuất hiện trên cách điện của đường dây gồm hai thành phần: U cd ( t ) = U ′ ( I, a ) + U lv cd Trong đó: + U ′ ( I, a) : là thành phần quá điện áp do dòng sét gây ra phụ cd thuộc vào biên độ (I) và độ dốc sét (a). + Ulv : điện áp làm việc của đường dây Xác suất các dòng điện sét có biên độ I ≥ Is và độ dốc a ≥ as là: Trang 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp I a −( s + s ) 26,1 10,9 VI , a = e (2 – 22) Tại thời điểm ti nào đó điện áp trên cách điện lớn hơn hoặc bằng điện áp chịu đựng cho phép của cách điện, lấy theo đặc tính vôn – giây (V- S) của chuỗi sứ, thì phóng điện sẽ xảy ra: ⎧U cd (t i ) = U ′cd .( I i ; a i ) + U lv = U pd (t i )⎫ ⎨ ⎬ ( 2 – 23) ⎩ I i = a i .t i ⎭ Upđ(ti) điện áp phóng điện lấy theo đặc tính vôn giây ( V – S ) tại ti . Do coi dòng điện có dạng I = a. t thì thành phần Ucđ' (I,a) tỷ lệ với độ dốc a. có thể đặt: Ucđ' (I,a) = Z.a (2 – 24) Vậy: Upđ (ti) = Z.ai + Ulv (2 – 25) Hay ta có độ dốc đầu sóng nguy hiểm ai tại thời điểm ti: U pd (t i ) − U lv ai = (2 – 26) Z Z là hằng số đối với I và a nên có thể tính được: U pd (t i ) − U lv Z= (2 – 27) a Từ ( 2 – 26 ) và ( 2 – 27 ) ta có: U pd (t i ) − U lv ai = ( 2 – 28 ) U ′cd (t i ) a Mặt khác ta có : I i = a i .t i Dựa vào các cặp (Ii,ai ) vẽ đường cong nguy hiểm hình (2 – 8) Trang 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp a MiÒn nguy hiÓm I H×nh (2 – §−êng cong nguy hiÓm 8): Xác suất phóng điện được tính theo xác suất xuất hiện ở miền bên phải phía trên đường cong nguy hiểm ở hình (2 – 8) Từ đường cong nguy hiểm ta có thể xác định được: −Ii −a i 1 Vpd = ∫ Vi .dVa , với: Vi = e 26,1 ; Va = e 10,9 0 Bằng phương pháp gần đúng và tuyến tính hoá đường cong nguy hiểm chia đường cong thành: n = ( 10 ÷ 15 ) khoảng, ta có: n Vpd = ∑ VI i .ΔVa i ( 2 – 29 ) i =1 Sau khi xác định được Vpđ , thay số vào ( 2 – 20 ) ta có suất cắt do sét đánh vào khoảng vượt của đường dây 110kV. 2.3.2- Trình tự tính toán. Để đơn giản hoá trong tính toán, coi như sét đánh vào khoảng giữa của dây chống sét trong khoảng vượt, khi đó dòng điện sét được chia đều cho hai phía của dây chống sét như hình (2 – 9 ). Trang 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp a.t/2 RC a.t/2 RC RC H×nh (2 – : SÐt ®¸nh vμo d©y chèng sÐt gi÷a kho¶ng v−ît. 9) Như giả thiết dòng điện sét có dạng xiên góc: ⎡ a.t nÕu t < τ ds Is = ⎢ ⎣a.τ ds nÕu t ≥ τ ds Ta sẽ tính toán Is ứng với các giá trị trong bảng (2 – 1) sau đây: 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 Điện áp trên dây chống sét tại đỉnh cột có trị số Ucs là: ⎛ a.t ⎞ d⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠ a.t R c + L c = (R c .t + L c ) a.t a a ( 2 – 30 ) U cs = Rc + Lc. = 2 dt 2 2 2 Trong đó: + Rc: điện trở nối đất cột + Lc: điện trở thân cột tính theo chiều cao vị trí dây chống sét. Lc = hcs. L0 L0: điện cảm đơn vị dài của cột ( L0 = 0,6 μH/m ) Với hcs = 16,2m ta có Lc=16,2.0,6 = 9,72 μH Điện áp trên dây dẫn là Udd có kể đến ảnh hưởng của vầng quang: Udd = - Kvq.Ucs + Ulv Trong đó: + Ulv là điện áp trung bình của pha. Trang 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 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: hệ số ngẫu hợp của dây dẫn pha với dây chống sét có kể đến ảnh hưởng của vầng quang. Điện áp đặt trên chuỗi cách điện là tổng đại số của Udd và Ucs: Ucđ = Ucs + Udd = Ucs- Kvq. Ucs + Ulv ( 2 – 31 ) Ucđ = Ucs. (1- Kvq ) + Ulv a 2 ( ) U cd = .(R c .t + L c ). 1 − K vq + U lv ( 2 – 32 ) Từ biểu thức ( 2 – 32 ) ta thấy khi Kvq nhỏ thì Ucđ lớn do vậy theo tài liệu “hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp cao áp” thì khi tính toán phải tính với pha có hệ số ngẫu hợp nhỏ nhất ở mục ( 2.1.3.3 ) ta có: vq vq vq K A − cs = 0,257; K B − cs = K C − cs = 0,13 Ta tính Ucđ với Kvq = 0,13; Rc = 20 Ω. Ucđ = a/2. (20. t + 9,72 ). (1- 0,257) + 57,17 (kV) Cho các giá trị a khác nhau ta tính được điện áp đặt lên chuỗi cách điện của đường dây như trên bảng ( 2 – 2 ) Bảng ( 2 – 2 ): Giá trị Ucđ khi sét đánh vào khoảng vượt, khi độ dốc a thay đổi và ở các thời điểm khác nhau với 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 Trang 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Từ các giá trị trên ta vẽ đường Ucđ = f(t) và a, trên hình vẽ còn thể hiện đường đặc tính (V- S) của chuỗi cách điện Đường đặc tính vôn – giây (V – S) của chuỗi cách điện sẽ cắt các hàm Ucđ = f(a; t; Rc) tại các vị trí mà từ đó ta có thời gian xảy ra phóng điện trên chuỗi sứ như hình (2 – 11). Đặc tuyến vôn – giây (V-S) của chuỗi sứ được tra trong bảng 25 sách hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp Bảng ( 2 – 3 ): Đặc tính vôn – giây (V-S) của chuỗi cách điện t(μs) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Upđ (kV) 1020 960 900 855 830 810 805 800 797 795 Từ các giá trị trên ta vẽ được đường f(t) và a, trên hình vẽ này còn thể hiện đường đặc tính vôn – giây (V-S) của chuỗi cách điện. Ta có đồ thị hình (2 – 11) Từ đồ thị hình (2 – 10 ) ta có: ti = 0,53; 0,61; 0,73; 0,88; 1,13; 1,42; 1,95; 2,9; 4,88; 11,9 Tại thời điểm phóng điện ti tương ứng các độ dốc đầu sóng ai ta có trị số sét nguy hiểm: Ii = ai. ti , từ cặp số của (I ; a) ta vẽ được đường cong thông số nguy hiểm hình (2 – 10). 100 Miền nguy hiểm MIỀN NGUY HIỂM 80 I (kA) 60 40 20 0 Trang 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 10 20 30 40 50 60 70 80 90 a (kA/μs) Hình(2 –10): Đường cong thông số nguy hiểm khi sét đánh vào khoảng vượt. Trong hình 2-11 dưới đây ta lưu ý các điểm sau : - Xác suất phóng điện Vpđ là xác suất mà tại đó có các cặp thông số (Ii;ai) thuộc miền nguy hiểm Vpd = P{(a; I) ∈ N} - Các cặp số (Ii ; ai) nằm trong miền giới hạn nguy hiểm thì sẽ xảy ra phóng điện. Do đó xác suất phóng điện trên cách điện chính là xác suất để cho cặp số (Ii ; ai) thuộc miền nguy hiểm. dVpđ = P (a ≥ ai) P (I ≥ Ii ). ( 2 – 33 ) Trong đó: + P(I ≥ Ii ): là xác suất để cho dòng điện I lớn hơn giá trị dòng điện Ii nào đó. + P(a ≥ ai): là xác suất để cho độ dốc a lớn hơn giá trị ai nào đó để gây ra phóng điện Trang 25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp a=100kA/μs 5000 0 1 2 3 4 5 a=90kA/μs 4000 a=80kA/μs a=70kA/μs 3000 a=60kA/μs a=50kA/μs Đặc tính (v-s) 2000 a=40kA/μs a=30kA/μs 1000 a=20kA/μs a=10kA/μs 0 1 2 3 4 5 Hình 2–11: Điện áp đặt lên cách điện của đường dây khi sét đánh vào khoảng vượt Ucđ (a,t) với Rc = 20 Ω và đặc tính vôn – giây (V-S) của chuỗi cách điện Upđ (t). + P(a ≥ ai) = P( ai – da ≤a≤ ai + da ) = dVa −a i Với: Va = e 10,9 = P (a ≥ a i ) Thay vào biểu thức ( 2 – 34 ) được: dVpđ = Vi.dVa 1 ⇒ Vpd = ∫ VI .dVa 0 Bằng phương pháp sai phân xác định được: Trang 26