Đồ án tốt nghiệp - Cao áp (P3)

Chia sẻ: Tien Van Van | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

135
lượt xem 63
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM BIẾN ÁP 110/35 KV. Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Đối với trạm biến áp 110/35kV thì các thiết bị điện của trạm được đặt ngoài trời nên khi có sét đánh trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nặng nề không những chỉ làm hỏng đến các thiết bị trong trạm mà còn gây nên những hậu quả cho những ngành công nghiệp khác do bị ngừng cung cấp điện . Do vậy trạm biến áp...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp - Cao áp (P3)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Chương 3 BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM BIẾN ÁP 110/35 KV. 3.1-KHÁI NIỆM CHUNG. Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Đối với trạm biến áp 110/35kV thì các thiết bị điện của trạm được đặt ngoài trời nên khi có sét đánh trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nặng nề không những chỉ làm hỏng đến các thiết bị trong trạm mà còn gây nên những hậu quả cho những ngành công nghiệp khác do bị ngừng cung cấp điện . Do vậy trạm biến áp thường có yêu cầu bảo vệ khá cao. Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp người ta dùng hệ thống cột thu lôi, dây thu lôi. Tác dụng cuả hệ thống này là tập trung điện tích để định hướng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra khu vực an toàn bên dưới hệ thống này. Hệ thống thu sét phải gồm các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệ nối đất. Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của bộ phận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện một cách nhanh nhất, đảm bảo sao cho khi có dòng điện sét đi qua thì điện áp trên bộ phận thu sét sẽ không đủ lớn để gây phóng điện ngược đến các thiết bị khác gần đó. Ngoài ra khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm ta cần phải quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý và đảm bảo về yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật. 3.2- CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KHI TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP. Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của hệ thống bảo vệ. Hệ thống bảo vệ trạm 110/35kV ở đây ta dùng hệ Trang 39
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp thống cột thu lôi, hệ thống này có thể được đặt ngay trên bản thân công trình hoặc đặt độc lập tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể. Đặt hệ thống thu sét trên bản thân công trình sẽ tận dụng được độ cao của phạm vi bảo vệ và sẽ giảm được độ cao của cột thu lôi. Nhưng mức cách điện của trạm phải đảm bảo an toàn trong điều kiện phóng điện ngược từ hệ thống thu sét sang thiết bị. Vì đặt kim thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có phóng điện sét, dòng điện sét sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện trở nối đất và trên một phần điện cảm của cột, phần điện áp này khá lớn và có thể gây phóng điện ngược từ hệ thống thu sét đến các phần tử mang điện trong trạm khi mà mức cách điện không đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt cột thu lôi trên hệ thống các thanh xà của trạm là mức cách điện cao và trị số điện trở tản của bộ phận nối đất nhỏ. Đối với trạm phân phối có điện áp từ 110kV trở lên có mức cách điện khá cao (cụ thể khoảng cách giữa các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) do đó có thể đặt các cột thu lôi trên các kết cấu của trạm và các kết cấu trên đó có đặt cột thu lôi thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm theo đường ngắn nhất sao cho dòng điện sét khuyếch tán vào đất theo 3 đến 4 cọc nối đất, mặt khác mỗi trụ phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số điện trở nối đất. Khâu yếu nhất trong trạm phân phối ngoài trời điện áp từ 110kV trở lên là cuộn dây máy biến áp vì vậy khi dùng cột thu lôi để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa điểm nối vào hệ thống của cột thu lôi và điểm nối vào hệ thống nối đất của vỏ máy biến áp là phải lớn hơn 15m theo đường điện . Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt khi có dòng điện sét chạy qua. Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi thì các dây dẫn điện phải được cho vào ống chì và chôn trong đất. Trang 40
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 3.3- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CỘT THU LÔI. Với yêu cầu thiết kế hệ thống chống sét cho trạm 110kV và dựa vào độ cao của các thiết bị ta có thể bố trí được các cột thu lôi và tính được độ cao của chúng. 3.3.1- Các công thức sử dụng để tính toán. - Độ cao cột thu lôi: h =hx + ha (3 – 1) Trong đó: + hx : độ cao của vật được bảo vệ. + ha : độ cao tác dụng của cột thu lôi, được xác định theo từng nhóm cột. (ha ≥ D/8 m). (với D là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột) - Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là: 1,6 rx = (h − h x ) (3 − 2) hx 1+ h hx - Nếu hx ≤ 2/3h thì: rx = 1,5h.(1 − ) (3 –3) 0,8h h - Nếu hx > 2/3h thì: rx = 0,75 h.(1 − x ) (3-4) h Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn từng cột đơn cộng lại. Nhưng để các cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa hai cột phải thoả mãn a ≤ 7h ( trong đó h là độ cao của cột thu lôi ). Khi có hai cột thu lôi đặt gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là ho và được xác định theo công thức: a ho = h − (3 − 5) 7 Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân cột là rxo và được xác định như sau: Trang 41
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 1,6 rxo = (3 − 6) h 1+ x ho 0 R 0,2h h ho=h-a/7 rx hx a 0,75h 1,5h rxo rx H×nh (3 – ): Tr−êng hîp hai cét thu l«i cã chiÒu cao b»ng nhau . 1 - Trường hợp hai cột thu lôi có độ cao khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo vệ được xác định như sau: - Khi có hai cột thu lôi A và B có độ cao h1 và h2 như hình vẽ dưới đây: 1 R 2 3 h1 h2 a' a (H×nh 3 – ): Tr−êng hîp hai cét thu l«i cã chiÒu cao kh¸c 2 Trang 42
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp - Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h2 , khi đó các khoảng cách AB = a; BC = a'. Khi đó xác định được các khoảng cách x và a' như sau: 1,6 x= .( h1 − h 2 ) h2 1+ h1 1,6 a' = a - x = a - .( h1 − h 2 ) (3 − 7) h2 1+ h1 Đối với trường hợp khi có hai cột thu lôi cao bằng nhau ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là ho : a ho = h − 7 Tương tự ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột B và C là: a' 1,6 ho = h2 − = h2 − a + .( h1 − h 2 ) 7 h2 1+ h1 1,6 rxo = .( h − h x ) h2 o 1+ h1 3.3.2- Các số liệu dùng để tính toán thiết kế cột thu lôi bảo vệ trạm biến áp 110/35kV. - Trạm có diện tích là: 57 x 58,350m và bao gồm: + Hai máy biến áp T1 và T2 + 2 lộ 110kV và 6 lộ 35kV. - Độ cao các thanh xà phía 110kV là 10m và 8m. - Độ cao các thanh xà phía 35kV là 9m và 7m. - Ngoài ra trạm còn có 3 cột chiếu sáng cao 21m. 3.3.3- Trình tự tính toán. Trạm biến áp E35 Phủ Lý được hai đường 110kV cấp, một đường từ Hà Đông cấp về, một đường từ Ninh Bình cấp lên, hai đường 110kV này được nối với nhau qua máy cắt liên lạc giữa hai hệ thống thanh góp. Trang 43
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Trạm có cấp điện áp 110/35kV và có hai máy biến áp T1 ; T2 được nối với hai lộ đường dây vào 110kV và sáu lộ đường dây 35kV. Phía 110kV có hai hệ thống thanh góp và có máy cắt liên lạc. Sau khi khảo sát sơ bộ sơ đồ mặt bằng trạm, vị trí bố trí các thiết bị trong trạm và yêu cầu bảo vệ của mỗi thiết bị, ta đưa ra hai phương án đặt cột thu lôi như sau: 3.3.3.1- Phương án 1. - Các cột thu lôi phía trạm 110kV được bố trí độc lập là cột số 5 có độ cao là 21m; các cột số 1 đến số 4 được bố trí trên các thanh xà có độ cao 10m và các cột này có độ cao là 21m ( tính từ xà đến kim thu sét là 6m, kim thu sét cao 5m) - Các cột thu lôi phía 35kV được bố trí trên các thanh xà có độ cao 9m, cột cao thêm 7m, kim thu sét cao 5m là các cột số 6;7;8;9. Ngoài ra còn hai cột thu lôi độc lập cao 21m là cột số 10 và 11. Hình ( 3 – 3 ) 1 0 2 5 Hình (3–3): Đường tròn ngoại tiếp tam giác đi qua 3 chân cột thu lôi Tính độ cao tác dụng của cột thu lôi: Để bảo vệ được một diện tích giới hạn bởi một tam giác (hoặc tứ giác) thì độ cao của cột thu lôi phải thoả mãn: D ≤ 8ha Trong đó: - D: Là đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác ( hoặc tứ giác), tạo bởi các chân cột. đó là phạm vi mà nhóm cột có thể bảo vệ được. - ha : Là độ cao tác dụng của cột thu lôi. Trang 44
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi bao giờ cũng lớn hơn phạm vi bảo vệ của cột đơn cộng lại. Điều kiện để cho hai cột thu lôi có thể phối hợp được với nhau để bảo vệ được vật có độ cao hx nào đó là: a ≤ 7h Với a là khoảng cách giữa hai cột thu lôi. - Xét nhóm cột 1;2;5. Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đường tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các cột 1;2;5. (1 ÷ 2 = 26m; từ điểm giữa 1÷2 với 5 = 8,5m ) Và đường kính vòng tròn là: Xét tam giác (1;2;5) , ta có: (1;2)=26 m ; (0;5)=8,5 m, suy ra : (2;5) = (0;5) 2 + (0;2) 2 = 13 2 + 8,5 2 = 15,53m Ta có công thức để tính đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5): a.b.c r= (3 − 8) 4. p.(p − a ).(p − b ).(p − c) a+b+c Trong đó: + p là nửa chu vi tam giác (1;2;5): p = 2 + r là bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5). Thay số vào (3 –8 ) ta có: Bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5) là: 26 + 15,53 + 15,53 p= = 28,53 2 26.15,53.15,53 r= = 14,2.m 4. 28,53.(28,53 − 26).(28,53 − 15,53).(28,53 − 15,53) Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;5) là: D =14,2. 2 = 28,4m. Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 1;2;5 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng là: D 28,4 ha = = = 3,55.m 8 8 - Xét nhóm cột (3;4;5) ta có: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đường tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các cột 3;4;5. (3 ÷ 4 = 17m; khoảng cách từ 5 đến (3÷4)= 20,35m ). Trang 45
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Đoạn (4÷5): = 4 2 + 20,5 2 = 20,9.m Đoạn (3÷5): = 13 2 + 20,5 2 = 24,27.m 17 + 20,9 + 24,27 p= = 31 2 17.20,9.24,27 r= = 12,55.m 4. 31.(31 − 17).(31 − 20,9).(31 − 24,27) Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (3;4;5) là: D =12,55. 2 = 25,1m. Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 3;4;5 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng là: D 25,1 ha = = = 3,14.m 8 8 - Xét nhóm cột (6;7;11) ta có: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đường tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các cột 6;7;11. Có: (6 ÷ 7) = 15m; (6÷11) = 15m ); (7÷11) = 15.1,41 = 21,2m 15 + 15 + 21,2 p= = 25,6 2 15.15.21,2 r= = 10,6.m 4. 25,6.(25,6 − 15).(25,6 − 15).(25,6 − 21,2) Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11) là: D = 10,6. 2 =21,2m. Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 6;7;11 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng là: D 21,2 ha = = = 2,65.m 8 8 Vì tam giác (8;9;10)bằng tam giác (6;7;11) nên ta có độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 8;9;10 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng là: D 21,2 ha = = = 2,65.m 8 8 Các cột 2;5;3. Có: (2 ÷ 5) = 19m; (3÷5) = 24m ); (2÷3) = 28,85m 19 + 24 + 28,85 p= = 35,9 2 Trang 46
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 19.24.28,85 r= = 14,75.m 4. 35,9.(35,9 − 19).(35,9 − 24).(35,9 − 28,85) Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11) là: D = 14,75. 2 =29m. Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột 2;5;3 bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng là: D 29 ha = = = 3,6.m 8 8 Qua tính toán độ cao tác dụng của các cột thu lôi, có thể lấy chung một giá trị độ cao tác dụng tối thiểu của cột thu lôi toàn trạm là chiều cao tác dụng của nhóm cột nào có giá trị lớn nhất. Do vậy ta lấy: ha = 3,6m. Tính độ cao cột thu lôi – chọn kim thu sét: Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp được xác định bởi: Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi. + hx: độ cao của vật được bảo vệ. + ha: độ cao tác dụng của cột thu lôi. Đối với phía 110kV các thanh xà cao 10m (hx = 10m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lôi là: h = hx + ha =10 + 3,6 = 13,6m. Vì chủng loại chung của cột ly tâm cốt sắt có độ cao 12m ;16 m, mặt khác do có các cột chiếu sáng có độ cao là 21m, nên ta chọn loại cột 16m. Kim thu sét ta chọn loại sắt ống có chiều cao là 5m. Do đó độ cao cột thu lôi là: h = 16 + 5 = 21m. Vậy độ cao bảo vệ phía 110kV là: 21m. Đối với phía 35kV các thanh xà cao 9m (hx = 9m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lôi là: h = hx + ha =9 + 3,55 = 12,6m. Ta cũng chọn độ cao bảo vệ phía 35kV là: 21m. Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi: * Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 21m: - Bán kính bảo vệ ở độ cao 10m: hx =10 m < 2/3 h = 14 m. Nên: Trang 47
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp ⎛ h ⎞ ⎛ 10 ⎞ rx = 1,5.h⎜1 − x ⎟ = 1,5.21⎜1 − ⎟ = 12,75m ⎝ 0,8.h ⎠ ⎝ 0,8.21 ⎠ - Bán kính bảo vệ ở độ cao 9m: ⎛ h ⎞ ⎛ 9 ⎞ rx = 1,5.h⎜1 − x ⎟ = 1,5.21⎜1 − ⎟ = 14,625m ⎝ 0,8.h ⎠ ⎝ 0,8.21 ⎠ - Bán kính bảo vệ ở độ cao 8m: ⎛ h ⎞ ⎛ 8 ⎞ rx = 1,5.h⎜1 − x ⎟ = 1,5.21⎜1 − ⎟ = 16,5m ⎝ 0,8.h ⎠ ⎝ 0,8.21 ⎠ - Bán kính bảo vệ ở độ cao 7m: ⎛ h ⎞ ⎛ 7 ⎞ rx = 1,5.h⎜1 − x ⎟ = 1,5.21⎜1 − ⎟ = 18,375m ⎝ 0,8.h ⎠ ⎝ 0,8.21 ⎠ * Phạm vi bảo vệ của các cặp cột thu lôi: - Xét cặp cột 1;2. Khoảng cách giữa hai cột là: a = 26m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 26 ho = h − = 21 − = 17,3m 7 7 Bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi là: Ở độ cao 10m: hx = 10m < 2/3ho = 11,5m. Nên : ⎛ hx ⎞ ⎛ 10 ⎞ rxo = 1,5.h o ⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.17,3.⎜1 − ⎟ ⎟ = 7,2m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.17,3 ⎠ Ở độ cao 8m: hx = 8m < 2/3h = 11,5m ⎛ hx ⎞ ⎛ 8 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.17,3.⎜1 − ⎟ ⎟ = 10,95m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.17,3 ⎠ - Xét cặp cột 1;5: khoảng cách giữa hai cột là : 2 ⎛ 1;2 ⎞ a1;5 = ⎜ ⎟ + 8,5 2 = 13 2 + 8,5 2 = 15,53m. ⎝ 2 ⎠ Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 15,53 ho = h − = 21 − = 18,78m 7 7 Trang 48
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: Ở độ cao 10m: hx = 10m < 2/3ho = 12,52m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 10 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.18,78.⎜1 − ⎟ ⎟ = 9,42m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.18,78 ⎠ Ở độ cao 8m: hx = 8 < 2/3ho = 12,52m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 8 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.18,78.⎜1 − ⎟ ⎟ = 13,17m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.18,78 ⎠ Tương tự như cặp cột 1;5, cặp cột 2;5 có: Ở độ cao 10m: rxo = 9,42m ; Ở độ cao 8m : rxo =13,17m. - Xét cặp cột 3;4: khoảng cách giữa hai cột là: a =17m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 17 ho = h − = 21 − = 18,57m 7 7 Ở độ cao 10m: hx = 10m < 2/3ho = 12,38m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 8 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.18,57.⎜1 − ⎟ ⎟ = 12,855m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.18,57 ⎠ Ở độ cao 8m: hx = 8m < 2/3ho = 12,38m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 8 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.18,57.⎜1 − ⎟ ⎟ = 12,855m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.18,57 ⎠ - Xét cặp cột 3;5: khoảng cách giữa hai cột là: a = 13 2 + 20,5 2 = 24,27 m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 24,27 ho = h − = 21 − = 17,53m. 7 7 Ở độ cao 10m: hx = 10m < 2/3ho = 11,688m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 10 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.17,53.⎜1 − ⎟ ⎟ = 7,545m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.17,53 ⎠ Ở độ cao 8m: hx = 8m
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp ⎛ hx ⎞ ⎛ 8 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.17,53.⎜1 − ⎟ ⎟ = 11,295m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.17,53 ⎠ - Xét cặp cột 4;5: khoảng cách giữa hai cột là: a = 4 2 + 20,5 2 = 20,88m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 20,88 ho = h − = 21 − = 18m. 7 7 Ở độ cao 10m: hx = 10m < 2/3ho = 11,688m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 10 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.18.⎜1 − ⎟ ⎟ = 8,25m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.18 ⎠ Ở độ cao 8m: hx = 8m < 2/3ho = 11,688m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 8 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.18.⎜1 − ⎟ ⎟ = 12m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.18 ⎠ - Xét cặp cột 2;3: khoảng cách giữa hai cột là: a =28,85m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 28,85 ho = h − = 21 − = 16,878m. 7 7 Ở độ cao 10m: hx = 10m < 2/3ho = 11,25m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 10 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.16,878.⎜1 − ⎟ ⎟ = 6,567 m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.16,878 ⎠ Ở độ cao 8m: hx = 8m < 2/3ho = 11,25m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 8 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.16,878.⎜1 − ⎟ ⎟ = 10,3m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.16,878 ⎠ - Xét cặp cột 6;7: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 12 ho = h − = 21 − = 19,28m. 7 7 Ở độ cao 9m: hx = 9m < 2/3ho = 12,85m. Trang 50
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp ⎛ hx ⎞ ⎛ 9 ⎞ rxo = 1,5.h o = ⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.19,28.⎜1 − ⎟ ⎟ = 12,045m ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.19,28 ⎠ Ở độ cao 7m: hx = 7m < 2/3ho = 12,85m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 7 ⎞ r xo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ ⎟ = 1,5.19,28.⎜1 − ⎟ ⎜ ⎟ = 15,795m. ⎟ ⎝ 0,8.h o ⎠ ⎝ 0,8.19,28 ⎠ - Xét cặp cột 6;11: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 12 ho = h − = 21 − = 19,28m. 7 7 Tương tự như cặp cột 6;7 ta có: - Ở độ cao 9m: rxo =12,045m. - Ở độ cao 7m: rxo =15,795m. - Xét cặp cột 7;11: khoảng cách giữa hai cột là: a = a (6 −7) . 2 = 15. 2 = 21,21m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 21,21 ho = h − = 21 − = 17,969m. 7 7 Ở độ cao 9m: hx = 9m < 2/3ho = 11,979m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 9 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.17,969.⎜1 − ⎟ ⎟ = 10,07m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.17,969 ⎠ Ở độ cao 7m: hx = 9m < 2/3ho = 11,979m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 7 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.17,969.⎜1 − ⎟ ⎟ = 13,83m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.17,969 ⎠ - Xét cặp cột 8;9: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 12 ho = h − = 21 − = 19,28m. 7 7 Tương tự cặp cột 6;7 ta có: - Ở độ cao 9m: rxo = 12,045m. - Ở độ cao 7m: rxo = 15,795m. - Xét cặp cột 9;10: khoảng cách giữa hai cột là: a = 15m. Trang 51
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 12 ho = h − = 21 − = 19,28m. 7 7 Tương tự cặp cột 6;7 ta có: - Ở độ cao 9m: rxo = 12,045m. - Ở độ cao 7m: rxo = 15,795m. - Xét cặp cột 8;10: khoảng cách giữa hai cột là: a = a (8−9 ) . 2 = 15. 2 = 21,21m. Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 21,21 ho = h − = 21 − = 17,969m. 7 7 Ở độ cao 9m: hx = 9m < 2/3ho = 11,979m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 9 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.17,969.⎜1 − ⎟ ⎟ = 10,07m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.17,969 ⎠ Ở độ cao 7m: hx = 9m < 2/3ho = 11,979m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 7 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.17,969.⎜1 − ⎟ ⎟ = 13,83m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.17,969 ⎠ - Xét cặp cột 7;8: khoảng cách giữa hai cột là: a = 10m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 10 ho = h − = 21 − = 19,57m. 7 7 Ở độ cao 9m: hx = 9m < 2/3ho = 13m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 9 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.19,57.⎜1 − ⎟ ⎟ = 12,48m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.19,57 ⎠ Ở độ cao 7m: hx = 7m < 2/3ho = 13m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 7 ⎞ rxo = 1,5.h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.19,57.⎜1 − ⎟ ⎟ = 16,23m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.19,57 ⎠ Nhận xét: Quá tính toán ở trên ta vẽ phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi cho toàn trạm. Cụ thể được trình bày ở hình (3 – 5 ). Trang 52
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Từ hình vẽ (3 – 5 ) ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm trong phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi. Vậy với cách bố trí thu lôi như phương án I là đảm bảo về mặt kỹ thuật. Bảng (3–1) và bảng (3-2) trình bày kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi ở phương án I . Bảng 3-1 : Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi Vị trí các cột h (m) hx (m) ha=h-hx rxo (m) ho (m) 1-2 21 10 11 7,2 17,3 1-2 21 8 13 10,95 17,3 1-5 21 10 11 9,42 18,78 1-5 21 8 13 13,17 18,78 2-5 21 10 11 9,42 18,78 2-5 21 8 13 13,17 18,78 2-3 21 10 11 6,567 16,878 2-3 21 8 13 10,3 16,878 3-4 21 10 11 9,1 18,57 3-4 21 8 13 12,855 18,57 3-5 21 10 11 7,545 17,53 3-5 21 8 13 11,295 17,53 4-5 21 10 11 8,25 18,0 4-5 21 8 13 12,0 18,0 6-7 21 9 12 12,045 19,28 6-7 21 7 14 15,595 19,28 6-11 21 9 12 12,045 19,28 6-11 21 7 14 15,595 19,28 7-11 21 9 12 10,07 17,969 7-11 21 7 14 13,83 17,969 8-9 21 9 12 12,045 19,28 Trang 53
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 8-9 21 7 14 15,595 19,28 9-10 21 9 12 12,045 19,28 9-10 21 7 14 15,595 19,28 8-10 21 9 12 10,07 17,969 8-10 21 7 14 13,83 17,969 Bảng 3–2 : Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi phương án I Vị trí các cột h (m) hx (m) ha=h-hx rx (m) 1 21 10 11 12,75 1 21 8 13 16,5 2 21 10 11 12,75 2 21 8 13 16,5 3 21 10 11 12,75 3 21 8 13 16,5 4 21 10 11 12,75 4 21 8 13 16,5 5 21 10 11 12,75 5 21 8 13 16,5 6 21 9 12 14,625 6 21 7 14 18,375 7 21 9 12 14,625 7 21 7 14 18,375 8 21 9 12 14,625 8 21 7 14 18,375 9 21 9 12 14,625 9 21 7 14 18,375 10 21 9 12 14,625 Trang 54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp 10 21 7 14 18,375 11 21 9 12 14,625 11 21 7 14 18,375 3.3.3.2- Phương án 2. - Các cột thu lôi phía trạm 110kV được bố trí độc lập là cột số 5 có độ cao là 21m; các cột số 1 đến số 4 được bố trí trên các thanh xà có độ cao 10m và các cột này có độ cao là 21m ( tính từ xà đến kim thu sét là 6m, kim thu sét cao 5m) - Các cột thu lôi phía 35kV được bố trí trên các thanh xà có độ cao 9m, cột cao thêm 7m, kim thu sét cao 5m là các cột số 6;7;8;9. Ngoài ra còn hai cột thu sét độc lập cao 21m là cột số 10 và 11 ta đặt ở vị trí mới như hình ( 3 – 6 ). Tính độ cao tác dụng của cột thu lôi: Cách tính được tiến hành tương tự như ở phương án 1. Xét nhóm cột (1;2;5) (2;3;5) (3;4;5): Tương tự như ở phương án 1 ta có bảng ( 3 – 3 ): Đường kính vòng tròn Độ cao tối thiểu để nhóm cột bảo vệ được Nhóm cột ngoại tiếp tam giác (D) hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng (ha) (1;2;5) 28,4m 3,55m (3;4;5) 25,1m 3,14m (2;3;5) 29m 3,6m Xét nhóm cột (6;7;11) ta có: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột này là đường tròn ngoại tiếp tam giác tạo bởi các cột (6;7;11). Đoạn (6÷7) = 15m. Đoạn (6÷11) = (7÷11) = 7,5 2 + 15 2 = 16,77.m. 15 + 16,77 + 16,77 p= = 24,27 2 15.16.77.16.77 r= = 9,37m. 4. 24,27.(24,27 − 15).(24,27 − 16,77).(24,27 − 16,77) Trang 55
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Đường kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác (6;7;11)là: D =9,37.2 = 18,75m. Độ cao tác dụng tối thiểu để các cột (6;7;11) bảo vệ được hoàn toàn diện tích giới hạn bởi chúng là: D 18,75 ha = = = 2,34m. 8 8 Tương tự ta có nhóm cột (8;9;10) có các giá trị như nhóm cột (6;7;11): ha =2,34m. Tính độ cao của cột thu lôi – kim thu sét: - Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp được xác định bởi: Trong đó: + h: độ cao cột thu lôi. + hx: độ cao của vật được bảo vệ. + ha: độ cao tác dụng của cột thu lôi. - Đối với phía 110kV các thanh xà cao 10m (hx = 10m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lôi là: h = hx + ha =10 + 3,6 = 13,6m. Vì chủng loại chung của cột ly tâm cốt sắt có độ cao 12m; 16m, mặt khác do có các cột chiếu sáng có độ cao là 21m, nên ta chọn loại cột 16m. Kim thu sét ta chọn loại sắt ống có chiều cao là 5m. Do đó độ cao cột thu lôi là: h = 16 + 5 = 21m. Vậy độ cao bảo vệ phía 110kV là: 21m. - Đối với phía 35kV các thanh xà cao 9m (hx = 9m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lôi là: h = hx + ha =9 + 3,6 = 12,6m. Ta cũng chọn độ cao bảo vệ phía 35kV là: 21m. Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi: * Bán kính bảo vệ của cột thu lôi cao 21m: Ở các độ cao (10;9;8;7)m như đã tính ở phần 1 ta có bảng (3 –4 ). * Phạm vi bảo vệ của các cặp cột (1;2), (1;5), (2;5), (3;4), (3;5), (4;5), (2;3) như bảng (3 – 5 ). Xét cặp cột (6;7) và (8;9) có: Trang 56
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Ở độ cao 9m như ở phương án1 ta có bảng ( 3 – 4 ) : Vị trí các cột h (m) hx (m) ha=h-hx rxo (m) ho (m) 6-7 21 9 12 12,045 19,28 6-7 21 7 14 15,595 19.28 8-9 21 9 12 12,045 19,28 8-9 21 7 14 15,595 19.28 Xét cặp cột (6;11) khoảng cách giữa hai cột là: a = 16,77m. Độ cao lớn nhất của khu vực được bảo vệ giữa hai cột thu lôi là: a 16,77 ho = h − = 21 − = 18,6m. 7 7 Ở độ cao 9m: hx = 9m < 2/3ho = 12,4m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 9 ⎞ rxo = 1,5h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.16,8.⎜1 − ⎟ ⎟ = 8,325m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.16,8 ⎠ Ở độ cao 7m: hx = 7m < 2/3ho = 12,4m. ⎛ hx ⎞ ⎛ 7 ⎞ rxo = 1,5h o .⎜1 − ⎜ 0,8.h ⎟ = 1,5.16,8.⎜1 − ⎟ ⎟ = 12,075m. ⎝ o ⎠ ⎝ 0,8.16,8 ⎠ Vì cặp cột (6;11), (7;11), (8;10), (9;10) như nhau nên ta có bảng (3 – 5 ): Vị trí các cột h (m) hx (m) ha=h-hx rxo (m) ho (m) 6-11 21 9 12 8,325 16,8 6-11 21 7 14 12,075 16,8 7-11 21 9 12 8,325 16,8 7-11 21 7 14 12,075 16,8 8-10 21 9 12 8,325 16,8 8-10 21 7 14 12,075 16,8 9-10 21 9 12 8,325 16,8 9-10 21 7 14 12,075 16,8 Nhận xét: Trang 57
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kỹ thuật điện cao áp Qua tính toán ở trên ta có các bảng ( 3 – 7) và ( 3 – 8 ) vẽ phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi cho toàn trạm. Cụ thể được trình bày ở hình (3 – 7). Từ hình vẽ (3 – 7) ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm trong phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi. Vậy với cách bố trí thu lôi như phương án I là đảm bảo về mặt kỹ thuật. Bảng (3–6): Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của cột thu lôi ở phương án 2 Vị trí các cột h (m) hx (m) ha=h-hx rx (m) 1 21 10 11 12,75 1 21 8 13 16,5 2 21 10 11 12,75 2 21 8 13 16,5 3 21 10 11 12,75 3 21 8 13 16,5 4 21 10 11 12,75 4 21 8 13 16,5 5 21 10 11 12,75 5 21 8 13 16,5 6 21 9 12 14,625 6 21 7 14 18,375 7 21 9 12 14,625 7 21 7 14 18,375 8 21 9 12 14,625 8 21 7 14 18,375 Trang 58