LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP đề tài : “HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA DÔNG SÉT ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM”

Chia sẻ: Pham Linh Dan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

261
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'luận văn tốt nghiệp đề tài : “hiện tượng dông sét và ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện việt nam”', luận văn - báo cáo, điện - điện tử - viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP đề tài : “HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA DÔNG SÉT ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM”

án t t nghi p K thu t i n cao áp LU N VĂN T T NGHI P tài : “HI N TƯ NG DÔNG SÉT VÀ NH HƯ NG C A DÔNG SÉT NH TH NG I N VI T NAM” SVTH: Tr n T Bình Tr n T Bình - HT .K35 Trang 0
án t t nghi p K thu t i n cao áp M CL C Chương 1 : HI N TƯ NG DÔNG SÉT VÀ NH HƯ NG C A DÔNG SÉT N H TH NG I N VI T NAM .................................................................. 4 1.1 - HI N TƯ NG DÔNG SÉT ........................................................................ 4 1.1.1 - Khái ni m chung: .................................................................................... 4 1.1.2 - Tình hình dông sét Vi t Nam: ............................................................... 6 1.2- NH HƯ NG C A DÔNG SÉT N H.T. VI T NAM: ......................... 9 chương2: TÍNH TOÁN CH TIÊU B O V CH NG SÉT Ư NG DÂY ........ 10 2.1- LÝ THUY T TÍNH TOÁN. ........................................................................ 10 2.1.1- Ph m vi b o v c a m t dây ch ng sét. .................................................. 10 2.1.2- Xác su t phóng i n sét và s l n c t i n do sét ánh vào ư ng dây. . 12 2.1.2.1 - Các s li u chu n b cho tính toán...................................................... 14 2.1.2.2 - Xác nh treo cao trung bình c a dây ch ng sét và dây d n. ......... 14 2.1.2.3- T ng tr sóng c a dây ch ng sét và dây d n. ...................................... 15 2.1.2.4 - H s ng u h p gi a dây d n ch ng sét v i các dây pha.................... 16 2.1.2.5- Góc b o v c a ch ng sét. ................................................................... 18 2.1.2.6- S l n sét ánh vào ư ng dây. ........................................................... 18 2.2 - TÍNH SU T C T C A Ư NG DÂY 110KV DO SÉT ÁNH VÒNG QUA DÂY CH NG SÉT VÀO DÂY D N. ................................................................. 18 2.3- TÍNH SU T C T C A Ư NG DÂY 110KV DO SÉT ÁNH VÀO KHO NG VƯ T. ............................................................................................. 22 2.3.1- Phương pháp xác nh Vp . ................................................................... 22 2.3.2- Trình t tính toán. .................................................................................. 24 2.3.3- Tính su t c t t ng do sét ánh vào kho ng vư t ư ng dây t i i n 110kV. .............................................................................................................. 30 Tr n T Bình - HT .K35 Trang 1
án t t nghi p K thu t i n cao áp 2.4- TÍNH SU T C T C A Ư NG DÂY110KV DO SÉT ÁNH VÀO NH C T HO C LÂN C N NH C T. ................................................................. 30 2.4.1- Lý thuy t tính toán. ................................................................................. 31 2.4.1.1- Các thành ph n i n áp giáng trên i n tr và i n c m c a c t do dòng i n sét i trong c t gây ra. ..................................................................... 32 2.4.1.2-Thành ph n i n c a i n áp c m ng. ................................................ 35 2.4.1.3-Thành ph n t c a i n áp c m ng: ................................................... 35 2.4.1.4-Xác nh su t phóng i n Vp : ............................................................. 36 2.4.2-Trình t tính toán. ................................................................................... 36 2.4.2.1- i n áp giáng trên chu i cách i n c a pha A. ................................... 36 2.4.2.2 - i n áp giáng trên chu i cách i n c a pha B; C. ............................. 39 2.4.2.3- So sánh i n áp giáng trên chu i cách i n pha A và pha B. ............... 40 2.4.3-Tính xác su t phóng i n......................................................................... 41 2.5- TÍNH SU T C T T NG DO SÉT ÁNH VÀO Ư NG DÂY T I I N 110KV. .............................................................................................................. 43 2.6- TÍNH CH TIÊU CH NG SÉT CHO Ư NG DÂY T I I N110KV HÀ ÔNG –PH LÝ – NINH BÌNH. ................................................................... 43 Chương 3 B O V CH NG SÉT ÁNH TR C TI P ..................................... 44 TR M BI N ÁP 110/35 KV. ............................................................................. 44 3.1-KHÁI NI M CHUNG. ................................................................................ 45 3.2- CÁC YÊU C U K THU T KHI TÍNH TOÁN B O V CH NG SÉT ÁNH TR C TI P VÀO TR M BI N ÁP. ...................................................... 45 3.3- TÍNH TOÁN THI T K , CÁC PHƯƠNG ÁN B TRÍ C T THU LÔI. ..... 46 3.3.1- Các công th c s d ng tính toán. ...................................................... 46 3.3.2- Các s li u dùng tính toán thi t k c t thu lôi b o v tr m bi n áp 110/35kV. ......................................................................................................... 49 Tr n T Bình - HT .K35 Trang 2
án t t nghi p K thu t i n cao áp 3.3.3- Trình t tính toán. .................................................................................. 49 3.3.3.1- Phương án 1. ....................................................................................... 50 3.3.3.2- Phương án 2. ....................................................................................... 61 3.4 -K T LU N. ............................................................................................... 66 Chương 4 TÍNH TOÁN N I T CHO TR M 110/35 KV............................... 67 4.1- GI I THI U CHUNG VÀ M T S V N K THU T KHI TÍNH TOÁN NI T TR M BI N ÁP. .............................................................................. 67 4.2- CÁC S LI U DÙNG TÍNH TOÁN N I T. ................................... 70 4.3- TRÌNH T TÍNH TOÁN. .......................................................................... 70 4.3.1- i n tr n i t t nhiên. ....................................................................... 71 4.3.2- i n tr n i t nhân t o. ...................................................................... 71 4.3.3- Tính n i t nhân t o c a tr m 110kV. .................................................. 71 4.4- TÍNH TOÁN N I T CH NG SÉT. ....................................................... 76 4.4.1- D ng sóng tính toán c a dòng i n sét. .................................................. 77 4.4.2- Yêu c u ki m tra. .................................................................................... 77 4.4.3- Tính toán l i tr s i n tr nhân t o theo yêu c u n i t ch ng sét...... 78 t ch ng sét Z(0; τ .s). ........................... 79 4.4.4- Tính t ng tr u vào c a n i 4.5- K T LU N. ............................................................................................... 82 Tr n T Bình - HT .K35 Trang 3
án t t nghi p K thu t i n cao áp Chương 1 : HI N TƯ NG DÔNG SÉT VÀ NH HƯ NG C A DÔNG SÉT N H TH NG I N VI T NAM H th ng i n là m t b ph n c a h th ng năng lư ng bao g m NM - ư ng dây - TBA và các h tiêu th i n. Trong ó có ph n t có s lư ng l n và khá quan tr ng ó là các TBA, ư ng dây. Trong quá trình v n hành các ph n t này ch u nh hư ng r t nhi u s tác ng c a thiên nhiên như mưa, gió, bão và c bi t nguy hi m khi b nh hư ng c a sét. Khi có s c sét ánh vào TBA, ho c ư ng dây nó s gây hư h ng cho các thi t b trong tr m d n t i vi c ng ng cung c p i n và gây thi t h i l n t i n n kinh t qu c dân. nâng cao m c cung c p i n, gi m chi phí thi t h i và nâng cao an toàn khi v n hành chúng ta ph i tính toán và b trí b o v ch ng sét cho HT . 1.1 - HI N TƯ NG DÔNG SÉT 1.1.1 - Khái ni m chung: Dông sét là m t hi n tư ng c a thiên nhiên, ó là s phóng tia l a i n khi kho ng cách gi a các i n c c khá l n (trung bình kho ng 5km). Hi n tư ng phóng i n c a dông sét g m hai lo i chính ó là phóng i n gi a các ám mây tích i n và phóng i n gi a các ám mây tích i n v i m t t. Trong ph m vi án này ta ch nghiên c u phóng i n gi a các ám mây tích i n v i m t t (phóng i n mây - t). V i hi n tư ng phóng i n này gây nhi u tr ng i cho i s ng con ngư i. Các ám mây ư c tích i n v i m t i n tích l n, có th t o ra cư ng i n trư ng l n s hình thành dòng phát tri n v phía m t t. Giai o n này là giai o n phóng i n tiên o. T c di chuy n trung bình c a tia tiên oc a u tiên kho ng 1,5.10 7cm/s, các l n phóng i n sau thì t c l n phóng i n tăng lên kho ng 2.10 8 cm/s (trong m t t sét ánh có th có nhi u l n phóng Tr n T Bình - HT .K35 Trang 4
án t t nghi p K thu t i n cao áp i n k ti p nhau b i vì trong cùng m t ám mây thì có th hình thành nhi u trung tâm i n tích, chúng s l n lư t phóng i n xu ng t). Tia tiên o là môi trư ng Plasma có i n tích r t l n. u tia ư c n i v i m t trong các trung tâm i n tích c a ám mây nên m t ph n i n tích c a trung tâm này i vào trong tia tiên o. Ph n i n tích này ư c phân b khá ud c theo chi u dài tia xu ng m t t. Dư i tác d ng c a i n trư ng c a tia tiên o, s có s t p trung i n tích khác d u trên m t t mà a i m t p k t tùy thu c vào tình hình d n i n c a t. N u vùng t có ên d n ng nh t thì i m này n m ngay phía dư i u tia tiên o. Còn n u vùng t có i n d n không ng nh t (có nhi u nơi có i n d n khác nhau) thì i n tích trong ts tp trung v nơi có i n d n cao. Quá trình phóng i n s phát tri n d c theo ư ng s c n i li n gi a u tia tiên o v i nơi t p trung i n tích trên m t t và như v y a i m sét ánh trên m t t ã ưc nh s n. Do v y nh hư ng cho các phóng i n sét thì ta ph i t o ra nơi có m t t p trung i n di n tích l n. Nên vi c b o v ch ng sét ánh tr c ti p cho các công trình ư c d a trên tính ch n l c này c a phóng i n sét. phát tri n c a phóng i n ngư c là ν và m t N ut c i n trư ng c a o là δ thì trong m t ơn v th i gian thì i n tích i và i n tích trong tia tiên trong t s là: is = ν . δ Công th c này tính toán cho trư ng h p sét ánh vào nơi có n i t t t (có tr s i n tr nh không áng k ). Tham s ch y u c a phóng i n sét là dòng i n sét, dòng i n này có biên và d c phân b theo hàng bi n thiên trong ph m vi r ng (t vài kA n vài trăm kA) d ng sóng c a dòng i n sét là d ng sóng xung kích, ch tăng v t c a sét ng v i giai o n phóng i n ngư c (hình 1-1) - Khi sét ánh th ng vào thi t b phân ph i trong tr m s gây quá i n áp khí quy n và gây h u qu nghiêm tr ng như ã trình bày trên. Tr n T Bình - HT .K35 Trang 5
án t t nghi p K thu t i n cao áp α.S ρ.S min ρ.S ρ.S min H×nh 1-1 : Sù biÕn thiªn cña dßng diÖn sÐt theo thêi gian 1.1.2 - Tình hình dông sét Vi t Nam: Vi t Nam là m t trong nh ng nư c khí h u nhi t i, có cư ng dông sét khá m nh. Theo tài li u th ng kê cho th y trên m i mi n t nư c Vi t nam có mt c i m dông sét khác nhau : ng t 70 ÷ 110 ngày trong m t năm và s + mi n B c, s ngày dông dao l n dông t 150 ÷ 300 l n như v y trung bình m t ngày có th x y ra t 2 ÷ 3 cơn dông. + Vùng dông nhi u nh t trên mi n B c là Móng Cái. T i ây hàng năm có t 250 ÷300 l n dông t p trung trong kho ng 100 ÷ 110 ngày. Tháng nhi u dông nh t là các tháng 7, tháng 8. + M t s vùng có a hình thu n l i thư ng là khu v c chuy n ti p gi a vùng núi và vùng ng b ng, s trư ng h p dông cũng lên t i 200 l n, s ngày n 100 ngày trong m t năm. Các vùng còn l i có t 150 ÷ 200 cơn dông lên dông m i năm, t p trung trong kho ng 90 ÷ 100 ngày. + Nơi ít dông nh t trên mi n B c là vùng Qu ng Bình hàng năm ch có dư i 80 ngày dông. Tr n T Bình - HT .K35 Trang 6
án t t nghi p K thu t i n cao áp Xét d ng di n bi n c a dông trong năm, ta có th nh n th y mùa dông không hoàn toàn ng nh t gi a các vùng. Nhìn chung B c B mùa dông t p chung trong kho ng t tháng 5 n tháng 9. Trên vùng Duyên H i Trung B , ph n phía B c ( n Qu ng Ngãi) là khu v c tương i nhi u dông trong tháng 4, t tháng 5 n tháng 8 s ngày dông kho ng 10 ngày/ tháng, tháng nhi u dông nh t (tháng 5) quan sát ư c 12 ÷ 15 ngày ( à N ng 14 ngày/ tháng, B ng Sơn 16 ngày/tháng ...), nh ng tháng u mùa (tháng 4) và tháng cu i mùa (tháng 10) 2 ÷ 5 ngày dông. dông còn ít, m i tháng ch g p t Phía Nam duyên h i Trung B (t Bình nh tr vào) là khu v c ít dông nh t, thư ng ch có trong tháng 5 s ngày dông kho ng 10/tháng như Tuy Hoà 10ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thi t 13 ngày/tháng. ng b ng Nam B t 120 ÷ 140 mi n Nam khu v c nhi u dông nh t ngày/năm, như thành ph H Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/ năm. Mùa dông mi n Nam dài hơn mùa dông mi n B c ó là t tháng 4 n tháng 11 tr tháng u mùa (tháng 4) và tháng cu i mùa (tháng 11) có s ngày u quan sát ư c trung bình có t 15 ÷ 20 ngày/tháng, tháng 5 là tháng dông nhi u dông nh t trung bình g p trên 20 ngày dông/tháng như thành ph H Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày. khu v c Tây Nguyên mùa dông ng n hơn và s l n dông cũng ít hơn, tháng nhi u dông nh t là tháng 5 cũng ch quan sát ư c kho ng 15 ngày dông B c Tây Nguyên, 10 ÷ 12 Nam Tây Nguyên, Kon Tum 14 ngày, à L t 10 ngày, PLâycu 17 ngày. S ngày dông trên các tháng m t s vùng trên lãnh th Vi t Nam xem b ng 1-1. T b ng trên ta th y Vi t Nam là nư c ph i ch u nhi u nh hư ng c a dông sét, ây là i u b t l i cho H.T. Vi t nam, òi h i ngành i n ph i u tư nhi u vào các thi t b ch ng sét. c bi t hơn n a nó òi h i các nhà thi t k ph i chú tr ng khi tính toán thi t k các công trình i n sao cho HT v n hành kinh t , hi u qu , m b o cung c p i n liên t c và tin c y. Tr n T Bình - HT .K35 Trang 7
án t t nghi p K thu t i n cao áp B ng 1-1 : S ngày dông trong tháng: Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C năm a im PHÍA B C Cao b ng 0,2 0,6 4,2 5,9 12 17 20 19 10 11 0,5 0,0 94 B cC n 0,1 0,3 3,0 7,0 12 18 20 21 10 2,8 0,2 0,1 97 L ng Sơn 0,2 0,4 2,6 6,9 12 14 18 21 10 2,8 0,1 0,0 90 Móng Cái 0,0 0,4 3,9 6,6 14 19 24 24 13 4,2 0,2 0,0 112 H ng Gai 0,1 0,0 1,7 1,3 10 15 16 20 15 2,2 0,2 0,0 87 Hà Giang 0,1 0,6 5,1 8,4 15 17 22 20 9,2 2,8 0,9 0,0 102 Sa Pa 0,6 2,6 6,6 12 13 15 16 18 7,3 3,0 0,9 0,3 97 Lào Cai 0,4 1,8 7,0 10 12 13 17 19 8,1 2,5 0,7 0,0 93 Yên Bái 0,2 0,6 4,1 9,1 15 17 21 20 11 4,2 0,2 0,0 104 Tuyên Quang 0,2 0,0 4,0 9,2 15 17 22 21 11 4,2 0,5 0,0 106 Phú Th 0,0 0,6 4,2 9,4 16 17 22 21 11 3,4 0,5 0,0 107 Thái Nguyên 0,0 0,3 3,0 7,7 13 17 17 22 12 3,3 0,1 0,0 97 Hà N i 0,0 0,3 2,9 7,9 16 16 20 20 11 3,1 0,6 0,9 99 H i Phòng 0,0 0,1 7,0 7,0 13 19 21 23 17 4,4 1,0 0,0 111 Ninh Bình 0,0 0,4 8,4 8,4 16 21 20 21 14 5,0 0,7 0,0 112 Lai Châu 0,4 1,8 13 12 15 16 14 14 5,8 3,4 1,9 0,3 93 i n Biên 0,2 2,7 12 12 17 21 17 18 8,3 5,3 1,1 0,0 112 Sơn La 0,0 1,0 14 14 16 18 15 16 6,2 6,2 1,0 0,2 99 Nghĩa L 0,2 0,5 9,2 9,2 14 15 19 18 10 5,2 0,0 0,0 99 Thanh Hoá 0,0 0,2 7,3 7,3 16 16 18 18 13 3,3 0,7 0,0 100 Vinh 0,0 0,5 6,9 6,9 17 13 13 19 15 5,6 0,2 0,0 95 Con Cuông 0,0 0,2 13 13 17 14 13 20 14 5,2 0,2 0,0 103 ng H i 0,0 0,3 6,3 6,3 15 7,7 9,6 9,6 11 5,3 0,3 0,0 70 C a Tùng 0,0 0,2 7,8 7,8 18 10 12 12 12 5,3 0,3 0,0 85 PHÍA NAM Hu 0,0 0,2 1,9 4,9 10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 0,0 41,8 à N ng 0,0 0,3 2,5 6,5 14 11 9,3 12 8,9 3,7 0,5 0,0 69,5 Qu ng Ngãi 0,0 0,3 1,2 5,7 10 13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 0,0 59,1 Quy Nhơn 0,0 0,3 0,6 3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 0,0 43,3 Nha Trang 0,0 0,1 0,6 3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 0,1 39,2 Phan Thi t 0,2 0,0 0,2 4,0 13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 0,2 59,0 Kon Tum 0,2 1,2 6,8 10 14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 0,0 58,2 Playcu 0,3 1,7 5,7 12 16 9,7 7,7 8,7 17 9,0 2,0 0,1 90,7 àL t 0,6 1,6 3,2 6,8 10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 0,1 52,1 Blao 1,8 3,4 11 13 10 5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0 0,0 70,2 Sài Gòn 1,4 1,0 2,5 10 22 19 17 16 19 15 11 2,4 138 Sóc Trăng 0,2 0,0 0,7 7,0 19 16 14 15 13 1,5 4,7 0,7 104 Hà Tiên 2,7 1,3 10 20 23 9,7 7,4 9,0 9,7 15 15 4,3 128 Tr n T Bình - HT .K35 Trang 8
án t t nghi p K thu t i n cao áp 1.2- NH HƯ NG C A DÔNG SÉT N H.T. VI T NAM: - Như ã trình bày ph n trư c biên dòng sét có th t t i hàng trăm kA, ây là ngu n sinh nhi t vô cùng l n khi dòng i n sét i qua v t nào ó. Th c t ã có dây ti p a do ph n n i t không t t, khi b dòng i n sét tác d ng ã b nóng ch y và t, th m chí có nh ng cách i n b ng s khi b dòng i n sét tác d ng ã b v và ch y ra như nhũ th ch, phóng i n sét còn kèm theo vi c di chuy n trong không gian lư ng i n tích l n, do ó t o ra i n t trư ng r t m nh, ây là ngu n gây nhi u lo n vô tuy n và các thi t b i nt , nh hư ng c a nó r t r ng, c nh ng nơi cách xa hàng trăm km. - Khi sét ánh th ng vào ư ng dây ho c xu ng m t t g n ư ng dây s sinh ra sóng i n t truy n theo d c ư ng dây, gây nên quá i n áp tác d ng lên cách i n c a ư ng dây. Khi cách i n c a ư ng dây b phá h ng s gây nên ng n m ch pha - t ho c ng n m ch pha – pha bu c các thi t b b o v u ư ng dây ph i làm vi c. V i nh ng ư ng dây truy n t i công su t l n, khi máy c t nh y có th gây m t n nh cho h th ng, n u h th ng t ng các nhà máy i n làm vi c không nhanh có th d n n rã lư i. Sóng sét còn có th truy n t ư ng dây vào tr m bi n áp ho c sét ánh th ng vào tr m bi n áp u gây nên phóng i n trên cách i n c a tr m bi n áp , i u này r t nguy hi m vì nó tương ương v i vi c ng n m ch trên thanh góp và d n n s c tr m tr ng. M t khác, khi có phóng i n sét vào tr m bi n áp, n u ch ng sét van uc c máy bi n áp làm vi c không hi u qu thì cách i n c a máy bi n áp b ch c th ng gây thi t h i vô cùng l n. Qua ó ta th y r ng s c do sét gây ra r t l n, nó chi m ch y u trong s c lư i i n, vì v y dông sét là m i nguy hi m l n nh t e do ho t ng c a lư i i n. *K t lu n: Sau khi nghiên c u tình hình dông sét Vi t Nam và nh hư ng c a dông sét t i ho t ng c a lư i i n. Ta th y r ng vi c tính toán ch ng sét cho lư i Tr n T Bình - HT .K35 Trang 9
án t t nghi p K thu t i n cao áp i n và tr m bi n áp là r t c n thi t nâng cao tin c y trong v n hành lư i i n. chương2: TÍNH TOÁN CH TIÊU B O V CH NG SÉT Ư NG DÂY ư ng dây trong HT làm nhi m v truy n t i i n năng n các h dùng i n. ư ng dây là ph n t ph i h ng ch u nhi u phóng i n sét nh t so v i các ph n t khác trong HT . Khi ư ng dây b phóng i n sét n u biên dòng sét l n t i m c làm cho quá i n áp xu t hi n l n hơn i n áp phóng i n xung kích c a cách i n s d n n phóng i n và gây ng n m ch ư ng dây, bu c máy ct u ư ng dây ph i tác ng. Như v y vi c cung c p i n b gián o n. N u i n áp nh hơn tr s phóng i n xung kích c a cách i n ư ng dây thì sóng sét s truy n t ư ng dây vào tr m bi n áp và s d n t i các s c tr m tr ng t i tr m bi n áp. Vì v y b o v ch ng sét cho ư ng dây ph i xu t phát t ch tiêu kinh t k t h p v i yêu c u k thu t và yêu c u cung c p i n c a ư ng dây ó. 2.1- LÝ THUY T TÍNH TOÁN. 2.1.1- Ph m vi b o v c a m t dây ch ng sét. Ph m vi b o v c a dây ch ng sét ư c th hi n như ( hình 2-1 ) Tr n T Bình - HT .K35 Trang 10
án t t nghi p K thu t i n cao áp D©y chèng sÐt 0,2h h hx 0,6h hx 1,2h H×nh 2-1: Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt . Chi u r ng c a ph m vi b o v m c cao h2 cũng ư c tính theo công th c 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) Chi u dài c a ph m vi b o v d c theo chi u dài ư ng dây như hình (2– 2 ). Tr n T Bình - HT .K35 Trang 11
án t t nghi p K thu t i n cao áp α1 A α2 C B H×nh 2-2: Gãc b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. Có th tính toán ư c tr s gi i h n c a góc α là α = 310, nhưng trong th c t thư ng l y kho ng α = 20 0 ÷ 250. 2.1.2- Xác su t phóng i n sét và s l n c t i n do sét ánh vào ư ng dây. Vi treo cao trung bình c a dây trên cùng (dây d n ho c dây ch ng sét ) là h, ư ng dây s thu hút v phía mình các phóng i n c a sét trên d i t có chi u r ng là 6h và chi u dài b ng chi u dài ư ng dây (l). T s l n phóng i n t trên di n tích 1 km2 ng v i m t ngày sét là 0,1÷0,15 ta có th tính sét xu ng ư c t ng s l n có sét ánh th ng vào ư ng dây (dây d n ho c dây ch ng sét). N=(0,6÷0,9). h .10-3.l.nng.s (2 – 3) Trong ó: + h: cao trung bình c a dây d n ho c dây ch ng sét (m). + l: chi u dài ư ng dây (km ). + nng. s:s ngày sét /năm trong khu v c có ư ng dây i qua. Vì các tham s c a phóng i n sét : biên dòng i n (Is) và d cc a dòng i n (a = dis /dt), có th có nhi u tr s khác nhau, do ó không ph i t t c các l n có sét ánh lên ư ng dây ud n n phóng i n trên cách i n. Ch có Tr n T Bình - HT .K35 Trang 12
án t t nghi p K thu t i n cao áp phóng i n trên cách i n c a ư ng dây n u quá i n áp khí quy n có tr s l n hơn m c cách i n xung kích c a ư ng dây. Kh năng phóng i n ư c bi u th b i xác su t phóng i n ( Vp ). S l n x y ra phóng i n s là: Np = N. Vp = ( 0,6÷0,9 ). h . 10-3. l . nng s. Vp . (2–4) Vì th i gian tác d ng lên quá i n áp khí quy n r t ng n kho ng 100 µs mà th i gian c a các b o v rơle thư ng không bé quá m t n a chu kỳ t n s công nghi p t c là kho ng 0,01s. Do ó không ph i c có phóng i n trên cách i n là ư ng dây b c t ra. ư ng dây ch b c t ra khi tia l a phóng i n xung kích trên cách i n tr thành h quang duy trì b i i n áp làm vi c c a ư ng dây ó. Xác su t hình thành h quang (η ) ph thu c vào Gradien c a i n áp làm vi c d c theo ư ng phóng i n : η = ƒ(Elv) ; Elv = Ulv/lp (kV/m ). Trong ó: + η: xác su t hình thành h quang. + Ulv: i n áp làm vi c c a ư ng dây ( kV ). + lp : chi u dài phóng i n ( m). Do ó s l n c t i n do sét c a ư ng dây là: Nc = Np . η. = (0,6÷0,9). h. nng .s. Vp . η. (2 – 5) so sánh kh năng ch u sét c a ư ng dây có các tham s khác nhau, i qua các vùng có cư ng ho t ng c a sét khác nhau ngư i ta tính tr s " su t c t ư ng dây" t c là s l n c t do sét khi ư ng dây có chi u dài 100km. nc = ( 0,06÷0,09). h. nng s. Vp .η. (2 – 6) ư ng dây b tác d ng c a sét b i ba nguyên nhân sau: + Sét ánh th ng vào nh c t ho c dây ch ng sét lân c n nh c t. + Sét ánh vòng qua dây ch ng sét vào dây d n. + sét ánh vào kho ng dây ch ng sét gi a kho ng c t. Cũng có khi sét ánh xu ng m t t g n ư ng dây gây quá i n áp c m ng trên ư ng dây, nhưng trư ng h p này không nguy hi m b ng ba trư ng h p Tr n T Bình - HT .K35 Trang 13
án t t nghi p K thu t i n cao áp trên. Khi ư ng dây b sét ánh tr c ti p s ph i ch u ng toàn b năng lư ng c a phóng i n sét, do v y s tính toán dây ch ng sét cho ư ng dây v i ba trư ng h p trên. Cu i cùng ta có s l n c t do sét c a ư ng dây. nc = nc + nkv + ndd ( 2 – 7) Trong ó: + nc : s l n c t do sét ánh vào nh c t. +nkv: s l n c t do sét ánh vào kho ng vư t. + ndd: s l n c t do sét ánh vào dây d n. 2.1.2.1 - Các s li u chu n b cho tính toán. ư ng dây tính toán l = 150km. (Ninh Bình – Hà ông) Xà ki u cây thông, l p trên c t bê tông ơn. Dây ch ng sét treo t i nh c t. Dây d n ư c treo b i chu i s Π- 4,5 g m 7 bát s , m i bát s cao170mm. Dây ch ng sét dùng dây thép C-70 có d = 11mm ; r = 5,5mm. Dây d n dùng dây AC-120mm có d = 19mm; r = 9,5mm. Kho ng vư t là 150m. 2.1.2.2 - Xác nh treo cao trung bình c a dây ch ng sét và dây d n. treo cao trung bình c a dây ư c xác nh theo công th c: hdd = h – 2/3f . (2 – 8) Trong ó: + h: cao c a dây t i nh c t hay t i khoá néo c a chu i s . + f: võng c a dây ch ng sét hay dây d n. fdd = γ. l2/ 8. ú. (2 – 9) γ = p/s =492/120. 1000 = 0,0041. (p : kh i lư ng 1km dây AC- 120 ,p=492 Kg/Km ; s: ti t di n dây AC- 120 , s= 120 mm2.) ú : h s cơ c a ư ng dây nhi t trung bình , ú = 7,25. Tr n T Bình - HT .K35 Trang 14
án t t nghi p K thu t i n cao áp 1,5m 3m A 1,2m 3m 16,2m B C 1,75m 12m 9,0m H×nh 2-3: §é cao d©y chèng sÐt vµ d©y dÉn. l: chi u dài kho ng vư t c a ư ng dây = 150m. fdd = 0,0041.1502/8. 7,25 = 1,5905 m ≈ 1,6 m ây ta l y fdd = 1,8 m. fcs = 1,5 m. treo cao trung bình c a dây d n 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- T ng tr sóng c a dây ch ng sét và dây d n. 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. V i dây ch ng sét ta ph i tính t ng tr khi có v ng quang và khi không có v ng quang. + Khi không có v ng quang: Zdcs =60. ln [ ( 2. 15,2 ) / ( 5,5. 10-3 )] = 517 Ω + Khi có v ng quang, ta ph i chia Zdcs cho h s hi u ch nh v ng quang. λ = 1,3 ( tra b ng 3-3 sách hư ng d n thi t k k thu t i n cao áp). Tr n T Bình - HT .K35 Trang 15
án t t nghi p K thu t i n cao áp Zdvqcs = Zdcs / λ = 517/1,3 = 397,69 Ω. 2.1.2.4 - H s ng u h p gi a dây d n ch ng sét v i các dây pha. Công th c (2 – 11) ư c xác nh 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 ó: + h2: cao trung bình c a dây ch ng sét. + D12: kho ng cách gi a dây pha và nh c a dây ch ng sét. + d12: kho ng cách gi a dây ch ng sét và dây pha. + h1: cao trung bình c a dây d n pha. + λ: h s hi u ch nh v ng quang (λ = 1,3) Theo k t qu tính trư c ta có: hddA = 10,8m ; hddB = hddC = 7,8m ; hddcs = 15,2m. Áp d ng nh lý Pitago ta có kho ng cách t dây ch ng sét n các dây pha và t dây pha n nh c a dây ch ng sét như hình ( 2 – 5). Tr n T Bình - HT .K35 Trang 16
án t t nghi p K thu t i n cao áp V i pha A: d12 = ( ID) 2 + ( IA) 2 = 4,2 2 + 1,5 2 = 4,46m D 4,2m A 16,2m 1,5m B C K 12m 1,75m 9m 16,2m D' K 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 V i 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 H s ng u h p gi a pha A và dây ch ng sét : áp d ng công th c (2 – 11): 24,5 ln 4,46 K= = 0,19768 2.15,2 ln 5,5.10 −3 Tr n T Bình - HT .K35 Trang 17
án t t nghi p K thu t i n cao áp Khi có v ng quang: KA-csvq = KA-cs. λ = 1,3. 0,19768 = 0,257. H s ng u h p pha B (ho c pha C )v i dây ch ng sét: 18,08 ln 7,41 K B − cs = K C − cs = = 0,1 2.15,2 ln 5,5.10 −3 Khi có v ng quang : vq vq K B − cs = K C −cs = 0,1.1,3 = 0,13 2.1.2.5- Góc b o v c a ch ng sét. T hình (2 – 2 ) ta có: 1,5 = 0,357 ⇒ α A = 19,65 0 tgα A = 4,2 1,75 = 0,243 ⇒ α B = α C = 13,66 0 tgα B = tgα C = 7,2 2.1.2.6- S l n sét ánh vào ư ng dây. Áp d ng công th c (2-4) v i l = 100km ; hddcs = 15,2 m ; nng.s= 70ngày/ năm ;m t sét = 0,15. Ta có: N = 0,15. 6 . 15,2. 70. 100. 10-3 = 96 l n/ 100km. năm. T cơ s lý thuy t và các k t qu trên ta ti n hành tính toán su t c t cho ư ng dây v i ba kh năng ã nêu i v i ư ng 110kV. 2.2 - TÍNH SU T C T C A Ư NG DÂY 110KV DO SÉT ÁNH VÒNG QUA DÂY CH NG SÉT VÀO DÂY D N. ư ng dây có U ≥ 110kV ư c b o v b ng dây ch ng sét, tuy v y v n có nh ng trư ng h p sét ánh vòng qua dây ch ng sét vào dây d n. Tuy xác su t này nh nhưng v n ư c xác nh b i công th c sau: α h cs lg Vα = −4 (2-15) 90 Trong ó: α: góc b o v c a dây ch ng sét ( ). Tr n T Bình - HT .K35 Trang 18
án t t nghi p K thu t i n cao áp hcs : chi u cao c t dây ch ng sét ( m). Khi dây d n b sét ánh, dòng trên dây d n là IS/4, vì m ch c a khe sét s ư c n i v i t ng tr sóng c a dây d n có tr s 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 th coi dây d n hai phía ghép song song và Zdd = (400÷500) Ω nên dòng i n sét gi m i nhi u so v i khi sét ánh vào nơi có n i t t t. Ta có dòng i n sét nơi ánh là: Z0 I ≈s I = Is (2 − 13) 2 Z Z 0 + dd 2 Z0: T ng tr sóng c a khe sét. i n áp lúc ó trên dây d n là: I s .Z dd U dd = (2-14) 4 Khi Udd ≥ U50%s c a chu i s thì có phóng i n trên cách i n gây s c ng n m ch 1 pha N(1 ) t ( 2 – 14) ta có th vi t: I s .Z dd ≥ Us % 50 4 Hay l n c a dòng i n sét có th gây nên phóng i n trên cách i n là: Tr n T Bình - HT .K35 Trang 19