Chng 3 - WordPress.com€¦ · Web viewDïng ph¬ng ph¸p m« h×nh th× cã thÓ cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc ®êng cong tÝnh to¸n nguy hiÓm cho bÊt kú mét tr¹m cã kÕt

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp§¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Bé m«n HÖ thèng §iÖn--------------------------------

Céng hoµ x· héi chñ nghÜa ViÖt Nam

§éc lËp – Tù do – H¹nh phóc--------***--------

NhiÖm vô thiÕt kÕ ®å ¸n tèt nghiÖp

Hä vµ tªn: Líp : I. §Çu ®Ò thiÕt kÕ:

B¶o vÖ chèng sÐt cho tr¹m biÕn ¸p 110 / 35 kV.(S¬ ®å tr¹m cho nh h×nh vÏ)

II. Çc sè liÖu ban ®Çu:Tr¹m biÕn ¸p 110/35 kV cã:KÝch thíc tr¹m lµ 100x64mBèn lé 110 kV ®i vµoHai m¸y biÕn ¸p§iÖn trë suÊt cña ®Êt lµ ® = 0,8.102 .m§iÖn trë cña cét ®êng d©y RC = 10 Cïng s¬ ®å mÆt b»ng ®i kÌm

III. Néi dung çc phÇn thuyÕt minh vµ tÝnh to¸n1. TÝnh to¸n ph¹m vi b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp

vµo tr¹m biÕn ¸p.2. TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m.3. TÝnh to¸n chØ tiªu chèng sÐt cho ®êng d©y 110 kV.4. TÝnh to¸n b¶o vÖ chèng sãng truyÒn vµo tr¹m 35 kV.

IV. Çc b¶n vÏ vµ ®å thÞ minh ho¹

1

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp

B¶y b¶n vÏ A0 kÌm theo.

Ngµy giao nhiÖm vô thiÕt kÕ:Ngµy hoµn thµnh ®å ¸n:

Çn bé híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp:

TS. NguyÔn Minh chíc

Sinh viªn thùc hiÖn

2


Môc lôcCh¬ng më ®Çu: Qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn vµ t×nh h×nh chèng sÐt ë ViÖt Nam....................................................1. HiÖn tîng phãng ®iÖn cña sÐt - nguån, ph¸t sinh qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn.......................................................1.1. Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn cña sÐt..........................................................................................................................................................................................................................................1.2. Tham sè cña phãng ®iÖn sÐt. ...........................................................................................................................................................................................................................................1.3. Cêng ®é ho¹t ®éng cña sÐt. .............................................................................................................................................................................................................................................2. T×nh h×nh gi«ng sÐt ë ViÖt Nam.

3. KÕt luËn :Ch ¬ng 1 : B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp tr¹m biÕn ¸pI. Kh¸i niÖm chungII. Çc yªu cÇu kü thuËt khi tÝnh to¸n b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m biÕn ¸pIII. TÝnh to¸n thiÕt kÕ çc ph¬ng ¸n bè trÝ cét chèng sÐt1.Çc c«ng thøc sö dông ®Ó tÝnh to¸n2. Çc sè liÖu dïng ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ cét chèng sÐt b¶o vÖ tr¹m biÕn ¸p3. V¹ch çc ph¬ng ¸n b¶o vÖ3.1- Ph¬ng ¸n 13.2 Ph¬ng ¸n 23.3 KÕt luËn chung

3

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpCh¬ng 2 : TÝnh to¸n nèi ®Êt tr¹m biÕn ¸pI.Giíi thiÖu chungII- Çc sè liÖu dïng ®Ó tÝnh to¸n nèi ®Êt.III- tÝnh to¸n hÖ thèng nèi ®Êt1. TÝnh to¸n nèi ®Êt an toµn. 2. Nèi ®Êt chèng sÐt3. Nèi ®Êt bæ xung. 3.1. §iÖn trë cña thanh. 3.2. §iÖn trë cña cäc. 3.3. §iÖn trë bæ xung. 3.4. Tæng trë vµo cña hÖ thèng nèi ®Êt khi cã nèi ®Êt bæ xung. Ch ¬ng 3: B¶o vÖ chèng sÐt ®êng d©y t¶i ®iÖnI.Çc yªu cÇu chung 1. §Æt vÊn ®Ò2. TÝnh to¸n sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐtII. Çc tham sè cña ®êng d©y 110kV lé kÐp vµ çc sè liÖu tÝnh to¸n1. Çc tham sè cña ®êng d©y 110kV lé ®¬n2. Çc sè liÖu tÝnh to¸nIII. TÝnh to¸n çc tham sè sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y1. Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y2. SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn3.TÝnh to¸n suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît 4. TÝnh to¸n suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét5. §iÖn ¸p ®Æt lªn çch ®iÖn pha A trong trêng hîp sÐt

4

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp®¸nh vµo ®Ønh cét Ch ¬ng 4 : B¶o vÖ chèng sãng truyÒn vµo tr¹m tõ ®-êng d©y 110kV

I - Kh¸i niÖm chung1. Kh¸i qu¸t chung2 . §Æc ®iÓm3.Kho¶ng çch giíi h¹nII- ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n qu¸ ®iÖn ¸p trªn çch ®iÖn cña thiÕt bÞ khi cã sãng truyÒn vµo tr¹mIII. S¬ ®å tÝnh to¸n sãng truyÒn tr¹m.1-TÝnh thêi gian truyÒn sãng gi÷a çc nót.

2-TÝnh ®iÖn ¸p t¹i çc nót

3. KiÓm tra an toµn cña çc thiÕt bÞ trong tr¹m

5


Ch¬ng më ®ÇuQu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn

vµ t×nh h×nh chèng sÐt ë ViÖt Nam

Nghiªn cøu gi«ng sÐt vµ çc biÖn ph¸p b¶o vÖ chèng sÐt ®· cã mét lÞch sö l©u dµi, nh÷ng hÖ thèng thiÕt bÞ ¸p dông nh÷ng thµnh tùu tiªn tiÕn, ®¶m b¶o phßng chèng sÐt mét çch h÷u hiÖu, an toµn, ®¸p øng ®îc nhu cÇu thùc tiÔn ®ßi hái. Tuy nhiªn gi«ng sÐt lµ hiÖn tîng tù nhiªn : mËt ®é, thêi gian vµ cêng ®é ho¹t ®éng mang tÝnh ngÉu nhiªn. V× vËy trong nghiªn cøu chèng sÐt vÉn cßn tån t¹i mét sè vÊn ®Ò cÇn gi¶i quyÕt.1. HiÖn tîng phãng ®iÖn cña sÐt - nguån, ph¸t sinh qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn.

1.1. Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn cña sÐtSÐt lµ mét trêng hîp phãng ®iÖn tia löa khi kho¶ng

çch gi÷a çc ®iÖn cùc rÊt lín (trung b×nh kho¶ng 5km). Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn cña sÐt gièng nh qu¸ tr×nh x¶y ra trong trêng kh«ng ®ång nhÊt. Khi çc líp m©y ®îc tÝch ®iÖn (kho¶ng 80% sè trêng hîp phãng ®iÖn sÐt xuèng ®Êt diÖn tÝch cña m©y cã cùc ©m tÝnh). Tíi møc ®é cã thÓ t¹o nªn cêng ®é lín sÏ h×nh thµnh dßng ph¸t triÓn vÒ phÝa mÆt ®Êt. Giai ®o¹n nµy gäi lµ giai ®o¹n phãng ®iÖn tiªn ®¹o vµ dßng gäi lµ tia tiªn ®¹o.

Tèc ®é di chuyÓn trung b×nh cña tia tiªn ®¹o cña lÇn phãng ®iÖn ®Çu tiªn kho¶ng 1,5.107 cm/s, cña çc lÇn sau nhanh h¬n vµ ®¹t tíi 2.108 cm/s (trong mét ®ît sÐt ®¸nh cã thÓ cã nhiÒu lÇn phãng ®iÖn kÕ tiÕp nhau trung b×nh lµ ba lÇn).

Tia tiªn ®¹o lµ m«i trêng plama cã ®iÖn dÉn rÊt lín. §Çu tia nèi víi mét trong çc trung t©m ®iÖn tÝch cña líp m©y ®iÖn nªn mét phÇn ®iÖn tÝch cña trung t©m nµy ®i

6

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpvµo trong tia tiªn ®¹o vµ ph©n bè cã thÓ xem nh gÇn ®Òu däc theo chiÒu dµi tia. Díi t¸c dông cña ®iÖn trêng cña tia tiªn ®¹o, sÏ cã sù tËp trung ®iÖn tÝch kh¸c dÊu trªn mÆt ®Êt mµ ®Þa ®iÓm tËp kÕt tuú thuéc vµo t×nh h×nh dÉn ®iÖn cña ®Êt. NÕu vïng ®Êt cã ®iÖn dÉn ®ång nhÊt th× ®Þa ®iÓm nµy n»m ngay ë phÝa díi ®Çu tia tiªn ®¹o. Trêng hîp mÆt ®Êt cã nhiÒu n¬i ®iÖn dÉn kh¸c nhau th× ®iÖn tÝch trong ®Êt sÏ tËp trung vÒ n¬i cã ®iÖn dÉn cao.

Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn sÏ ph¸t triÓn däc theo ®êng søc nèi liÒn gi÷a ®Çu tia tiªn ®¹o víi n¬i tËp trung ®iÖn tÝch trªn mÆt ®Êt v× ë ®©y cêng ®é trêng cã trÞ sè lín nhÊt vµ nh vËy lµ ®Þa ®iÓm sÐt ®¸nh trªn mÆt ®Êt ®· ®-îc ®Þnh s½n. TÝnh chÊt chän läc cña phãng ®iÖn ®· ®îc vËn dông trong viÖc b¶o vÖ trèng sÐt ®¸nh th¼ng cho c«ng tr×nh.1.2. Tham sè cña phãng ®iÖn sÐt.

Tham sè chñ yÕu cña phãng ®iÖn sÐt lµ dßng ®iÖn sÐt. HiÖn nay ®· tÝch luü ®îc kh¸ nhiÒu sè liÖu thùc nghiÖm vÒ tham sè nµy (®o b»ng thái s¾t tõ hoÆc b»ng m¸y hiÖn sãng cao ¸p).

KÕt qu¶ ®o lêng cho thÊy biªn ®é dßng ®iÖn sÐt (Is) biÕn thiªn trong ph¹m vi réng tõ vµi kA tíi hµng tr¨m kA vµ ®îc ph©n bè theo quy luËt thùc nghiÖm sau :

Vi =

Vi : x¸c suÊt xuÊt hiÖn sÐt cã biªn ®é dßng ®iÖn isQuy luËt nµy còng ®îc biÓu thÞ trªn ®êng cong (h×nh

1)

7


§é dèc trung b×nh : a = ( Tds : ®é dµi ®Çu

sãng)

X¸c suÊt cña ®é dèc trung b×nh cña dßng ®iÖn sÐt (H×nh 2)

D¹ng sãng cã ®Çu sãng xiªn gãc ë (hØnh 3) dïng khi qu¸ tr×nh cÇn xÐt x¶y ra ë ®Çu sãng hoÆc trong çc trêng hîp mµ thêi gian diÔn biÕn t¬ng ®èi ng¾n so víi ®é dµi sãng. Trong çc trêng hîp nµy sù gi¶m dßng ®iÖn sau trÞ sè cùc ®¹i kh«ng cã ý nghÜa nªn khi t > Tds cã thÓ xem dßng

8

0,6

102030

40

50

0 0,2 0,4 0,8

KA/sa

1,0Ua

H×nh 2

60

204060

80

100

0 20 40 80 %

Vi

KA

Is

H×nh 1

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp®iÖn kh«ng thay ®æi vµ b»ng trÞ sè biªn ®é. Ngîc l¹i khi qu¸ tr×nh x¶y ra trong thêi gian dµi (t >>Tds) nh khi tÝnh to¸n vÒ hiÖu øng dßng ®iÖn sÐt cã thÓ kh«ng sÐt ®Õn giai ®o¹n ®Çu sãng vµ d¹ng sãng tÝnh to¸n ®îc chän theo d¹ng hµm sè mò (h×nh 4).

1.3. Cêng ®é ho¹t ®éng cña sÐt.

Cêng ®é ho¹t ®éng cña sÐt ®îc biÓu thÞ b»ng sè ngµy cã gi«ng sÐt hµng n¨m (Nng.s) hoÆc tæng sè thêi gian kÐo dµi cña gi«ng sÐt trong n¨m tÝnh theo thêi gian (Ng.s). Theo sè liÖu thèng kª cña nhiÒu níc, sè ngµy sÐt hµng n¨m ë vïng xÝch ®¹o kho¶ng 100 150 ngµy, vïng nhiÖt ®íi tõ 75 100 ngµy, vïng «n ®íi kho¶ng 30 50 ngµy.

* MËt ®é sÐt :

- Lµ sè lÇn cã sÐt ®¸nh trªn diÖn tÝch 1km2 trªn mÆt ®Êt øng víi 1 ngµy sÐt.

ms = 0,1 0,15

Sè lÇn sÐt ®¸nh trªn diÖn tÝch 1m2 mÆt ®Êt trong 1 n¨m sÏ lµ :

9

Is = a.t

Is = a.Tds

H×nh 3Tds

IsIs/2

T = is =Is

tt

isis

H×nh 4

Ts


N = ms. nng.S = (0,1 0,15) nng.S

2. T×nh h×nh gi«ng sÐt ë ViÖt Nam.

ViÖt Nam lµ mét níc khÝ hËu nhiÖt ®íi nãng Èm, ho¹t ®éng cña gi«ng sÐt cã cêng ®é m¹nh. Thùc tÕ sÐt ®· g©y nhiÒu c¶n trë ®Õn ®êi sèng, x· héi con ngêi.

Theo ®Ò tµi KC - 03 - 07 cña ViÖn N¨ng lîng, sè ngµy gi«ng sÐt trªn miÒn B¾c níc ta thêng dao ®éng trong kho¶ng tõ 70 100 ngµy vµ sè lÇn gi«ng tõ 150 300 lÇn, vïng gi«ng sÐt nhiÒu nhÊt trªn miÒn B¾c lµ vïng Tiªn Yªn - Mãng Çi. T¹i ®©y hµng n¨m cã tõ 250 300 lÇn. TËp trung trong kho¶ng tõ 100 110 ngµy. Th¸ng nhiÒu gi«ng nhÊt lµ çc th¸ng 7, 8 cã tíi 25ngµy/th¸ng. N¬i Ýt gi«ng nhÊt miÒn B¾c lµ vïng Qu¶ng B×nh, hµng n¨m chØ cã kho¶ng 80 ngµy gi«ng.

Nh×n chung ë B¾c bé mïa gi«ng tËp trung trong kho¶ng tõ th¸ng 5 th¸ng 6, ë phÝa T©y cña Trung Bé vµ B¾c Bé mïa gi«ng t¬ng ®èi sím h¬n. B¾t ®Çu vµo th¸ng 4 qu¸ tr×nh diÔn biÕn cña mïa gi«ng thêng cã xª dÞch trong kho¶ng th¸ng 5, th¸ng 6 lµ nhiÒu nhÊt. ë miÒn Nam còng kh¸ nhiÒu gi«ng, hµng n¨m trung b×nh quan s¸t ®îc tõ 40 50 ngµy (®Õn 100 ngµy tuú n¬i) khu vùc nhiÒu gi«ng nhÊt lµ vïng §ång b»ng Nam Bé, sè ngµy gi«ng hµng n¨m trung b×nh lªn tíi 120 140 ngµy (Sµi Gßn : 138 ngµy, Hµ Tiªn : 129 ngµy).

ë B¾c Bé chØ cã kho¶ng trªn díi 100 ngµy. Mïa ®«ng ë Nam Bé tõ th¸ng 4 th¸ng 9 trõ th¸ng 11 cã sè ngµy gi«ng trung b×nh 10 ngµy/1 th¸ng. Cßn suèt 6 th¸ng tõ

10

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpth¸ng 5 11 mçi th¸ng ®Òu quan s¸t ®îc trung b×nh tõ 15 20 ngµy gi«ng.

ë T©y Nguyªn, trong mïa ®«ng thêng chØ 2 3 th¸ng sè ngµy gi«ng ®¹t tíi 1 5 ngµy. §ã lµ çc th¸ng 4, 5, 9. Th¸ng cùc ®¹i (th¸ng 5) trung b×nh quan s¸t ®îc chõng 15 ngµy gi«ng.

Qua kh¶o s¸t sè liÖu ë trªn ta thÊy r»ng t×nh h×nh gi«ng sÐt trªn 3 miÒn kh¸c nhau nhng cã nh÷ng vïng l©n cËn nhau, mËt ®é gi«ng sÐt t¬ng ®èi gièng nhau. §Ó tæng kÕt t×nh h×nh gi«ng sÐt ë ViÖt Nam mét çch hÖ thèng qua kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi KC-03-07 ngêi ta ®· lËp ®îc b¶n ®å ph©n vïng gi«ng trong ®ã nªu râ toµn thÓ l·nh thæ ViÖt Nam cã thÓ ph©n thµnh 5 vïng 147 khu vùc.

STT Vïng Ngµy gi«ng trung b×nh

(ngµy/n¨m)

gi¬ gi«ng trung b×nh

(ngµy/n¨m)

MËt ®é sÐt

trung b×nh

(lÇn/km)

th¸ng gi«ng

cùc ®¹i

1 §ång b»ng ven biÓn MiÒn B¾c

81,4 215,6 6,47 8

2 MiÒn nói Trung du MiÒn B¾c

61,6 219,1 6,33 7

3 Cao nguyªn MiÒn Trung 47,6 126,21 3,31 5,8

4 Ven biÓn MiÒn Trung 44 95,2 3,35 5,8

5 §ång b»ng MiÒn Nam 60,1 89,32 5,37 5,9

11


B¶ng 1 : Th«ng sè vÒ gi«ng sÐt ë çc vïng

Tõ çc sè liÖu vÒ ngµy giê gi«ng, sè liÖu ®o lêng nghiªn cøu thùc hiÖn qua çc giai ®o¹n, cã thÓ tÝnh to¸n ®Ó ®a ra sè liÖu dù kiÕn vÒ mËt ®é phãng ®iÖn xuèng ®Êt cho çc khu vùc nh ë b¶ng 2.

Qua sè liÖu nghiªn cøu ë trªn ta th©y r»ng ViÖt Nam lµ níc cã sè ngµy gi«ng nhiÒu, mËt ®é sÐt lín. V× vËy gi«ng sÐt lµ hiÖn tîng thiªn nhiªn g©y ra nhiÒu thiÖt h¹i cho líi ®iÖn vµ çc c«ng tr×nh quan träng cña ViÖt Nam.

Sè ngµy gi«ng

Khu vùc ven biÓn miÒn B¾c

Khu vùc trung du

miÒn B¾c

Khu vùc cao

nguyªn miÒn

Ttrung

Khu vùc ven biÓn

miÒn Trung

Khu vùc ven biÓn

miÒn Nam

20 40 2,43

4,862,4 4,2 1,2 2,4 1,22

2,441,26

2,52

40 60 4,86

7,294,2 6,3 2,4 3,6 2,44

3,652,52

3,78

60 80 7,29

9,276,3 8,4 3,6 4,8 3,65

4,873,78

5,04

80

1009,27

12,158,4

10,54,8 6,0 4,87

6,095,04 6,3

100

12012,15

14,510,5

12,66,0 7,2 6,09

7,316,3 7,36

B¶ng 2 : Sè ngµy gi«ng sÐt ë çc khu vùc

3. KÕt luËn :

12


Sau khi nghiªn cøu t×nh h×nh gi«ng sÐt ë ViÖt Nam vµ ¶nh hëng cña gi«ng sÐt tíi ho¹t ®éng cña líi ®iÖn ta thÊy r»ng viÖc b¶o vÖ çc tr¹m ®iÖn vµ çc ®êng d©y trªn kh«ng lµ rÊt cÇn thiÕt.

ë nh÷ng vïng l·nh thæ kh¸c nhau, do ®iÒu kiÖn khÝ hËu vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt kh¸c nhau nªn ®Æc ®iÓm vÒ gi«ng sÐt, tÝnh chÊt vµ møc ®é t¸c h¹i do gi«ng sÐt g©y ra còng kh¸c nhau. V× vËy, viÖc tiÕp thu çc kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ çc th«ng sè gi«ng sÐt ®Æc tÝnh ho¹t ®éng gi«ng sÐt cña tõng vïng, tõng khu vùc ®Ó cã nh÷ng biÖn ph¸p chèng sÐt cho hiÖu qu¶ vµ thÝch hîp.

Ch ¬ng 1 b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp

tr¹m biÕn ¸p

I.Më ®Çu Tr¹m biÕn ¸p lµ mét bé phËn quan träng trong hÖ thèng ®iÖn nhÊt lµ hÖ thèng ®iÖn lín v× khi cÇn truyÒn t¶i ®i xa ngêi ta ph¶i n©ng cao ®iÖn ¸p cao ®Ó cho hiÖu qu¶ kinh tÕ (tæn thÊt ®iÖn ¸p nhá ). §èi víi tr¹m biÕn ¸p theo thiÕt kÕ trong ®å ¸n nµy th× çc thiÕt bÞ ®iÖn cña tr¹m ®îc ®Æt ngoµi trêi (nh m¸y biÕn ¸p, m¸y c¾t, m¸y biÕn ¸p ®o lêng…) nªn khi cã sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m sÏ x¶y ra nh÷ng hËu qu¶ nÆng nÒ (lµm háng ®Õn çc thiÕt bÞ trong tr¹m vµ g©y nªn nh÷ng tæn thÊt vª kinh tÕ cho nh÷ng ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c do bÞ ngõng cung cÊp ®iÖn vµ ¶nh hëng ®Õn ®êi sèng sinh

13

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpho¹t cña con ngêi). Do vËy tr¹m biÕn ¸p thêng cã yªu cÇu b¶o vÖ rÊt cao. HiÖn nay ®Ó b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp cho tr¹m biÕn ¸p ngêi ta dïng hÖ thèng cét chèng sÐt, d©y thu sÐt. T¸c dông cña hÖ thèng nµy lµ tËp trung ®iÖn tÝch ®Ó ®Þnh híng cho çc phãng ®iÖn sÐt tËp trung vµo ®ã, t¹o ra khu vùc an toµn bªn díi hÖ thèng nµy. Cét chèng sÐt lµm b»ng s¾t, bª t«ng hay cét gç. HÖ thèng thu sÐt ph¶i gåm çc d©y tiÕp ®Þa ®Ó dÉn dßng sÐt tõ kim thu sÐt vµo hÖ nèi ®Êt. §Ó n©ng cao t¸c dông cña hÖ thèng nµy th× trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt cña bé phËn thu sÐt ph¶i nhá ®Ó t¶n dßng ®iÖn mét çch nhanh nhÊt, ®¶m b¶o sao cho khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i qua th× ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn bé phËn thu sÐt sÏ kh«ng ®ñ lín ®Ó g©y phãng ®iÖn ngîc ®Õn çc thiÕt bÞ kh¸c gÇn ®ã. Bëi v× khi cã sÐt ®¸nh vµo bé phËn chèng sÐt th× trªn ®ã cã mét ®iÖn ¸p d, nÕu ®iÖn ¸p d nµy ®ñ lín th× nã cã thÓ phãng ®iÖn qua çc thiÕt bÞ kh¸c l©n cËn. Ngoµi ra khi thiÕt kÕ hÖ thèng b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m ta cÇn ph¶i quan t©m ®Õn çc chØ tiªu kinh tÕ sao cho hîp lý vµ ®¶m b¶o vÒ yªu cÇu vÒ kü thuËt, mü thuËt. II. TÝnh to¸n thiÕt kÕ çc ph ¬ng ¸n bè trÝ cét chèng sÐt Dùa vµo ®Æc ®iÓm cña tr¹m ta cã thÓ ®Æt cét chèng sÐt ®éc lËp hay trªn kÕt cÊu cña tr¹m biÕn ¸p. Ta bè trÝ s¬ bé cét chèng sÐt vµ sè lîng cét chèng sÐt trªn c¬ së tËn dông çc ®é cao cña çc thiÕt bÞ kÕt cÊu cña tr¹m.

14

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp1.Çc c«ng thøc sö dông ®Ó tÝnh to¸na) Cét chèng sÐt*) §é cao cét chèng sÐt:

h =hx + ha (1-1) Trong ®ã: + hx : ®é cao cña vËt ®îc b¶o vÖ. + ha : ®é cao t¸c dông cña cét chèng sÐt, ®îc x¸c ®Þnh theo tõng nhãm cét. (ha D/8 m). (víi D lµ ®êng kÝnh vßng trßn ngo¹i tiÕp ®a gi¸c t¹o bëi çc ch©n cét)*) Ph¹m vi b¶o vÖ cña cét chèng sÐt - Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét chèng sÐt ®éc lËp sÏ lµ mét miÒn x¸c ®Þnh bëi mÆt ngoµi cña mét h×nh chãp nãn trßn xoay cã ®êng sinh lµ ®êng cong vµ b¸n kÝnh b¶o vÖ ®èi víi vËt cao hx ®îc tÝnh nh sau:

Trong ®ã: - h: lµ ®é cao cña cét thu sÐt - rx: lµ b¸n kÝnh cña ph¹m vi b¶o vÖ ë ®« cao hx

Tuy nhiªn viÖc sö dông c«ng thøc (1-2) trong thùc tÕ th× mµ ngêi ta chia ra çc trêng hîp sau ®Ó tÝnh to¸n d¹ng c«ng thøc ®¬n gi¶n ho¸: + NÕu hx 2/3h

(1-3)

+ NÕu hx > 2/3h

(1- 4)

15

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp Trong thùc tÕ cã nh÷ng c«ng tr×nh rÊt réng do ®ã ®ßi hái ®é cao cña mét cét lµ rÊt lín g©y khã kh¨n cho thi c«ng nªn ngêi ta thêng phèi hîp nhiÒu cét chèng sÐt víi nhau. - Ph¹m vi b¶o vÖ cña nhiÒu cét phèi hîp víi nhau lín h¬n nhiÒu so víi ph¹m vi b¶o vÖ cña nhiÒu cét ®éc lËp. Tríc tiªn xÐt trêng hîp hai cét chèng sÐt: ph¹m vi gi÷a hai cét ®îc b¶o vÖ nÕu a < 7.h (víi a lµ kho¶ng çch gi÷a hai cét chèng sÐt). Khi cã hai cét chèng sÐt ®Æt gÇn nhau th× ph¹m vi b¶o vÖ ë ®é cao lín nhÊt gi÷a hai cét lµ ho vµ ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

Kho¶ng çch nhá nhÊt tõ biªn cña ph¹m vi b¶o vÖ tíi ®-êng nèi hai ch©n cét lµ rxo vµ ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

H×nh 1.1: Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét chèng sÐt cã cïng ®é cao

16

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp - Trêng hîp hai cét chèng sÐt cã ®é cao kh¸c nhau th× viÖc x¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ ®îc x¸c ®Þnh nh sau: - Khi cã hai cét chèng sÐt 1 vµ 2 cã ®é cao h1 vµ h2 kh¸c nhau:

H×nh 1.2: Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét chèng sÐt cã ®é cao kh¸c ®é cao.

- B»ng çch gi¶ sö vÞ trÝ x cã ®Æt cét chèng sÐt 2’ cã ®é cao h2 , khi ®ã çc kho¶ng çch a12 = a; a12’ = a'. Khi ®ã x¸c ®Þnh ®îc çc kho¶ng çch x vµ a' nh sau víi gi¶ sö h2 > h1. + NÕu h1 > 2.h2/3:

a’ = a- 0,75(h2 – h1) (1-7) + NÕu h1 2.h2/3:

a’ = a – 1,5.h2 (1-8) §èi víi trêng hîp khi cã hai cét chèng sÐt cao b»ng nhau ta cã ph¹m vi b¶o vÖ ë ®é cao lín nhÊt gi÷a hai cét lµ ho :

(1-9)

T¬ng tù ta cã ph¹m vi b¶o vÖ ë ®é cao lín nhÊt gi÷a hai cét 1 vµ 2 lµ:

(1-10)

+ NÕu hx > 2.h0/3 ta cã:

17


r0x = 0,75.h0(1- hx/h0) (1-11) + NÕu hx 2h0/3 ta cã;

r0x = (1-12) - X¸c ®Þnh ®êng kÝnh cña ba cét chèng sÐt:

§Ó b¶o vÖ ®îc mét diÖn tÝch giíi h¹n bëi mét tam gi¸c hoÆc tø gi¸c th× ®é cao cña cét chèng sÐt ph¶i tho¶ m·n: D 8ha

Trong ®ã: + D: Lµ ®êng kÝnh vßng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c ( hoÆc tø gi¸c), t¹o bëi çc ch©n cét. ®ã lµ ph¹m vi mµ nhãm cét cã thÓ b¶o vÖ ®îc. + ha : Lµ ®é cao t¸c dông cña cét chèng sÐt.+Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai hay nhiÒu cét chèng sÐt bao giê còng lín h¬n ph¹m vi b¶o vÖ cña cét ®¬n céng l¹i. §iÒu kiÖn ®Ó cho hai cét chèng sÐt cã thÓ phèi hîp ®îc víi nhau ®Ó b¶o vÖ ®îc vËt cã ®é cao hx nµo ®ã lµ: a 7h. §Ó x¸c ®Þnh ®êng kÝnh cña ®êng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c ta sö dông çc c«ng thøc tÝnh diÖn tÝch tam gi¸c sau:

S = ; S =

Trong ®ã: + p: lµ nöa chu vi tam gi¸c (1;2;3):

+ R: lµ b¸n kÝnh ®êng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c (1;2;3). - X¸c ®Þnh ®êng kÝnh cña ®êng trßn ®i qua bèn ®Ønh cña tø gi¸c: Ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh ®êng kÝnh cña h×nh ch÷ nhËt sau:

(1-14)

18

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpb) D©y thu sÐt*) §é cao cña d©y thu sÐt

h = hx + ha (1-15) Trong ®ã: + hx lµ ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn. + ha lµ ®é cao t¸c dông cña d©y thu sÐt. *) Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y thu sÐt - Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y thu sÐt lµ mét d¶i réng däc theo chiÒu dµi cña d©y dÉn.*) Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y thu sÐt - Khi hx 2h/3:

(1-16)

- Khi hx 2h/3:

(1-17)

*) Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai d©y chèng sÐt

Khi ®Æt hai d©y thu sÐt çch nhau mét kho¶ng s = 4h th× mäi ®iÓm trªn mÆt ®Êt ®îc b¶o vÖ nÕu kho¶ng çch s < 4h. PhÇn bªn ngoµi cña ph¹m vi b¶o vÖ ®îc x¸c ®Þnh nh trêng hîp mét d©y, cßn phÇn bªn trong ®îc giíi h¹n bëi vßng cung qua ba ®iÓm: hai ®iÓm treo d©y chèng

sÐt vµ ®iÓm gi÷a cã ®é cao

19


H×nh 1.3: Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt

2. Çc sè liÖu dïng ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ cét chèng sÐt b¶o vÖ tr¹m biÕn ¸p- Tr¹m cã diÖn tÝch lµ: 100m x64m vµ bao gåm:+ Hai m¸y biÕn ¸p T1 vµ T2 + 4 lé 110kV ®i vµo.- §é cao çc thanh xµ phÝa 110kV lµ 10,7m.3. V¹ch çc ph ¬ng ¸n b¶o vÖ 3.1- Ph ¬ng ¸n 1 a)S¬ ®å bè trÝ çc cét Ph¬ng ¸n nµy ta sö dông 15 cét thu sÐt ®Ó b¶o vÖ tr¹m. §Ó tËn dông ®é cao cña tr¹m ta ®Æt çc cét thu sÐt trªn çc xµ cña tr¹m, s¬ ®å bè trÝ cô thÓ ®îc vÏ chi tiÕt theo h×nh 1.4 sau:H×nh 1.4: S¬ ®å bè trÝ çc cét thu sÐt trong ph¬ng ¸n 1

20


21


b)X¸c ®Þnh ®é cao cña çc cét chèng sÐt +XÐt nhãm cét 1;2;4;5 ta cã:Nhãm cét nµy t¹o thµnh h×nh ch÷ nhËt cã ®êng chÐo chÝnh nh sau:

§é cao t¸c dông cña nhãm cét nµy lµ:

+XÐt nhãm cét 2;3;5;6 ta cã:Nhãm cét nµy t¹o thµnh h×nh ch÷ nhËt cã ®êng chÐo chÝnh nh sau:






+XÐt nhãm cét 7;8;10;11 ta cã: 22

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpNhãm cét nµy t¹o thµnh h×nh ch÷ nhËt cã ®êng chÐo chÝnh nh sau:


+XÐt nhãm cét 8;9;11;12 ta cã: Nhãm cét nµy t¹o thµnh h×nh ch÷ nhËt cã ®êng chÐo chÝnh nh sau:




+XÐt nhãm cét 11; 12;14;15 ta cã: Nhãm cét nµy t¹o thµnh h×nh ch÷ nhËt cã ®êng chÐo chÝnh nh sau:


Qua tÝnh to¸n ®é cao t¸c dông cña çc cét chèng sÐt, cã thÓ lÊy chung mét gi¸ trÞ ®é cao t¸c dông tèi thiÓu cña cét chèng sÐt toµn tr¹m lµ chiÒu cao t¸c dông cña nhãm cét 23

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpnµo cã gi¸ trÞ lín nhÊt. Do vËy ta lÊy gi¸ trÞ ®é cao cña cét chèng sÐt chung lµ: ha = 4,69m cho c¶ hai m¹ng 110 kV vµ 35 kV.Víi m¹ng 110 kV ta cã:

h = hx + ha = 10,7 + 4,69 = 15,39(m) §Ó t¨ng ®é dù tr÷ b¶o vÖ ta chän cét cã ®é cao h = 17m.Víi m¹ng 35 kV ta cã:

h = hx + ha = 7,5 + 4,69 = 12,19(m) §Ó t¨ng ®é dù tr÷ b¶o vÖ ta chän cét cã ®é cao h = 14m.Ngoµi ra v× cã 3 cét ®Æt trªn cét chiÕu s¸ng cã ®é cao lµ 21m.*) Ph¹m vi b¶o vÖ cña cét chèng sÐta) PhÝa 110 kV cã ®é cao cÇn b¶o vÖ lµ 10,7 m. + B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 17m: hx =10,7 m < 2/3 h. Do vËy ta cã:

+ B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 21m: hx =10,7 m < 2/3 h. Do vËy ta cã:

+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (1,2):Ta cã:

V× hx >2/3 h0 nªn ta cã ph¹m vi b¶o vÖ lµ:

24

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp + B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (2,3):Ta cã:


+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (1;4):


+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (3;6):


+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (4,7): a’= a – 0,75.(h1 – h2) = 27,5 – 0,75.( 21 - 17) = 24,5

V× hx < 2/3 h0 nªn ta cã ph¹m vi b¶o vÖ nh sau:

+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (6;9): a’= a – 0,75.(h1 – h2) = 27,5 – 0,75.( 21 - 17) = 24,5

V× hx < 2/3 h0 nªn ta cã ph¹m vi b¶o vÖ nh sau:

25

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpb) PhÝa 35 kV cã ®é cao cÇn b¶o vÖ lµ 7,5 m nªn: + B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 14m: hx =7,5 m < 2/3 h. Do vËy ta cã:

+ B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 21m: hx =7,5 m < 2/3 h. Do vËy ta cã:

+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (7,10): a’= a – 0,75.(h1 – h2) = 22 – 0,75.( 21 - 14) = 17,5


+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (9,12): a’= a – 0,75.(h1 – h2) = 22 – 0,75.( 21 - 14) = 17,5


+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (10,13):



26

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpV× hx >2/3 h0 nªn ta cã ph¹m vi b¶o vÖ lµ:


V× hx <2/3 h0 nªn ta cã ph¹m vi b¶o vÖ lµ:



c) KiÓm tra kh¶ n¨ng b¶o vÖ ®èi víi çc thiÕt bÞ vµ c«ng tr×nh n»m ngoµi ph¹m vi çc cét

Çc thiÕt bÞ ®Òu ®îc an toµn khi ®Æt çc cét b¶o vÖ nh trªn.

* NhËn xÐt: çc cét b¶o vÖ cã chiÒu cao cô thÓ nh sau: h1 = h2 = h3 = h4= h5 =h6= 17m

h7 = h9 = h14 = 21mh10 = h11 = h12 = h13= h15= 14 m

Tõ ®ã ta vÏ ®îc ph¹m vi b¶o vÖ cña çc cét thu sÐt ë ph-¬ng ¸n 1.d) Tæng chiÒu dµi çc cét chèng sÐt Trong ph¬ng ¸n nµy sö dông 15 cét chèng sÐt:

27

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp + 3 cét cao 21m trong ®ã tËn dông ®îc ®é cao cã s½n lµ 21m. + Çc cét cßn l¹i trång ®éc lËp. VËy tæng chiÒu dµi çc cét ph¶i x©y dùng thªm lµ:

H = 7.(17) + 5.14 = 189(m)

28

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp3.2 Ph ¬ng ¸n 2 a) S¬ ®å bè trÝ cét chèng sÐtPh¬ng ¸n nµy ta sö dông 12 cét thu sÐt. §Ó tËn dông ®é cao cña tr¹m ta ®Æt çc cét thu sÐt trªn xµ cña tr¹m, cô thÓ nh sau: + Cét 1; 2 : ta ®Æt trªn xµ cña tr¹m víi ®é cao cã s½n lµ 10,7m + Cét 6; 8 : ta ®Æt trªn xµ cña tr¹m víi ®é cao cã s½n lµ 7,5m + Cét 4; 5; 10: Sö dông chiÒu cao cã s½n cña cét ®Ìn chiÕu s¸ng víi ®é cao cã s½n lµ 21m.Çc cét l¹i lµ çc cét tù do. S¬ ®å bè trÝ çc cét cô thÓ nh trªn h×nh vÏ sau:

29


30


b) X¸c ®Þnh ®é cao cña cét chèng sÐt+ XÐt çc cét (1;2;3) còng nh nhãm cét (1,2,4) Ta cã:Nhãm cét nµy t¹o thµnh tam gi¸c cã çc c¹nh nh sau:

a12 = 34ma13 = =30,23 ma23 = =30,23 m

¸p dông c«ng thøc Hªr«ng cho tam gi¸c khi biÕt ba c¹nh ®Ó t×m b¸n kÝnh ®êng trßn ngo¹i tiÕp.

D = 2.R = 2.18,3 = 36,6(m)§é cao t¸c dông cña nhãm cét nµy lµ:

+ XÐt çc cét (1;3; 4) Ta cã:Nhãm cét nµy t¹o thµnh tam gi¸c cã çc c¹nh nh sau:

a14 = = 51m

a13 = =30,23 ma43 = =36,8 m


D = 2.R = 2.25,8 = 51,6(m)

31

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp§é cao t¸c dông cña nhãm cét nµy lµ:

+ XÐt çc cét (2;3; 5) Ta cã:Nhãm cét nµy t¹o thµnh tam gi¸c cã çc c¹nh nh sau:

a25 = = 51m

a23 = =30,23 ma35 = =36,8 m


D = 2.R = 2.25,8 = 51,6(m)§é cao t¸c dông cña nhãm cét nµy lµ:




32







So s¸nh hai ®é cao ha ta lÊy ®é cao lín nhÊt lµ: ha = 6,45mPhÝa ®iÖn ¸p 110 kV th× ®é cao cña thiÕt bÞ cao nhÊt cÇn b¶o vÖ lµ 10,7 m nªn: §é cao cña çc cét lµ: h = hx + ha = 10,7+ 6,45 = 17,15(m) VËy ta chän ®é cao cña çc cét chèng sÐt: h = 18m.PhÝa ®iÖn ¸p 35 kV th× ®é cao cña thiÕt bÞ cao nhÊt cÇn b¶o vÖ lµ 7,5 m nªn: §é cao cña çc cét lµ: h = hx + ha = 7,5+ 6,45 = 13,95(m)

33

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp VËy ta chän ®é cao cña çc cét chèng sÐt: h = 15m.* X¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ cña çc cét chèng sÐta) PhÝa ®iÖn ¸p 110 kV th× ph¹m vi b¶o vÖ nh sau: +Ph¹m vi b¶o vÖ ®é cao 10,7m cña cét cã ®é cao 18 m lµ:

+Ph¹m vi b¶o vÖ ®é cao 10,7m cña cét cã ®é cao 21 m lµ:



+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (1,4): V× h1 > 2.h2/3:

a’ = a- 0,75(h2 – h1) Nªn ta cã:

a’ = 51 - 0,75.(21 - 18) = 48,75



a’ = a- 0,75(h2 – h1) Nªn ta cã:

34


a’ = 51 - 0,75.(21 - 18) = 48,75


PhÝa ®iÖn ¸p 35 kV th× ph¹m vi b¶o vÖ nh sau: +Ph¹m vi b¶o vÖ ®é cao 7,5 m cña cét cao 15 m:

+Ph¹m vi b¶o vÖ ®é cao 7,5 m cña cét cao 21 m lµ:


a’ = a- 0,75(h2 – h1) Nªn ta cã:

a’ = 22 - 0,75.(21 - 15) = 17,5


+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt:(5;8): V× h1 > 2.h2/3:

a’ = a- 0,75(h2 – h1) Nªn ta cã:

a’ = 22 - 0,75.(21 - 15) = 17,5


35



a’ = a- 0,75(h2 – h1) Nªn ta cã:

a’ = 25,5 - 0,75.(21 - 15) = 21


+ B¸n kÝnh b¶o vÖ gi÷a hai cét thu sÐt: (10;12): V× h1 > 2.h2/3:

a’ = a- 0,75(h2 – h1) Nªn ta cã:

a’ = 25,5 - 0,75.(21 - 15) = 21



V× hx < 2/3 h0 nªn ta cã ph¹m vi b¶o vÖ lµ:


V× hx < 2/3 h0 nªn ta cã ph¹m vi b¶o vÖ lµ:

36


37

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpc) KiÓm tra kh¶ n¨ng b¶o vÖ ®èi víi çc thiÕt bÞ vµ c«ng tr×nh n»m ngoµi ph¹m vi çc cét Ta thÊy tÊt c¶ çc c«ng tr×nh ®Òu n»m trong ph¹m vi b¶o vÖ cña çc cét chèng sÐt.* NhËn xÐt: Víi ®é cao míi nµy ta kiÓm tra l¹i thÊy toµn bé tr¹m ®· ®îc b¶o vÖ hoµn toµn.d) Tæng chiÒu dµi çc cét chèng sÐt Trong ph¬ng ¸n nµy sö dông 12 cét chèng sÐt: + 4 cét cao 18m , trong ®ã cã 2 cét ®Æt trªn ®é cao cã s¼n lµ 10,7 m. + 5 cét cao 15m , trong ®ã cã 2 cét dÆt trªn ®é cao cã s¼n 7,5 m + 3 cét cao 21m ®îc ®Æt trªn cét ®Ìn chiÕu s¸ng cña tr¹m cã chiÒu cao cã s½n lµ 21m. VËy tæng chiÒu dµi çc cét ph¶i x©y dùng thªm lµ:

H = 2.(18 – 10,7) + 2.(15-7,5) + 2.18 + 3.15 = 110,6(m)

38

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp4. KÕt luËn chung+ Ph ¬ng ¸n 1 Dïng 15 cét chèng sÐt trong ®ã cã 7 cét cao 17m vµ 3 cét cao 21m, 5 cét cao 14 m . Tæng chiÒu dµi cÇn x©y dùng lµ 189m.+ Ph ¬ng ¸n 2 Dïng 12 cét chèng sÐt trong ®ã cã 4 cét cao 18m vµ 3 cét ®Æt trªn cét chiÕu s¸ng cã ®é cao 21m, 5 cét cao 15 m. Tæng chiÒu dµi cÇn x©y dùng lµ 110,6m. Ta thÊy c¶ 2 ph¬ng ¸n ®Òu tho· m·n yªu cÇu kÜ thuËt ®Ò ra. Tuy nhiªn ta sÏ chän ph¬ng ¸n 2 bëi v× ph¬ng ¸n nµy lµ cã tÝnh kinh tÕ nhÊt vµ thÈm mü nhÊt.

39


Ch¬ng 2

TÝnh to¸n nèi ®Êt tr¹m biÕn ¸p

I.Më ®Çu

Trong khi thiÕt kÕ mét c«ng tr×nh ®iÖn nµo th× viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt lµ kh«ng thÓ bá qua ®îc. Bëi v× hÖ thèng nèi ®Êt lµ mét phÇn rÊt quan träng trong viÖc b¶o ®¶m an toµn vµ b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p, do ®ã viÖc nèi ®Êt cña tr¹m biÕn ¸p, çc cét thu l«i, çc ®êng d©y, çc thiÕt bÞ chèng sÐt ph¶i ®îc tÝnh to¸n cô thÓ trong khi thiÕt kÕ. Trong hÖ thèng cã çc lo¹i nèi ®Êt sau:

Nèi ®Êt lµm viÖc

NhiÖm vô chÝnh lµ ®¶m b¶o chÕ ®é lµm viÖc b×nh th-êng cña çc thiÕt bÞ, hoÆc mét sè bé phËn cña thiÕt bÞ theo chÕ ®é lµm viÖc ®· quy ®Þnh s½n. §ã lµ nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh m¸y biÕn ¸p, trong hÖ thèng ®iÖn cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt, nèi ®Êt cña m¸y biÕn ¸p ®o lêng vµ çc kh¸ng ®iÖn dïng trong bï ngang trªn çc ®êng d©y cao ¸p truyÒn t¶i ®iÖn…

Nèi ®Êt chèng sÐt

Cã t¸c dông lµm t¶n dßng ®iÖn sÐt vµo trong ®Êt (khi sÐt ®¸nh vµo cét chèng sÐt hay ®êng d©y chèng sÐt) ®Ó gi÷ cho ®iÖn thÕ mäi ®iÓm trªn th©n cét kh«ng qu¸ lín tr¸nh trêng hîp phãng ®iÖn ngîc tõ cét thu l«i ®Õn çc çc

40

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpc«ng tr×nh ®îc b¶o vÖ. Dßng ®iÖn sÐt cã gi¸ trÞ rÊt lín (cã gi¸ trÞ ®Õn hµng tr¨m kA) nÕu kh«ng cã kh¶ n¨ng t¶n nhanh dßng ®iÖn nµy th× trªn hÖ thèng nèi ®Êt cã mét ®iÖn ¸p lín vµ cã kh¶ n¨ng g©y nªn phãng ®iÖn ngîc tíi çc c«ng tr×nh xung quanh.

Nèi ®Êt an toµn

Cã t¸c dông ®¶m b¶o an toµn cho con ngêi khi çch ®iÖn bÞ h háng. Thùc hiÖn nèi ®Êt an toµn b»ng çch nèi ®Êt çc bé phËn kim lo¹i kh«ng mang ®iÖn (nh vá m¸y, thïng dÇu m¸y biÕn ¸p, çc gi¸ ®ì kim lo¹i). Do trong qu¸ tr×nh vËn hµnh th× díi t¸c dég cña m«i trêng, cña ®iÖn ¸p cao…lµm cho çch ®iÖn bÞ h háng do l·o ho¸ nªn trªn çc bé phËn kim lo¹i sÏ cã mét ®iÖn thÕ. §iÖn thÕ nµy cã thÓ g©y nguy hiÓm cho con ngêi. Do ®ã ph¶i nèi ®Êt çc bé phËn nµy lµ ®Ó gi÷ ®iÖn thÕ thÊp vµ b¶o ®¶m an toµn cho con ngêi cã thÓ v« ý tiÕp xóc víi chóng. VÒ nguyªn t¾c lµ ph¶i t¸ch rêi çc hÖ thèng nèi ®Êt nãi trªn nhng trong thùc tÕ ta chØ dïng mét hÖ thèng nèi ®Êt chung cho çc nhiÖm vô. Bëi v× nhiÒu khi viÖc t¸ch rêi tõng hÖ thèng nèi ®Êt lµ kh«ng thÓ thùc hiÖn ®îc (nh ®èi víi tr¹m nhá th× kh«ng thÓ t¸ch rêi ®îc). Do ®ã ®Ó cã thÓ nãi chung çc hÖ thèng nèi ®Êt nµy th× ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu cña c¶ ba hÖ thèng nèi ®Êt nµy (ta ph¶i chän ®iÖn trë nhá nhÊt trong tÊt c¶ ba lo¹i nèi ®Êt). Khi ®iÖn trë nèi ®Êt cµng nhá th× cã thÓ t¶n dßng ®iÖn víi mËt ®é lín, t¸c dông cña nèi ®Êt tèt h¬n an toµn h¬n. Nhng ®Ó ®¹t ®îc trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt nhá th× rÊt tèn kÐm do vËy trong tÝnh to¸n ta ph¶i thiÕt kÕ sao cho

41

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpkÕt hîp ®îc c¶ hai yÕu tè lµ ®¶m b¶o vÒ kü thuËt vµ hîp lý vÒ kinh tÕ.

Mét sè yªu cÇu vÒ kü thuËt cña ®iÖn trë nèi ®Êt: + §èi víi çc thiÕt bÞ ®iÖn nèi ®Êt trùc tiÕp, yªu cÇu

®iÖn trë nèi ®Êt ph¶i tho¶ m·n: R 0,5. + §èi víi çc thiÕt bÞ cã ®iÓm trung tÝnh kh«ng trùc tiÕp nèi ®Êt th×:

+ §èi víi hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh çch ®iÖn víi ®Êt vµ chØ cã mét hÖ thèng nèi ®Êt dïng chung cho c¶ thiÕt bÞ cao ¸p vµ h¹ ¸p th×:

+ Khi dïng nèi ®Êt tù nhiªn nÕu ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn ®· tho¶ m·n yªu cÇu cña çc thiÕt bÞ cã dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt bÐ th× khong cÇn nèi ®Êt nh©n t¹o n÷a. Cßn nÕu ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn kh«ng tho¶ m·n ®èi víi çc thiÕt bÞ cao ¸p cã dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt lín th× ta ph¶i tiÕn hµnh nèi ®Êt nh©n t¹o vµ yªu cÇu trÞ sè cña ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o lµ: RNT 1. HÖ thèng nèi ®Êt gåm cã çc ®iÖn cùc ch«n trong ®Êt vµ nèi víi thiÕt bÞ. V× vËy møc ®é t¶n dßng ®iÖn sÐt lµ phô thuéc vµo tr¹ng th¸i cña ®Êt (do ®Êt lµ m«i trêng rÊt phøc t¹p, ®iÖn trë suÊt cu¶ ®Êt phô thuéc thµnh phÇn cña ®Êt nh tØ lÖ çc lo¹i muèi, axit hoµ tan trong ®Êt, ®iÒu kiÖn khÝ hËu…). Cho nªn ®é dÉn ®iÖn cña ®Êt lµ lu«n lu«n thay ®æi. ë ViÖt nam khÝ hËu thay ®æi theo tõng mïa rÊt m¹nh (mïa kh« th× ®é Èm gi¶m trong khi mïa ma

42

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpth× ®é Èm rÊt lín) v× vËy ®é Èm cña ®Êt còng thay ®æi theo dÉn ®Õn ®iÖn trë suÊt cu¶ ®Êt còng biÕn ®æi trong ph¹m vi réng. Do vËy trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ vÒ nèi ®Êt th× trÞ sè ®iÖn trë suÊt cña ®Êt dùa theo kÕt qu¶ ®o lêng thùc ®Þa vµ sau ®ã ph¶i hiÖu chØnh theo hÖ sè mïa víi môc ®Ých lµ t¨ng cêng an toµn.

C«ng thøc hiÖu chØnh nh sau: tt = ®.Km

Trong ®ã: tt: lµ ®iÖn trë suÊt tÝnh to¸n cña ®Êt.®: ®iÖn trë suÊt ®o ®îc cña ®Êt.Km : hÖ sè mïa cña ®Êt.

HÖ sè Km phô thuéc vµo d¹ng ®iÖn cùc vµ ®é ch«n s©u cña ®iÖn cùc.

§èi víi tr¹m biÕn ¸p ta thiÕt kÕ cã cÊp ®iÖn ¸p 110/35kV vµ çc cét thu l«i ®éc lËp do ®ã ta sö dông h×nh thøc nèi ®Êt tËp trung ®Ó cã hiÖu qu¶ t¶n dßng ®iÖn tèt nhÊt.

MÆt kh¸c do ®Æt çc cét thu l«i trªn xµ nªn phÇn nèi ®Êt chèng sÐt ta nèi chung víi m¹ch vßng nèi ®Êt cña tr¹m.

II- Çc sè liÖu dïng ®Ó tÝnh to¸n nèi ®Êt.§iÖn trë suÊt ®o ®îc cña ®Êt: ® = 0,8.102 .m.§iÖn trë nèi ®Êt cét ®êng d©y: Rc = 10.D©y chèng sÐt së dông lo¹i C-70 cã ®iÖn trë ®¬n vÞ lµ: Ro

=2,38/km.ChiÒu dµi kho¶ng vît ®êng d©y lµ: §èi víi 110kV ®· cho l = 200m. D¹ng sãng tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn sÐt: ta xÐt víi d¹ng sãng chuÈn

43


Is = Trong ®ã: + a: ®é dèc dßng ®iÖn sÐt a = 30kA/s

+ I: biªn ®é dßng ®iÖn sÐt I = 150kA + ®s: thêi gian ®Çu sãng lÊy b»ng:

H×nh 2.1: H×nh d¹ng sãng sÐt.

44

IS(kA)

Imax

t(s)®s


III- tÝnh to¸n hÖ thèng nèi ®Êt1. TÝnh to¸n nèi ®Êt an toµn. 1.1 PhÝa ®iÖn ¸p 110kV

Tr¹m ®iÖn thiÕt kÕ cã ®iÖn ¸p lµ 110/35kV, phÝa 110kV lµ m¹ng ®iÖn cã trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt nªn yªu cÇu cña nèi ®Êt an toµn lµ: R 0,5 .

Thµnh phÇn ®iÖn trë nèi ®Êt R gåm hai thµnh phÇn:+ §iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn (Rtn).+ §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o (Rnt).

§èi víi çc thiÕt bÞ cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt (cã dßng ch¹m ®Êt lín) th× yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o ph¶i cã trÞ sè nhá h¬n 1.

VËy ®iÒu kiÖn nèi ®Êt lµ:

Tõ ®ã rót ra:

a) §iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn. Trong khi thiÕt kÕ viÖc tËn dông ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ. §ã lµ çc h×nh thøc nèi ®Êt ®· cã s½n nh çc ®êng èng, çc kÕt cÊu kim lo¹i cña c«ng tr×nh ch«n trong ®Êt, mãng bª t«ng cèt thÐp… Ta cã c«ng thøc tÝnh gi¸ trÞ RTN nh sau:

Trong ®ã:+ RTN lµ ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn do ta lîi dông cét thu sÐt vµ d©y chèng sÐt.

45

(2 – 1 )(2 – 2 )

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp + n lµ sè ®êng d©y vµo tr¹m: n = 4 + Rcs lµ ®iÖn trë cña d©y chèng sÐt trong mét kho¶ng vît:Rcs= R0.l ta dïng d©y C70 nªn: R0 = 2,38/km. + l lµ chiÒu dµi mét kho¶ng vît: l = 200m + RC lµ ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét: RC = 10 Thay tÊt c¶ çc th«ng sè trªn vµo c«ng thøc (2-2) ta cã:

VËy Rtn= 0,4 < 0,5 (), RNT < 1 ()b) TÝnh ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o.* TÝnh nèi ®Êt m¹ch vßng quanh tr¹m:

M¹ch vßng bao quanh tr¹m cã h×nh ch÷ nhËt cã kÝch th-íc nh sau:

ChiÒu dµi l1 = 64m ChiÒu réng l2 = 40,5m §Ó nèi ®Êt m¹ch vßng ta sö dông thanh dÉn dÑt cã kÝch thíc: 505mm.

S¬ ®å nèi ®Êt m¹ch vßng cã ch«n cäc cña tr¹m nh h×nh (1.2 ):

l2

l1

H×nh 2.2: S¬ ®å nèi ®Êt m¹ch vßng cña tr¹mTa cã c«ng thøc tÝnh ®iÖn trë m¹ch vßng cña tr¹m theo

c«ng thøc sau:

46


TÝnh ®iÖn trë cña m¹ch vßng quanh tr¹m Rm.v :

Trong ®ã:+ tt = ®o.Kmïa (t) lµ ®iÖn trë suÊt tÝnh to¸n cña m¹ch vßng.

Tra b¶ng (2- 1) : Kmïa (T) = 1,6 VËy ta cã: tt = .Kmïa(T) = 80.1,6 = 120 (.m).

+ L lµ chu vi m¹ch vßng: L = 2.(l1 + l2) = 2.(40,5 + 64) = 209(m). + d lµ ®êng kÝnh thanh nèi: d = b/2 = 50/2 = 25 (m.m) = 2,5.10-2 m. +t lµ ®é ch«n s©u: t = 0,8m. + k lµ hÖ sè phô thuéc h×nh d¹ng cña hÖ

thèng nèi ®Êt hay phô thuéc vµo tØ lÖ l1/l2. Ta cã:

C¨n cø vµo b¶ng 2-5 ta vÏ ®îc quan hÖ gi÷a k vµ l2/l1

theo ®å thÞ sau: tõ ®ã ta t×m ®îc gi¸ trÞ cña k: k = 5,8

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5hÖ sè hiÖu chØnh

tØ lÖ l

1/l2

H×nh 2.3: Quan hÖ gi÷a k vµ tØ lÖ l2/l1

47

tl

t'

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp Thay sè vµo biÓu thøc (4-3) ta cã:

NhËn xÐt: ta thÊy r»ng Rm.v > 1 () v× vËy ta ph¶i ®ãng cäc ®Ó gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng.* TÝnh ®iÖn trë ®ãng cäc quanh tr¹m: §Ó ®ãng cäc quanh tr¹m ta sö dông lo¹i thÐp gãc 50x50x5mm, chiÒu dµi l =2,5m.S¬ ®å bè trÝ m¹ch vßng cäc trong hÖ thèng nèi ®Êt cña tr¹m nh h×nh sau:

a

tl

H×nh 2.4: S¬ ®å ®ãng cäc trong tr¹m. Víi:+a: lµ kho¶ng çch gi÷a çc cäc theo chu vi m¹ch vßng.

+l: chiÒu dµi cäc l = 2,5m. +t: ®é ch«n s©u cäc t = 0,8m.

48


H×nh 2.5: H×nh d¹ng cäc sö dông trong hÖ thèng nèi ®Êt

§èi víi mét cäc ®iÖn trë t¶n xoay chiÒu ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

Trong ®ã: + Cäc cã kÝch thíc: l = 2,5m. + : lµ ®iÖn trë suÊt cña ®Êt ®èi víi cäc: = ®o.Kmïa (c)

®o = 80 (.m); Kmïa (c) = 1,4. (Tra b¶ng (2-1) )

tt = 80.1,4 = 112(.m). + d: lµ ®êng kÝnh cäc ®îc tÝnh nh sau: d = 0,95.b = 0,95.50. 10-3 = 4,75. 10-2m. + t: lµ ®é ch«n s©u: t = 0,8m. Gi¸ trÞ t/ ®îc

tÝnh:

Thay sè liÖu vµo c«ng thøc (2- 5 ) ta cã:

VËy ta cã ®iÖn trë cña mét cäc lµ: RC = 35,444.Khi cã nhiÒu cäc ch«n theo m¹ch vßng th× ta cã ®iÖn

trë nèi ®Êt nh©n t¹o ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

Trong ®ã: + Rc : lµ ®iÖn trë t¶n nèi ®Êt cña cäc (). + Rm.v : lµ ®iÖn trë t¶n nèi ®Êt cña m¹ch

vßng ().

49


+ n : lµ sè cäc sö dông trong hÖ thèng nèi ®Êt.

+ m.v vµ c : t¬ng øng lµ hÖ sè sö dông m¹ch vßng, hÖ sè sö dông cäc phô thuéc vµo sè cäc vµ tû sè a/l.

Theo c«ng thøc (2-5) ta chØ míi biÕt Rc vµ R mv vËy ta ph¶i t×m sè cäc ®Ó RNT ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt vµ ph¶i ®¶m b¶o sao cho RNT . MÆt kh¸c th× mv vµ c phô thuéc sè cäc ta sö dông trong hÖ thèng nèi ®Êt. B»ng çch cho øng víi mçi gi¸ trÞ cña n ta tÝnh ®îc mçi gi¸ trÞ RNT. B»ng çch thay ®æi çc gi¸ trÞ cña n ta sÏ cã çc gi¸ trÞ cña RNT t¬ng øng theo c«ng thøc (2-5). - XÐt n1 = 50; ta cã: a/l = 2,296 Tõ ®ã ta tra ®îc: C = 0,59; T = 0,3 Ta tÝnh ®îc:

Ta thÊy r»ng n = 50 cäc th× gi¸ trÞ RNT = 0,969 ®· tho¶ m·n ®iÒu kiÖn trªn. VËy ta ®ãng 50 cäc vµo hÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o.Khi ®ã :

RHT = .

VËy ®¶m b¶o yªu cÇu kÜ thuËt lµ: RHT <0,5 1.2 PhÝa ®iÖn ¸p 35 kV nh sau:

M¹ch vßng bao quanh tr¹m cã h×nh ch÷ nhËt cã kÝch th-íc nh sau:

ChiÒu dµi l1 = 64m ChiÒu réng l2 = 59,5m

50

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp §Ó nèi ®Êt m¹ch vßng ta sö dông thanh dÉn dÑt cã kÝch thíc: 505mm.

S¬ ®å nèi ®Êt m¹ch vßng cã ch«n cäc cña tr¹m nh h×nh (1.2 ):

l2

l1

H×nh 2.2: S¬ ®å nèi ®Êt m¹ch vßng cña tr¹mTa cã c«ng thøc tÝnh ®iÖn trë m¹ch vßng cña tr¹m theo

c«ng thøc sau:TÝnh ®iÖn trë cña m¹ch vßng quanh tr¹m Rm.v :

Trong ®ã:+ tt = ®o.Kmïa (t) lµ ®iÖn trë suÊt tÝnh to¸n cña m¹ch vßng.

Tra b¶ng (2- 1) : Kmïa (T) = 1,6 VËy ta cã: tt = .Kmïa(T) = 80.1,6 = 120 (.m).

+ L lµ chu vi m¹ch vßng: L = 2.(l1 + l2) = 2.(59,5 + 64) = 247(m). + d lµ ®êng kÝnh thanh nèi: d = b/2 = 50/2 = 25 (m.m) = 2,5.10-2 m. +t lµ ®é ch«n s©u: t = 0,8m. + k lµ hÖ sè phô thuéc h×nh d¹ng cña hÖ

thèng nèi ®Êt hay phô thuéc vµo tØ lÖ l1/l2. Ta cã:

51


C¨n cø vµo b¶ng 2-5 ta vÏ ®îc quan hÖ gi÷a k vµ l2/l1

theo ®å thÞ sau: tõ ®ã ta t×m ®îc gi¸ trÞ cña k: k = 5,8

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5hÖ sè hiÖu chØnh

tØ lÖ l

1/l2

H×nh : Quan hÖ gi÷a k vµ tØ lÖ l2/l1 Thay sè vµo biÓu thøc (4-3) ta cã:

V× Rmv = 1,29 < R0 = 4 nªn hÖ thèng nèi ®Êt cho cét nh ®· tÝnh ®¹t yªu cÇu.

2. Nèi ®Êt chèng sÐt2.1. PhÝa ®iÖn ¸p 110 kV. Khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i vµo bé phËn nèi ®Êt, nÕu tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn theo thêi gian rÊt lín th× trong thêi gian ®Çu ®iÖn c¶m sÏ ng¨n c¶n kh«ng cho dßng ®iÖn ®i tíi çc phÇn cuèi cña ®iÖn cùc khiÕn cho ®iÖn ¸p ph©n bè kh«ng ®Òu, sau mét thêi gian, ¶nh hëng cña ®iÖn c¶m mÊt dÇn vµ ®iÖn ¸p ph©n bè sÏ ®Òu h¬n. NÕu thêi gian nµy T<<®s th× ta coi nh lµ nèi ®Êt tËp trung,

52

IS L

G

R

C

G0

L0IS

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpnÕu thêi gian nµy xÊp xØ hoÆc lín h¬n ®s th× lóc nµy hÖ thèng nèi ®Êt nh lµ ®êng d©y dµi vµ ta ph¶i xÐt qu¸ tr×nh qu¸ ®é trong ®êng d©y dµi nµy. Lóc nµy ta thay thÕ m¹ch cã ®Çy ®ñ çc phÇn tö ®Ó xÐt.

H×nh 2.6: S¬ ®å thay thÕ ®Çy ®ñ cña hÖ thèng nèi ®Êt Tuy nhiªn gi¸ trÞ cña ®iÖn c¶m lín h¬n rÊt nhiÒu so víi gi¸ trÞ c¶m cña nã vµ ¶nh hëng cña thµnh phÇn ®iÖn dung lµ rÊt nhá h¬n so víi thµnh phÇn ®iÖn dÉn nªn trong s¬ ®å thay thÕ ta bá qua thµnh phÇn ®iÖn trë vµ ®iÖn dung. Tõ ®ã ta cã s¬ ®å thay thÕ nh h×nh sau:

H×nh 2.6: S¬ ®å tÝnh to¸n thùc tÕ cña hÖ thèng nèi ®Êt.

Thêi gian qu¸ ®é cña qu¸ trinh ph©n bè l¹i ®iÖn ¸p trong hÖ thèng phô thuéc vµo h»ng sè thêi gian T L0.G0.l2

Trong ®ã: + L0 lµ gi¸ trÞ ®iÖn c¶m ®¬n vÞ

53


(2-6)

+ L lµ chu vi cña tr¹m. + r lµ b¸n kÝnh tiÕt diÖn thanh ®iÖn cùc (r =

d/2=1,25cm). + G0 lµ gi¸ trÞ ®iÖn dÉn ®¬n vÞ. G0 =1/R.l (2-7)

+ l lµ chiÒu dµi ®iÖn cùc: l = L/2. + R lµ ®iÖn trë xoay chiÒu tÝnh cho mïa sÐt.

* TÝnh to¸n çc tham sè L0 vµ G0

- X¸c ®Þnh L0: tõ c«ng thøc (2-6) ta cã

- X¸c ®Þnh G0: Ta cã c«ng thøc tÝnh R nh sau:

(2-8)

§iÖn trë cäc tÝnh cho mïa sÐt:

§iÖn trë thanh tÝnh cho mïa sÐt:

Trong ®ã çc gi¸ trÞ cña , , , tra theo b¶ng 2-1(h-íng dÉn lµm ®å ¸n tèt nghiÖp _ NguyÔn Minh Chíc)Tõ ®ã ta tÝnh ®îc R theo c«ng thøc (2-8): theo kÕt qu¶ tra trªn ta cã: Tõ ®ã ta tra ®îc: C = 0,59; T = 0,3 Ta tÝnh ®îc:

54


* TÝnh tæng trë vµo cña hÖ thèng nèi ®Êt Z(0,®s)TÝnh tæng trë vµo cña hÖ thèng nèi ®Êt, tÝnh to¸n

ph©n bè dµi khi kh«ng xÐt qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt. Tõ s¬ ®å thay thÕ ë h×nh 2.8 ta thiÕt lËp ®îc hÖ ph-¬ng tr×nh vi ph©n:

(2-9)

Gi¶i hÖ ph¬ng tr×nh vi ph©n (2-9) ta ®îc ®iÖn ¸p t¹i mét ®iÓm bÊt k× trªn ®iÖn cùc víi d¹ng sãng cña ®Çu vµo cña bé phËn nèi ®Êt lµ d¹ng sãng xiªn gãc. Ta tÝnh to¸n víi d¹ng sãng chuÈn:

Is = Víi: + a lµ ®é dèc cña dßng sÐt (a = 30kA/s) + I lµ biªn ®é cña dßng sÐt ( I = 150kA) + ®s lµ thêi gian ®Çu sãng (s)

(2-10)

Trong ®ã: + + Tk = T1/k2

Do coi hÖ thèng nèi ®Êt lµ sù gÐp song song cña hai tia nªn tæng trë xung kÝch cña hÖ thèng nèi ®Êt t¹i thêi ®iÓm t = ®s sÏ lµ :

(2-11)

55

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp Tõ c«ng thøc trªn ta thÊy tæng trë xung kÝch cña nèi ®Êt gåm hai thµnh phÇn:

+Thµnh phÇn biÕn thiªn theo thêi gian t (thµnh phÇn c¶m øng ).

+Thµnh phÇn æn ®Þnh cã trÞ sè b»ng trÞ sè ®iÖn trë xoay chiÒu lµ:1/(2.G0.l)

Tæng trë xung kÝch cña hÖ thèng nèi ®Êt tiÕn tíi trÞ sè æn ®Þnh cµng nhanh th× trÞ sè ®iÖn trë t¶n cµng ng¾n. ChiÒu dµi cña ®iÖn cùc cµng lín th× ®iÖn ¸p ë ®Çu cuèi cµng bÐ ®iÒu nµy chøng tá çc phÇn ë cuèi cña ®iÖn cùc ph¸t huy t¸c dông kÐm .

§Ó tÝnh Z(0, ®.s) xÐt chuçi:

(2-12)

V× : e-3 =0,05 ; e-4 =0,018 ; e-5 = 0,0067 ; e-6 = 0,00247

Nªn ta chØ xÐt ®Õn e-4. Tõ e-4 rÊt bÐ so víi sè h¹ng tríc

nªn ta cã thÓ bá qua, tøc lµ tÝnh víi k sao cho

Ta cã nªn . VËy:

HÖ sè k lµ nguyªn d¬ng nªn ta cã:

Víi:

®.s = 5s, ta cã:

Nh vËy ta sÏ tÝnh to¸n víi k lín nhÊt lµ 5, tøc lµ k =15Ta cã çc kÕt qu¶ nh b¶ng (2-1 ):

56

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp K 1 2 3 4 5

22.600 5,650 2,511 1,413 0,226

®s/Tk 0,221 0,885 1,991 3,540 22,124

0,851 0,524 0,234 0,075 0

0,851 0,131 0,026 0,005 0

Tõ b¶ng (2-1 ) ta tÝnh ®îc:

Thay çc gi¸ trÞ vµo (2-11) ta ®îc:

KiÓm tra ®iÒu kiÖn nh»m ®¶m b¶o an toµn çch ®iÖn cho m¸y biÕn ¸p víi çc gi¸ trÞ : I =150kA ; Z(0, ®,s) = 3,01 øng víi 2 gi¸ trÞ trªn t¹i thêi ®iÓm dßng ®iÖn sÐt ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt th× thÕ t¹i ®iÓm dßng ®iÖn sÐt ®i vµo lµ:

Uxk= Is, Z(0,®s) = 150.3,01 = 451,5 (kV)VËy ta cã: Uxk = 451,5 kV < U50% = 465kV

2.2 Nèi ®Êt chèng sÐt cho phÝa ®iÖn ¸p 35 kV.Tiªu chuÈn cña nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m biÕn ¸p 35

kV ®îc x¸c ®Þnh bëi çc ®iÒu kiÖn sau:- Kh«ng phãng ®iÖn trong kh«ng khÝ gi÷a çc cét thu

sÐt vµ c«ng tr×nh.

57


- Kh«ng phãng ®iÖn trong ®Êt tõ chæ nèi cña cét thu sÐt ®Õn chç nèi ®Êt cña çc thiÕt bÞ trong tr¹m.

- Theo quy ®Þnh th× kho¶ng çch yªu cÇu lµ:SK >5 m Sd >3 m

Trong tÝnh to¸n lÊy dßng ®iÖn sÐt Is = 150 kA; a = 30 kA/s, ®iÖn ¸p trªn bé phËn nèi ®Êt ®îc x¸c ®Þnh.

§ång thêi tÝnh Rd < 10, Epd = 300kV/s, Edpd = 500 kV/m

tõ ®©y ta x¸c ®Þnh ®îc:

Sk

Sd

Tõ çch bè trÝ cét ta cã: Sk =5 m; Sd = 3mChiÒu cao cÇn b¶o vÖ lµ 8mTõ ®ã:

Rxk <

Sd < 0,5 Rxk -> Rxk < 3/0,5 = 6 VËy muèn b¶o ®¶m yªu cÇu cña chèng sÐt cho tr¹m 35

kV ta ph¶i thiÕt kÕ ®Ó hÖ thèng nèi ®Êt cã ®iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch. Nhá h¬n 6

Ta dïng hÖ thèng cäc §Ó ®ãng cäc quanh tr¹m ta sö dông lo¹i thÐp gãc 50x50x5mm, chiÒu dµi l =2,5m.S¬ ®å bè trÝ m¹ch vßng cäc trong hÖ thèng nèi ®Êt cña tr¹m nh h×nh sau:

58

tl

t'


H×nh 2.4: S¬ ®å ®ãng cäc trong tr¹m. Víi:+a: lµ kho¶ng çch gi÷a çc cäc theo chu vi m¹ch vßng.

+l: chiÒu dµi cäc l = 2,5m. +t: ®é ch«n s©u cäc t = 0,8m.

H×nh d¹ng cäc sö dông trong hÖ thèng nèi ®Êt §èi víi mét cäc ®iÖn trë t¶n xoay chiÒu ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

Trong ®ã: + Cäc cã kÝch thíc: l = 2,5m.

59

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp + : lµ ®iÖn trë suÊt cña ®Êt ®èi víi cäc: = ®o.Kmïa (c)

®o = 80 (.m); Kmïa (c) = 1,2. (Tra b¶ng (2-1) )

tt = 80.1,2 = 96(.m). + d: lµ ®êng kÝnh cäc ®îc tÝnh nh sau: d = 0,95.b = 0,95.50. 10-3 = 4,75. 10-2m. + t: lµ ®é ch«n s©u: t = 0,8m. Gi¸ trÞ t/ ®îc

tÝnh:

Thay sè liÖu vµo c«ng thøc (2- 5 ) ta cã:

VËy ta cã ®iÖn trë cña mét cäc lµ: RC = 30,38.X¸c ®Þnh sè cäc ph¶i ®ãng:

n=

Trong ®ã:n- Sè cäc ph¶i ®ãng.

c- HÖ sè sö dông cäc. V× nªn tra b¶ng phô

lôc 6.6 s¸ch “HÖ thèng cung cÊp ®iÖn …” ta ®îc c =0,73.R0- §iÖn trë cña thiÕt bÞ nèi ®Êt theo quy ®Þnh (R0

=10)VËy:

n =

VËy sè cäc cÇn ®ãng lµ 5 cäc.

60


TÝnh ®iÖn trë cña thanh ngang gåm cã 5 cäc nªn cã chiÒu dµi lµ

L = 5.4 = 20m nªn cã:

RT =

Khi ®ã:

Trong ®ã: + Rc : lµ ®iÖn trë t¶n nèi ®Êt cña cäc (). + RT : lµ ®iÖn trë t¶n nèi ®Êt cña thanh. + n : lµ sè cäc sö dông trong hÖ thèng nèi

®Êt. + T vµ c : t¬ng øng lµ hÖ sè sö dông thanh, hÖ sè sö dông cäc phô thuéc vµo sè cäc vµ tû sè a/l. Víi a/l = 2 nªn ta cã:Tra b¶ng phô lôc s¸ch “Kü thuËt ®iÖn cao ¸p ...” ta ®îc c = 0,73; t = 0,48.VËy:

Rn® =

V× Rnd = 5,52 < RYC = 6 nªn hÖ thèng nèi ®Êt cho cét nh ®· tÝnh ®¹t yªu cÇu.

VËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn chèng sÐt.

61


Ch ¬ ng 3 B¶o vÖ chèng sÐt ®êng d©y t¶i ®iÖn

I.Çc yªu cÇu chung 1. §Æt vÊn ®Ò Trong hÖ thèng ®iÖn th× çc tr¹m biÕn ¸p ®îc b¶o vÖ víi ®é tin cËy rÊt cao nªn sù cè tr¹m sÐt ®¸nh trùc tiÕp lµ rÊt bÐ. Trong khi ®ã ®êng d©y t¶i ®iÖn lµ phÇn tö dµi rÊt lín vµ ®i qua çc vïng cã cêng ®é sÐt ho¹t ®éng kh¸c do vËy kh¶ n¨ng sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y lín h¬n rÊt nhiÒu so víi tr¹m biÕn ¸p. V× vËy cã thÓ coi sù cè do sÐt chñ yÕu lµ ®èi víi ®êng d©y t¶i ®iÖn. Qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn g©y nªn phãng ®iÖn trªn çch ®iÖn vµ truyÒn sãng qu¸ ®iÖn ¸p vµo tr¹m g©y nªn sù cè ph¸ ho¹i çch ®iÖn cña tr¹m (®iÒu nµy ®Æc biÖt nguy hiÓm khi sÐt ®¸nh gÇn tr¹m do vËy çc ®o¹n ®êng d©y gÇn tr¹m ph¶i ®îc t¨ng cêng çch ®iÖn). Qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn cã thÓ xuÊt hiÖn do sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y hoÆc do sÐt ®¸nh xuèng mÆt ®Êt gÇn ®ã g©y nªn qu¸ ®iÖn ¸p c¶m øng trªn ®êng d©y. Trêng hîp nguy hiÓm nhÊt lµ sÐt ®¸nh th¼ng vµo d©y dÉn v× ®êng d©y ph¶i chÞu toµn bé n¨ng lîng cña dßng sÐt v× vËy trêng hîp nµy ®îc chän ®Ó tÝnh to¸n cho ®êng d©y t¶i ®iÖn. Do qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn cã trÞ sè rÊt lín nªn kh«ng thÓ chän møc çch ®iÖn cña ®êng d©y ®¸p øng hoµn toµn yªu cÇu cña qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn. Trong thùc tÕ thêng chän çch ®iÖn víi theo yªu cÇu kinh tÕ nhng suÊt c¾t do sÐt n»m trong kho¶ng cho phÐp.

62

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp ViÖc b¶o vÖ chèng sÐt ®êng d©y thêng kh«ng thÓ ®¹t tuyÖt ®èi ®îc do vèn ®Çu t qu¸ lín cho t¨ng cêng vÒ çch ®iÖn ®êng d©y, hoÆc dïng çc thiÕt bÞ b¶o vÖ chèng sÐt phøc t¹p, ®¾t tiÒn... Do ®ã ph¬ng híng ®óng ®¾n lµ viÖc tÝnh to¸n møc ®é b¶o vÖ chèng sÐt cña ®êng d©y ph¶i xuÊt ph¸t tõ chØ tiªu kinh tÕ, nghÜa lµ mét mÆt lµm cho sè lÇn c¾t ®iÖn ®êng d©y do sÐt g©y ra gi¶m ®Õn møc thÊp nhÊt cã thÓ, mét mÆt ®¶m b¶o tÝnh chÊt kinh tÕ cña biÖn ph¸p chèng sÐt. §iÒu nµy cã nghÜa lµ ta ph¶i t×m ra ®îc ph¬ng thøc b¶o vÖ ®êng d©y t¬ng øng víi trêng hîp tæn h¹i do sÐt g©y ra lµ lín nhÊt.2. TÝnh to¸n sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt Víi ®é treo cao cña d©y trªn cïng lµ h th× ®êng d©y sÏ thu hót vÒ phÝa m×nh çc phãng ®iÖn sÐt trªn d¶i ®Êt réng 6h vµ chiÒu dµi L. Sè lÇn cã phãng ®iÖn xuèng ®Êt trªn diÖn tÝch 1km2

øng víi mét ngµy sÐt lµ (0,1 0,15). VËy sè lÇn sÐt ®¸nh th¼ng trong mét n¨m lµ:

Trong ®ã: + ms lµ sè lÇn phãng ®iÖn sÐt xuèng ®Êt trªn diÖn tÝch 1km2 øng víi mét ngµy sÐt. + h lµ chiÒu cao trung b×nh cña d©y dÉn cao nhÊt. + nngs sè ngµy sÐt h»ng n¨m n¬i cã ®êng d©y ®i qua.

nngs = 75 ngµy Trong dßng ®iÖn sÐt th× hai tham sè quan träng nhÊt lµ biªn ®é vµ ®é dèc cña dßng ®iÖn sÐt. Çc tham sè cña

63

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpdßng ®iÖn sÐt ph©n bè t¶n m¹n, kh«ng ph¶i tÊt c¶ çc lÇn cã sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y ®Òu g©y nªn phãng ®iÖn trªn çch ®iÖn ®êng d©y mµ chØ cã nh÷ng có sÐt cã biªn ®é lín h¬n møc çch ®iÖn cña ®êng d©y th× míi g©y nªn phãng ®iÖn. Kh¶ n¨ng phãng ®iÖn ®îc ®Æc trng bëi sè x¸c suÊt phãng ®iÖn Vp®. Sè lÇn x¶y ra phãng ®iÖn trªn çch ®iÖn trong mét n¨m:

(3-2) Tuy nhiªn kh«ng ph¶i sè lÇn m¸y c¾t nh¶y b»ng sè lÇn cã phãng ®iÖn v× thêi gian t¸c dông cña qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn rÊt ng¾n kho¶ng 100μs trong khi thêi gian lµm viÖc cña b¶o vÖ r¬ le thêng kh«ng bÐ h¬n mét n÷a chu k× tÇn sè c«ng nghiÖp (b»ng 0,01s). Phãng ®iÖn xung kÝch chØ g©y nªn c¾t m¸y c¾t khi nã h×nh thµnh hå quang duy tr× bëi ®iÖn ¸p cña líi ®iÖn. X¸c suÊt h×nh thµnh hå quang phô thuéc nhiÒu yÕu tè trong ®ã yÕu tè quan träng nhÊt lµ gradien cña ®iÖn ¸p lµm viÖc däc theo ®êng phãng ®iÖn.

(3-3) Trong ®ã: +η x¸c suÊt chuyÓn tõ phãng ®iÖn tia löa thµnh hå quang duy tr×. + Elv cêng ®é ®iÖn trêng trªn çch ®iÖn cña ®-êng d©y. + Ulv ®iÖn ¸p lµm viÖc cña ®êng d©y. + lp® lµ chiÒu dµi phãng ®iÖn.

64


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 10 20 30 40 50 60§ iÖn tr êng lµm viÖc(kV/m)

X¸c s

uÊt h

×nh th

µnh h

å qua

ng

H×nh 3.1: Quan hÖ = f(Elv) Sè lÇn c¾t ®iÖn trong mét n¨m lµ:

(3-4) §Ó so s¸nh kh¶ n¨ng chÞu sÐt cña çc ®êng d©y cã tham sè kh¸c nhau ®i qua nh÷ng vïng cã cêng ®é sÐt kh¸c nhau ngêi ta tÝnh trÞ sè suÊt c¾t cña ®êng d©y tÝnh cho ®êng d©y cã chiÒu dµi 100km.

(lÇn/100km/n¨m) (3-5) Tõ c«ng thøc (3-5) ta thÊy ®Ó gi¶m sè lÇn c¾t cña m¸y c¾t do sÐt th× gi¶m trÞ sè cña Vp®, η. ViÖc gi¶m trÞ sè Vp®

®îc thùc hiÖn b»ng çch treo d©y chèng sÐt vµ t¨ng cêng çch ®iÖn( thªm b¸t sø) cña ®êng d©y. ViÖc treo d©y chèng sÐt trong thùc tÕ cho thÊy lµ biÖn ph¸p h÷u hiÖu gi¶m ®îc sè lÇn c¾t cña m¸y c¾t ®iÖn ®êng d©y tuy nhiªn cã çc lu ý sau:

65

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp + D©y chèng sÐt lµm nhiÖm vô chèng sÐt ®¸nh th¼ng vµo ®êng d©y. + ViÖc treo d©y chèng sÐt kh«ng thÓ ®¶m b¶o cã møc chÞu sÐt tuyÖt ®èi (kÓ c¶ trêng hîp kh«ng tÝnh sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt). Bëi v× khi sÐt ®¸nh vµo d©y chèng sÐt th× nã sÏ cã mét ®iÖn ¸p gi¸ng trªn toµn bé nèi ®Êt cét ®iÖn, nÕu ®iÖn trë nèi ®Êt cã gi¸ trÞ lín th× ®iÖn ¸p gi¸ng lín vµ cã thÓ g©y nªn phãng ®iÖn ngîc tíi d©y dÉn. Nh vËy t¸c dông cña d©y chèng sÐt cßn phô thuéc vµo t×nh h×nh nèi ®Êt cña cét ®iÖn. T¹i nh÷ng vïng ®Êt xÊu cã ®iÖn trë suÊt cao lín h¬n 5.104.cm th× d©y chèng sÐt sÏ kh«ng ph¸t huy t¸c dông mµ thêng ngêi ta thêng cè g¾ng gi¶m trÞ sè . Gi¶m (x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang duy tr×) khi gi¶m ®îc cêng ®é ®iÖn trêng däc theo ®êng phãng ®iÖn b»ng çch t¨ng chiÒu dµi cña ®êng phãng ®iÖn (vÝ dô nh dïng xµ gç hoÆc t¨ng chiÒu dµi chuçi sø….).

II. Çc tham sè cña ® êng d©y 110kV vµ çc sè liÖu tÝnh to¸n1. Çc tham sè cña ® êng d©y 110kV lé ®¬n - D©y dÉn lo¹i AC-150 cã d = 17mm. - D©y chèng sÐt lo¹i AC-70 cã d = 11,4mm treo cao 21m. - Chuçi sø gåm 7 b¸t - 4,5 cã chiÒu cao cña mçi b¸t lµ 170mm ChiÒu dµi cña chuçi sø: l = 7.170 = 119(cm) = 1,19(m) - Kho¶ng vît ®êng d©y lµ l = 200m. - §é vâng: f = 3m

66

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp - §é vâng cña d©y dÉn: f = 5m

4 m

1,2 m

20 m

2,5 m 2,5 m

1,7 m

3 m

17,2 m

12,5 m

H×nh 3.2: Cét trung gian. c) ChiÒu cao cña d©y dÉn: b»ng çc kÕt qu¶ tÝnh to¸n vÒ ®é dµi chuçi sø ta tÝnh ®îc ®é cao cña çc pha nh sau: + ChiÒu cao cña d©y chèng sÐt: 20m + Xµ pha A: 17,2m + Xµ pha B: 13,7m + Xµ pha C: 13,7m + ChiÒu dµi cña xµ pha A: 1,7m + ChiÒu dµi cña xµ pha B, C: 2,5m

67

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp Tõ ®ã ta tÝnh ®îc ®é cao cña çc d©y treo: + D©y pha A: hA = 17,2 -1,2 =16(m) + D©y pha B,C : hB = hC = 13,7 -1,2 =12,5(m)2) Çc sè liÖu tÝnh to¸na) §é cao trung b×nh cña d©y dÉn + §é cao trung b×nh cña pha A:

+ §é cao trung b×nh cña pha B, C:

b) §é cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt

c) Tæng trë sãng cña d©y dÉn Tæng trë sãng cña d©y dÉn ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau :

(3-7)

Trong ®ã: + h lµ ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn. + r lµ b¸n kÝnh cña d©y dÉn. + Tæng trë sãng cña d©y thu sÐt

+ Tæng trë sãng pha A:

+ Tæng trë sãng pha B, C:

d) Gãc b¶o vÖ

68

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp + TÝnh gãc b¶o vÖ pha A:

+ TÝnh gãc b¶o vÖ pha B, C:

NhËn xÐt: ta thÊy çc gãc b¶o vÖ < 310 vËy nªn tho¶ m·n yªu cÇu vÒ chèng sÐt.e) HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

(3-8)

Trong ®ã:+h2 lµ ®é treo cao cña d©y chèng sÐt. + r2 lµ b¸n kÝnh cña d©y dÉn. +d12 lµ kho¶ng çch gi÷a d©y chèng sÐt vµ

d©y dÉn pha A. +D12 lµ kho¶ng çch gi÷a d©y chèng sÐt vµ

¶nh cña d©y dÉn pha

69


r2

r1

h1

h2

l12

12D

H×nh 3.3: D©y dÉn vµ ¶nh cña nã. + HÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha A vµ d©y chèng sÐt: - Khi cha tÝnh ®Õn vÇng quang th× hÖ sè ngÉu hîp pha A vµ d©y chèng sÐt ®îc x¸c ®Þnh nh sau: Ta cã: + hcstb = 18m + +

- Khi tÝnh ®Õn vÇng quang:

+ HÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha B, C vµ d©y chèng sÐt: - Khi cha tÝnh ®Õn vÇng quang th× hÖ sè ngÉu hîp pha B, C vµ d©y chèng sÐt ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

70

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp Ta cã: + hcstb = 18m + +

- Khi tÝnh ®Õn vÇng quang:

NhËn xÐt: tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta thÊy hÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha A vµ d©y chèng sÐt lµ lín nhÊt, gãc b¶o vÖ cña pha A còng lín nhÊt do vËy: + §Ó tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn th× ta chØ xÐt cho pha A _lµ pha cã gãc b¶o vÖ lín nhÊt. + §Ó tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît cña d©y chèng sÐt ta tÝnh cho pha cã qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn ®Æt lªn lín nhÊt hay pha cã hÖ sè ngÉu hîp bÐ nhÊt ®ã lµ pha B, C. + §Ó tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét ta ph¶i x¸c ®Þnh qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn ®Æt lªn çc pha vµ ta tÝnh trêng hîp nguy hiÓm nhÊt tøc lµ pha cã Uc®(a,t) lín nhÊt.

III. TÝnh to¸n çc tham sè sÐt ®¸nh vµo ® êng d©y 1. Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ® êng d©y

71

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpKhi sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn th× cã çc kh¶ n¨ng sau: + SÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn (N). + SÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét (N®c). + SÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît (Nkv).

N = N + Nc + Nkv (3-9)a) TÝnh sè lÇn sÐt vßng qua d©y dÉn vµo kho¶ng v ît X¸c suÊt sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng vµo d©y dÉn lµ: V

(3-10)

Trong ®ã:+ lµ gãc b¶o vÖ pha A (A = 23,020) + h lµ chiÒu cao cét ®iÖn (h = 20m).Thay sè vµo c«ng thøc trªn ta tÝnh ®îc:

Sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo pha B lµ:(lÇn/100km.n¨m)

b) Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ kho¶ng v ît

2. SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn - SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau: ndd = N.Vp®. (3-11) Trong ®ã: + Vp® lµ x¸c suÊt phãng ®iÖn do qu¸ ®iÖn ¸p ®êng d©y khi cã sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y dÉn, tham sè nµy ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

(3-

12)

72

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp Víi: + Zdd lµ tæng trë sãng cña d©y dÉn pha B.

+U50% lµ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch cña çc ®iÖn ®êng d©y.

U50% = 660kVTõ ®ã ta x¸c ®Þnh ®îc:

+ lµ x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang.X¸c suÊt h×nh thµnh hå quang phô thuéc chñ yÕu vµo

gradien ®iÖn ¸p lµm viÖc däc ®êng phãng ®iÖn. = f(Elv) = f(Ulv/lp®)

Víi :+Ulv lµ ®iÖn ¸p lµm vÞªc b»ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p pha.

+lp® lµ chiÒu dµi phãng ®iÖn, lÊy b»ng chiÒu dµi chuçi sø (lp® = 1,19m).

Tõ ®ã ta cã:

B»ng çch tra ®å thÞ h×nh 1.2 ta cã øng víi Elv = 48,067 cã = 0,58. Tõ çc tham sè ®· tÝnh ®îc ta thay vµo c«ng thøc tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn.

ndd = N.Vp®. = 0,1701.0,8076.0,58 = 0,08 (lÇn/100km/n¨m)

NhËn xÐt: tõ kÕt qu¶ tÝnh ®îc ta thÊy ®Ó gi¶m ndd b»ng çch gi¶m (t¨ng chiÒu dµi chuçi sø) hoÆc gi¶m gãc b¶o vÖ (t¨ng ®é cao cét thu sÐt) hoÆc t¨ng chiÒu cao cét.

73

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp3.TÝnh to¸n suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v ît

H×nh 3.4: Trêng hîp sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît Khi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît d©y chèng sÐt, ®Ó cho ®¬n gi¶n ta gi¶ thiÕt t¹i vÞ trÝ sÐt ®¸nh dßng ®iÖn sÐt sÏ chia ®Òu hai bªn nh h×nh vÏ. Trong mçi cét ®iÖn dßng ®iÖn sÐt cã gi¸ trÞ lµ a.t/2. Ta gi¶ thiÕt r»ng dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng xiªn gãc, ph¬ng tr×nh cña dßng ®iÖn sÐt lµ:

Is = Khi tÝnh to¸n ta sÏ ph¶i tÝnh víi çc gi¸ trÞ kh¸c nhau cña dßng ®iÖn sÐt. Cô thÓ ta tÝnh víi:

a = 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100 kA/s t = 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10s

Ta sÏ tÝnh to¸n víi çc gi¸ trÞ cña R = 15 Khi ®êng d©y t¶i ®iÖn bÞ sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît cña d©y chèng sÐt th× sÏ sinh ra çc ®iÖn ¸p lµ: ®iÖn ¸p t¸c dông lªn çch ®iÖn kh«ng khÝ gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt, ®iÖn ¸p t¸c dông lªn çch ®iÖn cña chuçi sø. Khi çc gi¸ trÞ nµy dñ lín th× sÏ g©y ra phãng trªn çch ®iÖn ®êng

74

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpd©y g©y nªn sù cè mÊt ®iÖn. Ta sÏ lÇn lît xÐt tõng lo¹i ®iÖn ¸p. Thµnh phÇn ®iÖn ¸p t¸c dông lªn çch ®iÖn kh«ng khÝ sÏ ®îc tÝnh b»ng c«ng thøc:

(3-12)

Trong ®ã: +kd lµ hÖ sè ngÉu hîp gi÷ d©y dÉn vµ d©y

chèng sÐt +a lµ ®é dèc dßng ®iÖn sÐt. +l lµ kho¶ng vît ®êng d©y.

Nh vËy ®iÖn ¸p t¸c dông lªn çch ®iÖn kh«ng khÝ sÏ phô thuéc vµo a vµ l. Trong thiÕt kÕ vµ x©y dùng ®êng d©y ngêi ta thêng chän kho¶ng çch l ®ñ lín ®Ó tr¸nh ch¹m d©y, nªn kh¶ n¨ng xÈy ra phãng ®iÖn ë gi÷a kho¶ng vît lµ rÊt nhá, cho nªn kh¶ n¨ng c¾t ®iÖn ®êng d©y lµ kh«ng ®¸ng kÓ. Do ®ã sÏ bá qua kh«ng tÝnh to¸n lo¹i ®iÖn ¸p nµy mµ chØ t×m hiÓu vÒ ®iÖn ¸p t¸c dông lªn çch ®iÖn chuçi sø.a) §iÖn ¸p çch ®iÖn ®Æt lªn chuçi sø Uc®. §iÖn ¸p t¸c dông lªn chuçi sø khi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît cña d©y chèng sÐt lµ:

(3-13)

Dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng is(t) = a.t do ®ã ta tÝnh ®îc:

(3-14)

§iÖn ¸p lµm viÖc ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

75


§iÖn ¸p t¹i ®Ønh cét ®iÖn khi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît cã sÐt ®Õn ¶nh hëng cña vÇng quang. C«ng thøc tÝnh to¸n:

(3-15)

Trong ®ã:+ a lµ ®é dèc cña dßng ®iÖn sÐt. +Lcs

c lµ ®iÖn c¶m cña th©n cét ®iÖn tÝnh tõ mÆt ®Êt tíi ®iÓm treo d©y chèng sÐt. Gi¸ trÞ cña Lcs

c®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:

Lcsc = l0.hc. (3-16)

l0 lµ ®iÖn c¶m ®¬n vÞ cña th©n cét (l0 = 0,6H/m)hc chiÒu cao cña cét.

Do ®ã ta tÝnh ®îc: Lcsc = 0,6.20 = 12 (H).

+RC lµ ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®êng d©y. + K lµ hÖ sè ngÉu hîp cña d©y chèng sÐt ®èi víi d©y dÉn cã sÐt ®Õn ¶nh hëng cña vÇng quang. HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y chèng sÐt víi d©y dÉn pha A vµ víi d©y dÉn pha B,C kh¸c nhau. Ta sÏ lÊy k nµo cã gi¸ trÞ nhá h¬n bëi khi ®ã th× ®iÖn ¸p çch ®iÖn Uc®(t) ®Æt lªn çch ®iÖn chuçi sø sÏ lín h¬n. Ta cã kC = 0,1274. Sau khi x¸c ®Þnh ®îc çc thµnh phÇn trªn ta thay vµo c«ng thøc tÝnh Uc®(a,t) ta cã:

Tõ ®ã ta cã b¶ng kÕt qu¶ tÝnh ®iÖn ¸p Uc®(a,t) nh sau:

76

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp Ta thÊy Uc®(a,t) phô thuéc vµo thêi gian t vµ ®é dèc ®Çu sãng cña dßng ®iÖn sÐt a vµ gi¸ trÞ cña ®iÖn trë nèi ®Êt R. Gi¸ trÞ cña Uc®(a,t) ®îc cho ë b¶ng 4,2, Tõ b¶ng nµy ta vÏ ®îc ®å thÞ h×nh 4-5, Trªn ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ cña Uc®(a,t) ta vÏ c¶ ®Æc tÝnh phãng ®iÖn cña chuçi sø (®Æc tÝnh V-S) theo b¶ng sè liÖu sau:B¶ng 3-1: §Æc tÝnh V-S cña chuçi sø,

T(s)

1 2 3 4 5 6 7 8

Π-4,5 1020 930 860 805 790 775 755 740

Ta cã kÕt qu¶ cña Uc®(a,t) nh sau: B¶ng 3.2: Ta cã b¶ng sau:

t a 1 2 3 4 5 6 7 8

10 117,8 183,2 248,7 314,1 379,6 445,0 510,5 575,920 235,6 366,5 497,4 628,3 759,2 890,1 1020,9 1151,830 353,4 549,7 746,1 942,4 1138,7 1335,1 1531,4 1727,740 471,2 733,0 994,8 1256,5 1518,3 1780,1 2041,9 2303,750 589,0 916,2 1243,5 1570,7 1897,9 2225,1 2552,4 2879,660 706,8 1099,5 1492,1 1884,8 2277,5 2670,2 3062,8 3455,570 824,6 1282,7 1740,8 2199,0 2657,1 3115,2 3573,3 4031,480 942,4 1466,0 1989,5 2513,1 3036,6 3560,2 4083,8 4607,390 1060,2 1649,2 2238,2 2827,2 3416,2 4005,2 4594,2 5183,2

100 1178,0 1832,5 2486,9 3141,4 3795,8 4450,3 5104,7 5759,2

77

a =


H×nh 3.5: §å thÞ cña Uc®(a,t) khi R =15 Ta nhËn thÊy r»ng khi ®iÖn ¸p ®Æt lªn çch ®iÖn chuçi lín h¬n ®iÖn ¸p phãng ®iÖn th× sÏ phãng ®iÖn, Tõ ®å thÞ ta x¸c ®Þnh ®îc çc cÆp gi¸ trÞ (ai,ti) lµ giao ®iÓm cña Uc®(a,t) víi ®Æc tÝnh V-S cña chuçi sø, Ta x¸c ®Þnh ®îc cÆp th«ng sè nguy hiÓm (Ii,ai) víi Ii = ai.ti

Ta cã b¶ng kÕt qu¶ nh sau:

B¶ng 3.3

a(kA/s) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10ti(R =15)

(s) 0,71 0,87 1,03 1,28 1,54 1,91 2,40 3,22 4,73 9,33

Ii(R=15)

(kA) 70,75 78,16 82,42

89,61 92,31 95,65 96,07 96,58 94,67 93,27

Vi0.066 0.050

0.043

0.032 0.029 0.026 0.025 0.025 0.027 0.028

Va0.000 0.000

0.001

0.002 0.004 0.010 0.025 0.064 0.160 0.400

Va 0.0002 0.0004 0.0010 0.0024 0.0061 0.0153 0.0383 0.0959 0.2399 0.3995

78

a = 10

a = 20

a = 30

a = 40

a = 90a = 80a = 70

a = 50

a = 60


Vp®(10-

3) 0.0103 0,019 0,041 0,0788 0,178 0,392 0,67 0.92 1.02 3,01

PhÇn bªn ph¶i lµ tËp hîp nh÷ng ®iÓm ®Æc trng cho çc lÇn sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y cã g©y lªn phãng ®iÖn, Cßn phÇn bªn tr¸i lµ tËp hîp nh÷ng ®iÓm an toµn. b) X¾c suÊt phãng ®iÖn Vp®

X¾c suÊt phãng ®iÖn Vp® lµ x¾c suÊt ®Ó cho cÆp th«ng sè nguy hiÓm cña phãng ®iÖn sÐt (I,a) thuéc miÒn nguy hiÓm (MNH),Ta cã:

(3-17) (3-18)

MÆt kh¸c ta ®· biÕt:

(3-19)

V1 lµ x¾c suÊt ®Ó cho dßng ®iÖn I lín h¬n mét gi¸ trÞ I i

nµo ®ã: (3-20)

(3-21)

Tõ ®ã ta x¸c ®Þnh ®îc:dVp®=V1.dVa hay Vp®=V1. Va (3-22)

Nªn ta cã:

Tõ ®å thÞ ta x¸c ®Þnh ®îc çc cÆp gi¸ trÞ (a,t) lµ täa ®é cña giao ®iÓm gi÷ ®Æc tÝnh V-S cña chuçi sø vµ Uc®, Tõ ®îc çc cÆp gi¸ trÞ nµy ta x¸c ®Þnh ®îc I = a,t, V1,Va, Va, Vp®. Tõ b¶ng 3.3 ta cã:

79

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp*Uc® khi ®ã lµ :

42,3.10-4

SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît:nkv = Nkv .V p®. = 60,75.3,10-4.0,58 =

0,1987(lÇn/100km,n¨m) NhËn xÐt: Tõ çc kÕt qu¶ tÝnh to¸n ttrªn ta thÊy khi gi¸ trÞ ®iÖn trë nèi ®Êt cµng lín th× su©t c¾t ®êng d©y cµng lín. §Ó gi¶m suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît b»ng çch gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét. §iÒu nµy cã ý nghÜa rÊt lín khi ®êng d©y ®i qua vïng cã ®iÖn trë suÊt bÐ.``

80

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp3) TÝnh to¸n suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét S¬ ®å khi sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét nh sau:

H×nh 3.6: Trêng hîp sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét Khi cã sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét th× dßng ®iÖn sÐt sÏ ®i vµo bé phËn nèi ®Êt cña cét ®iÖn bÞ sÐt ®¸nh ®ång thêi mét phÇn nhá sÏ ®i vµo bé phËn nèi ®Êt cña çc cét l©n cËn. Thêi gian ®Ó cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn vÒ lµ:

Khi cã qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn t¸c dông lªn çch ®iÖn cña ®êng d©y th× ®iÖn ¸p ®Æt lªn çc pha lµ kh«ng gièng nhau do vËy ta ph¶i x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ®Æt lªn tõng pha ®Ó xem xÐt trêng hîp nµo cã gi¸ trÞ lín nhÊt. §iÖn ¸p ®Æt trªn çch ®iÖn çc pha ®îc x¸c ®Þnh trªn c«ng thøc sau:

81


(3-23) Trong ®ã: +Ulv lµ thµnh phÇn ®iÖn ¸p lµm viÖc cña ®-êng d©y (Ulv=57,2kV),

+kvq lµ hÖ sè ngÉu hîp cã tÝnh ®Õn ¶nh hëng cña vÇng quang,

- pha A th× kA = 0,219 - pha B,C th× kB = 0,1247 + lµ thµnh phÇn ®iÖn ¸p c¶m øng trªn d©y

dÉn çc pha g©y nªn bëi ®iÖn trêng bëi ®iÖn tÝch trong khe sÐt vµ trong cét ®iÖn,

(3-24)

+ic lµ dßng ®iÖn sÐt ®i vµo th©n cét, + lµ thµnh phÇn tõ cña ®iÖn ¸p c¶m øng

xuÊt hiÖn trªn d©y dÉn do hç c·m gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt g©y ra,

(3-25)

do ta xÐt víi d¹ng sãng: i = a,t nªn ta cã

(3-26)

+β lµ tèc ®é t¬ng ®èi cña phãng ®iÖn ngîc cña dßng sÐt (β = 0,3),

v = β,c = 0,3,300 = 90(m/μs)

+Lddc trÞ sè ®iÖn c¶m cña phÇn cét ®iÖn tÝnh

tõ mÆt ®Êt tíi ®é treo cao cña d©y dÉn, C«ng thøc tÝnh to¸n: Ldd

c = l0,hdd Víi:+l0 lµ ®iÖn c¶m ®¬n vÞ cña th©n cét (l0 = 0,6

H/m),

82


+hdd lµ ®é cao treo d©y dÉn, + lµ ®iÖn c¶m cña cét ®iÖn, tÝnh tõ mÆt

®Êt tíi ®é cao treo d©y chèng sÐt, = l0.hc = 0,6.20 = 12(H)

+Mcs(t) lµ hç c¶m gi÷a m¹ch khe sÐt vµ m¹ch vßng d©y chèng sÐt,

(3-27)

Do vËy ta cã:

3,1 TÝnh Ucd(a,t) cña pha A §é treo cao cña d©y pha A t¹i vÞ trÝ cét trung gian lµ: hA = 16m Ta sÏ tÝnh to¸n gi¸ trÞ cña tõng thµnh phÇn cña pha cña Uc®(A) víi d¹ng sãng chuÈn (a = 30kA/μs; t = 5μs),* Thµnh phÇn ®iÖn ¸p c¶m øng Uc

®

§iÖn ¸p c¶m øng ®iÖn U®c ®îc x¸c ®Þnh nh sau:

(3-29)

Trong ®ã:+H = hc + hdd = 20 + 16 = 36(m) +h = hc- hdd = 20 – 16 = 4(m), +β lµ tèc ®é t¬ng ®èi cña phãng ®iÖn ngîc cña

sÐt, lÊy β = 0,3 +c vËn tèc truyÒn sãng trong kh«ng khÝ (c =

300m/μs), +v lµ vËn tèc ph¸t triÓn cña phãng ®iÖn ngîc

khe sÐt víi:

83


v = β.c = 0,3.300 = 90(m/μs) +a lµ ®é dèc ®Çu sãng (a = 30kA/μs).

Tõ çc tham sè trªn ta thay vµo c«ng thøc tÝnh U®c ta ®-

îc:

*Hç c¶m gi÷a khe phãng ®iÖn sÐt víi m¹ch vßng d©y dÉn vµ ®Êt C«ng thøc tÝnh:

(3-30)

Thay sè liÖu vµo ta cã:

* Hç c¶m Mcs(t) C«ng thøc tÝnh:

* Dßng ®iÖn sÐt ®i trong cét ic(t) Dßng ®iÖn sÐt ®i vµo cét ®îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc:

(3-21)

Trong ®ã:+Lsc ®iÖn c¶m cña d©y chèng sÐt (kh«ng tÝnh tíi ¶nh hëng cña vÇng quang)

Víi:+lkv lµ chiÒu dµi kho¶ng vît, +Zdd lµ tæng trë sãng cña d©y dÉn,

84


Thay vµo biÓu thøc is(t) ta ®îc :

Do ®ã ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn sÐt trong cét lµ:

Thay çc vµo c«ng thøc tÝnh Uc®(a,t) pha A ta cã :

Uc®(a,t) = 57,2 + 645,22 + 108,25.11(1 – 0,219) + 30.(9,48 - 0,219.12,973)

+ (0,6.14,48 - 0,219.12).17,7 = 1775,7(kV)3,2 TÝnh Ucd(a,t) cña pha B, C Ta sÏ tÝnh to¸n gi¸ trÞ cña tõng thµnh phÇn cña pha cña Uc®(t) víi d¹ng sãng chuÈn (a = 30kA/μs vµ t = 5μs).§é treo cao cña d©y pha B, C t¹i vÞ trÝ cét trung gian lµ: hB

= 12m* Thµnh phÇn ®iÖn ¸p c¶m øng Uc

®

Ta cã:+H = hc + hdd = 20 + 12 = 32(m) +h = hc - hdd = 20 – 12 = 8(m), +kc = 0,1274

Tõ çc tham sè trªn ta thay vµo c«ng thøc tÝnh U®c ta ®-

îc:

85

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp*Hç c¶m gi÷a khe phãng ®iÖn sÐt víi m¹ch vßng d©y dÉn vµ ®Êt C«ng thøc tÝnh hç c¶m:

Thay çc vµo c«ng thøc tÝnh Uc®(a,t) pha B ta cã :Uc®(a,t) = 57,2 + 492,56 + 108,25.11.(1 – 0,1274) + 30.

(6,42 - 0,1274.12,97) + (0,6.10,81 - 0,1274.12).17,7 = 1687,81(kV)

Tõ ®ã ta cã b¶ng tæng kÕt sau:Çc gi¸ trÞ Pha A Pha B

Ulv (kV) 57,2 57,2 Uc (kV) 645,22 492,56 Kvq 0,219 0,1274 ic (kA) 108,25 108,25 dic/dt (kA/μs) 17,7 17,7 Mdd (μH) 8,886 6,486 Mcs (μH) 12,973 12,973 LC

dd (μH) 9,48 6,42 Lc

cs (μH) 12,6 12,6 Lcs ( μH) 270,35 270,35 RC (Ω) 16 16 Uc® (kV) 1775,7 1687,81

86

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp NhËn xÐt: ta thÊy ®iÖn ¸p ®Æt lªn çch ®iÖn cña pha A lín h¬n ®iÖn ¸p ®Æt lªn pha B vµ C nªn ta lÊy pha A ®Ó tÝnh to¸n ®iÖn ¸p t¸c dông lªn chuçi sø khi sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét,3.4 §iÖn ¸p ®Æt lªn çch ®iÖn pha A trong trêng hîp sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét

a)

Thµnh phÇn ®iÖn ¸p c¶m øng ®iÖn U ® c

Víi a vµ t thay ®æi U®c ®îc tÝnh t¬ng tù nh phÇn tríc

Tïy theo gi¸ trÞ cña a vµ t ta sÏ x¸c ®Þnh ®îc gi¸ trÞ kh¸c nhau cña Uc

®. Gi¸ trÞ cña Uc® ®îc tÝnh ë b¶ng sau:

B¶ng 3.5: Gi¸ trÞ cña Uc®(a,t)

t a 1,00 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00

10,00 113,47 130,16 155,14 180,95 199,71 214,46 226,61 236,95 245,9220,00 226,93 260,32 310,28 361,90 399,42 416,10 453,22 473,91 491,8530,00 340,40 390,48 465,42 542,85 599,13 624,16 679,83 710,86 737,7740,00 453,87 520,64 620,55 723,80 798,84 832,21 906,44 947,81 983,6950,00 567,33 650,80 775,69 904,75 998,55 1040,2

61133,0

51184,7

61229,6

160,00 680,80 780,96 930,83 1085,70 1198,2

61248,3

11359,6

61421,7

21475,5

470,00 794,26 911,12 1085,9

7 1266,65 1397,97

1456,36

1586,27

1658,67

1721,46

80,00 907,73 1041,28 1241,11 1447,60 1597,6

81664,4

11812,8

71895,6

21967,3

890,00 1021,20 1171,44 1396,2

5 1628,55 1797,39

1872,47

2039,48

2132,57

2213,30

100,00 1134,66 1301,59 1551,3 1809,51 1997,1 2080,5 2266,0 2369,5 2459,2

87


8 0 2 9 3 3

b)Thµnh phÇn ®iÖn ¸p c¶m øng tõ

Ta cã: (3-32)

Trong ®ã:+Lddc = l0.hdd = 0,6.16 = 9,6(H)

+ lµ tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn sÐt

trong cét, nã phô thuéc vµo t×nh tr¹ng tríc vµ sau khi cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn trë vÒ,

+Mdd(t) lµ hç c¶m phô thuéc vµo t ,Ta cã:

=>

Tïy theo gi¸ trÞ cña t mµ ta cã ®îc çc gi¸ trÞ kh¸c nhau cña Mdd(t). Çc gi¸ Mdd(t) trÞ cho ë b¶ng 3.6c) Thµnh phÇn ®iÖn ¸p Ulv

§iÖn ¸p lµm viÖc ®îc tÝnh nh nh÷ng phÇn tríc:Ulv = 57,2kV

d) Thµnh phÇn ®iÖn ¸p Ucs

C«ng thøc tÝnh to¸n :

(3-33)

Trong ®ã:+Mcs(t) lµ søc ®iÖn ®éng c¶m øng xuÊt hiÖn trªn d©y chèng sÐt g©y lªn bëi dßng ®iÖn sÐt, Mcs(t) phô thuéc vµo t, ta cã:

(3-34)

Tïy theo gi¸ trÞ cña t ta cã ®îc gi¸ trÞ cña Mcs(t) cho ë b¶ng 3-6

88


B¶ng 3.6: Gi¸ trÞ cña Mcs(t) vµ Mdd(t)t(s) 1,00 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00

Mcs(t) 7,67 8,49 9,77 11,14 12,16 12,97 13,65 14,22 14,73Mdd(t) 5,55 6,18 7,16 8,20 8,96 9,57 10,08 10,51 10,88

+ gi¸ trÞ thay ®æi phô thuéc vµo cã hay

kh«ng cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn trë vÒ,*Tríc khi cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn trë vÒ Khi cha cã ph¶n x¹ t¬ng øng víi kho¶ng thêi gian t < 1,33μs (tÝnh ë phÇn tríc)** Dßng ®iÖn trong cét ic(a,t) §Ó tÝnh dßng ®iÖn ®i trong cét ic(a,t) ta sö dông s¬ ®å thay thÕ nh trªn h×nh 3.7. Trong ®ã:+Lc

cs lµ ®iÖn c¶m cña cét bÞ sÐt ®¸nh +R lµ ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®iÖn, +Zvqcs lµ tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt cã

xÐt ®Õn ¶nh hëng cña vÇng quang: Zvqcs = Zcs/λ = 527,19/1,3 = 405,53(Ω),

+Mcs(t) nguån ®iÖn ¸p

IS

a.Mcs (t)

Zvqcs/2Lc

RC

iC(a,t)2iCS

cs

H×nh 3.7: S¬ ®å thay thÕ khi cha cã sãng ph¶n x¹ vÒ,

89

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp Tõ s¬ ®å trªn ta tÝnh ®îc dßng ®iÖn ®i trong cét ®iÖn bÞ sÐt ®¸nh ic(t) cã gi¸ trÞ lµ:

(3-35)

+ Khi R = 15

Thay vµo biÓu thøc ic(a,t) ta cã:

** Tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn sÐt trong cét: diC/dt Ta cã:

+ Khi R = 15

Gi¸ trÞ cña t¬ng øng víi çc R kh¸c nhau ®îc cho ë çc

b¶ng * Sau khi cã ph¶n håi tõ cét l©n cËn trë vÒ, Do ta chØ xÐt hai kho¶ng vît l©n cËn cét bÞ sÐt ®¸nh, nªn ®o¹n d©y chèng sÐt cña kho¶ng vît ®îc thay thÕ bëi ®iÖn c¶m Lcs, S¬ ®å thay thÕ nh sau:

90


I S

a.Mcs (t)

L C

RC

iC(a,t)2iCS

RC/2

LCS/2

CS

H×nh 3.8: S¬ ®å thay thÕ khi cã sãng ph¶n x¹ tõ cét

l©n cËn, Trong ®ã:+RC/2 lµ 1/2 lÇn ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét bªn c¹nh ,

+ lµ ®iÖn c¶m cña mét kho¶ng vît d©y

chèng sÐt kh«ng kÓ ®Õn ¶nh hëng cña vÇng quang Lcs = 270,35H** Dßng ®iÖn trong cét

(3-38)

+Khi R = 15

Do ®ã dßng ®iÖn trong cét khi cã ph¶n x¹ trë vÒ tõ çc cét l©n cËn

)

91


B¶ng3.7: Gi¸ trÞ ic (t) t

a 1,00 1,33 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,0010 8,4 11,5 10,7 15,4 21,8 27,5 32,5 37,1 41,1 44,820 16,9 23,0 21,4 30,9 43,6 54,9 65,1 74,2 82,3 89,630 25,3 34,4 32,1 46,3 65,4 82,4 97,6 111,3 123,4 134,440 33,8 45,9 42,9 61,7 87,2 109,9 130,2 148,3 164,6 179,250 42,2 57,4 53,6 77,1 109,0 137,4 162,7 185,4 205,7 224,060 50,7 68,9 64,3 92,6 130,8 164,8 195,3 222,5 246,9 268,770 59,1 80,4 75,0 108,0 152,6 192,3 227,8 259,6 288,0 313,580 67,6 91,8 85,7 123,4 174,4 219,8 260,4 296,7 329,2 358,390 76,0 103,3 96,4 138,9 196,2 247,3 292,9 333,8 370,3 403,1

100 84,5 114,8 107,1 154,3 218,0 274,7 325,5 370,9 411,5 447,9

** Tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn sÐt BiÓu thøc tÝnh to¸n nh sau :

(kA/s)

Trong ®ã:+Gi¸ trÞ cña Mcs(t) lÊy ë trong b¶ng 3-6 +Lcs = 270,35H +2 tÝnh t¬ng tù phÇn tríc+Khi R = 15

(kA/s)

B¶ng 3.8: B¶ng gi¸ trÞ cña dis/dt. t

a 1,00 1,33 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,0010 9,31 8,67 7,52 6,95 6,21 5,56 4,99 4,48 4,03 3,6220 18,6

2 17,3415,0413,91 12,42 11,13 9,98 8,96 8,05 7,24

30 27,93 26,0022,5720,86 18,63 16,69 14,97 13,44 12,08 10,87

40 37,24 34,6730,0927,82 24,84 22,25 19,96 17,92 16,11 14,49

50 46,55 43,3437,6134,77 31,05 27,81 24,95 22,41 20,14 18,11

60 55,86 52,0145,1341,72 37,27 33,38 29,94 26,89 24,16 21,73

70 65,17 60,6752,6548,68 43,48 38,94 34,93 31,37 28,19 25,35

92


80 74,48 69,3460,1755,63 49,69 44,50 39,92 35,85 32,22 28,97

90 83,79 78,0167,7062,59 55,90 50,06 44,91 40,33 36,25 32,60

100 93,10 86,6875,2269,54 62,11 55,63 49,90 44,81 40,27 36,22

Çc gi¸ trÞ cña ®îc tÝnh ë ë çc b¶ng sau,

Tõ çc kÕt qu¶ tÝnh ®îc ta vÏ ®îc ®å thÞ Uc® = f(a,t) trªn ®å thÞ nµy ta còng vÏ ®êng ®Æc tÝnh V-S cña chuçi sø, KÕt qu¶ tÝnh gi¸ trÞ cña Uc®(a,t) trong çc b¶ng sau:B¶ng gi¸ trÞ Uc®(a,t)

B¶ng 3.9: B¶ng gi¸ trÞ Uc®(a,t).Ucd 1,00 1,33 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,0010 343,7 398,0 384,7 469,7 574,6 662,9 739,2 806,1 865,4 918,220 630,1 738,8 712,1 882,1 1092,

11268,

51408,

31555,

11673,

61779,

130 916,6 1079,

61039,

61294,

61609,

51874,

22083,

92304,

02481,

82640,

140 1203,

01420,

31367,

01707,

02126,

92479,

92759,

53052,

93290,

03501,

050 1489,

51761,

11694,

52119,

52644,

43085,

63435,

03801,

84098,

24362,

060 1775,

92101,

92021,

92531,

93161,

83691,

24110,

64550,

84906,

45222,

970 2062,

42442,

72349,

42944,

43679,

34296,

94786,

25299,

75714,

66083,

980 2348,

82783,

52676,

93356,

94196,

74902,

65461,

76048,

66522,

86944,

890 2635,

33124,

33004,

33769,

34714,

15508,

36137,

36797,

57331,

07805,

8100 2921,

73465,

03331,

84181,

85231,

66113,

96812,

97546,

58139,

28666,

7**X¸c suÊt phãng ®iÖn khi sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét: Tõ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ Uc® = f(a,t) ta x¸c ®Þnh ®-îc çc ®iÓm mµ ®êng cong (V-S) c¾t ®êng Ucd(ai,ti) t¹i çc ®iÓm (Ucdi;ti), Tõ çc ®iÓm c¾t ®ã ta x¸c ®Þnh ®îc ®êng

93

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpcong nguy hiÓm Ii = ai,ti, Tõ çch tÝnh ®ã ta cã b¶ng kÕt qu¶ sau: B¶ng 3.10:

A(kA/s) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10T 0 0 0,014 0,08 0,362 0,509 0,729 1,1 2,2 5,52

I(R=15) 0 0 1,12 5,53 21,7 25,43 29,16 32,9 43,9 54,8Vi 1 1 0.958 0.809 0.435 0.377 0.327 0.284 0.186 0.123Va 0.000 0.000 0.001 0.002 0.004 0.010 0.025 0.064 0.160 0.400Va 0,00

020,000

3 0,001 0,0025

0,0061

0,0153

0,0383

0,0953

0,2399

0,3995

Vp® 0.0002 0.0004 0.0009 0.0020 0.0027 0.0058 0.0105 0.0202 0.0246 0.0389

Ta thÊy phÝa bªn ph¶i ®êng cong lµ miÒn nguy hiÓm (MNH). Khi sÐt cã tham sè n»m trong miÒn n¸y th× sÏ x·y c¾t ®iÖn. VËy x¸c suÊt ®Ó cã phãng ®iÖn khi sÐt ®¸nh ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét lµ x¸c suÊt ®Ó dßng ®iÖn sÐt cã biÖn ®é lín h¬n mét gi¸ trÞ Ii nµo ®ã vµ cã ®é dèc lín h¬n mét ®é dèc ai nµo ®ã. ViÖc x¸c ®Þnh x¸c suÊt phãng ®iÖn t¬ng tù nh trêng hîp sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît.

Ta x¸c ®Þnh Vp® b»ng c«ng thøc sau:Vp® = V1.Va

94


10000=

======

=V

=

=

4 5 6 7 80 1 2 3§ å thÞ quan hÖ ®iÖn p khi sÐt ®nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét

40006000

02000

8000

a

a

aa

a

a

aa

aa

50(kA/s)

10(kA/s)

Thêi gian

-S

30(kA/s) 20(kA/s)

40(kA/s)

80(kA/s)

60(kA/s)

70(kA/s)

100(kA/s) 90(kA/s)

+ Khi R = 15 Ta tÝnh ®îc:

Vp® = 6,7915,10-2

SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét,

nc = N.p® . = 60,75.0,58.6,7915.10-2 = 3,19(lÇn/100km,n¨m)

SuÊt c¾t tæng céng do sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y: n = nc + nkv + ndd = 3,4489(lÇn/100km,n¨m)

ChØ tiªu chèng sÐt cña ®êng d©y t¶i ®iÖn:n =1/nc = 0,28995(n¨m/1 lÇn c¾t ®iÖn)

NhËn xÐt: - SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo

d©y dÉn kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn trë nèi ®Êt mµ phô thuéc vµo gãc b¶o vÖ (α ). SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ kho¶ng vît l¹i phô thuéc vµo ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét. NÕu ta thùc hiÖn ®îc nèi ®Êt ®ñ bÐ th× lóc nµy suÊt c¾t tæng gi¶m ®¸ng kÓ vµ cã thÓ gi¶m ®Õn gÇn b»ng

95

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpsuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn (bëi v× suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ kho¶ng vît lµ kh«ng ®¸ng kÓ).

96


Ch¬ng 4b¶o vÖ chèng sãng truyÒn vµo tr¹m 110/35

tõ ®êng d©y 110kV

I – Giíi thiÖu chung 1. Kh¸i qu¸t chung B¶o vÖ chèng sãng truyÒn vµo tr¹m cã yªu cÇu rÊt

cao, cao h¬n nhiÒu so víi ®êng d©y t¶i ®iÖn. Bëi v× trong tr¹m cã çc thiÕt bÞ ®¾t tiÒn vµ quan träng nh m¸y biÕn ¸p, m¸y c¾t, çc thiÕt bÞ ®o lêng, thiÕt bÞ b¶o vÖ. MÆt kh¸c phãng ®iÖn trªn çch ®iÖn trong tr¹m t¬ng ®¬ng víi ng¾n m¹ch trªn thanh gãp vµ ngay c¶ khi cã ph¬ng tiÖn b¶o vÖ hiÖn ®¹i còng cã thÓ ®a ®Õn sù cè lµm m¸y c¾t nh¶y g©y nªn gi¸n ®o¹n cÊp ®iÖn. MÆt kh¸c th× cã sãng truyÒn vµo tr¹m tõ ®êng d©y cã biªn ®é lín hoÆc ®é dèc lín cã thÓ ph¸ háng çc thiÕt bÞ trong tr¹m. Ngoµi ra mÆc dï trong kÕt cÊu cña thiÕt bÞ thêng cè g¾ng sao cho møc çch ®iÖn trong thiÕt bÞ bÒn h¬n møc çch ®iÖn ngoµi, nhng trong qu¸ tr×nh vËn hµnh cã sù giµ cçi çch ®iÖn, nªn sù phèi hîp cã thÓ bÞ ph¸ ho¹i vµ díi t¸c dông cña qu¸ ®iÖn ¸p cã thÓ x¶y ra chäc thñng ®iÖn m«i mµ kh«ng chØ phãng ®iÖn men theo bÒ mÆt ngoµi. Tuy kh«ng thÓ ®¹t møc an toµn tuyÖt ®èi nhng khi tÝnh to¸n chän çc biÖn ph¸p phèi hîp chèng sÐt gi¶m x¸c suÊt sù cè tíi møc thÊp nhÊt vµ n©ng cao kh¶ n¨ng chÞu sÐt cña tr¹m, sè n¨m vËn hµnh an toµn kh«ng xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p nguy hiÓm víi çch ®iÖn cña tr¹m ph¶i ®¹t hµng chôc ®Õn hµng tr¨m n¨m .

97


Néi dung cña chèng sãng truyÒn vµo tr¹m biÕn ¸p bao gåm: b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh th¼ng, b¶o vÖ chèng sãng truyÒn tõ ®êng d©y vµo tr¹m. B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh th¼ng cho tr¹m ®îc tÝnh to¸n trong ch¬ng tríc. §Ó b¶o vÖ chèng sãng truyÒn vµo tr¹m ngêi ta dïng çc lo¹i sau nh: chèng sÐt van, chèng sÐt èng, khe hë çch ®iÖn. Tuy nhiªn hiÖn nay ta Ýt dïng hai lo¹i sau do chóng cã nh÷ng nhîc ®iÓm cè h÷u nh: ®é dèc cña ®êng ®Æc tÝnh V-S lín hoÆc kh«ng cã bé phËn dËp hå quang (®èi víi khe hë çch ®iÖn).

Møc çch ®iÖn xung kÝch cña tr¹m ®îc chän theo trÞ sè ®iÖn ¸p d cña chèng sÐt van vµ cã chiÒu híng ngµy cµng gi¶m thÊp do chÊt lîng cña chèng sÐt van ngµy cµng ®îc n©ng cao. Bëi vËy møc çch ®iÖn cña tr¹m kh«ng phô thuéc vµo møc çch ®iÖn cña ®êng d©y mµ cßn thÊp h¬n nhiÒu. Qu¸ ®iÖn ¸p do sÐt ®¸nh th¼ng vµo d©y chèng sÐt sÏ g©y phãng ®iÖn ngîc tíi d©y dÉn hoÆc díi h×nh thøc c¶m øng khi cã sÐt ®¸nh gÇn ®êng d©y sÏ lan truyÒn tõ bÞ sÐt ®¸nh vµo tr¹m. Trong qu¸ tr×nh ®ã, nÕu cßn gi÷ trÞ sè qu¸ ®iÖn ¸p lín h¬n møc çch ®iÖn cña ®êng ®©y th× nã sÏ g©y nªn phãng ®iÖn (nghÜa lµ biªn ®é cña qu¸ ®iÖn ¸p gi¶m dÇn tíi møc ®iÖn ¸p xung kÝch cña ®êng d©y (U )). §Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh thêng cña chèng sÐt van ta cÇn h¹n chÕ dßng qua chèng sÐt van ph¶i n»m trong ph¹m vi cho phÐp cña nã 510kA. Dßng ®iÖn sÐt qu¸ lín cã thÓ ph¸ háng chèng sÐt van.

2 . §Æc ®iÓm ChØ tiªu chèng sãng truyÒn vµo tr¹m lµ mét chØ tiªu

quan träng, nã cho phÐp ®¸nh gi¸ møc ®é an toµn cña çch

98

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp®iÖn tr¹m víi sãng qu¸ ®iÖn ¸p. Tuy nhiªn do tham sè cña sãng qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn vµo tr¹m lµ rÊt kh¸c nhau, nã phô thuéc vµo tham sè cña dßng ®iÖn sÐt, kÕt cÊu cña tr¹m, vÞ trÝ bÞ sÐt ®¸nh (khi sÐt ®¸nh xa tr¹m th× do kho¶ng çch tíi lµ lín nªn cã thÓ kh«ng cßn g©y nguy hiÓm ®Õn tr¹m n÷a)... v× vËy viÖc tÝnh to¸n qu¸ ®iÖn ¸p trong tr¹m kh«ng ph¶i lµ mét vµi sãng mµ ph¶i tÝnh to¸n víi sãng cã çc tham sè kh¸c nhau. Do ®ã ®Ó x¸c ®Þnh mét çch chÝnh x¸c th× khèi lîng tÝnh to¸n lµ rÊt lín. Sau khi tÝnh to¸n ta dùa vµo ®ã t×m tham sè giíi h¹n nguy hiÓm cña sãng truyÒn vµo tr¹m. Víi trÞ sè tíi h¹n cña tham sè sãng sÐt, biÕt ph©n bè x¸c suÊt chóng ta cã thÓ tÝnh ®îc chØ tiªu sãng truyÒn vµo tr¹m. Tuy nhiªn kh«ng gièng nh tham sè cña dßng ®iÖn sÐt, tham sè sãng truyÒn vµo tr¹m kh«ng cã ph©n bè x¸c suÊt chung cho çc sãng sÐt truyÒn ®Õn tr¹m v× nã rÊt kh¸c nhau ®èi víi tõng líi vµ tõng tr¹m cô thÓ .ViÖc x¸c ®Þnh ph©n bè nµy ®èi víi tõng tr¹m còng rÊt phøc t¹p nªn ngêi ta ph¶i dïng mét sè gi¶ thiÕt ®Ó ®¬n gi¶n ho¸:

+Do kho¶ng çch trong tr¹m lµ kh«ng lín vµ ®iÖn ¸p chän lµ U50% cña chuçi sø nªn coi qu¸ tr×nh sãng truyÒn vµo tr¹m lµ kh«ng biÕn d¹ng (biªn ®é vµ ®é dèc cña sãng lµ kh«ng ®æi).

Mét khã kh¨n n÷a cña viÖc tÝnh to¸n b¶o vÖ chèng sãng truyÒn vµo tr¹m lµ khèi lîng tÝnh to¸n lín. Tríc hÕt bµi to¸n truyÒn sãng trong tr¹m víi mét sãng cã tham sè cho tríc truyÒn vµo tõ ®êng d©y ®· lµ kh¸ phøc t¹p (khi s¬ ®å thay thÕ cã nhiÒu nót), khèi lîng tÝnh to¸n lín. Thùc tÕ ngêi ta sö dông ph¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp trªn m¸y m« h×nh hay trªn

99

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpm¸y tÝnh ®iÖn tö. Víi nh÷ng tr¹m ®¬n gi¶n h¬n ngêi ta cã thÓ tÝnh to¸n b»ng ph¬ng ph¸p lËp b¶ng. Trong ®å ¸n nµy ta sÏ tÝnh to¸n víi nhiÒu d¹ng sãng kh¸c nhau ®Ó tõ ®ã ta t×m ®îc mèi quan hÖ U vµ ang.h b»ng ®å thÞ. So s¸nh sãng qu¸ ®iÖn ¸p nµy víi ®Æc tÝnh phãng ®iÖn cña thiÕt bÞ t-¬ng øng ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng phãng ®iÖn. Coi r»ng tr¹m sÏ rÊt an toµn nÕu tÊt c¶ çc ®êng cong ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn çch ®iÖn ®Òu n»m díi ®Æc tÝnh V- S cña chóng.

4.Kho¶ng çch giíi h¹n Nh nãi ë trªn th× ta kh«ng thÓ b¶o vÖ tr¹m mét çch

tuyÖt ®èi mµ chØ cã thÓ h¹n chÕ sù cè ®Õn møc thÊp nhÊt. Trong çc ph¬ng ¸n b¶o vÖ tr¹m th× chØ b¶o vÖ ®îc sãng qu¸ ®iÖn ¸p tíi mét ®é dèc nhÊt ®Þnh, nÕu vît qu¸ gi¸ trÞ ®ã th× tr¹m bÞ nguy hiÓm. Gi¸ trÞ ®ã gäi lµ ®é dèc tíi h¹n: ath. T¬ng øng víi ath ta cã gi¸ trÞ lth. Khi sÐt ®¸nh trong ph¹m vi chiÒu dµi l xth sÏ g©y nªn phãng ®iÖn trong tr¹m v× sãng truyÒn vµo tr¹m cã ®é dèc a ath. V× thÕ ®o¹n ®-êng d©y nµy thêng ph¶i ®îc t¨ng cêng b¶o vÖ nh»m gi¶m x¸c suÊt sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn hoÆc phãng ®iÖn ngîc tõ d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn.

100


II- ph ¬ng ph¸p tÝnh to¸n qu¸ ®iÖn ¸p trªn çch ®iÖn cña thiÕt bÞ khi cã sãng truyÒn vµo tr¹m

ViÖc tÝnh to¸n qu¸ ®iÖn ¸p do sãng truyÒn vµo tr¹m cã thÓ ®îc thùc hiÖn trªn çc m« h×nh hoÆc tÝnh to¸n trùc tiÕp nhê quy t¾c Petersen vµ nguyªn lý sãng ®¼ng trÞ. Dïng ph¬ng ph¸p m« h×nh th× cã thÓ cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc ®êng cong tÝnh to¸n nguy hiÓm cho bÊt kú mét tr¹m cã kÕt cÊu phøc t¹p. Nã gi¶i quyÕt ®îc vÊn ®Ò b¶o vÖ tr¹m mét çch chÝnh x¸c nhanh chãng.

Ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n trùc tiÕp phøc t¹p h¬n ph¬ng ph¸p m« h×nh vµ chØ dïng khi tr¹m cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n. C¬ së cña ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n trùc tiÕp lµ lËp s¬ ®å thay thÕ, dùa trªn quy t¾c sãng ®¼ng trÞ, sö dông s¬ ®å Petersen vµ ph¬ng ph¸p lËp b¶ng cña çc sãng tíi ®Ó lÇn lît tÝnh to¸n trÞ sè ®iÖn ¸p t¹i çc nót chÝnh.

Trªn c¬ së coi r»ng khi cã mét sãng tíi truyÒn ®Õn mét nót th× t¹i nót ®ã sÏ cã sãng ph¶n x¹ vµ sãng khóc x¹.

V× sãng truyÒn vµo tr¹m tõ nh÷ng kho¶ng çch kh«ng lín gi÷a çc nót nªn cã thÓ coi qu¸ tr×nh truyÒn sãng lµ qu¸ tr×nh kh«ng biÕn d¹ng. Do sãng kh«ng biÕn d¹ng vµ truyÒn ®i víi vËn tèc kh«ng ®æi V trªn ®êng d©y nªn: nÕu cã mét sãng nµo ®ã truyÒn tõ nót m nµo ®ã tíi nót x, t¹i m sãng cã d¹ng Umx(t) th× khi tíi x sãng cã d¹ng: Umx(t) = U (t-t)

101


x m

Uxm Umx

lH×nh 4.1: S¬ ®å truyÒn sãng gi÷a hai nót

Tõ ®©y ta nhËn thÊy r»ng sãng tíi t¹i ®iÓm x cã biªn ®é b»ng sãng tíi t¹i ®iÓm m nhng chËm sau so víi m mét kho¶ng thêi gian lµ t. ViÖc x¸c ®Þnh sãng khóc x¹ vµ sãng ph¶n x¹ t¹i mét nót dÔ dµng, gi¶i thÝch ®îc nhê quy t¾c Petersen vµ quy t¾c sãng ®¼ng trÞ. Theo quy t¾c Petersen: mét sãng truyÒn trªn ®êng d©y cã tæng trë sãng Zm ®Õn mét tæng trë tËp trung Zx ë cuèi ®êng d©y th× sãng ph¶n x¹ vµ khóc x¹ ®îc tÝnh nhê s¬ ®å t¬ng ®¬ng víi th«ng sè tËp trung nh ë h×nh 1.2 ë díi:

U(t)Z®t

2.U®t

Z®t

Zx ZxUx Ux

H×nh 4.2: S¬ ®å thay thÕ Petersen Víi s¬ ®å nµy sãng khóc x¹ Ux ®îc tÝnh nh phÇn tö Zx cßn sãng ph¶n x¹ lµ: Umx = Ux- Ut

Trong ®ã: + Ut lµ sãng tíi. + Umx lµ sãng tõ nót m tíi nót x.

102

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp + NÕu Zm vµ Zx lµ çc th«ng sè tuyÕn tÝnh vµ Ut lµ hµm thêi gian cã ¶nh phøc hoÆc to¸n tö, ta cã thÓ t×m Ux b»ng ph¬ng ph¸p phøc hoÆc ph¬ng ph¸p to¸n tö. + NÕu Zx lµ ®iÖn dung tËp trung vµ Ut cã d¹ng ®êng cong bÊt k× th× Ux ®îc x¸c ®Þnh b»ng ph¬ng ph¸p gi¶i gÇn ®óng (nh ph¬ng ph¸p tiÕp tuyÕn). + NÕu Zx lµ ®iÖn trë phi tuyÕn (nh chèng sÐt van) th× Ux ®îc x¸c ®Þnh b»ng ph¬ng ph¸p ®å thÞ. Trêng hîp nót x cã nhiÒu ®êng d©y ®i ®Õn th× cã thÓ lËp s¬ ®å Peterxen dùa trªn quy t¾c sãng ®¼ng trÞ . Quy t¾c sãng ®¼ng trÞ: khi cã nhiÒu ®êng d©y nèi cïng vµo mét nót nh h×nh 1.3 çc ®êng d©y nµy cã tæng trë sãng lµ Z1,Z2,…,Zn vµ däc theo chóng cã çc d¹ng sãng bÊt kú U1x,U2x,..,Unx truyÒn vÒ phÝa ®iÓm nót x. Gi¶ thiÕt r»ng gi÷a çc phÇn tö nµy kh«ng ph¸t sinh hç c¶m vµ quy íc chiÒu dßng ®i vÒ phÝa ®iÓm nót x lµ chiÒu d¬ng thÕ th× ta cã ph¬ng tr×nh nh sau: Ux= U1x+ Ux1= U2x+ Ux2=…=Umx+ Uxm.

103


Zx

xU1x

Ux1 Uxn

Unx

Umx

UxmUxk

UkxU3x

U2x

Ux2Ux3

H×nh 4.3: S¬ ®å nót cã nhiÒu ®êng d©y nèi vµo

Víi: Umx = Zm imx

Uxm= - Zm ixm.

Tõ ®ã ta cã:

ix =

ix =2. (4-5)

chia hai vÕ ph¬ng tr×nh nµy cho ta sÏ ®îc:

Ux = 2.U®t-ix.Z®t (4-6) Trong ®ã: + Ux lµ ®iÖn ¸p t¹i nót x

+ ix lµ dßng ®iÖn ®i vµo phÇn tö Zx

+ Z®t = Z1//Z2//Z3//…//Zn

+ U®t =

104


Tõ çc biÓu thøc trªn ta cã thÓ rót ra ®îc qui t¾c Petersen: ®Ó tÝnh to¸n trÞ sè ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ë ®iÓm nót ta cã thÓ thay thÕ çc tham sè ph©n bè b»ng çc tham sè tËp trung t¹o thµnh m¹ch vßng bao gåm tæng trë Z®t vµ Zx ghÐp nèi tiÕp víi nguån E(t) = 2.U®t(t) cã trÞ sè b»ng tæng çc sãng khóc x¹ t¹i ®iÓm nót víi gi¶ thiÕt Zx= .

S¬ ®å thay thÕ nh trªn h×nh sau:

U(t)Z®t

2.U®t

Z®t

Zx ZxUx Ux

H×nh 4.4: S ¬ ®å x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p t¹i phÇn tö Z x cuèi ® êng d©y.

3- X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p trªn Zx khi ®ã lµ ®iÖn dung Khi tæng trë Zx chØ cã tô ®iÖn víi ®iÖn dung C th× ph¬ng tr×nh ®iÖn ¸p ®îc viÕt nh sau:

2U®t(t) = Uc(t) + Z®t.ic(t) (4-7)Trong ®ã: + Uc(t) lµ ®iÖn ¸p trªn ®iÖn dung C + ic(t) lµ dßng ®iÖn ®i qua ®iÖn dung C +Z®t lµ tæng trë sãng ®¼ng trÞ cña n ®êng d©y tíi nót x.

S¬ ®å Petersen:

105


Zm

Uc

U

Zc2.U®t Uc

Z®t

C

H×nh 4-5: S¬ ®å x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p trªn ®iÖn dung.Mµ ta cã: q = Uc.C

dq = ic.dt

Do ®ã ta cã: ic(t) =

Thay vµo c«ng thøc (4-7) ta cã:

2U®t = Uc(t) + Z®t. (4-8)

Tõ c«ng thøc (4-8) ta rót ra ®îc d¹ng sai ph©n:

(4-9)

Víi Tc = C.Z®t khi Tc t th×:

(4-10)

tõ ®ã ta rót ra ®îc:Uc(t +t) = Uc(t) + Uc (4-11)

Víi ®iÒu kiÖn ®Çu: Uc(0) = 0

4- X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn trong chèng sÐt vana)§Æc tÝnh chän lo¹i chèng sÐt van ViÖc tÝnh to¸n chèng sãng truyÒn vµo tr¹m chÝnh lµ viÖc tÝnh to¸n ®Ó lùa chän chèng sÐt van. Chèng sÐt van ®îc

106

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpchia lµm hai lo¹i lµ: chèng sÐt van cã khe hë vµ chèng sÐt van kh«ng khe hë. Ta chän lo¹i chèng sÐt van kh«ng khe hë bëi v× nã cã nhiÒu u diÓm h¬n so víi lo¹i chèng sÐt van cã khe hë. XÐt ®Æc tÝnh cña chèng sÐt van (V-A) ®îc viÕt díi d¹ng:

Ucsv = A.I (4-12) Khi cho çc gi¸ trÞ kh¸c nhau ta thu ®îc ®å thÞ nh h×nh sau:

I II

U(kV)

i(kA)

H×nh 4.6: §Æc tÝnh V-A cña chèng sÐt van HÖ sè phi tuyÕn cña chèng sÐt van SiC biÕn thiªn trong ph¹m vi (0,18 0,24) cßn hÖ sè phi tuyÕn cña chèng sÐt van ZnO biÕn thiªn trong ph¹m vi (0,02 0,03) nh trªn h×nh 4-6. Trong ®ã: + MiÒn II øng víi miÒn lµm viÖc cña chèng sÐt van (cã dßng ®iÖn I 1kA) th× ®iÖn ¸p d cña lo¹i chèng sÐt van cã ®iÖn trë phi tuyÕn lµm b»ng ZnO thÊp h¬n lo¹i chèng sÐt van cã ®iÖn trë lµm b»ng SiC. Nh vËy nÕu sö dông lo¹i chèng sÐt van dïng ®iÖn trë phi tuyÕn lµm b»ng ZnO sÏ cã

107

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp®é an toµn cao h¬n (cã ®iÖn ¸p d thÊp kh¶ n¨ng nguy hiÓm ®Õn çc thiÕt bÞ kh¸c trong tr¹m gi¶m xuèng) do ®ã lµm gi¶m thÊp møc çch ®iÖn xung kÝch trong tr¹m. + MiÒn I øng víi khi kh«ng cã qu¸ ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn rß trªn ®iÖn trë ZnO rÊt bÐ so dßng rß trªn ®iÖn trë SiC vµ bÐ ®Õn møc cã thÓ nèi trùc tiÕp lo¹i ®iÖn trë nµy vµo líi ®iÖn mµ kh«ng cÇn dao çch ly b»ng khe hë nh chèng sÐt van cæ ®iÓn (dïng ®iÖn trë phi tuyÕn SiC ).b)X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p trªn chèng sÐt van S¬ ®å Petersen x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p trong trêng hîp nµy nh sau:

U23 U43Z®t

2.U®t Ucsv=A.I

H×nh4.7: S¬ ®å thay thÕ Petersen cho chèng sÐt van

Tõ ®ã ta cã ph¬ng tr×nh ®iÖn ¸p:2.U®t = Z®t.icsv + A.icsv (4-13)

trong ®ã ta lÊy: A = 243 vµ = 0,02. MÆt kh¸c ta ®· biÕt ®Æc tÝnh ( V-A) cña chèng sÐt van:

Ucsv = f(icsv) = A.icsv

108


a b

cg

e

d

icsv.Zdt + Ucsv

icsv.Zdt

Ucsv(I)

I(kA)

U(kV)Udt(t)

Ucsv(t)

t(s)

icsv(t)icsv(kA)

H×nh 4.8: §å thÞ x¸c ®Þnh U(t) vµ i(t) tõ ®Æc tÝnh V-A

V× Ucsv vµ Icsv phô thuéc hoµn toµn vµo ®Æc tÝnh V-S cña nã nªn ta cã çch tÝnh Ucsv vµ icsv theo ph¬ng ph¸p ®å thÞ nh sau:

+PhÇn bªn ph¶i vÏ ®êng ®Æc tÝnh (V-A): Ucsv= f(icsv), ®iÖn trë phi tuyÕn vµ ®iÖn ¸p gi¸ng trªn tæng trë Z®t(Z®t.icsv), sau ®ã x©y dùng ®êng cong ( Ucsv+Z®t.icsc) b»ng çch céng çc gi¸ trÞ trªn hai ®êngUcsv vµ icsv.Z®t t¬ng øng víi mét gi¸ trÞ icsv nµo ®ã.

+PhÇn bªn ph¶i ta vÏ quan hÖ 2.U®t=f(t) (h×nh vÏ 4-8)¦ng víi bÊt kú mét sãng nµo ®ã ta ®Òu x¸c ®Þnh ®îc mét ®iÓm a nµo ®ã trªn ®êng 2Udt(t), tõ ®iÓm a ta dãng sang bªn tr¸i song song víi trôc OI, gÆp ®êng (Ucsv+icsv.Zdt) ë ®iÓm b, tõ ®iÓm b ta dãng xuèng song song víi trôc OU, gÆp ®êng Ucsv=f(icsv) t¹i ®iÓm c, tõ ®iÓm c ta dãng song song víi trôc Ot gÆp ®êng dãng th¼ng tõ ®iÓm a xuèng

109

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpsong song víi OU t¹i d, d chÝnh lµ gi¸ trÞ Ucsv(t) øng víi gi¸ trÞ 2Udt(t) cña ®iÓm a, tõ c ta tiÕp tôc dãng th¼ng xuèng trôc Oi c¾t trôc Oi t¹i g, tõ g ta chuyÓn sang to¹ ®é I míi ta cã ®iÓm h(víi ig=ih) tõ h ta dãng song song víi Ot vµ gÆp ®êng dãng th¼ng tõ a xuèng t¹i e, e chÝnh lµ gi¸ trÞ icsv(t) øng víi gi¸ trÞ 2Udt(t) cña ®iÓm a. Thay ®æi nhiÒu gi¸ trÞ cña a kh¸c nhau vµ lµm theo çch t¬ng tù ta cã ®êng cong ®Æc tÝnh Ucsv(t) vµ Icsv.

III . S¬ ®å tÝnh to¸n sãng truyÒn tr¹m. §Çu tiªn ta thay thÕ s¬ ®å cña tr¹m, sau ®ã qua çch ph©n tÝch s¬ ®å thay thÕ ta rót ra ®îc s¬ ®å nguy hiÓm nhÊt (qua ph©n tÝch tr¹ng th¸i vËn hµnh cña tr¹m vµ s¬ ®å mét sîi cña tr¹m). TÝnh to¸n qua tr×nh sãng truyÒn vµo tr¹m ®èi víi s¬ ®å nguy hiÓm nhÊt, ta ®îc sè liÖu vÒ trêng hîp nguy hiÓm nhÊt ®èi víi tr¹m. Trªn c¬ s¬ çc sè liÖu ®· tÝnh to¸n ®îc ta v¹ch ra ph¬ng ¸n b¶o vÖ tr¹m trong trêng hîp nguy hiÓm nhÊt (hay x¸c ®Þnh møc ®é b¶o vÖ tr¹m cao nhÊt). S¬ ®å xuÊt ph¸t thêng rÊt phøc t¹p, do ®ã ®Ó qu¸ tr×nh tÝnh to¸n kh«ng phøc t¹p cÇn cã sù ®¬n gi¶n ho¸ hîp lý (ta chØ qua t©m ®Õn mét sè nót quan träng trong tr¹m nh: ®iÓm ®Æt m¸y biÕn ¸p, ®iÓm ®Æt chèng sÐt van, thanh gãp, ®iÓm ®Æt m¸y c¾t).

Ta tiÕn hµnh tr×nh tù sau: Dùa vµo s¬ ®å nguyªn lý lËp s¬ ®å thay thÕ ë tr¹ng th¸i sãng. Trong s¬ ®å nµy ®-êng d©y vµ thanh gãp cã tæng trë sãng Z= 400( ), tèc ®é truyÒn sãng trªn ®êng d©y v = 300(m/µs), çc thiÕt bÞ kh¸c ®îc thay thÕ b»ng ®iÖn dung tËp trung cña nã, çc

110

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖpgi¸ trÞ ®iÖn dung nµy ®îc tra b¶ng (4-1) . Sãng truyÒn tõ phÝa ®êng d©y 35kV lµ d¹ng sãng xiªn gãc, biªn ®é cùc ®¹i b»ng ®iÖn ¸p U50% cña çch ®iÖn ®êng d©y (U50%= 465 kV . Coi r»ng tæng trë cña çc ®o¹n d©y vµ thanh gãp cã gi¸ trÞ:

Z = 400( )

Tõ ®ã ta tÝnh ®îc çc gi¸ trÞ ®iÖn c¶m vµ ®iÖn dung ®¬n vÞ cña thanh gãp:

Thµnh phÇn ®iÖn c¶m bá qua nh trªn ®· nªu vµ chän s¬ ®å tr¹m theo çc yªu cÇu trªn:

DCL DCLMC T2

DCL MC DCL

DCL MC DCL

DCL MC DCL

DCL MC DCL

DCL MC DCL

T1

CSV

BU

DCL

H×nh 4.9: S¬ ®å d©y tr¹m

Trong trêng hîp b×nh thêng, sãng sÐt truyÒn trªn ®êng d©y nèi vµo thanh gãp sÏ bÞ ph©n t¸n, nªn t¸c dông lªn çch ®iÖn cña tr¹m khong nguy hiÓm. Ta nhËn thÊy r»ng

111

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖptr¹ng th¸i vËn hµnh nguy hiÓm nhÊt lµ tr¹ng th¸i chØ vËn hµnh víi 1 ®êng d©y vµ mét m¸y biÕn ¸p.

Ta cã s¬ ®å nh sau:

H×nh 4.10:

Quy ®iÖn dung vÒ çc nót theo quy t¾c m«men ta cã:

Cg 30060

60 500 150060

CSV

6060 500

5 12 12 13

555

151212

112


39m

42 m

15 m

III

IV

III

CSV

1757,1

pFpF pF

pF

pF

429,2 1593,7

220

H×nh 4.11

Gi¸ trÞ cña çc phÇn tö lÊy theo b¶ng 4-1( theo ): ta lÊy çc gi¸ trÞ trong bµi theo b¶ng sau:

B¶ng 4.1: Gi¸ trÞ ®iÖn dung cña çc phÇn tö thay thÕ:

Lo¹i thiÕt bÞ §Æc tÝnh cña thiÕt bÞ §iÖn dung(pF)

M¸y biÕn ¸p ®iÖn lùc

M¸y biÕn ¸p lín cã bï ®iÖn dung

1500

M¸y biÕn ¸p ®o l-êng

300

M¸y c¾t ë tr¹ng th¸i ®ãng 500

Dao çch ly ë tr¹ng th¸i ®ãng 60

Thanh gãp 900

Khi ®ã ta cã:

113

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp§iÓm nót 1:

C1 = (pF)

Lµ ®iÖn dung quy ®æi cña MC vµ DCL ®êng d©y ®îc di chuyÓn theo quy t¾c m«men.

§iÓm nót 2:

C2 = (pF)

Lµ ®iÖn dung quy ®æi cña thanh gãp, MC vµ DCL theo quy t¾c m«men.

§iÓm nót 3:

C3 = (pF)

Lµ ®iÖn dung quy ®æi cña MBA, MC vµ DCL theo quy t¾c m«men.

§iÓm nót 4:

C4 = (pF)

Lµ ®iÖn dung quy ®æi cña MC vµ DCL gÇn chèng sÐt van theo quy t¾c m«men.

§iÓm cÇn xÐt:

-§iÓm tríc dao çch ®êng d©y: ®iÓm 1

-§iÓm t¹i thanh gãp: ®iÓm 2.

114


-§iÓm t¹i n¬i ®Æt m¸y biÕn ¸p: ®iÓm 3

-§iÓm t¹i n¬i ®Æt chèng sÐt van: ®iÓm 4

Víi kho¶ng çch gi÷a çc ®iÓm nh sau:

L12 = 39 m kho¶ng çch gi÷a ®iÓm 1 vµ ®iÓm 2

L23 = 41 m kho¶ng çch gi÷a ®iÓm 2 vµ ®iÓm 3

L24 = 15m kho¶ng çch gi÷a ®iÓm 2 vµ ®iÓm 4

1- TÝnh thêi gian truyÒn sãng gi÷a çc nót.

S¬ ®å thay thÕ ë t×nh tr¹ng vËn hµnh nguy hiÓm nhÊt nh trªn h×nh 4-12.

§èi víi tr¹m 35kV ta cã U50%= 465(kV) vµ tÝnh to¸n víi sãng cã ®é dèc ®Çu sãng a =300kV/s

VËy ta cã:

®s

Ta tÝnh to¸n víi sãng tam gi¸c. VËy sãng truyÒn vµo tr¹m cã d¹ng:

Thêi gian ®Ó sãng tõ 1 ®Õn 2 lµ:

t12 =

Thêi gian ®Ó sãng ®i tõ 2 ®Õn 3 lµ:

t23 =

Thêi gian ®Ó sãng ®i tõ 2 ®Õn 4 lµ:

115


t24 =

§Ó thuËn tiÖn cho viÖc tÝnh to¸n ta chän bíc thêi gian lµ íc sè cña t12, t23 ,t24l lµ:

t = 0,01(s).

Ta chän gèc t¹i nót 1 lµ t = 0(s)

Thêi gian ®Ó sãng truyÒn tíi nót 2 lµ: t = 0,13(s)



116

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp2-TÝnh ®iÖn ¸p t¹i çc nót

2.1 Nót I

T¹i nót lµ nót ®Æt thanh gãp víi ®êng d©y tíi, do vËy ta cã:

Z®t =

§iÖn dung: C1 = 429,2pF

H»ng sè thêi gian n¹p m¹ch:

TC1 = Z®t.C1 =200.429,2.10-6 = 0,86(s)

Ta cã tØ sè:

HÖ sè khóc x¹ t¹i nót I lµ:

U01

C 2.U®t

Z®t

Uc Zc

U21I I

H×nh 4.12: S¬ ®å tÝnh ®iÖn ¸p t¹i nót 1

Tõ s¬ ®å Petersen ta cã:

2.U®t = U01 + U’21

Trong ®ã: + U01 lµ sãng tõ ®êng d©y truyÒn tíi ®iÓm 1.

117


+ U lµ sãng tíi nót 1 do sãng ph¶n x¹ U21 ®i tõ nót 2 nhng chËm pha sau thêi gian lµ t = 2.t12 = 0,26 (s) hay

U = U21(t- 0,26)

Trong kho¶ng thêi gian t < 2.t12 th× U’21= 0 do cha cã sãng ph¶n x¹ tõ nót 2 vÒ nót 1. Do ®ã ta cã: 2.U®t= U01

Trong kho¶ng thêi gian t 2.t12 khi nµy cã sãng ph¶n x¹ tõ 2 vÒ 1.

BiÕt ®îc , 2.U®t, Z®t ta tÝnh ®îc ®iÖn ¸p t¹i nót 1 theo

ph¬ng ph¸p tiÕp tuyÕn liªn tiÕp: U1(t+ t) = U1(t) + U1(t)

Mµ ta cã:

Hay: U1(t+t) = U1(t) +

Sãng truyÒn tõ nót 1 ®Õn nót 2: U12 = U1 - U

2.2 Nót II

T¹i nót lµ nót ®Æt thanh gãp tr¹m biÕn ¸p cã 3 ®êng d©y tíi, do vËy ta cã:

Z®t =

§iÖn dung: C2 = 1593,7pF

H»ng sè thêi gian n¹p m¹ch:

TC2 = Z®t.C2 =133,33.1593,7.10-6 = 0,212(s)

Ta cã tØ sè:

118

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp HÖ sè khóc x¹ t¹i nót II lµ:

2.Udt

Zdt

C2


Tõ s¬ ®å Petersen ta cã:

2.U®t = m2.U’m2 = 0,667 .(U’12 + U’32 + U’42 )

Trong ®ã:

+ U , U , U lµ sãng ph¶n x¹ tõ nót 1, 3, 4 truyÒn vÒ nót 2

nhng chËm pha sau thêi gian lµ

U = U21(t- 0,26)

U = U (t – 2.t23) = U (t – 0,28)

U = U (t – 2.t42) = U (t – 0,1)

Hay: U2(t+t) = U2(t) +

2.3 Nót III

119

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp T¹i nót III cã ®Æt m¸y biÕn ¸p, chØ cã mét ®êng d©y ®i ®Õn nªn ta cã:

Z®t = Z = 400()

Thêi gian n¹p m¹ch:

TC3 = Z®t.C3 = 400.1757,1.10-6 = 0,7(s)

HÖ sè khóc x¹ t¹i nót 3 lµ:

Ta cã s¬ ®å Petersen nh sau:

23UIII

2.U®t

Z®t

C

``

H×nh 4.14: S¬ ®å tÝnh ®iÖn ¸p t¹i nót III

Ta cã tõ s¬ ®å Petersen: 2.U®t = 2.

T¬ng tù nh trªn ta cã:

U4(t + t) = U4(t) +

Trong ®ã:

120

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp2.4 Nót IV

S¬ ®å thay thÕ Petersen:

U12UIV

2.U

32'

®t

Z®t


T¹i nót IV cã ®Æt chèng sÐt van vµ cã 2 ®êng d©y tíi nªn ta cã:

Z®t =

HÖ sè khóc x¹ t¹i nót 4:

Chèng sÐt van cã ®Æc tÝnh nh sau:

UCSV =K.I = 243. I0,02

Tõ s¬ ®å Petersen ta cã ph¬ng tr×nh:

Ta cã ph¬ng tr×nh nh sau:

121

Rcsv

C


2.U®t = Ucsv + Z®t.(IC + ICSV)

2.U®t =Z®t .

Ph¬ng tr×nh sai ph©n:

2.U®t =Z®t .

2.U®t (t + t)=

Tõ ®ã b»ng tinh to¸n ta tÝnh ®îc ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cña chèng sÐt van. Tõ kÕt qu¶ tÝnh ®îc ta vÏ ®îc ®å thÞ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cña chèng sÐt van. Còng tõ ®ã ta kiÓm tra ®îc chèng sÐt van cã bÞ ph¸ háng bëi dßng ®iÖn hay kh«ng (dßng qua chèng sÐt van kh«ng ®îc qu¸ 10kA). KÕt qu¶ ta tÝnh víi sãng sÐt cã th«ng sè trªn cã d¹ng nh sau:

§å thÞ ta cã ®iÖn ¸p U1 cã d¹ng nh sau:

122


200

§ êng cong ®iÖn p t c dông lªn thanh gãp

0,5 1 1,5

§ Æc tÝnh V-S cña chuæi çch ®iÖn

800

400

600

1000

1200

U1(kV)

t( s)

§å thÞ ta cã ®iÖn ¸p U2 cã d¹ng nh sau:

-100

0

100

200

300

400

500

600

0 0.5 1 1.5 2

Ta cã ®å thÞ ®iÖn ¸p nót U3 nh sau:

123


500

600

U1(kV)

0,5 1 1,5

§ êng cong chÞu ®iÖn p cña MBA

t( s)

100

200

300

400

Ta cã ®å thÞ dßng chèng sÐt van nh sau:

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.00 0.50 1.00 1.50

*NhËn xÐt:

124

Khoa ®¹i häc t¹i chøc ®å ¸n tèt nghiÖp - Tõ çc ®å thÞ trªn ta thÊy khi sãng sÐt cã th«ng sè biªn ®é U = 465kV vµ ®é dèc ®Çu sãng a = 300kV/s tryÒn vµo tr¹m, tr¹m vÉn ®¶m b¶o an toµn.

125


Tµi liÖu tham kh¶o

1. Híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp Kü thuËt §iÖn Cao ¸p.T¸c gi¶: NguyÔn ThÞ Minh Chíc.NXB: Xëng in Giao Th«ng.2. Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn cao ¸pT¸c gi¶: Vâ ViÕt §¹nNXB: Khoa häc t¹i chøc trêng §HBK HN.3. Nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p.T¸c gi¶: Nhãm t¸c gi¶.NXB: KHKT4. Chèng sÐt cho nhµ m¸y vµ çc c«ng tr×nhT¸c gi¶: ViÔn SumNXB: KHKT5. líi ®iÖn vµ hÖ thèng ®iÖnT¸c gi¶: TrÇn B¸ch.NXB: KHKT

126

Documents

Chng 3 - WordPress.com€¦ · Web viewDïng ph¬ng ph¸p m« h×nh th× cã thÓ cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc ®êng cong tÝnh to¸n nguy hiÓm cho bÊt kú mét tr¹m cã kÕt