KỸ THUẬT CAO ÁP QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN li/Tai_lieu/Tai_lieu_ly_moi_1/DIEN_TU/Cao_ap/Ki... · ĐaÏi hỌc bÁch khoa tp.hcm khoa ĐiỆn –ĐiỆn tỬ

ĐAÏI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬBỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

Nhoùm moân hoïc: CAO AÙP – VAÄT LIEÄU

Môn học

KỸ THUẬT CAO ÁP

QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

________________________________________________

Trao đổi trực tuyến tại:

http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html


Tài liệu tham khaûo

Kỹ thuật cao áp II – TS. HOÀNG VIỆT

Bài tập KTCA – TS. HỒ VĂN NHẬT

CHƯƠNG

Extra High Voltage AC Transmission

Engineering ( 3rd edition) – Rakosh Das

Begamudre

MỤC TIÊU CỦA MÔN HỌC

NGUỒN GỐC, ĐẶC ĐIỂM VÀ TÁC HẠI

CỦA CÁC DẠNG QUÁ ĐIỆN ÁP XẢY

RA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

CÁC BIỆN PHÁP ĐỂ NGĂN NGỪA,

HẠN CHẾ TÁC HẠI CỦA QUÁ ĐIỆN ÁP

ĐỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ

THỐNG ĐIỆN

QUÁ ĐIỆN ÁP(OVERVOLTAGE) ?

LÀ THÀNH PHẦN ĐIỆN ÁP CÓ THỜI

GIAN BIẾN THIÊN RẤT NGẮN ( 10-6 s)

VÀ BIÊN ĐỘ LỚN

NGUỒN GỐC SINH RA QUÁ

ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG

ĐIỆN?

HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN SÉT

QUÁ TRÌNH ĐÓNG CẮT CÁC THIẾT BỊ

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

CÁC SỰ CỐ XẢY RA TRONG HỆ THỐNG

CHƯƠNG I:

HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN SÉT

Seùt laø hieän töôïng phoùng ñieän trong khí quyeån giöõa

ñaùm maây doâng mang ñieän tích vôùi ñaát hoaëc giöõa caùc

ñaùm maây doâng mang ñieän tích traùi daáu nhau. Ñieän

aùp giöõa maây doâng vaø ñaát coù theå ñaït tôùi trò soá haøng

chuïc, thaäm chí haøng traêm trieäu volt. Chieàu daøi trung

bình cuûa khe seùt khoaûng 3 – 5 km, phaàn lôùn chieàu

daøi ñoù phaùt trieån trong caùc ñaùm maây doâng.

1.1 NGUỒN GỐC SINH RA PHÓNG ĐIỆN SÉT

1.2 CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN SÉT

Phóng

điện sét

mây-đất

Phóng điện

bên trong

đám mây

Phóng điện

mây-mây

1.3 MỘT SỐ HÌNH ẢNH PHÓNG ĐIỆN SÉT














Giai ñoaïn 1

Thoaït tieân xuaát phaùt töø maây doâng moät daõy saùng môø

keùo daøi töøng ñôït giaùn ñoaïn veà phía maët ñaát vôùi toác ñoä

trung bình khoaûng 105– 10

7m/s. Ñaây laø giai ñoaïn

phoùng ñieän tieân ñaïo töøng ñôït ñöôïc goïi laø tieân ñaïo

baäc.

1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHÓNG ĐIỆN SÉT

Giai ñoaïn 1

Keânh tieân ñaïo laø moät doøng plasma maät ñoä ñieän

tích khoâng cao laém, khoaûng 1013

– 1014

ion/m3.

Moät phaàn ñieän tích aâm traøn vaøo keânh vaø phaân

boá töông ñoái ñeàu doïc theo chieàu daøi cuûa noù.


Giai ñoaïn 1

Dưới taùc duïng cuûa ñieän tröôøng cuûa ñieän tích aâm treân

ñaùm maây vaø trong keânh tieân ñaïo, vuøng ñaát beân döôùi

seõ coù söï taäp trung caùc ñieän tích caûm öùng traùi daáu.

Vò trí taäp trung ñieän tích caûm öùng coù theå ngay beân

döôùi ñaùm maây, hay ôû nhöõng nôi coù ñieän daãn cao


Giai ñoaïn 1

Trong giai ñoaïn ñaàu, höôùng phaùt trieån cuûa caùc tia tieân

ñaïo laø ngaãu nhieân tuaân thuû theo nguyeân taéc laø phaùt

trieån theo höôùng coù cöôøng ñoä ñieän tröôøng cao nhaát


Giai ñoaïn 1

Khi keânh tieân ñaïo ñaït ñeán moät ñoä cao nhaát ñònh,

goïi laø ñoä cao ñònh höôùng, thì höôùng phaùt trieån cuûa

tia tieân ñaïo seõ chòu aûnh höôûng cuûa caùc vaät beân

döôùi maët ñaát, nôi coù söï taäp trung ñieän tích caûm

öùng cao

Do ñoù, vò trí ñoå boä cuûa doøng seùt coù tính

choïn loïc


Giai ñoaïn 1

ÔÛ caùc vò trí taäp trung ñieän tích traùi daáu vôùi

maät ñoä cao, cöôøng ñoä ñieän tröôøng cuïc boä

trong khoâng khí taïi ñoù cao laøm xuaát hieän söï

ion hoùa khoâng khí, taïo neân doøng tieân ñaïo phaùt

trieån töø beân döôùi höôùng leân ñaùm maây, chieàu

daøi cuûa keânh tieân ñaïo ngöôïc naøy coù theå leân

ñeán vaøi traêm m. Ñaây chính laø quaù trình phoùng

ñieän ñoùn seùt, taïo ñieàu kieän ñònh höôùng doøng

seùt vaøo vò trí ñoù


Giai ñoaïn 2

Giai ñoaïn phoùng ñieän chính, hay phoùng ñieän

ngöôïc.

Khi keânh tieân ñaïo xuaát phaùt töø ñaùm maây doâng

tieáp caän maët ñaát hay keânh tieân ñaïo ngöôïc,

cöôøng ñoä ñieän tröôøng trong khoaûng caùch khí

taêng cao gaây ion hoùa maõnh lieät khoâng khí daãn

ñeán söï hình thaønh doøng plasma môùi, coù maät ñoä

ñieän tích taêng cao hôn nhieàu so vôùi ban ñaàu

1016

ñeán 1019

ion/m3.


Giai ñoaïn 2

Caùc ñieän tích caûm öùng döôùi maët

ñaát traøn leân trung hoøa caùc ñieän

tích trong keânh tieân ñaïo töø ñaùm

maây.

Caùc ñieän tích caûm öùng naøy tieáp

tuïc ñi theo ñöôøng cuûa phoùng ñieän

tieân ñaïo ban ñaàu, tieáp tuïc höôùng

leân ñaùm maây, hình thaønh neân

keânh phoùng ñieän chính


Giai ñoaïn 2

Maät ñoä ñieän tích trong keânh

phoùng ñieän chính raát cao, laøm ñoát

noùng maõnh lieät keânh phoùng ñieän

naøy, nhieät ñoä coù theå leân tôøi 2-3

chuïc ngaøn ñoä C(gaáp 3 laàn nhieät ñoä

beà maët maët trôøi). Chính vì vaäy,

keânh phoùng ñieän chính saùng choùi

chang, maø ta thaáy döôùi daïng caùc

tia chôùp.


Giai ñoaïn 2

Vôùi löôïng nhieät khoång loà naøy, lôùp

khoâng khí xung quanh keânh phoùng

ñieän chính bò ñoát noùng, giaûn nôû

ñoät ngoät taïo ra nhöõng ñôït soùng aâm

maõnh lieät, maø ta goïi laø saám


Giai ñoaïn 2

Khi keânh phoùng ñieän chính leân

ñeán ñaùm maây doâng, doøng seùt coù

giaù trò lôùn nhaát, ñaây chính laø doøng

ngaén maïch khoaûng caùch khí giöõa

maây vaø ñaát, coù giaù trò trong

khoaûng töø 1kA ñeán haøng traêm kA


Giai ñoaïn 3

Giai ñoaïn keát thuùc

Khi keânh phoùng ñieän chính leân

ñeán ñaùm maây doâng, caùc ñieän tích

caûm öùng töø maët ñaát leân theo, traøn

vaøo vaø trung hoøa caùc ñieän tích traùi

daáu treân ñaùm maây, caùc ñieän tích

(aâm) coøn thöøa treân ñaùm maây seõ

theo keânh phoùng ñieän chaïy xuoáng

maët ñaát.

Doøng seùt coù trò giaûm daàn



1-Giai đoạn phóng điện tiên đạo

1.4

CÁ

C G

IAI Đ

OẠ

N P

HÓ

NG

ĐIỆ

N S

ÉT

(20

-50m

s)2-Giai đoạn phóng điện ngược 3-Giai đoạn kết thúc phóng điện

Phòng thí nghiệm nghiên cứu về hiện tượng phóng điện sét

1.5 CÁC THÔNG SỐ DÕNG ĐIỆN SÉT

Bieåu thöùc toaùn hoïc ñöôïc vieát nhö sau

Trong ñoù : I : haèng soá coù thöù nguyeân laø doøng ñieän (kA).

1,

2: haèng soá coù thöù nguyeân laø thôøi gian (µs).

ñs

: thôøi gian ñaàu soùng (µs).

s

: thôøi gian soùng (µs).


I( / )m

ds

a kA s

Ñoä doác ñaàu soùng cuûa doøng seùt

Xaùc suaát xuaát hieän doøng seùt coù bieân ñoä lôùn hôn Im

(kA)

26

13

,

,

m

m m

I

I I

e DBv

e DN


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Vis

Is(k

A)

Dong bang

Mien nui

Xaùc suaát xuaát hieän doøng seùt coù ñoä doác ñaàu soùng a(kA/ µs)

15,7

7,82

,

,

a

a a

e DBv

e DN


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Va

a(k

A/

s)

Dong bang

Doi nui

1.6 CƯỜNG ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA SÉT VÀ MẬT ĐỘ

SÉT

Cường độ hoạt động của seùt laø soá ngaøy coù doâng seùt

trung bình trong naêm: n (ngaøy seùt/naêm)

Vuøng cöïc: 2-3, oân ñôùi: 30-50, nhieät ñôùi: 75-100, xích

ñaïo 100-150 (ngaøy seùt/naêm)

Maät ñoä seùt laø soá laàn seùt ñaùnh trung bình treân 1 ñôn vò

dieän tích maët ñaát trong 1 ngaøy coù doâng seùt: m

(laàn/km2.ngaøy seùt)

Maät ñoä seùt trung bình trong năm:

m.n (laàn/km2/năm)

Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở

Việt Nam (2007)


Việt Nam (2007)


Việt Nam (2007)


Việt Nam (2007)


Việt Nam (2007)


Việt Nam


Việt Nam (2007)

THE END

ĐAÏI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬBỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

Môn học

KỸ THUẬT CAO ÁP

9/9/2011 2




CHƯƠNG II

BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC

TIẾP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN

/ / / / / // / / / / /

R X

(1)

(2)

(3)

Boä phaän thu seùt

(100mm2)

Boä phaän daãn doøng seùt

(50mm2)

Boä phaän noái ñaát

1

2

3

4

Mô hình A.Kopian:

Bằng thực nghiệm trên mô hình và xử lý dữ liệu theo

nguyên lý thống kê

H

hhx

rx

R

Tỷ số k =H/h

• Khi h ≤30m, k = 20

• Khi h >30m, H = 600m

Mô hình A.Kopian:

H

h

R=3,5h

Khu vực có xác suất

100% sét đánh vào cột

thu sét: R=3,5h

Mô hình A.Kopian:

rx

Phương pháp thực nghiệm

trên mô hình này đã đưa

ra được công thức xác

định phạm vi bảo vệ của

cột thu sét sẽ được trình

bày ở phần sau

Mô hình A.Kopian:

Mô hình A.Kopian:

I. CAÙCH XAÙC ÑÒNH PHAÏM VI BAÛO VEÄ CUÛA CTS

1. Phaïm vi baûo veä cuûa moät CTS(<60m)

Phaïm vi baûo veä cuûa moät CTS laø hình choùp troøn xoay coù ñöôøng

sinh daïng hyperbol. ÔÛ ñoä cao hx

, rx

ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

CTS

Vaät ñöôïc baûo veä

Vaät khoâng ñöôïc baûo veä


1,6 x

x

h hh p

h h

xr

p = 1 khi h 30m.

30p = khi 30m < h < 60m.

h

1. Phaïm vi baûo veä cuûa moät CTS (<60m)Phaïm vi baûo veä cuûa moät CTS laø hình choùp troøn xoay coù ñöôøng

sinh daïng hyperbol. ÔÛ ñoä cao hx

, rx

ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

Vôùi:

-rx

baùn kính phaïm vi baûo veä.

-h chieàu cao cuûa CTS.

-hx

chieàu cao cuûa vaät ñöôïc baûo veä.

-p heä soá phuï thuoäc vaøo h.

ha

= h – hx: ñoä cao hieäu duïng cuûa coät thu seùt.

1,5 (1 )0,8

xx

hr h p

h

0,75 (1 )xx

hr h p

h

, khi hx

≤ 2h/3

rx

= (1,5h –1,875hx).p

, khi hx

> 2h/3

rx

= (0,75h – 0,75hx).p


1. Phaïm vi baûo veä cuûa moät CTS (<60m)

Trong thieát keá,

ñeå ñôn giaûn ngöôøi ta

thöôøng thay theá

ñöôøng sinh daïng

hyperbol giôùi haïn

khu vöïc baûo veä bôûi 2

ñoaïn thaúng.

2/3h

h

0,2h

h

hx

2h/3

0,75ph

1,5ph

1,5 (1 )0,8

xx

hr h p

h

0,75 (1 )xx

hr h p

h

, khi hx

≤ 2h/3

rx

= (1,5h –1,875hx).p

, khi hx

> 2h/3

rx

= (0,75h – 0,75hx).p


1. Phaïm vi baûo veä cuûa moät CTS: (<60m)


1. Phaïm vi baûo veä cuûa moät CTS: (>60m)

Sét không những đánh vào đỉnh mà còn đánh vào phần thân cột gần

đỉnh

0,5( 60)h h

Đối với cột thu sét có chiều cao từ 60m đến 100m:

Đối với cột thu sét có chiều cao từ 100m đến 250m:

0,2h h

Nếu chiều cao hiệu dụng ha ≥∆h, thì phạm vi bảo vệ của cột thu sét

được tính với chiều cao hiệu chỉnh h’=h-∆h

7

a

p

p7

a

0,2h

h

hx

2h/3

0,75hp

1,5hp

a/2a/2rx

p7

ahh

0

RCoät thu seùt Coät thu seùt

rx

rx

r0x

r0x

2. Phaïm vi baûo veä cuûa hai CTS

Tröôøng hôïp hai coät coù ñoä cao baèng nhau

Ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc raèng neáu hai CTS ñaët caùch nhau moät khoaûng

caùch a thì chuùng coù theå baûo veä vaät coù ñoä cao h0

ñaët giöõa chuùng, vôùi h0

ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: h0

= h – a/7p

0,75h 1.5h0,75h

rx

xh

xh

rx

1.5h 1.5h O 0,75h O 0,75h O O1.5hrOX

R

a

ho


Tröôøng hôïp hai coät coù ñoä cao baèng nhau

Neáu hai coät thu seùt coù ñoä cao khaùc nhau, ví duï h1

< h2

thì phaïm

vi baûo veä cuûa chuùng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau

- Phaïm vi baûo veä phía ngoaøi hai coät thu seùt gioáng nhö phaïm vi

baûo veä cuûa töøng coät rieâng leû.

- Phaïm vi baûo veä giöõa hai coät thu seùt coù ñöôïc baèng caùch qua

ñænh coät thaáp (h1) veõ moät ñöôøng thaúng ngang, noù caét ñöôøng sinh

cuûa phaïm vi baûo veä cuûa coät cao h2

ôû moät ñieåm , ñieåm naøy ñöôïc coi

nhö ñænh cuûa coät thu seùt giaû töôûng h’ = h1

vaø khu vöïc baûo veä giöõa

coät thaáp h’ vaø h1

caùch nhau khoaûng a nhö giöõa hai coät coù ñoä cao

baèng nhau.


Tröôøng hôïp hai coät coù ñoä cao khaùc nhau

Khi coâng trình caàn baûo veä chieám moät dieän tích roäng lôùn thì

ngöôøi ta thöôøng duøng moät heä thoáng nhieàu coät thu seùt ñeå baûo

veä. Ñeå xaùc ñònh phaïm vi baûo veä, ngöôøi ta chia heä thoáng coät

thu seùt thaønh töøng nhoùm 3 hoaëc 4 coät thu seùt. Beân ngoaøi dieän

tích cuûa ña giaùc ñi qua chaân caùc coät thu seùt ( hình tam giaùc

hoaëc hình chöõ nhaät ) phaïm vi baûo veä ñöôïc xaùc ñònh nhö giöõa

töøng ñoâi coät thu seùt vôùi nhau. Coøn taát caû caùc thieát bò coù ñoä cao

lôùn nhaát hx

ñaët trong dieän tích cuûa ña giaùc seõ ñöôïc baûo veä an

toaøn neáu ñieàu kieän sau ñöôïc thoûa maõn :

D ≤ 8 (h – hx

) p

Trong ñoù:

h : ñoä cao cuûa coät thu seùt.

hx: ñoä cao lôùn nhaát cuûa cao trình.

D : ñöôøng kính ñöôøng troøn ngoaïi tieáp ña giaùc.

3. Phaïm vi baûo veä cuûa heä nhieàu CTS (n>2)

1

2 3

4

a

b

r0X1

r0X2D

1 2

3

a

b c

rX

r0X12

r0X13 r0X23

rX

3. Phaïm vi baûo veä cuûa heä nhieàu CTS (n>2)

RAÕNH CAÙP LÖÏC 22 KV

RAÕNH CAÙP ÑIEÀU KHIEÅN

PHOØNG THIEÁT BÒ

PHAÂN PHOÁI 22 KV PHOØNG VAÄN HAØNH

2T

60 MVA

1T

60 MVA

25

00

25

00

30

00

30

00

30

00

30

00

30

00

30

00

15

00

10

00

10

00

30

00

30

00

30

00

30

00

40

00

45

00

70

00

50

00

10

00

04

00

0

10

00

0

35000

15

00

40

00

78

,5m

B B

A

A

GVHD

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

Ngày 12/11/2006 Bản vẽ số : 1

Người vẽ Đặng Như Tấn MẶT BẰNG BỐ TRÍ

TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kV

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CAO ÁP

Xaø ñôõ

daây

Xaø ñôõ

thanh

goùp

RAÕNH CAÙP LÖÏC 22 KV

RAÕNH CAÙP ÑIEÀU KHIEÅN

PHOØNG THIEÁT BÒ

PHAÂN PHOÁI 22 KV

PHOØNG

VAÄN HAØNH

2T

60 MVA

3000 30007000 1500 2500 25003000 30002500 25003000 30002500 25003000 30002500 2500 15001500 3000 3000 3000 1500 700015001500

78

,5m

51,7

9 m

35,23 m

1T

60 MVA

55,9

2 m

55,9

2 m

48,0

9 m

48,0

9 m

22 m15 m22m

Chuù thích :

Vuøng baûo veä cao ñoä 6m

Vuøng baûo veä cao ñoä 8m

Vuøng baûo veä cao ñoä 11m1 2 3 4

67

5

35,23 m

51,7

9 m

Vuøng I

Vuøng

II

Vuøng IIIVuøng IV

Vuøng V

13,875 m

9,75 m

4,125 m

9,75 m

2,4 m

0,6375 m

1,77 m 5,04 m9,75 m4,125 m

36,18 m

32,56 m

6,54 m2,52 m

GVHD




Ngày 12/11/2006 Bản vẽ số : 3

Vũ Phan Tú


CAO ÁP

PHẠM VI BẢO VỆ CỦA KIM THU SÉT

TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kVNgười vẽ Đặng Như Tấn

MSSV:402HT039

Coät anten

Coät ñeøn

chieáu saùng

Coät ñeøn

chieáu saùng

CHUÙ THÍCH :

- CB : MAÙY CAÉT SF6

- DS : DAO CAÙCH LY

- ES : DAO NOÁI ÑAÁT

- BI : MAÙY BIEÁN DOØNG ÑIEÄN

- BU : MAÙY BIEÁN ÑIEÄN AÙP

- LA : CHOÁNG SEÙT VAN

MAËT CAÉT A-A

MAËT CAÉT B-B

BU

BU BIDS/ES

LA/ES

14m

11m

8m

4000 1500 3000 3000 3000 3000 3000 4000 3000 2500 3000 3000 4500

BIDS/ES

1500 3000 1000 2500 1000 3000

BU BU BULA

DS/ES

BI

CB

DS/ES DS/ES DS/ES

CB

LA

LA BU

DS/ES DS/ES

LABU

7000

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CAO ÁP

MẶT CẮT TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kVGVHD




Ngày 12/11/2006 Bản vẽ số : 2

Người vẽ Đặng Như Tấn


CAO ÁP

II. CAÙCH XAÙC ÑÒNH PHAÏM VI BAÛO VEÄ

CUÛA DCS:

1. Phaïm vi baûo veä cuûa moät DCS:

DCS

DD

khoâng

ñöôïc

baûo veä

DD ñöôïc baûo veä


CUÛA DCS:


a) Tröôøng hôïp DCS coù ñoä treo cao (h) nhoû hôn 30m :

xx

x

h hb 1,2h

h hp

xx x

xx x

h2h > h: b 0,6h(1 )p

3 h

h2h: b 1,2h(1 )p

3 0,8.hh

Hay


CUÛA DCS (tt):


b) Tröôøng hôïp DCS coù ñoä treo cao (h) lôùn hôn 30m :

30m h 100m

h 0,29(h-30)

100m h 250m

Δh 0,2h

Phaïm vi baûo veä theo chieàu

cao (maët caét ñöùng) giaûm moät

khoaûng tính töø ñænh:


CUÛA DCS (tt):

2. Phaïm vi baûo veä cuûa hai DCS:

Khi hai daây choáng seùt ñaët caùch nhau S = 2B = 4h thì moïi

ñieåm treân maët ñaát naèm giöõa hai daây choáng seùt seõ ñöôïc baûo

veä an toaøn. Neáu S < 4h thì giöõa hai daây choáng seùt coù theå

baûo veä ñöôïc ñoä cao:

0

Sh h

4p


CUÛA DCS (tt):


Khi daây daãn 3 pha cuûa ñöôøng daây taûi ñieän cuøng naèm treân

moät maët phaúng ngang thì ñieàu kieän ñeå daây daãn giöõa hai coät

ñöôïc baûo veä laø khoaûng caùch S giöõa hai daây choáng seùt phaûi

thoûa maõn ñieàu kieän:

4. .( )DCS DDs p h h


CUÛA DCS (tt):



CUÛA DCS (tt):

3. Caùch xaùc ñònh phaïm vi baûo veä cuûa daây

choáng seùt cuûa ñöôøng daây taûi ñieän cao aùp:

031gh

c

α

α hlgν 4

90

III. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KINH TẾ

KHI DÙNG HỆ THỐNG CTS ĐỂ BẢO VỆ

CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNH CHO TRẠM

BIẾN ÁP VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN:

Cột thu sét có thể đặt ngay trên các kết cấu công

trình (cột xà, ống khói, cột đèn pha…) của TBA

và NMĐ khi thỏa một số điều kiện nhất định. Việc

đặt CTS trên kết cấu trạm chỉ cho phép khi trạm

có mức cách điện xung lớn và điện trở nối đất

bé.VD:

-TBA 110kV trở lên dễ dàng thỏa mãn được yêu

cầu này

-TBA 35kV chỉ cho phép đặt CTS trên kết cấu

trạm khi Rnđ 4 Ohms





Chân kết cấu đặt CTS phải được nối theo đường

ngắn nhất vào HT Nối đất an toàn của trạm tại điểm

giao của các thanh cân bằng thế, đồng thời tăng

cường thêm các nối đất bổ sung (các thanh, cọc

tăng cường)





Khi các điều kiện trên không thỏa mãn thì CTS phải đặt

cách ly với các kết cấu trong trạm và nối đất của CTS

phải được tách riêng khỏi nối đất an toàn của trạm.

Khoảng cách trong không khí giữa CTS và các vật cần

bảo vệ trong trạm phải đủ lớn.

Tương tự, khoảng cách trong đất giữa nối đất CTS và nối

đất an toàn trạm cũng phải đủ lớn.





kS 0,3 0,1x AR l

dS 0,5 xR

lA

h

VBV

Sk

Sd Rx

1

Chương 3:

NỐI ĐẤT TRONG HỆ

THỐNG ĐIỆN




3

3.1 KHÁI NIỆM

Cọc nối đất: được đóng

thẳng xuống mặt đất ở độ

sâu từ 0,5m đến 0,8m

Đất

Không khí

độ chôn

sâu t0

dây dẫn dòng

sự cố, dòng sét

Cọc nối đất

bằng đồng hay

thép mạ kẽm

4

3.1 KHÁI NIỆM

Thanh nối đất: được chôn

trong đất ở độ sâu từ 0,5m

đến 0,8m

Đất

Không khí

độ chôn

sâu t0

dây dẫn dòng

sự cố, dòng sét

Thanh nối đất

bằng đồng hay

thép mạ kẽm

5

3.1 KHÁI NIỆM

Lưới nối đất: do nhiều cọc hay thanh

ghép nối với nhau, chôn trong đất ở

độ sâu 0,5m đến 0,8m

các thanh nối

đất hay dây cáp

kết nối thành

lưới

Cọc nối đất

đóng ven chu vi

(học dọc theo

đường chéo)

6

3.1 KHÁI NIỆM

Các mối ghép kỹ thuật

7

3.1 KHÁI NIỆM

Nối đất làm việc: là nối đất điểm trung

tính của máy phát, máy biến áp công suất,

TI, TU…Đảm bảo sự làm việc của trang

thiết bị điện lúc bình thường và sự cố.

Nối đất an toàn: là nối đất vỏ trang thiết

bị điện hoặc kết cấu kim loại. Đảm bảo an

toàn cho người vận hành khi có sự cố rò

cách điện.

Nối đất chống sét: là nối đất các bộ phận

thu sét ( KTS, DCS…) Nhằm tản dòng sét

vào đất, tránh phóng điện ngược từ phần tử

đó đến các bộ phận mang điện.

C

B

Rđ

A

N

Muốn điện áp tại N = 0

Rđ

Rđ

KTS

8

3.1 KHÁI NIỆM

Cấu tạo của nối đất: thông thường được thực hiện bằng một hệ

thống những cọc bằng thép hoặc đồng ( có thể tròn hoặc dẹt) đóng

vào đất, hoặc những thanh ngang chôn vào đất. Hoặc cọc và thanh

nối liền với nhau và chôn vào đất.

Trạm phân phối: 3 hệ thống nối đất phải được nối riêng lẻ.

Trạm truyền tải ( >=110 kV): 3 hệ thống nối đất được dùng chung.

Điện trở nối đất Rđ là tỉ số giữa điện áp trên cực

Uđ và dòng điện qua nó Iđ . Điện trở Rđ bao gồm

điện trở của bản thân điện cực và điện trở tản trong

đất.

Khi tản dòng một chiều hay xoay chiều thì điện trở bản thân điện

cực rất bé có thể bỏ qua.

Rđ

IđUđ

9

3.1 KHÁI NIỆM

Khi tản dòng một chiều hay xoay chiều thì điện trở bản thân điện

cực rất bé có thể bỏ qua.

Hình : Mô hình điện cực nối đất đơn giản ( thanh hay cọc nối đất)

10

3.1 KHÁI NIỆM

Khi tản dòng sét, quá trình truyền sóng trên cực nối đất tương tự

như trên đường dây tải điện. Do có điện cảm cản trở dòng điện đi sâu

vào chiều dài điện cực nên điện thế phân bố không đều trên điện cực.

T < <Tđs ( l bé): Nối đất tập trung. Rx =R∞

T >=Tđs ( l lớn): Nối đất kéo dài ( nối đất phân bố). Rx ≥ R∞

Rx (Ω)

t (µs)

R∞

Ảnh hưởng của điện cảm sẽ giảm dần theo thời gian. Điện trở tản

của cực nối đất lớn nhất gần đúng vào lúc dòng sét đạt giá trị cực

đại.

T=L0.g0.l2Tđs

11

3.1 KHÁI NIỆM

Hình : Quá điện áp tại các vị trí trên các thanh nối 20 m và 100m

12

3.1 KHÁI NIỆM

Khi tản dòng sét, ngoài ảnh hưởng của điện cảm L làm giảm

khả năng tản dòng sét của htnđ, còn có ảnh hưởng phi tuyến bởi

hiện tượng phóng điện tia lửa trong đất khi dòng sét có biên độ

lớn. Vùng đất quanh điện cực trở nên dẫn điện tốt, làm tăng khả

năng tản dòng sét, tức làm điện trở tản xung giảm.

13

3.1 KHÁI NIỆM

Hình: Bán kính của các phân đoạn trên thanh tại các thời điểm a) 0.2 μs và b) 0.5μs

a) b)

14

3.1 KHÁI NIỆM

Hình: Quá điện áp tại vị trí vào dòng sét và vị trí cuối trên thanh từ a) FEM và b) FDTD

a) b)

15

3.1 KHÁI NIỆM

Đối với nối đất chống sét cần phân biệt điện trở tản xung Rx với

điện trở tản ổn định R∞. R∞ cũng chính là điện trở tản dòng xoay

chiều ( R~ ) hay dòng một chiều.

xx

R

R

Nối đất tập trung: αx < 1, ảnh hưởng của phóng điện tia lữa

chiếm ưu thế

Nối đất kéo dài: αx ≥ 1, ảnh hưởng của điện cảm dọc theo chiều

dài của thanh dẫn trong HTNĐ chiếm ưu thế

16

3.1 KHÁI NIỆM

Một số phương pháp đo điện trở suất đất

2U

aI

Phương pháp Wenner

2

4ln

l U

l I

d

Phương pháp Driven Rod

17

3.2 ĐIỆN TRỞ TẢN DÒNG XOAY CHIỀU R~

Khi dòng điện xoay chiều chạy qua điện cực tản vào đất, tạo

nên trong đất quanh nó một điện trường. Mỗi điểm trong điện

trường đó kể cả trên mặt đất có một điện thế nhất định.

Utx

Ub

Giảm Utx , Ub

Trên mặt đất khu vực nối đất

được rải một lớp sỏi hoặc đá để

giảm sự chên lệch điện thế.

Uđ

φr/Uđ

Giảm điện áp trên điện cực Uđ

hay giảm điện trở tiếp đất.

18

Đối với điện cực nối đất đơn giản: công thức xác định điện trở

tản ở tần số công nghiệp của một số dạng điện cực thường dùng

(Bảng 4.1, 4.2)


4ln

2

ttc

lR

l d

Cọc chôn nổi:

0

2 1 4(ln ln )

2 2 4

2

ttc

l t lR

l d t l

lt t

Cọc chôn chìm:

2

0

ln2

ttt

lR

l dt

Thanh chôn chìm:

0

8(ln ln )

2 . 4

ttV

D DR

D d t

Thanh hình xuyến chôn chìm:

2

0

ln2

ttt

kLR

L dt

Thanh có hình dáng đặc biệt:

d

dang tròn

b

b

dang góc

d=0,95b

dang dẹp

d=0,5b

dott mk Điện trở suất tính toán của đất:

19


Đối với điện trở nối đất của tổ hợp nhiều điện cực:

Hiệu ứng màn che làm méo dạng vùng

đẳng thế giữa hai điện cực, làm giảm khả

năng tản của hệ thống nối đất.

Để đặc trưng cho hiệu ứng màn che,

người ta dùng hệ số η~. η~ là hệ số sử dụng

khi tản dòng điện xoay chiều tần số công

nghiệp. Đây là đại lượng toán học thể hiện

bản chất vật lý là hiệu ứng màn che.

R1 R2 R3

Bỏ qua hiệu ứng màn che Rtđ = R1//R2//R3

Xét đến hiệu ứng màn che Rth~=Rtđ/η~ > Rtđ ~

~

1td

th

R

R

20


Hệ số sử dụng phụ thuộc vào vào loại điện cực, số lượng và cách

bố trí chúng. Nó có thể tra cứu trong các bảng số hoặc các đường

cong cho trong các tài liệu hướng dẫn(SBT PL 4 đến PL 7).

Xét tổ hợp thanh và cọc

…cọc n

Rc, Rt: điện trở của từng cọc riêng lẻ và thanh.

ηc,ηt hệ số sử dụng của cọc và thanh trong tổ hợp

12 m

3 m ηc = 0.7 , ηt = 0.74VD

c t

c t c tth

c t c t t c

c t

R R

n R RR

R R R R n

n

21

3.3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT

3.3.1 Điện trở tản xung của dạng nối đất tập trung

Kích thước thật của điện cực có thể

thay thế bằng kích thước của khu vực

phóng điện tia lửa.

Rx = αx R~ (αx < 1 )

αx= f(Is , ρđ ): đặc trưng cho phóng

điện trong đất và giản nở điện cực nối

đất.

Khi chiều dài của điện cực tăng lên

thì αx tăng lên do ảnh hưởng của điện

cảm.

Phóng điện trong đất

E > Epđ(đ)

IS

Biên độ lớn

E = Epđ(đ)

ρđ

Nếu nối đất là tổ hợp Rthx = Rtđx/ηx > Rtđx

ηx: thể hiện hiệu ứng màn che của tổ hợp

khi tản dòng điện xung.

22


Trình tự tính toán điện trở tản xung của một tổ hợp nối đất tập trung

B1: Chọn km (nối đất chống sét) . ρtt = km.ρđo

B2: Tính R~ của từng loại điện cực riêng lẻ. (R~c, R~t)

B3: Tính Rx của từng loại điện cực rriêng lẻ (Rxc, Rxt)

- Tính dòng sét phân bố qua mỗi điện cực riêng lẻ

- Tính αx : có thể tra bảng hoặc tính bằng công thức

Rxc = αxcR~c ; Rxt = αxtR~t

B4: Điện trở tản xung của cả tổ hợp

1 1xc

xtxc xt

thxc x xc xt x

xt

RR

R RnRR R n R

Rn

n : số cọc

ηx : hệ số sử dụng xung

của tổ hợp. ( ηx < η~ )

23


BT 1: Chúng ta có một thanh sắt tròn dài

40 m đường kính 20 mm. Hỏi dạng

nối đất nào sau đây, có điện trở tản

xoay chiều nhỏ nhất? Biết nối đất

được chôn sâu 0.8 m trong đất. Đất

có điện trở suất đo vào mùa mưa là

100 Ωm.

a) b)

c)

l1

l2 = 2l1

BT 2: Cho một hệ tổ hợp phức như hình gồm

5 cọc, mỗi cọc dài 3 m, đường kính 30

mm, đóng cọc dọc theo thanh dạng tròn

đường kính 20 mm dài 12 m. Cả tổ hợp

nằm sâu trong đất 0.8 m có điện trở suất

đo lúc khô ráo là 120 Ωm. Bỏ qua hiệu

ứng màn che. Tính điện trở tản xoay

chiều của tổ hợp.

24


BT 3:

BT 4:

Cho một hệ tổ hợp phức như hình gồm 3

cọc, mỗi cọc dài 3 m, đường kính 25 mm,

đóng cọc dọc theo thanh dạng tròn đường

kính 15 mm dài 12 m. Cả tổ hợp nằm sâu

trong đất 0.5 m có điện trở suất đo lúc khô

ráo là 150 Ωm. Tính điện trở tản xoay chiều

và tản xung của tổ hợp.

Xác định điện trở xoay chiều và xung kích của ba thanh nối

đất làm bằng thép dẹt 4x40 mm2, mỗi thanh dài 15 m chôn

sâu trong đất 0.8 m. Điện trở suất đất đo vào mùa ẩm là 200

Ωm. Giả sử dòng sét chạy qua hệ thống nối đất là 120 kA.

Is = 100kA

1500

320 45

t

tt t

l

I

Is

It

25


3.3.2 Điện trở tản xung của nối đất kéo dài bằng thanh ngang

a. Khi bỏ qua quá trình phóng điện trong đất (ρ lớn, is nhỏ)

is

l

U(0)U(l)

is

L0 L0 L0 L0

g0 g0g0 g0 g0

0

0

~

0.2 ln 0.31 /

1 1/

lL H m

r

g mR l

Phương trình truyền sóng qua điện cực có dạng:

0

0

u iL

x t

ig u

t

Dòng sét có độ dốc đầu sóng

không đổi is(0,t) = at

26




Điện áp tại vị trí bất kỳ theo thời gian t:

1 210

1 210

1( , ) 2 1 os

1(0, ) 2 1

k

k

t

T

k

t

T

k

a k xu x t t T e c

g l k l

au t t T e

g l k

Tổng trở tản xung đầu vào tại một thời điểm bất kỳ t:

1

210

2(0, ) 1 1(0, ) 1 1

(0, )k

t

T

ks

Tu tZ t e

i t g l t k

2

0 0 11 2 2

; k

L g l TT T

k Hằng số thời gian của quá trình truyền

sóng điều hòa bậc 1 và bậc k

27




Một cách gần đúng khi dòng sét đạt trị số cực đại (t = Tđs)

thì tổng trở xung dầu vào có trị số lớn nhất.

s

1s 2

10 s

21 1(0, ) 1 1

d

k

T

T

d

kd

TZ T e

g l T k

Trường hợp Tđs/T1 > 3

2

1 1s 2

10 s s

0s

21 1(0, ) 1 1

3

(0, )3

d

kd d

d

ds

T TZ T R

g l T k T

L lZ T R

T

28



b. Khi xét đến quá trình phóng điện trong đất

Phóng điện dọc theo chiều dài thanh làm cho khu

vực phóng điện thu hẹp dần, dẫn đến điện dẫn tản xung

không còn là hằng số. Hệ phương trình truyền sóng trở

nên không tuyến tính và được giải bằng phương pháp

gần đúng hoặc phương pháp số.

Ứng với một trị số ρ và Is nhất định có một trị số

giới hạn của chiều dài điện cực mà vượt quá giới hạn

đó, tổng trở xung không giảm khi tăng chiều dài điện

cực nữa

Documents

KỸ THUẬT CAO ÁP QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN li/Tai_lieu/Tai_lieu_ly_moi_1/DIEN_TU/Cao_ap/Ki... · ĐaÏi hỌc bÁch khoa tp.hcm khoa ĐiỆn –ĐiỆn tỬ