bảo vệ chống sét trạm biến áp 110/35 kv, chương 17 docx

Chng 17:
Tính thời gian truyền sóng giữa các
nút
Sơ đồ thay thế ở tình trạng vận hành nguy hiểm nhất nh- trên hình
4-12.
Đối với trạm 35kV ta có U
50%
= 465(kV) và tính toán với sóng có độ
dốc đầu sóng a =300kV/
s
Vậy ta có:







)s(55,1tkhi)kV(465
)s(55,1tkhi)kV(t.300
U
01

đs
a
U
%50

Ta tính toán với sóng tam giác. Vậy sóng truyền vào trạm có dạng:

t khiII
t khit.aI
max
Thời gian để sóng từ 1 đến 2 là:
t
12
= )s(13,0
300
39
v
l
12

Thời gian để sóng đi từ 2 đến 3 là:
t
23
= )s(14,0
300
42
v
l
23

Thêi gian ®Ó sãng ®i tõ 2 ®Õn 4 lµ:
t
24
=

)s(05,0
300
15
v
l
24

§Ó thuËn tiÖn cho viÖc tÝnh to¸n ta chän b-íc thêi gian lµ -íc sè
cña t
12
, t
23
,t
24l
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)
Thêi gian ®Ó sãng truyÒn tíi nót 3 lµ: t = 0,27(
s)
Thêi gian ®Ó sãng truyÒn tíi nót 4 lµ: t = 0,18(
s)
2-Tính điện áp tại các nút
2.1 Nút I
Tại nút là nút đặt thanh góp với đ-ờng dây tới, do vậy ta có:
Z
đt
= )(

Z
200
2
400
2
Điện dung: C
1
= 429,2pF
Hằng số thời gian nạp mạch:
T
C1
= Z
đt
.C
1
=200.429,2.10
-6
= 0,86(s)
Ta có tỉ số:
116,0
086,0
01,0
T
t
1C


Hệ số khúc xạ tại nút I là:
1
400

2002
2

.
Z
Z.
dt
U
01
C
2.U
đt
Z
đt
U
c
Z
c
U
21
I
I
Hình 4.12: Sơ đồ tính điện áp tại nút 1
Từ sơ đồ Petersen ta có:
2.U
đt
= U
01
+ U
21

Trong đó: + U
01
là sóng từ đ-ờng dây truyền tới điểm 1.
+ U
'
21
là sóng tới nút 1 do sóng phản xạ U
21
đi từ nút 2
nh-ng chậm pha sau thời gian là t = 2.t
12
= 0,26 (s) hay
U
'
21
= U
21
(t- 0,26)
Trong khoảng thời gian t < 2.t
12
thì U
21
= 0 do ch-a có sóng
phản xạ từ nút 2 về nút 1. Do đó ta có: 2.U
đt
= U
01
Trong khoảng thời gian t

2.t

12
khi này có sóng phản xạ từ 2 về
1.
Biết đ-ợc
1C
T
t

, 2.U
đt,
Z
đt
ta tính đ-ợc điện áp tại nút 1 theo
ph-ơng pháp tiếp tuyến liên tiếp: U
1
(t+ t) = U
1
(t) + U
1
(t)
Mà ta có:
1
1
2
C
dt
T
t
).UU(U

Hay: U
1
(t+t) = U
1
(t) +

)t(U)t(U
T
t
dt
C
1
1
2

Sóng truyền từ nút 1 đến nút 2: U
12
= U
1
- U
'
21
2.2 Nút II
Tại nút là nút đặt thanh góp trạm biến áp có 3 đ-ờng dây tới, do
vậy ta có:
Z
đt
= )(33,133
3

400
3
Z

Điện dung: C
2
= 1593,7pF
Hằng số thời gian nạp mạch:
T
C2
= Z
đt
.C
2
=133,33.1593,7.10
-6
= 0,212(s)
Ta có tỉ số:
047,0
212,0
01,0
T
t
2C


Hệ số khúc xạ tại nút II là:
666,0
400
33,133.2

Z
Z.2
dt

2.U
dt
Z
dt
C
2
Hình 4.13: Sơ đồ tính điện áp tại nút 2
Từ sơ đồ Petersen ta có:
2.U
đt
=


n
1m

m2
.U
m2
= 0,667 .(U
12
+ U
32
+ U
42
)

Trong đó:
+ U
'
21
, U
'
32
, U
'
42
là sóng phản xạ từ nút 1, 3, 4 truyền
về nút 2
nh-ng chậm pha sau thời gian là
U
'
21
= U
21
(t- 0,26)
U
'
32
= U
32
(t 2.t
23
) = U
32
(t 0,28)
U

'
42
= U
42
(t 2.t
42
) = U
42
(t 0,1)
Hay: U
2
(t+t) = U
2
(t) +

)t(U)t(U2
T
t
2dt
2C


2.3 Nút III
Tại nút III có đặt máy biến áp, chỉ có một đ-ờng dây đi đến nên
ta có:
Z
đt
= Z = 400()
Thời gian nạp mạch:
T

C3
= Z
đt
.C
3
= 400.1757,1.10
-6
= 0,7(s)
Hệ số khúc xạ tại nút 3 là:
2
400
4002
2

.
Z
Z.
dt
Ta có sơ đồ Petersen nh- sau:
23
U
III
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.
'
45
U
T-¬ng tù nh- trªn ta cã:
U
4
(t + t) = U
4
(t) +
 
)()( tUtU
T
t
C
545
5
2 

Trong ®ã: 014,0
7,0
01,0
T
t
3C


2.4 Nót IV

S¬ ®å thay thÕ Petersen:
U
12
U
IV
2.U
32
'
®t
Z
®t
H×nh 4.15: S¬ ®å tÝnh ®iÖn ¸p t¹i nót 4
T¹i nót IV cã ®Æt chèng sÐt van vµ cã 2 ®-êng d©y tíi nªn ta cã:
Z
®t
= )(
Z
 200
2
400
2
HÖ sè khóc x¹ t¹i nót 4:
1
400
2002
2

.
Z
Z.

dt
Chèng sÐt van cã ®Æc tÝnh nh- sau:
U
CSV
=K.I

= 243. I
0,02
Tõ s¬ ®å Petersen ta cã ph-¬ng tr×nh:


)UU.(U.U.
''
n
m
'
mmdt
4323
1
33
12 


R
csv
C
Ta có ph-ơng trình nh- sau:
2.U
đt
= U

csv
+ Z
đt
.(I
C
+ I
CSV
)
2.U
đt
=Z
đt
.

tU)tU.
K
1
(
dt
)t(dU
.C
CSV
1
CSV
CSV

Ph-ơng trình sai phân:
2.U
đt
=Z
đt
.



tU)tU.
K
1
(
t
tU)tt(U
.C
CSV
1
CSV
CSVCSV

2.U
đt
(t + t)=

tU)tU.
K
1
()t(U)t(U.2
Z.C
t
CSV
1
CSVCSVdt
dt

Từ đó bằng tinh toán ta tính đ-ợc điện áp và dòng điện của
chống sét van. Từ kết quả tính đ-ợc ta vẽ đ-ợc đồ thị điện áp và
dòng điện của chống sét van. Cũng từ đó ta kiểm tra đ-ợc chống
sét van có bị phá hỏng bởi dòng điện hay không (dòng qua chống
sét van không đ-ợc quá 10kA). Kết quả ta tính với sóng sét có
thông số trên có dạng nh- sau:
Đồ thị ta có điện áp U1 có dạng nh- sau:
200
§-êng cong ®iÖn ¸p t¸c dông lªn thanh gãp
0,5
1
1,5
§Æc tÝnh V-S cña chuæi c¸ch ®iÖn
800
400
600
1000
1200
U
1
(kV)

t( s)
§å thÞ ta cã ®iÖn ¸p U
2

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:
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
*Nhận xét:
- Từ các đồ thị trên ta thấy khi sóng sét có thông số biên độ U =
465kV và độ dốc đầu sóng a = 300kV/
s tryền vào trạm, trạm vẫn
đảm bảo an toàn.