[Điện Tử Học] Kỹ Thuật Điện Cao - Giông Sét Phần 7 ppsx

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
67
• Độ treo dây dẫn pha A là : 24,5 m
• Độ treo dây dẫn pha B, C là 20,5 m
• Độ võng của dây dẫn ta chọn f
dd
= 9 m
• Độ võng của dây thu sét ta chọn f
cs
= 6 m
• Xà đỡ pha A : L = 2,93 m
• Xà đỡ pha B - C : L = 4,68 (m) – 4,12 (m)
• Khoảng vượt của dây : L = 300 m
• U
50 %
của cách điện 220 KV là 1140 KV / 13 bát sứ
( Tra bảng 28 – Sách TLHDTKTNKTĐCA )
• Khoảng cách không khí được chọn theo sự phối hợp cách điện với
chuối sứ là 2210 mm
2) Góc bảo vệ dây thu sét :
- Pha A :
Tg A =
3907,0
5,2432
93,2
=
−
 A = 21,34
0

- Pha B :
TgB =
407,0
5,2032
68,4
=
−
 A = 22,14
0

- Pha C :
TgC =
358,0
5,2032
12,4
=
−
 A = 19,71
0

3) Xác định độ treo cao trung bình của dây thu sét và dây dẫn :
- Với dây thu sét :

tb
cs
h
= h
cs
- f

cs
= 32 -
3
2
.6 = 28 ( m )
- Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha A :

tb
A
h = h
A
- f
dd
= 24,5 -
3
2
.9 = 18,5 ( m )
- Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha B, C :

tb
CB
h
,
=
tb
B
h = h
B
- f
dd

= 20,5 -
3
2
.9 = 14,5 ( m )
4) Xác định tổng trở sóng của dây thu sét và dây dẫn :
- Công thức tính :
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
68
Z = 60.ln
r
h
tb
.2

Trong đó r là bán kính dây dẫn và dây chống sét
• Tổng trở sóng của dây dẫn pha A :
Z
dd
( A ) = 60 ln
)(35,488
10.8,10
5,18.2
ln60
.2
3
Ω==
−
r

h
tb
A

• Tổng trở sóng của dây dẫn pha B, C :
Z
dd
( B ) = Z
dd
( C ) = 60 ln )(73,473
10.8,10
5,14.2
3
Ω=
−

• Tổng trở sóng của dây thu sét :
Z
cs
= 60 ln
)(55,545
10.3,6
28.2
ln60
.2
3
Ω==
−
cs
tb

cs
r
h

- Khi có xét tới ảnh hưởng của vầng quang thì thành phần của điện dung
tăng lên làm cho tổng trở sóng giảm. Vì vậy ta cần hiệu chỉnh lại bằng cách lấy
tổng trở sóng Z
cs
chia cho hệ số hiệu chỉnh .
Với cấp điện áp 220 kV sử dụng một dây chống sét.
Tra bảng 3 TLHDTKTN ta có  = 1,4
Z
csvq
= )(68,389
4,1
55,545
Ω==
λ
cs
Z

5) Hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét và dây dẫn các pha :
- Khi chưa xét ảnh hưởng của vầng quang thì thì hệ số ngẫu hợp giữa dây
dẫn và dây thu sét được xác định như sau :



2
2
12

12
.2
ln
ln
r
h
d
D

Trong đó các hệ số được xác định bằng phép chiếu qua gương phẳng là
mặt đất.







2
1
1'
2'
Δh
d12
d12
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
69

Với :
- h
1
: độ cao trung bình của dây pha ( h
1
= h
dd
tb
)
- h
2
: độ cao trung bình của dây thu sét ( h
2
= h
cs
tb
)
- d
12
: khoảng cách giữa dây dẫn pha và dây thu sét.
- D
12
: khoảng cách giữa dây thu sét và ảnh hưởng của dây dẫn qua phép
chiếu gương phẳng.
• Tính hệ số ngẫu hợp giữa dây thu sét và dât dẫn pha A :
Ta có h
1
= h
A

tb
= 18,5 m
l
xa
( A ) = 2,93 m
h
2
= h
cs
tb
= 28
D
12
= )(592,46)285,18(93,2)(
222
21
2
mhhl
xa
=++=++
d
12
= )(942,9)285,18(93,2)(
222
21
2
mhhl
xa
=−+=−+
- Hệ số ngẫu hợp hình học :

K
0
=
)(17,0
10.3,6
28.2
ln
942,9
46,592
ln
.2
ln
D
ln
3
2
2
12
12
m
r
h
d
==
−

- Khi xét ảnh hưởng của vầng quang :
K
cs
vq

( A ) =  . K
0
= 1,4 . 0,17 = 0,238
• Tính hệ số ngẫu hợp giữa dây thu sét và dây dẫn pha B, C
h
1
= h
B
tb
= h
C
tb
= 14,5 m
l
xa
( B ) = 4,68 m ; l
xa
( C ) = 4,12 m
D
12B
= 757,42)5,1428(68,4)(
222
21
2
=++=++ hhl
xa
( m )
D
12C
= 699,42)5,1428(12,4)(

222
21
2
=++=++ hhl
xa
( m )
d
12B
= 288,14)5,1428(68,4)(
222
21
2
=−+=−+ hhl
xa
( m )
d
12C
= 115,14)5,1428(12,4)(
222
21
2
=−+=−+ hhl
xa
( m )
- Hệ số ngẫu hợp hình hoạ :
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
70
K

0B
= 1206,0
10.3,6
28.2
ln
288,14
42,757
ln
.2
ln
D
ln
3
2
2
12
12B
==
−
r
h
d
B

K
0C
= 1217,0
10.3,6
28.2
ln

115,14
42,699
ln
.2
ln
D
ln
3
2
2
12
12C
==
−
r
h
Cd

- Khi xét đến ảnh hưởng của vầng quang :
K
cs
vq
( B ) =  . K
0
= 1,4 . 0,1206 = 0,16884
K
cs
vq
( C ) =  . K
0

= 1,4 . 0,1217 = 0,17038
6) Tính số lần sét đánh vào đường dây.
- Tính số lần sét đánh vào đường dây với chiều dài là 100 Km.
Áp dụng công thức:
N = (0,10,15).6.h
tb
cs
.10
-3
.n
ngs
.L
= (0,10,15).6.28.10
-3
.80.100
= (134,4 ÷ 201,6) (lần/100 Km năm)
Trong tính toán thiết kế để nâng cao độ an toàn ta chọn.
N = 200 (lần/100 Km năm).
7) Tính suất cắt của đường dây 220 kV do sét đánh vòng qua dây thu
sét vào dây dẫn.
• Số lần sét đánh vòng qua dây thu sét vào 100 Km đường dây.
Áp dụng công thức : N
dd
= N.V
dd
(lần/100Km năm)
Suất cắt của 100 Km đường dây do sét đánh vòng qua dây thu sét
và dây dẫn.
n
dd

= N.V
dd
.V
pđ
. (Lần /100 Km năm)
Trong đó :
+ N = 200( lần/100 km năm) là tổng số lần sét đánhvào dây dẫn trong
1 năm
+ V
dd
: Là xác suất đánh vòng qua dây thu sét vào dây dẫn được xác định
theo:
lg (V
α
) = 4
90
.
0
−
c
h
α

Với:
+: Là góc bảo vệ của đường dây thu sét.
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
71
+(m): Là chiều cao của cột điện.

+: Là xác suất phóng điện trên cách điện.

pd
V
=
1,26
S
I
e
−

- Khi dây dẫn bị sét đánh có thể xem tại nơi bị sét đánh thì mạch của
khe sét được ghép nối tiếp với tổng trở sóng của dây dẫn có trị số bằng:
2/
dd
Z
(Dây dẫn ghép song song nhau)
Vì tổng trở sóng của dây dẫn khá lớn khoảng Nên dòng điện sét giảm đi
rất nhiều so với khi sét đánh vào nơi có nối đất tốt.
- Ta có dòng ở nơi sét đánh chỉ còn là:
I =
dd
s
Z
I
.
4
.

z

0
i
4
s
i
4
s
z

2

dd
z
2
dd
khe
sÐt

- Như phân tích ở trên nên ở mỗi bên của dây dẫn sẽ truyền sóng với
dòng điện =
4/
s
I
và tạo nên điện áp trên dây dẫn.

dd
S
dd
Z
I

U .
4
=

-Khi của mỗi chuỗi sứ thì có phóng điện trên cách điện gây ra sự cố ngắn
mạch 1 pha . Từ công thức trên ta có thể viết:

%50
.
4
UZ
I
dd
S
≥


Hay độ lớn của dòng điện sét có thể gây lên phóng điện trên cách điện là:

dd
S
Z
U
I
%50
.4
≥

Vậy xác suất phóng điện trên cách điện là:

dd
s
Z
U
I
pd
eeV
.1,26
4
1,26
%50
−
−
==

Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
72
• Xác suất hình thành hồ quang điện (
)
η
:

η
= f(
)
lv
E
= f(

)/
pdlv
IU

Với U= (KV) : Là điện áp làm việc của đường dây bằng điện áp pha:
+ I:Là chiều dài đường phóng điện lấy bằng chiều dài chuỗi sứ:
I
pd
= 0,17.13 = 2,21 (m)
Vậy E
lv
=
pd
lv
I
U
=
21,2
127
= 57,47 (KV/m)
Theo tài liệu hướng dẫn kỹ thuật điện cao áp ta có quan hệ:

η
= f(E
lv
) Bảng (3-2)

)/( mKV
I
U

E
cs
lv
lv
=

50 30 20 10
η

0,6 0,45 0,25 0,1

Nội suy theo đường theo đường cong ta tìm được giá trị lấy gần đúng
 = 0,65
Ta nhận thấy dây dẫn pha B có độ cao và góc bảo vệ lớn hơn dây dẫn pha
A và C nên ta chọn pha B để tính toán. Nghĩa là khi có sét đánh vòng qua dây
thu sét vào đường dây thì chỉ đánh vào dây dẫn pha B.
Pha B có :
h
dd
= 20,5 (m) ; h
c
= 32 (m)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
0,1
0,25
0,45

0,6
10
20
30
40
50
60
Kv/m
η
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
73
Z
ddB
= 473,73 ( Ω )

A
= 22,14


U

KV )
Vậy :
+ lgV
 B
=
6084,24
90

32.14,22
4
90
−=−=−
cA
h
α

V
dd B
= 2,070.10
-3
+ V
pđ
=
1,26
S
I
e
−
=
73,473.1,26
1140.4
.1,26
.4
%50
−
−
= ee
dd

Z
U
= 0,6916

- Số lần sét đánh vòng qua dây thu sét vào 100 km đường dây :
N
dd
= N . V
dd
= 200.2,070.10
-3
= 0,414 ( lần / 100 km.năm )
- Suất cắt của đường dây do sét đánh vòng qua dây thu sét vào 100 km
đường dây :
n
dd
= N
dd
.V
pd
. = 0,65.0,414.0,6916 = 0,1861 ( lần / 100 km.năm )
8) Tính suất cắt của đường dây 220 KV do sét đánh vào khoảng vượt
:
- Để đơn giản trong tính toán ta giả thiết sét đánh vào chính giữa khoảng
vượt. Khi đó dòng điện sét được chia đều cho 2 phía :

- Giả thiết dòng điện sét có dạng xiên góc :
I
S
= a . t khi t ≤ 

đs

I
S
= 
đs
. a khi t ≥ 
đs

- Ta tính ứng với các giá trị thay đổi của tham số :
Lkv
Rc Rc
Is
2
Is
4
Is
4
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
74
+ Độ dốc thay đổi từ 10 đến 100 KA / s
+ Thời gian thay đổi từ 1 đến 10 s
a. Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ cách điện khi sét đánh vào khoảng vượt
của đường dây là :
U
cđ
( a,t ) =
LV

CS
C
Sc
UK
dt
tdis
L
tIR
+−
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+ )1(
.2
)(
2
)(.

Trong đó :
U
cđ
( a,t ) : điện áp đặt trên cách điện chuỗi sứ
U
LV
: điện áp làm việc của đường dây
R
C

: điện trở nối đất
I
S
: dòng điện sét
K : hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây thu sét
- Dòng điện sét có dạng : I
S
(t) = at do đó :

Vậy :
U
cđ
( a,t ) =
()
LV
CS
C
C
UK
a
L
atR
+−
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+ 1.

22
.

U
cđ
( a,t ) =
()
()
LV
CS
CC
UKLtR
a
+−+ 1
2

- Ta nhận thấy nếu K nhỏ thì U
cđ
( a,t ) lớn do đó khi tính U
cđ
(t) phải
tính với pha có hệ số ngẫu hợp nhỏ nhất có xét tới ảnh hưởng của vầng quang ở
trên ta được:
K
vq
cs
( A ) = 0,238 K
vq
cs
( B ) = 0,16884 K

vq
cs
( C ) = 0,17038
Vậy ta tính U
cđ
( at ) với K
vq
cs
= 0,16884
Với 

theo tài liệu Hướng dẫn thiết kế
kỹ thuật điện cao áp thì
R
C
= 10 Ω
+ Với L
CS
C
= L
0
. h
CS

L
0
: điện cảm dơn vị của thân cột L
0
= 0,6 H / m
h

CS
: chiều cao vị trí treo dây thu sét h
CS
= 32 m
Vậy L
cs
c
= 0,6 . 32 = 19,2 ( H )
- Xác định U
LV
:
U
LV
được tính là điện áp trung bình
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
75
U
LV
=
)(4,114220.
3
2
.
2
)()(
1
0
max

KVWtdWtSmU
ph
==
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
∫
ππ
π

→ U
cđ
( a,t ) = ( 10.t +19,2 ).(1 – 0,16884 ) + 114,4
= 0,41558.a.( 10 t + 19,2 ) + 114,4
Tính U
cđ
( a,t ) với :
+ Độ dốc thay đổi từ 10 đến 100 KA / s
+ Thời gian thay đổi từ 1 đến 10 s
Ta có kết quả U
cđ
( a,t ) ở bảng sau vì hàm là hàm bậc nhất nên ta chỉ xác
định giá trị đầu và cuối là vẽ được đồ thị :

t(μs)

a(Kv/μs)

1




2

3

4

5

6

7

8

9

10

10

118,566

112,712

126,867

131,023

135,179

139,335

143,491

147,645

151,802

155,958

20

357,099

440,215

523,331

606,447

689,563

772,679

855,795

938,911

1022,03

1105,14

30


478,488

603,122

727,796

852,47

977,144

1101,82

1226,49

1351,17

1475,84

1600,51

40

599,797

766,029

932,261

1098,49

1264,73

1430,96

1597,19

1763,42

1929,65

2095,89

50

721,147

928,937

1136,73

1344,52

1552,31

1760,1

1967,89

2175,68

2383,47

2591,26

60

842,496

1091,84

1341,19

1590,54

1839,89

2089,24

2338,58

2587,93

2837,28

3086,63

70

963,846

1254,75

1545,66

1836,56

2127,47

2418,38

2709,28

3000,19

3291,09

3582

80

1085,19

1417,66

1750,12

2082,59

2415,05

2747,51

3079,98

3412,44

3744,91

4077,37

90

1206,54

1580,57

1954,59

2328,61

2702,63

3076,65

3450,68

3824,7

4198,72

4572,74

100

1327,89

1743,47

2159,05

2574,63

2990,21

3405,79

3821,37

4236,95

4652,53

5068,11




Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
76





Đồ thị:
-Từ các giá trị của U
cđ
(t) ta sẽ vẽ được các đường thẳng U
cđ
= f (t) với các
giá trị tương ứng a = 10 ÷ 100 KA/s trên đồ thị vôn- giây như hình vẽ.
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao
áp
ĐHBK - Hà Nội
77

-Trên đồ thị ta vẽ đường đặc tính Vôn – Giây của chuỗi cách điện là đặc

tính Vôn – Giây của chuỗi cách điện gồm 13 bát sứ loại - 45. Tra tài liệu hướng
dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp có số liệu cho ở bảng sau

T(μs)
1 2 3 4 5 6 7 8
U
p
đ
(KV) 1780 1620 1480 1360 1280 1220 1180 1180
a=100KA/μs
a=90KA/
μs
a=80KA/
μs
a=70KA/
μs
a=60KA/
μs
a=50KA/
μs
a=40KA/
μs
a=30KA/
μs
a=20KA/
μs
a=10KA/
μs
4800
4700

4600
4500
4400
4300
4200
4100
4000
3900
3800
3700
3600
3500
3400
3300
3200
3100
3000
2900
2800
2700
2600
2500
2400
2300
2200
2100
2000
1900
1800
1700

1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
4900
5000
5100