BÀI TẬP DÀI MÔN KĨ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP (ĐỀ 5)

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
1
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Họ và tên : Trần Xuân Quỳnh
Lớp : HT_Vnh Phúc
Số thứ tự sinh viên : 29
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
2
Phần I : Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
và nối đất
MặT BằNG

1
3
2
6
5
4
7
8
MBA
MBA
25.0
30
30
30
20
25
6.0

6.0

m
12
11
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
3
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
4
A.Thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp.
B.Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét của trạm đảm bảo tiêu
chuẩn nối đất an toàn và yêu cầu chống sét khi có dòng điện sét 150 kA, độ
dốc 50 kA/
s

.

(N- số thứ tự của sinh viên)




Trạm biến
áp
Cấp điện áp
110/35kV

Số ngăn lộ

5

Kích th-ớc ngăn lộ
10m đối với cấp đIện áp 110kV
4m đối với cấp điện áp 35kV

Độ cao cần bảo vệ
11 m đối với cấp điện áp 110kV
8,5m đối với cấp đIện áp 35kV

Sơ đồ nối điện chính
2 thanh góp

Đ-ờng đi
Rộng 6 m

Khoảng cách TG-MBA
30 m

Điện trở suất của đất
63,4
m/







Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp

Trần Xuân Qùynh
5
A Tính toán hệ thống bảo vệ chống sét
1.1. Dn nhp:
Khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp ngoài các yêu
cầu về kỹ thuật còn phải chú ý đến các mặt kinh tế và mỹ thuật.

Các trạm phân phối ngoài trời từ 110kV trở lên do có mức cách điện cao
nên có thể đặt cột thu lôi trên kết cấu của trạm phân phối, nh-ng yêu cầu là
dòng điện sét. Khi đó phải đ-ợc khuếch tán vào trong đất theo 3 - 4 thanh
cái của hệ thống nối đất. Khoảng cách giữa hai điểm nối vào hệ thống nối
đất của cột thu lôi và vỏ máy biến áp phải lớn hơn 15m.

Khi bố trí cột thu lôi trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110 kV trở nên
thì phải thực hiện các điều kiện sau: ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột
thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổ sung (dùng nối đất tập
trung) nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không quá 4.

Khi dùng cột thu lôi độc lập thì cần phải chú ý đến khoảng cách giữa cột
thu lôi đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu
lôi đến các vật cần đợc bảo vệ.

Không nên đặt cột thu lôi trên kết cấu của trạm phân phối 10 35kV

Theo kết cấu của trạm, ta bố trí các cột thu lôi từ 1 đến 10 nh- trên hình vẽ.
Trong đó các cột 1, 2, 3 đ-ợc bố trí trên xà cao 11m; các cột 4, 6, trên xà
cao 7,5m ; các cột 5,7,8,9,10,11,12 bố trí độc lập.

Bo v chng sột ỏnh trc tip cho trm bin ỏp v nh mỏy in l vic
phi lm v cú ý ngha quan trng bo v cỏc cụng trỡnh in v trỏnh

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
6
nhng hu qu nghiờm trng do sột ỏnh gõy ra t ú m bo an ton tin
cy trong sn xut, phõn phi v cung cp in nng.

Trc khi i vo thit k h thng chng sột cho trm bin ỏp nờu ta xỏc
nh cỏc yờu cu thit k nh sau:
- Nhm m gim thp nht vn u t khi thit k h thng bo v
chng sột cho trm bin ỏp ta c gng t cỏc ct thu sột trờn cỏc kt
cu cao cú sn ca trm m khụng nh hng n cỏc ch tiờu k
thut cn thit. Ngoi cỏc tiờu chun k thut cng cn xem xột mt
m thut ca cụng trỡnh.
- i vi cỏc trm phõn phi ngoi tri t cp 110kV tr lờn do mc
cỏch in cao nờn cú th t ct thu lụi ngay trờn kt cu ca trm
phõn phi. Phi t cỏc ct thu lụi thp nht v cho dũng in sột
khuch tỏn vo t nhanh v phi cú ni t b sung ci thin tr
s in tr ni t.
- Khi b trớ ct thu lụi trờn x cn chỳ ý:
+ Cỏc kt cu cú ct thu lụi cn cú ni t b sung ngay
tr ca cỏc kt cu ny nhm m bo in tr ni t
khụng vt quỏ 4.

+ Khi dựng ct thu lụi phi m bo khong cỏch n
cỏc phn mang in ca trm trỏnh rũ in v chm
chp qua ct thu lụi. ng thi phi m bo cho dũng
in sột c thụng thoỏt nhanh chúng v trỏnh hin
tng phúng in t ct thu lụi n cỏc vt cn c bo
v.
- Nu khụng th tn dng c cỏc kt cu trm thỡ b trớ cỏc ct thu

lụi ni t c lp

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
7
Theo yờu cu ca bi thỡ õy ta quan tõm n bo v chng sột ỏnh
thng vo trm, tm thi khụng sột n quỏ in ỏp lan truyn vo trm.
- Ta s b trớ cho cỏc thit b cn bo v nm trn trong phm vi bo
v ca h thng ct thu lụi
- Phn th 2 khụng kộm quan trng l thit k ni t tn dũng in
sột vo t mt cỏch an ton.
1.2. Tớnh toỏn:
I Lý thuyết
- cao ct thu lụi:
h =h
x
+ h
a

+ hx : cao ca vt c bo v.
+ ha : cao tỏc dng ca ct thu lụi, c xỏc nh theo tng
nhúm ct. (ha (D/8 m) , vi D l ng kớnh vũng trũn ngoi
tip a giỏc to bi cỏc chõn ct)
- Phm vi bo v ca mt ct thu lụi c lp l:
1,6
()
1
xx
x
r h h

h
h



Phm vi bo v ca hai hoc nhiu ct thu lụi thỡ ln hn tng ct n
cng li. Nhng cỏc ct thu lụi cú th phi hp c thỡ khong cỏch a
gia hai ct phi tho món a < 7h ( trong ú h l cao ca ct thu lụi ).
Khi cú hai ct thu lụi t gn nhau thỡ phm vi bo v cao ln nht
gia hai ct l ho v c xỏc nh theo cụng thc.
i vi trng hp khi cú hai ct thu lụi cao bng nhau ta cú phm vi
bo v cao ln nht gia hai ct l ho :
7
o
a
hh

Khong cỏch nh nht t biờn ca phm vi bo v ti ng ni hai
chõn ct l r
xo
v c xỏc nh nh sau:
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
8
1,6
1
xo
x
o
r

h
h




0
Tr-ờng hợp hai cột thu lôi có chiều cao bằng nhau .

r
x
0,2h
h
1,5h
0,75h
r
xo
r
x

R
h
x
a


- Trng hp hai ct thu lụi cú cao khỏc nhau thỡ vic xỏc nh
phm vi bo v c xỏc nh nh sau:
- Khi cú hai ct thu lụi A v B cú cao h1 v h2
- Bng cỏch gi s v trớ x cú t ct thu lụi C cú cao h2 , khi ú cỏc

khong cỏch AB = a; BC = a'. Khi ú xỏc nh c cỏc khong cỏch x v
a' nh sau:
12
2
1
12
2
1
1,6
.( )
1
a' 1,6
a-x a- .( )
7
1
x h h
h
h
hh
h
h





Tng t ta cú phm vi bo v cao ln nht gia hai ct B v C l:
1,5h
0
0,75h

0
h
0
0,2h
0
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
9
)hh.(
h
h
,
ah
7
a'
hh
o 21
1
2
22
1
61




)hh.(
h
h
,

r
xoxo



1
2
1
61

II-Tính độ cao của các cột thu sét
*Xét nhóm cột 1, 2, 5, 4 và 2, 3, 6, 5. Đ-ờng kính của vòng tròn ngoại tiếp
hai đa giác này là:
D =
3025
22

= 39,05 m
Do đó để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi hai đa giác ấy đ-ợc bảo
vệ thì:
D

8.
h
a

m9,4
8
05,39
8

D
h
a


Nh- vậy đối với tất cả các cột thu lôi phía 110kV có thể lấy chung một
độ cao tác dụng là:
h
a
=4,9
Vì độ cao cực đại của vật đ-ợc bảo vệ phía 110kV là 11m nên độ cao của
các cột thu lôi phía 110kV là:
h
1
=h
x
+h
a
=11+4,9 =15,9m
Chọn h
1
= 16m
*Xét nhóm cột 7,8,12,11:
D = 27,2 x 2 = 54,4m
8
4,54
8
D
h
a

= 6,8 m
*Xét nhóm cột 7,8,9,10 :
D =
22
2025
= 32 m
m4
8
32
8
D
h
a


Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
10
Nh- vậy đối với tất cả các cột thu lôi phía 35 kV có thể lấy chung một độ
cao tác dụng là
m8,6
h
a

. Vì độ cao cực đại cần bảo vệ phía 35 kV là
8,5m nên độ cao của các cột thu lôi phía 35 kV là :
m3,158,65,8
hhh
ax2

Chọn
2
16m
h


III-Tính bán kính bảo vệ của các cột thu sét
1.Các cột phía 110 kV:
*Độ cao cần bảo vệ 11m:
h
x
= 11m >
3
2
.h
1
=
3
2
.16 = 10,67
Do đó : r
110
1x
=0,75.h
1
(1-
1
x

h.
h
) = 0,75.16.(1-
16
11
) =3,75m
*Độ cao cần bảo vệ 8,5 m :
h
x
= 8,5m <
3
2
.h
1
=
3
2
.16 = 10,67
Do đó : r
110
1x
=1,5.h
1
(1-
1
x
h8,0
h
) = 1,5.16.(1-
16x8,0

5,8
) =8,06 m

2.Các cột phía 35 kV:
*Độ cao cần bảo vệ 8,5m:
2
22
8,5 .16 10,67
33
x
mm
hh


Do đó : r
35
1x
=1,5.h
1
(1-
2
x
h.8,0
h
) = 1,5.16.(1-
8,5
0,8.16
) =8,06 m
III- Tính bán kính bảo vệ giữa các cặp cột thu sét liền kề
1.Các cột thu sét phía 110 kV:

*Xét các cặp cột 1-2 và 2-3 ,4-5 và 5-6 với khoảng cách
m25
aa
3221



- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h
1
-
7
a
= 16 -
7
25
= 12,43m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
=12,43 ở độ cao:h
x
=11m
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
11
h
x
=11m >
3

2
.h
0
=
3
2
.12,43 =8,29 m
r
110
1x0
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75.12,43.(1-
43,12
11
) =1,07m
*Xét cặp cột 1-4 , 2-5,và 3-6 với khoảng cách: a
1-4
=a
2-5
=a
3-6
=30m
- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h

1
-
7
a
= 16 -
7
30
= 11,71m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
=11,71m ở độ cao: h
x
=11m
h
x
=11m >
3
2
.h
0
=
3
2
x11,71 =7,81 m
r
110
1x0
=0,75.h
0
(1-

0h.
h
x
) = 0,75.11,71.(1-
71,11
11
) =0,53m
*Xét các cặp cột 4-11 và 6-12; với khoảng cách a
4-11
=a
6-12
=35m
- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h
1
-
7
a
= 16 -
35
7
= 11 m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
=11m ở độ cao: h
x
=11m
h
x

=11m >
3
2
.h
0
=
3
2
x11=7,33 m
r
110
1x0
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75.11.(1-
11
11
) =0 m
2.Các cột thu sét phía 35 kV:
*Xét các cặp cột 7-10 và 8-9 với khoảng cách
m20
aa
98107

- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h
2
-
7
a
= 16 -
7
20
= 13,14 m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
o
= 13,14 m ở độ cao: h
x
= 8,5m
h
x
=8,5m >
3
2
.h
0
=
3
2
x13,14 =8,76 m
r
35
107x0

=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75x13,14.(1-
8,5
13,14
) =3,48 m
*Xét các cặp cột 7-8 và 10-9 với khoảng cách a
7-8
= a
10-9
= 25
- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h
2
-
7
a
= 16 -
7
25
= 12,43 m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
= 12,43 m ở độ cao: h
x

= 8,5m
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
12
h
x
=8,5m >
3
2
.h
0
=
3
2
x12,43 =8,29 m
r
35
87x0
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75 x12,43.(1-
8,5
12,43
) =2,95 m
*Xét các cặp cột 7-11 và 12-8 với khoảng cách a
7-11

= a
12-8
= 37 m
- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h
2
-
7
a
= 16 -
7
37
= 10,7 m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
= 10,7 m ở độ cao: h
x
= 8,5m
h
x
=8,5m >.
3
2
.h
0
=
3
2
x 10,7 = 7,13 m

r
35
7x0 11
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75 x 10,7.(1-
8,5
10,7
) =1,65 m

Bảng tổng kết
Vị trí cột
Độ cao cột
Bán kính bảo vệ
ở độ cao
h
x
= 11m
Bán kính bảo vệ
ở độ cao
h
x
= 8,5m
1,2,3,4,5,6,
16m
3,75m

8,06 m
7,8,9,10,11,12
16 m

8,06 m

Cặp cột
Độ cao của
cột
Khoảng cách
2 cột
Độ cao
h
0
m
Bán kính bảo
vệ ở độ cao
h
x
=11 m
1 và 2, 2 và 3
16m
25m
12,43m
1,07 m
1 và 4, 3 và 6
16m
30m
11,71m
0,53 m

Cặp cột
Độ cao của
cột
Khoảng cách
2 cột
Độ cao
h
0

Bán kính bảo
vệ ở độ cao
8,5m
4 và 11
16m
35m
11 m
0 m
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
13
6 và 12
7 và 8 ;9và10
16 m
25m
12,43 m
2,95 m
7 và 10
8 và 9
16 m

20m
13,14 m
3,48 m
7 và 11
8 và 12
16m
37m
10,7
1,65 m

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
14
PHạM VI BảO Vệ



1
3
2
6
5
4
7
8
10 9
MBA
1211
MBA
4'

6'
Phạm vi bảo vệ ở 11m
Phạm vi bảo vệ ở 8,5 m


Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
15
B tính toán nối đất chống sét
I.Tính toán nối đất an toàn
*Yêu cầu đối với nối đất an toàn:
Tiêu chuẩn quy định trị số điện nối đất lớn nhất là 0,5

(
5,0
R
d
)
*Chọn hình thức nối đất:
Dùng thanh tròn đ-ờng kính d =20 mm làm mạch vòng quanh trạm theo
chu vi hình chữ nhật, chôn sâu 0,2m.
1.Tính điện trở nối đất của mạch vòng
)(
d.t
.K
ln.
L..2
=
L

R
2
tt
mv

Trong đó:
Điện trở suất tính toán của đất đã hiệu chỉnh theo hệ số mùa:
. 1,6 63,4 101,44
mua
tt d
xm
K



t_là độ chôn sâu của đIện cực làm mạch vòng, t=0,8m
L_là chu vi mạch vòng hình chữ nhật:
L=2.(
ll
21

)=2.(53+125)=356m
d_là đ-ờng kính thanh tròn làm đIện cực, d=0,02m
K_là hệ số hình dạng, phụ thuộc tỷ số
ll
12
/

Với
36,2

53
125
l
l
1
2

. Tra bảng đ-ợc K=6,5
Do đó:
2
101,44 6,5 356
.ln( ) 0,81 0,5
2. .356 0,8.0,02
mv
x
R



Nh- vậy trị số điện trở nối đất của hệ thống ch-a đạt yêu cầu. Do đó ta
cần thực hiện ph-ơng án bổ sung các cọc đóng dọc theo chu vi của mạch
vòng.
2.Tính điện trở nối đất của cọc
)]
l't.4
l't.4
ln(.
2
1
d

l.2
.[ln
l 2
tt
c
R







Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
16
ở đây ta dùng cọc sắt góc L60x60x6 dài l=3m, chôn sâu 0,8m cách mặt
đất (t=0,8m).
Điện trở suất tính toán của đất ứng với cọc:


d
mua
tt
.
K
=1,4.63,4 =88,76
m

Đ-ờng kính cọc:

d = 0,05m
Độ chôn sâu tính từ đỉnh cọc tới mặt đất: t=0,8m
Độ chôn sâu tính từ giữa cọc tới mặt đất:
t = t+
2
3
+8,0=
2
l
= 2,3m
Suy ra:
88,76 2 3 1 4 2,3 3
.[ln( ) .ln( )] 24,14
2. .3 0,05 2 4 2,3 3
c
R




Tính toán đIện trở nối đất tổng hợp mạch vòng_cọc:
RR
RR
R
mv
c
c
mv
mvc
ht

n.
.

+
=

n_là số cọc sử dụng trong mạch vòng


mv
,

c
_ là hệ số sử dụng của mạch vòng và của cọc (phụ thuộc vào số
cọc và đ-ợc thể hiện qua tỷ số a/l với a là khoảng cách giữa các cọc).
Với L=356m; l=3m; a/l=1 hay a=1x3=3m
Số cọc :
n=
7,118
3
356
a
L

; làm tròn thành 119 cọc
Tra bảng 4 và bảng6 -Phụ lục sách h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp Kỹ thuật
điện cao áp ta có:
39,0
c

17,0
mv



.
26,76 0,81
0,5
0,17 24,14 119 0,39 0,81
. . .
c mv
ht
c mv
mv c
x
x x x
n
RR
R
RR





Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
17

Vừa đạt yêu cầu
II.Nối đất chống sét
Trong tính toán nối đất chống sét ta sử dụng phần nối đất an toàn đã đ-ợc
tính toán ở trên.
Trong trạm biến áp, phần tử quan trọng và có mức cách điện yếu nhất là
máy biến áp. Vì vậy việc tính toán nối đất chống sét cho mọi tr-ờng hợp
phải thoả mãn yêu cầu:
Điện áp nối đất tại chỗ có dòng đIện sét
i
s
đi vào hệ thống nối đất
),0(Z.I
ds
d
U


phải nhỏ hơn mức cách điện trung bình của cách điện máy
biến áp.
Với trạm 110 kV ta phải có:
kV660BA%50U
U
d


Với trạm 35 kV ta phải có:
kV380BA%50U
U
d

1. Nối đất chống sét phía 110 kV.
ở phía 110 kV có mức cách điện cao và các cột thu sét đ-ợc bố trí trên
xà nên ta có thể nối đất chống sét chung với nối đất an toàn.
Sơ đồ thay thế của đ-ờng dây dài:
G
G
G G
I
0
0
0 0


Hệ ph-ơng trình truyền sóng cho đ-ờng dây dài:
t
i
.
x
U
L
0





(1)
U.
x

i
G
0



(2)
Với dạng sóng xiên góc ta tìm đ-ợc điện áp u(x,t) trên hệ thống nối đất:
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
18
)]
l
xk
cos().1(
1
2t.[
t
a
)t,x(u
e
k
T
T
t
1k
2
1
k

Trong đó:


2
2
00
1
lGL
T

;
k
T
k
lGL
T
2
1
22
2
00
k
.
.

Từ đây suy ra tổng trở xung kích lớn nhất của hệ thống nối đất (x=0,
t=

ds
):
),0(i
),0(u
),0(
ds
ds
ds
xk
Z





)]1(
1
.
2
1.[
l.
1
),0(
e

k
T
G
Z
T
1k
2
ds
1
0
ds
xk
k
ds








(*)

Theo bài ra ta có dòng điện sét
i
s
có dạng xiên góc (a=50 kA/
s

):
Với t<

ds
thì
at
i
s

=50.t (kA)
Với t

ds

thì
kA
I
i
s
s
150

Suy ra:
s3
50
150
a
I
s
ds

Để đơn giản ta bỏ qua quá trình phóng điện tia lửa trong đất và giả thiết
bỏ qua nối đất tự nhiên, bỏ qua các thanh cân bằng áp.
Lúc này ta xem nh- mạch vòng chỉ có 2 tia có chiều dài l ghép song song
với nhau:
l=
m178
2
356
2
L


và có tham số là G
0
và L
0
.
r_ là bán kính của tiết diện thanh điện cực: r = d/2=0,01m
L
0
_là điện cảm của 1 đơn vị dài của đIện cực nối đất (
mH /

):
L
0
= 0,2.[ln

r
l
-0,31] = 0,2.[ln
01,0
178
-0,31] = 1,895
mH /


Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
19
G
0
_là điện dẫn của 1 đơn vị dài (1/
m.
):
G
0
=
l
R
ht
2
1

Hiệu chỉnh trị số điện trở nối đất mạch vòng theo hệ số mùa sét:
.
0,81.1,25
0,63

1,6
ms
mv ms
mv
mua
RK
R
K


Hiệu chỉnh trị số điện trở nối đất của cọc theo hệ số mùa sét:
.
24,14 1,15
19,83
1,4
ms
c ms
c
mua
RK
R
K



.
19,83 0,63
0,37
0,23 19,83 119 0,39 0,63
. . .

c mv
ht
c mv
mv c
n
RR
R
RR






Do đó :
G
0
=
l 2
1
R
ht
=
1
0,0076(1/ . )
2 0,37 178
m


Trong ph-ơng trình (*) ta chỉ tính toán với k thoả mãn điều kiện:

4
T
k
ds

hay
4
.

2
2
2
0
0


k
lG
L
ds


4


2
0
0
2
2

lG
L
k
ds

, suy ra: k
0
0
.
2 2 178 1,895 0,0076
7,85
3
ds
l
G
L





Chọn k=1,2,3,,7
Theo công thức (*) thì tổng trở xung kích chỉ đ-ợc tính cho 1 mạch. Do
đó tổng trở xung kích của cả hệ thống đ-ợc tính theo công thức:
)]1(
1
.
2

1.[
l.
1
),0(
e
k
T
G.2
Z
T
1k
2
ds
1
0
ds
xk
k
ds









với :
SĐ

= 3
s

L
0
= 1,895
m/H

G
0
=0,0076
)m./1(

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
20
Nh- vậy điện áp nối đất tại chỗ có dòng điện sét đi vào hệ thống nối đất
có giá trị:
U
d
=2,92
150
=438 kV< U50%BA=660 kV.
Do đó ta không cần tiến hành nối đất bổ sung.
2. Nối đất chống sét phía 35 kV :
Phía 35kV có cách điện yếu do đó ta phải tách riêng nối đất chống sét
với nối đất an toàn . Trị số điện trở tản yêu cầu của mạch vòng nối đất
chống sét
5

.
Hệ thống nối đất chống sét phải cách hệ thống nối đất an toàn

1m.và
phải không đ-ợc phóng điện ng-ợc vào các thiết bị đặt gần.
Ta bố trí cách nối đất chống sét nh- sau.

k
T
1

T
k

1-
e
T
k
ds



(1-
e
T
k
ds


)/

k
2


7
1

Z(0,
ds

)
Ud
1
41,98
41,98
0,07
0,07
0,31
2,92
438,00
2
41,98
10,49
0,25
0,06

3
41,98
4,66
0,47

0,05

4
41,98
2,62
0,68
0,04

5
41,98
1,68
0,83
0,03

6
41,98
1,17
0,92
0,03

7
41,98
0,86
0,97
0,02

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
21

Sử dụng cọc tròn dài 2m , đ-ờng kính d=50mm và cách nhau 5m.
Thanh thép dẹt 40x4 cm
2
, chôn sâu trong đất 0,8m. Tra bảng 2-1 (Sách
h-óng dẫn thiết kế TN KTĐCA ) ta có:

t
= 1,29x63,4 =81,79 m

c
= 1,25x63,4 =79,25 m
Điện trở tản xoay chiều của thanh là
R
t
=



t.d
L.K
ln
L2
2
t
2
81,79 5,53 60
ln
2 3,14 60 0,02 0,8
x

x x x
= 3,04
Điện trở tản của một cọc là:
R
c
=


2
c
[ ln
d
2
+ 0,5ln




t4
t4
]
=
79,25
2 3.14 2xx
[ ln
05,0
2x2
+ 0,5.ln
2)8,01(x4
2)8,01(x4

]
=29,4
Điện trở tản xoay chiều của hệ thống cọc là :
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
22
R
c


=
29,4
12
=2,45

Dòng điện sét chạy trong thanh vòng là :
I
s
= 150
2,45
2,45 3,04
= 66,9 kA
Dòng điện sét chạy trong 1 cọc là :
I
C
= 150
3,04
83,1

3,04 2,45


kA
Từ
t
=81,79 và I
s
= 66,9 kA


XK
= 0,55

C
=79,25 và I
C
= 83,1 kA


XK
= 0,55
Vậy R
XKt
=
XK
R
t
= 0,55x3,04 = 1,67
R

XKC
= 0,55x29,4 = 16,17
Tra bảng đ-ợc
XK
= 0,75,suy ra
R
xk

=
XKXKtXKC
XKtXKC
1
.
R.nR
RR


= 2,02 < 5
Nh- vậy hệ thống nối đất chống sét phía 35 kV đã đạt yêu cầu
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
23
Phần II Bảo vệ chống sóng quá điện áp
lan truyền vào TBA


TG
CSV
MBA

Khong cỏch : MBA - TG l
2
=54 (m)
TG - CSV l
1
= 49 (m)
Tng tr súng : Z
c
= 400


dc : a = 334 (kV/
s

)
Chng sột van cú khe h
Bo v in ỏp phớa 35Kv
Hóy tớnh in ỏp ti cỏc im nỳt ca TBA khi cú súng quỏ in ỏp lan
truyn t ng dõy ti.
Súng ti cú dng xiờn gúc biờn U
50%
, dc:
a=334kV/s
Chng sột van cp in ỏp tng ng.(35kV)
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
24
S mụ hỡnh mch tớnh súng truyn :

CC
0
3
1
2
1
2

Thanh gúp : im 1.
im t mỏy bin ỏp : im 2.
im dt chng sột van: im 3.
TG phớa 35 kV di : 4.5=20m
C
1
= 50.C
0
=20.8,33.10
-12
=166,6.10
-12
(F)
C
2
=1500pF=1500.10
-12
F
Thi gian truyn súng trờn cỏc on ng dõy 1-2 v 1-3:
12
12
54

0,18
300
l
t
v


13
12
49
0,16
300
l
t
v


Trong quỏ trỡnh tớnh toỏn cũn cn k n cỏc c tớnh V-S, c tớnh V-
A ca CSV. Cỏc c tớnh ny cn tra trong cỏc s tay v phi phự hp vi
cp in ỏp ang xột.
tin hnh tớnh toỏn, cn chn bc thi gian tớnh
t
. Khong chia
t

cng nh thỡ kt qu tớnh toỏn cng chớnh xỏc. Vic tớnh toỏn s phc
tp hn nhiu nu chn
t
l cc s chung ca cỏc khong thi gian
truyn súng i v v gia cỏc nỳt.

Vỡ vy ta chn:
t
=0,01
s

tớnh toỏn.
Bõy gi ln lt xột biu thc tớnh toỏn in ỏp ti cỏc nỳt 1, 2, 3.
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
25

3.2. in ỏp ti nỳt 1:
Nỳt 1 cú ba ng dõy i ti u cú tng tr súng l Z=400

. Nỳt 1 cú
in dung tp trung C
1
= 280pF nờn phi ỏp dng phng phỏp tip tuyn.


0
U
U
U
U
U
U
U
U
U

C
U1
2
3
01
01
12
12
21
13
21
31
31
13
'
'
'
'
'
1
U
10

Gc thi gian t=0 c chn l thi im súng
U
'
01
ti nỳt 1.
on ng dõy 0-1 di vụ hn, ngha l nu ti nỳt 1 cú súng phn x
U

10
tr v 0 thỡ khụng cú súng phn x tr li.
S Petecxen:
2U
Z
C
1
đt1
đt1
1

Trong ú:
1 01 12 13
400
// // 133
33
dt
Z
Z Z Z Z


U
Z
Z
U
m
m
m
dt
dt

'
1
1
1
.
2
2



667,0
3
23/.22
1

Z
Z
Z
Z
m
dt



m
mdt
UU
'
11
.667,02