BÀI TẬP DÀI MÔN KĨ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP (ĐỀ 7)

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
1
Phần I : Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp và nối đất




Họ và tên : Nguyễn Quốc Việt
Lớp : HTĐ3_K47
Số thứ tự của sinh viên : 53




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
5m 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
35 m

Điện trở suất của đất
65+0,1*N=65+0,1*53=70,3
m

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
2
MặT BằNG


1
3
2
6
5
4
7
8
MBA MBA
25.0
30
3535
20
25

6.0
6.0
m
1211







Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
3


A-BảO Vệ CHốNG SéT ĐáNH TRựC TIếP

I-Yêu cầu khi đặt cột thu sét

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 nên do có mức cách điện cao
nên có thể đặt cột thu lôi trên kết cấu của trạm phân phối, nhng 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.

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:
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
4
h
1
=h
x
+h
a
=11+4,9 =15,9m
Chọn h
1
= 16m

*Xét nhóm cột 7,8,12,11:
D = 27,2x2 = 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


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
m15
h
2


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
) =8,06m

2.Các cột phía 35 kV:

*Độ cao cần bảo vệ 8,5m:
m1015.
3
2
3
2
m5,8
hh
2x


Do đó : r
35
1x
=1,5.h
1
(1-
2
x

h.8,0
h
) = 1,5.15.(1-
15.8,0
5,8
) =6,56m

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
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47

5
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
=12,43 ở độ cao:h
x
=11m
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
nh-ng có độ cao khác nhau h
1
= 16m (cột 4;5;6), h
2

= 15m (cột 11 và 12):

-Xác định khoảng cách cột 4 và cột giả t-ởng 4:
(Xác định giống nh- bán kính bảo vệ của cột 4 cao 16m ở độ cao 13m)
h
x
=h
2
=15m >
3
2
.h
1
=
3
2
.16 =10,67
x
4-4'
=0,75.h
1
(1-
1
x
h
h
) = 0,75x16x(1-
16
15
) = 0,75 m

-Xác định khoảng cách cột 7 và cột giả t-ởng 4:
a
4'-10
= a
4-7
- x
4-4'
= 35 - 0,75 = 34,25 m

-Bán kính bảo vệ giữa cặp cột 4 và 11:
(Xác định giống nh- bán kính bảo vệ của hai cột đó cao bằng nhau và bằng
13m)
h
0
= h
1
-
7
a
= 15 -
7
25,34
= 10,1 m

Do đó bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng ở độ cao 8,5m:
h
x
=8,5m >
3

2
.h
0
=
3
2
x10,1 =6,7 m

r
35
1x0
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75x10,1.(1-
1,10
5,8
) = 1,2m

2.Các cột thu sét phía 35 kV:

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
6
*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
= 15 -
7
20
= 12,1m

- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
o
= 12,1 ở độ cao: h
x
= 8,5m
h
x
=8,5m >
3
2
.h
0
=
3

2
x12,1 =8,1 m
r
35
107x0
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75x12,1.(1-
1,12
5,8
) =2,7m

*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
= 15 -
7

25
= 11,4m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
= 11,4 m ở độ cao: h
x
= 8,5m
h
x
=8,5m >
3
2
.h
0
=
3
2
x11,4 =7,6 m
r
35
87x0
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75x11,4.(1-
4,11
5,8

) =2,2 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
= 15 -
7
37
= 9,7m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
= 9,7m ở độ cao: h
x
= 8,5m
h
x
=8,5m >
3
2
.h
0
=

3
2
x9,7 =6,5 m
r
35
7x0 11
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75x9,7.(1-
7,9
5,8
) =0,9 m

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
7

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
15m

6,56 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
6 và 12
16m và 15m
35m
10,1m
1,2 m
7 và 8 ;9và10
15 m
25m
11,4m
2,2 m
7 và 10
8 và 9
15 m
20m
12,1m
2,7 m
7 và 11
15m
37m
9,7

0,9m






















Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
8
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
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
9
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 =20mm 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:

m48,1123,70x6,1.
d
mua
tt
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:



5,089,0)
02,0.8,0
356x5,6
ln(.
356 2
48,112
2
mv
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







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
=1,4.70,3 =98,42
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:
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
10

t = t+
2
3
8,0
2
l

= 2,3m
Suy ra:






76,26)]
33,24
33,24
ln(.
2
1
)
05,0
32
.[ln(
3 2
42,98
R
c

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









51,0
89,0x39,0x11976,26x17,0
89,0x76,26
n.
.
RR
RR

R
mv
c
c
mv
mvc
ht

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.

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
11


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:
)]
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:
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
12
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 /


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:
69,0
6,1
25,1.89,0
.
K
KR
R
mua
msmv
ms
mv

Hiệu chỉnh trị số điện trở nối đất của cọc theo hệ số mùa sét:


98,21

4,1
15,176,26
.
K
KR
R
mua
msc
ms
c








41,0
69,039,011998,2123,0
69,098,21
n.
.
RR
RR
R
mv
c
c
mv

mvc
ht

Do đó :
G
0
=
l 2
1
R
ht
=
)m./1(0069,0
17841,02
1



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
48,7
3
0069,0895,11782

.
l2
ds
00
GL










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
=0,0069
)m./1(

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
13




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
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
14




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
= 1,29x70,3 =90,69 m


c
= 1,25x70,3 =87,88 m

Điện trở tản xoay chiều của thanh là
R
t
=



t.d
L.K
ln
L2
2
t
8,0x02,0
60x53,5
ln
60x14,3x2
69,90
2
= 3,38

Điện trở tản của một cọc là :
R
c
=


2
c

[ ln
d
2
+ 0,5ln




t4
t4
]
=
2x14.3x2
88,87
[ ln
05,0
2x2
+ 0,5.ln
2)8,01(x4
2)8,01(x4


]

=32,6

Điện trở tản xoay chiều của hệ thống cọc là :
R
c

=
12
6,32
=2,72

Dòng điện sét chạy trong thanh vòng là :
I
s
= 150
38,372,2
72,2

= 66,9 kA
Dòng điện sét chạy trong 1 cọc là :
I
C
= 150
1,83
72,,238,3
38,3


kA
Từ
t
=90,69 và I
s
= 66,9 kA

XK
= 0,55

C
=87,88 và I
C
= 83,1 kA


XK
= 0,55

Vậy R
XKt
=
XK
R
t
= 0,55x3,38 =1,86
R
XKC
= 0,55x32,6 = 17,93

Tra bảng đ-ợc
XK
= 0,75
suy ra R
xk

=
XKXKtXKC
XKtXKC
1
.
R.nR
RR


= 1,1 < 5
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
15
Nh- vậy hệ thống nối đất chống sét phía 35 kV đã đạt yêu cầu


Phần II Bảo vệ chống sóng quá điện áp lan truyền
vào TBA



l1= 73m
l2= 68m


Khoảng cách : MBA - CSV l
2
= 15+N (m) = 15+53 = 68 (m)
TG - CSV l
1

= 20+N = 20+53 = 73 (m)

Tổng trở sóng : Z
c
= 400


Điện dung TG : C
1
= 8,33x5x10 =416,5 pF
MBA : C
2
= 1500+10x53 =2030 pF
Độ dốc : a = 300+N = 300+53 = 353 (kV/
s

)
Chống sét van có khe hở
Bảo vệ điện áp phía 110kV

Yêu cầu:
Hãy tính điện áp tại các điểm nút của TBA khi có sóng quá điện áp lan
truyền từ đ-ờng dây tới.
Sóng tới có dạng xiên góc biên độ U50%, độ dốc a
Chống sét van cấp điện áp t-ơng ứng.

Sơ đồ thay thế trạng thái sóng: thay thế các thết bị bằng tụ C

Bµi tËp dµi Kü thuËt ®iÖn cao ¸p
NguyÔn Quèc ViÖt. HT§3_K47
16



TG phÝa 110 kV dµi : 10x5=50m
nªn C
1
=50.C
0
=50.8,33.10
-12
=416,5.10
-12
(F)
C
2
=1500pF=1500.10
-12
F
Thêi gian truyÒn sãng trªn c¸c ®o¹n ®-êng d©y 1-2 vµ 2-3:
Tèc ®é truyÒn sãng : v = 300.10
6
m/s
t
12
=

s24,0
10x300
73
v
6
1
l


t
23
=
s23,0
10x300
68
v
6
2
l


Víi ®-êng d©y 110kV ta tra ®-îc
 U
50%
= 660 kV
 §é dèc a= 300+53 = 353 kV/s
 
®s
= 660/353 = 1,87 s

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
17
Lấy đặc tính của chống sét van :
c tớnh volt-ampere v volt-sec ca chng sột
van
0
50
100
150
200
250
300

350
400
450
0 1 2 3 4 5
I, kA
t, microsec
U, kV


Điện áp phóng điện xung kích : 300 kV
Trong quá trình tính toán còn cần kể đến các đặc tính V-S, đặc tính V-A
của CSV. Các đặc tính này cần tra trong các sổ tay và phải phù hợp với cấp
điện áp đang xét là 110kV.
Để tiến hành tính toán, cần chọn b-ớc thời gian tính
t
. Khoảng chia
t

càng nhỏ thì kết quả tính toán càng chính xác. Việc tính toán sẽ đỡ phức
tạp hơn nhiều nếu chọn
t
là -ớc số chung của các khoảng thời gian truyền
sóng đi và về giữa các nút.
Vì vậy ta chọn:
t
=0,05
s

để tính toán.
Bây giờ lần l-ợt xét biểu thức tính toán điện áp tại các nút 1, 2, 3.

I.Điện áp tại nút 1:
Nút 1 có 2 đ-ờng dây đi tới đều có tổng trở sóng là Z=400

.
U01 1 U21
C1


Gốc thời gian t=0 đ-ợc chọn là thời điểm sóng
U
'
01
tới nút 1.
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
18
Đoạn đ-ờng dây 0-1 dài vô hạn, nghĩa là nếu tại nút 1 có sóng phản xạ
U
10
trở về 0 thì không có sóng phản xạ trở lại.
Sơ đồ Petecxen:

2U
Z
C
1
đt1

đt1
1



Trong đó:

U
Z
Z
U
'
1m
m
m
1dt
1dt
.
2
2



1
2
2
Z
2/Z.2
2
Z

Z
m
1dt




m
'
1m1dt
UU
2

Do đó:
)(2
UUU
'
01
'
211dt


Trong đó U'
01
và U'
02
là giá trị sóng tới nút 1 từ phía 0 ( phía đ-ờng dây)
và phía 2 . Nếu chọn thời điểm U'
01
đến nút 1 làm gốc thời gian của nút 1

thì thời điểm U'
21
đến 1 lần đầu là : t= 2.t
1
=2.0,24 = 0,48 s
Hằng số thời gian lạp mạch là T
C1
= Z
đr
. C
1
=200.416,5.10
-6


0,08 s

Theo sơ đồ Petecxen, ph-ơng trình vi phân với điện áp tại nút 1 là:

U
U
CZU
1C
1C
11dt1dt
dt
d
2

U

U
TU
1C
1C
1C1dt
dt
d
.2

2U
đt1
= T
C1
.

)t(U
t
)t(U1tU
1
11





200
2
400
2
Z

//
ZZZ
21011dt
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
19


1tU
1

=

]tUtU.2[
T
t
1dt
1C


+ U
1
(t)

UU
1C1


Vậy:
UUU

1C11
)t()tt(


Với giả thiết U
1
( t=0 )= 0 ( tính theo gốc thời gian của nút 1 ).
Khi CSV ch-a làm việc ta có :
khi t

2.t
13
= 2.(0,24+0,23) = 0,94 s thì U'
21
=U'
31
= 0
khi t > 0,94 s thì U'
31
đ-ợc tính nhờ điện áp tại nút 3
Khi CSV làm việc :
khi t

2.t
12
= 0,48 s thì U'
21
= 0 nên 2U'
đt
= U'

01

khi t > 0,48 s thì U'
21
ta phải xét đến nút 2.


II.Tính điện áp tại nút 2:

Sơ đồ thay thế :

u'12 u'32




Sơ đồ Petecxen:
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
20
Zđt2
CSV
2Uđt2


Khi CSV ch-a làm việc:
ta coi nh- không có CSV nên :
U
2
= 2U

đt2
(t) = U'
12
+U'
32
= U'
13
+U'
31
Khi t
s44,022,02t2
23

tính theo gốc của nút 2 thì U'
31
=0
nên U
2
=U'
12
Khi t > 0,44 s ta phải tính U'
31
qua điện áp nút 3
Khi CSV làm việc :
U
2
(t ) đ-ợc tính bằng đồ thị


III.Tính điện áp tại nút 3:

u'23







Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Nguyễn Quốc Việt. HTĐ3_K47
21
Sơ đồ Petecxen:

Zđt3
2Uđt3



Nút 3 có một đ-ờng dây đi tới tổng trở sóng Z
đt3
=Z= 400

.
hệ số phản xạ :
23
= 1 2U
đt3
(t) =

23
.U'
23
= U'
23
.
Khi CSV ch-a làm việc U'
23
= U'
13
. Việc tính toán điện áp tại nút3 đ-ợc tính
bằng ph-ơng pháp tiếp tuyến nh- tại nút 1 .
Trong đó hằng số lạp mạch T
C3
= Z
đt3
.C
2
= 400.2030.10
-6
= 0,81 s
và điện áp tại nút 3 là :
)t()t()tt(
UUU
2C33


với giả thiết U
3
(t=0)= 0 theo gốc thời gian của nút 3 .

Theo bảng số liệu thì
Thời điểm chống sét van phóng điện là : t = 1,8 s
Điện áp xung kích là U
3
= 228 kV < 660 kV
U
1
= 635,4 kV <660 kV

vậy đặt CSV nh- vậy là an toàn