ĐÁP ÁN VÀ ĐỀ THI MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP (ĐỀ 6)

1

LỜI GIẢI ĐỀ THI
MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Số thứ tự N = 47
2

Câu 1:Sơ đồ mạch:

Sóng điện áp dạng xiên góc : U = 100 kV , độ dốc a = 200 + 47= 247
Z
AB
= Z
BC
= 400 + 47= 447


Z
C
= 1000 + 10.47= 1470


Đặc tính chống sét van : U = 145.I
0,03

L
BC
= 24m
Ta có sơ đồ sóng lan truyền như hình vẽ :

Ta có

ds

= U/a = 100/247 = 0,40486(
s

)
3

Chọn thời điểm sóng tới B làm gốc thời gian tính U
C
sau 4
s


Thời gian truyền sóng từ B -> C
T
BC
=
)(08,0
300
24
s
v
l
BC



247. ( ) 0,40486
'

100 ( ) 0,40486
AB
t kV neu t s
U
kV neu t s










 Chọn
t
= 0,08
s


 lập phương trình điện áp các nút :
+ Nút B : Dùng qui tắc sóng đẳng trị


Z
dt1
= (Z
AB
.Z

BC
)/( Z
AB
+ Z
BC
) = Z
AB
/2 = Z
BC
/2 = 447/2 = 223,5


4

2U
dt1
=
''''
1
.
.2
.
.2
CBABCb
BC
dt
AB
AB
dt
UUU

Z
Z
U
Z
Z


U
BC
= U
csv
-
'
Cb
U

U
csv
+ I.Z
dt1
= 2.U
dt1
= 145.I
0,03
+ I.223,5
Dòng qua CSV được tính lặp theo thuật toán :
I =
100/3
1
(2 223,5

145
dt
UI




U
csv
= 145.I
0,03
.
U
BC
= U
csv
-
'
Cb
U


+ Nút C : Dùng qui tắc sóng đẳng trị :



5

2Uđt2 = 2U’BC.
Z

dt2
= Z
BC
= 447


U
C
= 2.U
dt2
. Z
C
/(Z
dt2
+ Z
C
) = 2.U
dt2
.1470 / (1470 + 447 ) =(0,76682).2.U
dt2

'
Cb C BC
U U U

6

Ta lập được bảng tính lặp kết quả điện áp các nút như bảng
t
U'AB

U'CB
2Udt1
Icsv
Ucsv
UBC
U'BC
2Udt2
Uc
UCB
0
0




0




0.08
19.76
0
19.76
1.519E-19
39.5198
39.5198
0
0
0

0
0.16
39.52
0
39.52
1.644E-09
79.03966
79.03966
39.5198
79.0396
60.6094
21.0896
0.24
59.28
21.0896
80.3696
1.117E-01
135.7718
114.6822
79.03966
158.0793
121.2189
42.17922
0.32
79.04
42.17922
121.2192
4.510E-01
141.5772
99.39797

114.6822
229.3644
175.882
61.19974
0.4
98.8
61.19974
159.9997
7.876E-01
143.9651
82.76534
99.39797
198.7959
152.4413
53.04336
0.48
100
53.04336
153.0434
7.269E-01
143.6191
90.57569
82.76534
165.5307
126.9328
44.16742
7

0.56
100

44.16742
144.1674
6.499E-01
143.1375
98.97007
90.57569
181.1514
138.9111
48.33539
0.64
100
48.33539
148.3354
6.877E-01
143.3805
95.04508
98.97007
197.9401
151.7851
52.81501

8

Câu 2:
Hệ thống nối đất gồm một điện cực thanh nằm ngang bằng sắt:
Đường kính d = 20mm,dài l = 40 + 47 = 87. điện trở suất của đất

=50 + 5.47= 285 (
m
).cách mặt đất h= 0,8m.dòng điện sét có biên độ

I= 25+5*47=260(kA). độ dốc a=20+5*47=255(kA/
s

)
Điện trở nối đất an toàn được tính theo công thức:
R
t
=
d
d
h
l
).
2
(
2
ln
2
2



=
2
285 2.87
ln
0,02
2
(0,8 ).0,02
2



= 623,603


Với dòng điện sét có biên độ I = 260 (kA) độ dốc a =255 (kA/
s

).Tra bảng
ta được hệ số xung kích của điện cực


1,28.
 ta tính được tổng trở xung kích đầu vào:
R
xk
=

.R
t
= 1,28 . 623,603= 798,212

.

Câu 3:
1,Đường dây tải điện trên không điện áp 110kV trở nên bắt buộc phải treo
dây chống sét toàn tuyến :
* Đường dây 110KV trở lên để giảm nhẹ chi phí cắt điện người ta thường
nối đất trực tiếp điểm trung tính (Cách điện chỉ cần thiết kế với điện áp pha)
tuy nhiên khi ngắn mạch chạm đất thì mạng không làm việc được ,bảo vệ

rơle số tác động cắt mạng điện sự cố -> gây mất điện. Đường dây trên không
là phần tử tiếp xúc nhiều với khí quyển phân bố rộng trong không gian,qua
nhiều vùng khí hậu và là phần tử chịu nhièu quá điện áp khí quyển -> là một
9

trong số các nguyên nhân gây ngừng cung cấp điện và hậu quả của nó ảnh
hưởng rộng do các đường dây 110kV thường là các đường dây truyền tải
hoặc liên lạc hệ thống quan trọng
+ Xét đường dây 110kV có các thông số :
Độ cao treo dây h = 10m ,số ngày giông sét n
ngs
= 100ngày/năm
Cách điện gồm 7 bát sứ,chiều dài chuỗi sứ l
cs
= 1,2m. Điện áp
phóng điện là
cd
U
%50
= 650kV
Ta có : E
lv
=U
lv
/l
cs
= 110/(
3
.1,2) = 53,2 kV/m
Ta xác định được xác xuất duy trì hồ quang

55,0


Dòng sét nguy hiểm I
sngh
=
kA
U
cd
5,6
100
650
100
%50


 xác xuất phóng điện do sét đánh:
N
c
= (0,06

0,09) .100.10.0,78.0,55 = 26,4

39,6 lần/100kmxnăm
Ta thấy xuất cắt điện rất cao gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế
- dự trữ cách điện của đường dây cao áp là thấp,các thiết bị cao áp
thường có giá trị lớn và có vai trò quan trọng  cần hạn chế thấp
nhất thiệt hại do vậy các đường dây U

110kV phải treo dây

chống sét toàn tuyến.
* Đường dây 35kV không treo dây toàn tuyến nhưng có treo dây chống
sét đoạn gần trạm.
Mạng 35kV có trung tính cách điện  do đó chạm đất 1 pha có phóng
điện chuỗi sứ chưa gây nguy hại gì tới sự ổn định của mạng,mạng điện
có U

35kV cps thể làm việc khi có chạm đất một pha,bảo vệ rơle
10

không tác động nhảy máy cắt,mà chỉ báo tín hiệu chạm đất. Mạng 35kV
chỉ cắt điện khi có sự cố 2 hoặc 3 pha  suất cắt của đường dây 35kV
rất nhỏ so với các đường dây

110kV
VD: xét đường dây 35kV có các thông số :
Cột sắt cao h = 10 m. điện trở nối đất R = 10


Cách điện
cd
U
%50
= 350kV
Hệ số ngâu hợp giữa 2 pha: k=0,3.
số ngày sét n
ngs
= 100ng/năm.
Dòng sét nguy hiểm
kA

k
U
a
10
)03.1(100
350.2
)1(100
%50





Xác xuất phóng điện trên cả hai pha :

pd

= e
( -10/26,2)
= 0,681
Xác xuất duy trì hồ quang tra được với cột cao 10m,n
ngs
= 100 
1,0


 suất cắt :
N
c
= (0,06


0,09) .100.10.0,681.0,1 = 4,6

6,129 lần/100kmxnăm
Ta thấy N
c
rất nhỏ và nếu giảm R nối đất thì N
c
không đáng kể.
- đường dây 35kV có mức dự trữ cách điện cao do vậy đường dây
35kV không treo dây chống sét toàn tuyến tuy nhiên thường treo dây
trên đoạn cỡ 1-2km gần trạm do:
+ các thiết bị trong trạm có mức cách điện rất thấp so với cách điện
đường dây,do là các thiết bị quan trọng và tốn kém,do đó phải hạn
chế quá điện áp truyền vào trạm bằng cách treo dây chống sét đoạn
11

gần trạm.Nếu có sét đánh xa hơn thì sóng quá điện áp truyền vàp
trạm không còn nguy hiểm do có đặt CSV ở đàu đương dây gần trạm
và do vầng quang điện là cho độ sóng QĐA là không nguy hại cho
các thiết bị của trạm.
2,Tính dòng và áp qua các dây dẫn khi sét đánh vòng qua dây chống
sét vào dây dẫn pha A trên cùng của đường dây 220kV ( giả thiết
đường dây được cắt khỏi lưới)
+ Đường kính dây dẫn : d=21,6 + 0,1* 42 = 25,8 (mm).
+ Đường kính dây chống sét : d= 11 (mm).
+ Chiều cao chuỗi cách điện : h = 2,35m
+ Dòng điện xét có biên độ : 10 kA .
Hình vẽ bài toán :

Ta có khoảng cách giữa các dây dẫn được mô tả trên hình vẽ sau :
12


- Từ đó ta tính được các giá trị tổng trở sóng riêng và tổng trở sóng hỗ
cảm tính theo công thức sau:
Z
kk
= 138 lg(2h
k
/r
k
)
Z
kp
= 138lg(b
pk
/d
pk
)
Trong đó : h
k
,r
k
: độ treo cao và bán kính dây dẫn thứ k
d
pk
: khoảng cách giữa dây dẫn thứ p và k
b
pk

: khoảng cách giữa dây dẫn p và ảnh của dây dẫn k.
Từ hình vẽ ta tính được :
r
1
= r
2
= r
3
=d/2= 13,15 (mm)
h
1
= 37,45 m ,h
2
= h
3
= 30,45 m
13

d
12
= d
21
= 7,28m ,d
13
= d
31
= 13,04m
d
23
=d

32
= 13m
b
12
= b
21
= 67,9294 m,b
13
= b
31
= 68,7852 m
b
32
= b
23
= 62,2721 m
Thay số vào biểu thức ta tính được :
Z
11
= 518,267 ,Z
22
= Z
33
= 505,865
Z
21
= Z
12
= 133,85 ,Z
31

= Z
13
= 99,666
Z
23
= Z
32
= 93,8883
Áp dụng hệ phương trình mắc xoen ta có hệ phương trình điện áp của hệ
thống dây dẫn như sau:

1 1 11 2 12 3 13
2 1 21 2 22 3 23
3 1 31 2 32 3 33
U = I .Z + I .Z + I .Z
U = I .Z + I .Z + I .Z
U = I .Z + I .Z + I .Z






Dây dẫn 1 bị sét đánh nên coi như dây 1 được nối với nguồn
U
1
= I
s
/4.Z
0

=(10/4).400 = 1000kV
Các dây dẫn khác có dòng bằng 0.
U
1
= I
1
.Z
11
 I
1
= U
1
/Z
11
= 1000/518,267 = 1,92951 kA
 U
2
= I
1.
Z
21
= 1,92951.133,85 = 258,264 kV
 U
3
= I
1
.Z
31
= 1,92951.99,8883 = 192,306k