ĐÁP ÁN VÀ ĐỀ THI MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP (ĐỀ 7)

1

LỜI GIẢI ĐỀ THI
MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Số thứ tự N = 60
2

Câu 1:Sơ đồ mạch:

Sóng điện áp dạng xiên góc : U = 100 kV , độ dốc a = 200 + 60= 260
Z
AB
= Z
BC
= 400 + 60= 460


Z
C
= 1000 + 10.60= 1600


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 = 100/260 = 0,38462(
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



260. ( ) 0,38462
'

100 ( ) 0,38462
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 = 460/2 = 230


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.230
Dòng qua CSV được tính lặp theo thuật toán :
I =
100/ 3
1
(2 230

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
= 460


U
C
= 2.U
dt2
. Z
C
/(Z
dt2
+ Z
C
) = 2.U
dt2
.1600 / (1600 + 460 ) =(0,7767).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
20.8
0
20.8
8.398E-19
41.59999
41.59999
0
0
0

0
0.16
41.6
0
41.6
9.090E-09
83.20031
83.20031
41.59999
83.19999
64.62135
23.02136
0.24
62.4
23.02136
85.42136
1.475E-01
136.9089
113.8876
83.20031
166.4006
129.2432
46.04289
0.32
83.2
46.04289
129.2429
5.066E-01
142.0722
96.02927

113.8876
227.7751
176.9127
63.02516
0.4
100
63.02516
163.0252
7.914E-01
143.9857
80.96053
96.02927
192.0585
149.1717
53.14241
0.48
100
53.14241
153.1424
7.077E-01
143.5038
90.36141
80.96053
161.9211
125.7639
44.8034
7

0.56
100

44.8034
144.8034
6.370E-01
143.0514
98.24803
90.36141
180.7228
140.3672
50.00583
0.64
100
50.00583
150.0058
6.811E-01
143.3392
93.33337
98.24803
196.4961
152.6183
54.37027

8

Câu 2 :
Hệ thống nối đất gồm một điện cực thanh nằm ngang bằng sắt:
Đường kính d = 20mm,dài l = 40 + 60 = 100. điện trở suất của đất

=50 + 5.60= 350 (
m
).cách mặt đất h= 0,8m.dòng điện sét có biên độ

I= 25+5*60=325(kA). độ dốc a=20+5*60=320(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
350 2.100
ln
0,02
2
(0,8 ).0,02
2



= 781,343


Với dòng điện sét có biên độ I = 325 (kA) độ dốc a =320 (kA/
s

).Tra bảng
ta được hệ số xung kích của điện cực


1,4.
 ta tính được tổng trở xung kích đầu vào:
R
xk
=

.R
t
= 1,4 . 781,343= 1093,88

.

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* 60 = 27,6 (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 :

12

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


- 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 :
13

r
1
= r
2
= r
3
=d/2= 13,8 (mm)
h
1
= 42,65 m ,h
2
= h
3
= 35,65 m
d
12
= d
21
= 7,28m ,d
13
= d
31
= 13,04m
d

23
=d
32
= 13m
b
12
= b
21
= 78,3255 m,b
13
= b
31
= 79,0689 m
b
32
= b
23
= 72,4754 m
Thay số vào biểu thức ta tính được :
Z
11
= 523,168 ,Z
22
= Z
33
= 512,423
Z
21
= Z
12

= 142,385 ,Z
31
= Z
13
= 108,016
Z
23
= Z
32
= 102,982
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
= 1000/523,168 = 1,91143 kA
 U
2
= I
1.
Z
21
= 1,91143.142,385 = 272,159 kV
14

 U
3
= I
1

.Z
31
= 1,91143.108,016 = 206,466 kV