BÀI TẬP HỌC PHẦN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP , ĐỀ THI CUỐI KÌ

BÀI TẬP HỌC PHẦN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
CHƯƠNG 1 + 2 + 3
Biên soạn: TS. Nguyễn Đức Tường
CHƯƠNG 1
1.1. Một máy phát xung (MFX) có sơ đồ mạch điện như hình vẽ. MFX có các thông số như
sau: UDC=2 (kVDC); R1= 100 (); R2= R3=50 (); RE=150 (); CS=1 (F); CB = 2.10-4 (F).
MFX thử nghiệm một loại cách điện có CTest Opject = 1.10-3 (F).
R3

1. Xác định hằng số thời gian cho mạch nạp (1) và

R2

S2

RE

phóng (2) của MFX?

CS
CB

2. Xác định điện áp đầu ra u(t)?

u(t)

R2
R1

S1

RE
CS

R1
UDC

1.2. Một máy phát xung (MFX) có sơ đồ mạch điện như hình vẽ. MFX có các thông số như
sau: UDC=2 (kVDC); R1= 100 (); R2= R3=50 (); RE=150 (); CS=1 (F); CB = 2.10-4 (F).
MFX thử nghiệm một loại cách điện có CTest Opject = 2.10-2 (F).

1. Xác định thời gian đỉnh (TP) của xung ra u(t)?
2. Xác định điện áp đỉnh U(TP) của điện áp đầu ra?
R3
R2

S2

RE
CS
CB
R2

R1

R1
UDC

S1

RE

CS

u(t)


1.3. Một máy phát xung (MFX) có sơ đồ mạch điện như hình vẽ. MFX có các thông số như
sau:
UDC (kV) R1 () R2 () R3 () RE () C1 (F) CB (F) Ctest Object (F)
2000
100
50
60
150
10
0,04
0,4
R3
R2

1. Xác định điện áp đầu ra u(t)?

S3

RE
CS

2. Xác định hiệu suất  của MFX?

R2

R1

S2

RE

Cb

u(t)

CS
R2
R1

S1

RE
CS

R0
UDC

1.4. Một máy phát xung (MFX) có sơ đồ mạch điện như hình vẽ. MFX có các thông số như
sau:
UDC (kV) R1 () R2 () R3 () RE () C1 (F) CB (F) Ctest Object (F)
2000
100
50
60
150

1
0,5
5
R3

R2
S3

1. Xác định thời gian đỉnh (TP) của xung ra u(t)?

RE
CS

2. MFX có thông số như trên ứng dụng vào việc gì?

R2
R1

S2

RE
CS
R2

R1
R0
UDC

S1

RE
CS

Cb

u(t)


1.5. Thực hiện đo điện trở của một khu đất bằng Megohmeter như hình 1 và 2. Điện trở đo
được trong cả 2 hình là R = 21,6 Ω. Biết a = 5 m; b = 0,3m; h = 1,2 m; d = 3 cm.

Hình 1

Hình 2

1. Xác định điện trở suất của khu đất trong hình 1 theo phương pháp 4 điểm khi c = 5 m và c
= 7 m?
2. Xác định điện trở suất của khu đất trên trong hình 2 theo phương pháp 3 điểm?

1.6. Cho 3 hệ thống nối đất có sơ đồ như hình vẽ a, b và c. Các điện cực là thanh thép có tiết
diện mặt cắt ngang là hình tròn, điện trở suất của đất nơi đặt các hệ thống nối đất là ρ =
100 Ω.m.
Biết d = 2 cm; l = 1,5 m; h = 0,8 m.

1. Xác định điện trở của hệ thống nối đất trong hình a khi S = 2 m?
2. Xác định điện trở của hệ thống nối đất trong hình b?


CHƯƠNG 2
2.1. Một cú sét có dòng điện đỉnh của phóng điện ban đầu là IS1 = 80 kA và phóng điện lặp lại

IS2 = 60 kA. Tham số phân bố log chuẩn (M, )
Tham số
IS (kA)

Phóng điện ban đầu
M
β
27.7
0.461

Phóng điện lặp lại
M
β
11.8
0.530

1. Xác định khoảng cách phóng điện (S) theo IEEE và Whitehead cho phóng điện sét ban
đầu?
2. Tính giá trị trung bình của phóng điện sét ban đầu và lặp lại theo phân bố log chuẩn?
3. Tính xác suất xuất hiện dòng điện sét IS2?

 Dòng điện trong khe sét của một cú sét âm của phóng điện lặp lại có dạng biến thiên như
hình 12.1. Tham số phân bố log chuẩn cho trong bảng


Tham số
IS (kA)
S10/90 (kA/s)
S30/90 (kA/s)

T10/90

M
11,8
15,4
20,1

t (s)

T30/90

Phóng điện lặp lại
0,1Imax
0,3Imax

β
0,53
0,944
0,967

S

10/90

S

30/90

0,9Imax
Imax

i (kA)

1. Xác định độ dốc trung bình dòng điện sét S10/90; S30/90?

i(t)

Hình 2.1

2. Xác định xác suất xuất hiện độ dốc đầu sóng S10/90 = 5 (kA/s); S30/90 = 15 (kA/s)?
3. Xác định giá trị trung bình của dòng điện sét?
2.3. Dòng điện trong khe sét của một cú sét âm của phóng điện ban đầu có dạng biến thiên như
hình 2.2. Tham số phân bố log chuẩn cho trong
T10/90
Phóng điện ban đầu bảng:
t (s)
T30/90
Tham số
M
β
0,1Imax
IS (kA)
27.7
0.461
0,3Imax
S
5,63
0,576
T10/90 (s)
10/90
S

3,83
0,553
T30/90 (s)
30/90
0,9Imax
Imax
i (kA)

i(t)

Hình 2.2


1. Tính thời gian trung bình T10/90; T30/90?
2. Xác định giá trị trung bình của đỉnh dòng điện sét?
3. Xác định xác suất xuất hiện các cú sét có đỉnh dòng điện lớn hơn hoặc bằng 50kA?
2.4. Một phóng điện sét âm từ đám mây xuống mặt đất có tham số như sau:
Đỉnh dòng điện sét Imax = 150 kA;
Thời gian đầu sóng (thời gian đỉnh) cực đại Tmax = 20 µs.
1. Tính độ dốc đầu sóng Smax?
2. Xác định xác suất có các cú sét có độ dốc đầu sóng lớn hơn hoặc bằng Smax?
3. Tính xác suất các cú sét có đỉnh dòng điện lớn hơn hoặc bằng Imax?

2.5. Một cú sét có dòng điện đỉnh của phóng điện ban đầu là IS1 = 100 kA và phóng điện lặp lại
IS2 = 80 kA. Tham số phân bố log chuẩn (M, )
Tham số
IS (kA)

Phóng điện ban đầu
M

β
27.7
0.461

Phóng điện lặp lại
M
β
11.8
0.530

1. Xác định khoảng cách phóng điện (S) theo IEEE ứng với phóng điện sét ban đầu và lặp
lại?
2. Tính giá trị trung bình của phóng điện sét ban đầu và lặp lại theo phân bố log chuẩn?
3. Tính xác suất xuất hiện dòng điện sét IS1?

2.6. Một phóng điện sét dương từ đám mây xuống mặt đất có tham số như sau:
Đỉnh dòng điện sét Imax = 100 kA;
Thời gian đầu sóng (thời gian đỉnh) cực đại Tmax = 20 µs.
1. Tính độ dốc đầu sóng Smax?
2. Xác định xác suất có các cú sét với độ dốc đầu sóng lớn hơn hoặc bằng Smax?
3. Tính xác suất các cú sét có đỉnh dòng điện lớn hơn hoặc bằng Imax?


2.7. Một cú sét có dòng điện đỉnh của phóng điện ban đầu là IS1 = 100 kA và phóng điện lặp
lại IS2 = 80 kA. Tham số phân bố log chuẩn (M, )
Tham số
IS (kA)

Phóng điện ban đầu

Phóng điện lặp lại

M

β

M

β

27.7

0.461

11.8

0.530

1. Xác định khoảng cách phóng điện (S) theo IEEE ứng với phóng điện sét ban đầu và lặp
lại?
2. Tính giá trị trung bình của phóng điện sét ban đầu và lặp lại theo phân bố log chuẩn?
3. Tính xác suất xuất hiện dòng điện sét IS1?
CHƯƠNG 3
3.1. Một công trình điện cấp điện áp 35kV, được bảo vệ bằng hai cột chống sét có độ cao bằng
nhau và có kích thước như hình vẽ:

Cột thu sét

- Cột thu sét: h = 30 (m); S = 28 (m).

h

A

B
hx

- Công trình: hx = 10 (m); a = 8 (m); b = 15 (m);
a

c = 12 (m); d = 5 (m).
- Góc bảo vệ:  =  = 300.

S

c

d

B

A

b

c
d

D

C

1. Xác định bán kính bảo vệ của hai cột thu sét ở độ cao hx?

2. Hai cột thu sét có bảo vệ được công trình tai vị trí điểm C và D không?

3.2. Một công trình điện cấp điện áp 22kV, được bảo vệ bằng hai cột chống sét có độ cao bằng
Cột thu sét
nhau và có kích thước như hình vẽ:
- Cột thu sét: h = 25 (m); S = 30 (m).

h

A

B

hx

- Công trình: hx = 12 (m); a = 15 (m); b = 25 (m);
a

c = 11 (m); d = 5 (m).
- Góc bảo vệ:  =  = 450.

b

S
A

c

c
B

d
d


1. Xác định bán kính bảo vệ của hai cột thu sét ở độ cao hx?
2. Vẽ mặt bằng phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét trên và đánh giá khả năng bảo vệ của hai
cột chống sét?

3.3. Một công trình điện cấp điện áp 35kV, được bảo vệ bằng hai cột chống sét có độ cao khác
nhau và có kích thước như hình vẽ:
Cột thu sét

hA

- Cột thu sét: hA = 30 (m); hB = 25 (m); S = 29 (m).

hB

A

- Công trình: hx = 8 (m); a = 10 (m); b = 20 (m);

B
hx

c = 15 (m); d = 5 (m).

a

S

- Góc bảo vệ:  =  = 35 .

c

c

0

d

B

A

b

d

1. Xác định bán kính bảo vệ của hai cột thu sét ở độ cao hx?

D

C

2. Hai cột thu sét có bảo vệ được công trình tai vị trí điểm C và D không?

3.4. Một công trình điện cấp điện áp 22kV, được bảo vệ bằng hai cột chống sét có độ cao khác
nhau và có kích thước như hình vẽ:
Cột thu sét

- Cột thu sét: hA = 30 (m); hB = 23 (m); S = 25 (m).

hA

hB

A

- Công trình: hx = 11 (m); a = 10 (m); b = 25 (m);

B
hx

c = 7 (m); d = 4 (m).

a

- Góc bảo vệ:  =  = 35 .

S

c

c

0

A

b

B

d
d

1. Xác định bán kính bảo vệ của hai cột thu sét ở độ cao hx?
2. Vẽ mặt bằng phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét trên và đánh giá khả năng bảo vệ của hai
cột chống sét?

3.5. Đường dây 220 kV có tổng trở sóng 400 , cường độ cách điện xung sét BIL = 750 kV.
Chiều cao trung bình của dây chống sét trên toàn tuyến là 36 m, và dây dẫn pha trên cùng là
30 m. Góc bảo vệ của dây chống sét là 25o; Dòng điện sét trung bình 31 kA. Hệ số A, b theo
Brown-Whitehead cho trong bảng:
Tác giả

SG (m)
A

SC (m)
b

A

b


Brown-Whitehead

6,4

0,75

7,1

0,75

1. Xác định dòng điện sét tới hạn IC?
2.

Xác định dòng điện sét cực đại (Imax) để sét không đánh vào dây dẫn pha (SFFOR = 0)?

3.6. Đường dây 110 kV có tổng trở sóng 450 , cường độ cách điện xung sét BIL = 650 kV.
Chiều cao trung bình của dây chống sét trên toàn tuyến là 25 m, và dây dẫn pha trên cùng là
22 m. Góc bảo vệ của dây chống sét là 30o. Hệ số A, b theo IEC cho trong bảng:
Tiêu chuẩn
IEC

SG (m)
A
10

SC (m)
b

0,65

A
10

b
0,65

1. Xác định dòng điện sét tới hạn IC?
2. Xác định dòng điện sét cực đại để sét không đánh vào dây dẫn pha (SFFOR = 0)?
3.7. Đường dây 550 kV có tổng trở sóng 350 , cường độ cách điện xung sét BIL = 1500 kV.
Đường dây đi qua vùng có mật độ sét là 4 (lần/km2.năm), chiều cao trung bình của dây chống
sét trên toàn tuyến là 45 m, và dây dẫn pha trên cùng là 35 m. Góc bảo vệ của dây chống sét
là 20o; Dòng điện trung bình 31 kA. Hệ số A, b theo IEEE cho trong bảng:
Tiêu chuẩn
IEEE

SG (m)
A
8

SC (m)
b
0,65

A
8

b
0,65

1. Xác định dòng điện sét tới hạn IC ?
2. Xác định dòng điện sét cực đại Imax để sét không đánh vào dây dẫn pha (SFFOR = 0)?

3.8. Đường dây 220 kV có chiều dài L = 100 km, đi qua vùng có mật độ sét Nd=5 (lần/km2/năm).
Dòng điện tới hạn IC = 10 kA; Dòng điện cực đại Imax = 20 kA (ứng với SFFOR=0); DCC =
2 m; Tham số phân bố dòng điện sét cho trong bảng:

Dòng điện I (kA)
Từ 3 đến 20
Lớn hơn 20

Độ lệch trung bình MI
61,1
33,3

Độ lệch chuẩn I
1,33
0,605


Hãy xác định suất phóng điện (SFFOR) của đường dây?

3.9. Đường dây 500 kV có chiều dài L = 100 km, đi qua vùng có mật độ sét Nd=5 (lần/km2/năm).
Dòng điện tới hạn IC = 10 kA; Dòng điện cực đại Imax = 25 kA (ứng với SFFOR=0); DCC =
5 m; Tham số phân bố dòng điện sét cho trong bảng:

Dòng điện I (kA)
Từ 3 đến 20
Lớn hơn 20

Độ lệch trung bình MI
61,1
33,3

Độ lệch chuẩn I
1,33
0,605

Hãy xác định suất phóng điện (SFFOR) của đường dây?

3.10. Một máy biến áp 110 kV có kích thước Dài x Rộng x Cao = 6,7m x 5,4 m x 5,6 m.
Sử dụng 2 cột chống sét (cột 1 và cột 2) có chiều cao bằng nhau, đặt cách nhau một
khoảng 20 m.
Cột 1
Cột 2

5,6 m

1. Xác định dòng điện tới hạn (IC) và bán kính của
quả cầu lăn (RS)?

15 m

Bẳng phương pháp quả cầu lăn của Mousa hãy:

20 m
6,7 m

2. Tính bán kính bảo vệ ở độ cao 5,6m?

5,4 m

3.11. Một máy biến áp 110 kV có kích thước Dài x Rộng x Cao = 6,7m x 5,4 m x 5,6 m.
Sử dụng 2 cột chống sét (cột 1 và cột 2) có chiều cao bằng nhau, đặt cách nhau một
khoảng 20 m.


5,6 m

2. Tính chiều cao thấp nhất của phạm vi bảo vệ
giữa 2 cột thu sét (H0)?

Cột 2

15 m

1. Xác định dòng điện tới hạn (IC) và bán kính của
quả cầu lăn (RS)?

Cột 1

20 m

6,7 m

Bằng phương pháp quả cầu lăn của Mousa hãy:

5,4 m