Đồ án kỹ thuật điện cao áp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (614.01 KB, 41 trang )
Đồ án – Kỹ thuật điện cao áp
1- ĐầU Đề THIếT Kế
Bảo vệ chống sét trạm biến áp và đường dây
Trạm biến áp
+ Sơ đồ
110kV
2TG+TGV
220kV
2TG+TGV
+ Độ cao cần bảo vệ 110kV
11 m
220kV
+ Mặt bằng:
16.5m
……………………………
+ Mặt cắt :
……………………………
+ Máy biến áp
2AT 110/220kV
+ Đường dây vào trạm
110kV
2
220kV
+ Điện trở suất của đất
5
80Ω.m
đường dây
+ Cấp điện áp
220kV
+ Cột
Loại cột
Sắt
Chiều cao cột
26,8m
Độ treo cao dây dẫn pha A………………20,8m
Độ treo cao dây dẫn pha B………………16,8m
Độ treo cao dây dẫn pha C………………16,8m
250
Góc bảo vệ pha A
Góc bảo vệ pha B
15,60
Góc bảo vệ pha C
15,60
+ Dây dẫn
Loại dây
Độ võng của dây dẫn
+ Dây chống sét
Loại dây
-1-
AC-240
…6m……
C70
Số dây chống sét
Độ võng dây chống sét
+ Cách điện
Loại cách điện
Đặc tính
+ Khoảng vượt
+ Điện trở nối đất cột điện
+ Vùng ô nhiễm
+ Số ngày giông sét
2- Nội dung các phần tính tốn
1
…4m…….
Treo
14
Phía 220 kV: 290m
9; 16; 23Ω
II
80
- Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp
- Tính tốn nối đất cho trạm biến áp
- Tính tốn chỉ tiếu chống sét của đường dây 220kV
- Bảo vệ chống sóng truyền vào trạm biến áp từ phía đường dây 220 kV
3- các bản vẽ
- Phạm vi bảo vệ của cột thu sét, các phương án bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
- Các kết quả tính tốn nối đất an toàn và nối đất chống sét của trạm
- Phương pháp và kết quả tính tốn chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây
- Các kết quả tính tốn bảo vệ trạm biến áp chống sóng truyền.
4- cán bộ hướng dẫn :
5- Ngày giao nhiệm vụ thiết kế :
6- Ngày hoàn thành nhiệm vụ
Nộp quyển
Bảo vệ
Cán bộ hướng dẫn
(Ghi rõ họ tên và ký tên)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------------BẢN NHẬN XẫT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Phạm Văn Kiên
Ngành: Hệ Thống Điện
Khoá: 1 Hải Dương
Giáo viên hướng dẫn:
Giáo viên duyệt
:
-2-
Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
................................................................................
1. Nhận xét của giáo viên :
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
..............................................................................................
Ngày
tháng
năm
Giáo viên duyệt
( Ký, ghi rõ họ và tên )
Lời nói đầu
* * *
-3-
Đất nước đang bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại hố, ngành điện giữ một
vai trị quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện
năng rất cần cho phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Cùng với sự phát triển của xã hội đòi
hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục và có chất luợng cao. Xuất phát từ thực tế
đó việc đảm bảo cho các trạm biến áp và đường dây truyền tải làm việc an tồn, khơng
gặp sự cố, không gây gián đoạn cung cấp điện đặc biệt quan trọng.
Nhằm hoàn thiện kiến thức đã được học và bước đầu làm quen với thực tế em đã được
khoa Điện và bộ môn Hệ Thống Điện trường đại học Bách Khoa Hà Nội giao nhiệm vụ
thiết kế tốt nghiệp với đề tài: ”Bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm biến áp
110/220kV”.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy, cơ giáo trong
bộ mơn đặc biệt là
trong suốt q trình hoàn thành đồ án.
Hà nội tháng 6-2007
Sinh viên
Phạm Văn Kiên
Mục lục
đặt vấn đề ....................................................................................................................................6
chương I ......................................................................................................................................6
bảo vệ chống sét đánh trực tiếp...................................................................................................6
1.1. Các yêu cầu: ....................................................................................................................6
1.2. Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét: ..............................................................................7
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét. ...............................................................................7
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét. ............................................................................12
1.3. Phương án bảo vệ của hệ thống thu sét: ........................................................................13
1.3.1. Phương án 1. ..........................................................................................................13
1.3.2. Phương án 2. ..........................................................................................................17
1.3.3. Phương án 3. ..........................................................................................................21
chương ii ...................................................................................................................................25
Tính tốn nối đất cho trạm ........................................................................................................25
2.1. Yêu cầu kỹ thuật khi nối đất trạm biến áp. ...................................................................25
-4-
2.2- Các số liệu dùng để tính tốn nối đất. ...........................................................................27
2.2.1. Nối đất an toàn.......................................................................................................28
2.2.2. Nối đất chống sét. ..................................................................................................32
2.2.3. Nối đất bổ sung. .....................................................................................................37
Chương iii ................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảo vệ chống sét đường dây ..................................................... Error! Bookmark not defined.
3.1. Mở đầu .......................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây ...................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1.Cường độ hoạt động của sét ................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Số lần sét đánh vào đường dây. ............................. Error! Bookmark not defined.
3.2.3. Số lần phóng điện do sét đánh vào đường dây ...... Error! Bookmark not defined.
3.2.4. Số lần cắt điện do sét đánh vào đường dây ........... Error! Bookmark not defined.
3.2.5. Số lần cắt điện do quá điện áp cảm ứng. ............... Error! Bookmark not defined.
3.3. Tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đường dây ............. Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Mô tả đường dây cần bảo vệ ................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở, hệ số ngẫu hợp của đường dây. . Error!
Bookmark not defined.
3.3.3. Tính số lần sét đánh vào đường dây. .................... Error! Bookmark not defined.
3.3.4. Suất cắt do sét đánh vào đường dây. ..................... Error! Bookmark not defined.
chương IV ................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm Error! Bookmark not defined.
4.1. Mở đầu. ......................................................................... Error! Bookmark not defined.
4.2. Phương pháp tính tốn q điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào
trạm. ..................................................................................... Error! Bookmark not defined.
4.2.1. Tác dụng của sóng bất kỳ lên điện trở phi tuyến đặt ở cuối đường dây. ....... Error!
Bookmark not defined.
4.2.2. Sóng bất kỳ tác dụng lên chống sét van đặt cuối đường dây.Error! Bookmark not
defined.
4.2.3. Sóng bất kỳ tác dụng lên điện dung đặt cuối đường dây (phương pháp tiếp tuyến).
......................................................................................... Error! Bookmark not defined.
4.3.Tính tốn bảo vệ khi có sóng quá điện áp truyền ........... Error! Bookmark not defined.
4.3.1.Mô tả trạm cần bảo vệ. ........................................... Error! Bookmark not defined.
-5-
4.3.2. Lập sơ đồ thay thế tính tốn trạng thái sóng của trạm. ........ Error! Bookmark not
defined.
tài liệu tham khảo ...................................................................... Error! Bookmark not defined.
Phụ lục ...................................................................................... Error! Bookmark not defined.
đặt vấn đề
Trong hệ thống điện trạm biến áp được dùng rất rộng rãi, làm nhiệm vụ truyền tải điện
năng từ lưới điện có điện áp U1 sang lưới điện có điện áp U2 phục vụ cho việc truyền tải và
phân phối năng lượng điện. Do vậy quá trình vận hành của trạm biến áp ảnh hưởng lớn tới
việc cung cấp và chất lượng điện năng. Bảo vệ chống sét trạm biến áp bao gồm các phần:
+ Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: các trạm biến áp được bảo vệ bằng dây chống sét
(treo trên các thiết bị và các xà đỡ dây, thanh cái) hoặc các cột chống sét kiểu Franklin.
+ Mạng lưới nối đất: để tản dòng điện sét trong đất hạn chế các phóng điện ngược trên
các cơng trình cần bảo vệ.
+ Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm.
Yêu cầu đề ra là thiết kế chống sét cho trạm 110/220kV với số liệu sau :
Sơ đồ:
110kV Sơ đồ hai thanh góp có thanh góp vịng.
220kV Sơ đồ hai thanh góp có thanh góp vịng.
Độ cao cần bảo vệ:
220kV
là
110kV
Máy biến áp: 2AT 110/220 kV
Đường dây vào trạm: 110kV
220kV
2
5
Điện trở suất của đất: 80 Ω.m
Sơ đồ mặt bằng, mặt cắt đi kèm.
-6-
16,5 m
là
11 m
chương I
bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
1.1. các yêu cầu:
Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của hệ
thống bảo vệ.
Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các yêu cầu cụ thể, hệ thống các cột thu sét
có thể được đặt trên các độ cao có sẵn như xà, cột đèn chiếu sáng... hoặc được đặt độc lập.
Khi đặt hệ thống cột thu sét trên kết cấu của trạm sẽ tận dụng được độ cao vốn có của
cơng trình nên sẽ giảm được độ cao của cột thu sét. Tuy nhiên đặt hệ thống thu sét trên các
thanh xà của trạm thì khi có sét đánh sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện trở nối đất và trên
một phần điện cảm của cột. Phần điện áp này khá lớn và có thể gây phóng điện ngược từ hệ
thống thu sét sang các phần tử mang điện khi cách điện khơng đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt
cột thu sét trên hệ thống các thanh xà trạm là mức cách điện cao và điện trở tản của bộ phận
nối đất nhỏ.
Đối với trạm ngoài trời từ 110kV trở lên do có cách điện cao nên có thể đặt cột thu sét
trên các kết cấu của trạm phân phối. Các trụ của kết cấu trên đó có đặt cột thu sét thì phải nối
đất vào hệ thống nối đất của trạm phân phối theo đường ngắn nhất và sao cho dòng điện IS
khuyếch tán vào đất theo 3 - 4 cọc nối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất
bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất.
Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngài trời điện áp 110kV trở lên là cuộn dây của máy
biến áp. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa
hai điểm nối đất trong hệ thống nối đất của cột thu sét và vỏ máy biến áp theo đường điện
phải lớn hơn 15m.
Khi bố trí cột thu sét trên xà của trạm ngoài trời 110kV trở lên cần chú ý nối đất bổ sung
ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu sét vào hệ thống nối đất nhằm đảm bảo điện trở
khuếch tán không được quá 4Ω.
Khi dùng cột thu sét độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu sét đến các bộ
phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu sét đến vật được bảo vệ.
Việc lắp đặt các cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích cơng trình cần bảo
vệ, do đó cần chọn vị trí lắp đặt các cột thu sét một cách hợp lý
-7-
Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt khi có
dịng điện sét chạy qua.
Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét thì các dây dẫn điện đến đèn
phải được cho vào ống chì và chèn vào.
1.2. phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét:
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét.
Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà ngược lại dùng để thu hút phóng điện
sét về phía nó bằng cách sử dụng các mũi nhọn nhân tạo sau đó dẫn dịng điện sét xuống đất.
Sử dụng các cột thu sét với mục đích là để sét đánh chính xác vào một điểm định sẵn
trên mặt đất chứ không phải là vào điểm bất kỳ nào trên công trình. Cột thu sét tạo ra một
khoảng khơng gian gần cột thu sét (trong đó có vật cần bảo vệ), ít có khả năng bị sét đánh gọi
là phạm vi bảo vệ.
a. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập là miền được giới hạn bởi mặt ngồi của
hình chóp trịn xoay có đường kính xác định bởi phương trình.
rX =
1,6
(h − h X )
h
1+ X
h
(1-1)
Trong đó : h: độ cao cột thu sét.
hX: độ cao cần bảo vệ.
ha=h-hX: độ cao hiệu dụng cột thu sét.
rX: bán kính của phạm vi bảo vệ.
Để dễ dàng và thuận tiện trong tính tốn thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng
dạng đơn giản hố đường sinh của hình chóp có dạng đường gẫy khúc như hình sau:
-8-
a
0,2h
b
h
0,8h
c
0,75h
1,5h
Rx
Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
Bán kính được tính tốn theo cơng thức sau:
Nếu h X ≤
h
2
h thì rX = 1,5h(1 − x )
3
0,8h
(1.2)
Nếu h X >
h
2
h thì rX = 0.75h(1 − x )
h
3
(1.3)
Các cơng thức trên chỉ đúng khi cột thu sét cao dưới 30m. Hiệu quả của cột thu sét cao trên
30m giảm đi do độ cao định hướng của sét giữ hằng số. Có thể dùng các cơng thức trên để
tính tốn phạm vi bảo vệ nhưng phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh p =
5,5
h
và trên hoành độ
lấy các giá trị 0,75hp và 1,5hp .
b. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau.
Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lơi thì lớn hơn tổng phạm vi bảo vệ các cột
đơn cộng lại. Nhưng để các cột thu lơi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa hai cột
phải thoả mãn a ≤ 7h (trong đó h là độ cao của cột thu sét). Phần bên ngoài khoảng cách giữa
hai cột có phạm vi bảo vệ giống như của một cột. Phần bên trong được giới hạn bởi vòng
cung đi qua 3 điểm là hai đỉnh cột và điểm có độ cao h0 - phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất
giữa hai cột được xác định theo công thức:
h0 = h −
a
7
(1.4)
Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân cột là rx0 và
được xác định như sau:
-9-
Nếu hx ≤
h
2
h0 thì r0 x = 1,5.h0 .(1 − x )
3
0,8h0
(1.5)
Nếu hx >
h
2
h0 thì r0 x = 0,75.h0 .(1 − x )
3
h0
(1.6)
Khi độ cao của cột thu sét vượt q 30m thì có các hiệu chỉnh hệ số p =
5,5
h
; trên
hoành độ lấy các giá trị 0,75hp và 1,5hp ; khi đó h0 tính theo cơng thức
h0 = h −
a
7p
(1.7)
R
2
1
hx h0
0,75h
h
1,5h
a
rx
rox
Hình 1.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao giống nhau.
c. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
Trường hợp hai cột thu sét có độ cao h1 và h2 khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo
vệ được xác định như sau:
Vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao (cột 1) và cột thấp (cột 2) riêng rẽ. Qua đỉnh cột thấp
(cột 2) vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm 3 điểm này
được xem là đỉnh của một cột thu sét giả định. Cột 2 và cột 3 hình thành đơi cột có độ cao
bằng nhau và bằng h2 với khoảng cách a’. Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lơi 3 có độ
-10-
cao h2. Điểm này được xem như đỉnh của một cột thu sét giả định. Ta xác định được các
khoảng cách giữa hai cột có cùng độ cao h2 là a' và x như sau:
1
0,2h1
3
2
0,2h2
0,8h1
h2 0,8h2
h1
ho
0,75h2
x
a'
1,5h2
0,75h1
1,5h1
a
Hình 1.3: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau.
Nếu
h2 ≤
2
h1 ta có cơng thức :
3
Nếu
h2 >
2
h1 ta có công thức:
3
x = 1.5h1 (1 −
h2
)
0.8h1
x = 0,75h1 (1 −
h2
)
h1
(1.8)
a' = a − x
(1.9)
Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ cột 1.
d. Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột thu sét (số cột >2).
Để bảo vệ được một diện tích giới hạn bởi một đa giác thì độ cao của cột thu lôi phải
thoả mãn:
D ≤ 8 ha
(1.10)
Trong đó: D là đường kính vịng trịn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột.
Nhóm cột tam giác có ba cạnh là a, b,c có: +
D = 2R = 2 ×
với p là nửa chu vi : p =
abc
(1.11)
4 p( p − a)( p − b)( p − c)
a+b+c
2
(1.12)
Nhóm cột tạo thành hình chữ nhật:
D = a2 + b2
(1.13)
với a, b là độ dài hai cạnh hình chữ nhật.
Độ
cao tác dụng của cột thu sét ha phải thoả mãn điều kiện:
ha ≥
D
8
(1.14)
-11-
a
a
D
c
b
b
D
Hình1.4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột tạo thành tam giác và chữ nhật.
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét.
a. Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét.
Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng. Chiều rộng của phạm vi bảo vệ phụ
thuộc vào mức cao hx được biểu diễn như sau :
a
0,2h
b
0,8h h
c
a'
0,6h
1,2h
2bx
-12-
Hình1.5 : Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét.
Mặt cắt thẳng đứng theo phương vng góc với dây thu sét tương tự cột thu sét ta có
các hồnh độ 0,6h và 1,2h.
Nếu hx ≤
h
2
h thì bx = 1,2.h .(1 − x )
3
0,8h
Nếu hx >
h
2
h thì bx = 0,6.h .(1 − x )
3
h
(1.15)
(1.16)
Khi độ cao cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu chỉnh theo p.
b. Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.
Để phối hợp bảo vệ bằng hai dây thu sét thì khoảng cách giữa hai dây thu sét phải thoả
mãn điều kiện S ≤ 4h
Với khoảng cách trên thì dây có thể bảo vệ được các điểm có độ cao h0.
h0 = h −
S
4
(1.17)
Phần ngoài của phạm vi bảo vệ giống phạm vi bảo vệ của một dây, còn phần bên trong
được giới hạn bởi vòng cung đi qua ba điểm là hai điểm treo dây thu sét và điểm có độ cao h0.
1
2
0,2h
0,8h h
ho
bx
0,6h
1,2h
S
Hình 1.6: Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét.
1.3. phương án bảo vệ của hệ thống thu sét:
1.3.1. Phương án 1.
1.3.1.1. Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét.
Ta bố trí các cột thu sét như sau:
Phía 220kV đặt 12 cột
Phía 110kV đặt 8 cột: Hai cột 15, 19, đặt trên xà cao 11 m;các cột 13, 14, 16, 17, 18,
20 được xây dựng.
-13-
19
1
2
3
4
5
6
7
8
11
17
18
15
16
12
13
N hμ § iỊu K hiĨn
10
9
20
14
Hình 1.7: Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét
1.3.1.2. Tính tốn cho phương án 1
a). Tính độ cao tác dụng của cột thu sét:
Để tính được độ cao tác dụng ha của các cột thu sét ta cần xác định đường kính D của
đường tròn ngoại tiếp tam giác (hoặc tứ giác) qua ba (hoặc bốn) đỉnh cột. Để cho tồn bộ diện
D
tích giới hạn bởi tam giác (hoặc bốn) đó được bảo vệ thì phải thoả mãn điều kiện : ha ≥ .
8
phía 220kV:
NHểM CỘT ĐỘC LẬP PHÍA 220kV
Loại cột
a
b
D
ha
ha.max
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
1-2-6-5
34.00
35.30
49.01
6.13
5-6-9-10
34.00
34.00
48.08
6.01
Nhúm cột
Chữ nhật
6.13
Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là hx=16.5 m và hmax=6.13m.
Ta chọn ha=6.5 m Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 220 kV là :
h0 = hx + ha = 16.5 + 6.5 = 23(m)
phía 110kV:
-14-
NHểM CỘT ĐỘC LẬP PHÍA 110kV
Loại cột
a
b
D
ha
ha.max
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
35,80
42,30
55,42
6,93
35,80
29,30
46,26
5,78
35,80
24,70
43,49
5,43
a
b
c
p
D
ha
ha.max
(m)
(M)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
4-17-19
44,45
42,30
56,33
71,54
57,04
7,13
8-12-15
50,37
44,87
34,00
64,62
51,49
6,43
12-13-15
29,3
48,24
44,87
61,21
49,31
6,16
Nhúm cột
17-18-1920
Chữ nhật 13-14-1516
15-16-1718
Nhúm cột
Tam giỏc
6,93
7,13
Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là hx=11m và hmax=7,13m. Ta chọn
ha=7.5 m. Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 110kV là :
h0 = hx + ha = 11 + 7.5 = 18,5( m)
b). Phạm vi bảo vệ của từng cột :
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 23m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m
Do h x = 11 <
2
11
.23 = 15.33 vậy r010,5 = 1,5.23.(1 −
) = 13.88( m)
3
0,8.23
Bán kính bảo vệ ở độ cao 16.5m.
2
16.5
Do hx = 16.5 > .23 = 15.33 vậy r016.5 = 0,75.23.(1 −
) = 4.88(m)
3
23
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV cao 18,5m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11
11
2
Do h x = 11 < .18,5 = 12,33 vậy r07 = 1,5.18,5.(1 −
) = 7.13(m)
3
0,8.18,5
c). Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên :
Ta chỉ xét đại diện các cột :
-15-
NHểM CỘT CẠNH NHAU
220kV
Cặp cột
r0x
Độ cao cột
a
h0
2/3*h0
(m)
(m)
(m)
(m)
1-2
23,00
34.0
18.14
12.10
1.23
1-5
23,00
35.30
17.96
11.97
1.09
5-9
23,00
34.00
18.14
12.10
1.23
(m)
hx=16.5
110kV
Cặp cột
r0x
Độ cao cột
a
h0
2/3*h0
(m)
(m)
(m)
(m)
19-20
18,50
35.80
13.39
8.92
1.79
20-18
18,50
42.30
12.46
8.30
1.09
18-16
18,50
24.70
14.97
9.98
2.98
16-14
18,50
29.30
14.31
9.54
2.49
14-13
18,50
35.80
13.39
8.92
1.79
(m)
hx=11
NHểM CỘT Cể ĐỘ CAO KHÁC NHAU
Cặp
r0x
Độ cao cột
a
x
a'
h'o
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
4-19
23-18.5
44.45
3.38
41.07
12.63
1.22
12-13
23-18.5
48.24
3.38
44.86
12.09
0.82
cột
1.3.1.3. Phạm vi bảo vệ phương án 1.
-16-
(m)
hx=11
19
2
3
4
5
6
7
8
10
9
11
20
17
18
15
16
12
13
14
Nhμ §iỊu KhiĨn
1
Hình 1.8: Phạm vi bảo vệ phương án 1
1.3.1.4. Kết luận:
Phương án bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột: 20 cột trong đó có 12 cột 23 m , 8 cột 18.5 m.
Tổng chiều dài : 12.(23-16.5)+2.(18.5-11)+6.18,5=197.5 m.
1.3.2. Phương án 2.
1.3.2.1. Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét.
Ta bố trí các cột thu sét như sau:
Phía 220kV đặt 9 cột:Sáu cột 1, 3, 4, 6, 7, 9 đặt trên xà ; 3 cột 2, 5, 8 được xây dựng.
Phía 110kV đặt 6 cột: Hai cột 12,14 đặt trên xà cao .Con lại bốn cột 10,11,13,15 được xây
dựng.
-17-
15
14
2
3
4
5
6
13
12
7
8
9
10
11
Hình 1.9: Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét
1.3.2.2. Tính tốn cho phương án 2
a). Tính độ cao tác dụng của cột thu sét:
phía 220kV:
NHểM CỘT ĐỘC LẬP PHÍA 220kV
Loại
Nhúm
a
b
D
ha
ha.max
cột
cột
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
Chữ
1-2-4-5
51
35.3
62.02
8.86
nhật
2-5-6-3
51
35.3
62.02
8.86
4-7-8-5
51
39
64.20
9.17
5-6-8-9
51
39
64.20
9.17
9.17
Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là hx=16.5 m và hmax=9.17 m.
ta chọn ha=9.5m. Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 220kV là :
h0 = hx + ha = 16.5 + 9.5 = 26(m)
phía 110kV:
NHểM CỘT ĐỘC LẬP PHÍA 110kV
Loại
cột
Nhúm cột
a
b
D
ha
ha.max
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
-18-
Nh Đ iỊu KhiĨn
1
12-13-15-
35.8
48.55
60.32
8.62
35.8
47.75
59.68
8.53
a
b
c
p
D
ha
ha.max
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
3-14-12
44.45
48.55
60.45
76.73
61.21
7.65
Tam
9-10-12
46.39
54.77
47.81
74.49
57.89
7.23
giỏc
6-9-12
38.94
54.77
44.34
69.13
55.31
6.91
3-6-12
35.36
60.44
44.34
70.07
61.04
7.63
Chữ
14
nhật
10-11-1312
Nhúm cột
8.62
Từ bảng trên ta thấy độ cao lớn nhất cần bảo vệ là hx=11m và hmax=7.65m.
Ta chọn ha=8m. Do đó độ cao thực tế của các cột thu sét phía 110kV là :
h0 = h x + ha = 11 + 8 = 19( m)
b). Phạm vi bảo vệ của từng cột :
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV cao 26m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 16.5m.
2
16.5
Do hx = 16.5 < .26 = 17.33 vậy r016.5 = 1,5.26.(1 −
) = 8.06(m)
3
0,8.26
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11m.
Do h x = 11 <
2
11
.26 = 17.33 vậy r011 = 1,5.26.(1 −
) = 18.38(m)
3
0,8.26
Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV cao 19 m.
Bán kính bảo vệ ở độ cao 11 m.
Do h x = 11 <
2
11
.19 = 12.67 vậy r016 = 1,5.19.(1 −
) = 7.88( m)
3
0,8.19
c). Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên :
NHểM CỘT CẠNH NHAU
220kV
Cặp cột
Độ cao cột
a
h0
2/3*h0
r0x
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
-19-
7.65
hx=16.5m
1-2
26
51
18.71
12.48
1.66
2-3
26
51
18.71
12.48
1.66
1-4
26
35.3
20.96
13.97
3.34
4-7
26
39
20.43
13.62
2.95
7-8
26
51
17.71
12.48
1.66
8-9
26
51
18.71
12.48
1.66
NHểM CỘT CẠNH NHAU
110kV
Cặp
r0x
Độ cao cột
a
h0
2/3*h0
(m)
(m)
(m)
(m)
10-11
19
35.8
13.89
9.26
2.16
11-13
19
47.75
12.18
8.12
0.88
13-15
19
48.55
12.06
7.04
0.80
15-14
19
35.8
13.89
9.26
2.16
cột
(m)
hx=11m
NHểM CỘT Cể ĐỘ CAO KHÁC NHAU
Cặp
r0x
Độ cao cột
a
x
a'
h'o
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
3-14
26-19
44.45
5.25
39.20 13.40
1.80
9-10
26-19
48.24
5.25
42.99 12.86
1.40
cột
1.3.2.3. Phạm vi bảo vệ của phương án 2:
-20-
(m)
hx=11 m
15
14
2
3
4
5
6
13
12
7
8
9
10
11
N h Đ iỊu K hiĨn
1
Hình 1.10 Phạm vi bảo vệ phương án 2
1.3.2.4. Kết luận:
Phương án có phạm vi bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột: 15 cột trong đó có 9 cột 26 m , 6 cột 19 m.
Tổng chiều dài cột: 9.(26-16.5)+2.(19-11)+4.19=177.5 m.
1.3.3. Phương án 3.
1.3.3.1. Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét:
Phía 220kV có treo 3 dây chống sét C-70 khoảng cách giữa hai dây lần lượt là:
S14=35.3 m; S47=34 m.
Để bảo vệ tồn bộ xà trong trạm thì h ≥ h0 +
S
35.3
= 16.5 +
= 25.33(m) .
4
4
Do dây thu sét bị võng nên độ cao của cột treo dây phải tính đến độ võng của dây.
Độ võng của dây chống sét là f=4 m.
Vậy độ cao cột treo dây thu sét : h1 = h + f = 25.33 + 4 = 29.33( m)
Chọn độ cao của cột thu sét la h1= 29.5 (m)
Phía 110kV đặt 3 cột:
Khoảng cách giửa các dây thu sét là:S36=35.3 m;S6 10=43.15 m.
Để bảo vệ toàn bộ xà trong trạm thì h ≥ h0 +
S
43.15
= 11 +
= 21.79( m)
4
4
Tính đến độ võng của dây ta chọn độ cao treo dây của dây thu sét là:
-21-
h1 = h + f = 21.79 + 4 = 25.79(m)
1
4
2
3
5
6
7
8
9
Hình 1.11 Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét và dây chống sét
1.3.3.2. Tính tốn cho phương án 3
a.)Phạm vi bảo vệ của dây thu sét:
-Phía 220 kV
Tính cho hai vị trí cao nhất và thấp nhất.
Tại vị trí đầu cột:
Bảo vệ ở độ cao 16.5m:
Do h x = 16.5 <
2
2
16.5
h = .29.5 = 19.67 thì bx = 1,2.29.5.(1 −
) = 10.65(m).
3
3
0,8.29,5
Bảo vệ ở độ cao 11m:
Do hx = 11 <
11
2
2
h = .29.5 = 19.67 thì bx = 1,2.29,5.(1 −
) = 18.9( m).
0,8.29,5
3
3
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai dây:
h0 = h −
35.3
S
= 29,5 −
= 20.68m.
4
4
Tại vị trí thấp nhất:
h' = h − f = 29,5 − 4 = 25,5( m)
Bảo vệ ở độ cao 16.5 m:
-22-
Nhμ §iỊu K hiĨn
Ta chọn h1 = 26 m.
Do hx = 16.5 <
16.5
2
2
h = .25,5 = 17 t hì bx = 1,2.25,5.(1 −
) = 5.85(m).
0,8.25,5
3
3
Bảo vệ ở độ cao 11m:
Do hx = 11 <
2
2
11
h = .25,5 = 17 thì bx = 1,2.25,5.(1 −
) = 14.1( m).
3
3
0,8.25,5
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai dây:
h0 = h'−
35.3
S
= 25,5 −
= 16,67(m)
4
4
-Phía 110 kv
Tại vị trí đầu cột:
Bảo vệ ở độ cao 11 m:
Do hx = 11 <
11
2
2
h = .26 = 17,33 thì bx = 1,2.26(1 −
) = 14,7( m).
0,8.26
3
3
Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai dây:
h0 = h −
S
43,15
= 26 −
= 15,21m.
4
4
Tại vị trí thấp nhất:
h' = h − f = 26 − 4 = 22(m)
Bảo vệ ở độ cao 11 m:
Do hx = 11 <
11
2
2
h = .22 = 14.67 t hì bx = 1,2.22.(1 −
) = 9.9(m).
0,8.22
3
3
b.)Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét:
Nhóm cột độc lập
-Phía 220 kV
Ta đặt cột thu sét bao biên có độ cao 29,5m.
11
2
Do hx = 11 ≤ .29,5 = 19,67 vậy r011 = 1,5.29,5.(1 −
) = 23,63(m)
0,8.29,5
3
2
16.5
Do h x = 16.5 ≤ .29,5 = 19,67 vậy r016.5 = 1,5.29,5.(1 −
) = 13,31( m)
3
0,8.29,5
-phía 110kV:
Ta đặt cột thu sét bao biên có độ cao 26 m.
Do hx = 11 ≤
2
11
.26 = 17,33 vậy r011 = 1,5.26.(1 −
) = 18,38(m)
0,8.26
3
-23-
c). Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên :
NHểM CỘT CẠNH NHAU
220kV
Cặp cột
Độ cao
cột
(m)
a
h0
2/3*h0
(m)
(m)
(m)
r0x
(m)
hx=16.5m
1-4
29.50
35.30
24.46
16.3
5.97
4-7
29.50
34.00
24.64
16.43
6.11
NHểM CỘT CẠNH NHAU
110kV
Cặp cột
Độ cao
cột
(m)
a
h0
2/3*h0
(m)
(m)
(m)
r0x
(m)
hx=11m
3-6
26.00
35.3
20.96
13.97
10.82
6-9
26.00
43.15
19.84
13.22
9.14
1.3.3.3. Phạm vi bảo vệ của phương án 3:
-24-
4
7
2
3
5
6
8
9
Nh ĐiỊu KhiĨn
1
Hình 1.12 Phạm vi bảo vệ phương án 3
1.3.3.4. Kết luận:
Phương án có phạm vi bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Tổng số cột: 9 cột trong đó có 6 cột 29,5 m , 3 cột 26 m.
Tổng chiều dài cột: 6.(29.5-16.5)+3.(26-11)=123 m.
Tổng chiều dài dây thu sét :181,7.2+102+80.3=545.7m.
* NHận xét:
Cả ba phương án trên đều thoả mãn nhu cầu kỹ thuật đề ra. Qua tính tốn ta thấy phương
án 2 có chiều dài cột tính tốn nhỏ nhất do vậy chi phí xây dựng cũng nhỏ nhất vì vậy ta
chọn phương án 2 để thiết kế.
chương ii
Tính tốn nối đất cho trạm
2.1. u cầu kỹ thuật khi nối đất trạm biến áp.
Nối đất là đem các bộ phận bằng kim loại có nguy cơ bị tiếp xúc với dòng điện (hư
hỏng cách điện) nối với hệ thống nối đất. Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện xuống đất để
-25-
