đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Ch ơng mở đầu : hiện tợng dông sét và ảnh hởng của dông sét đến hệ thống điện việt nam Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lợng bao gồm NMĐ - đờng dây - TBA và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó có phần tử có số lợng lớn và khá quan trọng đó là các TBA, đờng dây. Trong quá trình vận hành các phần tử này chịu ảnh hởng rất nhiều sự tác động của thiên nhiên nh ma, gió, bão và đặc biệt nguy hiểm khi bị ảnh hởng của sét. Khi có sự cố sét đánh vào TBA, hoặc đờng dây nó sẽ gây h hỏng cho các thiết bị trong trạm dẫn tới việc ngừng cung cấp điện và gây thiệt hại lớn tới nền kinh tế quốc dân. Để nâng cao mức độ cung cấp điện, giảm chi phí thiệt hại và nâng cao độ an toàn khi vận hành chúng ta phải tính toán và bố trí bảo vệ chống sét cho HTĐ. 1.1 - Hiện t ợng dông sét 1.1.1 - Khái niệm chung: Dông sét là một hiện tợng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khi khoảng cách giữa các điện cực khá lớn (trung bình khoảng 5km). Hiện tợng phóng điện của dông sét gồm hai loại chính đó là phóng điện giữa các đám mây tích điện và phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất. Trong phạm vi đồ án này ta chỉ nghiên cứu phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất (phóng điện mây - đất). Với hiện tợng phóng điện này gây nhiều trở ngại cho đời sống con ngời. Các đám mây đợc tích điện với mật độ điện tích lớn, có thể tạo ra cờng độ điện trờng lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này là giai đoạn phóng điện tiên đạo. Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.10 7 cm/s, các lần phóng điện sau thì tốc độ tăng lên khoảng 2.10 8 cm/s (trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau bởi vì trong cùng một đám mây thì có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng sẽ lần lợt phóng điện xuống đất). Tia tiên đạo là môi trờng Plasma có điện tích rất lớn. Đầu tia đợc nối với một trong các trung tâm điện tích của đám mây nên một phần điện tích của trung tâm này đi vào trong tia tiên đạo. Phần điện tích này đợc phân bố khá đều dọc theo chiều dài tia xuống mặt đất. Dới tác dụng của điện trờng của tia tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích khác dấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tùy thuộc vào tình hình dẫn điện của đất. Nếu vùng đất có điện dẫn đồng nhất thì điểm này Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 1 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp nằm ngay ở phía dới đầu tia tiên đạo. Còn nếu vùng đất có điện dẫn không đồng nhất (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) thì điện tích trong đất sẽ tập trung về nơi có điện dẫn cao. Quá trình phóng điện sẽ phát triển dọc theo đờng sức nối liền giữa đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất và nh vậy địa điểm sét đánh trên mặt đất đã đợc định sẵn. Do vậy để định hớng cho các phóng điện sét thì ta phải tạo ra nơi có mật độ tập trung điện diện tích lớn. Nên việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các công trình đợc dựa trên tính chọn lọc này của phóng điện sét. Nếu tốc độ phát triển của phóng điện ngợc là và mật độ điện trờng của điện tích trong tia tiên đạo là thì trong một đơn vị thời gian thì điện tích đi và trong đất sẽ là: i s = . Công thức này tính toán cho trờng hợp sét đánh vào nơi có nối đất tốt (có trị số điện trở nhỏ không đáng kể). Tham số chủ yếu của phóng điện sét là dòng điện sét, dòng điện này có biên độ và độ dốc phân bố theo hàng biến thiên trong phạm vi rộng (từ vài kA đến vài trăm kA) dạng sóng của dòng điện sét là dạng sóng xung kích, chỗ tăng vọt của sét ứng với giai đoạn phóng điện ngợc (hình 1-1) - Khi sét đánh thẳng vào thiết bị phân phối trong trạm sẽ gây quá điện áp khí quyển và gây hậu quả nghiêm trọng nh đã trình bày ở trên. . S . S .S min .S min Hình 1-1 : Sự biến thiên của dòng diện sét theo thời gian Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 2 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 1.1.2 - Tình hình dông sét ở Việt Nam: Việt Nam là một trong những nớc khí hậu nhiệt đới, có cờng độ dông sét khá mạnh. Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nớc Việt nam có một đặc điểm dông sét khác nhau : + ỏ miền Bắc, số ngày dông dao động từ 70 ữ 110 ngày trong một năm và số lần dông từ 150 ữ 300 lần nh vậy trung bình một ngày có thể xảy ra từ 2 ữ 3 cơn dông. + Vùng dông nhiều nhất trên miền Bắc là Móng Cái. Tại đây hàng năm có từ 250 ữ300 lần dông tập trung trong khoảng 100 ữ 110 ngày. Tháng nhiều dông nhất là các tháng 7, tháng 8. + Một số vùng có địa hình thuận lợi thờng là khu vực chuyển tiếp giữa vùng núi và vùng đồng bằng, số trờng hợp dông cũng lên tới 200 lần, số ngày dông lên đến 100 ngày trong một năm. Các vùng còn lại có từ 150 ữ 200 cơn dông mỗi năm, tập trung trong khoảng 90 ữ 100 ngày. + Nơi ít dông nhất trên miền Bắc là vùng Quảng Bình hàng năm chỉ có dới 80 ngày dông. Xét dạng diễn biến của dông trong năm, ta có thể nhận thấy mùa dông không hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng. Nhìn chung ở Bắc Bộ mùa dông tập chung trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 9. Trên vùng Duyên Hải Trung Bộ, ở phần phía Bắc (đến Quảng Ngãi) là khu vực tơng đối nhiều dông trong tháng 4, từ tháng 5 đến tháng 8 số ngày dông khoảng 10 ngày/ tháng, tháng nhiều dông nhất (tháng 5) quan sát đợc 12 ữ 15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/ tháng, Bồng Sơn 16 ngày/tháng ), những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 10) dông còn ít, mỗi tháng chỉ gặp từ 2 ữ 5 ngày dông. Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) là khu vực ít dông nhất, thờng chỉ có trong tháng 5 số ngày dông khoảng 10/tháng nh Tuy Hoà 10ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng. ở miền Nam khu vực nhiều dông nhất ở đồng bằng Nam Bộ từ 120 ữ 140 ngày/năm, nh ở thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/ năm. Mùa dông ở miền Nam dài hơn mùa dông ở miền Bắc đó là từ tháng 4 đến tháng 11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông đều quan sát đợc trung bình có từ 15 ữ 20 ngày/tháng, tháng 5 là tháng nhiều Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 3 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp dông nhất trung bình gặp trên 20 ngày dông/tháng nh ở thành phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày. ở khu vực Tây Nguyên mùa dông ngắn hơn và số lần dông cũng ít hơn, tháng nhiều dông nhất là tháng 5 cũng chỉ quan sát đợc khoảng 15 ngày dông ở Bắc Tây Nguyên, 10 ữ 12 ở Nam Tây Nguyên, Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày, PLâycu 17 ngày. Số ngày dông trên các tháng ở một số vùng trên lãnh thổ Việt Nam xem bảng 1-1. Từ bảng trên ta thấy Việt Nam là nớc phải chịu nhiều ảnh hởng của dông sét, đây là điều bất lợi cho H.T.Đ Việt nam, đòi hỏi ngành điện phải đầu t nhiều vào các thiết bị chống sét. Đặc biệt hơn nữa nó đòi hỏi các nhà thiết kế phải chú trọng khi tính toán thiết kế các công trình điện sao cho HTĐ vận hành kinh tế, hiệu quả, đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy. Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 4 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Bảng 1-1 : Số ngày dông trong tháng: Tháng Địa điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm Phía Bắc Cao bằng 0,2 0,6 4,2 5,9 12 17 20 19 10 11 0,5 0,0 94 Bắc Cạn 0,1 0,3 3,0 7,0 12 18 20 21 10 2,8 0,2 0,1 97 Lạng Sơn 0,2 0,4 2,6 6,9 12 14 18 21 10 2,8 0,1 0,0 90 Bắc Ninh 0,2 0,4 2,6 6,9 10 12 16 18 9 2,8 0,1 0,0 80 Móng Cái 0,0 0,4 3,9 6,6 14 19 24 24 13 4,2 0,2 0,0 112 Hồng Gai 0,1 0,0 1,7 1,3 10 15 16 20 15 2,2 0,2 0,0 87 Hà Giang 0,1 0,6 5,1 8,4 15 17 22 20 9,2 2,8 0,9 0,0 102 Sa Pa 0,6 2,6 6,6 12 13 15 16 18 7,3 3,0 0,9 0,3 97 Lào Cai 0,4 1,8 7,0 10 12 13 17 19 8,1 2,5 0,7 0,0 93 Yên Bái 0,2 0,6 4,1 9,1 15 17 21 20 11 4,2 0,2 0,0 104 Tuyên Quang 0,2 0,0 4,0 9,2 15 17 22 21 11 4,2 0,5 0,0 106 Phú Thọ 0,0 0,6 4,2 9,4 16 17 22 21 11 3,4 0,5 0,0 107 Thái Nguyên 0,0 0,3 3,0 7,7 13 17 17 22 12 3,3 0,1 0,0 97 Hà Nội 0,0 0,3 2,9 7,9 16 16 20 20 11 3,1 0,6 0,9 99 Hải Phòng 0,0 0,1 7,0 7,0 13 19 21 23 17 4,4 1,0 0,0 111 Ninh Bình 0,0 0,4 8,4 8,4 16 21 20 21 14 5,0 0,7 0,0 112 Lai Châu 0,4 1,8 13 12 15 16 14 14 5,8 3,4 1,9 0,3 93 Điện Biên 0,2 2,7 12 12 17 21 17 18 8,3 5,3 1,1 0,0 112 Sơn La 0,0 1,0 14 14 16 18 15 16 6,2 6,2 1,0 0,2 99 Nghĩa Lộ 0,2 0,5 9,2 9,2 14 15 19 18 10 5,2 0,0 0,0 99 Thanh Hoá 0,0 0,2 7,3 7,3 16 16 18 18 13 3,3 0,7 0,0 100 Vinh 0,0 0,5 6,9 6,9 17 13 13 19 15 5,6 0,2 0,0 95 Con Cuông 0,0 0,2 13 13 17 14 13 20 14 5,2 0,2 0,0 103 Đồng Hới 0,0 0,3 6,3 6,3 15 7,7 9,6 9,6 11 5,3 0,3 0,0 70 Cửa Tùng 0,0 0,2 7,8 7,8 18 10 12 12 12 5,3 0,3 0,0 85 Phía Nam Huế 0,0 0,2 1,9 4,9 10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 0,0 41,8 Đà Nẵng 0,0 0,3 2,5 6,5 14 11 9,3 12 8,9 3,7 0,5 0,0 69,5 Quảng Ngãi 0,0 0,3 1,2 5,7 10 13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 0,0 59,1 Quy Nhơn 0,0 0,3 0,6 3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 0,0 43,3 Nha Trang 0,0 0,1 0,6 3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 0,1 39,2 Phan Thiết 0,2 0,0 0,2 4,0 13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 0,2 59,0 Kon Tum 0,2 1,2 6,8 10 14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 0,0 58,2 Playcu 0,3 1,7 5,7 12 16 9,7 7,7 8,7 17 9,0 2,0 0,1 90,7 Đà Lạt 0,6 1,6 3,2 6,8 10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 0,1 52,1 Blao 1,8 3,4 11 13 10 5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0 0,0 70,2 Sài Gòn 1,4 1,0 2,5 10 22 19 17 16 19 15 11 2,4 138 Sóc Trăng 0,2 0,0 0,7 7,0 19 16 14 15 13 1,5 4,7 0,7 104 Hà Tiên 2,7 1,3 10 20 23 9,7 7,4 9,0 9,7 15 15 4,3 128 1.2- ảnh h ởng của dông sét đến h.t.đ việt nam: - Nh đã trình bày ở phần trớc biên độ dòng sét có thể đạt tới hàng trăm kA, đây là nguồn sinh nhiệt vô cùng lớn khi dòng điện sét đi qua vật nào đó. Thực tế đã có dây tiếp địa do phần nối đất không tốt, khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị nóng chảy và đứt, thậm chí có những cách điện bằng sứ khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị vỡ và chảy ra nh nhũ thạch, phóng điện sét còn kèm theo việc di chuyển trong không gian lợng điện tích lớn, do đó tạo ra điện từ trờng rất mạnh, Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 5 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp đây là nguồn gây nhiễu loạn vô tuyến và các thiết bị điện tử, ảnh hởng của nó rất rộng, ở cả những nơi cách xa hàng trăm Km. - Khi sét đánh thẳng vào đờng dây hoặc xuống mặt đất gần đờng dây sẽ sinh ra sóng điện từ truyền theo dọc đờng dây, gây nên quá điện áp tác dụng lên cách điện của đờng dây. Khi cách điện của đờng dây bị phá hỏng sẽ gây nên ngắn mạch pha - đất hoặc ngắn mạch pha pha buộc các thiết bị bảo vệ đầu đờng dây phải làm việc. Với những đờng dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt nhảy có thể gây mất ổn định cho hệ thống, nếu hệ thống tự động ở các nhà máy điện làm việc không nhanh có thể dẫn đến rã lới. Sóng sét còn có thể truyền từ đ- ờng dây vào trạm biến áp hoặc sét đánh thẳng vào trạm biến áp đều gây nên phóng điện trên cách điện của trạm biến áp , điều này rất nguy hiểm vì nó tơng đơng với việc ngắn mạch trên thanh góp và dẫn đến sự cố trầm trọng. Mặt khác, khi có phóng điện sét vào trạm biến áp, nếu chống sét van ở đầu cực máy biến áp làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp bị chọc thủng gây thiệt hại vô cùng lớn. Qua đó ta thấy rằng sự cố do sét gây ra rất lớn, nó chiếm chủ yếu trong sự cố lới điện, vì vậy dông sét là mối nguy hiểm lớn nhất đe dọa hoạt động của lới điện. *Kết luận: Sau khi nghiên cứu tình hình dông sét ở Việt Nam và ảnh hởng của dông sét tới hoạt động của lới điện. Ta thấy rằng việc tính toán chống sét cho lới điện và trạm biến áp là rất cần thiết để nâng cao độ tin cậy trong vận hành lới điện. Ch ơng 1: bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp 110/35 kV Châu Khê - Bắc Ninh. 3.1-Khái niệm chung. Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Đối với trạm biến áp 110/35kV Châu Khê - Bắc Ninh thì các thiết bị điện của trạm đợc đặt ngoài trời nên khi có sét đánh trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nặng nề không những chỉ làm hỏng đến các thiết bị trong trạm mà còn gây nên những hậu quả cho những ngành công nghiệp khác do bị ngừng cung cấp điện. Do vậy trạm biến áp thờng có yêu cầu bảo vệ khá cao. Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 6 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp ngời ta dùng hệ thống cột thu lôi, dây thu lôi. Tác dụng cuả hệ thống này là tập trung điện tích để định hớng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra khu vực an toàn bên d- ới hệ thống này. Hệ thống thu sét phải gồm các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệ nối đất. Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của bộ phận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện một cách nhanh nhất, đảm bảo sao cho khi có dòng điện sét đi qua thì điện áp trên bộ phận thu sét sẽ không đủ lớn để gây phóng điện ngợc đến các thiết bị khác gần đó. Ngoài ra khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm ta cần phải quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý và đảm bảo về yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật. 3.2- Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp. Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải đợc nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của hệ thống bảo vệ. Hệ thống bảo vệ trạm 110/35kV ở đây ta dùng hệ thống cột thu lôi, hệ thống này có thể đợc đặt ngay trên bản thân công trình hoặc đặt độc lập tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể. Đặt hệ thống thu sét trên bản thân công trình sẽ tận dụng đợc độ cao của phạm vi bảo vệ và sẽ giảm đợc độ cao của cột thu lôi. Nhng mức cách điện của trạm phải đảm bảo an toàn trong điều kiện phóng điện ngợc từ hệ thống thu sét sang thiết bị. Vì đặt kim thu sét trên các thanh xà của trạm thì khi có phóng điện sét, dòng điện sét 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 ngợc từ hệ thống thu sét đến các phần tử mang điện trong trạm khi mà mức cách điện không đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt cột thu lôi trên hệ thống các thanh xà của trạm là mức cách điện cao và trị số điện trở tản của bộ phận nối đất nhỏ. Đối với trạm phân phối có điện áp từ 110kV trở lên có mức cách điện khá cao (cụ thể khoảng cách giữa các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) do đó có thể đặt các cột thu lôi trên các kết cấu của trạm và các kết cấu trên đó có đặt cột thu lôi thì phải nối đất vào hệ thống nối đất của trạm theo đờng ngắn nhất sao cho dòng điện sét khuyếch tán vào đất theo 3 đến 4 cọc nối đất, mặt khác mỗi trụ phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số điện trở nối đất. Khâu yếu nhất trong trạm phân phối ngoài trời điện áp từ 110kV trở lên là cuộn dây máy biến áp vì vậy khi dùng cột thu lôi để bảo vệ máy biến áp thì yêu Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 7 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp cầu khoảng cách giữa điểm nối vào hệ thống của cột thu lôi và điểm nối vào hệ thống nối đất của vỏ máy biến áp là phải lớn hơn 15m theo đờng điện. Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt khi có dòng điện sét chạy qua. Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu lôi thì các dây dẫn điện phải đợc cho vào ống chì và chôn trong đất. 3.3- Tính toán thiết kế, các ph ơng án bố trí cột thu lôi. Với yêu cầu thiết kế hệ thống chống sét cho trạm 110kV và dựa vào độ cao của các thiết bị ta có thể bố trí đợc các cột thu lôi và tính đợc độ cao của chúng. 3.3.1- Các công thức sử dụng để tính toán. - Độ cao cột thu lôi: h =h x + h a (3 1) Trong đó: + h x : độ cao của vật đợc bảo vệ. + h a : độ cao tác dụng của cột thu lôi, đợc xác định theo từng nhóm cột. (h a D/8 m). (với D là đờng kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột) - Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là: )23()hh( h h 1 6,1 r x x x + = - Nếu h x 2/3h thì: ) h8,0 h 1.(h5,1r x x = (3 3) - Nếu h x > 2/3h thì: ) h h 1.(h75,0r x x = (3-4) Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn từng cột đơn cộng lại. Nhng để các cột thu lôi có thể phối hợp đợc thì khoảng cách a giữa hai cột phải thoả mãn a 7h ( trong đó h là độ cao của cột thu lôi ). Khi có hai cột thu lôi đặt gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là h o và đợc xác định theo công thức: )( a hh o 53 7 = Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đờng nối hai chân cột là r xo và đợc xác định nh sau: Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 8 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp )( h h , r o x xo 63 1 61 + = Hình (3 1 ): Tr ờng hợp hai cột thu lôi có chiều cao bằng nhau . r x 0,2h h 1,5h 0,75h r xo r x h o =h-a/7 R h x 0 a - Trờng hợp hai cột thu lôi có độ cao khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo vệ đợc xác định nh sau: - Khi có hai cột thu lôi A và B có độ cao h 1 và h 2 nh hình vẽ dới đây: (Hình 3 2 ): Tr ờng hợp hai cột thu lôi có chiều cao khác nhau a ' 2 h 2 1 h 1 3 R a Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 9 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp - Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h 2 , khi đó các khoảng cách AB = a; BC = a ' . Khi đó xác định đợc các khoảng cách x và a ' nh sau: )()hh.( h h , -ax-aa' )hh.( h h , x 73 1 61 1 61 21 1 2 21 1 2 + == + = Đối với trờng hợp khi có hai cột thu lôi cao bằng nhau ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là h o : 7 a hh o = Tơng tự ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột B và C là: )hh.( h h , ah 7 a' hh o 21 1 2 22 1 61 + +== )hh.( h h , r xoxo + = 1 2 1 61 3.3.2- Các số liệu dùng để tính toán thiết kế cột thu lôi bảo vệ trạm biến áp 110/35kV Châu Khê - Bắc Ninh. - Trạm có diện tích là: 57 x 58,350m và bao gồm: + Hai máy biến áp T 1 và T 2 + 2 lộ 110kV và 6 lộ 35kV. - Độ cao các thanh xà phía 110kV là 10m và 8m. - Độ cao các thanh xà phía 35kV là 9m và 7m. - Ngoài ra trạm còn có 3 cột chiếu sáng cao 21m. 3.3.3- Trình tự tính toán. Trạm biến áp E27.3 Phù Khê đợc hai đờng 110kV cấp, đó là lộ đờng dây mạch kép Phả Lại đi Đông Anh, hai đờng 110kV này đợc nối với nhau qua máy cắt liên lạc giữa hai hệ thống thanh góp. Trạm có cấp điện áp 110/35kV và có hai máy biến áp T 1 ; T 2 đợc nối với hai lộ đờng dây vào 110kV và sáu lộ đờng dây 35kV. Phía 110kV có hai hệ thống thanh góp và có máy cắt liên lạc. Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 10 [...]... Trang 25 đồ án tốt nghiệp Chơng 2: Kỹ thuật điện cao áp Tính toán nối đất cho trạm 110/35 kv Châu Khê - Bắc Ninh 4.1- Giới thiệu chung và một số vần đề kỹ thuật khi tính toán nối đất trạm biến áp Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện thế trên vật nối đất có trị số bé Hệ thống nối đất là một phần quan trọng trong việc bảo vệ quá điện áp, do đó việc nối đất của trạm biến áp, ... nối đất chống sét trong trờng hợp có dòng điện sét đi vào hệ thống nối đất 4.4.1- Dạng sóng tính toán của dòng điện sét Trong tính toán thiết kế ta chọn sóng tính toán của dòng điện sét là dạng sóng xiên góc có biên độ không đổi (xem hình 4-1) Dạng sóng tính toán của dòng điện sét: + Is = a.t khi t < đs + Is = I khi t đs Trong đó: + a: độ dốc dòng điện sét a = 30kA/às + I: biên độ dòng điện sét I =... (sét ) = R cọc R m.v R cọc m.v + n.R m.v cọc = 47,3.1,8 = 0,647 47,3.0,17 + 364.1,8.0,19 Vậy điện trở nối đất nhân tạo tính cho nối đất chống sét là: Rn.t sét =0,647 4.4.4- Tính tổng trở đầu vào của nối đất chống sét Z(0; đ.s) Để tính tổng trở đầu vào của nối đất chống sét ta xét các điều kiện sau: + Bỏ qua nối đất t nhiên + Bỏ qua các thanh nối cân bằng điện áp trong trạm biến áp + Trong tính toán, ... 18 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Nhận xét: Quá tính toán ở trên ta vẽ phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi cho toàn trạm Cụ thể đợc trình bày ở hình (3 5 ) Từ hình vẽ (3 5 ) ta thấy rằng toàn bộ các thiết bị của trạm đều nằm trong phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi Vậy với cách bố trí thu lôi nh phơng án I là đảm bảo về mặt kỹ thuật Bảng (31) và bảng (3-2) trình bày kết quả tính toán phạm... các đờng dây, các thiết bị chống sét phải đợc tính toán cụ thể trong khi thiết kế Nối đất làm việc Nhiệm vụ chính là đảm bảo sự làm việc bình thờng của thiết bị, hoặc một số bộ phận của thiết bị yêu cầu phải làm việc ở chế độ nối đất trực tiếp Thờng là nối đất điểm trung tính máy biến áp Trong hệ thống điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất, nối đất của máy biến áp đo lờng và các kháng điện dùng trong... đờng dây cao áp truyền tải điện Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 26 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Nối đất chống sét Có tác dụng làm tản dòng điện sét vào trong đất (khi sét đánh vào cột thu lôi hay đờng dây) để giữ cho điện thế mọi điểm trên thân cột không quá lớn tránh trờng hợp phóng điện ngợc từ cột thu lôi đến các thiết bị cần đợc bảo vệ Nối đất an toàn Có tác dụng đảm bảo an toàn cho con ngời... Qua tính toán độ cao tác dụng của các cột thu lôi, có thể lấy chung một giá trị độ cao tác dụng tối thiểu của cột thu lôi toàn trạm là chiều cao tác dụng của nhóm cột nào có giá trị lớn nhất Do vậy ta lấy: ha = 3,6m Tính độ cao cột thu lôi chọn kim thu sét: ha = Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 13 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến. .. đảm bảo an toàn cho cách điện của máy biến áp : I.Z(0, đ.s ) U0,5 Trong đó: I : là trị số dòng điện sét lấy bằng 150kV Z(0, đ.s ): là tổng trở xung kích nối đất tại thời điểm ngay chỗ dòng điện sét đi vào điện cực U0,5 : trị số điện áp phóng điện xung kích bé nhất của máy biến áp U0,5 (MBA) = 460kV Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 35 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp 4.4.3- Tính toán lại trị số điện... phần phụ lục sách hớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA kết hợp với phơng pháp nội suy nh hình (4 5) ta có : c = 0,19 ; thanh = 0,17 Ngô Gia Phùng - HTĐ.K41 Trang 33 đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp Điện trở nhân tạo trong trờng hợp này là: 57,6.2,4 = 0,786 57,6.0,17 + 364.2,4.0,19 Từ kết quả tính toán có: R n.t ( 2) = Rn.t(1) = 0,846. > Rnhân tạo yêu cầu = 0,833 Phơng án này không đảm bảo do giá... đất phân bố dài Trong tính toán thiết kế trạm biến áp 110kV, thờng thì phần nối đất nối chung với mạch vòng nối đất an toàn của trạm Nh vậy sẽ gặp trờng hợp nối đất phân bố dài, tổng trở xung kích Zx.k có thể lớn gấp nhiều lần so với điện trở tản xoay chiều làm tăng điện áp giáng trên bộ phận nối đất và có thể gây phóng điện ngợc đến các phần mang điện của trạm Do đó ta phải tính toán, kiểm tra theo yêu . vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp 110/35 kV Châu Khê - Bắc Ninh. 3.1-Khái niệm chung. Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Đối với trạm biến. thể dẫn đến rã lới. Sóng sét còn có thể truyền từ đ- ờng dây vào trạm biến áp hoặc sét đánh thẳng vào trạm biến áp đều gây nên phóng điện trên cách điện của trạm biến áp , điều này rất nguy hiểm. cầu thiết kế hệ thống chống sét cho trạm 110kV và dựa vào độ cao của các thiết bị ta có thể bố trí đợc các cột thu lôi và tính đợc độ cao của chúng. 3.3.1- Các công thức sử dụng để tính toán. -