MỤC LỤC Lời nói đầu Phần I: Phần đồ án Chương I Tính tiêu chống sét cho đường dây 220 kV 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 Lý thuyết tính tốn Trình tự tính tốn Các thơng số cho trước Tính tốn số thơng số cần thiết Tính số lần sét đánh thẳng lên đường dây Suất cắt đường dây sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn Suất cắt đường dây sét đánh vào khoảng vượt Suất cắt đường dây sét đánh vào đỉnh cột lân cận đỉnh cột 6 11 11 13 23 Chương II Tính tốn bảo vệ chống sóng truyền vào trạm biến áp từ đường dây 220 kV 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 Mở đầu Phương pháp tính điện áp cách điện thiết bị có sóng vào trạm Phương pháp lập bảng Phương pháp đồ thị Phương pháp tiếp tuyến Trình tự tính tốn Lập sơ đồ thay rút gọn trạng thái nguy hiểm cuả trạm Thiết lập phương pháp tính điện áp nút sơ đồ dút gọn Các đặc tính cách điện thiết bị nút cần bảo vệ 45 46 46 49 50 51 52 57 61 Chương III Tính tốn chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220/110 kV 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.6.1 3.6.2 Mở đầu Các yêu cầu kỹ thuật Đặc điểm kết cấu cột thu lôi Phạm vi bảo vệ cột thu lôi Trình tự tính tốn Các phương án bố trí hệ thống thu sét Phương án Phương án 64 65 66 68 70 72 72 93 Chương IV Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp 220/110 kV IV.1 Mở đầu IV.2 Trị số cho phép điện trở nối đất IV.3 Hệ số mùa IV.4 Tính toán nối đất IV.4.1 Nối đất tự nhiên IV.4.2 Nối đất nhân tạo IV.4.3 Nối đất chống sét Bộ Môn Hệ Thống Điện 117 118 119 119 119 120 123 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Phần II: Phần Chuyên đề A, Đặt vấn đề 137 B, Giải vấn đề 137 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 Tác dụng phân pha vầng quang Điên dung hệ dây - đất Điện cảm điện kháng thứ tự thuận đường dây pha Điện dung điên cảm đường dây pha dùng dây phân pha Tác dụng phân pha vầng quang Vầng quang đường dây pha dùng dây đơn Phân bố điện trường mặt dây dẫn dùng dây phân pha Tác dụng phân pha công suất tự nhiên Tác dụng phân pha điện cảm điện dung đường dây Xác định tổn hao công suất tổn hao điện vầng quang cục Mở đầu Xây dựng phương pháp giải tích đồ thị để tính tổn hao cơng suất tổn hao điện vầng quang đường dây siêu cao áp Tính tổn hao vầng quang đường dây tải điện siêu cao áp 500 kV Bắc Nam đoạn Hịa Bình – Hà Tĩnh 137 137 139 140 142 142 145 151 153 154 154 C, Viết chương trình phần mềm tính tốn cho phần chun đề 164 Giới thiệu chương trình Sơ đồ khối chương trình Hướng dẫn sử dụng chương trình 164 165 166 D, Nhận xét 171 E, Một số đề suất để giảm tổn thất vẩng quang 172 Tài liện tham khảo 173 Bộ Môn Hệ Thống Điện 156 162 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điện phần hệ thống lượng bao gồm nhà máy điện, mạng lưới điện hộ tiêu thụ điện Nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi lượng sơ cấp nhiệt năng, năng…thành điện Mạng lưới điện truyền tải điện đến hộ tiêu thụ điện Giơng sét tượng tự nhiên, phóng tia lửa điện khổng lồ khí đám mây mặt đất, sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào cơng trình điện, khơng gây thiệt hại mặt kinh tế mà đe doạ đến tính mạng người Vì cần thiết phải có hệ thống chống sét biện pháp để bảo vệ an tồn có sét đánh vào trạm biến áp Cùng với phát triển hệ thống điện đường dây siêu cao áp ngày sử phát triển, lí mà đồ án tốt nghiệp em xin trình bày thêm phần “nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến tham số đường dây siêu cao áp lựa chọn kết cấu phân pha”, mạnh dạn viết chương trình phần mền cho Chương trình em sử dụng để khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến tham số đường dây Do tiếp cận với lý thuyết phần thời gian có hạn nên em chưa thể chình bày sâu với khảo sát chi tiết cho chuyên đề với phương pháp khác để tính tổn thất quang cho đường dây siêu cao áp Em mong nhận giúp đỡ thầy giáo, cô giáo môn, em xin trân thành cảm ơn thầy giúp đỡ em hồn thành đồ án, đặc biệt em cảm ơn thầy giáo PGS-TS Nguyễn Đình Thắng tận tình, bảo giúp đỡ em suốt q trình làm đồ án để em hồn thành tốt nhiệm vụ Em xin trân thành cám ơn! Hà Nội, ngày 28-5-2007 Sinh viên Lê Chí Linh Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Chương I: TÍNH CHỈ TIÊU CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY 220 kV Đường dây tải điện phần tử dài lưới điện nên thường bị sét đánh gây điện áp (quá điện áp khí quyển) Q điện áp gây phóng điện tạo thành ngắn mạch làm cho máy cắt đường dây tác động, ảnh hưởng đến cung cấp điện liên tục lưới đến an tồn thiết bị điện khác trạm Vì đường dây cần bảo vệ chống sét đến mức độ an toàn cao Việc bảo vệ đường dây đến mức an tồn tuyệt đối khơng thể thực vốn đầu tư vào đường dây qúa lớn tăng cường cách điện đường dây đặt thiết bị bảo vệ chống sét… Do phương hướng đắn việc tính tốn mức độ bảo vệ chống sét đường dây phải xuất phát từ tiêu kinh tế, tức phải tìm phương thức bảo vệ đường dây cho tổn hao sét gây thấp Quá điện áp khí xuất đường dây sét đánh trực tiếp vào đường dây, vào dây chống sét, vào cột đường dây, chí đánh xuống đất phạm vi gần đường dây I.1 Lý thuyết tính tốn: Với độ cao treo dây trung bình dây ( dây dẫn dây chống sét) h, đường dây thu hút phía phóng điện sét giải đất có chiều rộng 6h chiều dài chiều dài đường dây L Từ số lần có phóng điện sét xuống đất diện tích km ứng với ngày sét (0,1  0,15 ) tính tổng số lần có sét đánh thẳng lên đường dây hàng năm: N  (0,1  0,15)   h  10 3  L  n ngs  (0,6  0,9)  h 10 3  L  n ngs ( lần) (1-1) Trong đó: nngs: Số ngày sét hàng năm khu vực có đường dây qua h: Chiều cao trung bình đường dây tính theo m L: Chiều dài đường dây tính theo km Vì tham số phóng điện sét bao gồm biên độ dòng điện Is độ dốc dịng điện a, có nhiều trị số khác khơng phải tất tất lần sét đánh đường dây gây phóng điện cách điện Để có phóng điện, điện áp khí phải có trị số lớn mức cách điện xung kích đường dây, khả biểu thị xác suất phóng điện (  pd ) số lần xảy phóng điện cách điện là: Npđ  N   pđ  (0,6  0,9) pđ  h  10 3  L  n ngs (1-2) Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trong thời gian làm việc hệ thống bảo vệ rơle không bé qúa nửa chu kỳ tần số công nghiệp tức 0,01s, thời gian tác động điện áp khí nhỏ khoảng 100s , phóng điện xung kích gây nhảy máy cắt đường dây tia lửa phóng điện xung kích cách điện đường dây chuyển thành hồ quang trì điện áp làm việc lưới điện Xác suất chuyển từ tia lửa phóng điện xung kích thành hồ quang trì phụ thuộc vào nhiều yếu tố, yếu tố quan trọng gradiên điện áp làm việc dọc theo đường phóng điện Trị số građiên lớn việc trì điện dẫn khe hở phóng điện chuyển thành hồ quang thuận lợi Với xác suất hình thành hồ quang  số lần cắt điện sét đánh hàng năm đường dây: n cđ  (0,6  0,9)  h  L  n ngs   pd    10 3 (lần) (1-3) Để so sánh khả chịu sét đường dây có tham số khác nhau, qua vùng có cường độ hoạt động sét khác thường tính trị số “suất cắt đường dây” tức số lần cắt đường dây có chiều dài 100 km: n cđ  (0,06  0,09)  h  n ngs   pd   (lần) (1-4) Treo dây chống sét biện pháp hiệu việc giảm số lần cắt điện đường dây, nhiên cần lưu ý số vấn đề sau: - Dây chống sét làm nhiệm vụ bảo vệ chống sét đánh thẳng cho đường dây chưa phải biện pháp an tồn tuyệt đối, có khả sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây pha, xác suất tăng theo chiều cao cột góc bảo vệ  theo biểu thức: α hc lg ν α = -4 (1-5) 90 Trong đó:  : góc bảo vệ dây chống sét (độ) h c : chiều cao cột điện (m) - Khi sét đánh xuống đất gần khu vực đường dây tác dụng điện từ trường dòng sét, dây dẫn xuất điện áp cảm ứng, biên độ điện áp cảm ứng vượt mức cách điện đường dây (U 50%) gây phóng điện cách điện đường dây Số lần phóng điện điện áp cảm ứng chiều dài 100 km đường dây hàng năm: (15,6  23,4) n ngs h  U50% (1-6) N pđ  e 260 U 50% Trong đó: h: tính m U50%:được tính kV Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Thực nghiệm chứng minh đường dây 110 kV trở lên tính tốn chống sét khơng xét đến q điện áp cảm ứng số lần phóng điện gây nên qúa nhỏ so với có sét đánh thẳng lên đường dây Gọi N số lần sét đánh đường dây xác định theo công thức: N  (0,6  0,9)  h  10 3  L  n ngs (lần) Trị số phân bố sau: - Số lần đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn: N dd  N   (1-7) - Số lần đánh vào đỉnh cột khu vực gần đỉnh cột: N - N   N Nc   (1-8) 2 - Số lần đánh vào điểm khoảng vượt lân cận khoảng vượt: N - N   N N kv   (1-9) 2 I.2 Trình tự tính tốn: I.2.1 Các thông số cho trước: Với lộ đường dây Sơn La ta có: - Dây dẫn dây nhơm lõi thép AC400/64 có tiết diện phần nhơm FA = 390 mm ,tiết diện phần thép FC = 63,5 mm , đường kính dây 27,7 mm, bán kính dây 13,9 mm, trọng lượng riêng 1,572 kG/m = 1,542 DaN/m, ứng suất phá hoại 27,4 DaN/ mm (tr.164 Lưới điện & hệ thống điện– Trần Bách) - Dây chống sét dùng cho cấp điện áp 220 kV dây C70 có bán kính 4,72 mm (tr.185 Lưới điện & hệ thống điện– Trần Bách) - Khoảng vượt đường dây 220 kV 295m - Cách điện chuỗi sứ loại   4.5 có 13 bát, chiều cao 170mm/1bát, chiều dài chuỗi sứ là: 13  170  2210 (mm) Độ cao treo dây chọn 12m độ cao xà : 12  2,21  14,21 (m) Khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn đến mặt đất chế độ làm việc bình thường khơng nhỏ 7m với khu vực dân cư Như độ võng dây dẫn ta lấy fdd = 4,5 m, độ võng dây thu sét ta lấy fcs = m (trong chế độ nóng độ võng dây dẫn 4,88 m thỏa mãn khoảng cách an tồn) - Kích thước cột: Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 3,5 m 4m 2,21 m A 6,1 m 3,9 m 2,7 m 24,71 m B C 18,5 m 14,21 m 12 m Rc Hình vẽ 1-1 Khích thước cột I.2.2 Tính tốn số thơng số cần thiết: - Góc bảo vệ dây thu sét: + Pha A: 3,5 =>  A  29,4o tg A   0,5636  2,21 + Pha B: 6,1 tg B   0,48 =>  B  25,64 o 24,71  12 + Pha C: 3,9 tg C   0,3068 =>  C  17,06o 24,71  12 - Độ cao treo dây trung bình dây thu sét dây dẫn: + Dây thu sét: Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội + + + - 2 tb h cs  h cs  f cs  24,71  3 Dây dẫn pha A: 2 tb h A  h A  f A  18,5  4,5 3 Dây dẫn pha B: 2 tb h B  h B  f B  12  4,5 3 Dây dẫn pha C: 2 tb h C  h C  f C  12  4,5 3 = 22 m = 15,5 m =9 m =9 m Tổng trở sóng dây dẫn dây chống sét: Tổng trở sóng dây xác định theo công thức: tb 2h dd Z  138 lg (1-10) rdd Trong đó: tb h dd :độ cao treo dây trung bình dây rdd: bán kính dây Tổng trở sóng dây dẫn pha A:  15,5 ZA = 138 lg   462 13,9  10 3 Tổng trở sóng dây dẫn pha B, C: 29 ZB = ZC =138 lg   429 13,9  103 Tổng trở sóng dây chống sét:  22 Zcs =138 lg   547 4,72  10 3 + Khi có xét tới ảnh hưởng vầng quang (do sét đánh) thành phần điện dung tăng lên làm cho tổng trở sóng giảm Vì ta cần phải hiệu chỉnh lại cách lấy tổng trở sóng Zcs chia cho hệ số hiệu chỉnh  Với cấp điện áp 220kV có dây chống sét  =1,4 Z 462  Z AVQ  A   330  1,4 Z 429  Z BVQ  Z CVQ  B   306  1,4 Z 547  ZCSVQ  CS   390  1,4 + - Hệ số ngẫu hợp dây dẫn pha với dây chống sét: Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Khi chưa xét ảnh hưởng vầng quang hệ số ngẫu hợp dây dẫn dây chống sét tính sau: D ln 12 d12 K0  (1-11) 2h ln r2 Trong hệ số xác định phép chiếu gương qua mặt phẳng đất: d12 Trong đó: h2 h2: Độ treo cao dây chống sét r2: Bán kính dây chống sét D12 d12: Khoảng cách dây dẫn dây chống sét D12: Khoảng cách dây dẫn ảnh dây chống sét 1' 2' Hình vẽ 1-2 Khi có xét đến ảnh hưởng vầng quang hệ số ngẫu hợp K tính theo cơng thức: K = K Trong   1,4 có dây chống sét + Hệ số ngẫu hợp dây chống sét với dây dẫn pha A: Trước tiên cần xác định thông số: lA = 3,5 tb h  h A  15,5 tb h  h CS  22 m m m Khoảng cách dây dẫn pha A dây chống sét: d12 A  l  (h  h1 )  3,52  (22  15,5)  7,38 A m Khoảng cách dây dẫn pha A ảnh dây chống sét: D12 A  l  ( h  h )  3,52  (22  15,5)  37,66 m A Hệ số ngẫu hợp dây chống sét với dây dẫn pha A: Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội D12 37,66 ln d12 7,38 KA=   1,4  0,25  h2  22 ln ln r2 4,72  10 3 ln + Hệ số ngẫu hợp dây chống sét với dây dẫn pha B: Trước tiên cần xác định thông số: lB = 6,1 tb h1  h B  tb h  h CS  22 m m m Khoảng cách dây dẫn pha B dây chống sét: d12 B  l  ( h  h )  6,12  (22  9)  14,5 B m Khoảng cách dây dẫn pha B ảnh dây chống sét: D12 B  l  ( h  h )  6,12  (22  9)  31,6 B m Hệ số ngẫu hợp dây chống sét với dây dẫn pha B: D 31,6 ln 12 ln d12 14,5 KB=   1.4  0,116  h2  22 ln ln r2 4,72  10 3 + Hệ số ngẫu hợp dây chống sét với dây dẫn pha C: Trước tiên cần xác định thông số: lC = 3,9 tb h1  h C  tb h  h CS  22 m m m Khoảng cách dây dẫn pha C dây chống sét: d12 C  l  (h  h1 )  3,9  (22  9)  13,6 C m Khoảng cách dây dẫn pha C ảnh dây chống sét: D12 B  l  ( h  h )  3,9  (22  9)  31,2 B m Hệ số ngẫu hợp dây chống sét với dây dẫn pha C: D 31,2 ln 12 ln d12 13,6 KC=   1.4  0,127  h2  22 ln ln r2 4,72  10 3 Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 10 Ta có hệ phương trình xác định hệ số hàm Ftốt,n=2( E td ): E vq 1,95a  2,673b  3,75c  20  2,673a  3,75b  5,4c  25,91 3,75a  5,4b  8c  34,1  Giải hệ phương trình ta có a = 134,24, b = -153,68, c = 45 Hàm có dạng giải tích: E E Ftốt,n=2= 134,24( td )  153,68 td  45 (1-38) E vq E vq - Đối với thời tiết tốt (số dây pha n=3) Ta có bảng thống kê sau: i x y 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 1.1 1.6 2.2 4.3 5.8 14 5.4 41 x2 0.25 0.303 0.36 0.423 0.49 0.563 0.64 0.723 x3 0.125 0.166 0.216 0.275 0.343 0.422 0.512 0.614 x4 0.063 0.092 0.13 0.179 0.24 0.316 0.41 0.522 yx 0.275 0.484 0.792 1.268 2.107 3.263 5.76 10.12 yx 0.55 0.88 1.32 1.95 3.01 4.35 7.2 11.9  3.75 2.673 1.95 24.06 31.16 i 1 Ta có hệ phương trình xác định hệ số hàm Ftốt,n=3( E td ): E vq 1,95a  2,673b  3,75c  24,06  2,673a  3,75b  5,4c  31,16 3,75a  5,4b  8c  41  Giải hệ phương trình ta có a = 165,45, b = -190,17, c = 55,94 Hàm có dạng giải tích: E E Ftốt,n=3= 165,45( td )  190,17 td  55,94 (1-39) E vq E vq - Đối với thời tiết tốt (số dây pha n=4) Ta có bảng thống kê sau: Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 160 i x y 1.25 1.8 2.8 3.6 5.1 7.2 9.8 15 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 x2 0.25 0.303 0.36 0.423 0.49 0.563 0.64 0.723 x3 0.125 0.166 0.216 0.275 0.343 0.422 0.512 0.614 x4 0.063 0.092 0.13 0.179 0.24 0.316 0.41 0.522 yx yx 0.313 0.625 0.545 0.99 1.008 1.68 1.521 2.34 2.499 3.57 4.05 5.4 6.272 7.84 10.84 12.75  5.4 46.55 3.75 2.673 1.95 27.04 35.2 i 1 Ta có hệ phương trình xác định hệ số hàm Ftốt,n=4( E td ): E vq 1,95a  2,673b  3,75c  27,04  2,673a  3,75b  5,4c  35,2 3,75a  5,4b  8c  46,55  Giải hệ phương trình ta có a = 143,48, b = -157,7, c = 45 Hàm có dạng giải tích: E E Ftốt,n=4= 143,48( td )  157,7 td  45 (1-40) E vq E vq - Đối với thời tiết mưa Ta có bảng thống kê sau: i 7.5 13 24 36 58 80 110 140 x2 0.25 0.3025 0.36 0.4225 0.49 0.5625 0.64 0.7225 x3 0.125 0.1664 0.216 0.2746 0.343 0.4219 0.512 0.6141 5.4 468.5 3.75 2.673 x 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 y yx x4 0.0625 1.875 0.0915 3.9325 0.1296 8.64 0.1785 15.21 0.2401 28.42 0.3164 45 0.4096 70.4 0.522 101.15 yx 3.75 7.15 14.4 23.4 40.6 60 88 119  1.95 274.63 356.3 i1 Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 161 Ta có hệ phương trình xác định hệ số hàm Fmưa ( E td ): E vq 1,95a  2,673b  3,75c  274,63  2,673a  3,75b  5,4c  356,6 3,75a  5,4b  8c  468,5  Giải hệ phương trình ta có a = 607,6, b = -435,8, c = 67,94 Hàm có dạng giải tích: E E F mưa= 607,6( td )  435,8 td  67,94 (1-45) E vq E vq Kết cho dạng bảng: Etd/Evq 1.098 0.629 0.604 1.024 1.887 3.194 4.946 7.141 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 Ftốt (n) 1.72 2.218 1.084 1.395 1.118 1.4 1.824 2.232 3.202 3.892 5.25 6.378 7.97 9.692 11.36 13.83 2.02 1.668 2.033 3.115 4.915 7.433 10.67 14.62 Fm 1.94 12.05 25.2 41.38 60.6 82.87 108.2 136.5 Từ kết ta tổng kết vẽ đường đồ thị tương ứng (hình 1-15) cho thời tiết tốt cho thời tiết mưa: Ftốt 16 14 12 n=1 10 n=2 n=3 n=4 Etd/E0 0 Bộ Môn Hệ Thống Điện 0.2 0.4 0.6 0.8 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 162 Fm 160 140 120 100 80 60 40 20 Etd/E0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Hình 1-15 Tính tốn tổn hao vầng quang đường dây tải điện siêu cao áp 500 kV Bắc Nam đoạn Hịa Bình –Hà Tĩnh: - Với thơng số sau: Chiều dài tồn tuyến: L Hệ số nhẵn bề mặt dây dẫn: m = 0,8 Khoảng cách phân pha: a = 45 Số dây dẫn pha phân nhỏ: n =4 Bán kính dây dẫn: r0 = 1,265 cm Khoảng cách trung bình pha: D = 13,04 m Thời gian thời tiết tốt năm: Ttốt = 6550 h Thời gian mưa năm: Tmưa= 960 = 342 km cm h Độ cheo cao trung bình so với mặt nươc biển: H = 200 m Nhiệt độ trung bình : t = 23,3 Tính với điện áp điện áp định mức: U = 500 kV - C Các kết tính tốn: Áp suất khơng khí độ cao treo dây so với mặt nước biển: p  p (1  104 H) = 760(1  104 200)  744,8 (mmHg) Mật độ khơng khí tương đối trung bình:  0,386p 0,386  744,8   0.97 t  273 23,3  273 Cường độ điện trường khởi đầu phóng điện vầng quang: Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 163 E vq  30,3    m(1  0,3 ) r = 30,3  0,97  0,8(1  E vq ,1  30,3  0,8(1  0,3 )  29,875 (kV/cm) 1,265  0,97 0,3 )  30,702 1,265 (kV/cm) Cường độ điện trường trung bình bề mặt pha phân nhỏ: - Pha ngoài: E1tb  E tb  0,705( = 0,705( - Ud D n  d  lg( tb ) rđtr ) 500 1304  1,265  lg( ) 20,09 ) =19,22 (kV/cm) Pha giữa: E tb  1,07E1tb  1,07  19,22  20,57 (kV/cm) Cường độ điện trường tương đương bề mặt dây dẫn:   Với:   2n  1Sin ( )  2(  1) sin( )  4,24 n  2d 4,242 (  1,265)   0,545  0,545  0,031 a 452 E1td  E1tb (1   E itb 19,22 )  19,22(1  0,031 )  19,6 (kV/cm) E vq 29,875 E td  1,07  E1td  1,07  19,6  20,98 (kV/cm) Tỷ số cường độ điện trường tương đương cường độ điện trường khởi đầu phóng điện vầng quang: - Thời tiết tốt: Pha ngoài: E1td 19,6   0,656 E vq 29,875 Pha giữa: E td 20,98   0,702 E vq 29,875 Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 164 - Thời tiết mưa: Pha ngoài: E1td 19,6   0,639 E vq (1) 30,706 Pha giữa: E td 20,98   0,683 E vq (1) 30,706 Theo đường cong ta xác định giá trị F1tốt, F2tốt, F1mưa, F2mưa: F1tot  143,48  0,6562  157,7  0,656  45 = 3,3 F2 tot  143,48  0,7022  157,7  0,702  45 = F1mua  607,6  0,6392  435,8  0,639  67,94  37,55 F2 mua  607,6  0,6832  435,8  0,683  67,94  53,7 Tổn thất công suất km đường dây: Pvq      E itd E nd  10 3    )E itd   Ttot    Fm ( itd )E itd  Tm    Ftot (  8760 i1, ,3 E vq , E vq ,1  i1, ,3         1,265  10 3 2  3,3  19,6   20,980,97 6550   Pvq     8760  2  37,55  19,6  53,7  20,982210 = 5,246 (kW/km) Tổn thất điện km đường dây năm: A vq  Pvq  8760  459554 (kWh/km) Tổn thất điện năm đoạn đường dây: A vqL  A vqL  342  15716696 (kWh) C, Viết chương trình phân mềm tính tốn cho phần chun đề: 1, Giới thiệu chương trình Chương trình tính tốn xây dựng ngơn ngữ Visual basic 6.0, dùng để tính tốn thơng số như: - Điện dung thứ tự thuận đơn vị C đường dây - Điện cảm thứ tự thuận đơn vị L đường dây - Công suất tự nhiên đường dây Ptn - Cường độ điện trường cực đại bề mặt dây dẫn - Cường độ điện trường khởi đầu phóng điện vầng quang Evq - Tổn thất công suất tổn thất điện đường dây Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 165 2, Sơ đồ khối chương trình Nếu cho n a biến thiên giá trị hiển thị đồ thị Sơ đồ khối: Thông số đầu vào: S, m, H, t, h1, h2, h3, d1, d2 n=2 n = n+1 Tính d12, d23, d31, D11’, D22’, D33’, D12’, D23’, D31’ Tính D, D0 theo 1-11 1-20 Tính r0 Tính p,  , tính Evq theo công thức 1-24,1-23, 1-22 Cho a biến thiên với cặp giá trị a, n: Tính C0, L0 theo cơng thức 1-19 1-20 Tính Z tính P tn theo cơng thức 1-26 1-25 Tính Emax theo công thức 1-24 n < 12 sai In kết Nếu cho trước a n thơng số tính thành giá trị hiển thị bảng Sơ đồ khối: Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 166 Thông số đầu vào: n, a, S, L, Ttốt, Tmưa, m, H, t, h1, h2, h3, d1, d2 Tính d12, d23, d31, D11’ , D22’, D33’, D12’, D23’, D31’ Tính D, D0 theo 1-11 1-20 Tính r0 Tính p,  , tính Evq theo cơng thức 1-24,1-23, 1-22 Tính C0, L0 theo cơng thức 1-19 1-20 Tính Z tính Ptn theo cơng thức 1-26 1-25 Tính Ei,tb , Ei,tđ theo cơng thức 1-33 1-32 Tính tỷ số E i,tđ E vq Lựa chọn hàm 1-37, 1-38, 1-39, 1-40 phù hợp với giá trị n để tính Ftổt Tính F mưa theo cơng thức 1-41 Tính tổn thất cơng suất Pvq theo 1-36 Tổn thất điện A vq  Pvq  8760 Tổn thất điện chiều dài L đường dây A vqL  A vq  L In kết 3, Hướng dẫn sử dụng chương trình: Giao diện chương trình: Bộ Mơn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 167 Khi khởi động, chương trình có giao diện trên, thơng số đầu vào bao gồm: - Tiết diện tổng dây dẫn pha S ( mm ) - Hệ số nhám đường dây m - Độ cao so với mặt nước biển vùng có đường dây qua H (m) - Nhiệt độ môi trường t(độ C) - Độ cheo cao trung bình dây dẫn pha A, B, C h1, h2, h3 (m) - Khoảng cách chiều ngang pha so với pha dữa d1, d2 (m) - Điện áp dây kV - Chiều dài đường dây (km) Trong trường hợp ta cần xác định thông số đường dây theo biến thiện số phận pha n, khoảng cách phân pha a cần khai bao thơng số đủ Sau chọn vào “Tính tốn”, chọn vào “Cho a, n biến thiên” Các thơng số tính tốn biểu diễn dạng đồ thị phụ thuộc vào thông số n, a Lựa chọn vào “Đồ thị” sau chọn: - “Đồ thị cường độ điện trường”, để hiển thị đồ thị cường độ điện trường cực đại bề mặt dây dẫn, lựa chọn thêm thông số với n Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 168 chạy từ n1 đến n2, chọn độ phân giải (kích cỡ đồ thị), sau nhấn nút lênh “Emax=f(a,n)” Nếu chọn n1 = n2 đồ thị xuất thêm đường Evq (E0) giá trị khởi đầu phóng điện vầng quang - “Đồ thị điện dung”, để hiển thị đồ thị điện dung đơn vị đường dây Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 169 - “Đồ thị điện cảm”, để hiển thị đồ thị điện cảm đơn vị đường dây - “Công suất tự nhiên”, để hiển thị đồ thị công suất tự nhiên đường dây Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 170 Trong trường hợp ta muốn tính tốn thơng số đường dây, tính tổn thất công suất, điện đường dây cho trước thơng số a n thì: Trước tiên chọn “Thiết lập”, sau chọn “cho a, n cố định”, khai báo nốt thơng số cịn lại gồm: - Số phân pha n - Khoảng cách phân pha a (cm) - Chiều dài đường dây (km) - Thời gian thời tiết tốt Ttốt tính năm (giờ) - Thời gian mưa Tmưa tính năm (giờ) Sau khai báo thông số ta chọn vào “Tính tốn” sau chọn “Tinh với a, n cố định” ta có kết hiển thị dạng thông số định lượng Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 171 D, Nhận xét: Bằng cách sử dụng phần mềm khảo sát phụ thuộc tổn hao vầng quang vào thông số đường dây ta có nhận xét sau: - Xét theo điện áp vận hành: tổn hao vầng quang phụ thuộc lớn vào điện áp vận hành điện áp dao động khoảng  5% tổn hao vầng quang dao động khoảng lớn - Xét theo số phân pha n: tổn thất công suất vầng quang giảm tăng số phân pha - Xét theo khoảng cách phân pha a: tăng a núc đầu tổn thất vầng quang giảm mạnh theo a đến giá trị cực tiểu sau lại tăng lên a tăng - Xét theo hệ số nhám dây dẫn m: hệ số nhám dây dẫn tăng lên tổn thất vầng quang giảm mạnh - Xét theo độ cao so với mặt nước biển H: lên cao áp suất khơng khí giảm tổn hao vầng quang tăng nhẹ - Xét theo nhiệt độ môi trường t: nhiệt độ môi trường tăng lên tổn hao vầng quang có tăng nhẹ Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 172 - Xét theo độ cheo cao trung bình dây dẫn h: h tăng lên tổn hao vầng quang giảm - Xét theo khoảng cách dữa pha: khoảng cách pha tăng lên tổn thất vầng quang giảm E, Một số đề xuất để giảm tổn hao vầng quang: Để giảm tổn thất vầng quang đường dây siêu cao áp cực cao áp ta xem xét số đề suất sau: - Sử dụng dây dẫn có độ bóng bề mặt cao, thông thường sử dụng dây nhôm lõi thép ACRS có độ bóng bề mặt thấp (0,6 – 0,85) Ta tăng cường độ bóng bề mặt cách sử dụng dây dẫn bện nén - Phương pháp sử dụng dây chịu nhiệt, tăng khoảng cách pha giảm tổn hao vầng quang, sử dụng dây chịu nhiệt tăng khả tải, giảm độ võng, tăng khoảng cách pha D - Điều chỉnh điện áp vận hành hợp lí để tránh gây tổn hao vầng quang điện áp tăng cao chế độ vận hành non tải Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 173 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Minh Chước Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp, Khoa học kỹ thuật, 2002 Nguyễn Văn Đạm Mạng lưới điện, Khoa học kỹ thuật, 2003 Trần Bách Lưới điện hệ thống điện, Khoa học kỹ thuật, 2002 Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, Đào Quang Thạch, Lã Văn út, Phạm Văn Hòa, Đào Kim Hoa Nhà máy điện trạm biến áp, Khoa học kỹ thuật, 2005 Võ Viết Đạn Giáo trình kỹ thuật điện cao áp, Đại học bách khoa Hà Nội, 1972 Võ Viết Đạn Một số vấn đề kỹ thuật điên áp cao siêu cao áp cực cao áp, Đại học bách khoa Hà Nội, 1993 Bộ Môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 174 ... pha điện cảm điện dung đường dây Xác định tổn hao công suất tổn hao điện vầng quang cục Mở đầu Xây dựng phương pháp giải tích đồ thị để tính tổn hao cơng suất tổn hao điện vầng quang đường dây siêu. .. thức bảo vệ đường dây cho tổn hao sét gây thấp Quá điện áp khí xuất đường dây sét đánh trực tiếp vào đường dây, vào dây chống sét, vào cột đường dây, chí đánh xuống đất phạm vi gần đường dây I.1... SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY 220 kV Đường dây tải điện phần tử dài lưới điện nên thường bị sét đánh gây điện áp (q điện áp khí quyển) Q điện áp gây phóng điện tạo thành ngắn mạch làm cho máy cắt đường dây