Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 89 50 -147,659 723,880 1038,764 1238,868 1386,044 1502,552 1599,006 1681,311 1753,095 60 -177,190 868,656 1246,517 1486,642 1663,253 1803,062 1918,807 2017,574 2103,714 70 -206,722 1013,432 1454,269 1734,415 1940,462 2103,572 2238,608 2353,836 2454,334 80 -236,254 1158,208 1662,022 1982,189 2217,671 2404,083 2558,409 2690,098 2804,953 90 -265,785 1302,984 1869,775 2229,963 2494,880 2704,593 2878,211 3026,361 3155,572 100 -295,317 1447,760 2077,528 2477,736 2772,089 3005,104 3198,012 3362,623 3506,191 Giá trị của i c (a,t) với R c = 10 Ω Trước phản xạ Sau phản xạ t a 0 1 2 2 3 4 5 6 7 8 10 -1,122 8,115 17,483 16,981 24,804 32,273 39,419 46,264 52,828 59,125 20 -2,244 16,231 34,967 33,962 49,608 64,546 78,838 92,529 105,656 118,251 30 -3,366 24,346 52,450 50,943 74,413 96,819 118,257 138,793 158,484 177,376 40 -4,488 32,462 69,934 67,924 99,217 129,092 157,676 185,058 211,313 236,502 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 90 50 -5,610 40,577 87,417 84,905 124,021 161,366 197,095 231,322 264,141 295,627 60 -6,732 48,693 104,901 101,886 148,825 193,639 236,514 277,587 316,969 354,753 70 -7,854 56,808 122,384 118,867 173,629 225,912 275,933 323,851 369,797 413,878 80 -8,976 64,924 139,868 135,848 198,434 258,185 315,352 370,116 422,625 473,004 90 -10,098 73,039 157,351 152,829 223,238 290,458 354,771 416,380 475,453 532,129 100 -11,220 81,155 174,835 169,810 248,042 322,731 394,190 462,645 528,281 591,255 - Độ biến thiên của dòng điện đi trong thân cột ).( .2 )](.2[.1 ),( . 2 2 t c cscs e R tMLa ta dt dic α α − − = ).0368,0( 20 )](.2202,505[ .0368,0 t cs e tMa − − = Kết quả cho trong bảng sau : Trước phản xạ Sau phản xạ t a 0 1 2 2 3 4 5 6 7 8 10 9,512 9,512 9,512 8,182 7,820 7,489 7,181 6,891 6,617 6,356 20 19,024 19,024 19,024 16,364 15,640 14,978 14,361 13,782 13,233 12,712 30 28,536 28,536 28,536 24,546 23,460 22,467 21,542 20,672 19,850 19,068 40 38,048 38,048 38,048 32,728 31,280 29,956 28,723 27,563 26,466 25,424 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 91 50 47,560 47,560 47,560 40,909 39,100 37,445 35,904 34,454 33,083 31,780 60 57,072 57,072 57,072 49,091 46,920 44,934 43,084 41,345 39,699 38,136 70 66,584 66,584 66,584 57,273 54,740 52,423 50,265 48,235 46,316 44,493 80 76,096 76,096 76,096 65,455 62,561 59,912 57,446 55,126 52,932 50,849 90 85,608 85,608 85,608 73,637 70,381 67,401 64,626 62,017 59,549 57,205 100 95,120 95,120 95,120 81,819 78,201 74,890 71,807 68,908 66,165 63,561 Bảng kết quả của ),( ta d t dic Từ các giá trị của M cs (t) ; M dd (t) ; U cư đ (t) ; i c (t) ; tương ứng với thay đổi của a và t . Theo kết quả tính toán ở trên ta tính được giá trị của U cđ (a,t) theo công thức đã thành lập. Trước phản xạ Sau phản xạ t a 0 1 2 2 3 4 5 6 7 8 10 179,589 457,598 608,416 642,552 736,338 819,952 896,220 966,764 1032,619 1094,493 20 244,778 800,795 1102,432 1170,704 1358,276 1525,505 1678,041 1819,129 1950,838 2074,586 30 309,966 1143,993 1596,448 1698,855 1980,214 2231,057 2459,861 2671,493 2869,057 3054,679 40 375,155 1487,191 2090,464 2227,007 2602,152 2936,610 3241,681 3523,857 3787,276 4034,772 50 440,344 1830,388 2584,480 2755,159 3224,090 3642,162 4023,501 4376,222 4705,495 5014,865 60 505,533 2173,586 3078,496 3283,311 3846,028 4347,715 4805,322 5228,586 5623,714 5994,958 70 570,722 2516,784 3572,511 3811,462 4467,965 5053,267 5587,142 6080,950 6541,933 6975,052 80 635,910 2859,981 4066,527 4339,614 5089,903 5758,819 6368,962 6933,315 7460,152 7955,145 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 92 90 701,099 3203,179 4560,543 4867,766 5711,841 6464,372 7150,782 7785,679 8378,371 8935,238 100 766,288 3546,377 5054,559 5395,918 6333,779 7169,924 7932,603 8638,043 9296,590 9915,331 Đồ thị xác định điện áp đặt lên cách điện đường dây khi sét đánh vào đỉnh cột – Trường hợp R c = 10 Ω Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 93 d. Tính xác suất phóng điện : - Khi điện áp đặt lên chuỗi sứ lớn hơn điện áp phóng điện của chuỗi sứ thì xảy ra phóng điện của chuỗi cách điện. Từ đồ thị biểu diễn quan hệ U cđ (a,t) = f(t) và đặc tính V – S của chuỗi cách điện từ đó xác định được các cặp giá trị (a i 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 u cd(kv) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 t ( μ s ) Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 94 ; t i ) là giao điểm của U cđ (a,t) và đặc tính V – S của chuỗi cách điện từ đó xác định được cặp thông số nguy hiểm (i i ; a i ) - Tương tự như cách tính xác suất phóng điện khi sét đánh vào khoảng vượt ta có: V pđ = ai n i Ii VV Δ ∑ = . 1 Trong đó: V Ii = 1,26 i I e − V ai = 9,109,10 1+ −− − ii aa ee Giá trị của V pđ cho trong bảng sau : a(KA/μs) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t(μs) 10,135 3,802 1,849 1,385 1,089 0,879 0,725 0,606 0,512 0,436 I = a.t 101,35 76,04 55,47 55,4 54,45 52,74 50,75 48,48 46,08 43,6 V Ii (10 -2 ) 2,059 5,429 11,940 11,972 12,416 13,256 14,307 15,607 17,110 18,815 ΔV ai (10 -2 ) 23,99 9,58 3,83 1,53 0,61 0,244 0,00097 0,00039 0,00016 0,00006 ΔV ai .V Ii (10 -4 ) 49,3859 52,0101 45,7297 18,3171 7,5736 3,2346 0,0139 0,0061 0,0027 0,0011 V pđ đc = 176,2747 . 10 -4 e. Tính suất cắt của đường dây do sét đánh voà đỉnh cột hoặc đỉnh cột lân cận của đường dây 220 KV n đc = N đc . V pđ .  Trong đó : + N đc : số lần sét đánh vào đỉnh cột N đc = 100 + V pđ đc : xác suất phóng điện vào đỉnh cột V pđ đc = 176,2747 . 10 –4 +  = 0,65 Thay số vào ta được : n đc = 100.176,2747.10 -4 .0,65 = 1,14579( lần / 100 km.năm ) • Suất cắt tổng trên 100 km đường dây do sét đánh là : n = n dd + n KV + n đc = 0,1861 + 0,00345 + 1,14579 = 1,33534 ( lần / 100 km.năm ) • Chỉ tiêu chống sét của đường dây là : m = 74887,0 33534,1 11 == n ( năm / 1 lần cắt ) Kết luận : Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 95 Với suất cắt đã tính toán của đường dây 220 kV hay chỉ tiêu chống sét của đường dây thì đường dây 220 kV ta tính toán đảm bảo điều kiện vận hành an toàn, đạt yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện. Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 96 Chương 4 BẢO VỆ CHỐNG SÓNG ĐIỆN ÁP TRUYỀN TỪ ĐƯỜNG DÂY VÀO TRẠM Mở đầu : Khi sét đánh thẳng vào đường dây hoặc đánh xuống mặt đất gần đường dây gây nên quá điện áp khí quyển tác dụng lên cách điện của hệ thống. Những sóng xuất hiện bởi sét đánh vào đường dây hoặc gần đường dây không gây ra phóng điện mà truyền vào trạm sẽ gây ra nguy hiểm đối với các thiết bị. Nó có thể chọc thủng lớp điện môi gây phóng điện trên cách điện và ngay c ả khi có phương tiện bảo vệ hiện đại cũng vẫn đưa đến sự cố trầm trọng nhất trong hệ thống điện. • Tính toán sóng truyền vào trạm nhằm : - Bảo vệ chống sóng truyền từ đường dây vào trạm nhằm đảm bảo các chỉ tiêu an toàn của cách điện với sóng quá điện áp. - Xác định chỉ tiêu bảo vệ sóng truyền vào trạm ( số 5 làm việc an toàn của trạm với sóng quá điện áp ) sau khi dự kiến đặt thiết bị. - Xác định chiều dài cần thiết của đoạn tới trạm cần bảo vệ. - Trên cơ sở những số liệu cần tính toán theo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, xác định số lượng, vị trí đặt chống sét van và các thiết bị bảo vệ khác một cách hợp lý. Chỉ tiêu bảo v ệ chống sóng truyền vào trạm là một số liệu quan trọng, nó cho phép đánh giá mức độ an toàn với sóng quá điện áp của trạm. Tuy nhiên việc tính toán khá phức tạp, khối lượng tính toán lớn. Trước hết do tham số sóng truyền vào trạm có số liệu rất khác nhau ( phụ thuộc vào tham số của dòng điện sét, vào kết cấu đường dây, vị trí sét đánh . . . ). Do đó việc tính toán quá điện áp trong phạm vi không phải là một hay vài sóng nhất định mà phải tính toán với nhiều tham số khác nhau. Dựa vào đó tìm ra tham số giới hạn nguy hiểm của sóng truyền vào trạm, vượt quá giá trị này sẽ xảy ra phóng điện ở ít nhất một thiết bị nào đó trong trạm. Với trị số tới hạn của tham số sóng sét, biết phân bố xác suất của chúng ta có thể tính được chỉ tiêu sóng truyền vào trạm. Tuy nhiên không giống tham số của dòng điện sét, tham s ố sóng truyền vào trạm không có phân bố xác suất chung cho các sóng truyền đến trạmvì nó rất khác nhau trong từng lưới điện và trạm cụ thể. Việc xác định phân bố nà, đối với từng trạm cũng rất phức tạp nên người ta sử dụng một số giả thuyết đơn giản hoá. Một khó khăn nữa của việc tính bảo vệ chống sóng truyền vào trạm có khối lượ ng tính toán lớn. Trước hết bài toán truyền sóng trong trạm với một số sóng có tham số cho trước truyền vào từ đường dây đã khá phức tạp ( mạng nhiều nút và phải tính toán rất nhiều ). Thực tế người ta sử dụng phương pháp đo Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 97 đạc trực tiếp hay trên mô hình máy tính điện tử. Với những trạm đơn giản người ta có thể tính toán bằng phương pháp lập bảng và việc tính toán các chỉ tiêu có thể thực hiện một cách dễ dàng. Còn đối với các trạm phức tạp thì khối lượng tính toán tương đối lớn và việc tính toán cũng rất khó khăn. Do đó khi tính toán sóng truyền vào trạm người ta đưa ra một số giả thiết để đơn giản hoá. I- Các yêu cầu kỹ thuật -Trong trạm biến áp có các thiết bị rất quan trọng, giá thành cao, cách điện của các thiết bị này lại rất yếu. Vì vậy bảo vệ của quá điện áp do sét đánh từ đường dây truyền vào trạm có yêu cầu rất cao. Để bảo vệ chống sóng truyền vào trạm người ta dùng chống sét ống, chống sét văn tăng cường bảo vệ cho đoạ n đường dây gần trạm hoặc sử dụng đường dây cáp, tụ điện, kháng điện . Để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của chống sét van ta cần hạn chế dòng qua chống sét van không quá 5 đến 10 KA, dòng điện sét quá lơn sẽ gây nên điện áp dư quá cao, ảnh hưởng tới cách điện trong nội bộ trạm và có thể làm hỏng chống sét van. Trên cơ sở cấ u trúc trạm xác định các chỉ tiêu bảo vệ chống sóng truyền vào trạm, đây là những số liệu quan trọng nó cho phép đánh giá mức độ an toàn với sóng quá điện áp của trạm. Do tham số của sóng từ đường dây truyền vào trạm rất khác nhau ( phụ thuộc vào tham số của dòng điện sét, vào kết cấu của đường dây, vị trí sét đánh . . . ). Do đó việc tính toán quá điện áp trong trạm không phải với mộ t hay vài sóng nhất định mà phải tính với nhiều tham số khác nhau. Dựa vào đó tìm ra tham số tới hạn nguy hiểm của sóng sét truyền vào trạm, vượt quá trị số này sẽ xảy ra phóng điện ở ít nhất một thiết bị nào đó trong trạm. Trong tính toán thiết kế tốt nghiệp do hạn chế thời gian thường cho phép xác định quá điện áp xuất hiện trên cách điện của các thiết bị theo mộ t hoặc vài sóng truyền vào trạm cho trước. So sánh quá điện áp này với đặc tính phóng điện của thiết bị tương ứng để đánh giá khả năng phóng điện. Coi rằng trạm an toàn nếu tất cả các đường điện áp xuất hiện trên cách điện đều nằm dưới đặc tính V-S của chúng. Do trạm được bảo vệ với mức an toàn cao nên khi xét độ bền cách điện c ủa các thiết bị không kể đến hiệu ứng tích luỹ và đặc tính cách điện được lấy với điện áp xung kích. Thường sóng quá điện áp xuất hiện trên cách điện có độ dài sóng lớn : biên độ bằng điện áp dư trên chống sét xếp chồng với một điện áp nhảy vọt hoặc dao động. Vì thế phải lấy điện áp thí nghiệm phóng điệ n xung kích với sóng cắt và toàn sóng so sánh với toàn bộ đường cong sóng quá điện áp. II) Lý thuyết tính điện áp trên cách điện khi có sóng truyền: 1) Khái niện : Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK - Hà Nội 98 Việc tính toán quá điện áp do sóng truyền vào trạm có thể được thực hiện trên các mô hình hoặc tính toán trực tiếp. Dùng phương pháp mô hình có thể cho phép xác định đường cong tính toán nguy hiểm cho bất kỳ một trạm có kết cấu phức tạp. Nó cho phép giả thiết vấn đề một cách chính xác và nhanh chóng. Phương pháp tính toán trực tiếp phức tạp là lập sơ đồ thay thế và dựa trên quy tắc sóng đẳng trị, phương pháp lập bảng của các sóng t ới để lần lượt tính toán trị số điện áp tại các nút chính. Ta biết rằng quá trình truyền sóng sẽ hoàn toàn xác định được nết ta xác định được sự biến dạng của sóng khi truyền trên đường dây, xác định được sóng phản xạ và khúc xạ khi truyền tới các nút. Do sóng truyền trong trạm trên những khoảng cách không lớn giữa các nút nên ta có thể coi quá trình truyền sóng là không biến dạng. Sóng được truyền đi với tốc độ không đổi v trên đường dây nên nếu có một sóng từ nút m nào đó tới nút x, tại nút m sóng có dạng U mx (t) thì khi tới x sóng sẽ có dạng U ’ mx (t) = U mx (t - t) với t = v 1 Từ đó ta thấy rằng nếu dùng phương pháp lập bảng các giá trị của sóng phản xạ tại nút m được ghi trong một cột thì cột giá trị sóng đó tới nút x giống như cột sóng phản xạ hồi tại nút m và chỉ lùi một khoảng thời gian. Việc xác định song phản xạ và khúc xạ tại một nút dễ dàng giải được nhờ quy tắc sóng Peterson và nguyên lý sóng đẳng trị. Theo quy tắc Peterson mộ t sóng truyền trên đường dây có tổng trở sóng Z đến một tổng trở tập chung Z x Với sơ đồ này, sóng khúc xạ U X được tính như điện áp trên phần tử Z X còn sóng phản xạ được tính theo công thức : U xm = U x – U t ( 4.1 ) với U t là sóng tới nút x + Nếu Z và Z x là các thông số tuyến tính, U t là hàm thời gian có ảnh phức tạp hoặc toán tử thì có thể tìm U x bằng phương pháp toán tử. + Nếu Z x là điện dung tập chung và U t có dạng đường cong bất kỳ U x được xác định bằng một trong những phương pháp giải gần đúng, ví dụ như phương pháp tiếp tuyến. + Z x là phi tuyến ( chẳng hạn như tổng trở của chống sét van ) thì phải xác định U x bằng phương pháp đồ thị. Trường hợp nút x có nhiều đường dây đi tới thì có thể lập sơ đồ Peterson bằng cách áp dụng quy tắc sóng đẳng trị. Ở đây sơ đồ tương đương vẫn giống như khi chỉ có một đường dây chỉ khác trị số nguồn phải lấy là 2U đt và tổng trở sóng phải lấy là Z đt với 2U đt và Z đt xác định theo các công thức sau : [...]... trên đường cong 2Ut(t) và điểm b trên đường UR + iR Z Từ b dóng thẳng thẳng xuống gặp đường đặc tính V – A sẽ được điểm c cho cặp nghiệm ( UR ; iR ) Quan hệ của UR theo thời gian được vẽ bằng ĐHBK - Hà Nội 99 ...Đồ án tốt nghiệp áp Kỹ thuật điện cao 2Uđt = n ∑α mx ( 4.2 ) U 'mx (t ) m =1 Trong đó : x) U’mx(t) : sóng tới x từ nút m ( ở đây phải tính trị số của sóng khi đã tới mx : hệ số khúc xạ mx = ( 4.3 ) Zmx : tổng trở sóng của đường dây nối . 18 19, 1 29 195 0,838 2074,586 30 3 09, 966 1143 ,99 3 1 596 ,448 1 698 ,855 198 0,214 2231,057 24 59, 861 2671, 493 28 69, 057 3054,6 79 40 375,155 1487, 191 2 090 ,464. 1662,022 198 2,1 89 2217,671 2404,083 2558,4 09 2 690 , 098 2804 ,95 3 90 -2 65,785 1302 ,98 4 18 69, 775 22 29, 963 2 494 ,880 2704, 593 2878,211 3026,361. 6541 ,93 3 697 5,052 80 635 ,91 0 28 59, 981 4066,527 43 39, 614 50 89, 903 5758,8 19 6368 ,96 2 693 3,315 7460,152 795 5,145 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp ĐHBK -