Đang tải... (xem toàn văn)
Việc thiết kế hệ thống nối đất chống sét và an toàn yêu cầu sinh viên nêu ra cách thức nối đất chống sét. Đó là cách bố trí, tính toán những thông số cần thiết cho của hệ thống nối đất như điện trở tản ổn định,đồng thời cũng kiểm tra khả năng tản dòng điện sét vào đất và kiểm quá áp trên các thiết bị khi nối chung hai hệ thống nối đất trên. Quá áp phải nhỏ hơn mức cách điện chịu đựng của các thiết bị cách điện kém nhất trong trường hợp nguy hiểm nhất khi dòng sét đi vào trong đất.
1 LỜI GIẢI ĐỀ THI MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP Số thứ tự N = 21 2 Câu 1:Sơ đồ mạch: Sóng điện áp dạng xiên góc : U = 100 kV , độ dốc a = 200 + 21 = 221 Z AB = Z BC = 400 + 21 = 421 Z C = 1000 + 10.21= 1210 Đặc tính chống sét van : U = 145.I 0,03 L BC = 24m Ta có sơ đồ sóng lan truyền như hình vẽ : Ta có ds = U/a = 100/221 = 0,45249 ( s ) Chọn thời điểm sóng tới B làm gốc thời gian tính U C sau 4 s 3 Thời gian truyền sóng từ B -> C T BC = )(08,0 300 24 s v l BC 221. ( ) 0,45249 ' 100 ( ) 0,45249 AB t kV neu t s U kV neu t s Chọn t = 0,08 s lập phương trình điện áp các nút : + Nút B : Dùng qui tắc sóng đẳng trị Z dt1 = (Z AB .Z BC )/( Z AB + Z BC ) = Z AB /2 = Z BC /2 = 421/2 = 210,5 2U dt1 = '''' 1 . .2 . .2 CBABCb BC dt AB AB dt UUU Z Z U Z Z U BC = U csv - ' Cb U 4 U csv + I.Z dt1 = 2.U dt1 = 145.I 0,03 + I.210,5 Dòng qua CSV được tính lặp theo thuật toán : I = 100/3 1 (2 210,5 145 dt UI U csv = 145.I 0,03 . U BC = U csv - ' Cb U + Nút C : Dùng qui tắc sóng đẳng trị : 2Uđt2 = 2U’BC. Z dt2 = Z BC = 421 U C = 2.U dt2 . Z C /(Z dt2 + Z C ) = 2.U dt2 .1210 / (1210 + 421 ) =(0,742).2.U dt2 ' Cb C BC U U U 5 Ta lập được bảng tính lặp kết quả điện áp các nút như bảng sau: t U'AB U'CB 2Udt1 Icsv Ucsv UBC U'BC 2Udt2 Uc UCB 0 0 0 0,08 17,68 0 17,68 3,728E-21 35,36 35,36 0 0 0 0 0,16 35,36 0 35,36 4,030E-11 70,71754 70,71754 35,36 70,72 52,46548 17,10548 0,24 53,04 17,10548 70,14548 4,000E-02 131,6527 114,5472 70,71754 141,4351 104,9273 34,20977 0,32 70,72 34,20977 104,9298 3,306E-01 140,2643 106,0545 114,5472 229,0945 169,9597 55,41248 0,4 88,4 55,41248 143,8125 6,854E-01 143,3658 87,95332 106,0545 212,109 157,3586 51,30411 6 0,48 100 51,30411 157,3841 8,108E-01 144,0905 92,78641 87,95332 175,9066 130,5009 42,54762 0,56 100 42,54762 166,3076 8,935E-01 144,511 101,9634 92,78641 185,5728 137,672 44,88564 0,64 100 44,88564 186,3256 1,080E+00 145,3336 100,4479 101,9634 203,9267 151,2884 49,32501 0,72 100 49,32501 208,445 1,282E+00 146,0855 96,76052 100,4479 200,8958 149,0398 48,59191 0,8 100 48,59191 225,3919 1,445E+00 146,6105 98,01855 96,76052 193,521 143,5686 46,80812 0,88 100 46,80812 241,2881 1,632E+00 147,1464 100,3383 98,01855 196,0371 145,4352 47,4167 7 Câu 2 : Hệ thống nối đất gồm một điện cực thanh nằm ngang bằng sắt: Đường kính d = 20mm,dài l = 40 + 21 = 61. điện trở suất của đất =50 + 5.21= 155 ( m ).cách mặt đất h= 0,8m.dòng điện sét có biên độ I= 25+5*21=130(kA). độ dốc a=20+5*21=125 (kA/ s ) Điện trở nối đất an toàn được tính theo công thức: R t = d d h l ). 2 ( 2 ln 2 2 = 2 155 2.61 ln 0,02 2 (0,8 ).0,02 2 = 321,625 Với dòng điện sét có biên độ I = 130 (kA) độ dốc a = 125 (kA/ s ).Tra bảng ta được hệ số xung kích của điện cực 1,17. ta tính được tổng trở xung kích đầu vào: R xk = .R t = 1,17 . 321,625= 376,313 . Câu 3: 1,Đường dây tải điện trên không điện áp 110kV trở nên bắt buộc phải treo dây chống sét toàn tuyến : * Đường dây 110KV trở lên để giảm nhẹ chi phí cắt điện người ta thường nối đất trực tiếp điểm trung tính (Cách điện chỉ cần thiết kế với điện áp pha) tuy nhiên khi ngắn mạch chạm đất thì mạng không làm việc được ,bảo vệ rơle số tác động cắt mạng điện sự cố -> gây mất điện. Đường dây trên không là phần tử tiếp xúc nhiều với khí quyển phân bố rộng trong không gian,qua nhiều vùng khí hậu và là phần tử chịu nhièu quá điện áp khí quyển -> là một trong số các nguyên nhân gây ngừng cung cấp điện 8 và hậu quả của nó ảnh hưởng rộng do các đường dây 110kV thường là các đường dây truyền tải hoặc liên lạc hệ thống quan trọng + Xét đường dây 110kV có các thông số : Độ cao treo dây h = 10m ,số ngày giông sét n ngs = 100ngày/năm Cách điện gồm 7 bát sứ,chiều dài chuỗi sứ l cs = 1,2m. Điện áp phóng điện là cd U %50 = 650kV Ta có : E lv =U lv /l cs = 110/( 3 .1,2) = 53,2 kV/m Ta xác định được xác xuất duy trì hồ quang 55,0 Dòng sét nguy hiểm I sngh = kA U cd 5,6 100 650 100 %50 xác xuất phóng điện do sét đánh: N c = (0,06 0,09) .100.10.0,78.0,55 = 26,4 39,6 lần/100kmxnăm Ta thấy xuất cắt điện rất cao gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế - dự trữ cách điện của đường dây cao áp là thấp,các thiết bị cao áp thường có giá trị lớn và có vai trò quan trọng cần hạn chế thấp nhất thiệt hại do vậy các đường dây U 110kV phải treo dây chống sét toàn tuyến. * Đường dây 35kV không treo dây toàn tuyến nhưng có treo dây chống sét đoạn gần trạm. Mạng 35kV có trung tính cách điện do đó chạm đất 1 pha có phóng điện chuỗi sứ chưa gây nguy hại gì tới sự ổn định của mạng,mạng điện có U 35kV cps thể làm việc khi có chạm đất một pha,bảo vệ rơle không tác động nhảy máy cắt,mà chỉ báo tín hiệu chạm đất. Mạng 35kV chỉ cắt điện khi có sự cố 2 hoặc 3 pha suất cắt của đường dây 35kV rất nhỏ so với các đường dây 110kV 9 VD: xét đường dây 35kV có các thông số : Cột sắt cao h = 10 m. điện trở nối đất R = 10 Cách điện cd U %50 = 350kV Hệ số ngâu hợp giữa 2 pha: k=0,3. số ngày sét n ngs = 100ng/năm. Dòng sét nguy hiểm kA k U a 10 )03.1(100 350.2 )1(100 %50 Xác xuất phóng điện trên cả hai pha : pd = e ( -10/26,2) = 0,681 Xác xuất duy trì hồ quang tra được với cột cao 10m,n ngs = 100 1,0 suất cắt : N c = (0,06 0,09) .100.10.0,681.0,1 = 4,6 6,129 lần/100kmxnăm Ta thấy N c rất nhỏ và nếu giảm R nối đất thì N c không đáng kể. - đường dây 35kV có mức dự trữ cách điện cao do vậy đường dây 35kV không treo dây chống sét toàn tuyến tuy nhiên thường treo dây trên đoạn cỡ 1-2km gần trạm do: + các thiết bị trong trạm có mức cách điện rất thấp so với cách điện đường dây,do là các thiết bị quan trọng và tốn kém,do đó phải hạn chế quá điện áp truyền vào trạm bằng cách treo dây chống sét đoạn gần trạm.Nếu có sét đánh xa hơn thì sóng quá điện áp truyền vàp trạm không còn nguy hiểm do có đặt CSV ở đàu đương dây gần trạm và do vầng quang điện là cho độ sóng QĐA là không nguy hại cho các thiết bị của trạm. 10 2,Tính dòng và áp qua các dây dẫn khi sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn pha A trên cùng của đường dây 220kV ( giả thiết đường dây được cắt khỏi lưới) + Đường kính dây dẫn : d=21,6 + 0,1* 21 = 23,7 (mm). + Đường kính dây chống sét : d= 11 (mm). + Chiều cao chuỗi cách điện : h = 2,35m + Dòng điện xét có biên độ : 10 kA . Hình vẽ bài toán : Ta có khoảng cách giữa các dây dẫn được mô tả trên hình vẽ sau : [...]...- Từ đó ta tính được các giá trị tổng trở sóng riêng và tổng trở sóng hỗ cảm tính theo công thức sau: Zkk = 138 lg(2hk/rk) Zkp = 138lg(bpk/dpk) Trong đó : hk,rk : độ treo cao và bán kính dây dẫn thứ k dpk : khoảng cách giữa dây dẫn thứ p và k bpk : khoảng cách giữa dây dẫn p và ảnh của dây dẫn k Từ hình vẽ ta tính được : r1 = r2 = r3 =d/2= 11,85 (mm) 11 h1 = 27,05... Z11 = 505,008 ,Z22 = Z33 = 487,061 Z21 = Z12 = 111,957 ,Z31 = Z13 = 78,56 Z23 = Z32 = 70,5044 Áp dụng hệ phương trình mắc xoen ta có hệ phương trình điện áp của hệ thống dây dẫn như sau: U1 = I1 Z11 + I2 Z12 + I3 Z13 U 2 = I1 Z21 + I2 Z22 + I3 Z23 U = I Z + I Z + I Z 2 32 3 33 3 1 31 Dây dẫn 1 bị sét đánh nên coi như dây 1 được nối với nguồn U1 = Is/4.Z0 =(10/4).400 = 1000kV Các dây dẫn khác . điện rất cao gây thi t hại lớn về mặt kinh tế - dự trữ cách điện của đường dây cao áp là thấp,các thi t bị cao áp thường có giá trị lớn và có vai trò quan trọng cần hạn chế thấp nhất thi t. Z AB /2 = Z BC /2 = 421/2 = 210,5 2U dt1 = '''' 1 . .2 . .2 CBABCb BC dt AB AB dt UUU Z Z U Z Z U BC = U csv - ' Cb U 4 U csv + I.Z dt1 = 2.U dt1 . ) =(0,742).2.U dt2 ' Cb C BC U U U 5 Ta lập được bảng tính lặp kết quả điện áp các nút như bảng sau: t U'AB U'CB 2Udt1 Icsv Ucsv UBC U'BC 2Udt2 Uc UCB