Bảo Vệ Chống Sét đường Dây 220KV - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (41 trang)

Trang chủ

Kỹ thuật

Điện - Điện tử - Viễn thông

Bảo vệ chống sét đường dây 220KV

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (357.2 KB, 41 trang )

Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápchơng IIBảo vệ chống sét đờng dây 220 kV3.1 mở đầuĐờng dây là phân tử dài nhất trên hệ thống điện nên thờng bị sét đánh gây nên quá điện áp. Quá trình này có thể dẫn tới cắt máy cắt đờng dây làm ảnh hởng tới cung cấp điện và an toàn của các thiết bị trong trạm. Vì thế đờng dây cần đợc bảo vệ chống sét với mức an toàn cao.Trị số của quá điện áp khí quyển là rất lớn nên không thể chọn mức cách điện của đ-ờng dây đáp ứng đợc hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp mà chỉ có thể chọn theo mức hợp lý về mặt kinh tế và kỹ thuật. Do đó yêu cầu đối với bảo vệ chống sét đờng dây không phải là an toàn tuyệt đối mà chỉ cần ở mức độ giới hạn hợp lý.Trong phần này ta sẽ tính toán các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây, trên cơ sở đó xác định đợc các phơng hớng và biện pháp để giảm số lần cắt điện của đờng dây cần bảo vệ.3.2 Các yêu cầu kỹ thuậtViệc đa ra chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây là một vấn đề phức tạp. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh kết cấu, yêu cầu cung cấp điện... vì vậy khó có thể đa ra một chỉ tiêu chung. Do đó trong tính toán hiện nay của bảo vệ chống sét tính với thời gian một năm hoặc một trăm giờ sét cho chiều dài 100km đờng dây có thể so sánh với các chỉ tiêu chống sét của các đờng dây điển hình. Các đờng dây này qua kinh nghiệm thiết kế và vận hành đã đợc xác nhận mức độ bảo vệ chống sét là hợp lý. Nếu so sánh chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đờng dây thiết kế kém hơn nhiều so với các đờng dây điển hình thì cần có biện pháp tăng cờng bảo vệ chống sét nh đặt thêm dây chống sét, giảm góc bảo vệ, giảm điện trở nối đất....NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 56Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp3.3 Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây1) C ờng độ hoạt động của sét a) Số ngày sét Cờng độ hoạt động của sét đợc biểu thị bằng số ngày có giông sét hàng năm (nng.s). Các số liệu này đợc xác định theo số liệu quan trắc ở các đài trạm khí tợng phân bố trên lãnh thổ từng nớc. Theo số liệu thống kê của nhiều nớc ta có :- Số ngày sét hàng năm ở vùng xích đạo : 100 ữ 150 ngày.- Số ngày sét hàng năm ở vùng nhiệt đới : 75 ữ 100 ngày.- Số ngày sét hàng năm ở vùng ôn đới : 30 ữ 50 ngày.b) Mật độ sét Để tính toán số lần có phóng điện xuống đất cần biết về số lần có sét đánh trên diện tích 1km2 mặt đất ứng với một ngày sét, nó có trị số khoảng ms = 0,1 ữ 0,15 lần/km2.ngày sét. Từ đó sẽ tính đ-ợc số lần sét đánh vào các công trình hoặc lên đờng dây tải điện. Kết quả tính toán này cho một giá trị trung bình.2) Sô lần sét đánh vào đ ờng dây. Coi mật độ sét là đều trên toàn bộ diện tích vùng có đờng dây đi qua, có thể tính số lần sét đánh trực tiếp vào đờng dây trong một năm là: N = ms.nng.s.L.h.10-3(lần) ( 3 - 1 )Trong đó :ms: mật độ sét vùng có đờng dây đi quanng.s: số ngày sét trong một năm.h : chiều cao trung bình của các dây dẫn (m).L : chiều dài của đờng dây (km).Lấy L = 100km ta sẽ có số lần sét đánh vào 100km dọc chiều dài đờng dây trong một năm. N = (0,1 ữ 0,15).nng.s.6.h.100.10-3 = (0,06 ữ 0,09).nng.s.h ( 3 2 )NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 57Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápTuỳ theo vị trí sét đánh quá điện áp xuất hiện trên cách điện đờng dây có trị số khác nhau. Ngời ta phân biệt số lần sét đánh trực tiếp vào đờng dây có dây chống sét thành ba khả năng.- Sét đánh vào đỉnh cột : 2NNdc ( 3 3 ) - Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn : .NNdd= ( 3 4 ) Trong đó : N : tổng số lần sét đánh vào đờng dây. : là xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, nó phụ thuộc vào góc bảo vệ và đợc xác định theo công thức sau: 490lg=ch ( 3 5 ) Trong đó ; hc : là chiều cao của cột(m). : là góc bảo vệ (độ).- Sét đánh vào điểm giữa khoảng vợt: 2NNNNNdddckv= ( 3 6 ) 3) Số lần phóng điện do sét đánh vào đ ờng dây Khi bị sét đánh, quá điện áp tác dụng vào cách điện của đờng dây ( sứ và khoảng cách không khí giữa dây dẫn và dây chống sét ) có thể gây ra phóng điện. Khả năng phóng điện đợc đặc trng bởi xác suất phóng điện Vpđ. Nh thế ứng với số lần sét đánh Ni số lần phóng điện : Npđi = Ni. Vpđ ( 3 7 )Xác suất phóng điện Vpđ phụ thuộc trị số của quá điện áp và đặc tính cách điện ( V S ) của đờng dây. { }d.dpdcdpdUU P= ( 3 8 )NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 58Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp4) Số lần cắt điện do sét đánh vào đ ờng dây Khi có phóng điện trên cách điện của đờng dây, máy cắt có thể bị cắt ra nếu có xuất hiện hồ quang tần số công nghiệp tại nơi phóng điện. Xác suất hình thành hồ quang phụ thuộc vào điện áp làm việc trên cách điện pha của đờng dây và độ dài cách điện của đờng dây. Có thể xác định theo bảng sau.Bảng 3 - 2 : Bảng xác suất hình hình thành hồ quang )E(flv=Elv =cslvLU50 30 20 100,6 0,45 0,25 0,1 Ulv : điện áp pha làm việc. Lcs : chiều dài chuỗi sứĐối với đờng dây dùng cột gỗ tính theo công thức 2(1,5. 4).10tbE= ( 3 9 ) Etb : cờng độ trờng trung bình trên tổng chiều dài cách điện ( kV/m). Cuối cùng có thể tính số lần cắt của đờng dây tơng ứng với số lần sét đánh Ni: ..N.Nnpdipdicdi== ( 3 10 )Số lần cắt điện tổng cộng của đờng dây =cdicdnn ( 3 11 )5) Số lần cắt điện do quá điện áp cảm ứng. Số lần phóng điện do sét đánh gần đờng dây cảm ứng gây phóng điện trên cách điện đ-ờng dây. Npđ c = 260%50U%50se.Uh.n).4,236,15(ữ ( 3 12 ) Trong đó :ns : số ngày sét trong một năm.h : độ treo cao trung bình của dây dẫn.U50% : điện áp phóng điện 50% của chuỗi sứ.NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 59Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápNh vậy số lần đờng dây bị cắt điện do quá điện áp cảm ứng ncđ c = Npđ c . ( 3 13 )Đờng dây 110kV trở lên do mức cách điện cao (U50% lớn) nên suất cắt do quá điện áp cảm ứng có trị số bé và trong cách tính toán có thể bỏ qua thành phần này.3.4 tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây1) Mô tả đ ờng dây cần bảo vệ a) Kết cấu cột điện. Loại cột : cột đơn.Chiều cao cột : 25m.Chuỗi sứ : + Số lợng 14 bát + Loại 5,4C có chiều dài 1 bát sứ là lsứ = 146mm.Góc bảo vệ pha A : 0A22=.Góc bảo vệ pha B : 0B20=.Góc bảo vệ pha C : 0C20=.13m5m7mhc=25mABC4,5m3mHình 3 - 1: Sơ đồ cột lộ đơn 220kV.b) Dây dẫn và dây chống sét. NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 60Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápDây dẫn AC 240Dây chống sét C 70Khoảng vợt lkv=200mc) Nối đất cột điện Điện trở suất của nối đất 0,9 .cm= Điện trở nối đất cột điện Rc = 102) Độ võng, độ treo cao trung bình, tổng trở, hệ số ngẫu hợp của đ ờng dây. a) Độ võng của dây. Độ võng của dây chống sét C - 70 có khoảng vợt l = 200m Các thông số sủa dây chống sét:ứng suất cho phép: 2cpmm/kg31=.Modul đàn hồi: E = 200.103kg/mm2Hệ số giãn nở nhiệt: C/110.1206=.Tải trọng do trọng lợng gây ra g1 = 8.10-3 kg/m.mm2.Tải trọng do gió gây ra và tính với áp lực gió cấp 3 ta có v =30m/sV2XVV3F.16V.C.PFPg==với , CX đợc tra trong bảng gió cấp 3 )mm.m/kg(10.3,67044,0g)m/kg(44,010.4,9.1.1630.2,1.7,0P23332V==== Tải trọng tổng hợp )mm.m/kg(10.18,1010.3,68ggg233222221=+=+= Nhiệt độ ứng với trạng thái bão C250oãb= Nhiệt độ ứng với trạng thái min C50min= Từ đây ta tính đợc lgh:NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 61Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp24..( - )bão minl = .CP 2 2ghg -g3 1-624.12.10 (25-5)=31. =373,7(m)-3 2 -3 2(10,18.10 ) -(8.10 ) l = 200m < lghVậy phơng trình trạng thái lấy lấy trạng thái ứng với min làm trạng thái xuất phát. Phơng trình trạng thái có dạng :0BA23= 3,2133324200.10.200.)10.8(24l.E.gB2,39)525.(10.200.10.1231.2410.200.)10.8.(20031 ).(E.24E.g.lA2323223623232minoãb202120====== Phơng trình trạng thái :)mm/kg(13,1903,21333.2,39222==+)m(1,213,19.8200.10.8.8l.gf232=== Độ võng của dây dẫn AC - 240 khoảng vợt 200m. Các thông số sủa dây AC - 240:ứng suất cho phép: 2cpmm/kg58,8=.Modul đàn hồi: E = 8250kg/mm2Hệ số giãn nở nhiệt: C/110.2,1906=.Tải trọng do trọng lợng gây ra g1 = 3,46.10-3 kg/m.mm2.Tải trọng do gió gây ra và tính với áp lực gió cấp 3 ta có v =30m/sNGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 62Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápV2XVV3F.16V.C.PFPg==với , CX đợc tra trong bảng gió cấp 3 )mm.m/kg(10.46,324083,0g)m/kg(83,010.5,17.1.1630.2,1.7,0P23332V==== Tải trọng tổng hợp )mm.m/kg(10.510.46,36,3ggg233222221=+=+= Nhiệt độ ứng với trạng thái bão C250oãb= Nhiệt độ ứng với trạng thái min C50min= Từ đây ta tính đợc lgh:)m(2,228)10.46,3()10.5()525(10.2,19.24.58,8gg).(.24.l232362123minoãbCPgh=== l = 200m < lghVậy phơng trình trạng thái lấy lấy trạng thái ứng với min làm trạng thái xuất phát. Phơng trình trạng thái có dạng :0BA23= 58,4724200.8250.)10.46,3(24l.E.gB5,3)525.(8250.10.2,1958,8.248250.)10.46,3.(20058,8 ).(E.24E.g.lA2232262232minoãb202120======Phơng trình trạng thái :)mm/kg(13,3058,47.5,3222==NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 63Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp)m(53,513,3.8200.10.46,3.8l.gf232===b) Độ treo cao trung bình của dây dẫn và dây chống sét. Độ treo cao trung bình của dây chống sét- Do điểm cao nhất của cột là 25m nên hcs = 25m.- Độ treo cao trung bình của dây chống sét là:)m(6,231,2.3225f.32hhcscstbcs=== Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha A ( hAtb). - Dây dẫn pha A có góc bảo vệ 0A22=. - Ta có:AcsAhh3tg=)m(1822tg322tg.25tg3tg.hh00AAcsA== - Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha A là:)m(3,1453,5.3218f.32hhddAtbA=== Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha B, C(hBtb, hCtb). - Dây dẫn pha B(C) có góc bảo vệ 0CB20== . - Ta có:BcsBhh5,4tg=)m(1320tg5,420tg.25tg5,4tg.hhh00BBcsCB=== - Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha B là:)m(3,953,5.3213f.32hhhddBtbCtbB====c) Tổng trở sóng của dây dẫn. NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 64Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápTổng trở sóng của dây dẫn đợc tính theo công thức: rh.2ln.60Zdd= ( 3 14 ) Trong đó: r: bán kính dây dẫn. h: độ treo cao trung bình của dây dẫn. Tổng trở sóng pha A.Dây dẫn pha A là dây AC-240 có r = 8,74.10-3m nên:)(6,48510.74,83,14.2ln.60rh.2ln.60Z3tbAddA=== Tổng trở sóng pha B, C.Dây dẫn pha B, C là dây AC-240 có r = 8,74.10-3m nên:)(9,45910.74,83,9.2ln.60rh.2ln.60ZZ3tbC,BCddBdd==== Tổng trở sóng dây chống sét.Dây chống sét là dây C 70 có r = 4,72.10-3m nên ta tính đợc tổng trở sóng của dây chống sét nh sau - Khi không kể đến ảnh hởng của vầng quang.)(6,55210.72,46,23.2ln.60rh.2ln.60Z3tbcscs=== - Khi có kể đến ảnh hởng của vầng quang.csVQCSZZ= : là hệ số hiệu chỉnh khi xuất hiện vầng quang. Đợc tra từ bảng. Với cấp điện áp 220kV: =1,4)(7,3944,16,552ZZcsVQCS===NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 65Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápd) Hệ số ngẫu hợp Khi cha có vầng quang thì hệ số ngẫu hợp K đợc tính nh sau với dây dẫn 1 và dây chống sét 2. 2212120rh.2lndDlnK= ( 3 15 ) Trong đó: h2: độ treo cao của dây chống sét . r2: bán kính của dây chống sét. d12: khoảng cách giữa dây chống sét và dây dẫn. D12: khoảng cách giữa dây chống sét và ảnh của dây dẫn. Các tham số trên hình vẽ đợc xác định nh sau:122'1'h2h1lxàd12D12Hình 3 - 2: Sơ đồ xác đinh hệ số ngẫu hợp.Khi xét đến ảnh hởng của vầng quang điện : Kvq=K0.. ( 3 16 )NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 66Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn pha A và dây chống sét. Nh hình 3 2 ta có:Với pha A ta có: Độ treo cao trung bình của dây dẫn h1 = 14,3m. Độ treo cao trung bình của dây chống sét h2 = 23,6m. Độ dài của xà lxà = 3m Bán kính dây dẫn r2 = 4,72.10-3mTa tính đợc:)m(77,9)3,146,23(3)hh(ld222122xà12=+=+=)m(02,38)3,146,23(3)hh(lD222212xà12=++=++= Thay vào công thức 3 14 ta có:15,010.72,46,23.2ln77,902,38lnK3A0== Thay vào công thức 3 16 ta có:AvqK= 1,4.0,15 = 0,21 Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn pha B(C) và dây chống sét.Với pha B(C) ta có: Độ treo cao trung bình của dây dẫn h1 = 9,3m. Độ treo cao trung bình của dây chống sét h2 = 23,6m. Độ dài của xà lxà = 4,5m Bán kính dây dẫn r2 = 4,72.10-3mTa tính đợc:)m(99,14)3,96,23(5,4)hh(ld222122xà12=+=+=)m(21,33)3,96,23(5,4)hh(lD222212xà12=++=++= Thay vào công thức 3 14 ta có:NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 67Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp09,010.72,46,23.2ln99,1421,33lnKK3C0B0=== Thay vào công thức 3 16 ta có:13,009,0.4,1KKCvqBvq===e) Nhận xét Khi tính toán các chỉ tiêu chống sét do các pha có các thông số khác nhau nên trong nỗi trờng hợp ta chọn trờng hợp nguy hiểm nhất để tính.- Khi sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn ta chỉ xét cho pha A (pha có góc bảo vệ lớn nhất).- Khi sét đánh vào khoảng vợt dây chống sét ta tính cho pha B hoặc C (pha có hệ số ngẫu hợp nhỏ hơn).- Khi sét đánh vào đỉnh cột ta sẽ tính với pha có Ucđ(a,t) lớn nhất.3) Tính số lần sét đánh vào đ ờng dây. Nếu gọi N là tổng số lần sét đánh trên đờng dây. Với nng.s= 80ngày/năm hcs = 23,6m Theo công thức 3 2 ta có:N = (0,06 ữ 0,09).23,6.80 = 113,38 ữ 169,92(lần/100km.năm)Ta sẽ lấy khả năng nguy hiểm nhất để tính N = 169,92 lần/100km.năm.Nh phần trớc ta đã nóiN = Ndd + Nđc + NkvTrong đó: Ndd: số lần sét đánh vào dây dẫn. Nđc: số lần sét đánh vào đỉnh cột. Nkv: số lần sét đánh vào khoảng vợt dây chống sét.NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 68Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápf) Số lần sét dánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn. Trong trờng hợp này ta tính với dây dẫn pha A.Trớc tiên ta cần đi xác định xác suất phóng điện V với các thông số nh sau:m25h22c0==Theo công thức 3 5 ta có:78,249025.22lg==V = 1,7.10-3Theo công thức 3 4 ta có:Ndd = 169,92.1,7.10-3=0,29(lần/100km.năm)g) Số lần sét đánh vào đỉnh cột và khoảng v ợt. Theo công thức 3 6 ta có:Nđc = Nkv 96,84292,169=(lần/100km.năm)4) Suất cắt do sét đánh vào đ ờng dây. h) Suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn. Theo 3 10 ta có:ndd=Ndd.Vpđ.Trong đó: Vpđ: là xác suất phóng điện đợc xác định nh sauVpđ = P [ Uqa U50% ]= P [ I dd%50ZU.4] = ddZ.1,26%50U.4e485,6 ZAdd=U50% = 1140kV7,0e6,485.1,261140.4pd==NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 69Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp : xác suất hình thành hồ quang )E(flv= xác định nh saupdlvlvlUE=)kV(12732203UUdmlv===lpd: chiều dài phóng điện, lấy bằng chiều dài chuỗi sứlpd = lsứ.n = 146.14 = 2014(mm) = 2,014(m) lsứ: độ cao một bát sứ. n: số bát sứ của chuỗi sứ.)m/kV(13,62014,2127Elv==Từ bảng 3 2 ta có đồ thị )E(flv=00.20.40.60.80 20 40 60 80Hình 3 - 3: Đồ thị )E(flv=Từ đồ thị ta có = 0,67.ndd = 0,29.0,7.0,67 = 0,13(lần/100km.năm)NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 70Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện cao ápi) Suất cắt do sét đánh vào khoảng v ợt. Khi sét đánh vào khoảng vợt của dây chống sét, để đơn giản cho tính toán ta giả thiết sét đánh vào chính giữa khoảng vợt, dòng điện sét chia đều sang hai bên nh hình 3 4.hc=25mABC C BAhc=25mis/2is/2Hình 3 - 4: Sét đánh vào khoảng vợt dây chống sét.Lấy với dạng sóng xiên góc. Lúc này trên dây chống sét và mỗi cột sẽ có dòng điện là 2is.Khi tính toán ta cần tính với các giá trị khác nhau của dòng điện sét.Khi đờng dây tải điện bị sét đánh vào khoảng vợt của dây chống sét thì sẽ sinh ra các điện áp là:- Điện áp tác dụng lên cách điện không khí giữa dây dẫn và dây chống sét.- Điện áp tác dụng lên cách điện của chuỗi sứ.Nếu các điện áp này đủ lớn thì sẽ gây ra phóng điện sét trên cách điện làm cắt điện trên đờng dây. Suất cắt điện do quá điện áp tác dụng lên cách điện không khí giữa dây dẫn và dây chống sét (ta xét với pha B hoặc C, vì hệ số ngẫu hợp của 2 pha này nhỏ hơn pha của pha A).NGUYễN Tiến dũng lớp HTĐ - khóa 1 trạm hảI dơng 71

Tài liệu liên quan

Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220/110KV và đường dây 220KV
- 1
- 1
- 17
Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220KV
- 113
- 695
- 3
Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm
- 16
- 861
- 6
Bảo vệ chống sét đường dây 220KV
- 41
- 1
- 12
Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22/0,4KV và đường dây 110KV
- 85
- 1
- 13
Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp và đường dây
- 41
- 1
- 16
Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220/110KV và đường dây 220KV
- 124
- 2
- 10
Bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110-220kV
- 45
- 2
- 2
Tài liệu Đồ án tốt nghiệp " Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220kV và đường dây 220kV" docx
- 110
- 1
- 12
Tài liệu Đồ án tốt nghiệp: Kỹ thuật điện cao áp_Tính toán chỉ tiêu bảo về chống sét đường dây pptx
- 37
- 984
- 3