Đồ án Bảo vệ chống sét trạm biến áp 220kv và đường dây 220kv
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học thì điện năng là nguồn năng lượng hết sức quan trọng đối với mọi lĩnh vực. Nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá nên điện năng góp một phần đáng kể đối với sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.
Để đảm bảo cung cấp điện liên tục và chất lượng tốt thì bảo vệ và chống sét cho hệ thống điện có một vị trí rất quan trọng. Trong phạm vi đồ án thiết kế chúng ta phải làm các vấn đề sau:
Chương mở đầu.
Chương I : Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 220 KV
Chương II : Tính toán nối đất an toàn và nối đất chống sét cho trạm biến
áp 220 KV.
Chương III: Tính chỉ tiêu chống sét cho đường dây 220 KV.
Chương IV: Tính bảo vệ chống sóng truyền từ đường dây vào trạm biến
áp phía 220KV.
Từ việc hoc tập, nghiên cứu, tính toán đồ án này rút ra được một số kết luận sau:
Quá trình học tập cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Nguyễn Minh Chước bản đồ án này đã được hoàn thành. Nhưng do thời gian có hạn, cùng với sự thiếu sót về kinh nghiệm thực tế nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót cần bổ sung
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã giúp đỡ hướng dẫn cho em hoàn thành bản đồ án này.
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
HIỆN TƯỢNG GIÔNG SÉT- ẢNH HƯỞNG CỦA GIÔNG SÉT ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng bao gồm:
Nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó phần tử có số lượng khá lớn và quan trọng là trạm biến áp và đường dây. Trong quá trình vận hành các phần tử này chịu nhiều sự tác động của thiên nhiên như mưa gió, bão và đặc biệt nguy hiểm là chịu ảnh hưởng của sét đánh. Khi có sét đánh vào trạm biến áp hoặc đường dây nó có thể gây hư hỏng cho các thiết bị trong trạm dẫn đến việc ngừng cung cấp điện liên tục và gây thiệt hại lớn đến nền kinh tế quốc dân.
Để nâng cao mức độ an toàn cung cấp điện liên tục giảm chi phí thiệt hại khi vận hành chúng ta phải tính toán bảo vệ chống sét cho hệ thống điện.
1. Hiện tượng giông sét
Giông sét là hiện tượng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khi khoảng cách giữa các điện cực khá lớn. Hiện tượng phóng điện của giông sét bao gồm hai loại chính đó là:
+ Phóng điện giữa các đám mây tích điện với nhau.
+ Phóng điện giữa các đám mây tích điện xuống đất.
Trong phạm vi đồ án này chỉ nghiên cứu phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặt đất. Hiện tượng này gây nhiều trở ngại cho con người. Các đám mây được tính điện với mật độ điện tích lớn có thể tạo ra cường độ điện lớn sẽ hình thành giông sét phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này là giai đoạn phóng điện tiên đạo và dòng gọi là tia tiên đạo. Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.107 cm/s, của các lần sau nhanh hơn và đạt đến 2.108 cm/s (trong một đợt), sét đánh có thể có nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau, trung bình là 3 lần. Điều này được giải thích bởi cùng lớp mây điện có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng sẽ lần lượt phóng điện xuống đất.
10 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2607 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Bảo vệ chống sét trạm biến áp 220kv và đường dây 220kv, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
- Ta qui ®iÖn dung vÒ c¸c ®iÓm cÇn xÐt theo qui t¾c ph©n bè lùc :
Gi¶ sö ®iÖn dung C ë vÞ trÝ 0 qui ®æi vÒ ®iÓm 2 ®iÓm nót A vµ B theo c«ng thøc :
CA = C CB = C
Nguyªn t¾c m«men lùce
Trong s¬ ®å sau khi qui ®æi ta cã ®iÖn dung tËp chung t¹i c¸c nót nhËn c¸c gi¸ trÞ nh sau :
+C1 = CCL + CMC + CCL = 60 + 500 + 60 = 413,33 (pF)
+ C2 = CTG + CCL + CMC + CCL + CMC + CCL + CCL
= 833 + 60 + 500 + 60 + 500 + 60 + 60
= 1349,6 ( pF)
+ C3 = CCL + CMC + CCL + CMBA
= 60 + 500 + 60 + 1500 = 1810( pF )
+ C4 = CCL + CBU = 60 + 300 = 320 ( pF )
ThiÕt lËp ph¬ng ph¸p tÝnh ®iÖn ¸p víi c¸c nót trªn s¬ ®å rót gän
a. Thêi gian truyÒn sãng gi÷a c¸c nót :
- Thêi gian truyÒn sãng gi÷a nót 1 vµ 2 :
t12 =
- Thêi gian truyÒn sãng gi÷a nót 2 vµ 3 :
t23 =
- Thêi gian truyÒn sãng gi÷a nót 2 vµ 4 :
T24 =
Ta chän Dt = 0,05 ms vµ chän gèc thêi gian t¹i nót 1 lµ t = 0
* Nót 1.
Lµ nót cã hai ®êng d©y ®i víi tæng trë sãng Z = 400 (). Tæng trë tËp trung lµ ®iÖn dung C1. Tõ ®©y ta cã s¬ ®å Peterson nh h×nh vÏ.
Ta cã sãng ph¶n x¹ tõ nót 1 vÒ nót 2 lµ U12: U12 = U1 – U’21
Lµ sãng tíi nót 1; U21 lµ sãng ph¶n x¹ tõ nót 2 vÒ nót 1 ; U’21 lµ sãng tíi nót 1 do sãng ph¶n x¹ U21 ®i tõ nót 2. XÐt víi gèc thêi gian cña nót 1(qui íc nh vËy ®«i víi sãng tíi nót 1). Ta cã U’21 chËm sau U21 mét kho¶ng thêi gian t = 2.t12 = 0,2 (s). Cßn U21 theo quy íc lÊy gèc thêi gian. ë ®©y kh«ng cÇn tÝnh sãng ph¶n x¹ U10
Theo c¸c c«ng thøc 4 -2, 4 – 3, 4 – 4 ta cã
Zdt = = = 200 ()
HÖ sè khóc x¹ tai ®iÓm 1 : = = = 1
2.Udt = = U’01 + U’21
U’01 – Sãng tõ ®êng d©y tíi nót 1.
U’21 - Sãng tíi tõ nót 2 truyÒn vÒ nót 1.
Do tæng trë tËp trung tai nót 1 lµ ®iÖn dung C1 = 471,33 (pF). Nªn theo ph¬ng ph¸p tiÕp tuyÕn ta cã: T = Z®t.C1 = 200.413,33.10-12 = 0,083 (s).
Theo c«ng thøc 4 – 8: U1 = (2.Udt – U1(t))
U1 = 0,6.(2.Udt – U1(t))
U1(t+t) = U1(t) + U1
Víi U1(0) = 0 (gèc thêi gian ®èi víi nót 1).
BiÓu thøc trªn cho ta tÝnh liªn tiÕp c¸c gi¸ trÞ cña U1(t).
Khi t < 2.t12 = 0,2 (s) th× U’21 = 0 v× cha cã sãng ph¶n x¹ tõ nót 2 vÒ tíi nót 1 nªn : 2.Utd = U’01.
Khi t > 2.t12 th× ®Ó tÝnh 2.U’01 cÇn ph¶i tÝnh ®îc U’21, tøc ph¶i xÐt qua tr×nh sãng t¹i nót 2(t¹m dng tÝnh to¸n víi nót 1, sau khi ghi b¶ng c¸c gi¸ trÞ U1 vµ U12 ta tÝnh ®îc trong kho¶ng thêi gian t < 2.t12 ë trªn.
Ta nhËn thÊy ®Ó xÐt nót 2 cÇn cã sè liÖu vÒ sãng tíi, v× vËy bíc ®Çu còng chØ tÝnh ®îc ®iÖn ¸p t¹i nót 2 trong kho¶ng thêi gian t = 2.t12, khi ®ã c¸c gi¸ trÞ U21 ®· tÝnh to¸n ®îc tõ nót 1. §«ng thêi qu¸ tr×nh tÝnh to¸n nót 2 lai ph¶i chó ý ®Õn sãng ph¶n x¹ tõ nót 3 vµ nót 4 trë vÒ. Trong kho¶ng thêi gian t¬ng ®èi víi nót 2: t < 2.t23 th× U’32 = 0
t < 2.t24 th× U’42 = 0
Trong kho¶ng thêi gian lín h¬n th× t¬ng øng ph¶i tÝnh to¸n ®îc c¸c sãng ph¶n x¹ tõ nót 3 vµ nót 4 trë vÒ, tøc lµ ph¶i xÐt c¸c nót nµy tríc.
Sau khi tÝnh to¸n nót 2 trong kho¶ng kÓ trªn, l¹i cho phÐp tÝnh thªm qu¸ tr×nh sãng t¹i nót 1 mét kho¶ng t = 2.t12, nghÜa lµ x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña U1 vµ U12 trong khoang thêi gian(t¬ng ®èi víi nót 1) lµ t < 4.t12.
Sau kho¶ng thêi gian nµy ph¶i trë lai tÝnh ®èi víi nót 2 vµ xÐt ®Õn sãng ph¶n x¹ tõ nót 3 vµ nót 4 vÒ nót 2 th× l¹i ph¶i xÐt ®Õn nót nµy. Qua tr×nh tÝnh to¸n lÆp ®i l¨p l¹i nh¬ vËy vµ cang vÒ sau cang ph¶i xÐt ®Õn nhiÒu nót h¬n.
* Nót 2.
Lµ nót cã ba ®êng d©y ®i tíi víi tæng trë sãng Z = 400 (). Tæng trë tËp trung la ®iÖn dung C2 = 1349,6 (pF) ta cã s¬ ®å Peterson nh h×nh.
Sau khi tÝnh ®«i víi nót 1 trong kho¶ng t < 2.t12 th× ph¶i b¾t ®Çu xÐt nót 2. T¹i nót 2 cã ba ®êng d©y nèi víi ®iÖn dung do ®ã ta cung ¸p dông ph¬ng ph¸p tiÕp tuyÕn. ë ®©y s¬ ®å Peterson cã:
Zdt = = = 133,33 ().
= = 0,667
2.Udt = = 0,667.(U’12 + U’32+U’42)
Trong c«ng thøc trªn U’m2 lµ c¸c sãng tíi 2 do c¸c sãng ph¶n x¹ tõ 1,3 vµ 4 truyÒn vÒ. Khi thêi gian(t¬ng ®èi víi nót 2):
T < 2.t24 = 0,2 s < 2.t23 = 0,3 s th× U’32 = 0 vµ U’42 = 0
Do ®ã : 2,Udt = 0,667.U’12 víi U’12 = U12(t – 2.t12)
Bíc ®Çu ®· cã U’12 trong kho¶ng thêi gian (t¬ng ®èi ®èi víi nót 2) t < 2.t12.
BiÕt 2.Udt, Zdt vµ C2 tÝnh ®îc ®iÖn ¸p nót 2 theo ph¬ng ph¸p tiÕp tuyÕn.
Ta cã : T = Zdt.C2 = 133,33.1349,6.10-12 = 0,179 (s)
Theo c«ng thøc 4 – 8 : U2 = (2,Udt – U2(t))
U2 = 0,277.(2,Udt – U2(t))
U2(t + t) = U2(t) + U2
BiÓu thøc trªn cho ta tÝnh liªn tiÕp c¸c gi¸ trÞ cña U2(t)
§iÖn ¸p ph¶n x¹ t¹i nót 2: U21 = U2 + U’12
U23 = U2 + U’32
U24 = U2 + U’42
Trong kho¶ng thêi gian(t¬ng ®èi víi nót 2): t < 2.t42 = 0,2 s < 2.t23 th×
U’32 = U’42=0
Sau khi tÝnh ®îc U2 trong kho¶ng thêi gian t = 2.t12 cÇn trë vÒ nót 1, tiÕp theo l¹i xem nót 2.
* Nót 3.
Lµ nót cã ba ®êng d©y ®i tíi víi t«ng trë sãng Z = 400 (). Tæng trë tËp trung la ®iÖn dung C3 = 1810 (pF) ta cã s¬ ®å Peterson nh h×nh.
Ta cã: Zdt = Z = 400 ()
= = = 2
2.Udt =
Ta cã U’23 lµ sãng ph¶n x¹ tõ nót 2 truyÒn tíi : U’23 = U2 – U’32
U32 = U3 – U’23
U’32 = U32(t – 2.t23)
Khi t < 2.t23 = 0,3 s th× U’32 = 0 do ®ã U’23 = U2
Theo ph¬ng ph¸p tiÕp tuyÕn ta cã:
Ta cã : Tc3 = Zdt.C3 = 400.1810.10-6 = 0,724 (s)
* Nót 4.
Lµ nót cã mét ®êng d©y ®i tíi víi tæng trë sãng Z = 400. Tæng trë tËp trung lµ ®iÖn trë phi tuyÕn cña chèng sÐt van, do ®ã cÇn tÝnh b»ng ph¬ng ph¸p ®å thÞ. Tõ ®©y ta cã s¬ ®å Peterson nh h×nh vÏ
Trong s¬ ®å trªn Z®t nèi víi chèng sÐt van kh«ng khe hë ZnO l¾p song song víi ®iÖn dung tËp trung t¹i nót 4 lµ C = 320 (pF)
TÝnh gÇn ®óng cã thÓ bá qua C
Ucsv = K.Icsv Trong ®ã : K = 373,5 vµ
Ucsv + Icsv.Zdt = 2.U’24 = 2.Udt
Ta cã U’24 lµ sãng ph¶n x¹ tõ nót 2 truyÒn tíi : U24 = U2 – U’42
U42 = U4 – U’24
U’24 = U24(t – 2.t24)
Khi t < 2.t24 = 0,2 s th× U’42 = 0 do ®ã U’24 = U2
Ta tÝnh ngay ®îc U4 trong kho¶ng nµy b»ng ph¬ng ph¸p ®å thÞ(dùa vµo Udt, Zdt vµ ®Æc tÝnh V – A cña chèng sÐt van).
Khi t > 2.t42 = 0,2s th× U’42 0 nhng vÉn cã thÓ tÝnh ®îc tiÕp v× ®· cã U3 ë bíc tríc ®ã. Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®îc lÆp ®i lÆp l¹i gi÷a c¸c nót 4vµ 2.
4) D¹ng sãng qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn vµo tr¹m.
Víi tr¹m cÇn b¶o vÖ ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n víi d¹ng sãng xiªn gãc cã biªn ®é b»ng ®iÖn ¸p U50% c¸ch ®iÖn trêng d©y. Ta cã ph¬ng tr×nh d¹ng sãng nh sau :
U =
a : ®é dèc ®Çu sãng (KV/s)
U50% : ®iÖn ¸p phãng ®iÖn U50% cña ®êng d©y. Víi ®êng d©y 220 KV ta cã U50% = 1140 KV.
5) KiÓm tra an toµn c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m :
a . KiÓm tra ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p :
§å thÞ h×nh vÏ ®êng cong chÞu ®ùng ®iÖn ¸p c¸ch ®iÖn m¸y biÕn ¸p lµ ®êng (1) vµ ®iªn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p khi cã sãng truyÒn vµo tr¹m tõ ®êng d©y 220 KV lµ ®êng (2).
§Æc tÝnh chÞu ®ùng cña m¸y biÕn ¸p 220 KV.
Tra trong gi¸o tr×nh kü thuËt ®iÖn cao ¸p ta cã ®Æc tÝnh c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p theo ®iÖn ¸p chÞu ®ùng cùc ®¹i nh h×nh vÏ :
Ta cã b¶ng sau :
B¶ng gi¸ trÞ chÞu ®ùng ®iÖn ¸p c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p :
t(ms)
0
1
1.5
2
3
4
5
6
7
8
U/Umax
0.31
0.85
1.05
1.03
1.02
1.01
0.99
0.97
0.95
0.93
U(KV)
310
850
1050
1030
1020
1010
990
970
950
930
Tõ ®ã ta cã:
U®m = 220 KV
U max = 1000 KV
Tõ ®å thÞ h×nh vÏ trªn ta thÊy r»ng ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p khi cã sãng truyÒn vµo tr¹m tõ ®êng d©y 220 KV ®Òu n»m díi kh¶ n¨ng c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p do ®ã m¸y biÕn ¸p lµm viÖc an toµn.
b. KiÓm tra dßng ®iÖn qua chèng sÐt van :
§Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn lµm viÖc binh thêng cña chèng sÐt van cÇn ph¶i h¹n chÕ dßng ®iÖn qua nã kh«ng ®îc vît qu¸ 5 dÕn 10 KA.
Dßng ®iÖn sÐt lín lµm cho ®iÖn ¸p d t¨ng cao ¶nh hëng tíi sù phèi hîp c¸ch ®iÖn trong néi bé tr¹m biÕn ¸p vµ cã thÓ g©y ra h háng cho chèng sÐt van.
Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n trong b¶ng ta thÊy dßng ®iÖn qua chèng sÐt van lín nhÊt lµ
icsvanmax = 7,266 KA < 10 KA vËy ®¶m b¶o cho chèng sÐt van lµm viÖc b×nh thêng.
c. KiÓm tra an toµn cho c¸ch ®iÖn cña thanh gãp 220 KV :
§iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch cña chuçi sø 13 b¸t sø lo¹i P = 4,5
t(ms)
1
2
3
4
5
6
7
8
Up®
1780
1620
1480
1360
1280
1220
1180
1180
Tõ ®ã ta cã:
§å thÞ biÓu diÔn ®êng ®Æc tÝnh phãng ®iÖn cña chuçi c¸ch ®iÖn ®êng (1) vµ ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn thanh gãp cña tr¹m khi cã sãng truyÒn vµo tr¹m ®êng (2) .
Tõ ®å thÞ ta thÊy ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn thanh gãp cña tr¹m khi cã sãng truyÒn vµo tr¹m lu«n n»m díi ®êng ®Æc tÝnh phãng ®iÖn cña chuçi sø c¸ch ®iÖn v× vËy thanh gãp cña tr¹m ®îc b¶o vÖ an toµn.
KÕt luËn :
Sãng khóc x¹ sÏ gi¶m ®i khi sè ®êng d©y t¨ng lªn vµ ngîc l¹i. Khi sãng lan truyÒn tõ bÊt kú mét ®êng d©y nµo ®ã vµo tr¹m th× theo s¬ ®å Peterson ®iÖn ¸p cña thanh gãp cña tr¹m sÏ gi¶m di ( n – 1) lÇn nÕu nh cã n lé d©y nèi vµo thanh gãp. Trong c¸c phÇn tÝnh to¸n ë trªn ta ®· tÝnh cho trêng hîp nguy hiÓm nhÊt lµ trêng hîp vËn hµnh chØ víi mét ®êng d©y vµ mét m¸y biÕn ¸p, kÕt qu¶ cho thÊy c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m ®îc b¶o vÖ an toµn.
Víi trêng hîp cô thÓ lµ vËn hµnh víi 5 lé ®êng d©y nèi vµo tr¹m vµ cïng víi 2 m¸y biÕn ¸p còng vËn hµnh th× cµng ®¶m b¶o an toµn cho tr¹m khi cã sãng lan truyÒn tõ ®êng d©y vµo tr¹m.
VËy víi chèng sÐt van ®· chän vµ c¸ch bè trÝ thiÕt bÞ trong tr¹m nh ®· thiÕt kÕ lµ hîp lý ®¶m b¶o cho tr¹m biÕn ¸p vËn hµnh an toµn.
Ban ve (A0).rar
