Đồ án Tốt nghiệp Cao áp trạm 220/110 Bắc Ninh

61,40 2322,80 3484,21 4645,61 5807,01 6968,41 8129,82 9291,22 10452,62 11614,02 10 1226,98 2453,95 3680,93 4907,91 6134,88 7361,86 8588,84 9815,81 11042,79 12269,77 15 1460,83 2921,65 4382,48 5843,31 7304,13 8764,96 10225,79 11686,61 13147,44 14608,27 20 1590,28 3180,56 4770,85 6361,13 7951,41 9541,69 11131,98 12722,26 14312,54 15902,82 Bảng 3.25: Giá trị Udsa,t(khi Rc=24Ω) Khi chưa có sóng phản xạ a t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 -47,67 -95,34 -143,00 -190,67 -238,34 -286,01 -333,68 -381,34 -429,01 -476,68 0,5 -85,86 -171,72 -257,58 -343,44 -429,30 -515,16 -601,02 -686,88 -772,74 -858,60 1 -120,96 -241,92 -362,88 -483,84 -604,80 -725,76 -846,72 -967,68 -1088,63 -1209,59 1,46 -152,00 -304,00 -456,01 -608,01 -760,01 -912,01 -1064,01 -1216,01 -1368,02 -1520,02 Khi có sóng phản xạ từ cột lân cận về a t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1,46 -121,45 -242,89 -364,34 -485,79 -607,23 -728,68 -850,13 -971,57 -1093,02 -1214,47 2 -149,91 -299,82 -449,74 -599,65 -749,56 -899,47 -1049,39 -1199,30 -1349,21 -1499,12 3 -196,80 -393,61 -590,41 -787,21 -984,02 -1180,82 -1377,62 -1574,43 -1771,23 -1968,04 4 -237,66 -475,32 -712,98 -950,64 -1188,30 -1425,96 -1663,62 -1901,28 -2138,94 -2376,60 5 -273,59 -547,18 -820,77 -1094,35 -1367,94 -1641,53 -1915,12 -2188,71 -2462,30 -2735,88 6 -305,34 -610,68 -916,02 -1221,36 -1526,70 -1832,04 -2137,38 -2442,72 -2748,06 -3053,40 7 -333,49 -666,97 -1000,46 -1333,95 -1667,43 -2000,92 -2334,40 -2667,89 -3001,38 -3334,86 8 -358,49 -716,97 -1075,46 -1433,95 -1792,44 -2150,92 -2509,41 -2867,90 -3226,38 -3584,87 9 -380,73 -761,45 -1142,18 -1522,90 -1903,63 -2284,35 -2665,08 -3045,80 -3426,53 -3807,25 10 -400,53 -801,05 -1201,58 -1602,11 -2002,63 -2403,16 -2803,69 -3204,21 -3604,74 -4005,27 15 -471,66 -943,32 -1414,98 -1886,64 -2358,30 -2829,96 -3301,61 -3773,27 -4244,93 -4716,59 20 -512,04 -1024,07 -1536,11 -2048,15 -2560,18 -3072,22 -3584,26 -4096,30 -4608,33 -5120,37 Bảng 3.26: Giá trị Ucda,t(khi Rc=24Ω) Khi chưa có sóng phản xạ a t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 158,52 202,64 246,76 290,87 335,00 379,13 423,23 467,36 511,47 555,59 0,5 362,82 611,25 859,67 1108,11 1356,53 1604,95 1853,38 2101,80 2350,23 2598,65 1 496,25 878,12 1259,97 1641,81 2023,66 2405,53 2787,37 3169,22 3551,07 3932,93 1,46 602,27 1090,13 1578,00 2065,86 2553,73 3041,60 3529,46 4017,32 4505,20 4993,05 Khi có sóng phản xạ từ cột lân cận về a t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1,46 546,98 979,55 1412,13 1844,71 2277,28 2709,86 3142,44 3575,00 4007,59 4440,16 2 643,57 1172,75 1701,93 2231,11 2760,29 3289,47 3818,65 4347,82 4877,00 5406,17 3 795,60 1476,81 2158,00 2839,20 3520,41 4201,61 4882,81 5564,00 6245,21 6926,41 4 923,69 1732,99 2542,26 3351,55 4160,84 4970,14 5779,42 6588,70 7398,00 8207,29 5 1034,27 1954,14 2874,00 3793,88 4713,74 5633,61 6553,48 7473,34 8393,22 9313,09 6 1130,95 2147,51 3164,08 4180,63 5197,19 6213,75 7230,31 8246,88 9263,43 10279,98 7 1216,16 2317,91 3419,67 4521,43 5623,19 6724,94 7826,70 8928,45 10030,21 11131,96 8 1291,62 2468,83 3646,03 4823,24 6000,46 7177,67 8354,89 9532,11 10709,31 11886,51 9 1358,68 2602,96 3847,26 5091,54 6335,82 7580,10 8824,38 10068,69 11312,96 12557,24 10 1418,47 2722,54 4026,60 5330,68 6634,75 7938,82 9242,88 10546,95 11851,02 13155,10 15 1635,58 3156,76 4677,93 6199,10 7720,29 9241,48 10762,64 12283,82 13805,00 15326,18 20 1763,60 3412,80 5062,00 6711,19 8360,39 10009,59 11658,78 13307,98 14957,19 16606,37 Ta vẽ đồ thị Ucda,t(khi Rc=24Ω) Hình 3.11: Đồ thị Ucd(a,t)khi Rc=24Ω Từ đồ thị này ta xác định được các cặp thông số (ti,ai) là giao của đường cong Ucđ(a,t) và đặc tuyến V - S. Dựa vào các cặp thông số này ta xác định được đường cong nguy hiểm I = f(a) từ đó xác định được miền nguy hiểm và xác suất phóng điện Vpđ Bảng 3.21: Đặc tính xác suất phóng điện . 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6,8 2,9 1,8 1 0,7 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 68 58 54 40 35 30 28 24 18 10 0,073876 0,108368 0,126316 0,215981 0,261585 0,316819 0,34205 0,398702 0,501749 0,681716 0,39954 0,15963 0,06378 0,02548 0,01018 0,00406 0,00162 0,00064 0,00025 0,0001 0,23990 0,09585 0,03829 0,01530 0,00611 0,00244 0,00097 0,00039 0,000156 0,01772 0,01039 0,00484 0,00330 0,00160 0,00077 0,00033 0,00016 0,00008 Vậy υpd=υI.Δυai=0,039 Suất cắt điện của đường dây khi sét đánh vào đỉnh cột =75,01.0,67.0,039=1,96 (lần/100km.năm). *)Nhận xét:Khi giá trị điện trở cột khác nhau thì suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột là khác nhau. Giá tri điện trở cột tăng thì suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột tăng. Suất cắt tổng cộng do sét đánh vào đường dây. +)Khi Rc=8Ω Suất cắt điện do sét đánh vào đường dây. =0,255+0,001+0,36 =0,62 (lần/100km.năm) Chỉ tiêu chống sét của đường dây tải điện. (năm/1lần cắt điện). +)Khi Rc=16Ω Suất cắt điện do sét đánh vào đường dây. =0,255+0,065+0,95=1,27 (lần/100km.năm) Chỉ tiêu chống sét của đường dây tải điện. (năm/1lần cắt điện). +)Khi Rc=24Ω Suất cắt điện do sét đánh vào đường dây. =0,255+0,34+1,96=2,55 (lần/100km.năm) Chỉ tiêu chống sét của đường dây tải điện. (năm/1lần cắt điện). Kết Luận: Khi giá tri điện trở cột tăng thì suất cắt tổng cộng do sét đánh vào đường dây cũng tăng. Như vậy khi tính toán thiết kế ta phải làm cách giảm điện trở cột để giảm suất cắt khi có sét đánh. Chương4: Bảo vệ sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm 4.1. 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 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 đưa đến sự cố trong hệ thống điện. Bởi vậy khi nghiên cứu biện pháp bảo vệ chống sét cho hệ thống điện cần phải dựa trên cơ sở của sự tính toán phân tích các quá trính truyền sóng trên đường dây. Trong trạm biến áp có những thiết bị rất quan trọng, giá thành cao, cách điện của các thiết bị này lại rất yếu. Vì vậy bảo vệ 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 van tăng cường bảo vệ cho đoạn đường dây gần trạm hoặc sử dụng đường dây cáp, tụ điện, kháng điện... 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. Với các trạm đơn giản thì việc tính toán các chỉ tiêu có thể thực hiện một cách tương đối 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. Để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của chống sét van ta cần hạn chế dòng qua chống sét van không quá 510kA, dòng điện sét quá lớn sẽ gây nên điện áp dư tăng cao, ảnh hưởng tới cách điện trong nội bộ trạm và có thể làm hỏng chống sét van. Trên cơ sở cấu 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 một hay một 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. Do trạm được bảo vệ với mức an toàn cao nên khi xét độ bền cách điện của 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 vẫn xếp chồng với một điện áp nhảy vọt hoặc dao động. Vì thế phải lấy điện áp thí nghiệm phóng điện xung kích với sóng cắt và toàn sóng so sánh với toàn bộ đường cong sóng quá điện áp. 4.2.Phương pháp tính toán quá điện áp trên cách điện của thiết bị khi có sóng truyền vào trạm 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 thì 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 giải quyết vấn đề một cách chính xác và nhanh chóng. Phương pháp tính toán trực tiếp phức tạp hơn và chỉ dùng cho trạm có kết cấu đơn giản. Cơ sở của phương pháp tính toán trực tiếp là lập sơ đồ thay thế và dựa trên quy tắc sóng đẳng trị và phương pháp lập bảng của các sóng tới để lần lượt tính toán trị số điện áp tại các nút chính. Ta biết rằng qua trình truyền sóng sẽ hoàn toàn xác định được nếu 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 , thì khi tới x sóng sẽ có dạng với . Hình 4.1: Quá trình truyền sóng giữa hai nút. Từ đó 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 hồi tại nút m và chỉ lùi một khoảng thời gian. Việc xác định sóng phản xạ và khúc xạ tại một nút dễ dàng giải được nhờ quy tắc sóng Petersen và nguyên lý sóng đẳng trị. Theo quy tắc Petersen, một sóng truyền trên đường dây có tổng trở sóng Z đến một tổng trở tập trung Zx ở cuối đường dây thì sóng phản xạ và khúc xạ ở cuối đường dây có thể tính được nhờ sơ đồ tương đương với thông số tập trung như sau Hình 4.2: Sơ đồ tương đương của quy tắc Petersen. Với sơ đồ này, sóng khúc xạ Ux được tính như điện áp trên phần tử Zx còn sóng phản xạ được tính theo công thức (4.1) Ut: là sóng tới nút x. + Nếu Z và Zx là các thông số tuyến tính, Ut là hàm thời gian có ảnh phức hoặc toán tử thì có thể tìm Ux bằng phương pháp toán tử. + Nếu Zx là điện dung tập trung và Ut có dạng đường cong bất kỳ thì Ux được xác định bằng một trong những phương pháp giải gần đúng, ví dụ như phương pháp tiếp tuyến. + Nếu Zx là phi tuyến (chẳng hạn như tổng trở của chống sét van) thì phải xác định Ux bằng phương pháp đồ thị. Trường hợp nút x có nhiều đường dây đi tới thì có thể lập sơ đồ Petersen bằng cách áp dụng quy tắc sóng đẳng trị. Trong trường hợp này sơ đồ tương đương vẫn giống như khi có một đường dây chỉ khác trị số nguồn phải lấy là 2Uđt và tổng trở sóng phải lấy là Zđt với 2Uđt và Zđt xác định theo các công thức sau: (4.2) Trong đó: : sóng tới x từ nút m ( ở đây phải tính trị số của sóng khi đã tới x ). : là hệ số khúc xạ. (4.3) : tổng trở sóng của đường dây nối nút m và nút x. (4.4) Sóng khúc xạ Ux cũng được tính bằng các phương pháp như đối với trường hợp có một đường dây tuỳ theo tính chất của Zx. Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý sóng đẳng trị. * Xác định điện áp tại điểm nút bằng phương pháp đồ thị. Nếu như điểm nút có ghép điện cảm, điện dung hoặc phần tử phi tuyến và sóng tới có dạng bất kỳ thì việc xác định điện áp điểm nút bằng phương pháp toán học thường rất phức tạp. Trong các trường hợp này người ta dùng phương pháp đồ thị. a). Tác dụng của sóng bất kỳ lên điện trở phi tuyến đặt ở cuối đường dây. Giả thiết sóng tới Ut(t) truyền theo đường dây có tổng trở sóng Z tác dụng lên điện trở phi tuyến có đặc tính V – A: UR = f(iR) như hình sau: Hình 4.4: Đặc tính điện trở phi tuyến Hình 4.5: Sơ đồ thay thế theo quy tắc Petersen. Ta có phương trình: ( 4.5 ) Để xác định điện áp ta dùng phương pháp đồ thị được biểu diễn như hình sau Hình 4. 6: Phương pháp cộng đồ thị. Phần bên phải vẽ đường đặc tính V – A của điện trở phi tuyến và điện áp giáng trên tổng trở sóng Z có giá trị bằng iR.Z, sau đó xây dựng đường cong UR + iR.Z. Phần bên trái vẽ quan hệ 2Ut(t). Ứng với một giá trị bất kỳ của sóng tới sẽ xác định được điểm a trên đường cong 2Ut(t) và điểm b trên đường UR + iR.Z. Từ b dóng thẳng xuống gặp đường đặc tính V – A sẽ được điểm c cho cặp nghiệm (UR,iR). Quan hệ của UR(t) theo thời gian được vẽ bằng cách từ điểm c kéo đường thẳng ngang cho gặp đường thẳng đứng vẽ từ điểm a chúng giao nhau ở điểm d, đó là một điểm của đường cong UR(t). Độ chênh lệch giữa hai đường cong Ut(t) và UR(t) cho ta sóng phản xạ từ phía điện trở phi tuyến trở về đường dây. Quan hệ i(t) được vẽ bằng cách từ điểm c xác định được iR. Với trị số iR này xác định sang trục toạ độ mới như hình vẽ. Từ UR(t) ở điểm d đã xác định ở trên ta xác định được điểm e là một điểm của iR(t) bằng cách từ d kẻ đường thẳng với Oi nó cắt đường thẳng qua I song song với Ot ở e. Làm tương tự với các điểm khác ta sẽ xác định được đường cong iR(t). b). Sóng bất kỳ tác dụng lên chống sét van đặt cuối đường dây. Chống sét van là thiết bị bán dẫn điện với các điện trở phi tuyến (M đến ). Phổ biến là loại điện trở phi tuyến trên cơ sở ôxit kẽm ZnO. Với loại chống sét van này thì nó luôn làm việc kể cả khi điện áp làm việc. Dưới tác dụng của điện áp danh định lưới điện, dòng điện rò qua nó là rất bé (nhỏ hơn 10mA). Nhưng khi có điện áp lớn đặt vào thì điện trở sẽ giảm mạnh. Điều này được thể hiện rất rõ trong đặc tính V-A của chống sét van ZnO. Hình 4.7: Đặc tính V – A của chống sét van ZnO thay đổi trong khoảng từ 0,02 0,03 Với trạm ta chọn chống sét van có đặc tính V – A như sau: Cách xác định điện trở trên chống sét van cũng là cách xác định điện áp trên điện trở phi tuyến. c). Sóng bất kỳ tác dụng lên điện dung đặt cuối đường dây (phương pháp tiếp tuyến). Thực chất phương pháp này là giải đồ thị bằng phương trình vi phân dạng: (4.6) Xét với điện dung ở cuối đường dây và giả thiết điện dung được nạp sẵn tới điện áp Uco. Ta có sơ đồ Petersen như hình sau: Hình 4.8: Sơ đồ Petersen Từ sơ đồ Peterxen ta có: (4.7) Đặt (4.8) (4.9) Thường chọn các khoảng đều nhau nhưng có độ chính xác cần thiết làm sao cho các khoảng phân chia trùng với các điểm đặc biệt. 4.3. Tính toán bảo vệ khi có sóng quá điện áp truyền vào trạm 4.3.1 Mô tả trạm cần bảo vệ. Hình 4.9: Sơ đồ nhất thứ đơn giản của trạm. Các thiết bị chính cần được bảo vệ + Máy biến áp. + Thanh góp + Chống sét van. + Máy cắt 4.3.2. Lập sơ đồ thay thế tính toán trạng thái sóng của trạm. Sơ đồ xuất phát thường rất phức tạp do đó để quá trình tính toán không phức tạp lắm ta cần có sự đơn giản hoá hợp lý. Dựa vào sơ đồ đầy đủ phân tích sơ bộ tìm ra trạng thái bất lợi nhất. Thường đó là trạng thái vận hành mà thiết bị cần bảo vệ (máy biến áp, máy cắt ...) ở xa chống sét van, quá trình lan truyền sóng trên đường dây qua ít các nút có điện dung tập trung và nhiều đường dây rẽ nhánh. Với sơ đồ trạm đã cho ta có sơ đồ như hình sau. Hình 4.10: Sơ đồ trạng thái sóng nguy hiểm. Sơ đồ thay thế được lập như sau. Dựa vào trạng thái sóng nguy hiểm lập sơ đồ thay thế ở trạng thái sóng nguy hiểm. Trong sơ đồ này đường dây thanh góp được thay thế bằng mạch gồm nhiều chuỗi phần tử hình điện cảm và điện dung được lấy theo tổng trở sóng và tốc độ truyền sóng của chúng. Trong tính toán thường lấy gần đúng tổng trở sóng Z = 400 cho cả đường dây và thanh góp. Tốc độ truyền sóng lấy v = 300m/s. Các thiết bị khác được thay bằng các điện dung tập trung tương đương của nó. Các giá tri điện dung này có thể tra trong các bảng. Ta có sơ đồ thay thế như hình sau: Hình 4.11: Sơ đồ thay thế trạng thái sóng nguy hiểm. Trong sơ đồ hình 4.11điện dung có các giá trị như sau. Máy biến áp: Dao cách ly: Thanh góp : : chiều dài thanh góp. Máy cắt : Sơ đồ trạng thái sóng rút gọn. Từ sơ đồ thay thế trạng thái sóng nguy hiểm ta rút gọn sơ đồ về 4 điểm như sau: + Điểm 1: điểm đặt tại dao cách ly của đường dây. + Điểm 2: điểm đặt tại thanh góp. + Điểm 3: điểm đặt tại chống sét van. + Điểm 4: điểm đặt tại máy biến áp. Từ sơ đồ ta có khoảng cách giữa các điểm như sau. + Khoảng cách giữa điểm 1 và điểm 2 : L12= 30m. + Khoảng cách giữa điểm 2 và điểm 3 : L23 = 61m. + Khoảng cách giữa điểm 3 và điểm 4 : L34 = 5m Ta có sơ đồ thay thế trạng thái sóng nguy hiểm sau khi được rút gọn như sau: Hình 4.12: Sơ đồ thay thế rút gọn của trạng thái sóng nguy hiểm. Ta qui đổi điện dung về các điểm cần xét theo qui tắc phân bố lực: CA = C0 ;CB = C0 Trong sơ đồ hình 4 .12 điện dung nhận các giá trị như sau. Thiết lập phương pháp tính điện áp với tất cả các nút trên sơ đồ rút gọn. Thời gian truyền sóng giữa các nút. Thời gian truyền sóng giữa nút 1 và nút 2. Thời gian truyền sóng giữa nút 2 và nút 3. Thời gian truyền sóng giữa nút 3 và nút 4 Ta chọn . Để thuận tiện cho việc tính toán điện áp tại các nút ta lấy thời điểm sóng tới nút 1 làm gốc thời gian. Vì vậy theo con đường truyền sóng, gốc thời gian của các nút sau chậm hơn nút trước nó một khoảng thời gian bằng thời gian truyền từ nút trước. Tính toán điện áp tại các nút. Nút 1 Là nút có hai đường dây đi tới với tổng trở sóng Z = 400. Tổng trở tập trung là điện dung C1 . Từ đây ta có sơ đồ Petersen như sau. Hình 4.13: Sơ đồ Petersen tại nút 1. Khi (gốc thời gian nút 1) thì U’21= 0 nên: Khi (gốc thời gian nút 1) thì U’21 0 nên: Để tính được 2Uđt ở thời gian này ta phải quan tâm tới nút 2.Ta tạm dừng tính nút 1 và đi tính nút 2. Sau khi tính được điện áp tại nút 2 ta quay trở lại tính điện áp tại nút 1. Do tổng trở tập trung tại nút 1 là điện dung C1 = 414,33pF. Nên theo phương pháp tiếp tuyến ta có: Với U1(0) = 0 (gốc thời gian đối với nút 2) Nút 2 Hình 4.14: Sơ đồ Petersen tại nút 2 Giống với nút 1 ta có: Khi (gốc thời gian nút 2). (gốc thời gian nút 1) thì U’32= 0 nên: Khi (gốc thời gian nút 2). (gốc thời gian nút 1) thì U’32 0 nên: Để tính được 2Uđt ở thời gian này ta phải quan tâm tới nút 3. Ta tạm dừng tính nút 2 và đi tính nút 3. Sau khi tính được điện áp tại nút 3 ta quay trở lại tính điện áp tại nút 2. Điện dung C2 = 929,36pF. Với U2(0) = 0 (gốc thời gian đối với nút 3) Nút 3 Trong trường hợp này ta có thể bỏ qua giá trị điện dung C3 và có sơ đồ Petersen như hình vẽ: Hình 4.15: Sơ đồ Petersen tại nút 3 Giống với nút 1 ta có: Khi (gốc thời gian đối với nút 3) (gốc thời gian đối với nút 1) thì U’43= 0 : Khi (gốc thời gian đối với nút 3). (gốc thời gian đối với nút 1) thì U’43 0 : Để tính được 2Uđt ở thời gian này ta phải quan tâm tới nút 4. Ta tạm dừng tính nút 3 và đi tính nút 4. Sau khi tính được điện áp tại nút 4 ta quay trở lại tính điện áp tại nút 3. Do tổng trở tập trung tại nút 3 là phần tử phi tuyến nên ta sử dụng phương pháp đồ thị. Từ 2Uđt ta tìm được U3. Nút 4 Là nút có một đường dây đi tới với tổng trở sóng Z = 400. Tổng trở tập trung là điện dung C. Từ đây ta có sơ đồ Petersen như hình vẽ: Hình 4.16: Sơ đồ Petersen tại nút 4 Ta có: Do tổng trở tập trung tại nút 4 là điện dung C4 = 1500pF. Nên theo phương pháp tiếp tuyến ta có: Với U4(0) = 0 (gốc thời gian tại nút 4). Các đặc tính cách điện tại các nút cần bảo vệ. Đặc tính chịu đựng của máy biến áp 220kV Tra trong giáo trình kỹ thuật điện cao áp ta có đặc tính cách điện của máy biến áp theo điện áp chịu đựng cực đại. Hình 4.17: Đặc tính chịu đựng của máy biến áp Uđm=220kV Umax=1000kV Từ đồ thị trên ta xác định được điện áp chịu đựng của cách điện máy biến áp như sau. Bảng 4.18: Điện áp chịu đựng của máy biến áp theo thời gian t() 0 1 1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U/Umax 0,31 0,78 1 0,97 0,94 0,87 0,81 0,76 0,73 0,71 0,71 0,71 U(kV) 310 780 1000 970 940 870 810 760 730 710 710 710 Đặc tính V – A của chống sét van Hình 4.19: Đặc tính V – A của chống sét van Đặc tính cách điện của thanh góp Đặc tính cách điện của thanh góp chính là đặc tính phóng điện của chuỗi sứ Bảng 4.20: Đặc tính V-S của thanh góp t() 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 U(kV) 1740 1580 1440 1360 1220 1180 1180 1180 1180 1180 1180 1180 . Hình 4.21: Đồ thị đặc tính V-S của thanh góp. Dạng sóng quá điện áp truyền vào trạm. Với trạm cần bảo vệ ta tiến hành tính toán với dạng sóng xiên góc có biên độ bằng điện áp U50% cách điện đường dây. Ta có phương trình dạng sóng như sau. a: độ dốc đầu sóng (kV/) U50%: điện áp phóng điện U50% của đường dây. Với đường dây 220kV ta có U50%= 1140kV. Ta tính toán với sóng có độ dốc a = 300(kV/) Điện áp tại các nút có dạng như hình vẽ: Hình 4.22: Điện áp tại các nút khi có sóng có độ dốc a=300kV/ms truyền vào trạm Dựa vào 2Udt3 và đặc tính của chống sét van ta xác định Icsv bằng phương pháp đồ thị như hình vẽ: Nhận xét: Khi có sóng truyền vào trạm thì: Điện áp tại các nút luôn nhỏ hơn đặc tính phóng điện của chuỗi sứ. Điện áp trên máy biến áp nhỏ hơn đưòng cong chịu đựng của máy biến áp Dòng trên chống sét van nhỏ hơn 10kA Vậy trạm được bảo vệ an toàn. Chương5: Cường độ điện trường của đường dây 5.1 Đặt vấn đề Các dạng trường điện từ luôn tồn tại trong tự nhiên trên trái đất, có thể chia thành hai dạng: - Điện từ trường dạng tĩnh và tần số thấp mà nguồn gây ra là các đường dây tải điện, các thiết bị dân dụng, máy tính cá nhân. - Điện từ trường dạng tần số cao mà nguồn phát là ra-đa, các cơ sở phát thanh truyền hình, điện thoại di động và các đài phát của chúng. Bức xạ do trường điện từ yếu, không đủ khả năng phá huỷ các liên kết phân tử các tế bào, không có khả năng ion hoá. Tuy nhiên trong vùng ảnh hưởng của điện trường, con người sẽ chịu những kích thích thần kinh hoặc cơ. Những ảnh hưởng này tỷ lệ với độ lớn của cường độ điện trường và thời gian duy trì trong vùng có trường điện. Vùng xung quanh gần các đường dây tải điện và các thiết bị điện cao áp và siêu cao áp khi vận hành sẽ xuất hiện trường điện từ và nó sẽ tác động lên các vật thể nằm trong vùng ảnh hưởng. Cấp điện áp càng cao thì sự tác động của chúng đối với môi trường xung quanh càng thể hiện rõ nét. Tại Việt Nam có các tiêu chuẩn an toàn điện từ trường như sau: - Cường độ điện trường tác dụng trực tiếp lên người không được lớn hơn 25kV/m. - Thời gian cho phép làm việc trong một ngày đêm dưới điện trường: Cường độ điện trường <5 5 8 10 15 18 20 >20 Thời gian cho phép làm việc (h) Không hạn chế 8 4,25 3 1,33 0,8 0,5 10 phút Theo tiêu chuẩn nghành quy định “ Vùng ảnh hưởng của điện trường là khoảng không gian trong đó điện truờng tần số công nghiệp lớn hơn 5kV/m ”. Để đánh giá được mức độ ảnh hưởng của điện trường thì ta phải biết được phân bố của điện trường bên dưới đường dây. Phân bố điện trường phụ thuộc rất nhiều yếu tố như điện áp truyền tải, độ cao đường dây, khoảng cách và độ cao điểm đo...Vì vậy việc xác định phân bố điện trường bên dưới đường dây là rất phức tạp. Đối với đường dây 220kV khi ta tăng chiều cao của dây dẫn thì giảm được điện trường max tại mặt đất cũng như trong vùng không gian gần mặt đất phía đường dây. Chính vì vậy đối với đường dây này cho phép tồn tại nhà và công trình bên trong hành lang bảo vệ an toàn. Trong đồ án này ta sẽ tính phân bố điện trường tại một độ cao xác định (h = 1,63m- độ cao trung bình của người) đối với một đường dây đã biết trước bằng một phương pháp tính toán cụ thể. 5.2.Lý thuyết tính toán: Định luật Culông Định luật: Hai điện tích điểm đứng yên ở hai điểm M1, M2 trong một hệ quy chiếu quán tính đặt trong chân không (hình 5.1) tác dụng lực tĩnh điện với nhau ( điện tích nọ tác dụng với trường của điện tích kia ) theo luật: (5.1) (5.2) Hình 5.1: Lực tĩnh điện giữa hai điện tích điểm. Trong đó: : lực tác dụng của điện tích q1 lên điện tích q2. : lực tác dụng của điện tích q2 lên điện tích q1. r12, r21: khoảng cách giữa hai điện tích điểm. : véctơ đơn vị chỉ phương. : hằng số điện môi tuyệt đối . Ta nhận thấy các lực F1, F2 bằng và ngược chiều nhau. Vậy tác dụng lực tĩnh điện giữa hai điện tích cũng tuân theo luật cân bằng tác dụng ( định luật Newton 3 ). Từ định luật Culông, suy ra mấy hệ luận sau. Hệ luận 1: Trong chân không cường độ trường tĩnh điện ở M2 ứng với một điện tích điểm q1 đặt yên ở M1 bằng: (5.3) Khi đã quy ước rõ cách xác định vị trí ta sẽ có: (5.4) Ta thấy rằng điện trường gắn với điện tích điểm có tính chất đối xứng xuyên tâm, có độ lớn chỉ phụ thuộc khoảng cách r. Vectơ cường độ điện trường E có chiều dời xa hoặc hướng vào vị trí đặt điện tích điểm, chiều của vectơ phụ thuộc tính chất điện tích điểm. +) Nếu q1 là điện tích dương thì vectơ E hướng ra xa điện tích q1. +) Nếu q1 là điện tích âm thì vectơ E hướng vào vị trí đặt điện tích q1. Hệ luận 2: Riêng đối với một môi trường tuyến tính theo nguyên tắc xếp chồng, cường độ trường ứng với một số điện tích q1, q2, ....qn bằng sự xếp chồng các thành phần ứng với mỗi điện tích. (5.5) Từ đây cũng suy ra trường ứng với một phân bố điện tích khối : (5.6) : là vectơ chỉ phương điểm M so với điểm đặt nguyên tố chọn làm gốc. Hệ luận 3: Điện trường tĩnh có tính chất thế và có thể mô tả bởi phương trình Maxuel2 dạng rotE = 0. Định luật Gaux Định luật: Thông lượng vectơ cường độ điện trường E chảy ra khỏi một mặt kín S trong một môi trường, bằng tổng các điện tích (tự do và ràng buộc) bọc trong mặt đó chia cho . (5.7) Dùng khái niệm vectơ chuyển dịch D ta có phát biểu: Thông lượng vectơ chuyển dịch điện (hoặc cảm ứng điện) D chảy ra khỏi một mặt kín bọc những điện môi bất kỳ bằng tổng các điện tích tự do qtd bọc trong mặt đó. (5.8) Bài toán điện trường đối xứng xuyên trục. Một trục mang điện hoặc một vật dẫn hình trụ tròn thẳng, dài vô hạn đặt trong môi trường điện môi, có nhiều lớp hình trụ, đồng trục điện trường sẽ đối xứng qua trục và chỉ phụ thuộc vào riêng khoảng cách r đến trục. Trong trường hợp này , E, D.... chỉ phụ thuộc khoảng cách đến trục, ví dụ trường hợp một dây hoặc một trụ thẳng mang điện. Để tính D(r), E(r) ta lấy một mặt trụ tròn S có bán kính r và chiều dài l, đồng trục với vật dẫn. Giả sử điện tích phân bố trên trục dẫn với mật độ đường , tức điện tích bao trong mặt S bằng . Vận dụng định luật Gaux cho mặt S ta có: (5.9) (5.10) (5.11) Lấy tích phân được hàm thế so với mặt trụ bán kính r0 chọn làm mốc. (5.12) Trong trường hợp môi trường tuyến tính, tích phân cho ta kết quả: (5.13) Các phương pháp tính toán cương độ điện trường. Áp dụng các định luật và bài toán cơ bản nói trên ta sẽ có các phương pháp tính cường độ điện trường dưới đường dây cao áp. + Phương pháp tính trực tiếp. + Phương pháp tính gián tiếp. a). Phương pháp tính trực tiếp. Phương pháp này cho phép chúng ta tính cường độ điện trường ở mặt đất bên dưới đường dây cao áp tương đối nhanh và dễ dàng. Với phương pháp này ta có thể xác định được phân bố của cường độ điện trường trong không gian bên dưới đường dây ở độ cao bất kỳ. Tuy nhiên phương pháp tính toán rất phức tạp. Trong những trường hợp như vậy người ta thường sử dụng phương pháp tính gián tiếp. Vì vậy ở đây ta không quan tâm tới phương pháp tính trực tiếp mà ta chỉ quan tới phương pháp tính gián tiếp. b). Phương pháp tính gián tiếp. Phương pháp này cho phép tính toán điện trường ở một độ cao bất kỳ và quá trình tính toán đơn giản hơn đồng thời cho độ tin cậy cao. Trong phương pháp này điện trường được tính thông qua hàm thế . Để tính toán được trước hết ta xét bài toán điện thế ứng với hai trục dài thẳng song song mang điện. Và từ kết quả nhận được sẽ mở rộng cho trường hợp đường dây ba pha. Điện thế ứng với hai trục dài thẳng song song mang điện. Xét hai trục dài thẳng song song mang điện trái dấu, đặt cách nhau một khoảng cách 2h như hình 5 .2. Hình 5.2: Mô hình xét điện thế của hai trục dài thẳng song song mang điện. Tách ra mỗi trục riêng rẽ ta có bài toán đối xứng xuyên trục. Giả sử điện tích phân bố đều trên trục với mật độ đường và giả sử môi trường tuyến tính đồng nhất, đẳng hướng với . Trên mặt cắt ngang chọn hệ trục toạ độ Descarter có trục ox trùng với đường nối –q, +q và trục oy trùng với trung trực đoạn –q,+q. Ta vận dụng bài toán điện trường xuyên trục để tìm điện thế điểm M(r-,r+) bất kỳ. Khi chỉ xét riêng rẽ trục –q hoặc +q ta có giá trị thế thứ tự bằng: (5.14) (5.15) Trong đó , là những toạ độ các điểm mốc có thế bằng không. Xếp chồng lại ta có thế ở M(r-, r+). (5.16) (5.17) Dễ thấy rằng mặt phẳng đối xứng oy tức là tập hợp những điểm có r+= r-, đi qua gốc và đi xa đến vô cùng, là một mặt đẳng thế. Vì vậy ta chọn thế trên mặt đó bằng không, từ đó ta có tỷ số và do đó ta có điện thế tại điểm M: (5.18) Những điểm ở phía bên phải mặt phẳng ấy về phía điện tích dương có thế dương và những điểm phía bên trái có thế âm. Thế cao nhất, tức là lớn nhất ở lân cận trục điện dương và thế thấp nhất ở lân cận trục điện âm. Điện thế ứng với hai trục dài thẳng song song mang điện. Xét đường dây một mạch được bố trí hình cây thông như hình 5.3. Hình 5.3: Mô hình đường dây một mạch bố trí hình cây thông. DA,B,C: khoảng cách từ tim tuyến tới các pha (m). Dx : khoảng cách các pha theo phương thẳng đứng (m). HA,B,C: độ treo cao trung bình của các pha (m). x : khoảng cách từ tim tuyến tới điểm cần nghiên cứu. hp : độ cao cần tính toán. rA,B,C, r’A,B,C: khoảng cách điểm cần nghiên cứu đến các pha A, B, C và hình chiếu của nó qua mặt đất (m). Trên các pha có các điện tích qA, qB, qC ( ứng với đơn vị dài) và ảnh của chúng sẽ có các điện tích –qA, -qB, -qC. Các điện tích qA, qB, qC được xác định từ điện áp tức thời ở các pha có xét đến khi điện áp lưới tăng 10%. (5.19) C0: điện dung so với đất đối với một đơn vị dài của dây dẫn (F/m). uA, uB, uC: điện áp tức thời các pha. U: điện áp định mức. Thế tại điểm P do dây dẫn mang điện của cả ba pha gây ra bằng tổng thế của từng pha gây ra tại P. (5.20) (5.21) (5.22) (5.23) Thay các giá trị trên vào công thức 5.16 ta có: (5.24) : hằng số điện môi trong môi trường không khí. Trong công thức 5.24: (5.25) (5.26) (5.27) (5.28) (5.29) (5.30) Giá trị hiệu dụng của là: (5.31) Trong đó: (5.32) (5.33) (5.34) (5.35) (5.36) (5.37) Các biểu thức này có được là do biểu diễn hàm điều hoà dưới dạng phức số . Vì điện thế tại mặt đất bằng không do đó ta có giá trị cường độ điện trường tại điểm P là: (5.38) Xác định điện dung C0 của đường dây Điện dung C0 là một thông số rất quan trọng của đường dây. Để tính được cường độ điện trường của đường dây ta phải tính được điện dung C0 của đường dây. Xác định điện dung C0 người ta dựa vào phương pháp thay thế bờ(phương pháp soi gương) trong lý thuyết trường điện từ. Trong các chế độ làm việc bình thường các đường dây thường được giữ đối xứng với nhau bằng cách hoán vị các pha sau mỗi khoảng cách nhất định. Vì vậy điện dung trên các đường dây sẽ tương đương nhau. Để dẫn ra công thức tính điện dung C0 người ta bắt đầu từ các hệ số thế. (5.39) (5.40) (5.11) : xác định cụ thể dựa vào số lượng dây của đường dây. Với đường dây 3 dây hoán vị A, B, C tương ứng có các điện tích qA, qB, qC bố trí hình cây thông như hình 5.4. Hình 5.4: Sơ đồ xác định điện dung của đường dây bố trí bất kì. (5.42) (5.43) Do đối xứng nên: (5.44) (5.45) (5.46) 5.3. Tính toán cường độ điện trường của đường dây 220kV vào trạm 5.3.1Các thông số của đường dây. Điện áp định mức: U = 220kV. Khoảng cách các pha đến tim tuyến: DA = 3m; DB = DC = 4,5m. Khoảng cách giữa các pha theo phường thẳng đứng: D = 4m. Độ treo cao trung bình của dây dẫn. Ở vị trí cao nhất: HA = 21m; HB = HC = 17m. Ở vị trí võng nhất: HA = 15,89; HB = HC = 11,89m Độ cao tính toán hP = 1,63m( được tính theo chiều cao trung bình của người Việt Nam ). Loại dây dẫn AC – 240 có r = 8,74.10-3m. 5.3.2. Xác định điện dung C0 của đường dây a). Ở vị trí cao nhất: Theo công thức 5.46 ta có: b). Ở vị trí võng nhất (thấp nhất). Theo công thức 5 .46 ta có: 5.3.3. Thiết lập các công thức tính toán. a). Ở vị trí cao nhất Theo các công thức 5 .25 đến 5.30 ta có: Từ các công thức 5 32 đến 5.36 ta có: Theo công thức 5.31: Theo công thức 5.37 ta có: Xét với x biến đổi từ –20 -> 20m. Tiến hành lập bảng tính với các x này với bước tính . Kết quả tính toán cho ở bảng: Bảng 5.2: Tính toán phân bố cường độ điện trường tại vị trí treo cao nhất. x rA rÂ' rB rB' rC rC' A1 A2 A3 B1 B3 φp Ep -20,0 29,06 32,27 28,92 30,78 21,83 24,23 -0,05 0,06 -0,05 0,09 -0,09 1,26 0,77 -19,5 28,66 31,91 28,50 30,38 21,48 23,92 -0,05 0,06 -0,05 0,09 -0,09 1,29 0,79 -19,0 28,27 31,56 28,08 29,99 21,13 23,61 -0,06 0,07 -0,06 0,10 -0,10 1,33 0,82 -18,5 27,88 31,21 27,66 29,60 20,79 23,30 -0,06 0,07 -0,06 0,10 -0,10 1,36 0,84 -18,0 27,50 30,87 27,25 29,21 20,46 23,01 -0,06 0,07 -0,06 0,10 -0,10 1,40 0,86 -17,5 27,12 30,53 26,84 28,83 20,13 22,72 -0,06 0,07 -0,06 0,10 -0,10 1,43 0,88 -17,0 26,74 30,20 26,43 28,45 19,81 22,44 -0,06 0,07 -0,06 0,11 -0,11 1,47 0,90 -16,5 26,37 29,87 26,02 28,07 19,50 22,16 -0,06 0,08 -0,06 0,11 -0,11 1,50 0,92 -16,0 26,00 29,55 25,62 27,70 19,20 21,89 -0,06 0,08 -0,07 0,11 -0,11 1,54 0,94 -15,5 25,64 29,23 25,22 27,33 18,90 21,64 -0,07 0,08 -0,07 0,11 -0,12 1,57 0,96 -15,0 25,28 28,92 24,83 26,97 18,61 21,39 -0,07 0,08 -0,07 0,12 -0,12 1,60 0,98 -14,5 24,93 28,61 24,44 26,61 18,34 21,14 -0,07 0,09 -0,07 0,12 -0,12 1,64 1,00 -14,0 24,58 28,30 24,05 26,26 18,07 20,91 -0,07 0,09 -0,07 0,12 -0,13 1,67 1,02 -13,5 24,24 28,01 23,67 25,91 17,81 20,69 -0,07 0,09 -0,07 0,13 -0,13 1,70 1,04 -13,0 23,90 27,71 23,29 25,56 17,56 20,48 -0,07 0,09 -0,08 0,13 -0,13 1,72 1,06 -12,5 23,57 27,43 22,92 25,22 17,33 20,28 -0,08 0,10 -0,08 0,13 -0,14 1,75 1,07 -12,0 23,24 27,15 22,55 24,89 17,10 20,08 -0,08 0,10 -0,08 0,13 -0,14 1,77 1,09 -11,5 22,92 26,88 22,19 24,56 16,89 19,90 -0,08 0,10 -0,08 0,14 -0,14 1,79 1,10 -11,0 22,61 26,61 21,83 24,23 16,69 19,73 -0,08 0,10 -0,08 0,14 -0,15 1,81 1,11 -10,5 22,30 26,35 21,48 23,92 16,50 19,57 -0,08 0,11 -0,09 0,14 -0,15 1,82 1,11 -10,0 22,00 26,10 21,13 23,61 16,32 19,42 -0,09 0,11 -0,09 0,15 -0,15 1,82 1,12 -9,5 21,71 25,85 20,79 23,30 16,16 19,29 -0,09 0,11 -0,09 0,15 -0,15 1,83 1,12 x rA rÂ' rB rB' rC rC' A1 A2 A3 B1 B3 φp Ep -9,0 21,43 25,61 20,46 23,01 16,02 19,17 -0,09 0,12 -0,09 0,15 -0,16 1,83 1,12 -8,5 21,15 25,38 20,13 22,72 15,88 19,05 -0,09 0,12 -0,09 0,16 -0,16 1,82 1,12 -8,0 20,89 25,16 19,81 22,44 15,76 18,96 -0,09 0,12 -0,09 0,16 -0,16 1,81 1,11 -7,5 20,63 24,95 19,50 22,16 15,66 18,87 -0,10 0,13 -0,09 0,16 -0,16 1,80 1,10 -7,0 20,38 24,74 19,20 21,89 15,57 18,80 -0,10 0,13 -0,09 0,17 -0,16 1,78 1,09 -6,5 20,14 24,54 18,90 21,64 15,50 18,74 -0,10 0,14 -0,09 0,17 -0,16 1,76 1,08 -6,0 19,90 24,35 18,61 21,39 15,44 18,69 -0,10 0,14 -0,10 0,17 -0,17 1,73 1,06 -5,5 19,68 24,17 18,34 21,14 15,40 18,66 -0,10 0,14 -0,10 0,18 -0,17 1,70 1,05 -5,0 19,47 24,00 18,07 20,91 15,38 18,64 -0,10 0,15 -0,10 0,18 -0,17 1,68 1,03 -4,5 19,27 23,84 17,81 20,69 15,37 18,63 -0,11 0,15 -0,10 0,18 -0,17 1,65 1,01 -4,0 19,08 23,69 17,56 20,48 15,38 18,64 -0,11 0,15 -0,10 0,19 -0,17 1,63 1,00 -3,5 18,91 23,54 17,33 20,28 15,40 18,66 -0,11 0,16 -0,10 0,19 -0,17 1,61 0,99 -3,0 18,74 23,41 17,10 20,08 15,44 18,69 -0,11 0,16 -0,10 0,19 -0,17 1,59 0,98 -2,5 18,59 23,29 16,89 19,90 15,50 18,74 -0,11 0,16 -0,09 0,20 -0,16 1,59 0,97 -2,0 18,44 23,18 16,69 19,73 15,57 18,80 -0,11 0,17 -0,09 0,20 -0,16 1,59 0,98 -1,5 18,32 23,07 16,50 19,57 15,66 18,87 -0,12 0,17 -0,09 0,20 -0,16 1,61 0,98 -1,0 18,20 22,98 16,32 19,42 15,76 18,96 -0,12 0,17 -0,09 0,20 -0,16 1,63 1,00 -0,5 18,10 22,90 16,16 19,29 15,88 19,05 -0,12 0,18 -0,09 0,20 -0,16 1,67 1,02 0,0 18,01 22,83 16,02 19,17 16,02 19,17 -0,12 0,18 -0,09 0,21 -0,16 1,71 1,05 0,5 17,93 22,77 15,88 19,05 16,16 19,29 -0,12 0,18 -0,09 0,21 -0,15 1,77 1,09 1,0 17,87 22,72 15,76 18,96 16,32 19,42 -0,12 0,18 -0,09 0,21 -0,15 1,83 1,13 1,5 17,82 22,68 15,66 18,87 16,50 19,57 -0,12 0,19 -0,09 0,21 -0,15 1,91 1,17 2,0 17,78 22,65 15,57 18,80 16,69 19,73 -0,12 0,19 -0,08 0,21 -0,15 1,98 1,21 2,5 17,76 22,64 15,50 18,74 16,89 19,90 -0,12 0,19 -0,08 0,21 -0,14 2,06 1,26 3,0 17,75 22,63 15,44 18,69 17,10 20,08 -0,12 0,19 -0,08 0,21 -0,14 2,13 1,31 3,5 17,76 22,64 15,40 18,66 17,33 20,28 -0,12 0,19 -0,08 0,21 -0,14 2,21 1,36 4,0 17,78 22,65 15,38 18,64 17,56 20,48 -0,12 0,19 -0,08 0,21 -0,13 2,28 1,40 4,5 17,82 22,68 15,37 18,63 17,81 20,69 -0,12 0,19 -0,07 0,21 -0,13 2,35 1,44 5,0 17,87 22,72 15,38 18,64 18,07 20,91 -0,12 0,19 -0,07 0,21 -0,13 2,42 1,49 5,5 17,93 22,77 15,40 18,66 18,34 21,14 -0,12 0,19 -0,07 0,21 -0,12 2,48 1,52 6,0 18,01 22,83 15,44 18,69 18,61 21,39 -0,12 0,19 -0,07 0,21 -0,12 2,54 1,56 6,5 18,10 22,90 15,50 18,74 18,90 21,64 -0,12 0,19 -0,07 0,20 -0,12 2,58 1,58 7,0 18,20 22,98 15,57 18,80 19,20 21,89 -0,12 0,19 -0,07 0,20 -0,11 2,62 1,61 7,5 18,32 23,07 15,66 18,87 19,50 22,16 -0,12 0,19 -0,06 0,20 -0,11 2,66 1,63 8,0 18,44 23,18 15,76 18,96 19,81 22,44 -0,11 0,18 -0,06 0,20 -0,11 2,68 1,65 8,5 18,59 23,29 15,88 19,05 20,13 22,72 -0,11 0,18 -0,06 0,20 -0,10 2,70 1,66 9,0 18,74 23,41 16,02 19,17 20,46 23,01 -0,11 0,18 -0,06 0,19 -0,10 2,72 1,67 9,5 18,91 23,54 16,16 19,29 20,79 23,30 -0,11 0,18 -0,06 0,19 -0,10 2,72 1,67 10,0 19,08 23,69 16,32 19,42 21,13 23,61 -0,11 0,17 -0,06 0,19 -0,10 2,72 1,67 10,5 19,27 23,84 16,50 19,57 21,48 23,92 -0,11 0,17 -0,05 0,18 -0,09 2,72 1,67 11,0 19,47 24,00 16,69 19,73 21,83 24,23 -0,10 0,17 -0,05 0,18 -0,09 2,71 1,66 11,5 19,68 24,17 16,89 19,90 22,19 24,56 -0,10 0,16 -0,05 0,18 -0,09 2,69 1,65 12,0 19,90 24,35 17,10 20,08 22,55 24,89 -0,10 0,16 -0,05 0,17 -0,09 2,67 1,64 12,5 20,14 24,54 17,33 20,28 22,92 25,22 -0,10 0,16 -0,05 0,17 -0,08 2,65 1,62 13,0 20,38 24,74 17,56 20,48 23,29 25,56 -0,10 0,15 -0,05 0,17 -0,08 2,62 1,61 13,5 20,63 24,95 17,81 20,69 23,67 25,91 -0,10 0,15 -0,05 0,16 -0,08 2,59 1,59 14,0 20,89 25,16 18,07 20,91 24,05 26,26 -0,09 0,15 -0,04 0,16 -0,08 2,55 1,57 14,5 21,15 25,38 18,34 21,14 24,44 26,61 -0,09 0,14 -0,04 0,16 -0,07 2,51 1,54 15,0 21,43 25,61 18,61 21,39 24,83 26,97 -0,09 0,14 -0,04 0,15 -0,07 2,47 1,52 15,5 21,71 25,85 18,90 21,64 25,22 27,33 -0,09 0,14 -0,04 0,15 -0,07 2,43 1,49 16,0 22,00 26,10 19,20 21,89 25,62 27,70 -0,09 0,13 -0,04 0,15 -0,07 2,39 1,47 x rA rÂ' rB rB' rC rC' A1 A2 A3 B1 B3 φp Ep 16,5 22,30 26,35 19,50 22,16 26,02 28,07 -0,08 0,13 -0,04 0,14 -0,07 2,35 1,44 17,0 22,61 26,61 19,81 22,44 26,43 28,45 -0,08 0,12 -0,04 0,14 -0,06 2,30 1,41 17,5 22,92 26,88 20,13 22,72 26,84 28,83 -0,08 0,12 -0,04 0,14 -0,06 2,26 1,39 18,0 23,24 27,15 20,46 23,01 27,25 29,21 -0,08 0,12 -0,03 0,13 -0,06 2,21 1,36 18,5 23,57 27,43 20,79 23,30 27,66 29,60 -0,08 0,11 -0,03 0,13 -0,06 2,17 1,33 19,0 23,90 27,71 21,13 23,61 28,08 29,99 -0,07 0,11 -0,03 0,13 -0,06 2,12 1,30 19,5 24,24 28,01 21,48 23,92 28,50 30,38 -0,07 0,11 -0,03 0,13 -0,06 2,08 1,27 20,0 24,58 28,30 21,83 24,23 28,92 30,78 -0,07 0,10 -0,03 0,12 -0,05 2,03 1,25 20,5 24,93 28,61 22,19 24,56 29,35 31,18 -0,07 0,10 -0,03 0,12 -0,05 1,98 1,22 Từ bảng ta có được đồ thị phân bố điện trường tại độ cao h = 1,63m ở bên dưới vị trí cao nhất của đường dây. Hình 5.5: Đồ thị phân bố cường độ điện trường tại độ cao h=1,63m dây ở vị trí treo cao nhất. b). Ở vị trí võng nhất Tương tự như ở vị trí cao nhất ta có Các công thức tính A1, A2, A3, B1, B3 như trường hợp ở vị trí cao nhất. Theo công thức 5.31: Theo công thức 5.37 ta có: Tương tự như trên ta có kết quả tính toán cho ở bảng : Bảng 5.3: Tính toán phân bố cường độ điện trường tại vị trí treo thấp nhất. x rA rÂ' rB rB' rC rC' A1 A2 A3 B1 B3 φp Ep -20,0 27,06 28,91 26,56 27,98 18,59 20,57 -0,03 0,05 -0,05 0,06 -0,09 1,30 0,80 -19,5 26,64 28,52 26,10 27,55 18,17 20,19 -0,03 0,05 -0,05 0,06 -0,09 1,37 0,84 -19,0 26,22 28,12 25,64 27,11 17,76 19,83 -0,04 0,06 -0,05 0,06 -0,10 1,45 0,89 -18,5 25,80 27,73 25,18 26,68 17,36 19,46 -0,04 0,06 -0,06 0,06 -0,10 1,52 0,93 -18,0 25,38 27,35 24,73 26,25 16,96 19,11 -0,04 0,06 -0,06 0,06 -0,10 1,60 0,98 -17,5 24,97 26,97 24,27 25,82 16,56 18,76 -0,04 0,06 -0,06 0,07 -0,11 1,69 1,04 -17,0 24,56 26,59 23,82 25,40 16,17 18,41 -0,04 0,06 -0,06 0,07 -0,11 1,78 1,09 -16,5 24,16 26,21 23,37 24,98 15,79 18,08 -0,04 0,07 -0,07 0,07 -0,12 1,87 1,15 -16,0 23,76 25,84 22,92 24,56 15,41 17,75 -0,04 0,07 -0,07 0,07 -0,12 1,97 1,21 -15,5 23,36 25,48 22,48 24,14 15,04 17,43 -0,04 0,07 -0,07 0,08 -0,13 2,07 1,27 -15,0 22,96 25,12 22,03 23,73 14,68 17,12 -0,04 0,07 -0,08 0,08 -0,13 2,18 1,33 -14,5 22,57 24,76 21,59 23,32 14,33 16,82 -0,05 0,08 -0,08 0,08 -0,14 2,28 1,40 -14,0 22,19 24,41 21,15 22,91 13,98 16,52 -0,05 0,08 -0,08 0,08 -0,14 2,40 1,47 -13,5 21,81 24,07 20,72 22,51 13,65 16,24 -0,05 0,08 -0,09 0,09 -0,15 2,51 1,54 -13,0 21,43 23,73 20,29 22,11 13,32 15,97 -0,05 0,09 -0,09 0,09 -0,16 2,63 1,61 -12,5 21,06 23,39 19,86 21,72 13,01 15,71 -0,05 0,09 -0,09 0,09 -0,16 2,75 1,68 -12,0 20,70 23,06 19,43 21,33 12,71 15,46 -0,05 0,09 -0,10 0,09 -0,17 2,86 1,76 -11,5 20,34 22,74 19,01 20,95 12,42 15,22 -0,06 0,10 -0,10 0,10 -0,18 2,98 1,83 -11,0 19,98 22,43 18,59 20,57 12,15 15,00 -0,06 0,10 -0,11 0,10 -0,18 3,09 1,89 -10,5 19,64 22,12 18,17 20,19 11,89 14,79 -0,06 0,11 -0,11 0,10 -0,19 3,19 1,96 -10,0 19,30 21,82 17,76 19,83 11,64 14,60 -0,06 0,11 -0,11 0,11 -0,20 3,29 2,02 -9,5 18,96 21,52 17,36 19,46 11,41 14,41 -0,06 0,11 -0,12 0,11 -0,20 3,38 2,07 -9,0 18,64 21,24 16,96 19,11 11,20 14,25 -0,07 0,12 -0,12 0,11 -0,21 3,45 2,12 -8,5 18,32 20,96 16,56 18,76 11,01 14,10 -0,07 0,12 -0,12 0,12 -0,21 3,51 2,16 -8,0 18,01 20,69 16,17 18,41 10,84 13,97 -0,07 0,13 -0,13 0,12 -0,22 3,56 2,18 -7,5 17,71 20,43 15,79 18,08 10,69 13,85 -0,07 0,14 -0,13 0,12 -0,22 3,58 2,19 x rA rÂ' rB rB' rC rC' A1 A2 A3 B1 B3 φp Ep -7,0 17,42 20,17 15,41 17,75 10,56 13,75 -0,07 0,14 -0,13 0,13 -0,23 3,57 2,19 -6,5 17,13 19,93 15,04 17,43 10,45 13,67 -0,08 0,15 -0,13 0,13 -0,23 3,54 2,17 -6,0 16,86 19,70 14,68 17,12 10,37 13,60 -0,08 0,15 -0,14 0,13 -0,24 3,49 2,14 -5,5 16,60 19,47 14,33 16,82 10,31 13,56 -0,08 0,16 -0,14 0,14 -0,24 3,40 2,08 -5,0 16,35 19,26 13,98 16,52 10,27 13,53 -0,08 0,17 -0,14 0,14 -0,24 3,28 2,01 -4,5 16,11 19,06 13,65 16,24 10,26 13,52 -0,08 0,17 -0,14 0,15 -0,24 3,13 1,92 -4,0 15,89 18,87 13,32 15,97 10,27 13,53 -0,09 0,18 -0,14 0,15 -0,24 2,95 1,81 -3,5 15,67 18,69 13,01 15,71 10,31 13,56 -0,09 0,19 -0,14 0,15 -0,24 2,75 1,69 -3,0 15,47 18,52 12,71 15,46 10,37 13,60 -0,09 0,20 -0,14 0,16 -0,24 2,52 1,55 -2,5 15,28 18,36 12,42 15,22 10,45 13,67 -0,09 0,20 -0,13 0,16 -0,23 2,28 1,40 -2,0 15,11 18,22 12,15 15,00 10,56 13,75 -0,09 0,21 -0,13 0,16 -0,23 2,03 1,24 -1,5 14,95 18,09 11,89 14,79 10,69 13,85 -0,10 0,22 -0,13 0,16 -0,22 1,78 1,09 -1,0 14,81 17,97 11,64 14,60 10,84 13,97 -0,10 0,23 -0,13 0,17 -0,22 1,55 0,95 -0,5 14,68 17,87 11,41 14,41 11,01 14,10 -0,10 0,23 -0,12 0,17 -0,21 1,36 0,83 0,0 14,57 17,77 11,20 14,25 11,20 14,25 -0,10 0,24 -0,12 0,17 -0,21 1,25 0,76 0,5 14,48 17,70 11,01 14,10 11,41 14,41 -0,10 0,25 -0,12 0,17 -0,20 1,23 0,75 1,0 14,40 17,63 10,84 13,97 11,64 14,60 -0,10 0,25 -0,11 0,18 -0,20 1,31 0,80 1,5 14,34 17,58 10,69 13,85 11,89 14,79 -0,10 0,26 -0,11 0,18 -0,19 1,47 0,90 2,0 14,30 17,55 10,56 13,75 12,15 15,00 -0,10 0,26 -0,11 0,18 -0,18 1,67 1,02 2,5 14,27 17,53 10,45 13,67 12,42 15,22 -0,10 0,27 -0,10 0,18 -0,18 1,89 1,16 3,0 14,26 17,52 10,37 13,60 12,71 15,46 -0,10 0,27 -0,10 0,18 -0,17 2,12 1,30 3,5 14,27 17,53 10,31 13,56 13,01 15,71 -0,10 0,27 -0,09 0,18 -0,16 2,33 1,43 4,0 14,30 17,55 10,27 13,53 13,32 15,97 -0,10 0,28 -0,09 0,18 -0,16 2,53 1,55 4,5 14,34 17,58 10,26 13,52 13,65 16,24 -0,10 0,28 -0,09 0,18 -0,15 2,70 1,66 5,0 14,40 17,63 10,27 13,53 13,98 16,52 -0,10 0,28 -0,08 0,18 -0,14 2,85 1,75 5,5 14,48 17,70 10,31 13,56 14,33 16,82 -0,10 0,27 -0,08 0,17 -0,14 2,97 1,82 6,0 14,57 17,77 10,37 13,60 14,68 17,12 -0,10 0,27 -0,08 0,17 -0,13 3,07 1,88 6,5 14,68 17,87 10,45 13,67 15,04 17,43 -0,10 0,27 -0,07 0,17 -0,13 3,14 1,92 7,0 14,81 17,97 10,56 13,75 15,41 17,75 -0,10 0,26 -0,07 0,17 -0,12 3,18 1,95 7,5 14,95 18,09 10,69 13,85 15,79 18,08 -0,10 0,26 -0,07 0,16 -0,12 3,19 1,96 8,0 15,11 18,22 10,84 13,97 16,17 18,41 -0,09 0,25 -0,06 0,16 -0,11 3,19 1,96 8,5 15,28 18,36 11,01 14,10 16,56 18,76 -0,09 0,25 -0,06 0,16 -0,11 3,17 1,94 9,0 15,47 18,52 11,20 14,25 16,96 19,11 -0,09 0,24 -0,06 0,16 -0,10 3,13 1,92 9,5 15,67 18,69 11,41 14,41 17,36 19,46 -0,09 0,23 -0,06 0,15 -0,10 3,07 1,88 10,0 15,89 18,87 11,64 14,60 17,76 19,83 -0,09 0,23 -0,05 0,15 -0,10 3,00 1,84 10,5 16,11 19,06 11,89 14,79 18,17 20,19 -0,08 0,22 -0,05 0,15 -0,09 2,93 1,80 11,0 16,35 19,26 12,15 15,00 18,59 20,57 -0,08 0,21 -0,05 0,14 -0,09 2,85 1,75 11,5 16,60 19,47 12,42 15,22 19,01 20,95 -0,08 0,20 -0,05 0,14 -0,08 2,76 1,69 12,0 16,86 19,70 12,71 15,46 19,43 21,33 -0,08 0,20 -0,05 0,13 -0,08 2,67 1,64 12,5 17,13 19,93 13,01 15,71 19,86 21,72 -0,08 0,19 -0,04 0,13 -0,08 2,57 1,58 13,0 17,42 20,17 13,32 15,97 20,29 22,11 -0,07 0,18 -0,04 0,13 -0,07 2,48 1,52 13,5 17,71 20,43 13,65 16,24 20,72 22,51 -0,07 0,17 -0,04 0,12 -0,07 2,39 1,46 14,0 18,01 20,69 13,98 16,52 21,15 22,91 -0,07 0,17 -0,04 0,12 -0,07 2,29 1,41 14,5 18,32 20,96 14,33 16,82 21,59 23,32 -0,07 0,16 -0,04 0,12 -0,07 2,20 1,35 15,0 18,64 21,24 14,68 17,12 22,03 23,73 -0,07 0,15 -0,04 0,11 -0,06 2,11 1,30 15,5 18,96 21,52 15,04 17,43 22,48 24,14 -0,06 0,15 -0,04 0,11 -0,06 2,03 1,24 16,0 19,30 21,82 15,41 17,75 22,92 24,56 -0,06 0,14 -0,03 0,11 -0,06 1,94 1,19 16,5 19,64 22,12 15,79 18,08 23,37 24,98 -0,06 0,14 -0,03 0,10 -0,06 1,86 1,14 17,0 19,98 22,43 16,17 18,41 23,82 25,40 -0,06 0,13 -0,03 0,10 -0,06 1,78 1,09 17,5 20,34 22,74 16,56 18,76 24,27 25,82 -0,06 0,12 -0,03 0,10 -0,05 1,71 1,05 18,0 20,70 23,06 16,96 19,11 24,73 26,25 -0,05 0,12 -0,03 0,09 -0,05 1,64 1,01 x rA rÂ' rB rB' rC rC' A1 A2 A3 B1 B3 φp Ep 18,5 21,06 23,39 17,36 19,46 25,18 26,68 -0,05 0,11 -0,03 0,09 -0,05 1,57 0,96 19,0 21,43 23,73 17,76 19,83 25,64 27,11 -0,05 0,11 -0,03 0,09 -0,05 1,51 0,92 19,5 21,81 24,07 18,17 20,19 26,10 27,55 -0,05 0,11 -0,03 0,09 -0,05 1,44 0,89 20,0 22,19 24,41 18,59 20,57 26,56 27,98 -0,05 0,10 -0,03 0,08 -0,05 1,39 0,85 20,5 22,57 24,76 19,01 20,95 27,02 28,42 -0,05 0,10 -0,03 0,08 -0,04 1,33 0,82 Từ bảng ta có đồ thị phân bố cường độ điện trường tại độ cao 1,63m ở bên dưới vị trí võng nhất của đường dây. Hình 5.6: Đồ thị phân bố cường độ điện trường tại độ cao h=1,63m dây ở vị trí treo võng nhất. Mục lục Trang Chương1: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp 1.1 Mở đầu 1 1.2 Các yêu cầu chống sét với hệ thống chống sét đánh thẳng 1 1.3 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét 2 1.4 Mô tả đối tượng bảo vệ 6 1.5 Tính toán các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp 7 1.6 So sánh và lựa chọn phương án 17 Chương2: Tính toán nối đất cho trạm 2.1 Yêu cầu nối đất cho trạm biến áp 19 2.2 Tính toán nối đất 21 2.3 Kết luận 35 Chương3: Bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV 3.1 Mở đầu 36 3.2 Các chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây 36 3.3 Tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét của đường dây 39 Chương4: Bảo vệ sóng quá điện áp truyền từ đường dây vào trạm 4.1 Mở đầu 99 4.2 Phương pháp tính toán quá điện áp trên cách điện của thiết bị 101 4.3 Tính toán bảo vệ khi có sóng quá điện áp truyền vào trạm 107 Chương5: Cường độ điện trường của đường dây 5.1 Đặt vấn đề 119 5.2 Lý thuyết tính toán 120 5.3 Tính toán cường độ điện trường của đường dây 220kV 129