Thiết kế hệ thống chống sét cho một Trạm biến áp và đường dây cao áp dẫn tới Trạm

§é cao mét cét cÇn dùng lµ: h2 = 15 – 5 = 10m. Ta cã tæng chiÒu cao cét cÇn dùng trong ph­¬ng ¸n nµy lµ: h = 4.h1 + 2.h2 = 4. 6 + 2. 10 = 44m. NhËn xÐt: Trong ph­¬ng ¸n nµy chiÒu cao c¸c cét t­¬ng ®èi ®ång ®Òu . Nh­ng chiÒu cao 2 cét trªn nãc nhµ ®iÒu khiÓn t­¬ng ®èi lín so víi ®é cao cÇn b¶o vÖ. Ph¹m vi b¶o vÖ ®¶m b¶o an toµn cho mäi thiÕt bÞ trong tr¹m. * Ph­¬ng ¸n 3. Trong ph­¬ng ¸n nµy ta bè trÝ hai d©y thu sÐt däc theo hai hÖ thèng thanh gãp tíi nhµ ®iÒu khiÓn. Cét ®ì d©y gåm 6 cét trong ®ã 4 cét ®Æt trùc tiÕp trªn xµ ®ì d©y ë ®é cao 11m vµ 2 cét ®Æt trªn nãc nhµ ®iÒu khiÓn ë ®é cao 5m. + ChiÒu dµi cña d©y thu sÐt : h = 2 .44 = 88m. + §é cao cña cét ®ì d©y: Bèn cét ®Æt trªn xµ ®ì d©y cao 18m Þ ®é cao mét cét cÇn dùng lµ : h1 = 18 – 11 = 7m. Hai cét ®Æt trªn nãc nhµ ®iÒu khiÓn cã ®é cao 12m Þ ChiÒu cao mét cét cÇn dùng lµ: h2 = 12 – 5 = 7m. Þ Tæng ®é cao cña cét ®ì d©y cÇn dùng lµ: h = 4.h1 + 2. h2 = 4. 7 + 2. 7 = 42m. NhËn xÐt: Trong ph­¬ng ¸n nµy ®é cao cña cét ®ì d©y t­¬ng ®èi ®ång ®Òu dÔ l¾p ®Æt vµ b¶o qu¶n, ph¹m vi b¶o vÖ ®¶m b¶o an toµn cho mäi thiÕt bÞ trong tr¹m. Nh­ng ph¶i l¾p ®Æt c¶ phÇn cét ®ì vµ phÇn d©y t­¬ng ®èi dµI do vËy kh«ng cã lîi vÒ mÆt kinh tÕ. * KÕt luËn: Trong 3 ph­¬ng ¸n trªn xÐt vÒ mÆt kinh tÕ vµ kü thuËt th× ph­¬ng ¸n I cã vèn ®Çu t­ nhá nhÊt vµ ph¹m vi b¶o vÖ ®¶m b¶o an toµn cho mäi thiÕt bÞ trong tr¹m. hai ph­¬ng ¸n cßn l¹i vèn ®Çu t­ lín h¬n. V× vËy ta chän ph­¬ng ¸n I ®Ó thiÕt kÕ vµ thi c«ng cho tr¹m. Ch­¬ng II ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n hÖ thèng nèi ®Êt. *NhiÖm vô chung. -NhiÖm vô cña hÖ thèng nèi ®Êt lµ t¶n dßng ®iÖn sÐt xuèng ®Êt ®Ó ®¶m b¶o dßng ®iÖn trªn thiÕt bÞ chèng sÐt cã trÞ sè bÐ. Trong viÖc b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p, nèi ®Êt cña tr¹m biÕn ¸p, cña c¸c cét thu l«i, cña ®­êng d©y vµ cña thiÕt bÞ chèng sÐt rÊt quan träng. Trong hÖ thèng ®iÖn cã 3 lo¹i nèi ®Êt kh¸c nhau: +Nèi ®Êt lµm viÖc: NhiÖm vô cña lo¹i nèi ®Êt nµy lµ ®¶m b¶o sù lµm viÖc b×nh th­êng cña thiÕt bÞ hoÆc cña mét sè bé phËn cña thiÕt bÞ theo chÕ ®é lµm viÖc ®· ®­îc quy ®Þnh s½n. Lo¹i nèi ®Êt nµy gåm cã nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh cña m¸y biÕn ¸p trong hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh nèi ®Êt, nèi ®Êt cña m¸y biÕn ¸p ®o l­êng vµ cña kh¸ng ®iÖn n»m trong bï ngang trªn c¸c ®­êng d©y t¶i ®iÖn ®i xa. +Nèi ®Êt an toµn hay cßn gäi lµ nèi ®Êt b¶o vÖ: Cã nhiÖm vô ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi khi c¸ch ®iÖn bÞ h­ háng. Thùc hiÖn nèi ®Êt an toµn b»ng c¸ch ®em nèi ®Êt mäi bé phËn b×nh th­êng kh«ng mang ®iÖn ( vá m¸y, thïng m¸y biÕn ¸p, m¸y c¾t ®iÖn, c¸c gi¸ ®ì, ch©n sø...).Khi c¸ch ®iÖn bÞ  háng, trªn c¸c bé phËn nµy sÏ xuÊt hiÖn ®iÖn thÕ nh­ng do ®· ®­îc nèi ®Êt nªn gi÷ ®­îc møc ®iÖn thÕ thÊp...do ®ã ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi khi tiÕp xóc víi chóng. +Nèi ®Êt chèng sÐt: Môc ®Ých t¶n dßng ®iÖn sÐt vµo trong ®Êt ( khi cã sÐt ®¸nh vµo cét thu sÐt hoÆc d©y thu sÐt ) ®Ó gi÷ cho ®iÖn thÕ t¹i mäi ®iÓm trªn th©n cét kh«ng qu¸ lín...do ®ã h¹n chÕ ®­îc c¸c phãng ®iÖn ng­îc tíi c«ng tr×nh cÇn b¶o vÖ. - ë c¸c nhµ m¸y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p vÒ nguyªn t¾c ph¶i t¸ch rêi c¸c hÖ thèng nèi ®Êt víi nhau ®Ó ®Ò phßng khi dßng ®iÖn ng¾n m¹ch lín hay dßng ®iÖn sÐt ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt lµm viÖc sÏ kh«ng g©y ®iÖn thÕ cao trªn hÖ thèng nèi ®Êt an toµn. Nh­ng trong thùc tÕ ®iÒu ®ã khã thùc hiÖn cho nªn th­êng chØ dïng mét hÖ thèng nèi ®Êt. Do ®ã hÖ thèng nèi ®Êt chung ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu cña mäi thiÕt bÞ, hÖ thèng nèi ®Êt cÇn cã ®iÖn trë nèi ®Êt bÐ nhÊt. §iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng nµy yªu sÇu kh«ng ®­îc qu¸ 0,5 W . -§Ó ®¶m b¶o vÒ yªu cÇu nèi ®Êt còng nh­ ®Ó gi¶m khèi l­îng kim lo¹i trong viÖc x©y dùng hÖ thèng nèi ®Êt nªn tËn dông c¸c lo¹i nèi ®Êt tù nhiªn nh­: + èng n­íc ch«n d­íi ®Êt hay c¸c èng kim lo¹i kh¸c ( kh«ng chøa c¸c chÊt dÔ næ, ch¸y ), + HÖ thèng d©y chèng sÐt – cét thu sÐt . + KÕt cÊu kim lo¹i cña c¸c c«ng tr×nh . - Khi dïng nèi ®Êt tù nhiªn ph¶i tu©n theo c¸c quy ®Þnh cña quy ph¹m. NÕu ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn ®· tho¶ m·n c¸c yªu cÇu cña thiÕt bÞ cã dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt bÐ th× kh«ng cÇn lµm thªm nèi ®Êt nh©n t¹o n÷a. Nh­ng ®èi víi c¸c thiÕt bÞ cã dßng ng¾n m¹ch lín th× cÇn ph¶i nèi ®Êt nh©n t¹o vµ yªu cÇu trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o vÉn ph¶i nhá h¬n 1W. 2.1. Ph­¬ng ph¸p nèi ®Êt, c¸c tham sè ¶nh hëng ®Õn ®iÖn trë nèi ®Êt vµ hiÖn tîng phãng ®iÖn xung kÝch. 2.1.1.Ph­¬ng ph¸p nèi ®Êt. -HÖ thèng nèi ®Êt bao gåm c¸c ®iÖn cùc ®­îc ch«n trong ®Êt ®Ó lµm gi¶m nèi ®Êt theo tiªu chuÈn cña tõng lo¹i ®Êt. C¸c ®iÖn cùc th­êng lµ c¸c thanh dµi n»m ngang hoÆc cét th¼ng ®øng ®Ó ®iÖn ¸p b­íc nhá, lèi ®Êt cã thÓ lµ m¹ch vßng hoÆc líi vu«ng. Khi tÝnh to¸n ta ph©n lµm 2 lo¹i: +Nèi ®Êt tù nhiªn: ta sö dông c¸c nèi ®Êt cã s½n nh­ d©y chèng sÐt,cét thu sÐt, c¸c kÕt cÊu kim lo¹i cña c«ng tr×nh. +Nèi ®Êt nh©n t¹o : Nh»m môc ®Ých ®¶m b¶o ®iÖn trë nèi ®Êt cña c«ng tr×nh khi nèi ®Êt tù nhiªn kh«ng ®¶m b¶o ®­îc. 2.1.2.C¸c tham sè ¶nh h­ëng ®Õn nèi ®Êt. C¸c tham sè ¶nh h­ëng gåm: KÝch th­íc h×nh häc cña ®iÖn cùc, c¸ch bè trÝ ®iÖn cùc, trÞ sè ®iÖn trë xuÊt cña ®Êt . *¶nh h­ëng cña kÝch thíc h×nh häc:Trong trêng hîp tæng qu¸t bÊt kú d¹ng nèi ®Êt nµo còng cã s¬ ®å thay thÕ nh­ ®­êng d©y dµi víi tham sè : r, l, g, c. ( h×nh 2.1 ). H×nh 2.1 Khi tÝnh to¸n cã thÓ bá qua r v× ®iÖn trë t¸c dông cña nèi ®Êt cã thÓ nhá h¬n nhiÒu so víi ®iÖn trë t¶n cña nèi ®Êt vµ bá qua ®iÖn dung c v× dßng ®iÖn dung còng nhá ngay c¶ tr­êng hîp sãng sung kÝch. §iÖn c¶m L vµ ®iÖn dÉn G phô thuéc vµo kÝch th­íc h×nh häc cña ®iÖn cùc hÖ thèng nèi ®Êt. S¬ ®å thay thÕ rót gän cã d¹ng nh­ h×nh 2.2 H×nh 2.2. Khi cã ®iÖn c¶m L th× t¸c dông cña nã ®èi víi dßng ®iÖn ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt kh¸c nhau, víi dßng ®iÖn cã tèc ®é biÕn thiªn nhá nh­ dßng ®iÖn c«ng nghiÖp th× gi¸ trÞ L nhá vµ cã thÓ g©y t¸c dông kh«ng ®¸ng kÓ. Víi dßng ®iÖn cã tèc ®é biÕn thiªn lín nh­ dßng ®iÖn sÐt th× gi¸ trÞ ®iÖn c¶m rÊt lín, ®iÖn c¶m ®èi víi dßng ®iÖn thÓ hiÖn ë thêi gian qu¸ ®é. T lµ thêi gian mµ dßng ®iÖn tÝnh tõ lóc ch­a æn ®Þnh ®Õn æn ®Þnh. Víi dßng ®iÖn sÐt thêi gian qu¸ ®é T ®­îc tÝnh tõ thêi ®iÓm dßng ®iÖn b¾t ®Çu ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt ®Õn khi kÕt thóc qu¸ tr×nh qu¸ ®é. Thêi gian tû lÖ víi ®iÖn c¶m vµ ®iÖn dÉn cña c¸c hÖ thèng nèi ®Êt T º L.g.l2 . Khi dßng ®iÖn ®i trong ®Êt lµ dßng ®iÖn sÐt, tham sè biÓu thÞ cña nèi ®Êt víi dßng ®iÖn thÓ hiÖn ë t®s vµ thêi gian T. Khi T ³ t®s dßng ®iÖn ®¹t cùc ®¹i qu¸ tr×nh ch­a kÕt thóc, ®iÖn c¶m L kh«ng thÓ bá qua trong tÝnh to¸n vµ ph¶n øng cña nèi ®Êt lµ mét tæng trë cã gi¸ trÞ lín h¬n nhiÒu. Trong tr­êng hîp nµy t­¬ng tù nh­ ®­êng d©y nèi ®Êt gäi lµ nèi ®Êt ph©n bå dµi . Khi T < t®s dßng ®iÖn ®¹t cùc ®¹i thêi gian qu¸ ®é kÕt thóc vµ nèi ®Êt thÓ hiÖn nh­ mét ®iÖn trë t¶n. Tr­êng hîp nµy øng víi nèi ®Êt tËp trung. *¶nh h­ëng cña c¸ch bè trÝ ®iÖn cùc : C¸ch bè trÝ ®iÖn cùc cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn trÞ sè cña ®iÖn trë t¶n cña hÖ thèng nèi ®Êt. §iÒu nµy thÓ hiÖn ë chç ®iÖn tr­êng trong ®Êt cña c¸c ®iÖn cùc kh¸c nhau nhiÒu so víi tr­êng hîp mét cùc ®¬n , cã ngÜa lµ ®iÖn trë mét cùc cña hÖ thèng nèi ®Êt tû lÖ víi ®iÖn trë mét cùc qua hÖ sè. *¶nh hëng cña trÞ sè ®iÖn trë xuÊt cña ®Êt . §Êt lµ m«i tr­êng phøc t¹p kh«ng ®ång nhÊt vÒ mÆt kÕt cÊu vµ thµnh phÇn do ®ã ®iÖn trë xuÊt cña ®Êt phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè thµnh phÇn : ®é Èm, nhiÖt ®é cña ®Êt . Do khÝ hËu c¸c mïa thay ®æi nªn gi¸ trÞ ®iÖn trë xuÊt cña ®Êt còng thay ®æi. V× vËy khi thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt trÞ sè tÝnh to¸n ®iÖn trë xuÊt cña ®Êt ta ph¶i thay ®æi lÊy trÞ sè lín nhÊt. TrÞ sè ®ã ®­îc tÝnh to¸n bëi c«ng thøc: = r ®o. Kmïa Trong ®ã : r®o : §iÖn trë xuÊt ®o ®­îc cña ®Êt. Kmïa: hÖ sè mïa. HÖ sè mïa mçi lo¹i ®Êt kh¸c nhau cã trÞ sè kh¸c nhau. 2.1.3. HiÖn t­îng phãng ®iÖn xung kÝch. Khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i vµo ®iÖn cùc nèi ®Êt th× g©y ra mét ®iÖn tr­êng lín ®Õn mét thêi h¹n th× x¶y ra qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt. C¸c tia löa ®iÖn ph¸t triÓn xung quang ®iÖn cùc t¹o ra vïng hå quang, cùc nèi ®Êt xem nh­ lµ to ra vµ ®iÖn trë nèi ®Êt gi¶m. §iÖn trë nèi ®Êt ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: Rxk = axk. R ; Víi axk < 1 lµ hÖ sè xung kÝch. 2.2.Yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng nèi ®Êt. Bé phËn nèi ®Êt cña hÖ thèng thu sÐt cÇn cã ®iÖn trë nèi ®Êt bÐ ®Ó viÖc tËp trung ®iÖn tÝch c¶m øng phÝa mÆt ®Êt ®îc ®Ï dµng vµ khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i qua, ®iÖn ¸p trªn c¸c bé phËn cña hÖ thèng thu sÐt sÏ kh«ng ®ñ ®Ó g©y phãng ®iÖn ngîc tõ nã tíi c¸c c«ng tr×nh ®Æt gÇn. 2.3.TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m. 2.3.1.TÝnh to¸n nèi ®Êt an toµn. -Tr¹m 110kVyªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng £ 0,5 W. -§iÖn trë nèi ®Êt gåm 2 phÇn : +§iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn . +§iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o . TÝnh to¸n ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn. Tr¹m thiÕt kÕ cã d©y chèng sÐt dïng ®Ó b¶o vÖ ®­êng d©y ®­îc kÐo vµo tËn xµ cña tr¹m. Nªn ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn lµ ®iÖn trë hÖ thèng d©y thu sÐt cét . §iÖn trë cña d©y chèng sÐt cét ®­îc tÝnh bëi c«ng thøc: Trong ®ã: Rcsc: §iÖn trë cña d©y chèng sÐt. Rc: §iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®iÖn ®iÖn ®­êng d©y: Rc = 12 W Víi d©y chèng sÐt ta cã : Ro = 2,83 W/ Km. §­êng d©y 110 kV kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cét lµ l = 180 m = 0,18 km. Rcs = R0 . lkv = 2,83 . 0,18 = 0,51 W Rcsc = = 0,232 W Rtn = . ( n lµ sè lé ®­êng d©y ) Þ Rtn = =1,016 W Ta cã Rtn = 1,016 W Theo ®iÒu kiÖn ®iÖn ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng : Tõ (1) ta cã : £ . Þ £ 0,5 Víi Rnt = 1,066 W ta cã : £ 0,5 Þ £ 0,984 W Víi Rtn £ 0,984 W tho¶ m·n ®iÒu kiÖn (2 ).VËy ta ph¶i tÝnh ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o . NÕu Rnt £ 0,984 W th× tho¶ m·n yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng . b.TÝnh to¸n hÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o . HÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o bao gåm thanh m¹ch vßng bao quanh tr¹m ®ång thêi ®Æt c¸c thanh phô lµm nhiÖm vô c©n b»ng thÕ vµ nèi ®Êt an toµn c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m. Trong tÝnh to¸n ta bá qua ®iÖn trë cña c¸c thanh c©n b»ng ¸p nµy. Trong tr¹m ta bè trÝ c¸c thanh c©n b»ng ¸p nh­ trªn h×nh vÔ (h×nh 2.3). Ta ®Æt m¹ch vßng c¸ch t­êng b¶o vÖ quanh tr¹m lµ 1 m. H×nh 2.3 : S¬ ®å hÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o. C«ng thøc tÝnh ®iÖn trë nèi ®Êt cña m¹ch vßng: Rmv = Trong ®ã: rtt: lµ ®iÖn trë suÊt tÝnh to¸n. L : Lµ chu vi m¹ch vßng . K : Lµ hÖ sè phô thuéc s¬ ®å nèi ®Êt. t : Lµ ®é ch«n s©u. Ta lÊy t = 0,8 m d : Lµ ®­êng kÝnh ®iÖn cùc. Ta chän thanh dÑt cã kÝch th­íc 50 X 5 cm th×: d = = =25 cm = 0,25 m. rtt = r®o - Km Dùa vµo b¶ng 19-2 s¸ch Kü ThuËt §iÖn Cao ¸p cña t¸c gi¶ Vâ ViÕt §¹n víi t = 0,8 m ta cã Km = 1,4. Þ rtt = 80 . 1,4 = 112 W Ta cã : l1 = 50 m l2 = 35 m L = ( l1 + l2). 2 = ( 48 + 33 ). 2 = 162 m. Tû sè = =1,45 Tra b¶ng 2.6 s¸ch H­íng DÉn ThiÕt KÕ Tèt NghiÖp Kü ThuËt §iÖn Cao ¸p cña t¸c gi¶ NguyÔn Minh Ch­íc ta cã K = 5,75. Þ Rmv = = 1,43 W NhËn xÐt : Rmv > 0,984 W kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng do ®ã ta ph¶i bæ xung thªm cäc. Gäi sè cäc lµ n. hc,hmv lµ hÖ sè sö dông cña cäc vµ m¹ch vßng. Ta cã: Rnt = §iÖn trë cña cäc ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc : Rc = Trong ®ã: rtt: lµ ®iÖn trë xuÊt tÝnh to¸n. rtt = r® . Km Ta thiÕt kÕ cäc ch«n s©u c¸ch mÆt ®Êt 0,8 m. Dùa vµo b¶ng 19.2 s¸ch Kü ThuËt ®iÖn Cao ¸p cña t¸c gi¶ Vâ ViÕt §¹n ta lÊy Km = 1,4. Þ rtt = 80 . 1,4 = 112 W l : Lµ chiÒu dµi cäc: Ta lÊy l = 3 m. d: Lµ ®­êng kÝnh cña cäc: Ta lÊy d = 0,05 m t : Lµ kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®Êt tíi ®iÓm gi÷a cña cäc. t = + h = ÞRc = = 30,472 W Ta x¸c ®Þnh hc, hmv: + cho =3 Þ a = 3 . l =9 m. n = cäc LÊy n = 18 cäc Tra b¶ng 4 trang 83 s¸ch H­íng DÉn ThiÕt KÕ Tèt NghiÖp Kü ThuËt §iÖn Cao ¸p (HDTKTNKT§CA ) cña t¸c gi¶ NguyÔn Minh Ch­íc ta cã hc = 0,73. Tra b¶ng 6 trang 84 s¸ch HDTKTNKT§CA ta cã: hmv = 0,46 . Rnt = = = 1,328. Rnt > 0,984 W Þ Kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu cña hÖ thèng. + Cho = 2 Þ a = 2.l = 2. 3 =6 m n = cäc VËy n = 27 cäc Tra b¶ng 4 trang 83 s¸ch HDTKTNKT§CA ta cã : hc = 0,61. Tra b¶ng 6 trang 84 s¸ch HDTKTNKT§CA ta cã: hmv = 0,3. Þ Rnt = =1,32 W Rnt > 0,984 W Þ Kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu cña hÖ thèng. + Cho =1 Þ a =l = 3m n = =54 LÊy n = 54 cäc. Tra b¶ng 4 trang 83 s¸ch HDTKTNKT§CA ta cã: hc = 0,38. Tra b¶ng 6 trang 84 s¸ch HDTKTNKT§CA ta cã: hmv = 0,2. Þ Rnt = = 1,3 W Rnt > 0,984 W Þ Kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu cña hÖ thèng . + Cho = 0,5 Þ a = 0,5 . l = 0,5. 3 = 1,5 m. n = =108 cäc. LÊy n = 108 cäc Tra b¶ng 4 trang 83 s¸ch HDTKTNKT§CA ta cã: hc = 0,27. X¸c ®Þnh hmv: Tõ trªn ta cã : th× hmv = 0,46 th× hmv = 0,3 th× hmv = 0,2 Ta cã ®å thÞ: Tõ ®å thÞ ta cã víi th× hmv = 0,17 Þ Rnt < 0,984 W tho¶ m·n yªu cÇu cña hÖ thèng nèi ®Êt. VËy ta bè trÝ 113 cäc bæ xung vµo hÖ thèng m¹ch vßng . §iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch . Do ¶nh h­ëng cña mïa sÐt nªn ®iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch ®­îc tÝnh t­¬ng øng víi hÖ sè mïa K ms. + §iÖn trë cña m¹ch vßng lµ : Víi hÖ sè mïa sÐt Kms tra trong b¶ng 19.2 s¸ch Kü ThuËt §iÖn Cao ¸p cña t¸c gi¶ Vâ ViÕt §¹n. Víi m¹ch vßng n»m ngang ®é ch«n s©u 0,8 m. Ta chän :Kms = 1,25. Trong tÝnh to¸n nèi ®Êt an toµn ta cã : L =162 m r® = 8,0. K = 5,75. d = 0,25. Þ = 1.33 W + Cïng víi Rc = 30,472 W vµ sè cäc lµ 108 cäc ta tÝnh ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o theo yªu cÇu cña ®iÖn trë xung kÝch . Ta cã: Víi hmv = 0,17 . hc = 0,27, Þ = 0,989 W. Ta cã tæng trë xung kÝch t¹i thêi ®iÓm t = t®s. Z _ Gi¶ thiÕt dßng ®iÖn ®i theo h×nh 2.1 vµ ®iÖn cùc nµy xem nh­ cã 2 nh¸nh ghÐp song song c¸ch xa nhau. Khi ®ã chiÒu dµi mçi nh¸nh : l = - §iÖn c¶m trªn mét ®¬n vÞ dµi L0 cña 1 nh¸nh lµ: Víi r = = 1,234 - §iÖn dÉn trªn mét ®¬n vÞ dµi g0 cña 1 nh¸nh : Rntxk : lµ ®iÖn trë nh»m t¹o tÝnh yªu cÇu nèi ®Êt xung kÝch. l : lµ chiÒu dµi 1 nh¸nh. Þ Tõ ®ã ta cã : Þ T1 = 5,074 ms. = 5 ms. Ta cã : = §Æt A = Þ A = Víi Trong ®ã :T1 = 5,074 ms. Þ = 5,074 ms. = 1,269 m = 0,564 ms. Ta cã: Víi TK2 = 1,269 ms th×: = 3,94 > 3 V× vËy: @ 0 V× vËy ®Ó x¸c ®Þnh A ta cÇn tÝnh ®Õn TK2 = 1,269 ms. A = A = 0,372 + 0,0049 = 0,3771 Ta cã : = 3,554 W Biªn ®é dßng ®iÖn sÐt Is = 150 kA. Ta cã ®iÖn ¸p t¹i ®Çu cùc t¹i thêi ®iÓm t®s lµ : U (0, t®s ) = Is . Z (0, t®s ) = 150 . 3,554 Þ U (0, t®s ) = 533,13 kV Víi U (0, t®s ) = 533,13 kV lín h¬n nhiÒu so víi ®iÖn ¸p phãng ®iÖn cña chuçi sø lµ U50% = 460 kV VËy ta ph¶i nèi ®Êt bæ xung. Cã ngÜa lµ t¹i chç dßng ®iÖn sÐt ®i vµo ta ph¶i nèi thªm mét bé phËn nèi ®Êt. H×nh thøc cña lo¹i nèi ®Êt nµy ®ã lµ nèi ®Êt t©p trung. V× vËy khi tÝnh ®Õn ®iÖn trë xung kÝch cÇn ph¶i chó ý ®Õn ¶nh h­ëng cña nã. 2.3.3.Nèi ®Êt bæ xung. Trong tr¹m cã nhiÒu ®iÓm cÇn nèi ®Êt bæ xung nh­ng ®Ó ®¬n gi¶n ta chØ xÐt nèi ®Êt bæ xung t¹i 1 ®iÓm vµ gi¶ thiÕt sãng xung kÝch ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt t¹i ®iÓm Êy . Nh­ vËy phÇn nèi ®Êt bæ xung ta dïng mét thanh ngang dµi 15m ch«n s©u t= 0,8m , dïng lo¹i thÐp dÑt cã b = 0,04m vµ 5 cäc thÐp dµi 3m lo¹i thÐp gãc L60 ´ 60 ´ 60 ´6 mm ®­îc bè trÝ nh­ h×nh 2.4. H×nh 2.4. - §iÖn trë cña thanh ngang ë tÇn sè c«ng ngiÖp lµ: Trong ®ã: Kms = 1,25 r® = 80 W l = 15 m K = 1 m t = 0,8 m = 10,139 W - §iÖn trë cña 1 cäc : Trong ®ã : rtt = r® . Kms víi Kms = 1,15 d = 0,95b = 0,95. 0,06 = 0,057 m Þ rtt = 80. 1,15 = 92 W = 24,391 W. VËy ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng nèi ®Êt h×nh tia cã ch«n cäc lµ: Trong ®ã: Rc, RT lµ ®iÖn trë nèi ®Êt cña cäc vµ thanh h×nh tia n = 5 lµ hÖ sè cäc. mc, mT lµ hÖ sè sö dông cña cäc vµ thanh. a lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cäc. a = 3m. L lµ chiÒu dµi mçi cäc . L = 3m. Ta cã tû sè Tra b¶ng 3 vµ b¶ng 5 s¸ch H­íng DÉn ThiÕt KÕ Tèt NghiÖp Kü ThuËt §iÖn Cao ¸p cña t¸c gi¶ NguyÔn Minh Ch­íc ta cã: hc = 0,73. mT = 0,74 Þ = 4,492 W. - TÝnh to¸n ®iÖn trë nèi ®Êt khi cã nèi ®Êt bæ xung. Gi¶ sö sãng cïng ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt nh­ tr­íc th× ta cã: Trong ®ã: Rntck: lµ ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o xung kÝch. Rbx: Lµ ®iÖn trë nèi ®Êt bæ xung. T1 = 0,574 ms. Ta x¸c ®Þnh ®­îc: §Ó ®¶m b¶o ®­îc chÝnh x¸c ta lÊy gi¸ trÞ: £ 3 . £ 3. xK £ 5,48 xK lµ ngiÖm ph­¬ng tr×nh: tgx = - tgx = - = -0,22 x §Ó gi¶i ph­¬ng tr×nh ta dïng ph­¬ng ph¸p ®å thÞ. Giao ®iÓm cña ®­êng th¼ng y = tg x vµ y = -0,22 x sÏ lµ ngiÖm cña ph­¬ng tr×nh. Víi c¸c ngiÖm ta chØ lÊy tho¶ m·n víi ®iÒu kiÖn trong kho¶ng: 0 < xk < 5,48 - Ta cã ®å thÞ: y = tg x vµ y = 0,22 x Gi¸ trÞ tho¶ m·n 0 < xk < 5,48 lµ xk = 2,62 VËy: = 1,4 W. §iÖn ¸p t¹i ®Çu cùc nèi ®Êt khi cã dßng ®iÖn ®i vµo víi Is = 150kA lµ: U( 0,t®s ) = Is. Z(0,t®s ) =150 . 1,45 =217,5 kV. VËy U( 0,t®s ) = 217,5 kV < U50% = 460 kV (§iÖn ¸p phãng ®iÖn cña chuçi sø ). Nh­ vËy hÖ thèng nèi ®Êt ®­îc tho¶ m·n. KÕt luËn: Sau khi tÝnh to¸n ta thÊy ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu cña hÖ thèng nèi ®Êt trong tr¹m ta cÇn ph¶i thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt m¹ch vßng cã ch«n cäc nèi ®Êt vµ bæ xung mét hÖ thèng thanh vµ cäc d¹ng tia lµ hîp lÝ. Ch­¬ng III TÝnh to¸n chØ tiªu chèng sÐt ®­êng d©y 110kV 3.1.Yªu cÇu ®èi víi b¶o vÖ chèng sÐt ®­êng d©y. §­êng d©y t¶i ®iÖn lµ phÇn tö dµi nhÊt trong hÖ thèng ®iÖn nªn dÔ x¶y ra hiÖn t­îng sÐt ®¸nh vµ chÞu t¸c ®éng cña qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn. Qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn cã thÓ dÉn ®Õn c¾t m¸y c¾t ®­êng d©y ¶nh h­ëng ®Õn sù cung cÊp cña l­íi ®iÖn ®ång thêi cã thÓ ph¸ ho¹i c¸ch ®iÖn cña c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m nªn ta ph¶i tiÕn hµnh ngiªn cøu chèng sÐt cho ®­êng d©y t¶i ®iÖn. §Æc biÖt lµ nh÷ng ®­êng d©y gÇn tr¹m víi tham sè lín g©y nguy hiÓm cho c¸ch ®iÖn, thiÕt bÞ trong tr¹m . Qu¸ ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn ®­êng d©y lµ do sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo d©y dÉn, vµo d©y chèng sÐt ,vµo cét cña ®­êng d©y hoÆc ®¸nh xuèng ®Êt trong ph¹m vi gÇn ®­êng d©y g©y c¶m øng lªn ®­êng d©y. Khi xÐt ®Õn chØ tiªu kinh tÕ ta kh«ng thÓ chän theo møc c¸ch ®iÖn ®­êng d©y ®¸p øng ®­îc yªu cÇu qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn, vÞ trÝ cña qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn lµ rÊt lín mµ chØ cã chän theo møc ®é hîp lÝ vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt. Víi ®é treo cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt lµ h ®­êng d©y chèng sÐt sÏ thu hót vÒ phÝa m×nh c¸c phãng ®iÖn sÐt trªn d¶i ®Êt cã chiÒu réng lµ 6h vµ chiÒu dµi b»ng chiÒu dµi ®­êng d©y. +Tæng sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y hµng n¨m ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : N = (0,6¸ 0,9).htb.L.nngs.10-3 (3-1) Trong ®ã : - htb lµ chiÒu cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt (m). - L lµ chiÒu dµi ®­êng d©y(Km). - nngs lµ sè ngµy cã sÐt hµng n¨m trong khu vùc cã ®­êng d©y ®i qua. + Tuú theo vÞ trÝ sÐt ®¸nh qu¸ ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®­êng d©y kh¸c nhau. Ta ph©n biÖt nh­ sau: Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ khu vùc gÇn cét: N®c = Sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn: Na = N.Va Va :lµ x¸c xuÊt ®¸nh vµo d©y dÉn phô thuéc vµo gãc a. Ta cã :lg Va = + hc lµ ®é cao cña cét + a lµ gãc b¶o vÖ . sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®iÓm gi÷a kho¶ng vù¬t Nkv = N – N®c - Na +Khi bÞ sÐt ®¸nh qu¸ ®iÖn ¸p t¸c dông vµo c¸ch ®iÖn cña ®­êng d©y cã thÓ g©y ra phãng ®iÖn. Nã ®Æc tr­ng bëi x¸c xuÊt phãng ®iÖn Vp® vµ t­¬ng øng víi sè lÇn phãng ®iÖn : Np® = N . Vp® + Khi cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®­êng d©y, m¸y c¾t cã thÓ bÞ c¾t ra nÕu cã xuÊt hiÖn hå quang tÇn sè c«ng nghiÖp t¹i n¬i phãng ®iÖn. 3.2. C¸c th«ng sè tÝnh to¸n chØ tiªu chèng sÐt cho ®­êng d©y t¶i ®iÖn . 3.2.1. C¸c th«ng sè ban ®Çu. §­êng d©y t¶i ®iÖn 110 kV víi sè lé lµ 2 lé ®¬n. Lo¹i cét s¾t. Chuçi sø 7 b¸t chän lo¹i P - 4,5 dµi 1,2 m. D©y dÉn AC – 95. D©y chèng sÐt C – 70. Kho¶ng v­ît lkv = 180m. §iÖn trë xuÊt cña ®Êt r = 75 Wm. §iÖn trë nèi ®Êt Rc = 12W. Sè ngµy sÐt ®¸nh trong 1 n¨m: nngs = 95 ngµy/n¨m. NhiÖt ®é lín nhÊt 40oC. Gãc b¶o vÖ pha A: aA = 230. Gãc b¶o vÖ pha B,C: aB,C = 200. 3.2.2.C¸c sè liÖu tÝnh to¸n. D©y chèng sÐt C 70 chän ®­êng kÝnh dcs = 11,4mm; r = 5,7 mm. ChiÒu cao cét hc = 18m. §iÖn ¸p phãng ®iÖn cña chuçi sø U50% = 660 kV. HÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang 110 kV lµ l = 1,3. ChiÒu cao cña d©y chèng sÐt: hcs = 18 m. ChiÒu cao cña pha A lµ: hA =14,2 m. ChiÒu cao cña pha B vµ pha C lµ h(B,C) = 11,2 m. 1. §é cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt. = hcs - Trong ®ã: fcs : Lµ ®é vâng cña d©y chèng sÐt. * TÝnh fcs. Theo ch­¬ng 7 trang 159 s¸ch thiÕt kÕ cÊp ®iÖn cña t¸c gi¶ Ng« Hång Quang vµ Vò V¨n TÈm ta cã: Víi : lkv lµ chiÒu dµi kho¶ng v­ît . g1 lµ tû t¶i do träng l­îng b¶n th©n d©y. , N/m.mm2. g0 lµ träng l­îng riªng cña chÊt cÊu t¹o d©y.N/dm3 Víi d©y thÐp ta cã g0 =77N/dm3. Þ = 77 . 10-3 N/m.mm2. TÝnh dqmax. Tacã ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸I: g3 lµ tû t¶i tæng hîp: N/m.mm2. g2 lµ tû t¶i do ¸p lùc giã g©y nªn: a: lµ hÖ sè biÓu thÞ sù ph©n bè kh«ng ®ång cña giã trªn ®Ønh cét. a = 1 ; v = 20 m/s. d: lµ ®­êng kÝnh d©y dÉn, víi d©y C 70 chän d = 11 mm. F: lµ tiÕt diÖn cña d©y dÉn: F = 70 mm2. C: lµ hÖ sè bÒ mÆt cña kh«ng khÝ phô thuéc bÒ mÆt chÞu giã. Víi d©y cã d < 20 mm th× c = 1,1. Þ = 42,4. 10-3 N/m.mm2. Þ = 87,71. 10-3 N/m.mm2. Theo b¶ng 7.4 s¸ch thiÕt kÕ cÊp ®iÖn ta cã: a0 = 12. 10-6 E = 19,6. 104 N/mm Þ = 5,1. 10-6 mm2/ N. 216N/ mm2. + Kho¶ng v­ît tíi h¹n: = 386,67m Kho¶ng v­ît cña cét lµ l = 180 m < lth = 386,67 m Þ øng suÊt lín nhÊt sÏ xuÊt hiÖn trong d©y khi qmin. LÊy dmin = dcp =216 N/mm2. Þ Ta cã ph­¬ng tr×nh: Þ d2qmax ( dqmax – 95,1 ) = 1569441,176 Gi¶I ph­¬ng tr×nh ta cã: dqmax = 158 N/mm2. Þ §é vâng cña d©y lµ: Þ §é cao trung b×nh cña d©y thu sÐt: = 18 - 2. §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn. Ta dïng cét h×nh P cã 1 d©y chèng sÐt bè trÝ nh­ h×nh vÏ 3.1 . * TÝnh ®é vâng cña d©y dÉn ®iÖn. Theo ch­¬ng 7 trang 159 s¸ch thiÕt kÕ cÊp ®iÖn cña t¸c gi¶ Ng« Hång Quang vµ Vò V¨n TÈm ta cã: Víi : lkv lµ chiÒu dµi kho¶ng v­ît . g1 lµ tû t¶i do träng l­îng b¶n th©n d©y. , N/m.mm2. gA lµ träng l­îng riªng cña nh«m: gA = 26,5 N/dm3 gB lµ träng l­îng riªng cña thÐp: gB = 77 N/dm3 FA : lµ tiÕt diÖn cña nh«m: FA = 95,4 mm2. FB : lµ tiÕt diÖn cña thÐp: FB = 15,9 mm2. F: lµ tiÕt diÖn cña d©y dÉn: F = FA + FB = 111,3 mm2. Þ N/m.mm2. TÝnh dqmax. Tacã ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i: dqmax lµ øng xuÊt t­¬ng øng. lkv lµ chiÒu dµi kho¶ng v­ît. b0 : lµ hÖ sè kÐo dµi ®µn håi cña vËt liÖu lµm d©y dÉn. EFe: lµ m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu thÐp: EFe = 196.103 N/mm2. EA: lµ m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu nh«m: EA = 61,6.103 N/mm2. = 12,376.10-6 mm2/N g3 lµ tû t¶i tæng hîp: N/m.mm2. g2 lµ tû t¶i do ¸p lùc giã g©y nªn: a: lµ hÖ sè biÓu thÞ sù ph©n bè kh«ng ®ång cña giã trªn ®Ønh cét v = 31,5 mm , Þ a = 1 C: lµ hÖ sè bÒ mÆt cña kh«ng khÝ phô thuéc bÒ mÆt chÞu giã. Víi d©y cã d > 20 mm th× c = 1,2. d = 31,5 mm , F = 111,3 mm2 Þ = 83,07.10-3 N/m.mm2. Þ g3 = N/m.mm2. a0: lµ hÖ sè gi·n në dµi cña d©y phøc hîp. a0 = aFe: lµ hÖ sè gi·n në dµi cña thÐp: aFe =12.10-6 aA: lµ hÖ sè gi·n në dµi cña d©y nh«m: aA =23.10-6 = 19,2 .10-6 qmax: lµ nhiÖt ®é lín nhÊt: qmax = 400C. qbao: lµ nhiÖt ®é khi b·o : qbao = 25 0C. - TÝnh ømg suÊt d©y AC- 95 theo tr¹ng th¸i qmin vµ qbao víi : q0 : NhiÖt ®é m«i tr­êng chÕ t¹o d©y: LÊy q0 =15 0C. qmin : Lµ nhiÖt ®é nhá nhÊt: qmin = 50C. dqmin = [78,5-(23.10-6-19,2.10-6)(15- 5).61,6.103] = 99,9 N/mm2. db·o = [dcp – ( aA - aAC)(d0 - db·o).EA] db·o : lµ nhiÖt ®é khi b·o. LÊy db·o = 25 0C. Þ db·o=[78,5-(23.10-6-19,2.10-6)(15-25).61,6.103] = 106,04 N/mm2. Kho¶ng v­ît tíi h¹n cña d©y AC – 95 lµ: Þ lth = 135,647 m. Kho¶ng v­ît cña cét lµ l = 180 m > lth = 135,647 m Þ øng suÊt lín nhÊt sÏ xuÊt hiÖn trong d©y khi cã b·o: dmax = dbao = 106,04 N/mm2. §é vâng lín nhÊt xuÊt hiÖn lóc dmax vµ v = 0 m/s. Þ Ta cã ph­¬ng tr×nh: Þ d2qmax ( dqmax – 8,25 ) = 123883,444 Gi¶i ph­¬ng tr×nh ta cã: dqmax = 53 N/mm2. Þ §é vâng cña d©y lµ: + §é cao trung b×nh cña d©y dÉn pha A lµ : hdd(tb) = hdd - fdd hdd(tb) = 14,2 - . 2,654 = 12,43 (m) + §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn pha (B,C) hdd(tb) = hdd - fdd (m) (3-7) hdd(tb) = 11,2 - . 2,654 = 9,43 (m) 3. Tæng trë sãng cña d©y dÉn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc Zdd = 60.ln (W) (3-8) a. Tæng trë sãng cña d©y dÉn pha A : Zdd = 60.ln= 492,688 (W) b. Tæng trë sãng cña d©y dÉn pha B vµ pha C : Zdd = 60.ln= 476,155 (W) 4. Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt : a. Khi kh«ng cã vÇng quang : Zcs = 60.ln (W) (3-9) Zcs = 60.ln = 520,49 (W) b. Khi cã vÇng quang : Do ¶nh h­ëng cña vÇng quang ®iÖn sÏ lµm ®iÖn dung t¨ng lªn do ®ã lµm tæng trë sãng gi¶m ®i v× vËy ta ph¶i chia cho hÖ sè hiÖu chØnh l §­êng d©y 110 kV dïng d©y chèng sÐt treo toµn tuyÕn. Tra trong b¶ng 3-3 s¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ KT§CA ta chän l = 1,3. VËy ta cã : Zcs(vq) = W (3-10) 5. HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn víi d©y chèng sÐt : H×nh 3 - 2 HÖ sè ngÉu hîp cña d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : K = (3-11) Trong ®ã: D2K vµ d2K lµ c¸c kho¶ng c¸ch ®­îc biÓu thÞ trªn h×nh vÏ (3-2). D2K= (m) (3-12) d2K = (m) - L xµ : lµ chiÒu dµi xµ treo d©y dÉn - h2 vµ r2 lµ chiÒu cao trung b×nh vµ b¸n kÝnh cña d©y chèng sÐt - h2 = hcs(tb) = 16,684 (m) ; r2 = 5,7.10-3 (m) a. TÝnh hÖ sè ngÉu hîp cña pha A víi d©y chèng sÐt. Ta cã : hdd(tbA = 12,43 (m) - ChiÒu dµi xµ treo d©y A: Ta cã: aA =230 ChiÒu cao tõ cét thu sÐt ®Õn pha A: 18- 14,2= 3,8 (m) Gäi chiÒu dµi xµ lµ X ta cã: tga = Þ tg230= Þ X=1,613 m VËy ta tÝnh ®­îc gi¸ trÞ D2A vµ d2A: D2A = = 29,16 (m) d2A = = 4,55 (m) HÖ sè ngÉu hîp cña pha A lµ : KA = = = 0,214 Khi cã ¶nh h­ëng cña vÇng quang hÖ sè ngÉu hîp cña pha A lµ : KAvq = KA.l = 0,214.1,3 = 0,278 b. TÝnh hÖ sè ngÉu hîp cña pha B vµ C ®èi víi d©y chèng sÐt ta cã : hdd(tb) B,C = 9,43 (m) ; + TÝnh chiÒu dµi xµ treo d©y B , C. Ta cã gãc b¶o vÖ pha B, C lµ aB = aC = 200. ChiÒu cao tõ cét thu sÐt ®Õn pha B, C lµ: 18 – 11,2 = 6,8 m. Gäi chiÒu dµi xµ lµ L ta cã: tg 200 = Þ L = 6,8. tg 200 = 2,475m. VËy ta cã chiÒu dµi xµ lµ 2,475m. VËy ta tÝnh ®­îc c¸c gi¸ trÞ D2B,C vµ d2B,C : D2B,C = = 26,231 (m) d2B,C = = 7,665 (m) HÖ sè ngÉu hîp cña pha B,C lµ : KB,C = = 0,142 (m) Khi cã ¶nh h­ëng cña vÇng quang, hÖ sè ngÉu hîp cña pha B vµ C sÏ lµ: KB,Cvq = KB,C. l = 0,142.1,3 = 0,184 3.3. TÝnh to¸n c¸c chØ tiªu. 3.3.1. X¸c ®Þnh tæng sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y trong 1 n¨m víi chiÒu dµi 100 Km . N = (0,6¸ 0,9).h.L.nngs.10-3 (lÇn/100Km n¨m) Theo c¸c sè liÖu ë trªn ta cã: N= (0,6¸0,9). 16,684. 110,95. 10-3 N= ( 95,1¸ 142,65 ) (lÇn /100Km n¨m) Ta chän kh¶ n¨ng nguy hiÓm nhÊt lµ cã vïng x¶y ra nhiÒu sÐt ®Ó tÝnh. Ta lÊy gi¸ trÞ N= 142,65 (lÇn/100 Km n¨m ) lµ tæng sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y. 3.3.2. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn (nc® ) Ta cã: nc® = N. Va. h. Vp® - X¸c suÊt nµy sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn: lg Va = (a.) - 4 (3-13) Trong ®ã : - a lµ gãc b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt ®èi víi d©y dÉn. - hcs: chiÒu cao cña d©y chèng sÐt ë cét (chiÒu cao cét ®iÖn). H×nh 3 - 4 Cã thÓ xem t¹i n¬i sÐt ®¸nh , m¹ch cña khe sÐt ®­îc ghÐp nèi tiÕp víi tæng trë sãng cña d©y dÉn cã trÞ sè b»ng : Zdd / 2 (d©y dÉn 2 phÝa ghÐp song song ). V× tæng trë sãng cña d©y dÉn kh¸ lín ( Zdd = 400¸500 W ) nªn dßng ®iÖn sÐt gi¶m ®i nhiÒu so víi khi sÐt ®¸nh vµo n¬i cã nèi ®Êt tèt. I= Is. » (3-14) H×nh 3 - 4 Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc ®iÖn ¸p d©y dÉn khi bÞ sÐt ®¸nh : Udd = (3-15) Trong ®ã Zdd lµ tæng trë sãng cña d©y dÉn. NÕu ®iÖn ¸p d©y dÉn lín h¬n møc c¸ch ®iÖn xung kÝch cña chuçi c¸ch ®iÖn th× sÏ cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn, g©y sù cè ng¾n m¹ch 1 pha ch¹m ®Êt. N(1) do sÐt : Udd ³ U0,5 (3-16) U0,5 trÞ sè phãng ®iÖn xung kÝch bÕ nhÊt cña chuçi c¸ch ®iÖn. VËy ³ U0,5 §é lín cña dßng ®iÖn sÐt ®ñ lín ®Ó g©y lªn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn ®­êng d©y lµ: I ³ (3-17) VËy x¸c suÊt phãng ®iÖn lµ : Vpd = P {I ³ }= (3-18) SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : nc® = Ndd. Vp®. h (3-19) Trong ®ã : - Ndd lµ sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn trªn chiÒu dµi 100 Km - Ndd = N.Va - N lµ tæng sè lÇn sÐt ®¸nh trªn ®­êng d©y chiÒu dµi 100 Km trong mét n¨m - N= 142,65 lÇn/100 Km n¨m. - Va lµ x¸c suÊt sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (3-13). - h lµ x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang - Vp® lµ x¸c suÊt phãng ®iÖn Vp® = - Zdd lµ tæng trë riªng cña d©y dÉn ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (3-8) Zdd = 60ln Trong ®ã : - hdd lµ ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn - rdd lµ b¸n kÝnh cña d©y dÉn §­êng d©y 110 kV®­îc tÝnh to¸n víi d©y dÉn AC-95 cã : r = 6,75 mm = 6,75.10-3 m Ta cã : np®dd = N. Va. (lÇn / 100 Km n¨m) (3-20) Theo c«ng thøc (3-20) ta cã nhËn xÐt : Khi chiÒu cao trung b×nh cña d©y dÉn t¨ng th× Zdd t¨ng do ®ã gi¶m vµ dÉn ®Õn t¨ng (nghÜa lµ Vp® t¨ng), tõ ®ã ta cã ndd t¨ng. Víi lý do nh­ vËy ta chän pha B (pha trªn cïng ) lµm pha tÝnh to¸n cho suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn. V× pha nµy cã gãc a lín vµ hdd lín aA = 230 Zdd = 429,688 W TÝnh to¸n suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo pha A Theo c«ng thøc (3-13): lg Va = (a.) - 4 Víi : aA = 230 ; hcs = 18 (m) Ta cã : lg Va = - 4 = -2,9158 VËy Va = 0,0012 TÝnh x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang h : h = f(ELV) (3-21) h phô thuéc vµo c­êng ®é ®iÖn tr­êng (Elv) ®­äc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : Elv = (kV/ m) Trong ®ã : - U pha lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha (kV) Ufa = = 63,508 kV - lp® lµ chiÒu dµi m¹ch phãng ®iÖn lÊy b»ng chiÒu dµi chuçi sø lp® = 1,2m Ta cã : Elv = = 52,92 (kV / m) Tra b¶ng (21-1) s¸ch gi¸o tr×nh KT§CA vµ dïng ph­¬ng ph¸p ngo¹i suy ta cã h= 0,61. VËy ta cã x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang h= 0,61 TÝnh x¸c suÊt phãng ®iÖn Vp® = Trong ®ã : - U0,5 lµ trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch bÐ nhÊt cña chuçi c¸ch ®iÖn ®­êng d©y. Tra b¶ng 3 s¸ch h­íng dÉn tèt nghiÖp KT§CA U0,5 = 660 kV Zddlµ tæng trë sãng riªng cña d©y dÉn pha B ®· tÝnh ®­îc ë trªn lµ Zdd (A) = 492,688W VËy x¸c suÊt phong ®iÖn Vp® lµ : Vp® = = = 0,8144 Tæng sè sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y lµ N = 142,65 (lÇn/100Km n¨m ) Elv = (kV/ m) Thay c¸c gi¸ trÞ Va , h, ,N vµo c«ng thøc (3-21) ta cã suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn lµ : Ncd = N. Va,.h. ncd = 142,65. 0,0012. 0,61. 0,08144 = 0,085 lÇn/ 100 Km n¨m 3.3.3. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît: TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît nh­ sau : Nckv = Nkv.Vp®.h (lÇn / 100 Km n¨m) trong ®ã : N kv sè lÇn sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît h x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang. Vp® x¸c suÊt phãng ®iÖn. 1. TÝnh sè lÇn sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît ( Nkv) Nkv = Nc = N/2 Nc :Tæng sè lÇn sÐt ®¸nh trong kho¶ng cét N :Tæng sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y xÐt cho chiÒu dµi 100 Km trong n¨m VËy Nkv ®­îc x¸c ®Þnh : Nkv = Nc = = 71,325 (lÇn / 100 Km n¨m) 2. TÝnh x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang h ë môc 3-3.2 ¸p dông ph­¬ng ph¸p ngo¹i suy vµo hµm h = f(Elv) ë h×nh 3-5 ta ®· tÝnh ®­îc gi¸ trÞ h = 0,61 3. TÝnh x¸c suÊt phãng ®iÖn (Vp®) Khi sÐt ®¸nh vµo d©y chèng sÐt trong kho¶ng v­ît ®Ó ®¬n gi¶n ta gi¶ thiÕt sÐt ®¸nh vµo ®iÓm gi÷a kho¶ng v­ît dßng ®iÖn sÐt sÏ chia ®Òu vÒ hai phÝa nh­ h×nh vÏ (3-6) H×nh 3 - 6 ë mçi cét dßng ®iÖn cã gi¸ trÞ lµ at/2 gi¶ thiÕt dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng xiªn gãc ta cã ph­¬ng tr×nh cña dßng ®iÖn sÐt : is = at nÕu t < T®s I nÕu t ³ T®s Ta sÏ tÝnh to¸n cho c¸c gi¸ trÞ a = 10,20,30,40,50,60,70,80,90,100 (kA/ ms) t = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 (ms) ; Rc = 12 W a- §iÖn ¸p t¹i ®Çu cét D trªn h×nh (3-6) cã trÞ sè b»ng : UD = .R + Lccs. = .R + . Lccs = (t.R + Lccs) (3-23) Trong ®ã : - R lµ ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®iÖn - a lµ ®é dèc dßng sÐt (kA/ ms) - Lccs lµ ®iÖn c¶m th©n cét tÝnh tõ mÆt ®Êt lªn ®Õn d©y chèng sÐt - Lccs = hcs. L0 ( Víi hcs = 18 m ) - L0 ®iÖn c¶m th©n cét cã gi¸ trÞ lµ 0,6 (mH/m) VËy : Lccs =18 .0,6 = 10,8 (mH) b. §iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn d©y dÉn : Udd = Kvq. UD + Ulv (3-24) Trong ®ã : - Ulv lµ ®iÖn ¸p lµm viÖc cña ®­êng d©y. Ulv ®­îc tÝnh nh­ sau : Ulv = .U.sinwt.dt = ..U = 0,52U (KV) (3-25) Ulv = 0,52. 110 = 57,2 (kV) Ud -lµ ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm D Kvq lµ hÖ sè ngÉu hîp (khi kÓ ®Õn ¶nh h­ëng vÇng quang) gi÷a d©y dÉn pha víi d©y chèng sÐt c. §iÖn ¸p ®Æt lªn chuçi sø §iÖn ¸p ®Æt lªn chuçi c¸ch ®iÖn lµ tæng ®¹i sè cña c¸c thµnh phÇn trªn Uc® = UD - Kvq.UD + Ulv (kV) = UD(1 - Kvq)+ Ulv (kV) = (1 - Kvq)(t.R + Lccs) + Ulv (kV) (3-26) §èi víi lo¹i cét ®iÖn ta thiÕt kÕ th× hÖ sè Kvq pha B hoÆc pha C bÐ h¬n so víi cña pha A Kvq(B,C) = 0,184 < Kvq (A) = 0,287 Do ®ã trong tÝnh to¸n ta sÏ tÝnh víi pha B hoÆc pha C. VËy ta cã Kvq=0,184 . Thay c¸c trÞ sè vµo c«ng thøc (3-26) Lccs = 10,8 (mH) ; Ulv = 57,2 (kV) Ta cã Uc® = (1 - 0,184 )(t.R +10,8 ) + 57,2 Uc® = 0,408 .a.(t.R +10,8 ) + 57,2 (3-27) Gi¸ trÞ Uc® khi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît víi ®é dèc a thay ®æi ë c¸c thêi ®iÓm t kh¸c nhau víi Rc = 12 W , ta lËp ®­îc b¶ng sau (b¶mg 3-1): B¶ng 3-1 a (kA/ms) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 150,224 119,184 248,114 297,104 346,064 395,024 443,984 492,944 541,094 590,864 20 243,048 338,72 439,088 537,088 634,928 732,848 830,768 928,688 1026,61 1124,53 30 336,272 483,152 630,032 776,912 923,792 1070,67 1217,55 1364,43 1511,31 1658,19 40 429,296 625,136 820,976 1016,82 1212,66 1408,5 1604,34 1800,18 1996,02 2191,86 50 522,32 767,12 1011,92 1256,72 1501,52 1746,32 1991,12 2235,92 2480,72 2725,52 60 615,334 909,104 1202,86 1496,62 1790,38 2084,14 2377,90 2671,66 2965,42 3259,184 70 708,368 1051,09 1393,81 1736,53 2079,25 2421,17 2764,69 3107,41 3450,13 3792,85 80 801,392 1193,07 1584,57 1976,43 2368,11 2740,21 3151,47 3543,15 3943,83 4326,15 90 894,416 1335,06 1775,7 2216,34 2656,98 3097,62 3538,26 3978.9 4419,54 4860,18 100 987,44 1477,04 1966,64 2456,24 2945,84 3435,44 3925,04 4414,64 4904,24 5393,84 Tõ c¸c sè liÖu tÝnh ®­îc ë b¶ng 3-1 ta vÏ ®­îc hµm Uc®= f(a,t) nh­ h×nh vÏ (3-8) Trªn h×nh vÏ 3-8 ta kÕt hîp vÏ ®Æc tuyÕn phãng ®iÖn cña chuçi sø theo c¸c sè liÖu ë b¶ng 3-2 B¶ng 3-2 t(ms) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7P- 4,5 1020 930 860 815 790 790 780 780 770 Khi Uc® ³ Up®cs sö dông ®å thÞ trªn h×nh (3-8) th× x¸c ®Þnh ®­îc c¸c tham sè ®Ó t¹i ®ã x¶y ra phãng ®iÖn trªn chuçi sø. Gi¶ thiÕt phãng ®iÖn x¶y ra ë thêi ®iÓm t = T®s th× cÆp (Ii, ai) ta x¸c ®Þnh ®­îc cÆp th«ng sè nguy hiÓm (Ii, ai) qua c«ng thøc : Ii = ai. ti (kA) Tõ cÆp sè (Ii, ai) ta vÏ ®­îc ®­êng cong nguy hiÓm (H×nh 3-9) X¸c suÊt phãng ®iÖn Vp® lµ x¸c suÊt ®Ó cho cÆp th«ng sè cña phãng ®iÖn sÐt (ai, Ii) thuéc miÒn nguy hiÓm (MNH) cã thÓ viÕt Vp® = p {a,IÎMNH} hay dVp® = p{a = ai}.p{I ³ Ii} Ta d· biÕt : p{I ³ Ii} = = VI Vi lµ x¸c suÊt ®Ó dßng ®iÖn I lín h¬n gi¸ trÞ Ii nµo ®ã p = {a = ai} » P{ai - da £ a £ ai + da}= dVa Va lµ x¸c suÊt ®Ó ®é dèc a lín h¬n ®é dèc ai nµo ®ã Va = P{a ³ ai}= Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : dVp® = Vi. dVa hay Vp® = dVa Víi VI = , Va = ë ®©y ta sÏ x¸c ®Þnh Vp® b»ng ph­¬ng ph¸p Vp® = DVai Víi c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n ®· tr×nh bµy ë trªn , øng víi c¸c gi¸ trÞ cña a ta cã b¶ng kÕt qu¶ ghi ë b¶ng sau - B¶ng 3-3: C¸c gi¸ trÞ øng víi R = 12 W Dùa vµo c¸c tÝnh to¸n ë b¶ng 3-3 ta cã c¸c gi¸ trÞ Vp® øng víi R = 12 W B¶ng 3-3 a (kA/µS) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 tpi 13,3 6,5 4,25 3,19 2,55 2,1 1,8 1,43 1,25 1,1 Ii (kA) 133 130 127,5 112,6 125,25 122,6 127 114,4 110,7 110 VIi 0,00468 0,0059 0,0071 0,0074 0,0083 0,0093 0,0105 0,0125 0,0144 0,0148 Vai 0,399 0,1596 0,0638 0,0255 0,010 0,004 0,0016 0,00065 0,00026 0,0001 .Vai= Vai -Vai+1 0,2394 0,0958 0,0383 0,0155 0,006 0,0024 0,0009 0,00039 0,00016 0,0001 VIi..Vai 1,12.10-3 0,56.10-3 0,27.10-3 0,115.10-3 0.05.10-3 0,022.10-3 0,009.10-3 0,005.10-3 0,0023.10-3 0,0015.10-3 Vp® = = 2,163.10-3. 4. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît Ta tÝnh theo c«ng thøc sau nkv = Nkv.Vp®. h - Víi ®iÖn trë nèi ®Êt Rc= 12 W nkv = 71,325. 2,163.10-3. 0,61 = 0,094 (lÇn / 100 Km n¨m) 3.3.4. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét (nc) TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét ( nc) ta ¸p dông c«ng thøc: nc = Nc.Vp®. h (lÇn / 100 Km n¨m) (3-30) Trong ®ã : - Nc sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét trong thêi gian 1 n¨m trªn chiÒu dµi 100 Km - Vp® lµ x¸c suÊt phãng ®iÖn - h lµ x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang ng¾n m¹ch æn ®Þnh §Ó tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét ta sÏ lÇn l­ît tÝnh to¸n c¸c gi¸ trÞ Nc , Vp®, h 1. TÝnh gi¸ trÞ Nc : Nh­ ë phÇn 3.3.3 ®· tÝnh sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét b»ng sè lÇn sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît cña d©y chèng sÐt vµ b»ng 1/2 tæng sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y. Ta cã Nc = Nkv = N/2 = 71,325 (lÇn/100 Km n¨m) 2. TÝnh x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang h : ë môc III-4 “ tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn” b»ng ph­¬ng ph¸p ngo¹i suy hµm n= f (Elv ) H×nh 3-5 ta x¸c ®Þnh ®­îc h= 0,61 3. TÝnh x¸c xuÊt phãng ®iÖn Vp®: a. §iÖn ¸p c¸ch ®iÖn cña ®­êng d©y Uc®(t): H×nh 3 - 10 H×nh vÏ (3 - 10). SÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét ®­êng d©y cã treo d©y chèng sÐt ®Ó ®¬n gi¶n xÐt tr­êng hîp sÐt ®¸nh ngay trªn ®Ønh cét ®iÖn H×nh (3 - 10). PhÇn lín dßng ®iÖn sÐt ®i vµo ®Êt qua nèi ®Êt cña cét ®iÖn phÇn cßn l¹i sÏ theo d©y chèng sÐt ®i vµo c¸c bé phËn nèi ®Êt cña c¸c cét l©n cËn. §iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn ®­êng d©y gåm c¸c thµnh phÇn : * §iÖn ¸p gi¸ng trªn bé phËn nèi ®Êt cét ®iÖn icRc. Trong ®ã : - Rc lµ ®iÖn trë cét ®iÖn ( Rc = 12 W) - ic lµ dßng ®iÖn sÐt ®i vµo th©n cét * Thµnh phÇn tõ cña ®iÖn c¶m øng, ý nghÜa cña nã gièng nh­ khi cã sÐt ®¸nh xuèng ®Êt. Trong tr­êng hîp nµy thµnh phÇn tõ cña ®iÖn ¸p c¶m øng ®­îc biÓu thÞ ë d¹ng tæng c¸c ®iÖn ¸p g©y ra bëi dßng ®iÖn ®i trong cét vµ trong khe phãng ®iÖn sÐt : Uc­(t) = lcdd. + Ndd (t). (3-31) Trong ®ã : - HÖ sè Lcdd : trÞ sè ®iÖn c¶m cña phÇn cét ®iÖn tÝnh tõ mÆt ®Êt tíi møc treo d©y dÉn : lcdd = L0. hdd - L0 ®iÖn c¶m th©n cét cã gi¸ trÞ L0 = 0,6 (mH/ m) - hdd lµ ®é treo cao cña d©y dÉn ë vÞ trÝ cét (m ) * Hµm sè Mdd (t) lµ hç c¶m gi÷a khe phãng ®iÖn sÐt víi m¹ch vßng “ d©y dÉn - ®Êt”. TrÞ sè hç c¶m lµ hµm cña thêi gian vµ chiÒu dµi khe sÐt t¨ng cïng sù ph¸t triÓn cña phãng ®iÖn ng­îc : Mdd(t) = 0,2 hdd[ ln - ln +1 ] (3-32) - hdd : ®é treo cao d©y dÉn ë cét (m) - H = hc + hdd - Dh = hc - hdd - hc : ®é cao cña cét ®iÖn (m) - V = b. c Víi : + C lµ vËn tèc truyÒn sãng trong kh«ng khÝ C = 300 m/ ms + V lµ vËn tèc ph¸t triÓn cña phãng ®iÖn ng­îc cña khe sÐt + b lµ tèc ®é t­¬ng ®èi cña phãng ®iÖn ng­îc cña dßng ®iÖn sÐt ; lÊy b = 0,3. Do ®ã : V = b. c = 0,3. 300 = 90 (m/ ms) + lµ tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn trong cét, sù biÕn thiªn cã thay ®æi tr­íc vµ sau khi cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn vÒ. + = a lµ ®é dèc cña sãng sÐt (kA/ ms) Thµnh phÇn ®iÖn cña ®iÖn ¸p c¶m øng g©y ra bëi ®iÖn tr­êng cña khe hë phãng ®iÖn sÐt. Thµnh phÇn nµy ®­îc x¸c ®Þnh gièng nh­ ë tr­êng hîp sÐt ®¸nh xuèng ®Êt , ký hiÖu lµ Uc­ (t) Uc®­ (t) = (1- ). ln[ (3-34) Trong ®ã : - (1- ) nãi lªn r»ng Uc­® gi¶m do t¸c dông cña d©y chèng sÐt - hc lµ ®é cao cña cét - hdd lµ ®é treo cao cña d©y dÉn (m) - b lµ tèc ®é t­¬ng ®èi phãng ®iÖn ng­îc cña dßng ®iÖn sÐt (lÊy b =0,3) - H = hc+ hdd (m) - h = hc - hdd - V = b. c = 0,3.300 = 90 (m/ ms) ( c lµ tèc ®é truyÒn sãng b»ng 300 (m/ ms), V lµ tèc ®é ph¸t triÓn cña khe phãng ®iÖn ng­îc (m/s) ) - Kvq = K.l ( Kvq lµ hÖ sè sÐt ngÉu hîp khi cã xÐt vÇng quang, l lµ hÖ sè hiÖu chØnh do vÇng quang l =1,3 ) - a lµ ®é dèc dßng ®iÖn sÐt (kA/ ms) Thµnh phÇn ®iÖn ¸p trªn d©y dÉn g©y ra bëi dßng ®iÖn ®i trong d©y chèng sÐt. NÕu ®iÖn ¸p trªn d©y chèng sÐt lµ Ucs (t) th× thµnh phÇn nµy sÏ b»ng Kvq.Ucs(t) Víi Kvq ®· gi¶i thÝch ë trªn. Ucs(t) ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc Ucs(t) = R. ic.+ Lccs. + a. Mcs(t) (3-35) Trong ®ã : - Lccs lµ ®iÖn c¶m cña th©n cét tõ mÆt ®Êt ®Õn ®é treo cao cña d©y chèng sÐt Lccs = L0. hcs hcs lµ ®é treo cao cña d©y chèng sÐt ë vÞ trÝ cét. L0 §· ®­îc chän lµ 0,6(mH/ m) a. Mcs(t) ®iÖn ¸p do hç c¶m gi÷a m¹ch khe sÐt víi m¹ch d©y chèng sÐt ®Êt : a. Mcs(t) =Mcs(t) - Mcs(t) lµ hç c¶m gi÷a m¹ch khe sÐt vµ m¹ch d©y chèng sÐt ®Êt , hç c¶m nµy còng biÕn thiªn theo sù ph¸t triÓn cña khe sÐt tøc lµ biÕn thiªn theo thêi gian Mcs(t) = 0,2.hc.[ln +1] (3-36) §iÖn ¸p lµm viÖc cña ®­êng d©y nh­ ®· tÝnh ë phÇn 3-5 “ tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît” ta cã Ulv = U®m Víi U®m lµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña ®­êng d©y, U®m = 110 kV VËy Ulv = 110 = 57,2 kV Ba thµnh phÇn ®Çu cña ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn ®­êng d©y cã cïng dÊu vµ khi phãng ®iÖn sÐt cã cùc tÝnh ©m th× chóng sÏ lµm cho d©y dÉn cã ®iÖn thÕ d­¬ng so víi cét ®iÖn. thµnh phÇn thø t­ ng­îc dÊu nªn lµm gi¶m ®iÖn ¸p tæng trªn c¸ch ®iÖn , cßn thµnh phÇn cuèi cïng chän cïng dÊu víi ba thµnh phÇn ®Çu v× cÇn tÝnh theo ®iÒu kiÖn nguy hiÓm nhÊt. Tãm l¹i khi sÐt ®¸nh lªn d©y chèng sÐt ë khu vùc ®Ønh cét ®iÖn ¸p trªn c¸ch ®iÖn ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc : Uc® (t) = ic.R + Uc­®(t) + Uc­t (t) - Kvq. Ucs(t) + Ulv (3-37) Hay lµ : Uc® (t) = ic.R + Uc­®(t) + Lcdd. + Mdd(t) - Kvq - Ucs(t) +Ulv (3-38) b. TÝnh ®iÖn ¸p t¸c dông lªn chuçi sø pha A khi cã sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét : a. Thµnh phÇn ®iÖn ¸p Uc­® (t) (kV) Uc­® (t) ®ù¬c tÝnh theo c«ng thøc Uc­®(t) = (1- ). ln[] Trong ®ã : - KvqA = 0,278 ; H = hcs + hdd = 32,2 (m) - hcs = 18 (m) ; Dh = hcs - hd = 3,8 (m) - hdd =14,2 (m) ; b = 0,3 V = b. c = 0,3. 300 = 90 (m/ ms) Thay sè vµo ta cã : Uc­®(t) = (1- ). ln[] Uc­®(t) = 3,886.a.ln(0,267.t +0,0535) *. Thµnh phÇn ®iÖn lµm viÖc cña d©y dÉn : Nh­ trªn ta ®· tÝnh ®­îc : Ulv = 0,52.U = 0,52.110 = 57,2 kV *. Thµnh phÇn ®iÖn ¸p Ucs (kV) Ucs(t) = ic. R +Lccs. + a.Mcs(t) ( kV) Víi: Lccs = L0.hcs = 0,6.18 = 10,8 (mH) Mcs(t) = 0,2.hc. [ln +1] Trong ®ã : hc = hcs = 18 (m) ; V = 90(m/ ms) ; b = 0,3 VËy Mcs(t) = 0,2.18. [ln +1] = 3,6 [ln +1] ic lµ dßng ®iÖn sÐt trong cét tr­íc vµ sau ph¶n x¹ cã kh¸c nhau *. Thµnh phÇn ®iÖn ¸p Uc­(t) kV: Uc­ (t) = Lcdd + Mdd(t) = Lcdd + Mdd(t).a (kV) C¸c gi¸ trÞ ë ®©y ®· gi¶i thÝch ë môc 1 phÇn III môc 3-6 Lcdd = L0.hdd = 0,6. 14,2 = 8,52 (mH) Mdd (t) = 0,2. hdd [ln - ln + 1] Thay gi¸ trÞ cña H, V, Dh, hdd, b ta cã Mdd(t) = 0,2. 14,2 [ln - ln + 1] = 2,84 [ ln( 2,15.t + 0,77) + 0,714] - lµ ®é dèc biÕn thiªn dßng ®iÖn trong cét , sù biÕn thiªn cã thay ®æi tr­íc vµ sau khi cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn vÒ *. BiÓu thøc tæng qu¸t ®iÖn ¸p ®Æt lªn chuçi c¸ch ®iÖn pha A : Khi sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét sau khi ®· x¸c ®Þnh ®­îc c¸c thµnh phÇn ta cã : Uc® (a,t) = Ulv + Uc­(t) + ic.R + Lcdd + a. Mdd(t) - Kvq[ic.R + + Lccs + a. Mcs(t)] (kV) Uc® (a,t) = Ulv + Uc­®(t) + ic.R(1- Kvq) + a( Mdd(t) - Kvq. Mcs(t) ) + + (Lcdd - Kvq. Lccs) Trong tr­êng hîp trªn ic vµ sÏ ®­îc tÝnh theo hai tr­êng hîp : Tr­íc khi cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn bÞ sÐt ®¸nh t £ : - víi c lµ tèc ®é truyÒn sãng c = 300 m/ ms - l lµ chiÒu dµi kho¶ng v­ît l = 180 m nªn = = 1,2 (ms) §Ó tÝnh to¸n dßng ®iÖn trong cét vµ ta vÏ s¬ ®å thay thÕ trong tr­êng hîp nµy ( h×nh 3-11) H×nh 3 - 11 Tõ s¬ ®å 3- 11 ta tÝnh ®­îc dßng ®iÖn trong cét ic ic(t) = [ .t - 2Mcs(t) - ] (KA) Trong ®ã : a1 = Víi = 400,379 W ; Lccs = 10,8 (mH). §· tÝnh ë phÇn tr­íc. Thay vµo ta cã a1 a1 = = 18,536 + 0,0926 R VËy ta cã ic øng víi c¸c gi¸ trÞ R thay ®æi lµ : ic(t) = [400,379.t - 2Mcs(t) - ] (kA) - TÝnh khi t £ = 1,2 (ms) Ta cã = = (kA/ ms) Sau khi cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn vÒ bÞ sÐt ®¸nh víi t ³ 1,2 (ms) do chØ xÐt hai kho¶ng v­ît l©n cËn bÞ sÐt ®¸nh nªn ®o¹n d©y chèng sÐt cña kho¶ng v­ît ®­îc thay thÕ bëi ®é c¶m Lcs vµ cã s¬ ®å m¹ch thay thÕ trong tr­êng hîp nµy nh­ h×nh vÏ 3-12 H×nh (3-12) Trong s¬ ®å h×nh 3-12 ®é c¶m Lcs ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Lcs = (mH) ng ®ã V©þ : Lcs = = 312,294 (mH) - Dßng ®iÖn ic(t) ®­îc tÝnh ic(t) = a( 1- ).(1 - e-a2t )/ a2 Trong ®ã : a2 = Thay gi¸ trÞ Lcs vµ Lccs vµo ta cã : a2 = = 0.006 R VËy ta cã dßng ®iÖn trong cét sau khi cã ph¶n x¹ vÒ lµ : ic = a( 1- ).(1 - e-0,006 Rt)/ 0,006.R (kA) ®­îc tÝnh theo biÓu- thøc : = a( 1- ). e-a2t VËy = a( 1- ).e-0,006Rt g. Sau khi tÝnh ®­îc c¸c gi¸ trÞ ic(t) vµ tr­íc vµ sau khi cã ph¶n x¹ ta thay tÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ t×m ®­îc vµo c«ng thøc : Uc® (a,t) = Ulv + Uc­®(t) + ic.R(1- Kvq) + a( Mdd(t) - Kvq. Mcs(t) ) + (Lcdd - Kvq. Lccs) Víi c¸c gi¸ trÞ : t = 0,5; 1; 1,66; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 (ms) a = 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100 (kA/ ms) R = 12 (W) * Víi t £ 1,2 ta cã : Uc® (a,t) = 57,2 + 3,886.a.ln[(0,267t + 0,0535 ). ] + 0,0204 a [400,379 .t – 7,2(ln+1) –13,5] + a.{2,84[ln(2,15.t + 0,77) + 0,714] -[ln+1]} +5,2a. * Víi t ³ 1,2 ta cã : Uc® (a,t) = 57,2 + 3,886.a.ln[(0,267.t + 0,0535). ] + + 120,333.a( 1- ).(1 - e-0,072Rt) + + a{2,84 . [ln 2,15t + 0,77) +0,714] - 1.[ln + 1]} + + 5,52.a.( 1- ).e-0,072Rt Ta cã gi¸ trÞ cña Uc®(a,t) cña pha A ®­îc ghi ë c¸c b¶ng (3-6). t a Tr­íc khi cã ph¶n x¹ Sau khi cã ph¶n x¹ 0,1 0,5 1 1,2 1,2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 129,49 233,54 316,77 345,1 340,86 430,58 514,97 602,16 733,79 736,33 794,31 847,06 895,65 940,53 20 201,78 409,58 576,34 633 624,52 503,96 972,74 1147,12 1288,38 1415,46 1531,42 1636,92 1734,1 1823,86 30 274,07 586,22 835,91 920,9 908,18 1177,3 1430,5 1692,08 1903,97 2094,59 2268,53 2426,78 2572,55 2707,19 40 346,36 762,56 1095,48 1208,8 1191,84 1550,72 1888,28 2237,04 2519,56 2773,72 3005,64 3216,64 3411, 3590,52 50 415,65 938,9 1355,05 1496,7 1475,5 1924,1 2346,05 2782 3135,15 3452,85 3742,75 4006,5 4249,45 4473,85 60 490,94 1125,24 1614,62 1784,6 1759,16 2297,48 2803,82 3326,96 3750,74 4131,98 4479,86 4796,36 5087,9 557,18 70 563,23 1291,58 1874,19 2072,5 2042,8 2670,86 2361,59 3871,92 4366,33 4811,11 5216,97 5586,22 5926,35 6240,51 80 635,52 1467,92 2133,76 2360,4 2326,48 3044,24 3719,36 4416,88 4981,92 5490,24 5954,08 6376,08 6764,8 7123,84 90 707,81 1644,26 2393,33 2648,3 2610,14 3417,62 4177,13 4961,84 5597,51 6169,37 6691,19 7165,94 7603,25 5007,17 00 780,1 1820,6 2652,9 2936,2 2893,8 3791 4643,9 5506,8 6213,1 6848,5 7428,3 7955,8 441,7 890,5 3. TÝnh x¸c suÊt phãng ®iÖn cña chuçi sø pha A. Tõ h×nh vÏ (3-12) vÏ quan hÖ Uc® = f(a,t) vµ Up® = f(t) khi Uc® ³Up® th× ta cã thêi gian phãng ®iÖn tp® ë c¸c ®é dèc kh¸c nhau cña dßng sÐt. Tõ ®ã ta cã x¸c ®Þnh ®­îc ®­êng cong nguy hiÓm Ia (H×nh 3-13). Nh­ ®· biÕt x¸c suÊt ®Ó biªn ®é I cña dßng sÐt lín h¬n gi¸ trÞ Ii nµo ®ã vµ x¸c suÊt ®Ó ®é dèc a cña dßng sÐt lín h¬n gi¸ trÞ ®é dèc ai nµo ®ã ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : V Ii = p{I ³ Ii} = Vai = p{a ³ ai} = Vµ t­¬ng tù ë phÇn sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît ta cã Vp® = VIi . DVai Trong tÝnh to¸n vÒ ®­êng cong th«ng sè nguy hiÓm ta míi tÝnh ®­îc 10 gi¸ trÞ cña a vµ I nªn ta ph¶i tiÕn hµnh ngo¹i suy ®Ó phñ kÝn gi¸ trÞ cña chóng. Víi tÝnh to¸n ë trªn ta cã b¶ng kÕt qu¶ (3- 5). Ii = Ti. ai (kA) B¶ng 3- 5 a (kA/ms 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ti (ms) 6,8 2,5 1,42 0,95 0,7 0,5 0,45 0,4 0,32 0,3 Ii (kA) 68 50 42,6 38 35 30 30 32 28,8 30 V Ii 0,054 0,093 0,159 0,171 0,173 0,191 0,2 0,216 0,2518 0,3049 Vai 0,3995 0,1596 0,06378 0,02548 0,01018 0,00406 0,00183 0,00064 0,00025 0,00001 .Vai= Vai-Vai+1 0,2399 0,09586 0,03832 0,0153 0,00612 0,00243 0,00098 0,00039 0,00015 0,00001 V Ii..Vai 0,01305 0,0089 0,0061 0,00263 0,0011 0,00046 0,0002 0,000084 0,000038 0,000003 Tõ ®ã ta cã : Víi R = 12 W th× Vp® = VIi . DVai = 0,03256 4. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét Ta cã. R = 12 W th× Vp® = 0,03256 SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét ®­îc tÝnh theo c«ng thøc 3-12 nc = Nc.Vp®.h Trong ®ã N c = 71,325 ( lÇn / 100 Km n¨m ) - Khi Rc = 12 Ω suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét lµ : nc = 71,325.0,03256. 0,61 = 1,4656( lÇn / 100 Km n¨m ) 3.4. SuÊt c¾t tæng do sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y t¶i ®iÖn : SuÊt c¾t tæng do sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y t¶i ®iÖn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc n = nc + nkv + ndd Víi c¸c gi¸ trÞ nc , nkv , ndd ®· tÝnh ®­îc ta cã : - Khi Rc = 12 W Ta cã: n = nc + nkv + ndd = 1,4656+ 0,094 + 0,085 = 1,59556 (lÇn / 100 Km n¨m ) 3.5. ChØ tiªu chèng sÐt cho ®­êng d©y t¶i ®iÖn : m = 1/n ( n¨m / lÇn sù cè ) Thay c¸c gi¸ trÞ n vµo ta cã : - m = 1/ 1,59556 = 0,6275 ( n¨m/ lÇn sù cè) 3.6. NhËn xÐt Qua tÝnh to¸n toµn bé ch­¬ng III ta cã nh÷ng nhËn xÐt nh­ sau : * SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn kh«ng phô thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn trë n«Ý ®Êt mµ chØ phô thuéc vµo gãc b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt víi d©y dÉn. * Cïng víi mét gi¸ trÞ R nèi ®Êt cña cét th× suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét lu«n lín h¬n suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng cét. Tµi liÖu tham kh¶o S¸ch gi¸o tr×nh kü thuËt ®iÖn cao ¸p (GS, PTS Vâ ViÕt §¹n). S¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp kü thuËt ®iÖn cao ¸p (TS NguyÔn ThÞ Minh Ch­íc ). Chèng sÐt cho nhµ vµ c«ng tr×nh (ViÔn Sum ). Gi¸o tr×nh m¹ng vµ hÖ thèng ®iÖn (NguyÔn V¨n §¹m). ThiÕt kÕ cÊp ®iÖn ( Ng« Hång Quang vµ Vò V¨n TÇm ) Môc Lôc Trang Lêi nãi ®Çu 1 Giíi thiÖu chung vÒ t×nh h×nh sÐt ë ViÖt Nam 2 T×nh h×nh gi«ng sÐt ë ViÖt Nam 2 ¶nh h­ëng cña gi«ng sÐt 5 Ch­¬ng I. TÝnh to¸n b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp 6 1.1. Giíi thiÖu chung 6 1.2.Yªu cÇu ®èi víi cét thu sÐt vµ d©y chèng sÐt 8 1.3. TÝnh to¸n hÖ thèng chèng sÐt 8 1.3.1.C¸c thiÕt bÞ trong tr¹m vµ nhiÖm vô tÝnh to¸n 8 1.3.2. C¸c c«ng thøc sö dông trong tÝnh to¸n b¶o vÖ chèng sÐt 13 1.4.V¹ch ph­¬ng ¸n vµ tÝnh to¸n c¸c ph­¬ng ¸n 14 1.4.1.Ph­¬ng ¸n I 14 1.4.2.Ph­¬ng ¸n II 21 1.4.3.Ph­¬ng ¸n III 32 1.5.So s¸nh c¸c ph­¬ng ¸n ®­a ra ph­¬ng ¸n tèi ­u 35 Ch­¬ng II. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n hÖ thèng nèi ®Êt 37 Giíi thiÖu chung 38 2.1. Ph­¬ng ph¸p nèi ®Êt, c¸c tham sè ¶nh h­ëng ®Õn ®iÖn trë nèi ®Êtvµ hiÖn t­îng phãng ®IÖn xung kÝch 38 2.1.1. Ph­¬ng ph¸p nèi ®Êt 38 2.1.2. C¸c tham sè ¶nh h­ëng ®Õn nèi ®Êt 38 2.1.3. HiÖn t­îng phãng ®iÖn xung kÝch 40 2.2. Yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng nèi ®Êt 41 2.3. TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m 41 2.3.1. TÝnh to¸n nèi ®Êt an toµn 41 2.3.2. §iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch 47 2.3.3.Nèi ®Êt bæ xung 50 Ch­¬ng III. TÝnh to¸n chèng sÐt cña ®­êng d©y 110 kV 55 3.1.Yªu cÇu ®èi víi b¶o vÖ chèng sÐt ®­êng d©y 55 3.2.C¸c th«ng sè tÝnh to¸n chØ tieu chèng sÐt cho ®­êng d©y 56 3.2.1.C¸c th«ng sè ban ®Çu 56 3.2.2. C¸c sè liÖu tÝnh to¸n 57 3.3. TÝnh to¸n c¸c chØ tiªu 67 3.3.1.X¸c ®Þnh tæng sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y trong 1 n¨m víi chiÒu dµi 100 Km 67 3.3.2. TÝnh xuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn 68 3.3.3.TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît 72 3.3.4. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét hoÆc khu vùc l©n cËn ®Ønh cét 78 3.4. Tæng sè lÇn c¾t ®IÖn do sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y t¶I ®IÖn 91 3.5. ChØ tiªu chèng sÐt cña ®­êng d©y t¶i ®iÖn 91 3.6. NhËn xÐt 91 Tµi liÖu tham kh¶o 93