Thiết kế tba 220/110/22kv và chống sét

CHÖÔNG 10 CHÆ TIEÂU CHOÁNG SEÙT CUÛA ÑÖÔØNG DAÂY COÙ TREO DAÂY CHOÁNG SEÙT CAÁP 220 kV 10.1 KHAÙI NIEÄM VEÀ SEÙT VAØ CHÆ TIEÂU CHOÁNG SEÙT: Nöôùc ta naèm trong vuøng nhieät ñôùi aåm, cöôøng ñoä hoaït ñoäng cuûa seùt töông ñoái lôùn. Soá ngaøy seùt trong naêm coù theå leân ñeán treân döôùi 100, do ñoù haàu heát caùc ñöôøng daây taûi ñieän treân khoâng, ñieän aùp töø 110 kV trôû leân ñeàu ñöôïc baûo veä baèng daây choáng seùt. Ñöôøng daây taûi ñieän treân khoâng laø phaàn töû coù chieàu daøi lôùn nhaát trong heä thoáng ñieän, neân thöôøng bò seùt ñaùnh vaø chòu taùc duïng cuûa quaù ñieän aùp khí quyeån. Soùng quaù ñieän aùp khoâng chæ gaây neân phoùng ñieän treân caùch ñieän ñöôøng daây, ñöa ñeán caét ñieän maø coøn coù theå truyeàn theo ñöôøng daây vaøo traïm gaây nguy hieåm cho caùch ñieän cuûa caùc thieát bò trong traïm, ñaëc bieät khi seùt ñaùnh tröïc tieáp vaøo daây daãn hoaëc vaøo coät gaây phoùng ñieän ngöôïc ôû caùc ñoaïn ñöôøng daây gaàn traïm. Quaù ñieän aùp khí quyeån xuaát hieän treân ñöôøng daây theo hai khaû naêng: hoaëc do seùt ñaùnh vaøo ñöôøng daây, hoaëc do seùt ñaùnh gaàn ñöôøng daây gaây neân quaù ñieän aùp caûm öùng. Ta thaáy raèng trong tröôøng hôïp ñaàu laø nguy hieåm nhaát, vì ñöôøng daây chòu toaøn boä naêng löôïng cuûa phoùng ñieän seùt vaø vieäc baûo veä choáng seùt cho ñöôøng daây chính laø nhaèm haïn cheá quaù ñieän aùp trong tröôøng hôïp naøy. Seùt ñaùnh vaøo ñöôøng daây coù treo daây choáng seùt theo ba khaû naêng: Seùt ñaùnh vaøo ñænh coät hay ñaùnh vaøo daây choáng seùt ôû gaàn ñænh coät. Seùt ñaùnh vaøo daây choáng seùt ôû giöõa khoaûng vöôït. Seùt ñaùnh voøng qua daây choáng seùt vaøo ñöôøng daây. Nhö ta ñaõ bieát, seùt coù tham soá cao (bieân ñoä, ñoä doác) xuaát hieän vôùi xaùc suaát beù, neân seõ khoâng hôïp lí neáu ta löïa choïn caùch ñieän ñöôøng daây thoûa maõn quaù ñieän aùp lôùn nhaát coù theå xaûy ra maø chæ choïn theo moät möùc ñoä hôïp lyù veà kinh teá vaø kyõ thuaät. Nhö vaäy, yeâu caàu baûo veä choáng seùt ñoái vôùi ñöôøng daây taûi ñieän khoâng phaûi laø loaïi tröø hoaøn toaøn khaû naêng xaûy ra söï coá do seùt maø chæ coù theå giaûm soá laàn söï coá tôùi moät giôùi haïn hôïp lyù veà maët kinh teá, töông öùng vôùi moät toån thaát beù nhaát. Noùi moät caùch khaùc, phaûi so saùnh chi phí ñaàu tö cho caùc bieän phaùp taêng cöôøng choáng seùt vôùi toån thaát cho neàn kinh teá quoác daân do maát ñieän khi ñöôøng daây bò caét do quaù ñieän aùp khí quyeån, ñeå tìm ra moät lôøi giaûi toái öu. 10.2 ÑÖÔØNG LOÁI TOÅNG QUAÙT ÑEÅ TÍNH TOAÙN CHÆ TIEÂU CHOÁNG SEÙT CUÛA ÑÖÔØNG DAÂY TAÛI ÑIEÄN: 10.2.1 Soá laàn seùt ñaùnh vaøo ñöôøng daây taûi ñieän treân khoâng: Neáu laø ñoä treo cao trung bình cuûa daây choáng seùt thì noù coù khaû naêng thu toaøn boä soá laàn seùt ñaùnh veà phía mình trong phaïm vi B£3.veà moãi beân cuûa ñöôøng daây. Nhö vaäy, ñöôøng daây coù chieàu daøi L thì dieän tích cuûa khu vöïc 100% seùt ñaùnh vaøo ñöôøng daây laø 6..L ñoái vôùi ñöôøng daây coù moät daây choáng seùt vaø (6.+S).L ñoái vôùi ñöôøng daây coù hai daây choáng seùt, vôùi S laø khoaûng caùch giöõa hai daây choáng seùt. Goïi m laø maät ñoä trung bình coù doâng seùt trong moãi ngaøy (hoaëc moãi giôø) coù doâng seùt vaø n laø soá ngaøy (hoaëc soá giôø)ø coù doâng seùt trung bình moãi naêm trong khu vöïc coù ñöôøng daây ñi qua, thì soá laàn seùt ñaùnh trung bình vaøo ñöôøng daây trong moät naêm: N = 6..L.m.n.10-3 ñoái vôùi ñöôøng daây coù moät daây choáng seùt. N = (6 +S).L.m.n.10-3 ñoái vôùi ñöôøng daây coù hai daây choáng seùt, vôùi tính baèng m vaø L tính baèng km. Do nöôùc ta chöa coù soá lieäu chính thöùc ñaày ñuû veà caùc thoâng soá cuûa seùt, neân ta chæ tính vôùi maät ñoä seùt m = 0,1 laàn/ngs vaø soá ngaøy seùt trung bình trong moät naêm n =100ngs/naêm. 10.2.2 Soá laàn phoùng ñieän treân caùch ñieän ñöôøng daây: Phoùng ñieän treân caùch ñieän chæ xaûy ra khi quaù ñieän aùp khí quyeån vöôït quaù möùc caùch ñieän xung (U0,5) cuûa ñöôøng daây. Doøng seùt coù bieân ñoä vaø ñoä doác töông öùng vôùi quaù ñieän aùp baèng möùc caùch ñieän xung cuûa ñöôøng daây goïi laø möùc chòu seùt hay möùc baûo veä choáng seùt cuûa ñöôøng daây: ibv, abv. Xaùc suaát xuaát hieän doøng seùt baèng hoaëc lôùn hôn möùc chòu seùt ñoù cuûa ñöôøng daây cuõng chính laø xaùc suaát phoùng ñieän vp treân caùch ñieän ñöôøng daây. Nhö vaäy, soá laàn phoùng ñieän treân caùch ñieän ñöôøng daây trong moät naêm: Ñoái vôùi ñöôøng daây coù moät DCS: Np= N.vp = (laàn/naêm) Ñoái vôùi ñöôøng daây coù hai DCS: Np= N.vp = (laàn/naêm) 10.2.3 Soá laàn caét ñieän ñöôøng daây do seùt: Khoâng phaûi baát cöù laàn phoùng ñieän naøo treân caùch ñieän ñöôøng daây ñeàu ñöa ñeán caét ñieän, maø caét ñieän ñöôøng daây chæ xaûy ra khi phoùng ñieän tia löûa xung chuyeån thaønh phoùng ñieän hoà quang oån ñònh, duy trì bôûi ñieän aùp laøm vieäc cuûa ñöôøng daây töùc laø ngaén maïch chaïm ñaát baèng hoà quang oån ñònh. Thôøi gian caàn thieát ñeå phoùng ñieän tia löûa phaùt trieån thaønh hoà quang oån ñònh baèng hoaëc lôùn hôn thôøi gian taùc ñoäng cuûa rôle baûo veä, töùc khoâng beù hôn moät nöûa chu kyø taàn soá coâng nghieäp (0,01s), trong khi ñoù thôøi gian toàn taïi cuûa quaù ñieän aùp khí quyeån thöôøng ít khi vöôït quaù 100 ms (s). Xaùc suaát chuyeån töø phoùng ñieän tia löûa thaønh phoùng ñieän hoà quang oån ñònh phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá (nhö coâng suaát nguoàn, ñieàu kieän khí töôïng) trong ñoù quan troïng nhaát laø gradient ñieän aùp doïc theo chieàu daøi caùch ñieän (töùc laø ñieän aùp treân moät ñôn vò chieàu daøi cuûa caùch ñieän ñöôøng daây). Gradient ñieän aùp laøm vieäc caøng cao thì ñieän daãn trong khe phoùng ñieän caøng duy trì laâu, do ñoù vieäc chuyeån thaønh hoà quang caøng thuaän lôïi. Ñöôøng daây seõ bò caét ñieän khi phoùng ñieän tia löûa xung treân caùch ñieän chuyeån thaønh hoà quang duy trì bôûi ñieän aùp laøm vieäc cuûa ñöôøng daây. Khaû naêng naøy ñöôïc bieåu thò baèng xaùc suaát chuyeån thaønh hoà quang oån ñònh: h - noù phuï thuoäc vaøo Gradient ñieän aùp laøm vieäc doïc theo chieàu daøi caùch ñieän. Gradient ñieän aùp laøm vieäc caøng cao thì ñieän daãn trong khe phoùng ñieän caøng duy trì laâu, neân vieäc chuyeån thaønh hoà quang oån ñònh caøng thuaän lôïi. Xaùc suaát chuyeån thaønh hoà quang oån ñònh h ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Ñoái vôùi ñöôøng daây taûi ñieän töø 220 kV trôû xuoáng coù coät theùp hoaëc beâ toâng coát theùp, coù theå tính gaàn ñuùng xaùc suaát chuyeån thaønh hoà quang oån ñònh taïi chuoãi caùch ñieän vôùi h 0,7 vaø ñoái vôùi ñieän aùp töø 330 kV trôû leân coù theå tính vôùi h 1. Ñoái vôùi ñöôøng daây coät goã vaø caùc khoaûng caùch khoâng khí lôùn coù theå xaùc ñònh theo bieåu thöùc thöïc nghieäm sau: h = 1,5 ( - 4).10-2 Vôùi: : gradient ñieän aùp laøm vieäc trung bình doc theo chieàu daøi phoùng ñieän (kV/m); lpd (m) chieàu daøi cuûa ñöôøng phoùng ñieän ôû ñaây laø chieàu daøi phaàn caùch ñieän cuûa chuoãi söù. Toùm laïi soá laàn caét ñieän ñöôøng daây do seùt haèng naêm: Ñoái vôùi ñöôøng daây coù moät daây choáng seùt: (laàn/naêm) Ñoái vôùi ñöôøng daây coù hai daây choáng seùt: (laàn/naêm) Ñeå so saùnh khaû naêng chòu seùt cuûa caùc ñöôøng daây coù thoâng soá khaùc nhau, ñi qua nhöõng vuøng coù hoaït ñoäng cuûa seùt khaùc nhau: thöôøng duøng suaát caét ñieän ñöôøng daây nc, töùc laø soá laàn trung bình caét ñieän haèng naêm do seùt treân 100 km ñöôøng daây. Ñoái vôùi ñöôøng daây coù moät daây choáng seùt: Ñoái vôùi ñöôøng daây coù hai daây choáng seùt: Muoán giaûm xaùc suaát caét ñieän ñöôøng daây phaûi giaûm xaùc suaát phoùng ñieän vp vaø xaùc suaát hình thaønh hoà quang oån ñònh . Nhö ñaõ bieát: vp = . Do ñoù, ñeå giaûm xaùc suaát phoùng ñieän vp tuøy tröôøng hôïp cuï theå, coù theå baèng caùch taêng cöôøng caùch ñieän ñöôøng daây (ví duï taêng soá löôïng ñóa söù, duøng coät xaø goã) ñeå taêng möùc caùch ñieän xung U0,5 cuûa ñöôøng daây, baèng caùch treo daây choáng seùt ñeå giaûm soá laàn seùt ñaùnh thaúng vaøo daây daãn vaø giaûm ñieän aùp taùc duïng leân caùch ñieän, baèng caùch giaûm ñieän trôû noái ñaát coät ñieän ñeå giaûm ñieän aùp taùc duïng leân caùch ñieän. Ñeå giaûm xaùc suaát hình thaønh hoà quang oån ñònh , phaûi giaûm gradient ñieän aùp laøm vieäc trung bình, baèng caùch taêng chieàu daøi phoùng ñieän nhö taêng soá löôïng ñóa söù trong chuoãi, duøng coät xaø goã (nhöõng bieän phaùp naøy vöøa coù taùc duïng taêng chieàu daøi phoùng ñieän vöøa coù taùc duïng taêng möùc caùch ñieän xung cuûa ñöôøng daây). Ngoaøi ra coøn moät soá bieän phaùp nhaèm muïc tieâu chuû yeáu khaùc, nhöng cuõng coù taùc duïng giaûm suaát caét ñieän ñöôøng daây nhö duøng maùy caét coù thieát bò töï ñoùng laïi (vì söï coá do seùt ñaùnh chæ coù tính chaát thoaùng qua), nhö noái ñaát ñieåm trung tính qua cuoän daäp hoà quang (coù taùc duïng giaûm ). Toùm laïi, töông öùng vôùi caùc khaû naêng seùt ñaùnh vaøo ñöôøng daây coù daây choáng seùt xaùc ñònh ñöôïc suaát caét nhö sau: Seùt ñaùnh vaøo ñænh coät hoaëc vaøo daây choáng seùt ôû gaàn coät: nc = N.(1 – va). Khi seùt ñaùnh vaøo daây choáng seùt ôû chính giöõa khoaûng vöôït: nkv = N.(1 – va).(1 – ).(Vp3. h2 + Vp4. h1) Seùt ñaùnh voøng qua daây choáng seùt vaøo daây daãn: ndd = N. va.Vp1.h1 Suaát caét toång cuûa ñöôøng daây: n = ndd + nc +nkv Trong caùc coâng thöùc treân, ta coù: N: soá laàn seùt ñaùnh vaøo 100 km ñöôøng daây va : xaùc suaát seùt ñaùnh voøng qua daây choáng seùt vaøo ñöôøng daây ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc thöïc nghieäm sau: lg va = a : goùc baûo veä cuûa ñöôøng daây choáng seùt (0) hc: chieàu cao cuûa coät ñieän (chieàu cao ñeán daây choáng seùt). lkv: chieàu daøi khoaûng vöôït. vp1: xaùc suaát phoùng ñieän treân chuoãi söù khi seùt ñaùnh voøng qua daây daãn. vp2: xaùc suaát phoùng ñieän treân chuoãi söù khi coù seùt ñaùnh ñænh coät. vp3: xaùc suaát phoùng ñieän treân khoaûng caùch khoâng khí giöõa daây choáng seùt vaø daây daãn khi seùt ñaùnh vaøo daây choáng seùt giöõa khoaûng vöôït. vp4: xaùc suaát phoùng ñieän treân chuoãi söù khi coù seùt ñaùnh vaøo daây choáng seùt giöõa khoaûng vöôït. h1: Xaùc suaát hình thaønh hoà quang oån ñònh khi phoùng ñieän taïi chuoãi söù. h2: Xaùc suaát hình thaønh hoà quang oån ñònh khi phoùng ñieän treân khoaûng caùch khoâng khí ôû giöõa khoaûng vöôït. 10.2.4 Chæ tieâu choáng seùt cuûa ñöôøng daây: Trong ñoù M laø khoaûng thôøi gian trung bình giöõa hai laàn caét ñieän ñöôøng daây lieân tieáp do seùt gaây neân. 10.3 TÍNH CHÆ TIEÂU CHOÁNG SEÙT CHO ÑÖÔØNG DAÂY 220 kV: 10.3.1 DAÏNG COÄT BA PHA HÌNH TAM GIAÙC: 10.3.1.1 Thoâng soá ñöôøng daây – daïng coät – thoâng soá tính toaùn: 1. Thoâng soá cuûa ñöôøng daây: Ñöôøng daây caáp ñieän aùp 220 kV choïn daây choáng seùt (DCS): loaïi-70, d= 11,5 mm,= 5,75 mm. Chieàu cao cuûa daây choáng seùt (chieàu cao coät ñieän): hcs = hc = 24 m Ñoä voõng daây choáng seùt: fcs = 2 m Kích thöôùc daây daãn d = 21,6 mm Ñoä voõng daây daãn: fdd = 2,5 m Soá löôïng ñóa söù 13 ñóa; loaïi ñóa söù p-4.5; chieàu daøi chuoãi söù = 2,4 m Heä soá hieäu chænh theo aûnh höôûng vaàng quang khi coù moät daây choáng seùt l = 1,3. Chieàu daøi trung bình khoaûng vöôït: = 300 m. Soá ngaøy seùt trong naêm n = 100. Maät ñoä seùt trung bình: m = 0,1 laàn/.ngs Heä soá phoùng ñieän ngöôïc: b= 0,3 Ñieän trôû noái ñaát cuûa coät Rc =10 W U0,5 cuûa chuoãi söù: U0,5 = 1140 kV 2. Daïng coät: Hình 10.1 3. Thoâng soá tính toaùn: Xaùc ñònh pha duøng cho toaøn boä quaù trình tính toaùn: Hình 10.2 21,25 o 20,22 o 10,44 o Pha A coù goùc baûo veä lôùn nhaát neân pha A seõ ñöôïc choïn duøng trong tính toaùn. Ñoä treo cao trung bình cuûa daây choáng seùt khi keå ñeán ñoä voõng : = 24 - = 22,67 m Ñoä treo cao trung bình cuûa daây daãn khi keå ñeán ñoä voõng : = hdd - fdd = 18,6 - = 16,93 m Ñöôøng daây coù moät DCS, heä soá ngaãu hôïp hình hoïc ñöôïc tính: K = Hình 10.3 Trong ñoù: : khoaûng caùch trung bình giöõa aûnh cuûa DCS vaø daây daãn pha A 39,65 m : khoaûng caùch trung bình giöõa DCS vaø daây daãn pha A 6,11 m Þ k = = 0,208 Heä soá ngaãu hôïp ñoäng (khi xeùt ñeán aûnh höôûng vaàng quang) kvq kvq = l.k l: heä soá hieäu chænh theo aûnh höôûng cuûa vaàng quang xung, ñöôøng daây coù moät DCS thì l = 1,3 kvq = l.k = 1,3 x 0,208 = 0,271 Ñieän caûm cuûa coät tính ñeán ñoä treo cao cuûa daây daãn: Vôùi laø baùn kính töông ñöông cuûa coät ñieän 1,354 m 24 + 18,6 = 42,6 m 5,4 m Þ = 12,8 mH Ñieän caûm cuûa coät tính ñeán ñoä treo cao cuûa DCS: 15,65 mH Hoã caûm giöõa khe seùt vaø maïch voøng kín “Daây daãn – ñaát”: Trong ñoù: b: heä soá phoùng ñieän ngöôïc: b = 0,3 v: vaän toác phoùng ñieän ngöôïc: v=b.c= 0,3x300 = 90 m/ms 22,67 + 16,93 = 39,6 m 22,67 - 16,93 = 5,74 m Þ = 3,386ln(90t+39,6) – 11,067 mH Hoã caûm giöõa khe seùt vaø maïch voøng kín “DCS – ñaát”: = 4,534.ln(90t + 45,34) – 13,95 mH Toång trôû soùng cuûa DCS coù xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa vaàng quang xung ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: Vôùi Zcs laø toång trôû soùng cuûa DCS: 538,36 W Þ 414,13 W Toång trôû soùng cuûa daây daãn coù xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa vaàng quang xung ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: Vôùi Zdd laø toång trôû soùng cuûa daây daãn: 483,03 W Þ 371,56 W Ñieän caûm cuûa ñoaïn DCS trong moät khoaûng vöôït: Vôùi: lkv chieàu daøi khoaûng vöôït: lkv = 300 m c : vaän toác aùnh saùng trong moâi tröôøng khoâng khí: c = 300 m/ms Þ 538,36 mH 10.3.1.2 Tính xaùc suaát phoùng ñieän vp – suaát caét ñieän n treân ñöôøng daây: 1. Khi seùt ñaùnh vaøo ñænh coät hoaëc DCS gaàn ñænh coät: Sô ñoà phaân boá doøng seùt ñaùnh vaøo coät: Hình 10.4 Do Rx << RDCS neân doøng seùt chuû yeáu seõ ñi qua coät bò seùt ñaùnh vaøo noái ñaát cuûa coät ñieän, coøn phaàn nhoû theo DCS ñeán caùc coät keá caän vaø vaøo noái ñaát cuûa chuùng. Trong tröôøng hôïp naøy chuoãi söù cuûa coät bò seùt ñaùnh chòu quaù ñieän aùp naëng neà nhaát. Quaù ñieän aùp goàm caùc thaønh phaàn sau: Ñieän aùp giaùng treân ñieän trôû taûn xung cuûa noái ñaát coät ñieän bò seùt ñaùnh: UR = ic.Rx , vôùi ic = is – 2.iDCS = at – 2. iDCS; Rx = 10 W Þ UR = ic .Rx = 10(at – 2. iDCS) Ñieän aùp caûm öùng töø : goàm hai thaønh phaàn gaây neân bôûi doøng chaïy qua coät taùc duïng leân ñieän caûm cuûa coät vaø bôûi doøng trong khe seùt taùc duïng leân hoã caûm giöõa khe seùt vaø maïch voøng kín “DD – ñaát”. Hình 10.5 Ñieän aùp caûm öùng ñieän : do söï trung hoøa ñieän tích trong khe seùt trong giai ñoaïn phoùng ñieän ngöôïc, caùc ñieän tích raøng buoäc treân daây daãn ñöôïc giaûi phoùng chaïy veà hai phía cuûa daây daãn taïo neân thaønh phaàn ñieän aùp caûm öùng ñieän, ngöôïc daáu vôùi cöïc tính doøng seùt. Daây choáng seùt coù taùc duïng giaûm , vì trong giai ñoaïn phoùng tieân ñaïo DCS coù taùc duïng maøn che laøm giaûm soá löôïng ñieän tích caûm öùng treân daây daãn. Trong giai ñoaïn phoùng ñieän chuû yeáu cuûa ñieän tích döông ñöôïc giaûi phoùng di chuyeån treân daây daãn, seõ caûm öùng treân DCS nhöõng ñieän tích aâm, coù taùc duïng laøm giaûm ñieän theá treân daây daãn. Neáu goïi laø ñieän aùp caûm öùng ñieän khi chöa keå ñeán taùc duïng cuûa DCS, thì khi keå ñeán aûnh höôûng cuûa DCS ta seõ coù: = . 0,637 Þ = 0,637 Thaønh phaàn ñieän aùp caûm öùng tónh ñieän (ñieän aùp ngaãu hôïp) treân daây daãn gaây neân bôûi doøng ñieän chaïy trong DCS. Vôùi k laø heä soá ngaãu hôïp hình hoïc giöõa daây daãn vaø DCS: k = 0,208 Þ Ñieän aùp laøm vieäc cuûa ñöôøng daây: = 114,35 kV Ta ñöôïc ñieän aùp taùc duïng leân chuoãi söù: Ñeå xaùc ñònh caùc thaønh phaàn ñieän aùp xung treân chuoãi söù, tröôùc heát ta seõ xaùc ñònh caùc thaønh phaàn cuûa doøng seùt chaïy qua coät () vaø chaïy qua DCS () Xeùt hai tröôøng hôïp sau: Tröôøng hôïp 1: khi chöa coù soùng phaûn xaï töø caùc coät laân caän trôû veà: t < 2 ms Sô ñoà thay theá khi chöa coù soùng phaûn xaï: Hình 9.6 Töø sô ñoà thay theá ta coù heä phöông trình: Tính moät caùch gaàn ñuùng: 13,87 Þ Þ Tröôøng hôïp 2: khi ñaõ coù soùng phaûn xaï töø caùc coät laân caän trôû veà: t 2 ms Sô ñoà thay theá: Hình 9.7 Töø sô ñoà thay theá ta coù heä phöông trình sau: Tính gaàn ñuùng: Trong ñoù: 0,035 Þ Þ Nhaän thaáy khi ñaõ coù soùng phaûn xaï trôû veà thì doøng treân DCS taêng do phaûn xaï döông (), coøn doøng treân coät seõ giaûm. Tuy nhieân möùc ñoä cheânh leäch caùc trò soá naøy tröôùc vaø sau khi coù soùng phaûn xaï trôû veà khoâng lôùn laém (do ), neân coâng thöùc tính toaùn chæ caàn tính vôùi tröôøng hôïp sau khi ñaõ coù soùng phaûn xaï trôû veà. Ñieän aùp taùc duïng leân chuoãi söù ñöôïc tính theo bieåu thöùc Vôùi:= ,637 =3,386ln(90t+39,6) – 11,067 =4,534.ln(90t + 45,34) – 13,95 Khi: t < 2 ms t 2 ms Keát quaû tính toaùn nhö baûng beân döôùi: t: thôøi gian (ms); a: ñoä doác ñaàu soùng cuûa doøng seùt (kA/ms) (kV) t(ms) a(kA/ms) 1 3 4 5 6 7 8 5 266.39 331.77 325 373.11 415.39 453.86 489.51 522.91 554.4 10 418.43 549.18 535.6 631.87 716.43 793.36 864.67 931.47 994.5 15 570.48 766.6 746.2 890.63 1017.5 1132.9 1239.8 1340 1435 20 722.52 984.02 956.9 1149.4 1318.5 1472.4 1615 1748.6 1875 25 874.56 1201.4 1167 1408.2 1619.5 1811.9 1990.1 2157.2 2315 30 1026.6 1418.9 1378 1666.9 1920.6 2151.4 2365.3 2565.7 2755 35 1178.6 1636.3 1589 1925.7 2221.6 2490.9 2740.5 2974.3 3195 40 1330.7 1853.7 1799 2184.4 2522.7 2830.4 3115.6 3382.8 3635 45 1482.7 2071.1 2010 2443.2 2823.7 3169.9 3490.8 3791.4 4075 50 1634.8 2288.5 2221 2702 3124.7 3509.4 3865.9 4200 4515 55 1786.8 2505.9 2431 2960.7 3425.8 3848.9 4241.1 4608.5 4955 60 1938.9 2723.4 2642 3219.5 3726.8 4188.4 4616.2 5017.1 5395 Baûng ñaët tính V-S cuûa chuoãi söù caáp 220 kV: t(ms) 1 2 3 4 5 6 7 8 (kV) 1900 1720 1580 1450 1370 1300 1260 1240 Ñoà thò ñaëc tuyeán V-S cuûa caùch ñieän chuoãi söù: Hình10.8 Töø ñaëc tuyeán (V-S) cuûa chuoãi söù vaø ñaëc tuyeán (V-S) cuûa hoï ñöôøng cong ta xaùc ñònh ñöôïc thôøi gian phoùng ñieän , … vaø trò soá cuûa doøng seùt vôùi ñoä doác ñaàu soùng vaøo luùc xaûy ra phoùng ñieän: a(kA/ms) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 tp(ms) 6.4292 4.5623 3.503 2.776 2.195 1.8098 1.5431 1.3181 1.126 is(kA) 96.438 91.245 87.58 83.281 76.825 72.393 69.438 65.906 61.92 Töø baûng treân ta xaùc ñònh ñöôïc ñöôøng cong thoâng soá nguy hieåm: . Hình 10.9 Xaùc suaát phoùng ñieän treân chuoãi söù chính laø xaùc suaát xuaát hieän doøng seùt coù ñoä doác vaø bieân ñoä naèm trong vuøng nguy hieåm (vuøng xaûy ra phoùng ñieän). ÖÙng vôùi moät ñoä doác doøng seùt cho tröôùc a = ai thì ñieàu kieän ñeå xaûy ra phoùng ñieän laø: , töùc laø: Vôùi: vaø Suy ra: Taát caû caùc thoáng keâ veà thoâng soá doøng seùt cho thaáy giöõa bieân ñoä vaø ñoä doác khoâng coù moät quan heä toaùn hoïc chaët cheõ, do ñoù coù theå coi chuùng nhö nhöõng bieán soá ñaäp laäp vaø xaùc suaát phoùng ñieän vp ñöôïc tính theo: Töø bieåu thöùc treân cho thaáy vp2 coù trò soá baèng dieän tích giôùi haïn bôûi ñöôøng cong xaùc suaát va = f(vi); trong ñoù: vaø ua3 Töø baûng a vaø is ta tính ñöôïc baûng soá lieäu: a(kA/ms) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 tp(ms) 6.4292 4.5623 3.503 2.776 2.195 1.8098 1.5431 1.3181 1.126 is(kA) 96.438 91.245 87.58 83.281 76.825 72.393 69.438 65.906 61.92 vi 0.0245 0.0299 0.034 0.0406 0.0521 0.0618 0.0692 0.0793 0.092 va 0.3847 0.2797 0.203 0.148 0.1076 0.0783 0.0569 0.0414 0.03 Töø baûng soá treân ta veõ ñöôïc ñöôøng cong xaùc suaát va = f(vi) nhö sau: Hình 10.10 Trò soá vp2 ñöôïc tính töø dieän tích giôùi haïn bôûi ñöôøng cong xaùc suaát vôùi hai truïc toïa ñoä. Tuy nhieân, moät caùch gaàn ñuùng coù theå xaùc ñònh trò soá vp2 nhö sau: S1 = (1+0.3847)x0,0245x0.5 = 0.0169 S2 = (0.3847 + 0.2797)x(0.0299 - 0.0245)x0,5 = 0.0018 S3 = (0.2797 + 0.203)x(0.034 - 0.0299)x0,5 = 0.0011 S4 = (0.203 + 0.148)x(0.0406 - 0.034)x0,5 = 0.0011 S5 = (0.148 + 0.1076)x(0.0521 - 0.0406)x0,5 = 0.0015 S6 = (0.1076 + 0.0783)x(0.0618- 0.0521)x0,5 = 0.0009 S7 = (0.0783 + 0.0569)x(0.0692 - 0.0618)x0,5 = 0.0005 S8 = (0.0569 + 0.0414)x(0.0793 - 0.0692)x0,5 = 0.0005 S9 = (0.0414 + 0.03)x(0.092 - 0.0793)x0,5 = 0.0005 S10= 0.03x(1-0,092)x0,5 = 0.0136 Þ vp2 = S1+S2+ S3+ S4+ S5+ S6+ S7+ S8+ S9+ S10+ S11 = 0.0384 Suaát caét ñieän khi seùt ñaùnh vaøo ñænh coät hoaët DCS gaàn ñænh coät xaùc ñònh theo: Trong ñoù: 136,02 laàn/naêm -2,843 Þ =0,00144 Ta duøng coät theùp vaø caáp ñieän aùp ñöôøng daây laø 220 kV neân choïn: = 0,7 Þ = 1.1688 laàn/naêm 2. Khi seùt ñaùnh vaøo DCS ôõ giöõa khoaûng vöôït Sô ñoà phaân boá doøng seùt khi seùt ñaùnh vaøo giöõa khoaûng vöôït: Hình 10.11 a) Xeùt khaû naêng phoùng ñieän treân khoaûng khoâng A-B UA-B goàm hai thaønh phaàn sau: Ñieän aùp caûm öùng tónh ñieän: Ñieän aùp caûm öùng töø: Ñieän aùp caûm öùng treân daây daãn do doøng treân DCS gaây neân: Vôùi: kvq = 0,271 vaø Do ñoù: Ñieän aùp laøm vieäc cuûa ñöôøng daây: Ulv kV Vaäy ñieän aùp taùc duïng leân khoaûng khoâng khí A-B laø: UA-B = Ñieän aùp UA-B lôùn nhaát tröôùc khi coù soùng phaûn xaï töø caùc coät laân caän trôû veà, nhö vaäy phoùng ñieän xuyeân thuûng khoaûng caùch khoâng khí chæ coù theå xaûy ra trong khoaûng thôøi gian: t 1 ms. =1ms) =1ms) =1ms) kV Töø ñoù: UA-B (t=1ms) = = 6,648a + 1,994a + 134,59a(1-0,271) + 114,35 = 106,76a + 114,35 kV Ñieän aùp phoùng ñieän xung cuûa khoâng khí laø: , kV Vôùi S laø chieàu daøi khoaûng caùch A-B: S = = 6,11 m Þ (t=1ms) = 10387 kV Quaù trình phoùng ñieän xaûy ra khi: , do ñoù: 106,76a + 114,35 10387 Þ a = 96,22 kV/ms Xaùc suaát phoùng ñieän trong khoaûng khoâng A-B chính laø xaùc suaát xuaát hieän doøng ñieän seùt coù ñoä baèng vaø lôùn hôn : b) Xeùt khaû naêng phoùng ñieän taïi chuoãi söù Vôùi giaû thieát gaàn ñuùng thì doøng ñieän ñoå veà moãi phía cuûa DCS baèng is(t)/4, taïi ñieän trôû noái ñaát cuûa coät ñieän do RX << Zcs , neân soùng doøng coi nhö phaûn xaï toaøn phaàn. Ñieän aùp giaùng treân ñieän trôû noái ñaát cuûa coät ñieän: UR (t) = 0,5is(t)Rx = 0,5.at.10=5at Ñieän aùp caûm öùng töø: Ta boû qua thaønh phaàn , vì hoã caûm giöõa doøng trong khe seùt vôùi maïch voøng kín “DCS – coät” raát beù, do seùt ñaùnh ôû xa coät. Ñieän aùp caûm öùng ñieän: boû qua thaønh phaàn ñieän aùp caûm öùng ñieän do raát beù. Ñieän aùp caûm öùng treân daây daãn do doøng treân DCS gaây neân: Ñieän aùp laøm vieäc cuûa ñöôøng daây: kV Ñieän aùp taùc duïng leân chuoãi söù khi seùt ñaùnh ôû chính giöõa khoaûng vöôït baèng caùc bieåu thöùc treân ta ñöôïc: (5at+7,825a)(1-0,271) + 114,35 = 3,645at + 5,704a + 114,35 (kV) t(ms) a(kA/ms) 1 2 3 4 5 6 7 8 5 161.1 179.32 197.55 215.77 233.995 252.22 270.45 288.67 10 207.84 244.29 280.74 317.19 353.64 390.09 426.54 462.99 15 254.59 309.26 363.94 418.61 473.285 527.96 582.64 637.31 20 301.33 374.23 447.13 520.03 592.93 665.83 738.73 811.63 25 348.08 439.2 530.33 621.45 712.575 803.7 894.83 985.95 30 394.82 504.17 613.52 722.87 832.22 941.57 1050.9 1160.3 35 441.57 569.14 696.72 824.29 951.865 1079.4 1207 1334.6 40 488.31 634.11 779.91 925.71 1071.51 1217.3 1363.1 1508.9 45 535.06 699.08 863.11 1027.13 1191.16 1355.2 1519.2 1683.2 50 581.8 764.05 946.3 1128.55 1310.8 1493.1 1675.3 1857.6 55 628.55 829.02 1029.5 1229.97 1430.45 1630.9 1831.4 2031.9 60 675.29 893.99 1112.7 1331.39 1550.09 1768.8 1987.5 2206.2 65 722.04 958.96 1195.9 1432.81 1669.74 1906.7 2143.6 2380.5 70 768.78 1023.93 1279.1 1534.23 1789.38 2044.5 2299.7 2554.8 75 815.53 1088.9 1362.3 1635.65 1909.03 2182.4 2455.8 2729.2 80 862.27 1153.87 1445.5 1737.07 2028.67 2320.3 2611.9 2903.5 85 909.02 1218.84 1528.7 1838.49 2148.32 2458.1 2768 3077.8 90 955.76 1283.81 1611.9 1939.91 2267.96 2596 2924.1 3252.1 95 1002.5 1348.78 1695.1 2041.33 2387.61 2733.9 3080.2 3426.4 100 1049.3 1413.75 1778.3 2142.75 2507.25 2871.8 3236.3 3600.8 Ñaëc tuyeán nhaän ñöôïc töø baûng soá lieäu treân: Hình 10.12 Töø ñaëc tuyeán (V-S) ñaëc tuyeán cuõa chuoãi söù vaø ñaëc tuyeán (V-S) cuûa hoï ñöôøng cong ta xaùc ñònh ñöôïc thôøi gian phoùng ñieän , … vaø trò soá cuûa doøng seùt vôùi ñoä doác ñaàu soùng vaøo luùc xaûy ra phoùng ñieän: . Töø ñoù, ta tính ñöôïc vi vaø va : ; a(kA/ms) (ms) (kA) vi va 35 7,69 269,15 3,19. 0,1076 40 6,71 268,4 3,29. 0,07826 45 5,94 267,3 3,43. 0,05691 50 5,33 266,5 3,54. 0,04139 55 4,82 265,1 3,73. 0,0301 60 4,41 264,6 3,8. 0,02189 65 4,06 263,9 3,91. 0,01592 70 3,76 263,2 4,01. 0,01158 75 3,5 262,5 4,12. 0,00842 80 3,28 262,4 4,14. 0,00612 85 3,08 261,8 4,24. 0,00445 90 2,89 260,1 4,52. 0,00324 95 2,69 255,55 5,39. 0,00236 100 2,54 254 5,72. 0,00171 Töø baûng treân ta xaùc ñònh ñöôïc ñöôøng cong thoâng soá nguy hieåm vaø ñöôøng cong xaùc suaát va = f(vi) nhö sau: Hình 10.13 Hình 10.14 Töông töï nhö tröôøng hôïp seùt ñaùnh vaøo ñænh coät ta coù caùc giaù trò phoùng ñieän: S1 = (1+0,1076) x 3,19.x0,5= 1,77. S2 = (0,1076 + 0,07826)x(3,29. - 3,19.)x0,5 = 8,68. S3 = (0,07826 + 0,05691)x(3,43. - 3,29.)x0,5 = 9,6. S4 = (0,05691 + 0,04139)x(3,54. - 3,43.)x0,5 = 5,27. S5 = (0,04139 + 0,0301)x(3,73.- 3,54.)x0,5 = 6,99. S6 = (0,0301 + 0,02189)x(3,8. - 3,73.)x0,5 = 1,88. S7 = (0,02189 + 0,01592)x(3,91. - 3,8.)x0,5 = 1,96. S8 = (0,01592 + 0,01158)x(4,01. - 3,91.)x0,5 = 1,47. S9 = (0,01158 + 0,00842)x(4,12.- 4,01.)x0,5 = 1,1. S10 = (0,00842+0,00612 )x(4,14.- 4,12.)x0,5 = 1,16. S11 = (0,00612+0,00445)x(4,24.- 4,14.)x0,5 = 5,11. S12 = (0,00445+0,00324)x(4,52. - 4,24.)x0,5 = 1,1. S13 = (0,00324+0,00236)x(5,39. - 4,52.)x0,5 = 2,42. S14 = (0,00236+0,00171)x(5,72. - 5,39.)x0,5 = 6,73. S15 = 0,5x0,00171x(1 – 5,72.) = 0.000857 vp4 = S1 + S2 + S3 + S4 + S5 + S6 + S7 + S8 + S9 + S10 + S11 + S12 + S13 + S14 + S15 = 0,000875 Suaát caét ñieän cuûa ñöôøng daây khi seùt ñaùnh vaøo giöõa khoaûng vöôït ñöôïc xaùc ñònh: ; vôùi = 0,7 = 0.1076 laàn/naêm 3. Khi seùt ñaùnh voøng qua DCS vaøo daây daãn Vôùi giaû thieát thì doøng ñieän seùt chaïy veà moãi phía cuûa ñöôøng daây baèng , doøng ñieän gaây neân treân daây daãn moät ñieän aùp baèng , vôùi laø toång trôû soùng cuûa ñöôøng daây coù tính ñeán aûnh höôûng cuûa vaàng quang xung. Do ñieän aùp taùc duïng leân chuoãi söù laø: Phoùng ñieän xaûy ra khi: kV hay kA Xaùc suaát xaûy ra phoùng ñieän treân chuoãi söù laø: 0,654 Suaát caét ñieän cuûa ñöôøng daây khi seùt ñaùnh voøng qua DCS vaøo daây daãn laø: 0,0897 laàn/naêm 10.3.1.3 Chæ tieâu choáng seùt cuûa ñöôøng daây Suaát caét ñieän toång cuûa ñöôøng daây baèng: 0,0897 + 1,1688 + 0,1076 = 1,3661 (laàn/naêm) Chæ tieâu choáng seùt cuûa ñöôøng daây taûi ñieän caáp 220 kV laø: 0,732 naêm/laàn Suaát caét ñieän naèm trong khoaûng giaù trò cho pheùp ôû ñöôøng daây 220 kV laø 2 laàn/naêm.