Đồ án tốt nghiệp: Kỹ thuật điện cao áp_Tính toán chỉ tiêu bảo về chống sét đường dây

Đồ án tốt nghiệp: Kỹ thuật điện cao áp_Tính toán chỉ tiêu bảo về chống sét đường dây

Lượt xem: 87,374Lượt tải: 7Số trang: 36

Mô tả tài liệu

Đường dây trong HTĐ làm nhiệm vụ truyền tải điện năng đến các hộ dùng điện. Đường dây là phần tử phải hứng chịu nhiều phóng điện sét nhất so với các phần tử khác trong HTĐ. Khi đường dây bị phóng điện sét nếu biên độ dòng sét lớn tới mức làm cho quá điện áp xuất hiện lớn hơn điện áp phóng điện xung kích của cách điện sẽ dẫn tới phóng điện và gây ngắn mạch đường dây...

Tóm tắt nội dung

®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 7 tÝnh to¸n chØ tiªu b¶o vÖ chèng sÐt ®−êng d©y §−êng d©y trong HT§ lμm nhiÖm vô truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng ®Õn c¸c hé dïng ®iÖn. §−êng d©y lμ phÇn tö ph¶i høng chÞu nhiÒu phãng ®iÖn sÐt nhÊt so víi c¸c phÇn tö kh¸c trong HT§. Khi ®−êng d©y bÞ phãng ®iÖn sÐt nÕu biªn ®é dßng sÐt lín tíi møc lμm cho qu¸ ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn lín h¬n ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch cña c¸ch ®iÖn sÏ dÉn ®Õn phãng ®iÖn vμ g©y ng¾n m¹ch ®−êng d©y, buéc m¸y c¾t ®Çu ®−êng d©y ph¶i t¸c ®éng. Nh− vËy viÖc cung cÊp ®iÖn bÞ gi¸n ®o¹n. NÕu ®iÖn ¸p nhá h¬n trÞ sè phãng ®iÖn xung kÝch cña c¸ch ®iÖn ®−êng d©y th× sãng sÐt sÏ truyÒn tõ ®−êng d©y vμo tr¹m biÕn ¸p vμ sÏ dÉn tíi c¸c sù cè trÇm träng t¹i tr¹m biÕn ¸p. V× vËy b¶o vÖ chèng sÐt cho ®−êng d©y ph¶i xuÊt ph¸t tõ chØ tiªu kinh tÕ kÕt hîp víi yªu cÇu kü thuËt vμ yªu cÇu cung cÊp ®iÖn cña ®−êng d©y ®ã. 2.1- lý thuyÕt tÝnh to¸n. 2.1.1- Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt ®−îc thÓ hiÖn nh− ( h×nh 2-1 ) ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 8 2-1: Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y chèng chèng sÐt ChiÒu réng cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc cao h2 còng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: + Khi hx > 2/3h th× bx = 0,6h (1-hx/h ) (2 � 1) + Khi hx ≤ h th× bx = 1,2h (1- hx/0,8h (2 � 2) ChiÒu dμi cña ph¹m vi b¶o vÖ däc theo chiÒu dμi ®−êng d©y nh− h×nh (2� 2 ). ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 9 C B A α 2 α 1 H×nh 2-2: Gãc b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. Cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc trÞ sè giíi h¹n cña gãc α lμ α = 310, nh−ng trong thùc tÕ th−êng lÊy kho¶ng α = 20 0 ÷ 250. 2.1.2- X¸c suÊt phãng ®iÖn sÐt vμ sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt ®¸nh vμo ®−êng d©y. Víi ®é treo cao trung b×nh cña d©y trªn cïng (d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt ) lμ h, ®−êng d©y sÏ thu hót vÒ phÝa m×nh c¸c phãng ®iÖn cña sÐt trªn d¶i ®Êt cã chiÒu réng lμ 6h vμ chiÒu dμi b»ng chiÒu dμi ®−êng d©y (l). Tõ sè lÇn phãng ®iÖn sÐt xuèng ®Êt trªn diÖn tÝch 1 km2 øng víi mét ngμy sÐt lμ ta cã thÓ tÝnh ®−îc tæng sè lÇn cã sÐt ®¸nh th¼ng vμo ®−êng d©y (d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt). h (2 � 3) Trong ®ã: + h: ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt (m). + l: chiÒu dμi ®−êng d©y (km ). + nng. s:sè ngμy sÐt /n¨m trong khu vùc cã ®−êng d©y ®i qua. V× c¸c tham sè cña phãng ®iÖn sÐt : biªn ®é dßng ®iÖn (Is) vμ ®é dèc cña dßng ®iÖn (a = dis /dt), cã thÓ cã nhiÒu trÞ sè kh¸c nhau, do ®ã kh«ng ph¶i ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 10 tÊt c¶ c¸c lÇn cã sÐt ®¸nh lªn ®−êng d©y ®Òu dÉn ®Õn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn. ChØ cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y nÕu qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn cã trÞ sè lín h¬n møc c¸ch ®iÖn xung kÝch cña ®−êng d©y. Kh¶ n¨ng phãng ®iÖn ®−îc biÓu thÞ bëi x¸c suÊt phãng ®iÖn ( Vp ® ). Sè lÇn x¶y ra phãng ®iÖn sÏ lμ: Np® = N. Vp® = ( 0,6÷0,9 ). h . 10-3. l . nng s. Vp® . ( 2 � 4 ) V× thêi gian t¸c dông lªn qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn rÊt ng¾n kho¶ng 100 μs mμ thêi gian cña c¸c b¶o vÖ r¬le th−êng kh«ng bÐ qu¸ mét nöa chu kú tÇn sè c«ng nghiÖp tøc lμ kho¶ng 0,01s. Do ®ã kh«ng ph¶i cø cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn lμ ®−êng d©y bÞ c¾t ra. §−êng d©y chØ bÞ c¾t ra khi tia löa phãng ®iÖn xung kÝch trªn c¸ch ®iÖn trë thμnh hå quang duy tr× bëi ®iÖn ¸p lμm viÖc cña ®−êng d©y ®ã. X¸c suÊt h×nh thμnh hå quang (η ) phô thuéc vμo Gradien cña ®iÖn ¸p lμm viÖc däc theo ®−êng phãng ®iÖn : η = ƒ(Elv) ; Elv = Ulv/lp® (kV/m ). Trong ®ã: + η: x¸c suÊt h×nh thμnh hå quang. + Ulv: ®iÖn ¸p lμm viÖc cña ®−êng d©y ( kV ). + lp®: chiÒu dμi phãng ®iÖn ( m). Do ®ã sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt cña ®−êng d©y lμ: Nc® = Np®. η. = h. nng .s. vp®. η. (2 � 5) §Ó so s¸nh kh¶ n¨ng chÞu sÐt cña ®−êng d©y cã c¸c tham sè kh¸c nhau, ®i qua c¸c vïng cã c−êng ®é ho¹t ®éng cña sÐt kh¸c nhau ng−êi ta tÝnh trÞ sè " suÊt c¾t ®−êng d©y" tøc lμ sè lÇn c¾t do sÐt khi ®−êng d©y cã chiÒu dμi 100km. nc® = ( h. nng s. Vp® .η. (2 � 6) §−êng d©y bÞ t¸c dông cña sÐt bëi ba nguyªn nh©n sau: + SÐt ®¸nh th¼ng vμo ®Ønh cét hoÆc d©y chèng sÐt l©n cËn ®Ønh cét. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 11 + SÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn. + sÐt ®¸nh vμo kho¶ng d©y chèng sÐt ë gi÷a kho¶ng cét. Còng cã khi sÐt ®¸nh xuèng mÆt ®Êt gÇn ®−êng d©y g©y qu¸ ®iÖn ¸p c¶m øng trªn ®−êng d©y, nh−ng tr−êng hîp nμy kh«ng nguy hiÓm b»ng ba tr−êng hîp trªn. Khi ®−êng d©y bÞ sÐt ®¸nh trùc tiÕp sÏ ph¶i chÞu ®ùng toμn bé n¨ng l−îng cña phãng ®iÖn sÐt, do vËy sÏ tÝnh to¸n d©y chèng sÐt cho ®−êng d©y víi ba tr−êng hîp trªn. Cuèi cïng ta cã sè lÇn c¾t do sÐt cña ®−êng d©y. nc® = nc + nkv + ndd ( 2 � 7) Trong ®ã: + nc : sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét. +nkv: sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît. + ndd: sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo d©y dÉn. 2.1.2.1 - C¸c sè liÖu chuÈn bÞ cho tÝnh to¸n. §−êng d©y tÝnh to¸n l = 150km. (Ninh B×nh � Hμ §«ng) Xμ ®ì kiÓu c©y th«ng, l¾p trªn cét bª t«ng ®¬n. D©y chèng sÐt treo t¹i ®Ønh cét. D©y dÉn ®−îc treo bëi chuçi sø Π- 4,5 gåm 7 b¸t sø, mçi b¸t sø D©y chèng sÐt dïng d©y thÐp C-70 cã d = 11mm ; r = 5,5mm. D©y dÉn dïng d©y AC-120mm cã d = 19mm; r = 9,5mm. Kho¶ng v−ît lμ 150m. 2.1.2.2 - X¸c ®Þnh ®é treo cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. §é treo cao trung b×nh cña d©y ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: hdd = h � 2/3f . (2 � 8) Trong ®ã: + h: ®é cao cña d©y t¹i ®Ønh cét hay t¹i kho¸ nÐo cña chuçi sø. + f: ®é vâng cña d©y chèng sÐt hay d©y dÉn. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 12 fdd = γ. l2/ 8. σ. (2 � 9) γ = p/s =492/120. 1000 = 0,0041. (p : khèi l−îng 1km d©y AC- 120 ,p=492 Kg/Km ; s: tiÕt diÖn d©y AC-120 , s= 120 mm2.) σ : hÖ sè c¬ cña ®−êng d©y ë nhiÖt ®é trung b×nh , σ = 7,25. 2-3: §é cao d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. l: chiÒu dμi kho¶ng v−ît cña ®−êng d©y = 150m. fdd = 7,25 = 1,5905 m ≈ 1,6 m ë ®©y ta lÊy fdd = 1,8 m. fcs = 1,5 m. §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn theo (2-9) lμ: hdd cs = hcs � 2/3 fcs = 16,2 � 2/3.1,5 = 15,2m. hdd tbA = hdd A � 2/3 fdd = 12 � 2/3. 1,8 = 10,8 m. hdd tbB = hdd B � 2/3 fdd = 9 � 2/3. 1,8 = 7,8 m. Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. Zdd = 60.ln (2.hdd / r). ( 2 � 10 ) Zdd A = 60. ln [ ( 2. 10,8) / (9,5. 10-3 ) ] = 463,75 Ω. Zdd B = 60. ln [ ( 2. 7,8 ) / ( 9,5. 10-3 ) ] = 444,22 Ω. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 13 Víi d©y chèng sÐt ta ph¶i tÝnh tæng trë khi cã vÇng quang vμ khi kh«ng cã vÇng quang. + Khi kh«ng cã vÇng quang: Zd cs =60. ln [ ( 2. 15,2 ) / ( 5,5. 10-3 )] = 517 Ω + Khi cã vÇng quang, ta ph¶i chia Zd cs cho hÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang. λ = 1,3 ( tra b¶ng 3-3 s¸ch h−íng dÉn thiÕt kÕ kü thuËt ®iÖn cao ¸p). Zdvq cs = Zd cs / λ = 517/1,3 = 397,69 Ω. 2.1.2.4 - HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn chèng sÐt víi c¸c d©y pha. C«ng thøc (2 � 11) ®−îc x¸c ®Þnh theo h×nh (2 � 4). 2-4: PhÐp chiÕu g−¬ng qua mÆt ®Êt . Trong ®ã: + h2: ®é cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt. + D12: kho¶ng c¸ch gi÷a d©y pha vμ ¶nh cña d©y chèng sÐt. + d12: kho¶ng c¸ch gi÷a d©y chèng sÐt vμ d©y pha. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 14 + h1: ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn pha. + λ: hÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang (λ = 1,3) Theo kÕt qu¶ tÝnh tr−íc ta cã: hdd A = 10,8m ; hdd B = hdd C = 7,8m ; hdd cs = 15,2m. ¸p dông ®Þnh lý Pitago ta cã kho¶ng c¸ch tõ d©y chèng sÐt ®Õn c¸c d©y pha vμ tõ d©y pha ®Õn ¶nh cña d©y chèng sÐt nh− h×nh ( 2 � 5). Víi pha A: 4645124 222212 =+=+= D 2-5: X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch theo phÐp chiÕu g−¬ng qua mÆt ®Êt. 046242451 222212 =+=+= Víi pha B,C: 41775127 222212 =+=+= ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 15 081818751 222212 =+=+= HÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha A vμ d©y chèng sÐt : ¸p dông c«ng thøc (2 � 11): == − Khi cã vÇng quang: KA-cs vq = KA-cs. λ = 1,3. 0,19768 = 0,257. HÖ sè ngÉu hîp pha B (hoÆc pha C )víi d©y chèng sÐt: csCcsB Khi cã vÇng quang : 1303110 ,,.,KK vq === Gãc b¶o vÖ cña chèng sÐt. Tõ h×nh (2 � 2 ) ta cã: AA =α⇒==α CBCB Sè lÇn sÐt ®¸nh vμo ®−êng d©y. ¸p dông c«ng thøc (2-4) víi l = 100km ; hddcs = 15,2 m ; nng.s= 70ngμy/ n¨m ; mËt ®é sÐt = 0,15. Ta cã: N = 0,15. 6 . 15,2. 70. 100. 10-3 = 96 lÇn/ 100km. n¨m. Tõ c¬ së lý thuyÕt vμ c¸c kÕt qu¶ trªn ta tiÕn hμnh tÝnh to¸n suÊt c¾t cho ®−êng d©y víi ba kh¶ n¨ng ®· nªu ®èi víi ®−êng 110kV. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 16 2.2 - tÝnh suÊt c¾t cña ®−êng d©y 110kv do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn. §−êng d©y cã U ≥ 110kV ®−îc b¶o vÖ b»ng d©y chèng sÐt, tuy vËy vÉn cã nh÷ng tr−êng hîp sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn. Tuy x¸c suÊt nμy nhá nh−ng vÉn ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc sau: cs − α =α (2-15) Trong ®ã: α: gãc b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt ( ®é). hcs : chiÒu cao cét ®ì d©y chèng sÐt ( m). Khi d©y dÉn bÞ sÐt ®¸nh, dßng trªn d©y dÉn lμ IS/4, v× m¹ch cña khe sÐt sÏ ®−îc nèi víi tæng trë sãng cña d©y dÉn cã trÞ sè nh− h×nh (2 � 6 ) Zdd /2 Zdd / 2 Is / 4 Is/4 Is / (2 � 6): Dßng ®iÖn sÐt khi sÐt ®¸nh vμo d©y dÉn. Cã thÓ coi d©y dÉn hai phÝa ghÐp song song vμ Zdd = (400÷500) Ω nªn dßng ®iÖn sÐt gi¶m ®i nhiÒu so víi khi sÐt ®¸nh vμo n¬i cã nèi ®Êt tèt. Ta cã dßng ®iÖn sÐt ë n¬i ®¸nh lμ: ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 17 s dd s −≈ + = Z0: Tæng trë sãng cña khe sÐt. §iÖn ¸p lóc ®ã trªn d©y dÉn lμ: 4 Z.I U ddsdd = (2-14) Khi Udd ≥ U50%s cña chuçi sø th× cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn g©y sù cè ng¾n m¹ch 1 pha N(1 ) tõ ( 2 � 14) ta cã thÓ viÕt: s % dds Hay ®é lín cña dßng ®iÖn sÐt cã thÓ g©y nªn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn lμ: Z U I 50 4 ≥ Ta cã x¸c suÊt phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn lμ: )152(eeV −== −− Sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn: Nα = N. Vα (2 � 16) Trong ®ã: N: tæng sè lÇn phãng ®iÖn sÐt cña 100 km ®−êng d©y ®· ®−îc x¸c ®Þnh t¹i môc 2.1.4 lμ: 96 lÇn / 100km. n¨m. Vα: X¸c suÊt sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn ®−îc x¸c ®Þnh theo ( 2 � 12) X¸c suÊt h×nh thμnh hå quang η phô thuéc vμo gradien cña ®iÖn ¸p lμm viÖc däc theo ®−êng phãng ®iÖn ( Elv): −= ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 18 + lp®: ChiÒu dμi ®−êng phãng ®iÖn lÊy b»ng chiÒu dμi chuçi sø ( m ). + Ulv: §iÖn ¸p pha cña ®−êng d©y. lv Dùa vμo b¶ng (21 � 1) s¸ch �gi¸o tr×nh kü thuËt ®iÖn cao ¸p� vÏ ®å thÞ vμ b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy ta cã: η = 0,63 B¶ng 2 � 1: X¸c ®Þnh h×nh thμnh hå quang: = 50 30 20 10 η (®¬n vÞ t−¬ng ®èi) 0,6 0,45 0,25 0,1 Ta cã suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn: ndd = Nvα. vp®η (2 � 18) η0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 (kV /m) H×nh (2 � 7): néi suy ®Ó x¸c ®Þnh η ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 19 Tõ ( 2 � 18) ta thÊy vα vμ vp® ®Òu phô thuéc tû lÖ chiÒu cao cét h hay ®é cao d©y dÉn vμ gãc b¶o vÖ α, ®é cao d©y dÉn t¨ng hoÆc α t¨ng ®Òu lμm cho ndd t¨ng, vËy ta chän pha A lμ pha cã gãc b¶o vÖ α lín nhÊt vμ hddA lín h¬n so víi pha B vμ pha C ®Ó tÝnh suÊt c¾t cho ®−êng d©y. Pha A cã αA = 19,65 0; hddA = 10,8m. Zdd A = 463,75 Ω ; hcs= 16,2m. Thay c¸c sè liÖu trªn vμo c«ng thøc ( 2 � 12 ) ta cã: −=α⇒−=−=α X¸c suÊt phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn pha A theo c«ng thøc ( 2 � 15 ) U50%c = 660kV ®èi víi ®−êng d©y 110kV [ tra b¶ng ( 9 � 5) Kü thuËt ®iÖn cao ¸p ]. Thay sè vμo (2 � 18 ) ta cã: ndd = 96. 0,804. 0,63. = 0,03676 lÇn / 100km. n¨m. 2.3- TÝnh suÊt c¾t cña ®−êng d©y 110kV do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît. Theo s¸ch �h−íng dÉn thiÕt kÕ Kü thuËt ®iÖn cao ¸p� th× sè lÇn sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît lμ: Nkv= N / 2 ( 2 � 19) Trong ®ã: N lμ sè lÇn sÐt ®¸nh vμo ®−êng d©y ®· ®−îc tÝnh ë trªn môc (2.1.4) N = 96 lÇn / 100km. n¨m. VËy Nkv = 96 / 2 = 48 lÇn / 100km. n¨m. Trong 48 lÇn sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît th× x¸c suÊt h×nh thμnh hå quang khi phãng ®iÖn ®· ®−îc x¸c ®Þnh t¹i môc [ 2.2 ] b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 20 trªn h×nh (2-7) ®−îc η = 0,63. SuÊt c¾t cña ®−êng d©y 110kV do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît nh− sau: nkv = Nkv. Vp®. η (2 � 20) §Ó tÝnh Vp® ta ph¶i x¸c ®Þnh x¸c suÊt phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y. 2.3.1- Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh Vp®. Ta coi dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng xiªn gãcvíi biªn ®é Is = a. t. Qu¸ ®iÖn ¸p sÐt xuÊt hiÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y gåm hai thμnh phÇn: lvcdcd +′= Trong ®ã: + lμ thμnh phÇn qu¸ ®iÖn ¸p do dßng sÐt g©y ra phô thuéc vμo biªn ®é (I) vμ ®é dèc sÐt (a). + Ulv : ®iÖn ¸p lμm viÖc cña ®−êng d©y X¸c suÊt c¸c dßng ®iÖn sÐt cã biªn ®é I ≥ Is vμ ®é dèc a ≥ as lμ: (2 � 22) T¹i thêi ®iÓm ti nμo ®ã ®iÖn ¸p trªn c¸ch ®iÖn lín h¬n hoÆc b»ng ®iÖn ¸p chÞu ®ùng cho phÐp cña c¸ch ®iÖn, lÊy theo ®Æc tÝnh v«n � gi©y (V- S) cña chuçi sø, th× phãng ®iÖn sÏ x¶y ra: ( 2 � 23) ®iÖn ¸p phãng ®iÖn lÊy theo ®Æc tÝnh v«n gi©y ( V � S ) t¹i ti . Do coi dßng ®iÖn cã d¹ng I = a. t th× thμnh phÇn Uc® ' (I,a) tû lÖ víi ®é dèc a. cã thÓ ®Æt: Uc® ' (I,a) = Z.a (2 � 24) VËy: Up® (ti) = Z.ai + Ulv (2 � 25) Hay ta cã ®é dèc ®Çu sãng nguy hiÓm ai t¹i thêi ®iÓm ti: ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 21 (2 � 26) Z lμ h»ng sè ®èi víi I vμ a nªn cã thÓ tÝnh ®−îc: −= (2 � 27) Tõ ( 2 � 26 ) vμ ( 2 � 27 ) ta cã: ′ − = ( 2 � 28 ) MÆt kh¸c ta cã : iii t.aI = Dùa vμo c¸c cÆp (Ii,ai ) vÏ ®−êng cong nguy hiÓm h×nh (2 � 8) MiÒn (2 � 8): §−êng cong nguy hiÓm X¸c suÊt phãng ®iÖn ®−îc tÝnh theo x¸c suÊt xuÊt hiÖn ë miÒn bªn ph¶i phÝa trªn ®−êng cong nguy hiÓm ë h×nh (2 � 8) Tõ ®−êng cong nguy hiÓm ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc: , víi: B»ng ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng vμ tuyÕn tÝnh ho¸ ®−êng cong nguy hiÓm chia ®−êng cong thμnh: n = ( 10 ÷ 15 ) kho¶ng, ta cã: ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 22 ii khi x¸c ®Þnh ®−îc Vp® , thay sè vμo ( 2 � 20 ) ta cã suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît cña ®−êng d©y 110kV. 2.3.2- Tr×nh tù tÝnh to¸n. §Ó ®¬n gi¶n ho¸ trong tÝnh to¸n, coi nh− sÐt ®¸nh vμo kho¶ng gi÷a cña d©y chèng sÐt trong kho¶ng v−ît, khi ®ã dßng ®iÖn sÐt ®−îc chia ®Òu cho hai phÝa cña d©y chèng sÐt nh− h×nh (2 � 9 ). a.t/2 (2 � 9) : SÐt ®¸nh vμo d©y chèng sÐt gi÷a kho¶ng v−ît. R CR C R C Nh− gi¶ thiÕt dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng xiªn gãc: t nÕu.a t nÕut.a I Ta sÏ tÝnh to¸n Is øng víi c¸c gi¸ trÞ trong b¶ng (2 � 1) sau ®©y: a(kA / μs) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t (μs) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §iÖn ¸p trªn d©y chèng sÐt t¹i ®Ønh cét cã trÞ sè Ucs lμ: ( )cccccccs ( 2 � 30 ) ( 2 � 29 ) Trong ®ã: ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 23 + Rc: ®iÖn trë nèi ®Êt cét + Lc: ®iÖn trë th©n cét tÝnh theo chiÒu cao vÞ trÝ d©y chèng sÐt. Lc = hcs. L0 L0: ®iÖn c¶m ®¬n vÞ dμi cña cét ( L0 = 0,6 μH/m ) Víi hcs = 16,2m ta cã = 9,72 μH §iÖn ¸p trªn d©y dÉn lμ Udd cã kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña vÇng quang: Udd = - Kvq.Ucs + Ulv Trong ®ã: + Ulv lμ ®iÖn ¸p trung b×nh cña pha. ∫ π Kvq: hÖ sè ngÉu hîp cña d©y dÉn pha víi d©y chèng sÐt cã kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña vÇng quang. §iÖn ¸p ®Æt trªn chuçi c¸ch ®iÖn lμ tæng ®¹i sè cña Udd vμ Ucs: Uc® = Ucs + Udd = Ucs- Kvq. Ucs + Ulv ( 2 � 31 ) Uc® = Ucs. (1- Kvq ) + Ulv ( ) ( ) lvvqcccd +−+= 12 ( 2 � 32 ) Tõ biÓu thøc ( 2 � 32 ) ta thÊy khi Kvq nhá th× Uc® lín do vËy theo tμi liÖu �h−íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp cao ¸p� th× khi tÝnh to¸n ph¶i tÝnh víi pha cã hÖ sè ngÉu hîp nhá nhÊt ë môc ( 2.1.3.3 ) ta cã: 1302570 ,KK;,K vq === −−− Ta tÝnh Uc® víi Kvq = 0,13; Rc = 20 Ω. Uc® = a/2. (20. t + 9,72 ). (1- 0,257) + 57,17 (kV) Cho c¸c gi¸ trÞ a kh¸c nhau ta tÝnh ®−îc ®iÖn ¸p ®Æt lªn chuçi c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y nh− trªn b¶ng ( 2 � 2 ) ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 24 B¶ng ( 2 � 2 ): Gi¸ trÞ Uc® khi sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît, khi ®é dèc a thay ®æi vμ ë c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau víi Rc = 20 Ω a t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 168 242 316 390 465 539 613 688 762 836 20 278 427 575 724 872 1021 1170 1318 1467 1615 30 388 611 834 1057 1280 1503 1726 1949 2172 2394 40 499 796 1093 1390 1688 1985 2282 2579 2876 3174 50 609 981 1352 1724 2095 2467 2838 3210 3581 3953 60 720 1165 1611 2057 2503 2949 3394 3840 4286 4732 70 830 1350 1870 2390 2910 3431 3951 4471 4991 5511 80 940 1535 2129 2724 3318 3912 4507 5101 5696 6290 90 1051 1720 2388 3057 3726 4394 5063 5732 6400 7069 100 1161 1904 2647 3390 4133 4876 5619 6362 7105 Tõ c¸c gi¸ trÞ trªn ta vÏ ®−êng Uc® = f(t) vμ a, trªn h×nh vÏ cßn thÓ hiÖn ®−êng ®Æc tÝnh (V- S) cña chuçi c¸ch ®iÖn §−êng ®Æc tÝnh v«n � gi©y (V � S) cña chuçi c¸ch ®iÖn sÏ c¾t c¸c hμm Uc® = f(a; t; Rc) t¹i c¸c vÞ trÝ mμ tõ ®ã ta cã thêi gian x¶y ra phãng ®iÖn trªn chuçi sø nh− h×nh (2 � 11). §Æc tuyÕn v«n � gi©y (V-S) cña chuçi sø ®−îc tra trong b¶ng 25 s¸ch h−íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp kü thuËt ®iÖn cao ¸p B¶ng ( 2 � 3 ): §Æc tÝnh v«n � gi©y (V-S) cña chuçi c¸ch ®iÖn t(μs) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Up® (kV) 1020 960 900 855 830 810 805 800 797 795 Tõ c¸c gi¸ trÞ trªn ta vÏ ®−îc ®−êng f(t) vμ a, trªn h×nh vÏ nμy cßn thÓ hiÖn ®−êng ®Æc tÝnh v«n � gi©y (V-S) cña chuçi c¸ch ®iÖn. Ta cã ®å thÞ h×nh (2 � 11) Tõ ®å thÞ h×nh (2 � 10 ) ta cã: ti = 0,53; 0,61; 0,73; 0,88; 1,13; 1,42; 1,95; 2,9; 4,88; 11,9 ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 25 T¹i thêi ®iÓm phãng ®iÖn ti t−¬ng øng c¸c ®é dèc ®Çu sãng ai ta cã trÞ sè sÐt nguy hiÓm: Ii = ai. ti , tõ cÆp sè cña (I ; a) ta vÏ ®−îc ®−êng cong th«ng sè nguy hiÓm h×nh (2 � 10). 100 80 60 40 20 0 MiÒn nguy I ( kA ) MiÒn nguy Ó 10 20 30 40 50 60 70 80 90 a (kA/μs) H×nh(2 �10): §−êng cong th«ng sè nguy hiÓm khi sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît. Trong h×nh 2-11 d−íi ®©y ta l−u ý c¸c ®iÓm sau : - X¸c suÊt phãng ®iÖn Vp® lμ x¸c suÊt mμ t¹i ®ã cã c¸c cÆp th«ng sè (Ii;ai) thuéc miÒn nguy hiÓm { ∈= - C¸c cÆp sè (Ii ; ai) n»m trong miÒn giíi h¹n nguy hiÓm th× sÏ x¶y ra phãng ®iÖn. Do ®ã x¸c suÊt phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn chÝnh lμ x¸c suÊt ®Ó cho cÆp sè (Ii ; ai) thuéc miÒn nguy hiÓm. dVp® = P (a ≥ ai) P (I ≥ Ii ). ( 2 � 33 ) Trong ®ã: ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 26 + P(I ≥ Ii ): lμ x¸c suÊt ®Ó cho dßng ®iÖn I lín h¬n gi¸ trÞ dßng ®iÖn Ii nμo ®ã. + P(a ≥ ai): lμ x¸c suÊt ®Ó cho ®é dèc a lín h¬n gi¸ trÞ ai nμo ®ã ®Ó g©y ra phãng ®iÖn ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 27 H×nh 2�11: §iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y khi sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît Uc® (a,t) víi Rc = 20 Ω vμ ®Æc tÝnh v«n � gi©y (V- S) cña chuçi c¸ch ®iÖn Up® (t). + P(a ≥ ai) = P( ai � da ≤a≤ ai + da ) = dVa Víi: ( )i, a a Thay vμo biÓu thøc ( 2 � 34 ) ®−îc: dVp® = Vi.dVa s 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 1 2 3 4 5 §Æc tÝnh s 2 3 4 5 ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 28 ph−¬ng ph¸p sai ph©n x¸c ®Þnh ®−îc: ∑ VVV ( 2 � 34 ) Víi : Do trong tÝnh to¸n vÒ ®−êng cong th«ng sè nguy hiÓm ta chØ tÝnh víi 10 gi¸ trÞ cña a vμ I nªn ph¶i tiÕn hμnh ngo¹i suy ®Ó phñ kÝn c¸c gi¸ trÞ cña chóng. Ta ®−îc c¸c kÕt qu¶ nh− b¶ng (2 � 4 ). TÝnh ®−îc Vp.® = 0,00767. 2.3.3- TÝnh suÊt c¾t tæng do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît ®−êng d©y t¶i ®iÖn 110kV. SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: nkv = Nkv . Vp® . η (lÇn / 100km. n¨m ) ( 2 � 35 ) Nkv = N/ 2 = 96/ 2 = 48 VËy: nkv = 48. 0,00767. 0,63 = 0,204 ( lÇn / 100km. n¨m ) 2.4- tÝnh suÊt c¾t cña ®−êng d©y110kV do sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét. §èi víi ®−êng d©y cã d©y chèng sÐt b¶o vÖ, phÇn lín th× sÐt ®¸nh vμo d©y chèng sÐt ë kho¶ng v−ît vμ ®¸nh vμo khu vùc ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét. §Ó ®¬n gi¶n ta xÐt tr−êng hîp sÐt ®¸nh ngay ®Ønh cét nh− h×nh (2 � 12 ): IcsIcs I≈0 ic icic R RR ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 29 2.4.1- Lý thuyÕt tÝnh to¸n. Khi sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét ®−êng d©y cã treo d©y chèng sÐt, ®a sè dßng ®iÖn sÐt sÏ ®i vμo ®Êt qua bé phËn nèi ®Êt cña cét, phÇn cßn l¹i theo d©y chèng sÐt ®i vμo c¸c bé phËn nèi ®Êt cña c¸c cét l©n cËn. §iÖn ¸p trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y khi sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét cã treo d©y chèng sÐt lμ: +−+++= ( 2 � 36 Trong biÓu thøc trªn ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn c¸ch ®iÖn gåm: + Thμnh phÇn ®iÖn ¸p gi¸ng trªn ®iÖn trë vμ ®iÖn c¶m cña cét do dßng sÐt ®i trong cét g©y ra: icddccc + +Thμnh phÇn ®iÖn cña ®iÖn ¸p c¶m øng xuÊt hiÖn trªn d©y dÉn do hç c¶m gi÷a d©y dÉn vμ kªnh sÐt g©y ra: isdd+ +Thμnh phÇn tõ cu¶ ®iÖn ¸p c¶m øng xuÊt hiÖn trªn d©y dÉn do hç c¶m gi÷a d©y dÉn vμ kªnh sÐt g©y ra: d cuU+ +Thμnh phÇn ®iÖn ¸p do dßng ®iÖn ®i trong d©y chèng sÐt g©y ra, k lμ hÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn vμ d©y chèng sÐt : ¸p lμm viÖc trung b×nh cña ®−êng d©y : Ulv ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 30 DÊu trõ (-) thÓ hiÖn ®iÖn ¸p nμy ng−îc dÊu víi thμnh phÇn ®iÖn ¸p kh¸c trong c«ng thøc (2 � 36).V× vËy thμnh phÇn nμy lμm gi¶m ®iÖn ¸p trªn c¸ch ®iÖn khi bÞ sÐt ®¸nh. C¸c thμnh phÇn ®iÖn ¸p gi¸ng trªn ®iÖn trë vμ ®iÖn c¶m cña cét do dßng ®iÖn sÐt ®i trong cét g©y ra. C¸c thμnh phÇn ®iÖn ¸p gi¸ng trªn ®iÖn trë vμ ®iÖn c¶m cña cét do dßng ®iÖn sÐt ®i trong cét vμ ®iÖn ¸p trªn d©y chèng sÐt liªn quan víi nhau v× thuéc vμo ®iÖn ¸p ®i trong cét vμ d©y chèng sÐt. §Ó tÝnh to¸n c¸c thμnh phÇn nμy cã thÓ dùa vμo s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña m¹ch dÉn dßng ®iÖn sÐt. Ta chia lμm hai tr−êng hîp: a/ Tr−êng hîp 1: Khi ch−a cã sãng ph¶n x¹ tõ cét bªn trë vÒ: v l. t kv 2 ≤ Trong ®ã : + lkv: lμ chiÒu dμi kho¶ng v−ît +ν = c. β víi: c lμ tèc ®é ¸nh s¸ng ; β: tèc ®é phãng ®iÖn ng−îc t−¬ng ®èi cña dßng sÐt. S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña m¹ch dÉn dßng ®iÖn sÐt nh− h×nh ( 2 � 13 ) ic ics ics is scs ).( 2ics Rc cs cL is ic H×nh ( 2 � 13 ): S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng m¹ch ®Én dßng sÐt khi ch−a cã sãng ph¶n x¹ tíi ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 31 Trong s¬ ®å dßng sÐt ®−îc coi nh− mét nguån dßng, cßn thμnh phÇn tõ cña ®iÖn ¸p c¶m øng trªn d©y chèng sÐt nh− mét nguån ¸p. Mcs lμ hç c¶m gi÷a kªnh sÐt vμ m¹ch vßng " d©y chèng sÐt - ®Êt ". (2-37) Trong ®ã: +hcs : ®é cao d©y chèng sÐt ; hdd: ®é treo cao cña d©y dÉn ; hc: ®é cao cña cét. +H = hdd + hcs ; +Δh = hc - hdd ; +β : tèc ®é phãng ®iÖn ng−îc t−¬ng ®èi cña dßng sÐt. Theo s¸ch h−íng dÉn thiÕt kÕ kü thuËt ®iÖn cao ¸p ta cã β = 0,3. +ν = β.c víi c lμ tèc ®é ¸nh s¸ng c = 3.108 m/s = 300m/μs +Lc cs ; Lc dd : lμ ®iÖn c¶m cña cét tõ mÆt ®Êt tíi d©y chèng sÐt hoÆc d©y dÉn. ( 2 � 38 ) Khi tÝnh cho d©y chèng sÐt ta chØ viÖc thay hdd bëi hcs rtd: B¸n kÝnh t−¬ng ®−¬ng cña d©y tiÕp ®Þa tõ cét xuèng cäc nèi ®Êt chÝnh lμ d©y dÉn dßng sÐt trong th©n cét. Tõ s¬ ®å thay thÕ d©y chèng sÐt ®−îc biÓu thÞ bëi tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt, cã xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña vÇng quang. Tõ s¬ ®å h×nh ( 2 � 13 ) ta viÕt hÖ ph−¬ng tr×nh nh− sau: Ph−¬ng tr×nh m¹ch vßng(*) Ph−¬ng tr×nh thÕ nót(**) ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 32 Gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh nμy®−îc kÕt qu¶ lμ: (2 � 39 ) Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt Zcs ®−îc x¸c ®Þnh bëi: (2 � 40 ) Trong ®ã: §iÖn ¸p gi¸ng trªn d©y chèng sÐt Ucs (t) =ics (t).Zcs b/ Tr−êng hîp 2: Khi cã sãng ph¶n x¹ tõ cét bªn trë vÒ: t > 2lkv / v: Tr−êng hîp nμy tÝnh chÝnh x¸c ph¶i ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®Æc tÝnh, ë ®©y ®Ó ®¬n gi¶n ta tÝnh gÇn ®óng tøc lμ cã thÓ thay d©y chèng sÐt b»ng ®iÖn c¶m tËp trung nèi tiÕp víi ®iÖn trë cña ®Êt cña hai cét bªn c¹nh nh− h×nh ( 2 � 14 ) scs ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 33 H×nh 2�14: S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng m¹ch dÉn dßng ®iÖn khi cã sãng ph¶n x¹ tíi Lcs : lμ ®iÖn c¶m cña mét kho¶ng v−ît d©y chèng sÐt khong kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña vÇng quang. c i.Z L kvcs.ocs = ( 2 � 41 ) Trong ®ã: + Zo.cs : lμ tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt kh«ng kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña vÇng quang . + lkv : chiÒu dμi kho¶ng v−ît + c : tèc ®é ¸nh s¸ng c =300/μs Tõ s¬ ®å ta x¸c ®Þnh ®−îc: [ ] [ c cscs phÇn ®iÖn cña ®iÖn ¸p c¶m øng. Khi kh«ng cã d©y chèng sÐt: ( ) ( ) ( ) ( cvdddcu Khi cã d©y chèng sÐt: (2-45) Víi K lμ hÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn víi d©y chèng sÐt. phÇn tõ cña ®iÖn ¸p c¶m øng: §é dèc cña dßng sÐt a = (dic/dt) cã thÓ coi lμ mét h»ng sè ®èi víi mçi dßng ®iÖn sÐt. Do ®ã ®Ó tÝnh thμnh phÇn tõ cña ®iÖn ¸p c¶m øng ta ph¶i x¸c ®Þnh Mdd(t). ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 34 ®Þnh suÊt phãng ®iÖn Vp® : Tõ c¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p gi¸ng trªn chuçi c¸ch ®iÖn vμ tõ ®Æc tuyÕn v«n � gi©y cña chuçi sø ta cã c¸c gi¸ trÞ thêi gian x¶y ra phãng ®iÖn (ti) . Biªn ®é dßng ®iÖn sÐt nguy hiÓm sÏ lμ: Ii = ai. ti Tõ ®©y ta cã x¸c suÊt phãng ®iÖn lμ: )472( ii −∑ c¾t do sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét: nc = Vp® . Nc .η tù tÝnh to¸n. Sè lÇn sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét. Nc =N/2 = 96/2 = 48 lÇn X¸c suÊt h×nh thμnh hå quang: η = 0,63 X¸c ®Þnh Vp® : §Ó x¸c ®Þnh Vp® ta ph¶i x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ®Æt trªn chuçi c¸ch ®iÖn khi sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét. Rc = 20Ω Lc dd = Lo.hdd = 0,6.12 = 7,2μH víi Lo lμ ®iÖn c¶m ®¬n vÞ dμi th©n cét. v = β.c = 0,3.300 = 90 m/μs lμ vËn tèc phãng ®iÖn ng−îc cña dßng ®iÖn sÐt (theo s¸ch h−íng dÉn thiÕt kÕ kü thuËt ®iÖn cao ¸p ta cã β = 0,3 ; c lμ vËn tèc ¸nh s¸ng c = 300m/μs). Ulv vËn tèc trung b×nh cña ®−êng d©y. lv C¸c thμnh phÇn cßn l¹i cña ®iÖn ¸p trong c«ng thøc ( 2 � 36 ) ®Òu phô thuéc vμo ®é dèc a, thêi gian t vμ ®é cao cña d©y dÉn. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 35 §iÖn ¸p gi¸ng trªn chuçi c¸ch ®iÖn cña pha A. a/ Thμnh phÇn ®iÖn cña ®iÖn ¸p c¶m øng: Thay c«ng thøc( 2 � 43 ) vμo c«ng thøc ( 2 � 44 ) ta cã: ®ã: +HÖ sè ngÉu hîp khi cã ¶nh h−ëng cña vÇng quang pha A : KA-cs vq = 0,257 (®· tÝnh ë 2.1.3.3 ). + hcs =hc =16,2m ; hdd = hdd A = 12m. H = hcs + hdd = 16,2+12 = 28,8m ; Δh = hcs � hdd =16,2 � 12 = 4,2m. β = 0,3 ;lÊy a = 10 ; t = 3μs. Ta cã b¶ng (2 � 4 ) b/ Thμnh phÇn tõ cña ®iÖn ¸p c¶m øng: += ; Lc dd = Lo.hdd A = 7,2μH ¸p dông c«ng thøc ( 2 � 46 ) ta cã: dd +− + + = a =dis/dt : ®é dèc ®Çu sãng cña sÐt dic/dt: tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn ®i trong th©n cét cã xÐt tíi sù thay ®æi tr−íc vμ sau ph¶n x¹ cña sãng sÐt tõ cét l©n cËn trë vÒ. c/ §iÖn ¸p trªn d©y dÉn g©y ra bëi dßng ®iÖn sÐt ®i trong d©y chèng sÐt ++= Lc cs = Lo . hcs = 9,72μH ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 36 - Ta ph¶i t×m ic vμ dic /dt trong hai tr−êng hîp: + Tr−êng hîp 1: Tr−íc khi cã sãng ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn vÒ ®ã lμ kho¶ng thêi gian t ≤ 2.lkv /c (lkv = 150m lμ chiÒu dμi kho¶ng v−ît ). t ≤ 2.150 /300 =1μs. Theo c«ng thøc ( 2 � 39 ) vμ ( 2 � 40 ) ta cã: trong ®ã : NhËn xÐt: Khi R; a; t thay ®æi th× ic (t) vμ dic /dt thay ®æi. + Tr−êng hîp 2: Khi cã sãng sÐt ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn trë vÒ : §ã lμ thêi gian t > 2.lkv hay t > 2.150 /300 = 1μs. Theo c«ng thøc ( 2 � 42 ) vμ ( 2 � 43 ) ta cã: [ ] )492( t.cscsc 2 −− − = α− Vμ : [ ] )502( 2 −α − = α− Trong ®ã: ViÕt l¹i biÓu thøc ®iÖn ¸p trªn chuçi c¸ch ®iÖn: +−+++= Víi dis / dt = a ta cã : ++= Ta cã: ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 37 ++++−+−= 1 Víi K lμ hÖ sè ngÉu hîp cña pha A víi d©y chèng sÐt cã kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña vÇng quang KA-cs v q = 0,254 Thay sè vμo ta cã: (2 � 51) 2.4.2.2 - §iÖn ¸p gi¸ng trªn chuçi c¸ch ®iÖn cña pha B; C. a/ Thμnh phÇn Ucu ®(t) theo c«ng thøc (2-) vμ (2-) Víi β = 0,3; KB-csvq = 0,257 ; hdd = hddB = 9 m ; H = hcs+ hdd B = 16,2 + 9 = 25,2m Δh = hcs- hddB = 7,2m −= b /Thμnh phÇn Ucu t (t) : Lc dd = L0hdd B = 5,4μH 532 −+= [ c / Thμnh phÇn ®iÖn ¸p trªn d©y dÉn g©y ra bëi dßng ®iÖn sÐt ®i trong d©y chèng sÐt: k.Ucs(t) ++= Theo tÝnh to¸n pha A ta ®· x¸c ®Þnh ®−îc α1 ; α2 Lcs ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 38 Theo c«ng thøc ( 2 � 3 ) ta cã : [ d/ Víi pha B,C ta cã : So s¸nh ®iÖn ¸p gi¸ng trªn chuçi c¸ch ®iÖn pha A vμ pha B. ë cïng mét thêi gian t¸c ®éng vμ cïng mét ®é dèc cña dßng ®iÖn sÐt, ë cïng mét thêi gian t¸c ®éng vμ cïng ®é dèc cña dßng ®iÖn sÐt, nÕu chuçi c¸ch ®iÖn cña pha nμo cã ®iÖn ¸p gi¸ng lín h¬n th× pha ®ã cã x¸c suÊt phãng ®iÖn lín h¬n. Chän th«ng sè cña dßng ®iÖn sÐt tÝnh to¸n : t = 3μs; a =10kA/μs. a/ TÝnh to¸n víi pha A: Thay t vμ a vμo c¸c c«ng thøc ( 2 � 52 ); ( 2 � 53 ) ; ( 2 � 54 ): dcu = Thay t ; a ®· chän vμ R =20Ω vμo c«ng thøc ( 2 � 39 ) vμ ( 2 � 40 ): [ ]( Thay c¸c gi¸ trÞ Mdd(t) ; Mcs(t) ; ic(t) ; dic/dt vμo ( 2 � 5 0): Uc® A (t) = ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 39 +10. = 716,3kV b/TÝnh to¸n víi pha B: ( −= ( ) ( Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh to¸n vμo c«ng thøc ta cã: = = 631,9kV. So s¸nh ®iÖn ¸p trªn c¸ch ®iÖn khi ®−êng d©y bÞ phãng ®iÖn ta thÊy: Uc® A = 716,3kV > Uc® B = 631,9kV. VËy víi cïng mét tham sè cña dßng ®iÖn sÐt th× chuçi c¸ch ®iÖn cña pha A ph¶i chÞu ®iÖn ¸p lín h¬n so víi pha B vμ Pha C. Do ®ã ta sÏ tÝnh x¸c suÊt phãng ®iÖn khi sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét víi c¸c th«ng sè kü thuËt cña pha A. x¸c suÊt phãng ®iÖn. Trong biÓu thøc tÝnh ic(t) vμ dic/dt ta ph¶i tÝnh tr−íc Mcs(t) víi c¸c kho¶ng chia nhá cña thêi gian (víi t = 3μs). B¶ng (2 �5): Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña Mcs(t) vμ Mdd(t) "víi t = 3μs " ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 40 t(μs) 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3,26 4,41 5,76 6,63 7,26 7,76 8,2 8,53 8,83 9,1 3,86 5,41 7,24 8,41 9,26 9,94 10 11 11,4 11,7 12 Tõ kÕt qu¶ trong b¶ng ( 2- 4 ) ta tÝnh ic(t); dic/dt theo a vμ R víi 2 kho¶ng thêi gian lμ t ≤ 1μs vμ t ≥ 1μs. a/ Víi t ≤ 1μs ta tÝnh ic(t) ; dic /dt theo c«ng thøc (2�49) vμ c«ng thøc (2� 50) b/ Víi t ≥ 1μs ta x¸c ®Þnh ic(t) vμ dic /dt theo c«ng thøc ( 2 � 49 ) vμ (2 � 50) ta ®−îc kÕt qu¶ ë b¶ng (2 � 6 ) vμ b¶ng (2 � 7 ): [ ] [ ] [ Cho biªn ®é dßng sÐt nhËn c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau tõ 10 ®Õn 100kA chóng ta tÝnh ®−îc ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y. KÕt qu¶ tÝnh ®−îc ghi ë b¶ng (2 � 8). Tõ b¶ng (2 � 8) vÏ då thÞ Ucd (t , a) vμ ®Æc tÝnh (v - s) ta d−îc c¸c gi¸ trÞ Ti vμ c¸c sè liÖu tÝnh to¸n ë b¶ng (2 � 9). Tõ b¶ng (2 � 9) ta tÝnh ®−îc Vp® = 0,0397. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét: ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 41 nc = Nc. Vp® . η (lÇn / 100km. n¨m ) Nc = N / 2 = 96 / 2 = 48 VËy: n = 48. 0,0397. 0,63 = 1,2 ( lÇn / 100km. n¨m ). 2.5- TÝnh suÊt c¾t tæng do sÐt ®¸nh vμo ®−êng d©y t¶i ®iÖn 110kV. SuÊt c¾t toμn bé ®−êng d©y khi cã sÐt ®¸nh trùc tiÕp ®−îc x¸c ®Þnh bëi: n = ndd + nkv + n®c (lÇn Ta ®· tÝnh ®−îc suÊt c¾t ndd ; nkv ; n®c ë c¸c phÇn trªn: n = 0,03676 + 0,204 + 1,2 = 1,44 2.6- TÝnh chØ tiªu chèng sÐt cho ®−êng d©y t¶i ®iÖn110kV Hμ §«ng �Phñ Lý � Ninh B×nh. ChØ tiªu chèng sÐt cho ®−êng d©y lμ sè n¨m vËn hμnh an toμn gi÷a hai lÇn sù cè liªn tiÕp, ta ®· tÝnh ®−îc suÊt c¾t ®−êng d©y khi bÞ sÐt ®¸nh. ChØ tiªu chèng sÐt cho ®−êng d©y Hμ §«ng � Phñ Lý � Ninh B×nh cã l = 150km lμ: ==== (N¨m / lÇn sù cè ) NhËn xÐt: Sau khi tÝnh to¸n suÊt c¾t cho ®−êng d©y t¶i ®iÖn 110kV ta thÊy: - SuÊt c¾t cña ®−êng d©y do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn kh«ng phô thuéc vμo trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®iÖn, nh−ng l¹i phô thuéc vμo gãc b¶o vÖ α, do ®ã ®Ó gi¶m sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn th× ph¶i gi¶m gãc b¶o vÖ α. - Khi sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît th× kh¶ n¨ng phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y phô thuéc vμo trÞ sè cña ®iÖn trë nèi ®Êt. NÕu ®iÖn trë nèi ®Êt nhá th× kh¶ n¨ng phãng ®iÖn lμ rÊt Ýt v× khi sÐt ®¸nh vμo d©y chèng sÐt ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p Trang 42 trong kho¶ng v−ît sÏ g©y ra c¸c sãng qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn vÒ cét ®iÖn, sãng nμy gÆp ®iÖn trë nèi ®Êt nhá nªn ®iÖn ¸p ®i vμo bé phËn nèi ®Êt ®−îc gi¶m thÊp. - Khi sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét th× phÇn lín dßng ®iÖn sÐt sÏ ®i vμo hÖ thèng nèi ®Êt cña cét ®iÖn. PhÇn cßn l¹i sÏ theo d©y chèng sÐt ®i vμo hÖ thèng nèi ®Êt cña cét ®iÖn bªn c¹nh. Do vËy trÞ sè cña ®iÖn trë nèi ®Êt ¶nh h−ëng lín ®Õn trÞ sè ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y. VËy ®Ó gi¶m sè lÇn c¾t ®iÖn ®−êng d©y do sÐt th× ph¶i gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®iÖn vμ t¨ng c−êng c¸ch ®iÖn cho ®−êng d©y. 2.1- lý thuyÕt tÝnh to¸n. 2.1.1- Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. 2.1.2- X¸c suÊt phãng ®iÖn sÐt vµ sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y. 2.1.2.1 - C¸c sè liÖu chuÈn bÞ cho tÝnh to¸n. 2.1.2.2 - X¸c ®Þnh ®é treo cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt vµ d©y dÉn. Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt vµ d©y dÉn. 2.1.2.4 - HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn chèng sÐt víi c¸c d©y pha. Gãc b¶o vÖ cña chèng sÐt. Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y. 2.2 - tÝnh suÊt c¾t cña ®­êng d©y 110kv do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn. 2.3- TÝnh suÊt c¾t cña ®­êng d©y 110kV do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît. 2.3.1- Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh Vp®. 2.3.2- Tr×nh tù tÝnh to¸n. 2.3.3- TÝnh suÊt c¾t tæng do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît ®­êng d©y t¶i ®iÖn 110kV. 2.4- tÝnh suÊt c¾t cña ®­êng d©y110kV do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn ®Ønh cét. 2.4.1- Lý thuyÕt tÝnh to¸n. C¸c thµnh phÇn ®iÖn ¸p gi¸ng trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn c¶m cña cét do dßng ®iÖn sÐt ®i trong cét g©y ra. phÇn ®iÖn cña ®iÖn ¸p c¶m øng. tù tÝnh to¸n. §iÖn ¸p gi¸ng trªn chuçi c¸ch ®iÖn cña pha A. 2.4.2.2 - §iÖn ¸p gi¸ng trªn chuçi c¸ch ®iÖn cña pha B; C. So s¸nh ®iÖn ¸p gi¸ng trªn chuçi c¸ch ®iÖn pha A vµ pha B. x¸c suÊt phãng ®iÖn. 2.5- TÝnh suÊt c¾t tæng do sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y t¶i ®iÖn 110kV. 2.6- TÝnh chØ tiªu chèng sÐt cho ®­êng d©y t¶i ®iÖn110kV Hµ §«ng –Phñ Lý – Ninh B×nh.