Lời mở đầu
Hệ thống điện là một hệ thống quan trọng của hệ thống năng lượng Việt Nam và không thể thiếu được trước công cuộc hiện đại hoá, công nghiệp hoá Đất nước. Do nguồn điện thường đặt xa nơi tiêu thụ điện năng nên phải chuyển qua các trạm biến áp tăng hoặc giảm điện áp. Đối với nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mà hệ thống điện lại kéo dài từ Bắc vào Nam do đó phải đi qua nhiều vùng khí hậu khác nhau đặc biệt là những nới có độ ẩm cao, mật độ giông sét nhiều. Thiệt hại do sét gây ra cho ngành điện và nền kinh tế quốc dân là rất lớn.
Vì vậy chúng ta phải đầu tư vào nghiên cứu, tìm ra những giải pháp để chống sét đánh vào các nhà máy, trạm biến áp, đường dây để giảm đến mức tối thiểu thiệt hại do sét gây ra cho nền kinh tế. Với yêu cầu như vậy, đồ án thiết kế của em gồm bản thuyết minh này và kèm theo bản vẽ" Thiết kế về bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22/0,4KV và đường dây 110KV."
Do thời gian có hạn nên việc thiết kế của em không tránh khỏi những sai sót, em mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn hệ thống điện. Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đình Thắng đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án thiết kế naỳ và em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn đã quan tâm chỉ bảo, hướng dẫn chúng em trong việc thiết kế đồ án tốt nghiệp.
Lời mở đầu 1
Chương mở đầu: Tình hình giông sét ở việt nam và ảnh hưởng của nó tới lưới điện 2
I - Tình hình giông sét ở việt nam. 2
II. Sự ảnh hưởng của giông sét tới hệ thống điện: 4
chương I: tính toán trống sét đánh trựctiếp vào trạm biến áp 6
I. Các yêu cầu kỹ thuật: 7
II. Giới thiệu sơ lược về thiết kế trạm 110/22KV: 7
III. Phạm vi bảo vệ của cột Thu sét: 8
1. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét (H1-1): 8
2. Phạm vi bảo vệ của hai cột và nhiều cột thu sét : 9
IV. Khoảng càch an toàn trong không khí và đất. 11
V. trình tự tính toán chống sét đánh trực tiếp. 12
1 - Bố trí các cột thu sét : 12
2 - Xác định chiều cao hiệu dụng của cột : 12
3- Kiểm tra khả năng bảo vệ đối với vật nằm ngoài phạm vi cột thu sét bảo vệ: 12
4. Kiểm tra lại toàn bộ: 12
VI. lựa chọn phương án bố trí cột: 13
1. Phương án 1: 13
2 - Phương án 2: 23
Chương II: tính toán nối đất cho toàn trạm 36
I. Tính toán nối đất an toàn : 39
1. Nối đất an toàn cho trạm 110KV: 39
2- Nối đất an toàn cho trạm 22KV: 41
II. tính toán nối đất chống sét cho trạm: 42
1. Mở đầu: 42
2- Tính toán nối đất chống sét cho trạm 110 KV: 45
3. Tính toán nối đất chống sét cho trạm 22KV: 50
III. Tính toán nối đất cột đường dây 110KV: 58
1- Nhiệm vụ: 58
2. Hình thức nối đất nhân tạo: 59
3 - Các phương án nối đất: 60
chương III: Tính toán chỉ tiêu chống sét cho đường dây 110Kv 63
I.Đường dây 110Kv. 66
1.Tham số cột đường dây 110KV 66
2. Các số liệu tính toán: 67
II.Tính toán tham số khi sét đánh lên đường dây 110kv 70
1.Số lần sét đánh vào đường dây: 70
2. Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét nào dây dẫn. 71
3. Số lần sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận và khoảng trượt 71
4. Tính suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn. 71
5. Tính suất cắt do sét đánh vào khoảng vượt: 73
6. Tính toán suát cắt do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột. 80
7. Tính xác suất phóng điện khi sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột. 88
Tài liệu tham khảo 91
95 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1828 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế về bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22/0,4KV và đường dây 110KV, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
¸c cét lµ :19(m).
- C¸c cét 5 - 6 -7:
Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c vu«ng nªn:
Víi hx = 8m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 8+ 5,41=13,41(m)
VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ : 16 (m)
- C¸c cét 5 - 7 - 9:
Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c nªn ta cã:
Víi hx = 8m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 8+ 7,09 = 15,09(m)
VËy ta chän chiÒu c¹o cña c¸c cét lµ: 16(m)
-C¸c cét 7 - 8 -9:
Do t¹o thµnh tam gi¸c thêng nªn:
Víi hx = 8m cho nªn chiÒu cao cña c¸c cét thu sÐt lµ 8+5,41=13,41(m). VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 16(m).
* VËy ta x¸c ®Þnh ®îc:
+C¸c cét 1-2-3 -4 -10 cao lµ 19 m
+C¸c cét 5 - 6 -7 - 8 -9 cao lµ: 16m.
b. XÐt c¸c cÆp cét bao quanh tr¹m:
- CÆp cét 1 -2:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét ë ®é cao 19m lµ:
v×
=
+Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét lµ:
v×
=
- CÆp cét 2-3:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét ë ®é cao 19m lµ 7,88 (m)
+Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét lµ:
v×
- CÆp cét 3-4:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét ë ®é cao 19m lµ 7,88m
+Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét lµ:
v×:
- CÆp cét 4-5:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 4 lµ 7,88m
B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5 lµ:
V×:
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét: v× 2 cét cã ®é cao kh¸c nhau nªn b¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5 víi ®é cao hx = 16(m) lµ:
V×:
V×:
-CÆp cét 5-6:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5,6 lµ 3,75 (m)
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét:
v×
-CÆp cét 6-7:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét cao 16m lµ: 3,75 (m)
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét:
V×
-CÆp cét 7-8:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 3,75(m)
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét:
V×:
- CÆp cét 8- 9:
+B¸n kÝnh b¶o vÖ cña c¸c cét ë ®é cao 16m lµ 3,75(m)
+Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét lµ:
-CÆp cét 9 -10
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 9 cao 16m lµ 3,75m.
B¸n kÝnh b¶o vÖ cña 10 cét cao 19m lµ 7,88m
+Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét: V× 2 cét cã ®é cao kh¸c nhau nªn b¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 10 víi ®é cao h h =16m lµ:
V×:
V×:
-CÆp cét 10 -1:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét cao 19m lµ 7,88(m)
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét:
V×:
*Tõ c¸c sè liÖu tÝnh to¸n trªn ta cã b¶ng sau:
B¶ng 1-6
STT
C¸c cÆp cét
hx(m)
ho(m)
rox(m)
1
1-2
11
17,86
6,17
2
2-3
11
16,14
3,84
3
3-4
11
14
2,25
4
4-5
8
12,04
3,06
5
5-6
8
11,29
2,47
6
6-7
8
12
3
7
7-8
8
12
3
8
8-9
8
11,28
2,46
9
9-10
8
12,04
3,06
10
10-1
11
14,71
2,78
- Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta vÏ ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét thu sÐt (theo s¬ ®å bè trÝ cét thu sÐt)
2 - Ph¬ng ¸n 2:
Bè trÝ 12 cét thu sÐt trong ®ã 2 cét ®Æt trªn xµ ®¬n ë ®Çu tr¹m, cét cßn l¹i ®Æt ®éc lËp.
a. XÐt c¸c cÆp cét:
- CÆp cét 1 - 2 - 11
Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c vu«ng nªn:
Víi hx = 11m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+ 3,88 = 14,88 (m)
VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 18 (m)
- C¸c cét 2 -3 -11:
Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c cho nªn:
Víi hx = 11m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+ 5,15 = 16,15(m).VËy chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 18(m)
- C¸c cét 3 -11- 12:
Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c thêng nªn:
Víi hx = 11m th× chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+ 5,45 = 16,45(m). VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ18 (m)
- C¸c cét 3 - 4 -12:
Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c thêng nªn:
Víi hx = 11m th× chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+ 6,1 = 17,1 (m). VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 18(m)
- C¸c cét 4 -5 -12:
Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c thêng nªn ta cã:
Víi hx = 11m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+6,48 = 17,48 (m)
VËy ta chän chiÒu cao c¸c cét lµ 18 (m)
- C¸c cét: 5 -6 -12:
Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c thêng nªn ta cã:
Víi hx = 8m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+4,57 =15,57 (m)
VËy ta chän chiÒu cao c¸c cét lµ: 18 (m)
- C¸c cét 10 -11-12:
Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c c©n nªn:
Víi hx = 11m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+4,57 =15,57(m). VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 18(m)
-C¸c cét 6 -7 - 8:
Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c vu«ng nªn:
Víi hx = 8 m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 8+5,41= 13,41m
VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 16 (m)
- C¸c cét 6 -8 -10:
Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c thêng nªn:
Víi hx = 8m th× chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 8+7,09 = 15,09(m)
VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 16(m)
- C¸c cét 8 -9 - 10:
Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c vu«ng nªn:
Víi hx =8(m) th× chiÒu cao cña c¸c cét lµ 8+5,41=13,41(m)
VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 16(m)
* VËy ta x¸c ®Þnh ®îc:
+ c¸c cét 1 - 2 -3 -4 - 5 - 11 - 12 cao 18 (m)
+ c¸c cét 6 - 7 - 8 -9 - 10 cao16 (m)
b. XÐt c¸c cÆp cét bao quanh tr¹m:
-CÆp cét 1 - 2:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét ë ®é cao 18 (m)
V×:
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét :
V×:
-CÆp cét 2 -3:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét ë ®é cao 18 m víi hx = 11m lµ 6,38m .
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét
V×:
- CÆp cét 3 - 4:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét ë ®é cao 18m víi hx = 11m lµ 6,38 (m)
+ Ph¹m vi b¶o vÖ cña 2 cét
V×
- CÆp cét 4 - 5:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 4 ë ®é cao h = 18m lµ 6,38m
+Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét:
V×
- CÆp cét 5 - 6:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5 cao 14m vµ hx= 8m lµ 6,38(m)
B¸n kÝnh b¶o vÖ cña Cét 6 ë ®é cao 16 m lµ:
V×:
+ Ph¹m vi b¶o vÖ cña 2 cét: V× 2 cét cã ®é cao kh¸c nhau nªn b¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5 ë ®é cao hx = 16(m) lµ:
V×
V×:
V×:
CÆp cét 6-7:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 9 (m)
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét:
V×
-CÆp cét 7- 8:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 9 (m)
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét.
V×
-CÆp cét 8 -9:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 9 (m)
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét.
V×
-CÆp cét 9 -10:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 9m
+ Ph¹m vi b¶o vÖ cña 2 cét:
V×
-CÆp cét 10 -11:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 11 cao 18m lµ 6,38 (m).
B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 10 cao 16m lµ 9 (m).
+ Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét: v× 2 cét cã ®é cao kh¸c nhau cho nªn b¸n kÝnh b¶o vÖ ë cét 11 víi ®é cao hx = h10 = 16m lµ:
v×
v×
-CÆp cét 11-1:
+ B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao18m lµ 6,38m
+Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét:
V×
* Tõ nh÷ng sè liÖu tÝnh to¸n trªn ta cã b¶ng tæng kÕt sau ®©y:
B¶ng 1-8
STT
C¸c cÆp cét
h0 (m)
hx = (m)
r0x (m)
1
1 - 2
16,86
11
4,39
2
2 - 3
15,14
11
3,11
3
3 - 4
14
11
2,25
4
4 - 5
13,71
11
2,03
5
5 - 6
11,93
8
2,95
6
6 - 7
11,28
8
2,46
7
7 - 8
12
8
3
8
8- 9
12
8
3
9
9 - 10
11,28
8
2,46
10
10 -11
11,93
8
2,95
11
11-1
13,71
11
2,03
Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta vÏ ®îc ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét thu sÐt (theo s¬ ®å bè trÝ cét thu sÐt)
* So s¸nh 2 ph¬ng ¸n:
+ VÒ mÆt kü thuËt th× c¶ 2 ph¬ng ¸n ®Òu ®¶m b¶o thiÕt kÕ b¶o vÖ tr¹m
+ VÒ mÆt kinh tÕ th× ph¬ng ¸n 1 kinh tÕ h¬n v× ph¬ng ¸n 1 chØ ph¶i dùng 10 cét trong ®ã cã 8 cét ®éc lËp so víi ph¬ng ¸n 2 lµ ph¶i dùng tíi 12 cét trong ®ã cã tíi 10 cét ph¶i dùng ®éc lËp.
Do vËy ta chän ph¬ng ¸n 1 ®Ó thiÕt kÕ thi c«ng b¶o vÖ tr¹m biÕn ¸p 110/22KV.
Ch¬ng II
-----o0o-----
tÝnh to¸n nèi ®Êt cho toµn tr¹m
N
hiÖm vô cña nèi ®Êt lµ t¶n dßng ®iÖn xuèng ®Êt ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho vËt cÇn nèi cã trÞ sè bÐ. Trong HT§ ngêi ta chia lµm 3 lo¹i nèi nh sau:
- Nèi ®Êt lµm viÖc: NhiÖm vô lµ ®¶m b¶o cho sù lµm viÖc b×nh thêng cña thiÕt bÞ theo chÕ ®é ®· ®îc quy ®Þnh s½n. Lo¹i nèi ®Êt nµy gåm nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh MBA ®o lêng vµ cña kh¸ng dßng trong bï ngang trªn c¸c ®êng d©y t¶i ®iÖn.
- Nèi ®Êt an toµn (nèi ®Êt b¶o vÖ): cã nhiÖm vô ®¶m b¶o an toµn cho ngêi vµ thiÕt bÞ khi c¸ch ®iÖn bÞ h háng tøc lµ nèi ®Êt mçi bé phËn kim lo¹i b×nh thêng kh«ng mang ®iÖn nh: vá MBA, m¸y c¾t, c¸c gi· ®ì kim lo¹i... khi c¸ch ®iÖn h háng trªn c¸c bé phËn nµy sÏ xuÊt hiÖn ®iÖn nh thÕ nhng do ®îc nèi ®Êt nªn gi÷ ®îc møc ®iÖn thÕ thÊp ®¶m b¶o an toµn cho ngêi vµ thiÕt bÞ khi tiÕp xóc víi nh÷ng bé phËn nµy.
- Nèi ®Êt chèng sÐt: Môc ®Ých lµ nh»m ®¶m b¶o t¶n dßng ®iÖn sÐt vµo trong ®Êt khi cã sÐt ®¸nh xuèng cét thu sÐt hoÆc trªn ®êng d©y. Do ®ã sÏ h¹n chÕ ®îc dßng ®iÖn sÐt tíi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ®îc b¶o vÖ.
- ë tr¹m biÕn ¸p vÒ nguyªn t¾c ph¶i thiÕt kÕ t¸ch rêi 2 hÖ thèng nèi ®Êt lµ nèi ®Êt lµm viÖc vµ nèi ®Êt chèng sÐt. §Ó ®Ò phßng khi cã dßng ng¾n m¹ch lín hay dßng ®iÖn sÐt ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt lµm viÖc lín hay nhá sÏ kh«ng g©y nªn ®iÖn thÕ cao trªn hÖ thèng nèi ®Êt an toµn.
- Trong thùc tÕ c«ng viÖc nµy rÊt khã thùc hiÖn ®îc v× nhiÒu lÝ do nªn ngêi ta thêng chØ dïng mét hÖ thèng nèi ®Êt chung ®Ó thùc hiÖn c¶ 2 nhiÖm vô. V× lÏ ®ã nªn hÖ thèng nèi ®Êt chung lµ ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu cña c¶ 2 lo¹i nèi ®Êt, nghÜa lµ ph¶i cã ®iÖn trë nèi ®Êt nhá h¬n hoÆc b»ng ®iÖn trë nèi ®Êt nhá nhÊt cña mét trong hai hÖ thèng nèi ®Êt kÓ trªn.
- C¸c yÕu tè cÇn chung cho hÖ thèng nèi ®Êt.
+ Bé phËn nèi ®Êt cã trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt cµng nhá th× sÏ thùc hiÖn ®îc cµng tèt nhiÖm vôu t¶n dßng ®iÖn sÐt trong ®Êt vµ ®iÖn thÕ trªn c¸c thiÕt bÞ ®îc nèi ®Êt ë møc æn ®Þnh. Tuy nhiªn viÖc gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt sÏ lµm cho chi phÝ vÒ ®Çu t x©y dùng t¨ng lªn nhiÒu (do sè lîng kim lo¹i t¨ng…). Do ®ã cÇn ph¶i cã quy ®Þnh tiªu chuÈn trÞ sè cho phÐp cña ®iÖn trë nèi ®Êt.
* Víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nèi ®Êt trùc tiÕp th× ®iÖn trë nèi ®Êt yªu cÇu lµ R
* Víi c¸c thiÕt bÞ cã ®iÓm trung b×nh tÝnh nèi ®Êt trùc tiÕp th× ®iÖn trë nèi ®Êt yªu cÇu lµ (nÕu hÖ thèng nèi ®Êt chØ dïng cho c¸c thiÕt bÞ cao ¸p)
* Víi hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn vµ hÖ thèng nèi ®Êt cho c¶ thiÕt bÞ cao ¸p vµ h¹ ¸p th× ®iÖn trë yªu cÇu lµ: (nhng R chØ ®îc Dßng ®iÖn I tuú theo mçi trêng hîp cã trÞ sè kh¸c nhau.
+ §èi víi nèi ®Êt an toµn th× ®iÖn trë ®îc chän sao cho c¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p bíc vµ ®iÖn ¸p tiÕp xóc trong mäi trêng hîp ®Òu ph¶i kh«ng vît qu¸ trÞ sè cho phÐp.
+ Ngoµi viÖc ®¶m b¶o trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt quy ®Þnh vµ gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng nèi ®Êt cßn cÇn ph¶i chó ý ®Õn viÖc c¶i thiÖn sù ph©n bè ®iÖn thÕ trªn toµn bé diÖn tÝch tr¹m.
- HÖ sè mïa: Ta biÕt r»ng ®Êt lµ mét m«i trêng phøc t¹p kh«ng ®ång nhÊt vÒ kÕt cÊu vµ thµnh phÇn mµ chñ yÕu lµ do khÝ hËu. Do vËy thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt cÇn tËp trung vµ chó ý ®Õn trÞ sè lín nhÊt vÒ trÞ sè tÝnh to¸n ®iÖn trë suÊt cña ®Êt cã thÓ c¶ trong c¸c mïa.
K lµ hÖ sè mïa
r®0: §iÖn trë suÊt ®îc theo mïa
- Ph¬ng ph¸p nèi ®Êt: Theo chøc n¨ng ngêi ta ph©n lµm nhiÒu lo¹i. HÖ thèng nèi ®Êt bao gåm c¸c ®iÖn cùc trong ®Êt ®Ó lµm gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt theo tiªu chuÈn cña tõng lo¹i nèi ®Êt. C¸c ®iÖn cùc thêng lµ c¸c thanh dµi n»m ngang hoÆc cäc th¼ng ®øng ®Ó ®iÖn ¸p bíc nhá. Khi tÝnh to¸n ta ph©n ra lµm c¸c lo¹i nèi ®Êt tù nhiªn vµ nèi ®Êt nh©n t¹o.
Nèi ®Êt tù nhiªn lµ 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 c¸c ®êng èng níc. Cßn nèi ®Êt nh©n t¹o nh»m môc ®Ých tho¶ m·n c¸c yªu cÇu nèi ®Êt cña c¸c c«ng tr×nh khi nèi ®Êt tù nhiªn kh«ng ®¶m b¶o ®îc.
- C¸c tham sè ¶nh hëng ®Õn nèi ®Êt :
+ ¶nh hëng cña kÝch thíc h×nh häc
+ ¶nh hëng cña c¸c bè trÝ ®iÖn cùc.
+ ¶nh hëng cña trÞ sè ®iÖn trë ®Êt.
+ HiÖn tîng phãng ®iÖn xung kÝch: Khi cã dßng xÐt ®i vµo ®iÖn cùc nèi ®Êt, th× g©y ra mét ®iÖn trêng lín trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc vµ trong ®Êt. §iÖn trêng ®¹t ®Õn ®é giíi h¹n th× x¶y ra qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt. C¸c tia löa ®iÖn phãng ®iÖn ph¸t triÓn xung quanh ®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:
Víi lµ hÖ sè xung kÝnh.
TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m ®îc thiÕt kÕ: tr¹m thiÕt kÕ lµ tr¹m 110/22KV ta t¸ch ra lµm 2 phÇn: 110KV vµ 22KV ®Ó thiÕt kÕ.
I. TÝnh to¸n nèi ®Êt an toµn :
1. Nèi ®Êt an toµn cho tr¹m 110KV:
PhÇn tr¹m 110KV lµ m¹ng ®iÖn cã trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt nªn yªu cÇu cña nèi ®Êtan toµn lµ . §iÖn trë nèi ®Êt gåm 2 phÇn. §iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn (ë tr¹m 110KV sö dông lµ d©y chèng sÐt vµ cét chèng sÐt) vµ ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o yªu cÇu
a- TÝnh to¸n ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn:
Tr¹m ®îc thiÕt kÕ cã d©y chèng sÐt dïng ®Ó b¶o vÖ ®êng d©y ®îc kÐo vµo ®Õn xµ ®ãn d©y cña tr¹m nªn phÇn ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn lµ ®iÖn trë cña hÖ thèng d©y chèng sÐt cét vµ nã ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
Trong ®ã: + Rcs lµ®iÖn trë cña d©y chèng sÐt ( ta dïng lo¹i C- 70 cã ®iÖn trë trªn mét ®¬n vÞ dµi lµ )
+ Rc lµ ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét
víi n- sè lé ®êng d©y
b- HÖ thèng nèi ®¸t nh©n t¹o cña nèi ®Êt an toµn:
HÖ thèng nèi ®Êt an toµn ta sö dông m¹ch vßng h×nh ch÷ nhËt cã kÝch thÝch nh sau:
H×nh 2-1
M¹ch vßng ®îc ch«n díi phÇn ®iÖn tÝch tr¹m 110KV ë ®é s©u 0,8m. PhÇn m¹ch vßng nµy c¸ch têng rµo 5m.
Ta chän lo¹i thÐp dÑp 50 x 1mm = b = 50 mm = 0,05 m ®Ó lµm m¹ch vßng.
Ta cã:
L- Chu vi m¹ch vßng L = ( 50+60).2 = 220 m
t- ®é chÌn s©u cña m¹ch vßng t = 0,8 m.
d- §êng kÝnh quy ®æi cña thanh dÑt
K- HÖ sè phô thuéc tû lÖ tra b¶ng ta ®îc K = 5,64.
víi
Ta thÊy cho nªn ta ta ph¶i ®ãng cäc däc theo m¹ch vßng ®Ó gi¶m ®iÖn trë cña hÖ thèng nèi ®Êt. Ta ®ãng c¸c cäc däc theo m¹ch vßng cø 3m mät cäc vµ mçi cäc dµi 3m cã ®êng kÝnh lµ 40mm vµ nh vËy sè cäc lµ ( cäc).
§iÖn trë t¶n cña hÖ thèng nèi ®Êt ®îc tÝnh nh sau:
Tra b¶ng ta ®îc:
tho¶ m·n.
VËy ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng lµ:
Nh vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn
2- Nèi ®Êt an toµn cho tr¹m 22KV:
HÖ thèng nèi ®Êt an toµn ta sö dông m¹ch vßng h×nh ch÷ nhËt cã kÝch thíc nh sau:
H×nh 2-2
M¹ch vßng ®îc ch«n díi phÇn diÖn tÝch tr¹m 22KV ë ®éc s©u 0,8m phÇn m¹ch vßng nµy ®îc c¸ch têng rµo 5m
Ta chän lo¹i thÐp dÑp 50 x 1mm = b = 50mm = 0,05m ®Ó lµm m¹ch vßng. Ta cã:
Trong ®ã: L - Chu vi m¹ch vßng: L= (30+50) 2 = 160(m)
t - §é ch«n s©u cña m¹ch vßng t = 0,8m
d - §êng kÝnh quy ®æi cña thµnh dÑp
K - hÖ sè phô thuèc tû lÖ Tra b¶ng ta ®îc K = 6,05
víi Kmt = 1,6
Nh vËy cho nªn ®¶m b¶o yªu cÇu mµ kh«ng ph¶i ®ãng cäc.
II. tÝnh to¸n nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m:
1. Më ®Çu:
Khi cã dßng ®iÖn ®i vµo bé phËn nèi ®Êt nÕu tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn theo thêi gian rÊt lín th× trong thêi gian ®Çu ®iÖn c¶m sÏ ng¨n c¶n kh«ng cho dßng ®iÖn ®i tíi c¸c phÇn cuèi cña ®iÖn cùc, khiÕn cho ®iÖn ¸p ph©n bè kh«ng ®Òu, sau mét thêi gian ¶nh hëng ®iÖn c¶m mÊt dÇn vµ ®iÖn ¸p sÏ ph©n bè ®Òu h¬n.
Thêi gian cña qu¸ tr×nh qu¸ ®é nãi trªn phô thuéc vµo h»ng sè thêi gian:(T lµ tû träng víi ®iÖn c¶m tæng L .1 vµ ®iÖn dÉn gl cña ®iÖn cùc)
Tõ biÓu thøc trªn cho thÊy khi dßng ®iÖn t¶n trong ®Êt lµ dßng mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu tÇn sè c«ng nghiÖp ¶nh hëng cña L kh«ng ®¸ng kÓ vµ bÊt kú h×nh thøc nèi ®Êt nµo (th¼ng ®øng hoÆc n»m ngang) còng ®Òu biÓu thÞ biir trÞ sè ®iÖn trë t¶n.
Khi dßng ®iÖn t¶n trong ®Êt lµ dßng ®iÖn sÐt tham sè biÓu thÞ bëi nèi ®Êt tuú thuéc vµo t¬ng quan h»ng sè thêi gian T vµ thêi gian ®Çu sãng ®iÖn. Khi T<< T®s (khi dßng ®iÖn ®¹t ®Õn trÞ sè cùc ®¹i) th× cÇn xÐt qu¸ tr×nh qu¸ ®é ®· kÕt thóc vµ nèi ®Êt ®· thÓ hiÖn nh mét ®iÖn trë t¶n. Trêng hîp nµy øng víi c¸c h×nh thøc nèi ®Êt dïng cäc hoÆc thanh n»m ngang cã chiÒu dµi kh«ng lín l¾m vµ ®îc gäi lµ nèi ®Êt tËp trung.
NÕu ®iÓm cùc dµi h»ng sè thêi gian cã thÓ ®¹t tíi møc T®s vµ t¹i thêi ®iÓm dßng ®iÖn ®¹t trÞ sè cùc ®¹i - Qu¸ tr×nh qu¸ ®é cha kÕt thóc vµ nh ®· ph©n tÝch t¸c dông cña ®iÖn c¶m nèi ®Êt sÏ ®îc thÓ hiÖn nh mét tæng trë Z cã trÞ sè rÊt lín so víi trÞ sè ®iÖn trë t¶n, trêng hîp nµy gäi lµ nèi ®Êt ph©n bè dµi.
Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m 110/22KV bé phËn thu sÐt ®Æt trªn xµ cña tr¹m th× phÇn nèi ®Êt chèng xÐt buéc ph¶i nèi chung víi m¹ch vßng nèi ®Êt an toµn cña tr¹m. Nh vËy sÏ gÆp trêng hîp nèi ®Êt ph©n bè dµi, tæng trë xung kÝch ZXK cã thÓ rÊt lín vµ lín gÊp nhiÒu lÇn so víi trÞ sè ®iÖn trë t¶n xo¹y chiÒu lµ ®iÖn ngîc lªn c¸c phÇn mang ®iÖn cña tr¹m. Do ®ã ta ph¶i tÝnh to¸n kiÓm tra yªu cÇu cña nèi ®Êt chèng sÐt trêng hîp cã dßng ®iÖn sÐt ®i vaß hÖ thèng nèi ®Êt.
+ D¹ng sãng tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn sÐt.
Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ ta chän d¹ng sãng tÝnh to¸n c¶u dßng ®iÖn sÐt lµ sãng xiªn gãc cã biªn ®é kh«ng ®æi. D¹ng sãng tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn sÐt ®îc biÓu diÔn nh sau:
H×nh 2-3
Trong ®ã:
a - §éc dèc dßng ®iÖn sÐt quy ®Þnh a = tga = 30(KA/ms).
I = 150KA - Biªn ®é dßng ®iÖn sÐt ®èi víi tr¹m biÕn ¸p
Nh vËy thêi gian ®Çu sãng:
* C¸c yªu cÇu kü thuËt ®èi víi nèi ®Êt chèng sÐt
Ta sÏ kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn ®Èm b¶o an toµn cho c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p ( ë ®©y ta xÐt ®iÖn ¸p ë t¹i thêi ®iÓm khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt).
Trong ®ã:
I- Biªn ®é cña dßng ®iÖn sÐt lÊy b»ng 150 (KA)
Z(0,T®s)- Tæng trë xung kÝch t¹i thêi t = T®s vµ ngay t¹i chç dßng ®iÖn sÐt ®i vµo ®iÖn cùc.
U50%- TrÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch ®Æt lªn c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p.
- NÕu ®iÒu kiÖn trªn kh«ng tho¶ m·n th× ph¶i tiÕn hµnh tÝnh to¸n nèi ®Êt bæ xung t¹i n¬i ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt ( tøc lµ nèi thªm 1 ®iÖn trë song song víi hÖ thèng nh»m môc ®Ých lµm gi¶m tæng trë xung kÝnh ).
2- TÝnh to¸n nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m 110 KV:
- Do ta dïng nèi ®Êt an toµn lµm nèi ®Êt chèng sÐt cho nªn tríc hÕt ta ph¶i hiÖu chØnh l¹i trÞ sè Rnt ( ®iÖn trë nh©n t¹o) theo yªu cÇu cña nèi ®Êt chèng sÐt cã nghÜa lµ ta ph¶i hiÖu chØnh hÖ sè mïa cña nèi ®Êt an toµn theo hÖ sè mµu cña nèi ®Êt chèng sÐt ( Tra b¶ng 19 - 2 gi¸o tr×nh kü thuËt ®iÖn cao ¸p).
Kmïa( N§CS ) = 1,4 - §èi víi thanh ch«n s©u 0,8m
Theo tÝnh to¸n cña phÇn nèi ®Êt an toµn:
Cßn ®èi víi ®Êt chèng sÐt. Ta cã:
Chia c¶ hai vÕ cña ( 2) cho ( 1) ta ®îc:
VËy ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o øng víi nèi ®¸t chèng sÐt lµ:
a- TÝnh to¸n tæng trë sãng xung kÝch:
- §Ó tÝnh to¸n tæng trë sãng xung kÝch ta cã vµi gi¶ thiÕt sau:
+ Bá qua ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn.
+Bá qua c¸c thanh nèi ®Êt c©n b»ng ¸p trong tr¹m biÕn ¸p
+ Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®Ó d¬n gi¶n ho¸ ta bá qua qu¸ tr×nh phãng tia löa ®iÖn trong ®Êt vµ gi¶ thiÕt ®iÖn trë suÊt cña ®Êt lµ kh«ng ®æi. MÆt kh¸c ®iÖn trë cña b¶n th©n vËt liÖu dïng lµ nèi ®Êt bÐ h¬n rÊt nhiÒu so víi ®iÖn kh¸ng wL cña nã ( øng víi trÞ sè dßng ®iÖn sÐt) vµ ¶nh hëng ®Õn ®iÖn dung C cña ®iÖn nèi ®Êt còng rÊt nhá h¬n nhiÒu so víi ¶nh hëng cña ®iÖn dÉn nèi ®Êt.
Nh vËy ta cã thÓ coi m¹ch vßng nãi ®Êt gåm hai tai dµi L1 vµ L2 ghÐp song song víi nhau vµ mçi tia cã chiÒu dµi lµ:
H×nh2-4
S¬ ®å thay thÕ cña 1 tia hÖ thèng nèi ®Êt.
H×nh2-5
Dùa vµo s¬ ®å thay thÕ trªn ta cã c¸c gi¸ trÞ ®iÖn c¶m Lo vµ ®iÖn dÉn Go ®îc tÝnh to¸n nh sau:
Go - §iÖn dÉn cña ®iÖn cùc tÝnh trªn mét ®¬n vÞ dµi
Lo- ®iÖn cÈm cña ®iÖn cùc nèi ®Êt tÝnh trªn 1 ®¬n vÞ dµi
Trong ®ã:
l = L1 = L2 = 110 (m) ( chiÒu dµi mét tia)
- §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o øng víi nèi ®Êt chèng sÐt.
P- B¸n kÝnh cña cùc nèi ®Êt do ta chän b = 40 mm.
Thay c¸c th«ng sè vµo ta tÝnh ®îc.
TÝnh to¸n ph©n bè dµi khi kh«ng xÐt ®Õn qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt tõ s¬ ®å thay thÕ ta cã thÓ lËp ®îc hÖ ph¬ng tr×nh vi ph©n nh sau:
Gi¶i hÖ ph¬ng tr×nh trªn ta ®îc ®iÖn ¸p t¹i thêi ®iÓm bÊt kú trªn ®iÖn cùc:
Víi h»ng sè thêi gian:
víi
MÆt kh¸c:
Tæng trë xung kÝch®Çu vµo ®iÖn cùc nèi ®Êt (®èi víi 1 tia)
Tæng trë xung kÝch t¬ng ®¬ng ®Çu vµo ®iÖn cùc nèi ®Êt gåm hai tia ghÐp song song t¹i thêi ®iÓm:
§Ó tÝnh ta xÐt chuçi:
(sæ tay to¸n häc)
Ta cã: e-3 = 0,0497
e-4 = 0,0183
e-5 = 0,0067
e-6 = 0,0024
e-7 = 0,00091
Cho nªn ta lÊy cÊp chÝnh x¸c lµ 0,001 th× khi th× ta coi:
Do ®ã giíi h¹n:
MÆt kh¸c ta cã:
Víi
(v× K lµ sè nguyªn d¬ng )
VËy ta chØ tÝnh ®Õn gi¸ trÞ K < 3,74 TÝnh K = 1
Víi K = 1ta cã c¸c gi¸ trÞ t¬ng øng lµ:
Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®îc ë trªn vµo biÓu thøc cña Z(0,5) ta ®îc:
Víi ta kiÓm tra ®iÒu kiÖn nèi ®Êt chèng sÐt xem cã tho¶ m·n kh«ng nÕu kh«ng tho¶ m·n th× ta ph¶i tiÕn hµnh nèi ®Êt bæ sung.
Ta thÊy ®iÒu kiÖn nèi ®Êt chèng sÐt hoµn toµn tho¶ m·n nªn ta kh«ng ph¶i nèi ®Êt bæ sung.
3. TÝnh to¸n nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m 22KV:
Tiªu chuÈn cña nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m 22KV ®îc x¸c ®Þnh bëi c¸c ®iÒu kiÖn sau:
- Kh«ng phãng ®iÖn trong kh«ng khÝ gi÷a c¸c cét thu sÐt vµ c«ng tr×nh.
- Kh«ng phãng ®iÖn trong ®Êt tõ nèi ®Êt cña cét thu sÐt ®Õn c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m, kho¶ng c¸ch yªu cÇu:
Trong tÝnh to¸n lÊy dßng ®iÖn sÐt Is = 150KA; a = 30KA/®iÖn ¸p trªn bé phËn nèi ®Êt ®îc x¸c ®Þnh.
§ång thêi tÝnh tõ ®©y ta x¸c ®Þnh ®îc sK vµ S®
Tõ c¸ch bè trÝ cét ta cã: SK = 6,5m ; S® = 5m
víi L = 10hx (víi hx = 8m) = 10.8=80(m)
Ta cã: víi L- chiÒu dµi cäc = 2,5m.
VËy muèn b¶o ®¶m yªu cÇu cña chèng sÐt tr¹m 22KV ta ph¶i thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt cã ®iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch nhá h¬n .
§Ó nèi ®Êt cho c¸c cét thu sÐt phÝa 22KV ta dïng nèi ®Êt kiÓu tia vµ cäc ®îc nèi víi nhau.
TÝnh ®iÖn trë cäc:
H×nh 2-6
Trong ®ã:
L- ChiÒu dµi cäc = 2,5 m vµ cäc ®îc lµm b»ng thÐp gãc 4040.4mm.
d- §êng kÝnh cña cäc = 0,95.40.10-3= 0,038 m
TÝnh ®iÖn trë thanh n»m ngang b»ng thÐp dÑt :
Trong ®ã:
t = 0,8 m - Lµ ®é ch«n s©u .
K = 1 – Lµ hÖ sè h×nh d¸ng ( tia ngang).
D - Lµ ®êng kÝnh quy ®æi cña thanh thÐp dÑp víi b = 40 mm
a = 10 m - Lµ ®é dµi cña thanh .
Ta cã s¬ ®å thay thÕ:
H×nh2-7
TÝnh to¸n Ud b»ng ph¬ng ph¸p ®å thÞ.
* TrÞ sè xung kÝch cña cäc :
Tra b¶ng 9- trang 86 ( s¸ch híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp) ta cã c¸c dßng vÏ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ vµ ®iÖn trë suÊt cña ®Êt sÐt. Tõ ®å thÞ nµy x¸c®Þnh ®îc øng víi c¸c trêng hîp dßng ®iÖn sÐt:
víi th×
H×nh 2-8
TrÞ sè xung kÝch cña tia . Tra bµng 10 (trang 87 - s¸ch híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp) ta cã c¸c dßng sÐt vÏ ®îc ®å thÞ quan hÖ vµ . Tõ ®å thÞ ta cã:
IS = 5KA 10KA 20KA 40KA
Th× = 1,05 0,93 0,83 0,74
H×nh2-9
* TrÞ sè tõ b¶ng 10 (trang 87 - s¸ch híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp) ta tra ®îc hÖ sè sö dông víi c¸c dßng ®iÖn xung kÝch lµ 0,8. Tõ c¸c gi¸ trÞ IS(KA) ta tÝnh ®îc c¸c gÝa trÞ U®t t¬ng ÷ng víi chóng nh b¶ng 2-11
B¶ng 2-10
Is (KA)
5
10
20
40
0,87
0,8
0,171
0,57
RXKC
32,174
47,976
42,579
34,183
U®c(KV)
326,087
399,70
1064,467
1709,145
1,05
0,93
0,85
0,74
RXKC
19,221
25,882
23,655
20,594
U®t(KV)
182,634
323,524
59,387
1029,71
Víi c¸c gi¸ trÞ IC = 5;10; 20;40 KA ta giãng lªn ®êng cong U®c råi xÎ ngang c¾t ®êng U®t vµ h¹ vu«ng gãc víi trôc I ta ®îc c¸c gi¸ trÞ I® vµ tÝnh ®îc IS = 3IC + 2I
H×nh 2-11
U®c(KV)
326,087
599,70
1064,467
1709,146
IC(KA)
5
10
20
40
It (KA)
11
19
42
67
IS (KA)
37
68
144
254
B¶ng 2-13
Tõ c¸c gi¸ trÞ U®c vµ IS ta sÏ thu ®îc ®å thÞ quan hÖ gi÷a U® vµ IS vµ ta x¸c ®Þnh U® b»ng c¸ch tõ I = 150KA dãng lªn ®å thÞ vµ dãng sang trô U ta cã U® = 1200KV
Ph¬ng ¸n nèi ®Êt ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt víi cét thu sÐt ®éc lËp phÝa tr¹m 22KV. Tõ c¸c phÇn tÝnh to¸n trªn, ta vÏ ®îc s¬ ®å nèi ®Êt cho toµn tr¹m
H×nh 2-14
Ph¬ng ¸n nèi ®Êt ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt víi cét thu sÐt ®éc lËp phÝa tr¹m 22KV. Tõ c¸c phÇn tÝnh to¸n trªn ta sÏ ®îc s¬ ®å nèi cho toµn tr¹m
B¶ng tæng kÕt sè lîng kim lo¹i dïng cho toµn tr¹m
ThÐp dÑp 50 x 1mm
300m
Cäc 40 x 40 x 4mm
24 cäc = 60m
H×nh 2.12. S¬ ®å nèi ®Êt toµn tr¹m 110/22kV
III. TÝnh to¸n nèi ®Êt cét ®êng d©y 110KV:
1- NhiÖm vô:
NhiÖm vô chñ yÕu cña nèi cét ®êng d©y lµ ®Ó tho¸t dßng ®iÖn sÐt khi cã sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y chèng sÐt. Ngoµi ra ®èi víi c¸c ®êng d©y 3 ¸ 20KV khi ®i qua khu vùc ®«ng d©n c th× nèi ®Êt cßn cã nhiÖm vô b¶o vÖ an toµn cßn trong hÖ thèng ®êng d©y cã dßng ng¾n m¹ch lín () do trong hÖ thèng ®iÖn cã r¬ le b¶o vÖ t¸c ®éng nhanh do ®ã ë ®©y nhiÖm vô b¶o vÖ an toµn kh«ng ®Æt ra. Nh ta ®· biÕt khi cã sÐt ®¸nh dßng sÐt rÊt lín cã thÓ lµm háng ®êng d©y vµ tr¹m, do vËy nèi ®Êt cét ®iÖn trêng d©y lµ hÕt søc cÇn thiÕt trong x©y dùng vµ vËn hµnh hÖ thèng ®iÖn.
Gäi R lµ RXK lµ ®iÖn trë nèi ®Êt æn ®Þnh vµ ®iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch, ta cã:
víi R lµ hÖ sè xung kÝch
Thêng ®èi víi ®êng d©y ngêi ta quy ®Þnh ®iÖn trë nèi ®Êt øng víi tÇn sè c«ng nghiÖp.
§èi víi ®iÖn trë nèi ®Êt cña ®êng d©y còng cÇn ph¶i chó ý ®Õn qu¸ tr×nh sãng ®iÖn ¸p vµ sãng ®iÖn lan truyÒn ®Õn c¸c cùc. Do ®ã t¸c dông cña ®iÖn c¶m cña cùc trong viÖc khuyÕch t¸n dßng ®iÖn sÐt nªn ®èi víi nèi ®Êt cña cét ®êng d©y còng chia ra lµ nèi ®Êt tËp trung vµ nèi ®Êt kÐo dµi.
§iÖn trë nèi ®Êt cña ®êng d©y phô thuéc vµo ®iÖn trë xuÊt cña ®Êt , ®iÒu ®ã xuÊt ph¸t tõ chç nÕu ®iÖn trë suÊt cao th× dßng ®iÖn sÏ bÐ vµ c¸c vïng Êy viÖc thiÕt kÕ x©y dùng vµ l¾p ®Æt hÖ thèng ®Êt sÏ gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n vµ gi¸ thµnh x©y dùng rÊt cao.
TrÞ sè quy ®Þnh cña ®iÖn trë nèi ®Êt ë tÇn sè c«ng nghiÖp cho b¶ng díi ®©y:
§iÖn trë suÊt cña ®Êt r
§iÖn trë cña cét
< 10
< 15
< 20
< 30
B¶ng 2-15
* Chó ý:
+NÕu cét cao h¬n 40m th× R ph¶i bÐ h¬n 2 lÇn so víi c¸c gi¸ trÞ trong b¶ng, víi th× c¸c cét gÇn tr¹m yªu cÇu ph¶i cã R < 20
+ Khi tÝnh to¸n th× ph¶i hiÖu chØnh theo mïa, ®iÒu kiÖn khÝ hËu.
+ Khi thiÕt kÕ, x©y dùng c¸c ®êng d©y ta cã thÓ lîi dông c¸c cét s¾t cña c¸c mãng hay phÇn cét chÌn díi ®Êt ®Ó lµm vËt nèi ®Êt ®ã lµ nèi ®Êt tù nhiªn.
ViÖc tËn dông nèi ®Êt tù nhiªn sÏ tiÕt kiÖm tõ 50 ¸ 10% vËt liÖu. §èi víi nh÷ng vïng ®Êt cã th× khi tÝnh to¸n nèi ®Êt cét vµ ®êng d©y cã thÓ chØ cÇn nèi ®Êt tù nhiªn còng cã thÓ ®¶m b¶o trÞ sè nèi ®Êt quy ®Þnh. Tuy nhiªn ë ®©y ta kh«ng sö dông ®Õn nèi ®Êt tù nhiªn nµy trong tÝnh to¸n mµ chØ tiÕn hµnh nèi ®Êt nh©n t¹o.
2. H×nh thøc nèi ®Êt nh©n t¹o:
- H×nh thøc nèi ®Êt c¨n cø vµo h×nh d¹ng cña mãng cét ®êng d©y.
+ Víi mãng “Lä mùc” th× chØ cÇn ®Æt thªm m¹ch vßng díi hè mãng hoÆc lµm thªm tia - cäc lµ ®ñ.
+ Víi lo¹i “mãng cäc” th× cã thÓ ch«n cäc ngµy vµo lç mãng hay dïng nèi ®Êt d¹ng tia - cäc.
§èi víi tia th× ®é dµi giíi h¹n lµ:
ChiÒu dµi giíi h¹n cña tia
§iÖn trë suÊt cña ®Êt
40m
60m
100m
B¶ng 2-16
- Ta chän mãng lä mùc ®Ó lµm mãng cho cét ®êng d©y cã treo mét d©y chèng sÐt 110KV vµ ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n nèi ®Êt víi d¹ng lµ tia - cäc.
Ta cã ®iÖn trë nªn ta tÝnh to¸n nèi ®Êt sao cho ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®êng d©y lµ R<15
Ta gi¶ thiÕt r»ng tÊt c¶ c¸c cét ®êng d©y ®Òu ®îc thiÕt kÕ x©y dùng trªn mét vïng ®Êt cã ®iÖn trë suÊt lµ t¬ng ®èi nh tríc:
- S¬ ®å mãng ®êng d©y:
+ mãng cét ®êng d©y lµ mãng lä mùc cã 4 trô 1 hè
+ Nèi ®Êt b»ng tia - cäc
H×nh 2-17
3 - C¸c ph¬ng ¸n nèi ®Êt:
a. ph¬ng ¸n 1:
Tia dµi 6m b»ng thÐp cã b = 40mm = 0,04m tia ®îc ch«n s©u 1,5m
Cäc dïng lo¹i cäc b»ng thÐp gãc 40 x 40 x4mm
Kho¶ng c¸ch c¸c cäc lµ 3m, chiÒu dµi cäc lµ 3m
- HÖ sè mïa: Kmt = 1,6 ; Kmc = 1,45
* §iÖn trë cña thanh nèi:
Trong ®ã:
l = 6m, t = 1,5m ; b = 0,04m
* §iÖn trë cña cäc thÐp gãc 40 x 40 x 4mm
Trong ®ã:
l = 3m
t/ = 1/2 = 1,5m
d = 0,04m
* §iÖn trë cña hÖ thèng nèi ®Êt tia - cäc:
Trong ®ã:
n - Lµ sè cäc cÇn sö dông lµ 2 cäc
vµ - Lµ hÖ sè sö dông ®îc x¸c ®Þnh trong b¶ng s¸ch híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp cao ¸p víi a/l =1
Ta cã:
Ta thÊy r»ng do vËy hÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o nh trªn lµ ®¹t yªu cÇu.
b. Ph¬ng ¸n 2:
- Gåm 2 tia mçi tia dµi 6m chÌn s©u 1,5m
- Cäc b»ng thÐp gãc 40 x 40 x 4mm gåm 3 cäc cã chiÒu dµi 3m vµ ®îc bè trÝ nh h×nh díi.
- HÖ sè mïa: Kmt= 1,6; Kmc= 1,45.
* §iÖn trë cña thanh nèi
víi :
l = 6m
t = 1,5 m
b = 0,04 m
* §iÖn trë cña cäc thÐp 40 x 40 x 4mm
Víi:
L = 3 ( m)
D = 0,038( m)
T/ = 1,5 m
§iÖn trë cña hÖ thèng nèi ®Êt tia cäc:
Trong ®ã:
n = 4 ( lµ sè lîng cäc sö dông)
vµ tra trong b¶ng 3,5 s¸ch híng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp kü thuËt ®iÖn cao ¸p víi .
Ta thÊy r»ng do vËy hÖ thèng nèi ®¸t nh©n t¹o nh trªn lµ ®Ët yªu cÇu.
* KÕt luËn: c¶ hai ph¬ng ¸n nèi ®Êt nh©n t¹o trªn ®Òu ®Èm b¶o yªu cÇu . Tuy nhiªn ta chän ph¬ng ¸n mét lµm ph¬ng ¸n thiÕt kÕ nèi ®Êt cét ®êng d©y 110Kv v× cã trÞ sè ®iÖn trë yªu cÇu, ®Ó thiÕt kÕ tèn Ýt vËt liÖu, gi¸ thµnh rÎ...
ch¬ng III
TÝnh to¸n chØ tiªu chèng sÐt cho ®êng d©y 110Kv
§êng d©y t¶i ®iÖn lµ phÇn tö dµi nhÊt cña HT§ nªn thêng bÞ sÐt ®Ênh vµ chÞu t¸c ®éng cña ®iÖn ¸p khÝ quyÓn, cã thÓ dÉn ®Õn c¾t m¸y, c¾t ®êng d©y ¶nh hëng tíi sù cung cÊp ®iÖn cña líi ®ång thêi ph¸ ho¹i thiÕt bÞ trong tr¹m. Do ®ã ta ph¶i nghiªn cøu chèng sÐt cho ®êng d©y t¶i ®iÖn, ®Æc biÖt lµ nh÷ng ®o¹n gÇn tr¹m, v× khi sÐt ®¸nh cã thªr t¹o nªn s¸ng truyÒn vµo tr¹m g©y nguy hiÓm cho ngêi vµ thiÕt bÞ trong tr¹m.
Qua ®iÖn ¸p khÝ quyÓn xuÊt hiÖn trªn ®êng d©y lµ do sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo ®êng d©y dÉn, d©y chèng sÐt, cét hoÆc xuèng ®Êt gÇn ®êng d©y. Khi xÐt ®Õn chØ tiªu kinh tÕ ta chØ cã thÓ chän theo møc ®é hîp lý vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt, tan kh«ng thÓ chän ®îc møc c¸ch ®iÖn theo yªu cÇu cña qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn v× trÞ sè cña nã lµ lín.
Víi møc ®é treo cao trung b×nh cña d©y trªn cïng ( d©y chèng sÐt) lµ h, ®êng d©y sÏ thu vÒ c¸c phãng ®iÖn sÐt trªn d·i ®Êt réng 6h vµ chiÒu dµi b»ng chiÒu dµi ®êng d©y. Tæng sè lÇn sÐt ®¸nh th¼ng lªn ®êng d©y h»ng n¨m ®îc tÝnh lµ:
Trong ®ã: hTB- §é cao trung b×nh cña d©y cao nhÊt ( m)
Nngs- sè ngµy sÐt ®¸nh h»ng n¨m trong khu vùc d©y ®i qua
ngµy.
L- chiÒu dµi ®êng d©y ( km)
Do tham sè dßng sÐt ®¸nh lµ kh¸c nhau, kh«ng ph¶i lÇn nµo còng dÉn ®Õn
phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn. §Ó x¶y ra phãng ®iÖn khi sÐt ®¸nh th× trÞ sè qu¸ ®iÖn
¸p khÝ quyÓn ph¶i lín h¬n møc c¸ch ®iÖn xung kÝch cña ®êng d©y. Do vËy sè
lÇn phãng ®iÖn trªn trªn c¸ch ®iÖn phô thuéc vµo gi¸ trÞ x¸c suÊt phãng ®iÖn rp®
vµ sè lÇn phãng ®iÖn ®îc x¸c ®Þnh:
Phãng ®iÖn trªn c¸nh ®iÖn chØ g©y c¾t ®iÖn khi phãng ®iÖn xung kÝch trªn c¸ch ®iÖn chuyÓn thµnh hoß quang duy tr× bëi ®iÖn ¸p lµm viÖc x¸c suÊt trë thµnh hå quang phô thuéc vµo gra®ien ®iÖn ¸p lµm viÖc däc theo ®êng d©y phãng ®iÖn:
víi
Trong ®ã: ULV- ®iÖn ¸p lµm viÖc cña ®êng d©y.
Lp®- chiÒu dµi ®êng phãng ®iÖn.
VËy sè lÇn c¾t ®iÖn hµng n¨m do sÐt ®Ênh vµo ®êng d©y t¶i ®iÖn lµ:
§Ó so s¸nh kh¶ n¨ng chÞu sÐt cña ®êng d©y t¶i ®iÖn cã tham sè kh¸c nhau ngêi ta dïng trÞ sè su©ts c¾t ®êng d©y tøc lµ sè lÇn c¾t khi ®êng d©y cã chiÒu dµi L = 100km ®îc tÝnh lµ:
Do ®ã ®Ó gi¶m sè lÇn c¾t diÖn ta ph¶i gi¶m rp® hoÆc .
+ Gi¶m rp®: b»ng c¸ch t¨ng cêng c¸ch ®iÖn ®êng d©y vµ treo d©y chèng sÐt. Treo d©y chèng sÐt lµ cã hiÖu qu¶ nhÊt. Víi vïng ®Êt cã th× d©y chèng sÐt sÏ kh«ng ph¸t huy t¸c dông.
Gi¶m: gi¶m ®îc khi gi¶m ®îc cêng ®é ®iÖn trêng däc theo ®êng phãng ®iÖn hay phi¶i t¨ng Lp®( t¨ng sè b¸t sø).
Ta thÊy r»ng ®êng d©y 110KV ®i qua vïng cã sÐt ®¸nh ho¹t ®éng m¹nh cÇn ®îc b¶o vÖ b»ng d©y chèng sÐt. §êng d©y 22KV cã trung tÝnh c¸ch ®iÖn vµ c¸ch ®iÖn cña ®êng d©y lµ rÊt yÕu nªn kh«ng treo d©y chèng sÐt.
I.§êng d©y 110Kv.
1.Tham sè cét ®êng d©y 110KV
- D©y dÉn dïng lo¹i AC - 185 cã ®êng kÝnh d = 18,8 mm = 18,8.10-3m pha A1, A2 treo cao 20,8m, B1 vµ B2 treo cao 17,8 m, C1 vµ C2 treo cao 14,8 m.Cét ®êng d©y 110kv - 2lé - 1 d©y chèng sÐt.
H×nh 3-1:Cét ®êng d©y 110KV- 2 lé- 1 d©y chèng sÐt
- D©y chèng sÐt lµ d©y thÐp C- 70 cã ®êng kÝnh d = 11,4 mm, r = 5,7 mm treo ë ®é cao h = 25 m.
§é vâng cña d©y chèng sÐt lµ fcs= 6 m. ®é vâng cña d©y dÉn ®iÖn lµ
fdd= 8,5 m.
- Chuçi c¸ch ®iÖn dïng lo¹i sø treo cã 7 b¸t sø.
Kho¶ng vît ®êng d©y lµ lKV= 200m.
U50% c¸ch ®iÖn 110Kv lµ 650 Kv/7 b¸t sø.
- HÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang ë cÊp ®iÖn ¸p 110Kv lµ
2. C¸c sè liÖu tÝnh to¸n:
- §é treo trung b×nh cña d©y chèng sÐt.
Hcstb= hcs- 2/3 fcs= 25 - 6(2/3)o= 21 m.
- §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn pha A1, A2.
- §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn B1, B2.
- §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn C1, C2.
- Tæng trë sãng cña d©y dÉn ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
Trong ®ã: h - ®é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn.
+ r lµ b¸n kÝnh cña d©y dÉn:
- Tæng trë sãng cña d©y dÉn pha A1, A2
Tæng trë sãng cña d©y dÉn B1, B2
Tæng trë sãng cña d©y dÉn pha C1, C2.
Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt:
Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt khi cã vÇng quang:
Gãc b¶o vÖ pha A1, A2:
Trong ®ã: lx- chiÒu dµi xµ treo d©y pha tÝnh tõ t©m cét.
lµ ký hiÖu gi÷a chiÒu cao cét vµ chiÒu cao d©y dÉn c¸c pha.
Gãc b¶o vÖ pha B1, B2:
Gãc b¶o vÖ pha C1, C2:
Ta thÊy r»ng c¸c gãc b¶o vÖ c¸c pha ®Õn < 30o. VËy ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ chèng sÐt nªn ta chän lo¹i cét s¾t vµ treo d©y dÉn, d©y chèng sÐt nh trªn ®Î tÝnh to¸n.
* HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt.
HÖ sè ngÉu hîp pha A1-2 vµ d©y chèng sÐt:
D12- kho¶ng c¸ch gi÷a d©y chèng sÐt vµ ¶nh hëng c¶u pha A1-2
d12- kho¶ng c¸ch gi÷a d©y chèng sÐt vµ d©y dÉn pha A1-2
h2- b¸n kÝnh d©y chèng sÐt.
Ta cã:
Khi cã ¶nh hëng cña vÇng quang th×:
HÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha B1-2 vµ d©y chèng sÐt.
Ta cã:
Khi cã ¶nh hëng cña vÇng quang th×:
HÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha C1-2 vµ d©y chèng sÐt.
Ta cã:
Khi cã ¶nh hëng cña vÇng quang th×:
Qua tÝnh to¸n ta thÊy r»ng hÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y chèng sÐt vµ pha A1-2 lµ lín nhÊt do ®ã:
+ §Ó tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµod©y dÉn ta xÐt cho pha A1-2 cã gãc b¶o vÖ lín vµ treo cao h¬n.
+ §Ó tÝnh sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît cña d©y chèng sÐt ta tÝnh cho pha cã ®iÖn ¸p khÝ quyÓn ®Æt lªn lín h¬n tøc lµ pha cã hÖ sè ngÉu hîp nhá h¬n.
+ §Ó tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét ta ph¶i x¸c ®Þnh qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn ®Æt lªn c¸ch ®iÖn c¸c pha vµ ta tÝnh víi trêng hîp nguy hiÓm tøc lµ cã Uc®(a,t) lín h¬n.
II.TÝnh to¸n tham sè khi sÐt ®¸nh lªn ®êng d©y 110kv
1.Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®êng d©y:
C«ng thøc tÝnh:
Trong ®ã: + hcstb=21 m
+ L - chiÒu dµi ®êng d©y t¶i ®iÖn lÊy 110 km
+ nngs- sè ngµy sÐt ®¸nh trong n¨m lÊy 100ngµy
Ta cã: lÇn / n¨m.
Mµ: N = N + Nc +NKV
Trong ®ã: N- sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn .
Nc- sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét.
NKV- sè lÇn sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît.
2. Sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt nµo d©y dÉn.
§Æc trng cho sè x¸c suÊt kh«ng nh÷ng chØ phô thuéc vµo gãc b¶o vÖ ma cßn t¨ng theo chiÒu cao cét ®îc tÝnh lµ:
lµ gãc b¶o vÖ tÝnh víi pha A1 - 2 = 25,460
hc lµ chiÒu cao cña cét = 25m
VËy sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua dßng d©y chèng sÐt vµo pha A12 lµ:
Ta lÊy N = 189 lµ gi¸ trÞ lín nhÊt ®Ó tÝnh.
3. Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn vµ kho¶ng trît
4. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn.
Theo c«ng thøc:
Vp® lµ x¸c suÊt phãng ®iÖn do qu¸ ®iÖn ¸p ®êng d©y khi cã sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn.
lµ x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang.
* TÝnh Vp® : Khi sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn m¹ch cña khe s¾t ghÐp nèi tiÕp víi tæng trë sãng nµy cã trÞ sè lµ Zdd/2 (ta gi¶ sö sÐt ®¸nh vµo chÝnh gi÷a ®êng d©y).
Ta cã:
§iÖn ¸p trªn d©y khi sÐt ®¸nh vµo lµ:
Khi ®iÖn ¸p trªn d©y dÉn Udd vît qua møc ®iÖn xung kÝch cña chuçi c¸ch ®iÖn th× d©y ®Õn phãng ®iÖn trªn chuçi c¸ch ®iÖn.
nªn
Khi ®ã x¸c suÊt phãng ®iÖn khi qu¸ ¸p trªn ®êng d©y chÝnh lµ x¸c suÊt ®Ó cho:
Víi Zdd lµ tæng trë sãng pha A1-2
* TÝnh : trÞ sè phô thuéc vµo tØ sè
+ ULV- ®iÖn ¸p lµm viÖc
+ lcs- chiÒu dµi chuçi sø.
ë cÊp ®iÖn ¸p 110 Kv ta chän lo¹i sø c¸ch ®iÖn cho ®êng d©y lµ lo¹i sø cã 7 b¸t sø.
Ta cã:
Tõ b¶ng x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang ( trang 205 - s¸ch kü thuËt ®iÖn cao ¸p) ta cã
B¶ng 3-2:
Elv
50
30
20
10
0,6
0,45
0,25
0,01
Theo b¶ng sè liÖu trong b¶ng ta vÏ ®îc ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ ELV vµ . Sau ®ã ELV ta x¸c ®Þnh ®îc gi¸ trÞ t¬ng øng lµ ELV= 47,68(kv/km) =0,58.
Thay vµo c«ng thøc:
(lÇn/100 km.n¨m)
Ta thÊy r»ng ®Ó gi¶m ndd cã thÓ gi¶m b»ng c¸ch t¨ng cêng chuçi c¸ch ®iÖn ... hoÆc gi¶m b»ng c¸ch gi¶m gãc b¶o vÖ t¨ng ®é cao d©y chèng sÐt.
H×nh 3-3
5. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît:
Khi cã sÐt ®¸nh vµo d©y chèng sÐt trong kho¶ng th× t¹i vÞ trÝ sÐt ®¸nh coi nh dßng ®iÖn sÐt sÏ chia ®Òu cho 2 phÇn cña d©y chèng sÐt.
Gi¶ thiÕt lµ sãng sÐt cã d¹ng xiªn gãc, ph¬ng tr×nh dßng ®iÖn do sÐt lµ:
Is= at nÕu t < T®s
Is= I nÕu
Khi tÝnh to¸n ta ph¶i tÝnh víi c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau cña dßng sÐt víi
a = 10,...100 vµ t = 1,2 ...10 vµ gi¸ trÞ .
Khi cã sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît cña d©y chèng sÐt sÏ sinh ra c¸c ®iÖn ¸p lµ ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn kh«ng khÝ gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt, ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn chuçi sø. Thµnh phÇn ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn kh«ng khÝ phô thuéc vµo ®é dèc dßng ®iÖn sÐt, vµ kho¶ng c¸ch gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt. Trong thiÕt kÕ vµ trong x©y dùng ngêi ta ®Æt kho¶ng c¸ch gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt kh¸ lín ®Ó tr¸nh ch¹m d©y nªn kh¶ n¨ng phãng ®iÖn trong kho¶ng vît do thµnh phÇn ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn kh«ng khÝ lín h¬n møc cho phÐp, ®ång thêi nÕu cã th× x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang lµ rÊt nhá, do ®ã kh¶ n¨ng c¾t ®iÖn ®êng d©y lµ kh«ng ®¸ng kÓ, v× vËy trong tÝnh to¸n ta bá qua thµnh phÇn nµy.
§iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña chuæi sø.
§iÖn ¸p t¸c dông lªn chuçi sø khi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît cña d©y chèng sÐt lµ:
Dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng is(t) = at nªn cã:
Trong ®ã c¸c thµnh phÇn cña Uc® ®îc x¸c ®Þnh nh ë phÇn sau.
b. §iÖn ¸p lµm viÖc ( ®· tÝnh ë phÇn tríc)
§iÖn ¸p t¹i ®Ønh cét khi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît khi cã ¶nh hëng cña
hå quang.
Trong ®ã: a- ®é dèc cña dßng ®iÖn sÐt.
Lccs- ®iÖn c¶m cña th©n cét ®iÖn tÝnh tõ mÆt ®Êt lªn ®Õn ®iÓm treo d©ychèng sÐt vµ Lccs= Lo.hc. Víi Lo lµ ®iÖn c¶m ®¬n vÞ cña th©n cét: ;
hc- chiÒu cao cét ®iÖn.
Rc- ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®êng d©y
k- hÖ sè ngÉu hîp cña d©y chèng sÐt ®èi víi d©y dÉn cã ¶nh hëng cña hå quang ( k cña d©y dÉn pha A K pha B).
Trong c«ng thøc trªn ta thÊy tû lÖ nghÞch víi K, vËy ta sÏ lÊy gi¸ trÞ K nhá h¬n ®Ó tÝnh víi U lín, ta cã:
KA1-2= 0,275.
KB1-2= 0,183.
KC1-2=0,131.
Vµ ta lÊy KC1-2 lµ hÖ sè ngÉu hîp ®Ó tÝnh to¸n. Tõ ®ã ta cã:
Nh vËy khi thay vµo ta ®îc biÓu thøc tÝnh Uc® theo a vµ t ta ®îc kÕt qu¶ sau:
a t
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10
170,18
217,98
265,77
313,57
361,36
490,16
456,96
504,75
552,54
600,34
20
283,15
378,74
474,33
569,92
665,51
761,10
866,69
952,28
1077,87
1143,36
30
396,12
539,51
862,99
826,28
969,66
1113,05
1256,43
1399,82
1543,20
1686,59
40
509,09
700,27
891,45
1082,63
1273,81
1464,99
1656,17
1847,35
2038,53
2229,71
50
622,06
861,04
1100,01
1338,99
1577,96
1816,94
2055,91
2294,89
2533,86
2772,84
60
735,03
1021,80
1308,57
1595,34
1822,11
2168,88
2455,65
2742,42
3029,19
3315,96
70
848,00
1182,57
1517,13
1851,70
2186,26
2520,83
2855,39
3189,96
3524,52
3859,09
80
960,97
1343,33
1725,69
2108,05
2490,41
2872,77
3255,13
3637,49
4019,82
4402,21
90
1073,94
1504,10
1934,25
2364,41
2794,56
3224,72
3654,87
4085,03
4515,18
4945,34
100
1186,91
1664,86
2142,81
2620,76
3098,71
3576,66
4054,61
4532,56
5010,51
5488,46
Tõ gi¸ trÞ ta cã b¶ng ®Æc tÝnh Vc®(a,t) phô thuéc vµo thêi gian vµ ®é dèc ®Çu sãng sÐt a. Tõ b¶ng nµy ta vÏ ®îc ®å thÞ Vc® theo a,t vµ vÏ ®îc ®Æc tÝnh phãng ®iÖn cña chuçi sø.
§å thÞ gi¸ trÞ cña Uc® theo a vµ t víi víi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît.
Ta cã b¶ng sau:
t(MS)
1
2
3
4
5
6
7
8
Ucs(KV)
1020
930
860
818
790
780
770
770
B¶ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn cña chuçi sø Ucs(KV)
Tõ ®å thÞ ta x¸c ®Þnh ®îc c¸c gi¸ trÞ ai vµ ti lµ giao ®iÓm cña Uc® vøi ®Æc tÝnh V - S cña chuçi sø, do ®ã ta sÏ x¸c dÞnh ®îc c¸c cÆp th«ng sè nguy hiÓm (Ii;ai). Sau ®ã ta x¸c ®Þnh ®îc ®êng cong nguy hiÓm I = f(a).
d. X¸c suÊt phãng ®iÖn Vp®: lµ x¸c suÊt ®Ó cÆp th«ng sè (I,a) cña phãng ®iÖn sÐt thuéc miÒn nguy hiÓm.
Vp®= f{I,a} thuéc miÒn nguy hiÓm 3 hay
dVp®=f{a = ai}* mµ
( r1 lµ x¸c suÊt ®Ó dßng ®iÖn sÐt lín h¬n ®é dèc i Ii nµo ®ã )
( dra lµ x¸c suÊt ®Ó dßng ®iÖn sÐt lín h¬n ®é dèc ai nµo ®ã )
Tõ ®ã ta x¸c ®Þnh ®îc dVp®= r1dra hay Vp®= Str1dra, ta chia ®o¹n lµm thµnh thµnh phÇn nhá khi ®ã:
víi
Tõ ®å thÞ Uc® víi ta x¸c ®Þnh ®îc c¸c cÆp gi¸ trÞ (a,t) tõ ®ã x¸c ®Þnh ®îc I, Vi, Va, nh trong b¶ng sau:
a(KA/
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
T(
11,8
6,7
3,7
2,8
2,3
1,8
1,5
1,2
0
0
I(KA)
118
134
111
112
115
108
105
96
0
0
V1(10-1
0,11
0,05
0,14
0,14
0,12
0,16
0,18
0,25
0
0
Va
0,0019
0,0005
0,0037
0,0034
0,0026
0,0049
0,065
0,0149
0
0
1,0014
0,9968
1,0003
1,0008
0,9977
0,9984
0,9976
1,0149
0
0
110,15
49,84
140,04
140,11
119,72
178,49
178,49
253,73
0
0
Víi ta cã:
SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng vît:
(lÇn/100km.n¨m)
Do ®ã ta cã thÓ cã ®å thÞ I = f(a) lµ giíi h¹n cña miÒn nguy hiÓm:
a
MiÒn nguy hiÓm
I(kA)
6. TÝnh to¸n su¸t c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét.
Ta xÐt trêng hîp sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét: khi ®ã dßng ®iÖn sÏ ®i vµo bé phËn nèi ®Êt cña cét ®iÖn, ®ång thêi mét phÇn nhá sÏ ®i vµo bé phËn nèi ®Êt cña c¸c cét l©n cËn. Khi cã qu¸ ¸p khÝ quyÓn t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn ®êng d©y th× ®èi víi c¸c pha kh¸c lµ kh«ng gièng nhau, ta ph¶i tÝnh to¸n ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn tõng pha vµ xÐt trêng hîp cã gi¸ trÞ lín nhÊt.
Ñieän ¸p ®¾t lªn c¸ch ®iÖn c¸c pha.
Gi¶ sö ta tÝnh Uc® (a;t) víi 1 gi¸ trÞ a = 30 Vµ t = 5 víi , khi ®ã c¸ch ®iÖn lªn mçi pha ®îc tÝnh bëi c«ng thøc sau:
Trong ®ã: + ULV- thµnh phÇn ®iÖn ¸p lµm viÖc cña ®êng d©y 57,12Kv.
+ K- hÖ sè ngÉu hîp cã ¶nh hëng cña hå quang víi pha.
KA1-2= 0,257; KB1-2= 0,183; KC1-2= 0,131.
+ - trÞ sè ®iÖn c¶m cña phÇn cét ®iÖn tÝnh tõ mÆt ®Êt tíi ®é cao cña ®êng d©y: = L0.hdd.
+ L0- ®iÖn c¶m ®¬n vÞ cña th©n cét ®iÖn ta lÊy
+ hdd- ®é treo cao cña d©y dÉn pha:
A1-2: hdd= 20,8 = 0,6.20,8 = 12,48
+ B1-2:
C1-2: hdd= 14,8 m =0,6.14,8 = 8,88
+ - trÞ sè ®iÖn c¶m phÇn cét ®iÖn tÝnh tõ mÆt ®Êt tíi ®é treo cao d©y chèng sÐt.
+ Mdd(t)- hç c¶m gi÷a khe phãng ®iÖn sÐt víi m¹ch vßng d©y dÉn vµ ®Êt ®îc tÝnh:
. V- vËn tèc ph¸t triÓn víi phãng ®iÖn ngîc khe víi Vt= .C
- tèc ®é t¬ng ®èi phãng ®iÖn ngîc cña sÐt (= 0,3)
C- tèc ®é truyÒn sãng trong kh«ng khÝ ( C = 300 )
Vt= 0,3.300.5 = 450 () ( lÊy t = 5)
. H = hc+ hdd:
Pha A1-2: H = 25 + 20,8 = 45,8 (m)
B1-2: H = 25 + 17,8 = 42,8 (m)
C1-2: H = 25 + 14,8 = 39,8 (m)
. = hc- hdd:
Pha A1-2: =25 - 20,8 = 4,2 (m)
B1-2: = 25 - 17,8 = 7,2 (m)
C1-2: = 25 - 14,8 = 10,2 (m)
Víi pha A1-2:
Víi pha B1-2:
Víi pha C1-2:
+ Mcs(t)- trë c¶m gi÷a m¹ch khe sÐt vµ m¹nh d©y chèng sÐt ®îc tÝnh:
+ Udc- thµnh phÇn ®iÖn c¶m øng lªn ®êng d©y vµ c¸c pha g©y ra bìi diÖn trêng cña c¸c ®iÖn tÝch khe sÐt vµ trong cét.
Víi pha A1-2:
Víi pha B1-2:
Víi pha C1-2:
+ is lµthµnh phÇn dßng®iÖn sÐt ®i vµo trong th©n cét ®îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc:
)
Víi: + Lcs- ®iÖn c¶m cña d©y chèng sÐt
+ L- lµ chiÒu dµi kho¶ng vît L = 200 m.
+ Zcs- tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt Zcs= 410,998
+ C- tèc ®é truyÒn sãng C = 300
+
VËy ta cã:
+ §é biÕn thiªn dßng ®iÖn sÐt :
Thay vµo ta cã:
B©y giê ta thay c¸c tham sè ®· tÝnh ®îc vµ c¸c tham sè cho tríc
vµo c«ng thøc tÝnh Uc® ta tÝnh ®îc ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn c¸c pha:
§iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha A1-2
= 57,12 + 855,655 + 102,68.11(1 - 0,257) +30
[11,98 - 0,257.15,2] + (12,48 - 0,257.15)18,7 = 2155,474 Kv
§iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha B1-2
= 57,12 + 756,096 + 102,68.11( 1- 0,183) + 30
[10,64 - 0,183.152] + (10,68 - 0,183.15) 18,7 = 2120,138 Kv
§iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha C1-2
= 57,12 + 643,214 + 102,68.11 (1- 0,131) + 30
[5,76 - 0,131.15,2] + (8,88 - 0,131.15).18,7 = 1924,227 Kv
Qua tÝnh to¸n ë trªn ta thÊy ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch®iÖn pha A1-2 lµ lín nhÊt so víi c¸c pha kh¸c nªn ta lÊy pha A1-2 ®ÓtÝnh to¸n ®iÖn ¸p t¸c dông lªn chuçi sø khi sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét ®êng d©y ®iÖn.
§iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha A1-2 trong trêng hîp vµo ®Ønh cét.
§iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha A1-2 ®îc tÝnh bëi c«ng thøc:
Trong ®ã: ULV= 57,21 KV ( ®· tÝnh)
- thµnh phÇn ®iÖn ¸p c¶m øng ®iÖn.
Víi c¸c gi¸ trÞ cña a = 10, 20, 30….100 vµ t = 1, 2, 3….10 (s)
Thay U®c ta cã kÕt qu¶ b¶ng sau:
A t
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10
148,49
204,41
239,1
263,75
285,12
301,75
315,92
328,26
339,19
349,00
20
296,97
408,83
478,24
527,49
570,24
603,51
631,85
656,53
678,39
698,00
30
445,46
613,25
957,65
791,25
855,36
905,26
947,77
984,79
1017,58
1047,00
40
593,95
817,66
1197,06
1054,99
1140,48
1207,02
1263,69
1313,05
1356,77
1396,00
50
742,44
1022,08
1436,47
1318,75
1425,59
1508,77
1579,62
1641,31
1695,96
1745,00
60
890,92
1226,49
1675,88
1582,49
1710,71
1810,53
1895,54
1969,58
2035,16
2094,01
70
1039,41
1430,91
1915,29
1846,25
1995,83
2112,28
2211,48
2297,84
2374,35
2443,01
80
1187,89
1635,33
2154,71
2109,99
2280,95
2414,04
2527,40
2626,10
2713,54
2792,01
90
1336,39
1839,74
2154,71
2373,75
2566,07
2715,79
2843,33
2954,37
3052,73
3141,01
100
1484,87
2044,16
2394,12
2637,49
2851,19
3017,55
3159,25
3282,63
3391,93
3494,02
lµ thµnh phÇn ®iÖn c¶m tõ.
Ta cã:
Trong ®ã: - ®iÖn c¶m cét tÝnh tõ mÆt ®¸t ®Õn xµ treo d©y d·n.
- tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét, gi¸ trÞ nµy phô thuéc vµo sù biÕn thiªn ®ã lµ cã ph¶n x¹ hay cha cã tõ cét l©n cËn trë vÒ.
Thay c¸c gi¸ trÞ t = 0, 1, 2, 3….10 vµo c«ng thøc Mdd(t) ta cã kÕt qu¶ ë b¶ng sau:
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Mdd(t)
6,592
8,707
10,102
11,145
11,98
12,673
12,267
13,783
14,25
14,666
Thµnh phÇn ®iÖn ¸p ic Rc:
Khi cha cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn trë vÒ
Víi L lµ chiÒu dµi kho¶ng vît = 200 m
C lµ vËn tèc truyÒn sãng = 300
+ Dßng ®iÖn trong cét ic(t): ta cã s¬ ®å thay thÕ nh h×nh vÏ:
i
Thay vµo biÓu thøc tÝnh ic(a,t) ta cã b¶ng kÕt qu¶
Tèc ®é biÕn thiªn:
Gi¸ trÞ ®îc tÝnh trong b¶ng kÕt qu¶ .
Ta cã s¬ ®å thay thÕ:
i:
Zcs- tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt kh«ng cã ¶nh hëng cña hå quang
+ Dßng ®iÖn ®i trong cét ic(a,t) lµ:
Gi¸ trÞ MCS(t) ë b¶ng sau:
B¶ng 3.7
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
MCS(t)
9,19
9,24
9,28
9,29
9,32
9,33
9,34
9,35
9,36
9,37
B¶ng 3.8
a(KA/
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
T(
11,3
4,9
3,5
2,4
1,6
1,3
0
0
0
0
I(KA)
113
98
105
9,6
80
78
0
0
0
0
V1(10-1)
0,132
0,234
0,179
0,253
0,466
0,504
0
0
0
0
Va .10-3
0,031
0,125
0,066
0,149
0,649
0,780
0
0
0
0
0,906
1,059
0,917
0,5
0,869
1,78
0
0
0
0
11,96
24,78
16,41
12,65
40,49
89,71
0
0
0
0
Ta cã: (lÇn/100Km.n¨m)
7. TÝnh x¸c suÊt phãng ®iÖn khi sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét.
(lÇn/100km.n¨m)
chØ tiªu chèng sÐt ®êng d©y t¶i ®iÖn
(lÇn /100km.n¨m)
* KÕt luËn : ta thÊy r»ng suÊt c¾t ®iÖn trªn ®êng d©y 110KV lµ cã thÓ chÊp nhËn ®îc (kh«ng cao qu¸), tham sè cña cét lµ ®¶m b¶o chØ tiªu vÒ suÊt c¾t cho ®êng d©y khi cã sÐt ®¸nh vµo nã.
VËy ®Ó gi¶m sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt cã thÓ dïng c¸c biÖn ph¸p sau ®©y.
- Gi¶m x¸c suÊt phãng ®iÖn VP® b»ng c¸ch gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt cét ®iÖn vµ t¨ng cêng c¸ch ®iÖn ®êng d©y.
- Gi¶m trÞ sè gãc b¶o vÖ ®Ó gi¶m kh¶ n¨ng sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn. Trêng hîp sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn ®îc xem lµ nguy hiÓm nhÊt. V× rÊt dÔ g©y phãng ®iÖn, nh ë ®êng d©y 110KV x¸c suÊt phãng ®iÖn cã thÓ ®¹t tíi 80%, ë ®êng d©y ®iÖn ¸p cao h¬n x¸c suÊt nµy vÉn cßn gi÷ c¸c trÞ sè kh¸ lín. Tuy nhiªn cÇn ph¶i b¶o vÖ se yªu cÇu cét ph¶i cao vµ nh thÕ sÏ lµm t¨ng gi¸ thµnh.
Baûng giaù trò cuûûa dit/ dt =0,949 a/t
t
a
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1
9,492
18,984
28,476
37,968
47,460
56,952
66,444
75,936
85,428
94,920
2
4,746
9,492
14,238
18,984
23,730
28,476
33,222
37,968
42,714
47,460
3
3,164
6,328
9,494
12,656
15,820
18,984
22,148
25,312
18,476
31,640
4
2,373
4,746
7,121
9,492
11,865
14,238
16,611
18,984
21,357
23,73
5
1,898
3,797
5,696
7,594
9,492
11,390
13,289
15,187
17,086
18,984
6
1,582
3,164
4,747
6,328
7,910
9,492
11,074
12,656
14,238
15,820
7
1,356
2,712
4,069
5,424
6,780
8,136
9,492
10,848
12,204
13,560
8
1,187
2,373
3,560
4,746
5,933
7,119
8,306
9,492
10,679
11,865
9
1,055
2,109
3,165
4,219
5,273
6,328
7,383
8,437
9,492
10,547
10
0,949
1,898
2,848
3,797
4,746
5,695
6,644
7,594
8,543
9,492
B¶ng gi¸ trÞ cña
t
a
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10
9,064
18,554
28,044
37,535
47,026
56,517
66,009
75,500
84,992
94,483
20
18,128
37,108
56,088
75,071
94,052
113,035
132,017
151,000
169,983
188,966
30
12,192
55,661
84,131
112,605
141,077
169,552
198,026
226,500
254,975
283,449
40
36,257
74,115
112,175
150,141
188,103
226,069
264,035
302,000
339,966
377,932
50
45,321
92,769
140,219
187,676
235,129
282,586
330,044
377,501
424,958
472,415
60
54,385
111,323
168,263
225,212
282,155
339,104
396,052
453,000
509,949
566,898
70
63,449
129,876
196,307
262,747
329,181
395,621
462,061
528,501
594,941
661,381
80
72,513
148,430
224,315
300,282
376,206
452,138
528,069
604,001
679,933
755,865
90
81,577
166,984
252,394
337,817
423,232
508,655
594,078
679,501
764,924
850,348
100
90,642
185,538
280,438
375,553
470,258
565,173
660,087
755,002
849,916
944,831
Tµi liÖu tham kh¶o
1. Kyõ thuaät ñieän cao aùp cuûa VOÕ VIEÁT ÑAÏN
2. Huôùng daãn kyõ thuaät ñieän cao aùp cuûa NGUYEÃN THÒ MINH CHÖÔÙC
3. Nhaø maùy ñieän vaø traïm bieán aùp cuûa NGUYEÃN HÖÕU KHAÙI
4. Choáng seùt cho nhaø vaø coâng trình cuûa VIEÃM SUM
Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
Trêng ®H b¸ch khoa hµ néi
céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam
§éc lËp - Tù do - H¹nh phóc
----------*******-------------
nhiÖm vô thiÕt kÕ kü thuËt
Gi¶ng viªn híng dÉn : TS NguyÔn §×nh Th¾ng
Hä vµ tªn sinh viªn : §oµn V¨n Minh
Ngµnh häc : HÖ thèng ®iÖn
I/ - §Çu ®Ò thiÕt kÕ:
TÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ chèng vµ chèng sÐt cho ®êng d©y vµ tr¹m biÕn ¸p 110/22KV.
II/- Dù liÖu ban ®Çu:
Tr¹m biÕn ¸p 110/22 KV cã:
- 2 lé 110 KV vµo.
- 5 lé 22 KV ra.
- 1 lé 0,4 KV ra.
- 2 MBA 110/22KV.
- KÝch thíc tr¹m: 60 x 100m2.
- §iÖn trë suÊt ®Êt 4(W cm)
- §iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®êng d©y 110KV lµ Rc =11(W).
III/- Néi dung thiÕt kÕ.
1- Ch¬ng më ®Çu: T×nh h×nh gi«ng sÐt ë ViÖt Nam sù ¶nh hëng cña hÖ thèng ®iÖn.
2- Ch¬ng 1: TÝnh to¸n chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m biÕn ¸p.
3- Ch¬ng 2: TÝnh to¸n hÖ thèng nèi ®Êt cho tr¹m.
4- Ch¬ng 3: TÝnh to¸n chØ tiªu chèng sÐt cho ®êng d©y 110KV.
IV/- C¸c lo¹i b¶n vÏ thiÕt kÕ:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
V/- Ngµy giao nhiÖm vô thiÕt kÕ: Ngµy / /2003
VI/- Ngµy hoµn thµnh thiÕt kÕ: Ngµy / /2003
Ngµy th¸ng n¨m 2003
Chñ nhiÖm khoa gi¶ng viªn híng dÉn
(Ký vµ ghi râ hä tªn) ( Ký vµ ghi râ hä tªn)
NguyÔn ®×nh th¾ng
Hoµn thµnh ngµy 29 th¸ng 4 n¨m2003
Sinh viªn thiÕt kÕ
§oµn V¨n Minh
KÕt qu¶ ®¸nh gi¸
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Môc lôc
Trang
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- chong set DZ va TBA thay Thang.DOC