Nghiên cứu các biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220 kv, ứng dụng bảo vệ đường dây 220kv yên bái lào cai

Sự cố do sét đánh đối với đường dây 220 kV đang là mối quan tâm của các đơn vị quản lý, của các chuyên gia trong việc nghiên cứu để giảm thiểu số lần cắt điện và thiệt hại.. Dựa vào lý t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

PHẠM ĐÌNH ĐẠO

ĐƯỜNG DÂY 220 KV YÊN BÁI – LÀO CAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN

NG ƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN ĐÌNH THẮNG

Hà nội - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn:" Nghiên cứu các biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220 kV, ứng dụng bảo vệ đường dây 220 kV Yên Bái – Lào Cai" là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trình bầy trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ luận văn nào trước đây

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2012

Tác giả luận văn

Phạm Đình Đạo

1.3.3 Các biện pháp áp dụng để giảm thiểu số lần cắt và thiệt hại do sét 15

2.4.1.1 Suất cắt của đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 26

2.4.1.3 Suất cắt của đường dây do sét đánh vào đỉnh cột hoặc gần đỉnh cột 33

CHƯƠNG 3.MỘT SỐ BIỆN PHÁP BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY 220KV YÊN

3.1.5 Nhận xét đánh giá tình hình sự cố do sét 66 3.2 Một số biện pháp khắc phục sự cố do sét đánh đường dây Yên Bái- Lao Cai 68

3.3 Phân tích nguyên nhân giảm thiểu sự cố do sét đánh trên đường dây sau khi đã

3.3.2 Phân tích nguyên nhân tăng giảm số vụ sự cố do sét đánh trên đường dây 81

CHƯƠNG 4 SO SÁNH KINH TẾ CÁC BIỆN PHÁP, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

Phụ lục 1 Bảng theo dõi đo điện trở cột đường dây 220 kV Yên Bái – Lao Cai 100 Phụ lục 2 Bảng theo dõi bổ sung cách điện đường dây 220 kV Yên Bái – Lao Cai 111

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU – HÌNH VẼ

Danh mục các bảng biểu

Bảng 2.3: Giá trị d

cu

Bảng 2.5: Tính toán các giá trị của dic

(a, t)

95

Bảng 2.8 Giá trị của dic

(a, t)

98

Bảng 3.1 Tổng hợp các loại cột trên đường dây Yên Bái – Lao Cai

50 Bảng 3.2 Tổng hợp các loại cách điện trên đường dây Yên Bái – Lao Cai

51 Bảng 3.3 Tổng hợp các loại móng trên đường dây Yên Bái – Lao Cai

51 Bảng 3.4 Tổng hợp các loại tiếp địa trên đường dây Yên Bái – Lao Cai

52 Bảng 3.5 Tổng hợp bổ xung cách điện trên đường dây Yên Bái – Lao Cai 1

54 Bảng 3.6 Tổng hợp bổ xung cách điện trên đường dây Yên Bái – Lao Cai 2

54 Bảng 3.7.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2007

54 Bảng 3.8.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2008

55 Bảng 3.9.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2009

60 Bảng 3.10.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2010

61

Bảng 3.12.Tổng hợp sự cố điển hình năm 2012 65 Bảng 3.13 Tổng hợp bố trí chống sét van trên đường dây Yên Bái – Lao Cai 72 Bảng 3.14 Đề xuất bố trí chống sét van trên đường dây Yên Bái – Lao Cai 74

Danh mục các hình vẽ , đồ thị

Hình 2.10 Sơ đồ thay thế mạch dẫn dòng điện sét trước khi có sóng phản xạ 36 Hình 2.11 Sơ đồ thay thế mạch dẫn dòng điện sét sau khi có sóng phản xạ 37 Hình 2.12 Đồ thị mối quan hệ của Ucđ với đặc tính V-S chuỗi sứ với Rc = 10Ω 43 Hình 2.13 Đồ thị mối quan hệ của Ucđ với đặc tính V-S chuỗi sứ với Rc = 15Ω 45

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Điện năng là nguồn năng lượng hết sức quan trọng đối với mọi lĩnh vực của mỗi quốc gia nhất là đối với các nước đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá như nước ta

Trong những thập niên qua ngành điện không ngừng phát triển cả về nguồn và đường dây truyền tải nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp điện năng cho nền kinh tế quốc dân

Để đảm bảo an toàn cho thiết bị, vận hành hệ thống, cung cấp điện liên tục và

ổn định thì bảo vệ chống sét cho hệ thống điện có một vị trí rất quan trọng nhất là với đường dây truyền tải điện cao áp, siêu cao áp

Lưới điện truyền tải 220kV với đặc thù đường dây dài đi qua nhiều vùng miền địa hình địa chất khác nhau cho nên nó là một trong các phần tử có nguy cơ chịu ảnh hưởng nặng nề nhất sự cố do sét đánh

Vận hành an toàn - kinh tế đường dây truyền tải 220kV là nhiệm vụ và chỉ tiêu hàng đầu của đơn vị truyền tải, các biện pháp bảo vệ đường dây đặc biệt là bảo vệ chống sét được đầu tư và hết sức coi trọng Tuy nhiên sét là hiện tượng tự nhiên xẩy

ra một cách ngẫu nhiên nên việc phòng chống sét rất phức tạp và tốn kém trong đầu

tư

Sự cố do sét đánh đối với đường dây 220 kV đang là mối quan tâm của các đơn vị quản lý, của các chuyên gia trong việc nghiên cứu để giảm thiểu số lần cắt điện và thiệt hại

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên tôi chọn đề tài: " Nghiên cứu các biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220 kV, ứng dụng bảo vệ đường dây 220 kV Yên Bái – Lào Cai"

2 Mục đích, đối tượng , phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đề tài tập trung tìm hiểu, phân tích đánh giá tình hình quản lý vận hành, tình hình sự cố do sét trên đường dây 220 kV Yên Bái- Lao Cai từ đó đề xuất các biện pháp hạn chế sự cố do sét đánh

Dựa vào lý thuyết bảo vệ chống sét cho đường dây kinh điển, đánh giá phân tích tình hình sự cố do sét trên đường dây cụ thể, cho sự cố cụ thể nhằm đưa ra các biện pháp phù hợp hạn chế tối đa ảnh hưởng của sét đến vận hành đường dây, làm giảm thiểu số vụ sự cố do sét đồng thời có sự so sánh kinh tế các biện pháp

4 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan về bảo vệ chống sét đường dây

Chương 2 Lý thuyết bảo vệ chống sét đường dây 220 kV

Chương 3 Một số biện pháp bảo vệ chống sét đường dây 220 kV Yên Bái- Lào Cai Chương 4 So sánh kinh tế các biện pháp, kết luận và kiến nghị

Quá trình nghiên cứu cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, sự quan tâm tạo điều kiện của đơn vị Truyền tải điện Tây Bắc đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn Đình Thắng luận văn này đã được hoàn thành Nhưng do thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót cần bổ sung, tham gia góp ý của thầy cô, đồng nghiệp và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ, hướng dẫn cho em hoàn thành bản luận văn này

Tác giả mong muốn sau luận văn này sẽ tiếp tục có những nghiên cứu sâu sắc hơn về đề tài bảo vệ chống sét đường dây 220kV trên lưới truyền tải điện Tây Bắc nói riêng và lưới truyền tải điện quốc gia nói chung

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY

Đứng trước nhu cầu và đòi hỏi về cung cấp điện của nền kinh tế quốc dân, năm

1992 Chính phủ đã ra quyết định đầu tư xây dựng tuyến đường dây 500 kV Bắc - Nam mạch một Sau thời gian thi công khẩn trương, đồng bộ công trình đã hoàn thành đóng điện năm 1994 Công trình là mốc lịch sử quan trọng đánh dấu một giai đoạn phát triển mới của ngành điện nước ta đó là: chính thức ra đời đường dây siêu cao áp Bắc – Nam và hệ thống truyền tải điện

Kể từ đó đến nay lưới điện truyền tải phát triển không ngừng cả về đường dây

và trạm biến áp cũng như công suất vận hành và điện năng truyền tải Tính đến năm

2011 nước ta đã có 4.318 km đường dây 500 kV, 10.828 km đường dây 220 kV Số trạm biến áp truyền tải 500kV là 17 TBA với tổng dung lượng là 13.950 MVA, 72 TBA 220 kV với tổng dung lượng là 22.476 MVA

Dưới đây là các bảng số liệu về tình hình tăng trưởng hệ thống truyền tải các năm qua [10]

Bảng 1.1 : tăng trưởng đường dây và dung lượng MBA truyền tải

Bảng 1.2 : Công suất vận hành lớn nhất của HTĐ

( MW )

HTĐ Miền Trung ( MW )

HTĐ Miền Nam ( MW )

HTĐ Quốc qia ( MW )

HTĐ Miền Nam ( Triệu KWh )

HTĐ Quốc qia ( Triệu KWh )

1.2 Sét và ảnh hưởng của sét đến việc bảo vệ đường dây

Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây giông mang điện tích với đất hoặc giữa các đám mây mang điện tích trái dấu Điện áp giữa đám mây giông và đất có thể đạt tới hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn kilôvôn Chiều dài trung bình của khe sét khoảng 3-5 km Đa phần cú sét đánh xuống mặt đất mang cực tính âm ( khoảng 80-90% ), chỉ có khoảng 10-20 % dòng sét mang cực dương nhưng thường đó là những cú sét dữ dội nhất Dòng sét có thời gian rất ngắn khoảng vài chục microgiây với tốc độ biến thiên ban đầu rất lớn [6]

Quá trình phóng điện sét giống như quá trình phóng điện xẩy ra trong môi trường không đồng nhất Khi các lớp mây được tích điện đủ lớn tới mức độ có thể tạo nên cường độ trường lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất, giai đoạn này gọi là giai đoạn phóng tia tiên đạo và dòng gọi là tia tiên đạo Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo ở lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.107 cm/s, của các lần sau nhanh hơn và đạt tới 2.108 cm/s ( trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần phóng điện kế tiếp nhau, trung bình là ba lần điều này được giải thích bởi

vì trong cùng một lớp mây điện có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng

sẽ lần lượt phóng điện xuống đất ) [3]

Tia tiên đạo là môi trường plasma có điện dẫn rất lớn Đầu tia nối với một trong các trung tâm điện tích của lớp mây điện nên một phần điện tích của trung tâm này đi vào trong tia tiên đạo và phân bố có thể xem như gần đều dọc theo chiều dài tia Dưới tác dụng của điện trường các tia tiên đạo sẽ có sự tập trung điện tích khác dấu trên mặt đất mà địa điểm tập kết tuỳ thuộc vào tình hình dẫn điện của đất Nếu vùng đất có điện dẫn đồng nhất thì địa điểm này nằm ngay ở phía dưới đầu tia tiên đạo, trường hợp mặt đất có điện dẫn khác nhau thì điện tích sẽ tập trung về nơi

có điện dẫn cao như các sông, suối, ao, hồ [3]

Nếu ở phía mặt đất điện tích khác dấu được tập trung dễ dàng và có điều kiện thuận lợi để tạo nên khu vực trường mạnh ( như đỉnh các cột điện ) thì có thể đồng

thời xuất hiện tia tiên đạo từ phía mặt đất phát triển ngược chiều với tia tiên đạo từ lớp mây điện

Khi tia tiên đạo phát triển gần tới mặt đất thì trường trong khoảng không gian giữa các điện cực sẽ có trị số rất lớn và bắt đầu có quá trình ion hoá mãnh liệt dẫn đến sự hình thành dòng plasma với mật độ ion lớn hơn nhiều so với của tia tiên đạo

Do có điện dẫn bản thân rất cao nên đầu dòng sẽ có điện thế mặt đất và như vậy toàn bộ hiệu số điện thế ( giữa đầu tia tiên đạo với mặt đất) được tập trung vào khu vực giữa nó với đầu tia tiên đạo, trường trong khu vực này tăng cao và gây ion hoá mãnh liệt, dòng plasma được kéo dài và di chuyển ngược lên phía trên Giai đoạn này gọi là giai đoạn phóng điện ngược, tốc độ phát triển của phóng điện ngược thay đổi trong giới hạn 1,5.109 ÷ 1,5.1010 cm/s tức là 0,05 ÷ 0,5 tốc độ ánh sáng Trong giai đoạn này điện tích của lớp đám mây điện sẽ theo dòng plasma chuyển về phía mặt đất tạo nên dòng điện ở nơi sét đánh [3]

Khi xẩy ra quá điện áp khí quyển tức là xẩy ra phóng điện sét thì toàn bộ năng lượng của dòng điện sét sẽ tản vào trong lòng đất qua hệ thống nối đất của vật bị sét đánh trực tiếp Quá điện áp khí quyển có thể là do sét đánh trực tiếp vào vật cần bảo

vệ hoặc do sét đánh xuống mặt đất gần đó gây nên quá điện áp cảm ứng lên vật cần bảo vệ

Khi sét đánh điện áp sét rất cao có thể chọc thủng cách điện của các thiết bị gây thiệt hại về kinh tế và nguy hiểm cho người

Đối với thiết bị điện quá điện áp khí quyển thường lớn hơn rất nhiều điện áp thí nghiệm xung kích của cách điện dẫn đến chọc thủng cách điện phá hỏng các thiết bị quan trọng như máy biến áp, thiết bị bù Đặc biệt đối với đường dây tải điện khi bị sét đánh thường dẫn đến khả năng gián đoạn cấp điện cho phụ tải do sự

cố cắt điện gây thiệt hại và ảnh hưởng lớn về kinh tế - xã hội - an ninh - quốc phòng

1.2.3 Sự cố do sét đánh đối với đường dây truyền tải điện trên không

Đường dây truyền tải điện cao áp hầu hết là đường dây trên không và có chiều dài lớn chạy qua các vùng có địa hình, địa chất khác nhau nên xác suất bị sét đánh

là rất lớn Khi bị sét đánh có thể gây ra phóng điện trên cách điện đường dây dẫn đến sự cố cắt điện Đối với đường dây chỉ cần một điểm sự cố cũng có thể gây nên

sự cố ngắn mạch và dẫn đến ngừng cấp điện Trong thực tế vận hành cho thấy các

sự cố trong hệ thống điện do sét gây nên chủ yếu là xẩy ra trên đường dây và truyền sóng quá điện áp vào trạm biến áp

Để giảm bớt sự cố do sét gây ra người ta dùng các biện pháp chống sét trên đường dây Đa số những lần sét đánh lên đường dây được thoát xuống đất an toàn, chỉ có một số ít trường hợp dòng điện sét quá lớn gây phóng điện trên bề mặt cách điện [6]

Vì sét là hiện tượng tự nhiên diễn biến rất phức tạp và có tính ngẫu nhiên nên việc bảo vệ đường dây tuyệt đối không bị sự cố do sét đánh là không thể thực hiện được Do đó phương hướng đúng đắn trong việc tính toán mức độ bảo vệ chống sét của đường dây là phải xuất phát từ chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật có nghĩa là biện pháp chống sét khả thi được thiết kế - thực thi làm cho đường dây có số lần cắt điện do sét thấp nhất có thể đồng thời đảm bảo chi phí đầu tư hợp lý

Trong tính toán thiết kế bảo vệ cho đường dây thường người ta xem xét trường hợp nguy hiểm và nặng nề nhất đó là sét đánh trực tiếp khi đó đường dây phải hứng chịu toàn bộ năng lượng của phóng điện sét

Truyền tải điện Tây Bắc hiện tại quản lý 604,97 km đường dây 220 kV Các đường dây đi trên địa phận của các tỉnh phía Bắc là Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Sơn La, Tuyên Quang, Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang, Thái Nguyên, Hoà Bình Hầu hết nằm trên đồi núi cao hiểm trở, nằm trên khu vực có độ cao trên 1000 m so với mực nước biển, đa số cột có chiều cao trên 40 m và đi qua nhiều khu công nghiệp khai thác quặng nên bụi bẩn, ô nhiễm nặng, đi qua vùng có mật độ sét lớn [11]

1.3.2 Thống kê sự cố và sự cố do sét trên đường dây 220 kV

Bảng 1.4: Thống kê sự cố trên lưới220 kV truyền tải điện Tây Bắc [11]

Năm Số vụ sự cố

( v ụ )

Số vụ sự cố do sét ( vụ ) ( %)

- Thời gian xẩy ra sự cố: 04 giờ 30 phút ngày 09/7/2007 Thời gian vận hành trở lại: 05 giờ 07 phút ngày 09/7/2007 Thời gian ngừng cấp điện: 37 phút

- Vị trí sự cố: vị trí cột 27 pha C ( pha dưới ); Vị trí 28 pha C ( pha dưới )

- Hiện trạng điểm sự cố: vị trí cột 27 pha C ( pha dưới ):vòng và sừng đẳng thế

bị phóng bong mạ, chuỗi ngoài bát cách điện sát xà bị phóng vẹt củ sứ và bề mặt cách điện phóng đổi màu Vị trí 28 pha C ( pha dưới ):vòng và sừng đẳng thế bị phóng xém bề mặt

- Tóm tắt sự cố: bảo vệ so lệch dọc ĐZ tác động (RCS931) trạm Hà Giang

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hà Giang 9,3 km

- Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh

- Thời gian xẩy ra sự cố: 02 giờ 51 phút ngày 23/10/2008 Thời gian vận hành trở lại: 03 giờ 04 phút ngày 23/10/2008 Thời gian ngừng cấp điện: 13 phút

- Vị trí sự cố: vị trí cột 39( Cột néo) pha A ( pha trên )

- Hiện trạng điểm sự cố: chuỗi cách điện phía cột 38 các cách điện số 6, 7, 8,

10, 11, 12, 13, 14 bị phóng rộp bề mặt diện tích khoảng 4-15 cm2, củ các cách điện

số 7, 8, 10, 11,12, 13, 14 bị phóng sáng trắng diện tích khoảng 1cm2 , vòng và sừng

đẳng thế bị phóng sáng trắng diện tích khoảng 1cm2, mỏ phóng sét bị cháy xám dạng có đốm nhỏ

- Tóm tắt sự cố: bảo vệ khoảng cách vùng 1 tác động (IA= 1,787 kA)

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hà Giang 19,2 km

- Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh

- Thời gian xẩy ra sự cố: 22 giờ 57 phút ngày 23/06/2009 Thời gian vận hành trở lại: 01 giờ 02 phút ngày 24/06/2009 Thời gian ngừng cấp điện: 125 phút

- Vị trí sự cố: vị trí cột 17 ( Cột đỡ) pha B ( pha dưới )

- Hiện trạng điểm sự cố: các cách điện số 11, 12, 13, 15, 16 bị phóng cháy rộp

bề mặt diện tích từ 2-6 cm2, mỏ phóng sét bị cháy xám diện tích khoảng 1cm2

- Tóm tắt sự cố: sự cố thoáng qua pha B chạm đất, tại trạm 220 kV Hà Giang bảo vệ khoảng cách vùng 1 tác động, tại trạm 220 kV Thái Nguyên không cắt, tự động đóng lại ( AR ) tách khỏi vận hành, đóng lại bằng tay thành công

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hà Giang 13,7 km

- Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh

- Thời gian xẩy ra sự cố: 01 giờ 14 phút ngày 24/06/2010 Thời gian vận hành trở lại: 01 giờ 26 phút ngày 24/06/2010 Thời gian ngừng cấp điện: 12 phút

- Vị trí sự cố: vị trí cột 47 ( Cột néo) pha A ( pha trên ), pha C ( pha giữa )

- Hiện trạng điểm sự cố: pha A ( pha trên ) phía vị trí 46 sừng cân bằng điện trường dây ngoài bị phóng cháy bong bề mặt 2 điểm kích thước khoảng 4 cm2, pha

C ( pha giữa ) phía vị trí 46 vòng và sừng cân bằng điện trường dây ngoài bị phóng cháy bong bề mặt 2 điểm kích thước khoảng 6 cm2

- Tóm tắt sự cố: sự cố thoáng qua pha A, pha C chạm đất, tại trạm 220 kV Hà Giang bảo vệ khoảng cách tác động, tại trạm 220 kV Thái Nguyên bảo vệ khoảng cách tác động, AR không thành công, đóng lại bằng tay thành công

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hà Giang 124 km, cách trạm Thái Nguyên 104,4 km

- Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh

- Thời gian xẩy ra sự cố: 18 giờ 32 phút ngày 23/07/2011 Thời gian vận hành trở lại: 18 giờ 44 phút ngày 23/07/2011 Thời gian ngừng cấp điện: 12 phút

- Vị trí sự cố: vị trí cột 41 ( Cột đỡ) pha A ( pha giữa )

- Hiện trạng điểm sự cố: chuỗi cách điện kép ( 18 bát/ chuỗi ) loại U70BS/146 phía vị trí 40 các bát cách điện (2 ÷ 12) bị phóng loang thành vết dài trên bề mặt tán cách điện rộng từ 1 đến 2 cm, chuỗi cách điện phía vị trí 42 bát cách điện ( 2 ÷ 12 )

bị phóng loang thành vết dài trên bề mặt tán cách điện rộng từ 1 đến 2 cm sừng cân

bằng điện trường bị phóng cháy sáng bề mặt kích thước khoảng 2 cm2

- Tóm tắt sự cố: sự cố thoáng qua pha A chạm đất, tại trạm 220 kV Hoà Bình bảo vệ khoảng cách tác động, tại trạm 220 kV Vĩnh Yên bảo vệ khoảng cách tác động, AR không làm việc

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Hoà Bình 97,1 km, cách trạm Vĩnh Yên 25,1 km

- Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh

- Thời gian xẩy ra sự cố: 04 giờ 03 phút ngày 06/08/2012 Thời gian vận hành trở lại: 04 giờ 27 phút ngày 06/08/2012 Thời gian ngừng cấp điện: 24 phút

- Vị trí sự cố: vị trí cột 179 pha C ( pha giữa )

- Hiện trạng điểm sự cố: cách điện các bát cách điện số ( 9 ÷ 16) bị phóng cháy xém bề mặt diện tích khoảng từ 1 đến 9 cm2 , củ sứ cách điện số 10, 12) bị phóng cháy sáng diện tích khoảng 1 cm2 , vòng cân bằng điện trường bị phóng bong mạ diện tích khoảng 3 cm2

- Tóm tắt sự cố: sự cố thoáng qua pha C chạm đất, tại trạm 220 kV Lào Cai bảo vệ so lệch, bảo vệ khoảng cách tác động, AR thành công Tại trạm 220 kV Yên Bái bảo vệ so lệch, bảo vệ khoảng cách vùng 1 tác động, AR không làm việc

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Lào Cai 29,8 km, cách trạm Yên Bái 72,1 km

- Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh

Trước tình hình sự cố do sét trên đường dây xẩy ra khá thường xuyên, Truyền tải điện Tây Bắc đã đưa ra nhiều biện pháp để áp dụng cho các đường dây Trong đó

có một số biện pháp sau:

- Thực hiện xử lý hệ thống thoát sét từ dây chống sét xuống chân cột bằng cách bổ sung thêm dây thu sét xuống chân cột, nối dài dây tản sét xuống vùng đất thấp hơn, kiểm tra các mối hàn, mối nối dây thu sét

- Giảm trị số điện trở nối đất bằng cách đóng bổ sung hệ thống tiếp địa, sử dụng hoá chất để cải thiện điện trở suất của đất tạo cho dòng điện sét tản trong đất được nhanh nhất

2 Các bi ện pháp phải cắt điện

- Tăng cường cách điện tại nơi có điện trở nối đất cột cao, điện trở suất của đất lớn, nơi địa hình khó áp dụng các biện pháp khác hiệu quả bằng cách tăng thêm một, hai bát sứ cho chuỗi sứ

- Thực hiện kiểm tra thay thế cách điện gốm bằng cách điện thuỷ tinh kết hợp

bổ sung bát sứ tại các khu vực có ô nhiễm nặng về khói bụi, hoá chất, khu vực khai thác mỏ

-Lắp đặt bổ sung chống sét van đường dây, thay đổi vị trí lắp chống sét van đường dây từ cột này sang cột khác, từ pha này sang pha khác

- Đối với biện pháp xử lý hệ thống thoát sét từ dây chống sét xuống chân cột

và giảm trị số điện trở nối đất: đây là biện pháp tốt dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết và đánh giá trên thực nghiệm đó là khi khả năng thoát sét nhanh thì sẽ giảm

sự cố do sét gây ra Song trên thực tế những tuyến đường dây đi qua nhiều địa hình, địa chất khác nhau có các cột nằm ở vị trí địa hình hiểm trở, điện trở suất đất rất lớn như khu vực Lao Cao, Yên Bái, Hà Giang, đòi hỏi chi phí đầu tư lớn nên không thể thực hiện giảm trị số điện trở nối đất cột bằng biện pháp đóng bổ sung tiếp địa

hoặc biện pháp nối dài dây dẫn sét vì khi dây dẫn sét quá dài không còn tác dụng tản nhanh dòng sét

- Đối với biện pháp tăng cường cách điện bằng cách lắp thêm chuỗi sứ hoặc thay thế chuỗi sứ cần phải xem xét tính toán cụ thể cho vị trí cột nào, pha nào để mang lại hiệu quả ( tăng cách điện, giảm góc α ) mà không vi phạm khoảng cách an toàn pha-pha, pha- đất Trong trường hợp thay đổi kết cấu đầu đường dây gần phía trạm biến áp phải xem xét đến khả năng ảnh hưởng của sóng sét lan truyền vào trạm

để thực hiện tính toán chỉnh định cài đặt các bảo vệ cho trạm

- Đối với biện pháp lắp đặt chống sét van đường dây: đây là biện pháp mới áp dụng trong những năm gần đây Kết quả cho thấy nhiều đường dây sau khi lắp đặt

số vụ sự cố đã giảm nhưng cũng có những đoạn đường dây sự cố không giảm Vấn

đề cần lưu ý ở đây là tính toán lựa chọn vị trí đặt chống sét sao cho phát huy được tính năng bảo vệ của thiết bị trong điều kiện giá thành chống sét van còn cao

Để giảm thiểu sự cố trên lưới điện truyền tải 220 kV cần áp dụng nhiều biện pháp kỹ thuật khác nhau Đối với sự cố do sét cần phối hợp và thực hiện đồng bộ các biện pháp trên cơ sở thu thập thông tin - tổng hợp- phân tích mới đem lại hiệu

ra biện pháp cụ thể phù hợp nhằm hạn chế tối đa ảnh hưởng của sét đến vận hành đường dây, làm giảm thiểu số vụ sự cố do sét đồng thời có sự so sánh kinh tế các biện pháp

CHƯƠNG 2

2.1 Yêu cầu chung

Vì trị số của quá điện áp khí quyển rất lớn nên không thể chọn được mức cách điện của đường dây đáp ứng được hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp khí quyển mà chỉ chọn theo mức độ hợp lý về kinh tế và kỹ thuật Do đó yêu cầu đối với bảo vệ chống sét đường dây không phải loại trừ hoàn toàn khả năng sự cố do sét mà chỉ là giảm sự cố tới mức giới hạn hợp lý (xuất phát từ yêu cầu và sơ đồ cung cấp điện của phụ tải, số lần cắt dòng điện ngắn mạch cho phép của máy cắt điện, đường dây có hoặc không có thiết bị tự đóng lại…), tức là phải có được phương thức bảo vệ đường dây sao cho tổn hao do sét gây ra là thấp nhất

Trong việc tính toán của bảo vệ chống sét đường dây do sét đánh ta sẽ tính toán suất cắt điện cho một năm với chiều dài đường dây là 100 km

2.2 Chỉ tiêu chống sét của đường dây

Xét đường dây có chiều dài L và độ treo cao trung bình của dây là h, đường dây sẽ thu hút về phía mình các phóng điện sét trên dải đất có chiều rộng là 6h và chiều dài bằng toàn bộ chiều dài đường dây L Ta có số lần sét đánh xuống 1km2

trong một ngày sét là (0,1÷0,15) lần nên có thể tính được tổng số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây theo công thức:

N = (0,1÷0,15).6h.10-3.L.nngs (lần/năm) (2-1) Trong đó: h – độ treo cao trung bình của dây trên cùng (m)

L – chiều dài đường dây (km)

nngs – số ngày sét trong một năm (khu vực đường dây đi qua) Tùy theo vị trí sét đánh mà quá điện áp xuất hiện trên cách điện đường dây có trị số khác nhau Người ta phân biệt các trường hợp sét đánh trực tiếp vào đường dây có treo dây chống sét như sau:

- Số lần sét đánh vào đỉnh cột (kể cả số lần sét đánh vào đoạn dây chống sét gần đỉnh cột):

NC ≈ N/2 (2-2)

- Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:

Nα =N.υα (2-3) Với υα là xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn Theo kinh nghiệm vận hành cho thấy υα không chỉ phụ thuộc vào góc bảo vệ α mà còn tăng theo chiều cao cột điện, xác suất này được tính theo công thức:

hC – chiều cao của cột điện

- Số lần sét đánh vào điểm giữa khoảng vượt dây chống sét:

NKV = N – NC – Nα ≈ N/2 (2-5)

- Số lần xẩy ra phóng điện trên đường dây:

Vì tham số của phóng điện sét ( biên độ dòng điện sét Is và độ dốc của dòng điện sét: a = dis /dt) có thể có nhiều trị số khác nhau Do đó không phải tất cả số lần sét đánh trên đường dây đều gây nên phóng điện trên cách điện đường dây Để có phóng điện thì quá điện áp khí quyển phải có trị số lớn hơn mức cách điện xung kích của đường dây, khả năng này được biểu thị bởi xác suất phóng điện υpđ Như vậy số lần xảy ra phóng điện trên cách điện là:

Npđ = N.υpđ = (0,6÷0,9).h.10-3.L.nngs.υpđ (2-6) Trong đó: υpđ - xác suất phóng điện do quá điện áp đường dây khi có sét đánh vào dây dẫn, tham số này được xác định như sau:

50%

dd

4.U 26,1.Z 50%

Với: Zdd - tổng trở sóng của dây dẫn

U50% - điện áp phóng điện xung kích của cách điện đường dây = 1230 kV

- Số lần xẩy ra cắt điện đường dây:

Do thời gian tác dụng của quá điện áp khí quyển rất ngắn ( khoảng 100μs ), trong khi thời gian làm việc của hệ thống bảo vệ rơle thường không nhỏ hơn một

nửa chu kỳ tần số công nghiệp ( 0,015s ) nên các rơle chưa kịp tác động Vì vậy Npđ

chưa phải là số lần cắt điện đường dây Phóng điện xung kích chỉ gây nên cắt điện đường dây khi tia lửa phóng điện xung kích chuyển thành hồ quang duy trì bởi điện

áp làm việc của lưới điện Xác suất chuyển từ tia lửa phóng điện xung kích thành hồ quang phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trong đó yếu tố quan trọng nhất là Gradien của điện áp làm việc dọc theo đường phóng điện

η = f(E) Với E = Ulv/Lcs

Trong đó: Ulv – điện áp làm việc của đường dây

Lcs – chiều dài phóng điện chuỗi sứ

Số lần cắt điện do sét đánh hàng năm là:

Ncđ = (0,6÷0,9).h.10-3.L.nngs.υpđ.η (2-8)

Để so sánh khả năng chịu sét của các đường dây có các tham số khác nhau qua những vùng có cường độ hoạt động sét khác nhau, thường tính trị số suất cắt đường dây, tức là số lần cắt đường dây có chiều dài 100km Công thức xác định suất cắt đường dây như sau:

= (năm/lần cắt) (2-10)

Nhận xét

Từ đây ta thấy có hai hướng khác nhau trong việc giảm thấp số lần cắt điện:

- Giảm υpđ được thực hiện bằng cách treo dây chống sét và tăng cường cách điện đường dây Treo dây chống sét là biện pháp rất có hiệu quả trong việc giảm số lần cắt điện đường dây, tuy nhiên cần lưu ý một số vấn đề sau:

+ Dây chống sét làm nhiệm vụ bảo vệ chống sét đánh thẳng cho dây dẫn, nhưng chưa phải là an toàn tuyệt đối, mà vẫn còn khả năng sét đánh vào dây dẫn

+ Dù không xét đến khả năng sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, thì việc bảo vệ bằng dây chống sét sẽ gây nên điện áp tác dụng lên cách điện, mà phần chủ yếu của nó là điện áp giáng trên bộ phận nối đất cột điện Nếu dòng điện sét và điện trở nối đất của cột điện lớn, thì điện áp tác dụng lên cách điện có khả năng vượt quá mức cách điện xung kích của nó, gây nên phóng điện ngược tới dây dẫn Như vậy dây chống sét chỉ phát huy tác dụng được nhiều hay ít còn tùy thuộc vào tình hình nối đất của cột điện

- Giảm xác suất hình thành hồ quang η được thực hiện bằng cách giảm cường

độ điện trường dọc theo đường phóng điện

2.3 Tính toán bảo vệ chống sét cho đường dây 220 kV

Các tham số dưới đây qua kinh nghiệm thiết kế và vận hành đã được xác nhận mức

độ bảo vệ chống sét là hợp lý

+ Cấp điện áp:220kV

+ Cột sắt.Chiều cao cột: 26,8m Khoảng vượt: 300m

+ Độ cao treo dây dẫn pha A : 20,8m; pha B,C :16,8m

+Góc bảo vệ pha A: 25o ; pha B, C:15,6o

+ Dây dẫn: ACO-240 Độ võng: 5m

+ Dây chống sét:C-70.Số dây:1.Độ võng: 4m

+ Điện trở nối đất cột điện tính cho hai trường hợp:10Ω, 15Ω

+ Số ngày giông sét :100 ngày/ năm

Ta có: Dây ACO-240 có d = 21,6 mm, r = 10,8 mm

Dây C-70 có d = 10,5 mm, r = 5,25 mm Cách điện của đường dây dùng loại sứ П-4,5 một chuỗi 14 bát sứ chiều dài là: lsứ = 14.0,17 = 2,38m

Điện áp phóng điện xung kích U50% của chuỗi sứ là 1230 kV

Chiều dài xà đỡ pha A: lA = (26,8 – 20,8).tg25o = 2,8 m

Chiều dài xà đỡ pha B, C : lB,C = (26,8 – 16,8).tg15,6o = 2,8 m

Cấp điện áp 220kV dùng 1 dây chống sét có hệ số hiệu chỉnh vầng quang λ = 1,4

o

o

Rc Hình 2.1 Sơ đồ minh họa kết cấu cột lộ đơn

Trong đó: htb – độ treo cao trung bình của dây dẫn

h – độ treo cao của dây dẫn

2 8 , 20 f

3

2 h

- Độ treo cao trung bình của dây dẫn pha B,C:

) m ( 5 , 13 5 3

2 8 , 16 f

3

2 h

2.3.3 Hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét với dây dẫn các pha

a Khi chưa xét đến ảnh hưởng của vầng quang thì hệ số ngẫu hợp hình học được xác định theo công thức:

CS P

CS P 0

CS

CS

DlndK

2.hlnr

dCS-P – khoảng cách giữa dây chống sét và dây pha

DCS-P – khoảng cách giữa dây chống sét và ảnh của dây pha

Với: l – độ dài xà treo dây pha

hCS – độ treo cao trung bình dây chống sét

hP – độ treo cao trung bình dây dẫn pha

- Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn pha A với dây chống sét:

)m(199,7)5,17113,24(8,2)

hh(l

.25,5

113,24.2ln

199,7

727,41lnK

5 , 13 113 , 24 ( 8 , 2 )

h h ( l

Thay vào công thức tính hệ số ngẫu hợp ta có:

135 , 0 10 25 , 5

113 , 24 2 ln

995 , 10

737 , 37 ln K

3

C , B

−

b Hệ số ngẫu hợp khi xét đến ảnh hưởng của vầng quang

Hệ số ngẫu hợp khi xét tới ảnh hưởng của vầng quang được xác định theo biểu thức sau:

K =λ K0 (2-14) Với λ là hệ số hiệu chỉnh vầng quang λ = 1,4 thay vào ta có:

+Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn pha A với dây chống sét:

K = 0,193 1,4 = 0,270 +Hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn pha B,C với dây chống sét:

K = 0,135.1,4 = 0,189

Nhận xét:

Qua tính toán ở trên ta thấy hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét và dây dẫn pha

A lớn hơn hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét và dây dẫn pha B,C Do đó:

- Để tính toán suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn ta chỉ xét cho pha có góc bảo vệ lớn hơn là pha A

- Để tính toán suất cắt do sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét ta sẽ tính toán cho trường hợp quá điện áp khí quyển đặt lên cách điện lớn hơn, tức là pha có

hệ số ngẫu hợp nhỏ hơn Ta tính cho pha B,C

- Để tính suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột ta phải xác định quá điện áp khí quyển đặt lên cách điện các pha và sẽ tính toán với trường hợp nguy hiểm nhất tức là pha có Ucđ(a,t) lớn nhất

- Khi đường dây có treo dây chống sét, thì chủ yếu sét đánh vào dây chống sét Ngoài ra còn một số lần rất ít sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn

- Khi sét đánh vào dây chống sét ta cần phân biệt hai trường hợp:

+ Sét đánh vào đỉnh cột hoặc khu vực gần đỉnh cột

+ Sét đánh vào khoảng vượt

Trong trường hợp đầu, cách điện đường dây nằm trong vùng có điện từ trường mạnh của khe phóng điện sét và đi qua cách điện là toàn bộ dòng điện sét

Còn trường hợp sau do cách điện ở xa nên không xét đến ảnh hưởng của điện

từ trường đồng thời trị số dòng điện sét cũng giảm thấp ( bằng 1/2 so với khi sét đánh vào đỉnh cột ) và phải chia làm hai phần gần như đều nhau đi vào các cột điện lân cận

Tổng số lần sét đánh trên đường dây:

N = (0,6 – 0,9).h.10-3.L.nngs Với: L – chiều dài đường dây tính toán L = 100 km

nngs – số ngày giông sét trong một năm tại vùng khảo sát là nngs =100 ngày

h – độ treo cao trung bình của dây chống sét

Vậy ta có:

N = (0,6÷0,9).24,133.10-3.100.100 = (145÷217) lần/năm.100km

Số lần sét đánh vào đường dây được phân bố như sau:

N = NC + Nα + NKV

Trong đó: NC – số lần sét đánh vào đỉnh cột và khu vực gần đỉnh cột

Nα – số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn

NKV – số lần sét đánh vào khoảng vượt + Số lần sét đánh vào đỉnh cột và khu vực gần đỉnh cột:

NC = N/2 = 217/2 = 108 lần/năm.100 km + Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:

Nα = N.υα Với υα là xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn

Trong đó: α – góc bảo vệ lớn nhất của dây chống sét ứng với pha A: α = 25o

hC – chiều cao của cột điện hC = 26,8 m

NKV = N – NC - Nα ≈ N/2 = 108 lần/năm.100km

2.4.1.1 Suất cắt của đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn Suất cắt của đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn được xác định theo biểu thức sau:

nα = Nα.υpđ.η (2-15) Trong đó : Nα – số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn

Với: Zdd - tổng trở sóng của dây dẫn pha A

U50% - điện áp phóng điện xung kích của cách điện đường dây = 1230

dm lv

0,45

0,60 0,62

Hình 2.3 Đồ thị phụ thuộc η(Elv)

Từ các tham số đã tính được thay vào công thức tính suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn:

nα = Nα.υpđ.η = 0,595.0,684.0,62 = 0,252 (lần/năm.100 km)

2.4.1.2 Suất cắt của đường dây do sét đánh vào khoảng vượt

Suất cắt của đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn được xác định theo biểu thức sau:

nKV = NKV.υpđ.η (2-16) Trong đó: NKV – số lần sét đánh vào khoảng vượt = 108 lần/năm

η – xác suất hình thành hồ quang = 0,62

Như vậy để xác định được nKV ta cần xác định υpđ :

Với giả thiết coi dòng điện sét có dạng xiên góc với biên độ Is = a.t thì khi đường dây tải điện bị sét đánh vào khoảng vượt sẽ sinh ra các cột điện áp là:

a Điện áp tác dụng lên cách điện không khí giữa dây chống sét và dây dẫn

Ta chỉ xét với dây dẫn pha A, là pha có khoảng cách đến dây chống sét nhỏ nhất Điện áp tác dụng lên cách điện không khí của đường dây được tính bằng công thức:

Ucđdd = (1 – K).a.L/3 (2-17) Trong đó: K – hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây chống sét

a – độ dốc dòng sét

L – khoảng vượt đường dây Với cường độ cách điện xung kích của khe hở không khí ( trong phạm vi thời gian đầu sóng ) khoảng 750kV/m và s là khoảng cách giữa dây dẫn và dây chống sét thì điều kiện phóng điện viết theo biểu thức:

2250.sa

b Điện áp tác dụng lên cách điện chuỗi sứ Ucđ

Để đơn giản trong quá trình tính toán ta giả thiết rằng sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét tập trung ở giữa khoảng vượt, khi đó dòng sét được chia đều cho hai phía của dây chống sét

L – điện cảm của thân cột điện tính từ mặt đất đến điểm treo dây chống sét, cs

hC – độ cao cột; hC = 26,8 m Thay số vào ta có:

cs c

L = 0,6 26,8 = 16,08 µH

RC – là điện trở nối đất của cột điện

K – hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét và dây dẫn có xét đến ảnh hưởng của vầng quang

Đặc tính vôn giây (V-S) của chuỗi sứ ( Tra ở bảng 2-5 trang 96 sách “Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp”)

Hình 2.5 Đặc tính vôn- giây của chuỗi sứ Khi điện áp đặt lên cách điện của chuỗi sứ lớn hơn điện áp phóng điện của cách điện thì sẽ có phóng điện

Giả sử ta xác định được các giá trị (ai , ti) là giao của Ucd (a, t, RC) và đường đặc tính V - S của chuỗi sứ, thì sẽ có các giá trị biên độ dòng điện sét nguy hiểm:

Ii = ai ti

Từ các giá trị này ta có thể vẽ được đường đặc tính nguy hiểm I = f(a):

I a

Hình 2.6 Đường đặc tính nguy hiểm I = f(a) Trên đồ thị phần gạch chéo là miền nguy hiểm, nó đặc trưng cho các lần sét đánh vào đường dây có gây nên phóng điện

Xác suất phóng điện là xác suất dòng điện sét xuất hiện trong miền nguy hiểm:

υpđ = [ P (I,a)∈ Miền nguy hiểm]

Ứng với giá trị RC = 10 Ω ta có bảng kết quả ( Bảng 2.1, trang 91 )

Từ kết quả bảng ta xây dựng đồ thị Ucđ(a,t) như sau:

1 2 3 4 5 6 7

U CS (10 kV)3

a=10kA/µs a=20kA/µs a=30kA/µs a=40kA/µs a=50kA/µs a=60kA/µs a=70kA/µs a=80kA/µs a=90kA/µs a=100kA/µs

Hình 2.7 Đồ thị Ucđ(a,t) với giá trị điện trở cột RC = 10 Ω

Từ đồ thị ta thu được bảng số liệu sau:

Ứng với giá trị RC = 15 Ω ta có bảng kết quả ( Bảng 2.2, trang 92)

Từ kết quả bảng ta xây dựng đồ thị Ucđ(a,t) như sau:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t (µs) 1

2 3 4 5 6 7

U (10 kV)

a=10kA/µs a=20kA/µs a=30kA/µs a=40kA/µs a=50kA/µs a=60kA/µs a=70kA/µs a=80kA/µs a=90kA/µs a=100kA/µs

Hình 2.8 Đồ thị Ucđ(a,t) với giá trị điện trở cột RC = 15 Ω

Từ đồ thị ta thu được bảng số liệu sau:

2.4.1.3 Suất cắt của đường dây do sét đánh vào đỉnh cột hoặc gần đỉnh cột

Để đơn giản ta giả thiết rằng sét chỉ đánh vào đỉnh cột điện, khi đó phần lớn

dòng điện sét is sẽ đi vào đất qua bộ phận nối đất của cột điện, phần còn lại rất nhỏ

sẽ đi theo dây chống sét đi vào các bộ phận nối đất của các cột điện lân cận Sơ đồ

như hình vẽ:

kv dd

kv dd kv dd

U (a, t)=i (a, t)R +U (a, t)+U −K U (a, t)+U (2-19)

- Điện áp này được phân thành các thành phần điện áp như sau:

1- Điện áp giáng trên bộ phận nối đất của cột: iC(a,t).RC

Trong đó: RC – điện trở cột; iC – dòng điện đi trong cột 2- Điện áp cảm ứng phần từ: t

(a, t)

dt - tốc độ biến thiên của dòng điện đi trong cột

s

dia(kV / s)

dd c

L -điện cảm của thân cột kể từ đất tới độ cao dây dẫn dd

β – tốc độ tương đối phóng điện ngược của dòng sét:β = 0,3

ν – vận tốc phát triển của phóng điện ngược khe sét:

ν = β.c (c là tốc độ ánh sáng: c = 300 m/μs) 3- Điện áp cảm ứng phần điện: d

Ucs(a,t) được tính theo công thức:

cs c

L - điện cảm của thân cột kể từ đất tới độ cao dây chống sét:

cs

c 0 cs

L =L h

Mcs(t) - hỗ cảm giữa khe sét và mạch vòng dây chống sét-đất, được xác định bằng công thức:

Khi đó 2.lkv

tc

≤ Với lkv – chiều dài khoảng vượt lkv = 300m

Từ sơ đồ tương đương với giả thiết dạng của dòng điện sét là is = a.t ta

ic + 2ics = is = a.t (2-27) Giải hệ hai phương trình trên ta được:

LCS

2

2

Hình 2.11 Sơ đồ thay thế mạch dẫn dòng điện sét sau khi có sóng phản xạ

Lcs – điện cảm của một khoảng vượt dây chống sét không kể đến ảnh

cs

Z lL

Tính toán điện áp đặt lên cách điện của các pha A, B,C:

Khi có quá điện áp khí quyển tác dụng lên cách điện đường dây, thì đối với các pha khác nhau là không giống nhau, do đó ta phải tiến hành tính toán điện áp đặt lên cách điện đối với từng pha So sánh điện áp đặt lên cách điện của từng pha với nhau, lấy pha có điện áp đặt lên cách điện lớn nhất để tính toán vì đó chính là trường hợp nguy hiểm nhất

d

(90.3 26,8) (90.3 47, 6).(90.3 6)26,8 0,1.10.20,8