Bài giảng kỹ thuật điện cao áp chương 9 bảo vệ chống sét máy điện

Bảo vệ máy điện nối trực tiếp với NG 9 : BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN ờng dây qua máy biến áp BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP ờng dây qua máy biến áp iện nối trực tiếp với đường dây... Mức

CHƯƠNG 9 BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY

9.1 Mở đầu 9.2 Bảo vệ máy điện nối với đường dây qua máy biến áp

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

9.2 Bảo vệ máy điện nối với đường dây qua máy biến áp 9.3 Bảo vệ máy điện nối trực tiếp với

NG 9 : BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY ĐIỆN

ờng dây qua máy biến áp

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

ờng dây qua máy biến áp iện nối trực tiếp với đường dây

Tham số Thiết bị

Mở đầu

 Bảo vệ máy điện (máy phát, mô tơ) chống quá trạm biến áp

 Mức cách điện của máy điện thường thấp hơ bảo vệ chúng được quan tâm và cẩn thận hơn nhiều

Mức cách điện xung kích hay BIL (Basic Impulse Level)

Máy biến áp Máy điện

PBBM (*) PPM

Chúng ta thấy bảo vệ máy biến áp cấp điện áp từ 3

điện áp dư của chống sét van thấp hơn đáng kể mức cách

cũng như thế khi tiến hành bảo vệ máy điện chống quá

Đẻ đảm bảo độ tin cậy bảo vệ, cần phải hạn chế khả n

máy điện trực tiếp với đường dây trên không

) chống quá điện áp được thực hiện theo nguyên tắc bảo vệ

ơn nhiều so với mức cách điện củamáy biến áp, do đó

n nhiều

Máy biến áp

iện

36,5 10

49,5 21

65 32,5 PBBM (*)

14,5 12 9,5

27 23 18

45 38 30

iện áp từ 3 đến 10 kV bằng các chống sét van được bảo đảm bởi vì áng kể mức cách điện xung kích Nhưng điều này không có nghĩa là iện chống quá điện áp

ộ tin cậy bảo vệ, cần phải hạn chế khả năng xúất hiện quá quá điện áp bằng cách không nối

Các máy phát của các nhà máy điện lớn thường

ở phía điện áp cao, máy biến áp được bảo vệ bằng chống sét van nh

Quá điện áp xuất hiện ở phía này thường không v

của máy điện phải chịu một phần điện áp do sự truyền sóng qua cuộn dây phía

về phía cuộn dây điện áp thấp

Bảo vệ máy điện nối với đường dây qua máy

ờng được nối với các đường dây trên không qua máy biến áp

ợc bảo vệ bằng chống sét van như chúng ta thấy trong chương trước ờng không vượt quá điện áp thí nghiệm của máy biến áp Cách điện iện áp do sự truyền sóng qua cuộn dây phía điện áp cao của máy biến áp

máy biến áp

~

K1

Quá điện áp lan truyền qua điện dung

khi có quá điện áp, điện áp trong cuộn dây của máy biến áp biến thiên với thời gian theo các giao động riêng Trong thời gian như trường hợp khởi đầu, do đó trong khoảng thời gian này ta có thể thay thế máy biến áp bằng dung đầu vào

K2

Trong các máy biến áp hai cuộn dây K, ngoài điện dung ngang, cần phải ính

cuộn dây so với đất và giữa hai cuộn dây Các điện dung này là những

tương đương của máy biến áp có dạng

C1 Cuén CA

iện áp trong cuộn dây của máy biến áp được xác định bởi của cuộn dây và

ộng riêng Trong thời gian đầu sóng, phân bố điện áp tương tự

ó trong khoảng thời gian này ta có thể thay thế máy biến áp bằng điện

C12

C2

Cuén HA

iện dung ngang, cần phải ính đến điện dung C của các iện dung này là những điện dung phân bố rải, do đó sơ đồ

Nếu cho rằng các điện dung ngang K2 của cuộn dây thể bỏ qua, điện áp tại điểm bầt kỳ K xác định theo biểu thức sau

 Trong thực tế, do sự tồn tại của các điện dung giữa các phần tử của cuộn dây điện áp trong cuộn dây này có sự khác biệt phân bố trong cuộn dây

Các đường cong này có được trong trường hợp cuộn dây được nối cuộn dây này, cần phải tính điện dung máy

được thể hiện bằng một điện dung phụ C ghép song song với Nếu chúng ta coi rằng các điện dung C2 và C12 cũng là các tham số rải, ta sẽ có:

2(x) U

U 

12 2

12

1( )

C C

C x



iện dung ngang K2 của cuộn dây điện áp thấp của máy biến áp rất bé và có

ịnh theo biểu thức sau

iện dung giữa các phần tử của cuộn dây điện áp thấp K2, phân bố iện áp trong cuộn dây này có sự khác biệt phân bố trong cuộn dây điện áp cao

ờng hợp cuộn dây điện áp thấp để hở mạch Khi một máy điện iện dung máy điện và thanh cái hoặc đường cáp Các điện dung iện dung phụ C ghép song song với điện dung C2 của cuộn dây điện áp thấp iện dung C2 và C12 cũng là các tham số rải, ta sẽ có:

12 2

12

1( )

C C C

C x

U





1,0 0,8 0,6 0,4

Um u

2

0,2

0

x/l

1 - cuộn dây điện áp cao;

2 - cuộn dây điện áp thấp, tính theo phươ

3 - cuộn dây điện áp thấp tính gần đúng C1=2000pF; C2=6000pF; C12=300pF; K1=20ppF; K2=30pF

1

2

3

ương pháp chính xác; úng

C1=2000pF; C2=6000pF; C12=300pF; K1=20ppF; K2=30pF

Phân bố thực tế của điện áp dọc theo cuộn dây nằm giữa hai tr nghiên cứu bản chất phân bố điện áp trong một số tr

5 phần tử (n=5) và C=K

Thực tế, ảnh hưởng của điện dung phụ C còn rõ nét h

không giảm đến 2 lần mà ít nhất là 5-6 lần

Sơ đồ bảo vệ khi máy điện được nối với đường dây trên không qua máy biến áp, cần thiết phải láp

Sơ đồ bảo vệ khi máy điện được nối với đường dây trên không qua máy biến áp, cần thiết phải láp đặt một đoạn cáp ngắn (khoảng vài chục mét)

iện áp dọc theo cuộn dây nằm giữa hai trường hợp này Bây giờ chúng ta

iện áp trong một số trường hợp đặc biệt Giả thiết cuộn dây cao áp có

iện dung phụ C còn rõ nét hơn Ví dụ với C=(C2+C12), điện áp U2

ờng dây trên không qua máy biến áp, cần thiết phải láp

Quá điện áp lan truyền dọc theo cuộn dây máy

Truyền sóng điện áp qua các điện dung xác truyền sóng qua con đường điện từ xảy ra trong quá trình quá trọng nhất Để nghiên cứu hiện tượng này, chúng ta sử dụng s

C

LM











n

U

Nếu C=0 và khi có quá điện áp vuông gócq biên cuộn dây điện áp thấp với LM>>L1+L2

máy biến áp

iện dung xác định phân bố điện áp ban đầu trong các cuộn dây Với iện từ xảy ra trong quá trình quá độ mà các sóng hài bậc nhất là quan ợng này, chúng ta sử dụng sơ đồ tương đương

L1, L2 - điện cảm cuộn dây,

LM - điện cảm mạch từ,

C - điện dung tổng ở phía điện áp thấp máy điện,

Z C - điện dung tổng ở phía điện áp thấp máy điện,

Z - tổng trở sóng của cuộn dây máy điện











T

t

e

Z

L L

iện áp vuông gócq biên độ Um xuất hiện ở phía điện áp cao, điện áp trên

bằng

e L

31

2

1  

Điện cảm của máy biến áp quy về phía điện áp thấp bằng

U là điện áp định mức, kV

Điện áp ở phía điện áp cao gồm điện áp dư của chống sét van xếp chồng lên thành phần giao

chu kỳ giao động khoảng vài s, có nghĩa là rất bé so với hằng số thời gian T Khi truyền sóng qua cuộn chu kỳ giao động khoảng vài s, có nghĩa là rất bé so với hằng số thời gian T Khi truyền sóng qua cuộn dây của máy biến áp, các giao động này sẽ giảm dần, do

chống sét van

P

U

4 , 31

iện áp thấp bằng

ịnh mức, kVP ; công suất định mức, kVA

của chống sét van xếp chồng lên thành phần giao động với

s, có nghĩa là rất bé so với hằng số thời gian T Khi truyền sóng qua cuộn ộng này sẽ giảm dần, do đó có thể lấy giá trị Um bằng điện áp dư của

L 1 L

C 





C

L L

2



giao động này xếp chồng lên thành phần Um/n 2Um/n, nhưng do tổng trở sóng xủa cuộn dây, giao

Với C0, tần số giao động riêng ,

C

Z

2



Kết luận : Khi máy điện được nối với đường dây trên không qua máy biến áp, thì không cần thiết bảo vệ chống quá điện áp khí quyển Chỉ trong tr

điện dung của thanh cái rất lớn thì cần bảo vệ bằng chống sét van

Nếu các giao động trong mạch phụ bị triệt tiêu

vệ bởi chống sét van PBM, thì không cần thiết máy biến áp 110/10 kV - 315000 kVA, được bảo

= 265 kV Điện áp tác dụng lên cuộn dây máy hiểm cho cách điện máy điện.



2

L

/n Giới hạn điện áp tác dụng lên máy điện có thể đạt trị số giao động này sẽ tắt dần rất nhanh

nó sẽ bị triệt tiêu

ờng dây trên không qua máy biến áp, thì không cần thiết iện áp khí quyển Chỉ trong trường hợp khi công suất của máy điện bé và iện dung của thanh cái rất lớn thì cần bảo vệ bằng chống sét van

tiêu và nếu phía điện áp cao của máy biến áp được bảo thiết bất kỳ bảo vệ nào ở phía điện áp máy phát.

bảo vệ bằng chống sét van PBM với mức điện áp dư U máy phát bằng 265/11=24 kV, điều này không gây nguy

Bảo vệ máy điện nối trực tiếp đường dây trên không

áp : trên thanh góp của máy phát người ta đặt chống cột thu sét.

Tuy vậy, sơ đồ bảo vệ có các đặc điểm sau:

sử dụng chống sét van có điện áp dư thấp, ví dụ nh đoạn đường dây đến máy điện phải được bảo vệ dây khuất tránh sét đánh trực tiếp ví dụ như lấp d

Bảo vệ máy điện nối trực tiếp với đường dây

dây khuất tránh sét đánh trực tiếp ví dụ như lấp d

thì đoạn này được bảo vệ bằng dây chống sét, và

nếu nó được láp đặt trên các cột cùng với đường

mức cách điện đường dây

láp đặt các tụ điện trên thanh góp máy phát với trị

Sơ đồ bảo vệ máy điện nối trực tiếp với đường dây

Để điện áp dư không vượt qua giá trị định mức, cần

trở nối đất của các khe hở phóng điện đặt ở đoạn

Trong thực tế, máy điện nối với đường dây trên

này, điều kiện bảo vệ máy điện chống quá điện khí

không chống quá điện áp tương tự như bảo vệ trạm biến chống sét van và bảo vệ đạon gần trạm biến áp bằng các

như loại chống sét van PBM thay vì dùng PBC

vệ chống sét đánh trực tiếp bằng cách xây dựng đường dưới các công trình cao, trong thung lũng Nếu không

dây

dưới các công trình cao, trong thung lũng Nếu không

và dây chống sét cần được cách điện với đường dây và ờng dây cần phải tránh phóng điện ngược bằng cách tăng

trị số 0,5F/pha để giảm độ dốc của sóng tới

dây trên không

cần hạn chế dòng điện ở mức 5kA bằng cách giảm điện oạn vào trạm

không qua một đoạn cáp Với sự có mặt của đoạn cáp khí quyển thuận lợi

Paratonnerres

Éclateurs

Éclateurs

~

C P

~