bảo vệ chống sét trạm biến áp 110/35 kv, chương 13 pptx

Chương 13: Điện áp đặt lên cách điện pha A trong tr-ờng hợp sét đánh vào đỉnh cột R... Tùy theo giá trị của t mà ta có đ-ợc các giá trị khác nhau của Mddt... Khi sét có tham số nằm tro

Chương 13:

Điện áp đặt lên cách điện pha A

trong tr-ờng hợp sét đánh vào đỉnh

cột

R i ) t ( M

a dt

di L R i k ) t ( aM dt

di L U

U

R i U k U U

U

)

t

,

a

(

U

C cs

cs C C

vq dd

C dd C

d -lv

C C cs

t

-d -lv

cd





























dt

di L k L ) t ( M k ) t ( M a U U

)

t

,

a

(

C vq

dd c cs

vq dd

d -lv

Với a và t thay đổi Uđ































 



4 36 20 3 0 1

36 90

4 90 20

90 3

0

16 1 0 16

20 219 0

) , (

) t.

).(

t.

( ).

t.

( ln ,

a , ,

U d

cu











31 , 454

) 36 t.

90 ).(

4 t.

90 ( ).

20 t.

90 ( ln a 47666 , 3

Tùy theo giá trị của a và t ta sẽ xác định đ-ợc giá trị khác nhau của Uc-đ Giá trị của Uc-đ đ-ợc tính ở bảng sau:

Bảng 3.5: Giá trị của Uc-đ(a,t)

t

399,4 2

416,1 0

453,2 2

473,9 1 491,8 5

30,00 340,40 390,48 465,42 542,85 599,13 624,16 679,83 710,86 737,77

50,00 567,33 650,80 775,69 904,75 998,55 1040,26 1133,05 1184,76 1229,61

3

1085,7 0

1198, 26

1248, 31

1359, 66

1421, 72

1475, 54

97

1266,6 5

1397, 97

1456, 36

1586, 27

1658, 67

1721, 46 80,00 907,73 1041,28 1241,11 1447,60 1597,68 1664,41 1812,87 1895,62 1967,38 90,00 1021,20 1171,44 1396,25 1628,55 1797,39 1872,47 2039,48 2132,57 2213,30 100,00 1134,66 1301,59 1551,38 1809,51 1997,10 2080,52 2266,09 2369,53 2459,23

-U

dt

di L

c

t

Trong đó:+Ldd

c = l0.hdd = 0,6.16 = 9,6(H) +

dt

dic

là tốc độ biến thiên của dòng điện sét trong cột,

nó phụ thuộc vào tình trạng tr-ớc và sau khi có phản xạ từ cột lân cận trở về,

+Mdd(t) là hỗ cảm phụ thuộc vào t ,Ta có:





















4

36 ln 36 2

4 36 ).

3 , 0 1 (

36 t.

90 ln 16 2 , 0 ) t (

Mdd

=>







253 , 45

36 t.

90 ln 2 , 3 ) t (

Mdd

Tùy theo giá trị của t mà ta có đ-ợc các giá trị khác nhau của

Mdd(t) Các giá Mdd(t) trị cho ở bảng 3.6

Điện áp làm việc đ-ợc tính nh- những phần tr-ớc:

Ulv = 57,2kV

Công thức tính toán :

c c cs

c c cs

cs a M ( t ) i R

dt

di L

Trong đó:+Mcs(t) là sức điện động cảm ứng xuất hiện trên dây





























52

40 90

4 1 1

2

2 2

h ).

.(

h t.

v ln h , ) t ( M

c

c c

3-6

Bảng 3.6: Giá trị của Mcs(t) và Mdd(t)

t(s) 1,00 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 Mcs(t) 7,67 8,49 9,77 11,14 12,16 12,97 13,65 14,22 14,73

+

dt

dic

giá trị thay đổi phụ thuộc vào có hay không có phản xạ từ cột lân cận trở về,

*Tr-ớc khi có phản xạ từ cột lân cận trở về

Khi ch-a có phản xạ t-ơng ứng với khoảng thời gian t < 1,33μs (tính ở phần tr-ớc)

** Dòng điện trong cột i c (a,t)

Để tính dòng điện đi trong cột ic(a,t) ta sử dụng sơ đồ thay thế

Trong đó:+Lccs là điện cảm của cột bị sét đánh

+R là điện trở nối đất của cột điện,

+Zvqcs là tổng trở sóng của dây chống sét có xét đến

+Mcs(t) nguồn điện áp

IS

a.Mcs (t)

Zvqcs/2

Lc

RC

iC(a,t)

2iCS

cs

Hình 3.7: Sơ đồ thay thế khi ch-a có sóng phản xạ về,

Từ sơ đồ trên ta tính đ-ợc dòng điện đi trong cột điện bị sét đánh

ic(t) có giá trị là:























1

vqcs cs

vqcs C

vqcs

Z ) t ( M 2 t.

Z R 2 Z

a )

t ,

a

(

+ Khi R = 15

15 18 12

2

15 2 53 405 2

2

.

,

L

R Z

cs c

c



Thay vào biểu thức ic(a,t) ta có:









15 18

53 405 2

53 405 15 2 53

, )

t ( M t.

,

,

a )

t , a (

) , ) t ( M t.

, (

,

a )

t , a (

53

** Tốc độ biến thiên của dòng điện sét trong cột: di C /dt

Ta có:

+ Khi R = 15

a , ,

,

a Z

R Z

a dt

di

vqcs c vqcs

15 2 53 405









Giá trị của

dt

dic

t-ơng ứng với các R khác nhau đ-ợc cho ở các bảng

* Sau khi có phản hồi từ cột lân cận trở về,

Do ta chỉ xét hai khoảng v-ợt lân cận cột bị sét đánh, nên đoạn

đồ thay thế nh- sau:

IS

a.Mcs (t)

LC

RC

iC(a,t)

2iCS

RC/2

LCS/2

CS

Hình 3.8: Sơ đồ thay thế khi có sóng phản xạ từ cột lân cận,

Trong đó:+RC/2 là 1/2 lần điện trở nối đất của cột bên cạnh , +

c

l.

Z

** Dòng điện trong cột

) e )).(

t ( M L ( R

a ) t , a (

cs cs

c c

2

1 2

2









+Khi R = 15

102 0 12 2 35 270

15 2 2

2

,

L

L

R

cs c cs









Do đó dòng điện trong cột khi có phản xạ trở về từ các cột lân cận

CS

C ( a , t ) a , M ( t ) ( e

30







Bảng3.7: Giá trị ic (t) t

100 84,5 114,8 107,1 154,3 218,0 274,7 325,5 370,9 411,5 447,9

** Tốc độ biến thiên của dòng điện sét

Biểu thức tính toán nh- sau :

t cs

cs c

c ( L M ( t )) e R

.

a dt

2

2 2









Trong đó:+Giá trị của Mcs(t) lấy ở trong bảng 3-6

+Lcs = 270,35H

+2 tính t-ơng tự phần tr-ớc

+Khi R = 15

t , cs

c a ( , M ( t )) , e dt

102 0 2

35 270 30





Bảng 3.8: Bảng giá trị của dis/dt

t

20 18,6217,3415,0413,91 12,42 11,13 9,98 8,96 8,05 7,24

30 27,9326,0022,5720,86 18,63 16,6914,97 13,44 12,08 10,87

40 37,2434,6730,0927,82 24,84 22,2519,96 17,92 16,11 14,49

50 46,5543,3437,6134,77 31,05 27,8124,95 22,41 20,14 18,11

60 55,8652,0145,1341,72 37,27 33,3829,94 26,89 24,16 21,73

70 65,1760,6752,6548,68 43,48 38,9434,93 31,37 28,19 25,35

80 74,4869,3460,1755,63 49,69 44,5039,92 35,85 32,22 28,97

90 83,7978,0167,7062,59 55,90 50,0644,91 40,33 36,25 32,60

100 93,1086,6875,2269,54 62,11 55,6349,90 44,81 40,27 36,22

Các giá trị của

dt

dic

đ-ợc tính ở ở các bảng sau,

Từ các kết quả tính đ-ợc ta vẽ đ-ợc đồ thị Ucđ = f(a,t) trên đồ thị này ta cũng vẽ đ-ờng đặc tính V-S của chuỗi sứ,

Kết quả tính giá trị của Ucđ(a,t) trong các bảng sau:

Bảng giá trị Ucđ(a,t)

Bảng 3.9: Bảng giá trị Ucđ(a,t)

Ucd 1,00 1,33 1,33 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00

10 343,7 398,0 384,7 469,7 574,6 662,9 739,2 806,1 865,4 918,2

1

1268, 5

1408, 3

1555, 1

1673, 6

1779, 1

6

1039, 6

1294, 6

1609, 5

1874, 2

2083, 9

2304, 0

2481, 8

2640, 1

40 1203,0 1420,3 1367,0 1707,0 2126,9 2479,9 2759,5 3052,9 3290,0 3501,0

50 1489,5 1761,1 1694,5 2119,5 2644,4 3085,6 3435,0 3801,8 4098,2 4362,0

60 1775,9 2101,9 2021,9 2531,9 3161,8 3691,2 4110,6 4550,8 4906,4 5222,9

70 2062,4 2442,7 2349,4 2944,4 3679,3 4296,9 4786,2 5299,7 5714,6 6083,9

80 2348,8 2783,5 2676,9 3356,9 4196,7 4902,6 5461,7 6048,6 6522,8 6944,8

90 2635,3 3124,3 3004,3 3769,3 4714,1 5508,3 6137,3 6797,5 7331,0 7805,8

100 2921,7 3465,0 3331,8 4181,8 5231,6 6113,9 6812,9 7546,5 8139,2 8666,7

**Xác suất phóng điện khi sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột:

Từ đồ thị biểu diễn quan hệ Ucđ = f(a,t) ta xác định đ-ợc các

điểm mà đ-ờng cong (V-S) cắt đ-ờng Ucd(ai,ti) tại các điểm (Ucdi;ti),

Từ các điểm cắt đó ta xác định đ-ợc đ-ờng cong nguy hiểm Ii =

ai,ti, Từ cách tính đó ta có bảng kết quả sau:

Bảng 3.10:

A(kA/s

I(R=15

5

0,006 1

0,015 3

0,038 3

0,095 3

0,239 9

0,399 5

Vpđ 0.0002 0.0004 0.0009 0.0020 0.0027 0.0058 0.0105 0.0202 0.0246 0.0389

Ta thấy phía bên phải đ-ờng cong là miền nguy hiểm (MNH) Khi sét có tham số nằm trong miền náy thì sẽ xãy cắt điện Vậy xác suất để có phóng điện khi sét đánh đỉnh cột và lân cận đỉnh cột

phóng điện t-ơng tự nh- tr-ờng hợp sét đánh vào khoảng v-ợt

1

, I i

i

e ) I I P



a i

a

i

e ) a a ( P

Vpđ = V1.Va

10000

=

=

=

=

=

=

=

= V

=

=

Đồ thị quan hệ điện áp khi sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột

4000

6000

0

2000

8000

a

a

a a a

a a a

a a

50(kA/  s)

10(kA/  s)

Thời gian -S

30(kA/  s) 20(kA/  s) 40(kA/  s)

80(kA/  s)

60(kA/  s) 70(kA/  s)

100(kA/  s) 90(kA/  s)

+ Khi R = 15

Ta tính đ-ợc:

Vpđ = 6,7915,10-2

Suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột,

Suất cắt tổng cộng do sét đánh vào đ-ờng dây:

n = nc + nkv + ndd = 3,4489(lần/100km,năm) Chỉ tiêu chống sét của đ-ờng dây tải điện:

n =1/nc = 0,28995(năm/1 lần cắt điện) Nhận xét:

- Suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn không phụ thuộc vào điện trở nối đất mà phụ thuộc vào góc bảo vệ (α ) Suất cắt do sét đánh vào đỉnh cột và khoảng v-ợt lại phụ thuộc vào điện trở nối đất của cột Nếu ta thực hiện đ-ợc nối đất đủ bé thì lúc này suất cắt tổng giảm đáng kể và có thể giảm đến gần bằng suất cắt do sét đánh vào dây dẫn (bởi vì suất cắt do sét đánh vào

đỉnh cột và khoảng v-ợt là không đáng kể)