Bảo vệ chống sét truyền vào trạm phân phối điện pot

Ngoài ra trạm còn được bảo vệ chống sóng quá điện áp do sét gây ra trên đường dây truyền vào trạm.Vì mức cách điện xung của đường dây lớn hơn mức cách điện xung của trạm.. Khoảng cách lớ

Chương 7:

BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRUYỀN VÀO TRẠM

PHÂN PHỐI ĐIỆN

7.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Trạm được bảo vệ với độ an toàn rất cao, chống sét đánh thẳng bẳng

hệ thống thu sét (cột hoặc dây chóng sét) Ngoài ra trạm còn được bảo

vệ chống sóng quá điện áp do sét gây ra trên đường dây truyền vào trạm.Vì mức cách điện xung của đường dây lớn hơn mức cách điện xung của trạm

Trạm Biến Áp

7.2 BIỆN PHÁP VÀ YÊU CẦU

Biện Pháp:

Dùng CSV hoặc thiết bị hạn chế quá điện áp đấu vào thanh góp của trạm hoặc đấu trực tiếp ngay đầu vào của MBA

Phối hợp với việc tăng cường bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho đoạn đường dây trước khi đến trạm

Nguyên lý:

Đặc tính vôn-giây của thiết bị bảo vệ phải nằm toàn bộ dưới (có khoảng dự trữ) đặc tính vôn-giây của thiết bị cần được bảo vệ

Và điện áp dư phải nhỏ hơn diện áp thử nghiệm xung của cách điện trong của thiết bị cần được bảo vệ

 Điện áp tác dụng lên cách điện của thiết bị được bảo vệ phụ thuộc vào vị trí đặt CSV Điện áp dư của CSV phụ thuộc vào dòng điện xung qua nó

 Nếu CSV đặt trực tiếp tại đầu vào của thiết bị được bảo vệ thì điện áp tác dụng lên cách điện cũng bằng điện áp dư trên CSV Nhưng tại trạm, CSV còn bảo vệ cho các thiết bị khác nên giữa CSV

và thiết bị cần được bảo vệ có một khoảng cách nào đó Do đó, cách điện còn chịu tác dụng một lượng điện áp gia tăng ΔU

Sơ đồ bảo vệ một tạm cụt (để có trường hợp nghuy hiểm nhất)

csv

C

l, v, τ = l / v

τ đs

7.2.1 Ảnh hưởng của khoảng cách giữa chống sét van và thiết bị được bảo vệ đến điện áp tác dụng lên cách điện

7.2 BIỆN PHÁP VÀ YÊU CẦU

 Chọn gốc thời gian khi sóng đến CSV đầu tiên (A), trong thực tế thường τ đs > τ = 2l / v Khi CSV làm việc, thì điện áp phóng điện U p

của CSV sẽ bằng tổng sóng tới và sóng phản xạ

U p = at p + a(t p -2τ) = 2at p – 2aτ

Suy ra, thời gian từ lúc sóng tới đến vị trí CSV cho đến khi CSV làm việc:

 Tại thời điểm tp CSV làm việc cắt sóng tới ở trị số bằng atp cho nên từ phía sau CSV sóng có biên độ atp Vì là trạm cụt nên sóng quá điện áp sẽ tăng lên gấp đôi Điện áp lớn nhất tác dụng lên cách điện MBA:

2 2

p p

t

a

τ

+

=

l

v

7.2 BIỆN PHÁP VÀ YÊU CẦU

 Khoảng cách l và độ dốc a càng lớn thì lượng điện áp tăng ΔU

càng cao Khoảng cách lớn nhất cho phép giữa CSV và thiết bị được bảo vệ: ( x )

2

tn p cp

l

a

−

≤

 Muốn tăng phạm vi bảo vệ cho phép của CSV cần phải giảm độ dốc của sóng truyền vào trạm Bằng cách không cho (hạn chế) sét đánh trực tiếp hoặc phóng điện ngược vào dây dẫn trong đoạn gần trạm

U tnx:điện áp thử nghiệm xung của cách điện cuathiết bị được bảo vệ

Cụ thể: tăng cường chống sét ( giảm nhỏ góc bảo vệ α ) trên đoạn đường dây trước khi vào trạm (1 đến 3 km) trong tường hợp có bảo

vệ chống sét trên toàn tuyến Nếu đường dây không có bảo vệ chống sét thì phải bảo vệ chống sét trên đoạn đường dây trước khi vào trạm

Và cả hai trường hợp phải giảm điện trở nối đất của cột điện trên đoạn đường dây đó

7.2 BIỆN PHÁP VÀ YÊU CẦU

Như vậy sóng chỉ có thể truyền từ đường dây vào trạm sau khi đã chạy qua khoảng cách được tăng cường bảo vệ đó, và dưới tác dụng của vầng quang xung làm giảm độ dốc sóng truyền vào trạm

7.2 BIỆN PHÁP VÀ YÊU CẦU

Xét sơ đồ bảo vệ trạm:

csv

Z

iCSV Udư 2ut

SV

C

I

Z

−

=

7.2.2 Ảnh hưởng của dòng điện xung qua CSV đến trị số điện áp dư của nó

7.2 BIỆN PHÁP VÀ YÊU CẦU

U t : biên độ sóng quá điện áp truyền tới trạm

U dư : điện áp dư trên CSV khi dòng điện xung qua nó bằng trị số dòng điện phối hợp

Nếu đường dây không được tăng cường bảo vệ ở đoạn tới trạm thì khi sét đánh vào cột, nơi đặt CSV

c

U

R

= −

csv U du

R c

I s

i CSV

7.2 BIỆN PHÁP VÀ YÊU CẦU

Ví dụ: Với PBC-110 thì Udư = 376kV tương ứng Iph = 10kA

Nếu Is = 100kA, Rc = 10Ω thì

ICSV = 100 – 367/10 = 63,3kA » Iph = 10kA

 Như vậy, dòng điện qua CSV vượt quá xa giới hạn của dòng điện phối hợp Hư hỏng CSV là điều khó tránh khỏi

7.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BẢO VỆ TRẠM

 CSÔ2 có nhiệm vụ bảo vệ máy cắt điện đường dây trong trường hợp máy cắt đã ở trạng thái cắt mà đường dây vẫn còn quá điện áp

1- Đối với đường dây cột xà gỗ

2

MC

csv

MC

csv

 CSÔ1 dùng để hạn chế biên độ của sóng truyền vào trạm và bảo

vệ cách điện đường dây Điện áp trên dây dẫn sau khi CSÔ1 làm việc

UDD = Icsô.Rcsô

7.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BẢO VỆ TRẠM

2- Đối với đường dây cột thép ( hoặc bê tông cốt thép) không treo dây chống sét trên toàn tuyến, có sơ đồ bảo vệ ở đoạn gần tới trạm tương tự như đường dây cột gỗ Nhưng không đặt CSÔ1, biên độ của sóng truyền vào được giới hạn bởi mức cách điện xung của chuỗi sứ

3- Đối với đường dây cột thép ( hoặc bê tông cốt thép) được bảo vệ bằng dây chống sét trên toàn tuyến thì chỉ cần tăng mức an toàn trong đoạn tới trạm bằng cách giảm góc bảo vệ α (<200) và giảm trị số điện trở nối đất tới mức cần thiết

7.4 THAM SỐ TÍNH TOÁN CỦA SÓNG SÉT TRUYỀN VÀO TRẠM VÀ CÁCH TÍNH CHỈ TIÊU CHỊU SÉT CỦA TRẠM

7.4.1 Tham số của sóng truyền vào trạm

7.4

csv

x

A

B

τ đs

a

U 0

 Biên độ lấy bằng mức cách

điện xung của cách điện điện

đường dây trong khoảng cách

được tăng cường bảo vệ U0 =

U0,5

 Độ dốc đầu sóng chọn theo khả năng nguy hiểm nhất có thể Tại nơi sét đánh (A) sóng có dạng nguy hiểm nhất: đầu sóng vuông góc Khi truyền đến trạm, dưới tác dụng của vầng quang xung nên độ dốc của sóng giảm

7.4.1 Tham số của sóng truyền vào trạm

d

x BU

c

Thời gian đầu sóng tại trạm (B)

0 s

x

d

a

B

τ

Độ dốc đầu sóng

B - hệ số biến dạng đầu sóng dưới tác dụng của vầng quang xung, tính theo 1/kV

x - khoảng cách giữa nơi bị sét đánh và trạm, km

c = 0.3km/μs - khoảng cách giữa nơi bị sét đánh và trạm, km

7.4.2 Tính chỉ tiêu chống sét của trạm do sóng truyền vào

 Với một trạm phân phối đã cho, xác định được vị trí đặt CSV, tức

là biết khoảng cách từ CSV đến thiết bị bảo vệ Từ đó xác định được

độ dốc đầu sóng cho phép a cp

Suy ra chiều dài tới hạn của khoảng cách tới trạm phải được tăng cường bảo vệ:

th

cp

c x

a B

= csv

x th

A

B

τ đs

a cp

U 0

 Nếu sét đánh ngoài x th thì sóng sau khi truyền qua x th vào trạm, không còn nguy hiểm cho trạm vì độ dốc đầu sóng < a cp Ngược lại,

sét đánh trong x th đều xem như nguy hiểm ( > a cp )

7.4.2 Tính chỉ tiêu chống sét của trạm do sóng truyền vào.

1- Nếu đường dây được bảo vệ bằng dây chống sét trên toàn tuyến hoặc chiều dài của phần đường dây được bảo vệ bằng dây chống sét lớn hơn x th Khả năng xuất hiện quá điện áp được đặc trưng bởi số lần phóng điện trên cách điện đường dây trong đoạn x th trong một năm

3

2- Nếu đường dây chỉ được bảo vệ bằng dây chống sét trên một đoạn

có chiều dài x < x th trước khi đến trạm, thì số lần sét đánh nguy hiểm trong đoạn x th còn phải kể thêm mọi trường hợp sét đánh vào dây dẫn trong đoạn x th – x

3

3

h m n x x

−

−

7.4.2 Tính chỉ tiêu chống sét của trạm do sóng truyền vào

Vậy chỉ tiêu chịu sét theo khả năng quá điện áp do sóng tuyền vào trạm đấu với m đường dây được xác định theo:

1

1

m pdi i

M

N

=

=

∑

M là số năm bình quân xảy ra một lần quá điện áp do sóng truyền vào nguy hiểm cho cách điện trạm