Kỹ thuật cao áp - Chương 8 potx

CHƯƠNG VIII: QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ8-1 QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ KHI CẮT ĐƯỜNG DÂY KHÔNG TẢI 8-2 QUÁ ĐIỆN ÁP DO CHẠM ĐẤT MỘT PHA BẰNG HỒ QUANG TRONG MẠNG CÓ ĐIỂM TRUNG TÍNH CÁCH ĐIỆN 8-3 QUÁ ĐIỆN Á

CHƯƠNG VIII: QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ

8-1 QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ KHI CẮT ĐƯỜNG DÂY KHÔNG TẢI

8-2 QUÁ ĐIỆN ÁP DO CHẠM ĐẤT MỘT PHA BẰNG HỒ

QUANG TRONG MẠNG CÓ ĐIỂM TRUNG TÍNH CÁCH ĐIỆN

8-3 QUÁ ĐIỆN ÁP CỘNG HƯỞNG

8-1 QUÁ ĐIỆN ÁP NỘI BỘ KHI CẮT ĐƯỜNG DÂY KHÔNG TẢI

1 Khái niệm

Đường dây không tải có dòng điện dung , khi cắt đường dây sẽ có hiện tượng cháy lại của hồ quang giữa các tiếp điểm của máy cắt, gây nên quá điện áp Trị số quá áp có thể rất lớn đủ để phá hoại cách điện

đường dây hoặc đốt cháy cả máy cắt

2 Đặc điểm

-Xét đường dây dài l, tổng trở Z, cắt không tải tại thanh góp của nguồn

vô cùng lớn

l Z

- Trước khi cắt dòng trên đường dây là dòng điện dung, vượt trước điện áp góc 900

- Khi cắt điện, hồ quang giữa các tiếp điểm tắt lúc dòng điện qua trị số không lần đầu tiên tức là lúc điện áp đạt giá trị cực đại

- Khi hồ quang cháy lại, đường dây sẽ được nạp điện từ -Uf đến +Uf Vậy trên đường dây có sóng điện áp là 2Uf và sóng dòng điện là i = 2Uf / Z lan truyền đến cuối đường dây

- Đến cuối đường dây, do hở mạch nên:

+ Sóng điện áp là : +4Uf - Uf = 3Uf

+ Sóng dòng điện là: i = 0 ( do dòng phản xạ ngược chiều )

- Khi dòng i = 0 truyền về đến nguồn thì hồ quang tắt lần hai, lúc đó điện áp trên đường dây vẫn là 3Uf và sau 1/2 chu kỳ tiếp theo điện áp nguồn là -Uf , do đó điện áp giữa hai tiếp điểm là 4Uf

Ufa i=2Ufa/Z

i=0 -Ufa

Ufa i=2Ufa/Z i=0

3Ufa

-Ufa

i=4Ufa/Z

i=0 3Ufa

-Ufa i=4Ufa/Z i=0

5Ufa -Ufa

Ufa

3 Các biện pháp khắc phục:

Dùng các loại máy cắt có tốc độ cắt nhanh hơn nên hạn chế được sự cháy lại của hồ quang

Dùng loại máy cắt có hai tiếp điểm cắt, một trong hai chúng có ghép điện trở song song

Đặt thiết bị chống sét để bảo vệ quá áp nội bộ

Dùng TU ghép vào đường dây (giảm điện áp đặt vào đường dây khi cắt mạch)

Chú ý: khi cắt bộ tụ ra khỏi nguồn cũng có hiện tượng tương tự, tuy nhiên mỗi tụ được bảo vệ bằng cầu chì do đó quá điện áp không tăng quá giá trị 2Ufa

8-2 QUÁ ĐIỆN ÁP DO CHẠM ĐẤT MỘT PHA BẰNG HỒ

QUANG TRONG MẠNG CÓ ĐIỂM TRUNG TÍNH CÁCH ĐIỆN

1/ Khái niệm:

Khi có chạm đất làm phát sinh hồ quang giữa các pha với đất sẽ gây nên quá điện áp kéo dài, làm phát sinh các vị trí chạm đất khác gây ngắn mạch nhiều pha

2/ Hiện tượng

Sơ đồ thay thế hệ thống:

CAB

CB

A B C

Giả sử pha A chạm đất tại thời điểm điện áp cực đại âm

Lúc đó UB = UC = 0,5Ufa và UAB = UCA = 1,5Ufa

Ngay sau khi chạm đất hai điện dung CB, CAB được ghép song song nhau, điện áp trên các điện dung cân bằng ngay lập tức và có trị số:

f fa

f f

C C

.C 1,5U C

0,5U U

AB

+

+

=

AB

AB

C C

C K

+

=

Vậy ngay sau khi chạm đất điện áp trên các pha khác nhảy vọt từ

0,5Uf đến (0,5Uf + KUf)

Đối với hệ thống 110kV trở lên thì C = 4CAB nên K = 0,2

Đối với hệ thống 35kV trở xuống thì C = 3CAB nên K = 0,25

Giai đoạn sau đó là quá trình quá độ từ giá triû điện áp U0 đến giá trị

UAB = 1,5Uf

Trong giai đoạn này điện áp dao động quanh vị trí ổn định với biên độ: U1 = UAB - U0 = 1,5Uf - ( 0,5Uf + KUf ) = (1 - K )Uf

Tần số dao động:

AB

C C

3.L

1 C

C

.L.2

2 3

1

ω1

+

= +

=

Điện áp có giá trị cực đại là:

Umax = 1,5Uf + (1-K).(1-d).Uf

α là hệ số tắt dần đặt trưng cho tổn hao trên dd và trong MBA 1

ω

α.π

d =

Khi dòng điện qua trị số không lần đầu tiên thì hồ quang sẽ tắt nhưng cũng có khả năng cháy lại do cách điện yếu

* Trường hợp hồ quang bị dập tắt :

Khi hồ quang dập tắt sẽ có sự phân bố lại các điện dung trên pha có sự cố và pha không sự cố

Điện áp trên các điện dung là:

ΔU = Umax.(2C/3C) = (2/3).Umax

Sau khi hồ quang dập tắt, điện áp trên pha có sự cố sẽ ổn định ở mức ( -Uf + ΔU )

* Trường hợp hồ quang cháy lại:

Xảy ra các trường hợp:

-Cường độ cách điện lớn hơn điện áp khôi phục: hồ quang sẽ tự dập tắt

-Đường cong phục hồi cách điện cắt đường cong phục hồi điện áp tại điểm gần cực đại: hồ quang cháy chập chờn nhưng sẽ tắt nhanh do các nguyên nhân khác như gió, điều kiện làm mát

-Cách điện phục hồi chậm: hồ quang cháy lại với thời gian rất ngắn sau khi dập tắt Tuy nhiên nếu dòng điện tần số công nghiệp quá lớn thì hồ quang vẫn không bị dập tắt và xảy ra ngắn mạch chạm đất duy trì

3 Đặc điểm.

Điện dung CAB càng lớn thì giao động càng khó phát triển

Hệ số biểu thị tổn hao d càng lớn thì trị số quá áp càng nhỏ

Dạng sóng dao động cao tần xếp chồng lên điện áp tần số công nghiệp Thời gian tồn tại quá áp bằng thời gian tồn tại của hồ quang

Khi chạm đất một pha thì rơle không tác động cắt đường dây nên thời gian tồn tại quá áp kéo dài và lan truyền đi toàn bộ hệ thống, gây

phóng điện ở nơi có cách điện yếu

8-3 QUÁ ĐIỆN ÁP CỘNG HƯỞNG

1/ Khái niệm chung

Hệ thống điện có chứa L, C có thể xảy ra cộng hưởng

Phân loại cộng hưởng:

+ Cộng hưởng điều hoà tần số công nghiệp

+ Cộng hưởng cao tần: 2ω, 5ω,

+ Cộng hưởng tần số thấp: ω/3

+ Cộng hưởng tham số

2/ Cộng hưởng điều hoà:

Xét mạch dao động thay thế của đường dây như hình vẽ

U

∼

UL

UC r

Nếu bỏ qua điện trở tác dụng ta có:

C

U

U &= & + &

Về trị số: ±U = UL - UC hay UL = ±U + UC = ±U + I/Cω

Giải phương trình bằng phương pháp đồ thị:

b

U+I/C ω

-U+I/C ω

c U

I +U

-U

Giao điểm của đường thẳng U

+ I/Cω và đường thẳng -U +

I/Cω với đặc tuyến Vôn

-Ampe của cuộn dây (UL) cho

thấy các điểm cộng hưởng

Các điểm ổn định:

điểm a (mạch tính dung)

điểm b (mạch tính cảm)

Các điểm không ổn định: điểm (c) Dòng điện tăng hay giảm đều dẫn đến quá trình quá độ về điểm (a) hoặc (b)

Vậy với cùng một tham số của hệ thống có thể xảy ra ba tình trạng vận hành khác nhau

Nếu xét đến ảnh hưởng của điện trở thì:

Cω

I (Ir)

U f(I)

Cũng bằng phương pháp đồ thị giải phương trình trên ta được ba điểm làm việc và có một điểm không ổn định

b

U+I/C ω

-U+I/C ω

c U

I +U

-U

3/ Đặc điểm

Các trường hợp xảy ra cộng hưởng điều hoà:

Đóng cắt các pha không đồng thời

Đường dây vận hành một hoặc hai pha

Đứt cầu chì một hoặc hai pha

a/ Trường hợp một dây bị đứt và đoạn dây phía nguồn chạm đất trong hệ thống có điểm trung tính cách điện:

điện áp trên cuộn dây là: UL = +_1,5Uf + I/ C0ω

Lúc này thứ tự pha ở phía tải ngược với phía nguồn, gọi là hiện tượng lật pha và có khả năng làm cho các động cơ công suất nhỏ quay ngược chiều gây nguy hiểm cho người và thiết bị

b/ Đứt dây trong hệ thống có điểm trung tính trực tiếp nối đất:

Khi đóng cắt không đồng thời có thể điện áp vượt quá 3Uf

Muốn giới hạn trị số quá điện áp trên người ta chọn chiều dài đường dây phù hợp để điện dung đường dây không kết hợp với điện kháng không tải máy biến áp tạo ra mạch dao động