Kỹ thuật cao áp - Chương 6 pot

CHƯƠNG VIBẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 6.1 YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CHỐNG SÉT 6.3 SÉT ĐÁNH TRÊN ĐƯỜNG DÂY CÓ TREO DÂY CHỐNG SÉT 6.4 BẢO VỆ

CHƯƠNG VI

BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

6.1 YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO

ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

CHỐNG SÉT

6.3 SÉT ĐÁNH TRÊN ĐƯỜNG DÂY CÓ TREO DÂY CHỐNG

SÉT

6.4 BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY CÓ CÁC CẤP

ĐIỆN ÁP KHÁC NHAU

6.1 YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO

ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

1/ Khái niệm chung

Đường dây là phần tử dài nhất ⇒ dễ bị sét đánh ⇒ quá điện áp khí

quyển ⇒ phóng điện trên cách điện đường dây, truyền sóng vào trạm biến áp

Do trị số quá điện áp khí quyển rất lớn nên không thể chọn mức cách điện quá cao ⇒ chỉ chọn theo mức độ phù hợp về kinh tế và kỹ thuật

Yêu cầu đối với bảo vệ chống sét cho đường dây: không phải loại hoàn toàn khả năng sự cố do sét mà giảm sự cố đến mức hợp lý

Chỉ tiêu bảo vệ chống sét cho đường dây: suất cắt điện

2/ Suất cắt điện

2/ Suất cắt điện

a/ Định nghĩa :

Suất cắt điện: số lần cắt điện do sét đánh vào 100 km đường dây trong

1 năm

b/ Biểu thức suất cắt điện

Xét đường dây có chiều cao h, chiều dài L nằm trong vùng hoạt động của sét có các thông số:

nng.s: số ngày có giông sét trong năm

ms: mật độ sét (số lần sét đánh trên 1km2 mặt đất trong 1 ngày sét)

ms= (0,1 ÷ 0,15) lần/km2.ngày

Dây dẫn (hoặc dây thu sét) treo cao h sẽ thu hút về phía mình các

phóng điện của sét trên dải có chiều rộng là 6h và chiều dài bằng chiều dài đường dây

Số lần có sét đánh thẳng lên 100km đường dây trong 1 năm là:

N =6h.L.ms.nng.s

=(0,1 ÷ 0,15).6h 10-3.100 nng.s

Số lần phóng điện trên cách điện đường dây:

Npđ = N Vpđ

Vpđ: xác suất phóng điện qua cách điện đường dây

Số lần cắt điện do sét đánh trên 100km đường dây trong 1 năm:

Ncđ = Npđ η

η: xác suất hình thành hồ quang (xảy ra ngắn mạch)

Suất cắt đường dây: (số lần cắ điện do sét đánh trên 100km đường dây trong 1 năm )

ncđ = (0,06 ÷ 0.09)h nng.s Vpđ η

ncđ = (0,06 ÷ 0.09)h nng.s Vpđ η c/ Nhận xét

Muốn giảm ncđ: giảm Vpđ và η

Treo dây chống sét

Tăng cường cách điện

Giảm điện trỏ nối đất

Chú ý: Khi treo dây chống sét vẫn còn trường hợp sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn và trường hợp dòng điện sét quá lớn, điện trở nối đất quá lớn vẫn có khả năng phóng điện qua cách điện

( ) 4

90

h V

lg α = α − Vα : Xác suất sét đánh vòng α : Góc bảo vệ

h : Chiều cao treo dây

6-2 SÉT ĐÁNH VÀO ĐƯỜNG DÂY KHÔNG TREO DÂY CHỐNG SÉT

1/ Điện áp tác dụng

Khi đường dây không treo dây chống sét, sét đánh chủ yếu vào dây dẫn

Có thể xem tại nơi sét đánh, mạch của khe sét được ghép nối tiếp với tổng trở sóng của dây dẫn có trị số bằng Zdd / 2 (dây dẫn hai phía

ghép song song)

Is/2

Z0

Is/4 Is/4

2

dd 0

s

Z Z

U I

+

=

Nếu sét đánh vào điểm có nối đất tốt thì Is = Us / Z0

Thay Us vào biểu thức trên ta được:

s dd 0

2

Z Z

Z

I

+

=

Người ta tính được : Z0 ≈ Zdd /2 ≈ 200 Ω

Suy ra: I ≈ Is /2

Dòng điện mỗi bên dây dẫn là Is/4, điện áp tác dụng trên mỗi bên dây dẫn:

Utd = Zdd.I = Zdd.Is/4 = 100.Is

2/ Các trường hợp phóng điện

Điều kiện dể xảy ra phóng điện trên cách điện đường dây:

50%

U Utd ≥

U50%: điện áp phóng điện xung kích bé nhất ( ứïng với giá trị điện áp này thì sẽ có 50% số lần phóng điện qua cách điện )

50%

s U 100I ≥

bv

50%

100

U

Xác suất phóng điện là xác suất xuất hiện dòng điện sét có biên dộ lớn hơn Ibv

6-3 SÉT ĐÁNH TRÊN ĐƯỜNG DÂY CÓ TREO DÂY CHỐNG SÉT

1 Điện áp tác dụng

Khi đường dây có treo dây chống sét thì chủ yếu sét sẽ đánh vào dây chống sét, trường hợp sét đánh vòng là rất ít

Các trường hợp sét đánh vào dây chống sét

sét đánh vào ngay đỉnh cột

sét đánh vào gần đỉnh cột

sét đánh vào khoảng vượt

Xét trường hợp nặng nề nhất là sét đánh vào ngay đỉnh cột (bỏ qua tổng trở sóng đường dây)

Điện áp tác dụng lên cách điện đường dây gồm các thành phần: a/ Điện áp giáng trên bộ phận nối đất : Ur = Is Rnđ

b/ Các thành phần cảm ứng do điện và từ của khe sét

Ucư = Ucư (đ) + Ucư(t)

Ucư (đ): gây ra bởi điện trường của khe phóng điện sét

Ucư (t): gây ra bởi dòng điện của khe sét và dòng đi trong cột c/ Thành phần cảm ứng do dòng đi qua dây chống sét :

Ucs = k.Us

d/ Điện áp làm việc của đường dây

Ulv = 2/π Uphamax

Sự tồn tại của điện áp cảm ứng về mặt toán học tương đương với việc làm tăng điện trở nối đất cột điện thêm một lượng:

ΔR = δ.h (Ω)

h : Chiều cao cột (m)

δ : Hệ số được xác định

+ Đường dây có 1 dây chống sét : δ = 0,15

+ Đường dây có 2 dây chống sét : δ = 0,3

Vậy điện áp tác dụng lên cách điện đường dây:

R) (R

I

U td = s nđ + Δ

2/ Trường hợp phóng điện

Điều kiện phóng điện được tính toán gần đúng theo công thức:

δ.h R

U I

bv

s ≥ = +

6-4 BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY CÓ CÁC CẤP

ĐIỆN ÁP KHÁC NHAU

1/ Đối với đường dây có U ≥ 110kV

Sét thường đánh vào 1 pha nếu gây phóng điện sẽ dẫn đến ngắn mạch

1 pha ⇒ cắt điện

để giảm suất cắt điện ⇒ treo dây chống sét trên toàn tuyến

để hạn chế phóng điện ngược ⇒ tăng cường nối đất tốt

trường hợp sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn ⇒ giảm góc bảo vệ đến mức hợp lý

2/ Đối với đường dây có U ≤ 35kV

Sét thường đánh vào 1 pha nếu gây phóng điện sẽ dẫn đến chạm đất 1 pha (dòng không lớn)⇒ chưa cắt điện ngay

Cách điện của cấp điện áp này nhỏ nên khi có treo dây chống sét thì xác suất phóng điện qua chuỗi sứ vẫn cao

Biện pháp hữu hiệu nhất để bảo vệ là không treo dây chống sét trên toàn tuyến mà là giảm điện trở nối đất của cột điện

* Giả sử sét đánh vào pha A gây phóng điện

- Điện áp tác dụng lên pha A : UA = Is Rnđ

- Trên pha B,C có điện áp cảm ứng:

nđ s

cư C

B, k.I R

- Điện áp tác dụng lên pha B,C

UtdB,C = Is Rnđ - k.Is.Rnđ = Is.Rnđ(1 - k)

k là hệ số ngẫu hợp giữa pha A với pha B, C

Vậy để hạn chế số lần cắt điện nghĩa là hạn chế ngắn mạch hai, ba pha thì pha B, C không được phóng điện Do đó, ta phải giảm Rnđ