Tính toán bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110 220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kV

Tính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kVTính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kVTính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kVTính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kVTính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kVTính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kVTính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kVTính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kVTính toán bảo vệ chống sétcho trạm biến áp 110220kV và bảo vệ chống sóng truyền vào trạm từ phía đường dây 220kV

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐIỆN TRÊN KHÔNG 220 kV

(ĐỒ ÁN THỰC HIỆN TẠI BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN)

Giáo viên hướng dẫn : ThS Phạm Thành Chung

Hà nội, /2016

pg 1

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG I: 4

THI T O V CH NG S T Đ NH TR C TI P CHO TR M I N P 110/220KV 4

u 4

1 Các yêu c u kỹ thuật 5

2 Đặc iểm về kết cấu cột thu lôi 6

3 Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi 7

4 Trình tự tính toán 10

Ph n án b trí cột thu s t 11

1 Ph n án 1 11

2 Ph n án 2 19

3 ết luận 26

CHƯƠNG II 27

T NH TO N N I Đ T CHO TR M I N P V 27

u 27

1 N i ất an toàn 27

2 N i ất làm việc 27

3 N i ất ch n s t 27

Các yêu c u kỹ thuật i v i hệ th n n i ất ch n s t 27

Lý thuyết tính toán n i ất 29

1 Tính toán iện tr tản xoay chiều của các hình thức n i ất thôn th ờn 29

2 Tính toán n i ất ch n s t 30

Trình tự tính toán n i ất 32

1 N i ất an toàn 32

2 N i ất ch n s t 36

CHƯƠNG III 45

T NH CH TI U CH NG S T CHO ĐƯỜNG ÂY 220KV 45

u 45

Các yêu c u kỹ thuật 45

Các chỉ tiêu bảo vệ ch n s t ờn dây 45

pg 2

1 C ờn ộ hoạt ộn của s t 45

2 l n s t ánh vào ờn dây 46

3 l n phón iện do s t ánh vào ờn dây 47

Tính toán chỉ tiêu bảo vệ ch n s t ờn dây 48

1 ô tả ờn dây c n bảo vệ 48

2 Tính ộ võn , ộ treo cao trun bình, tổn tr và hệ s n ẫu hợp của ờn dây 49

3 Tính s l n s t ánh vào ờn dây 55

4 uất cắt do s t ánh vào ờn dây 56

ết luận 83

CHƯƠNG IV 84

T NH TO N O V CH NG SÓNG TRUYỀN VÀO TR M I N P TỪ ĐƯỜNG ÂY V 84

u 84

Ph n pháp tính toán quá iện áp trên cách iện của thiết bị khi có són truyền vào trạm 85

1 Tác dụn của són bất kỳ lên iện tr phi tuyến ặt cu i ờn dây 87

2 ón bất kỳ tác dụn lên ch n s t van ặt cu i ờn dây 89

3 ón bất kỳ tác dụn lên iện dun ặt cu i ờn dây (ph n pháp tiếp tuyến) 89

4 Trình tự tính toán 90

5 iểm tra an toàn của các thiết bị tron trạm 99

Nhận x t 101

TÀI LI U THAM H O 102

pg 3

LỜI MỞ ĐẦU

N

T ,

T

,

S

: T

bảo vệ V ảo vệ ch ng sóng truyền vào tr m từ a đường dây 220kV” Đ có :

C ươ I T V C ươ II T V C ươ III T 0kV C ươ IV T

220kV V ,

, Th y Ph m Thành Chung

T , b n

Hà N i, 6

Sinh viên

Lê Xuân Bộ

- Đ n dây n i t xà cu i c a tr m ra c u tiên c ng dây

- Đ n dây d n hay thanh d n n n và máy bi n áp

- Gian máy c a các lo i nhà máy n ki u h , các thi t b ng khí Hidro ngoài tr i, các thi t b ch a dung d n phân ngoài tr i

- Kho d u, các thùng d ngoài tr ,

Đ i v i các công trình dễ cháy n thì không nh ng c n b o v ch

tr c ti p mà ph phòng s phát sinh tia lử n áp gây nên, vì v y khi ti n hành thi t k b o v i v i ph n này c n nghiên c i v i các công trình

dễ cháy n

Đ b o v c ti p n và tr m bi

t thu C t thu lôi có th c l p ho c trong

u ki n cho phép có th t trên các k t c u c a tr m, nhà máy

T gi m v t n d cao các tr m

bi i ta c g t các c t thu lôi trên các k t c u trong

tr m, trên các c è chi , … C c l p dùng khi không t n d cao khác

N t c t thu lôi trên các k t c u c a tr m phân ph n ngoài tr i và dùng dây ch b o v n dây d n n i t xà cu i c a tr n c u tiên c a

ng dây thì chúng sẽ c n t chung vào h th ng n t c a tr m Vì v y khi

ng sét thì toàn b n sét sẽ

th ng n t c a tr c a các thi t b c n t chung v i h

pg 5

th ng n t c a tr Đ n thì có th gây nên nguy hi m cho các thi t b

y, do v y ch u ki n cho phép m t c t thu lôi trên các công trình trong tr m ho c dùng dây ch ng sét trong tr m

Khi thi t k b o v ch ng sét cho tr m bi n ngoài các yêu

c u kỹ thu t còn ph ý n các m t kinh t và mỹ thu t

C yêu ầu ỹ uậ

Đ i v i các tr m phân ph i ngoài tr i t 110 kV tr lên do có m n cao nên có th t c t thu lôi trên k t c u c a tr m phân ph i Các tr c a các k t c u

t côt thu lôi ph c ng n nh n sét Is khu ch tán

3 n 4 thanh cái c a h th ng n t Ngoài ra m i tr c a k t

c u y ph i có n t b c i thi n tr s c n tr n t

Khi b trí c t thu lôi trên xà c a tr m phân ph i ngoài tr i 110 kV tr lên ph i

th c hi n các yêu c u sau:

+ Ở ch n i các k t c t c t thu lôi vào h th ng n t c n ph i có

n t b sung (dùng n t t p trung) nh m b n tr khu ch tán không

c quá 4Ω ( ng v n t n s công nghi p)

+ Kho ng cách trong không khí gi a k t c u c a tr t c t thu lôi và

b ph u dài c a chu i s

+ Khi dùng c c l p ph ý n kho ng cách gi a c n các b ph n c a tr tránh kh n t c n v c b o v

+ Khi dùng c èn chi cho c t thu lôi ph i cho dây d n

kV tr lên thì c n i c t thu lôi v i h th ng n i

t thì dùng ngay xà y n u là xà s t hay dùng c t s t bên trong n u là c t bê tông

tr n ti t di n các ph n tử c a c t thu lôi d a trên s phát nóng

c a chúng và trong trong tính toán có th b qua s t n nhi ng xung

quanh

Bảng 1.2.K ƣớc tiêu chuẩn của một s lo i kim thu sét

a Kim b ng thép tròn:

r =0,75h(1- )

h (1-3)

pg 8

Hình 1-1.Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi ộc lập

Chú ý: các công th c trên ch i 30 m Hi u qu c a

c t thu lôi cao quá 30 m có gi ng c a sét gi h ng s

3 2 Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có cùng ộ cao

Khi hai c t cách nhau kho ( < 7 ) cao l n nh t c a khu v c b o v gi a 2 c t thu lôi h0 :

gi t c t cao h0, t hai m t c t này có th vẽ c ph m vi b o v c a các m ( 2)

3 3 Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi không cùng ộ cao

Cách vẽ ph m vi b o v c a 2 c t thu sét có chi c trình bày ( -3) T c tiên ta vẽ ph m vi b o v c a c nh c t th p

vẽ ng thẳng ngang g ng sinh c a ph m vi b o v c t cao 3 m này

nh c t thu sét gi nh, nó sẽ cùng v i c t th cao b ng nhau v i kho ’

C t th cao h2 và c cao h1

pg 9

- Khi h2>2h1

3 thì: a' = a

2 1 1

h-0,75h (1- )

- Khi h2<2h1

3 thì: a' = a

2 1

1

h-1,5h (1- )

nh 1-3.Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi không cùng ộ cao

3 4 Phạm vi bảo vệ của nhóm cột thu lôi

Khi công trình c c b o v chi m khu v c r ng l n, n u ch dùng m t vài

c t thu lôi thì ph i r t cao gây nhi , T ng

h p này sẽ dùng nhi u c t ph i h p b o v Ph n ngoài c a ph m vi b o v c xác

a t t (yêu c u kho ng cách a 7h ) Không c n vẽ ph m vi b o

v i các c t thu lôi mà ch ki u ki n an toàn

ti 3 nh c t (ho c ngo i ti p t ) Đ cho toàn b di n tính gi i

h n b i tam giác (ho c t giác ) c b o v thì D8ha L y chung m cao tác

d ng l n nh t cho toàn tr m

+ T cao h c a c t thu lôi:

h = ha + hx ( V x : cao c a v c b o v ) + Ki m tra l i kh o v i v i các v t n m ngoài ph m vi b o v :

- Tính bán kính b o v c a m t c t thu lôi: theo ( - ) (1-3)

- Tính bán kính khu v c b o v gi a 2 c : ( - ) ( - ) ( - ) ( -3)

+ Vẽ các khu v c b o v

pg 11

+ Ki m tra l i n u có v c b o v nào n m ngoài khu v c b o v thì c n

ph cao c t thu lôi ho c b trí thêm c t và tính toán theo trình t trên

N u dùng c c l p thì ph i ki m tra kho ng cách gi a c n các b ph n c a tr m, ph i tính kho ng cách trong không khí Sk và kho ng cách trong

VSE

 M n Is R c a

c n t h th ng n t c a c n v t t

thì yêu c u: s đ

d cpđ

I RS

10000.0 24000.0

5000.0 5000.0

17000.0

119000.0

5000.0

pg 13

L   a 30m L;   b 16 55 57 28m L, ;   c 14 55 56 75m,

a b c 30 57, 28 56,75

Đ ng tròn ngo i ti p tam giác (8,9,13) là:

a.b.c D

2 p(p a)(p b)(p c)

30.57, 28.56, 25

2 72, 02.(72, 02 30)(72, 02 57, 28)(72, 02 56, 25) 57,62 m







Đ cao hi u d ng c a nhóm c t này là:

a

D 57,62

C , ta có b ng t ng k :

Phía 220 kV N Đ

giác C

(m) Đ

(m) Đ

11,12,16,15 51-51 9,02 72,12 Hình

12,13,17,16 34-51 7,66 61,29 H

13,14,18,17 34-51 7,66 61,29 H

9,10,14 20-55-58,52 7,32 58,52 Tam giác 8,9,13 30-57,28-56,75 7,2 57,62 Tam giác 9,13,14 34-56,75-58,52 7,55 60,41 Tam giác 7,8,12 30-57,87-56,29 7,4 59,23 Tam giác 8,13,12 34-57,87-57,28 7,54 60,29 Tam giác 7,12,11 51-56,29-67,42 8,62 69,98 Tam giác 6,7,11 20-67,42-58,19 8,91 71,27 Tam giác Phía 110 kV N Đ

giác C

(m) Đ

(m) Đ

1,2,7,6 20-24 3,91 31,24 H

2,3,8,7 30-24 4,8 38,24 H

3,4,9,8 30-24 4,8 38,42 H

4,5,10,9 20-24 3,91 31,24 H

K t lu n:

+ Phía 220 kV:

T các tính toán trên ta có: ha max hai 9 02m,

+ Phía 110 kV:

pg 14

T các tính toán trên ta có: ha max hai 3 91m,

Vì th ta ch n hamaxcho toàn tr m là 10 m

21 55-0,75.27.(1- ) = 50,5

pg 18

Hình 1-6.Phạm vi bảo vệ của ph ng n 1

10000 24000

5000 5000

pg 20

2 1 nh to n c c ộ cao hiệu d ng

+ Xét nhóm c t (12,13,17,16)

Nhóm 4 c t này t o thành m t hình ch nh , ng tròn ngo i ti p hình ch nh ng chéo c a hình ch nh t

2 p(p a )(p a )(p a )

30.47,76.47,13

2 62, 45.(62, 45 30)(62, 45 47,76)(62, 45 47,13)49,99 m

T các tính toán trên ta có: ha max hai 5 67m,

Vì th ta ch n hamaxcho toàn tr m là 8 m

r = 1,5.20,14(1-0 x 8 ) = 9,58

0,8.20,14 m

- t (10,14) ta có:

h14= 25m, h10 = 19 m a = 45 m

pg 25

Hình 1-8.Phạm vi bảo vệ của ph ng n 2

5.N ậ

- V V ỹ :

- T :

+ P 110kV : L=5.(19-11)+5.(19-8)= 95 m

+ P V : L=6.(25-11) + 6.(25-17) = 132 m

N : L = 95+132 = 227 m

pg 26

3 K luậ

S y v m ĩ t c m b o Tuy nhiên,

P : ng chi u dài c n thi công :L1 198m

P : ng chi u dài c n thi công :L2 227m

P trí nhi u c , c t V ẽ , thi t k và tính toán cho các ph n k ti p

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

3 N đấ

Nhi m v c a n t ch ng sét là t t (khi có sé vào c t thu sét ho ) gi n th t i m m trên thân c t không quá l … n ch c trên các công trình c n

b o v

II Các yêu c u k thuật i với hệ th ng n i ất ch ng sét

1) B ph n n t có tr s n tr t n càng bé càng t t Tuy nhiên vi c gi

n tr t i ph i t n nhi u kim lo i và kh c

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

250 R I

 ( )  :N u ch dùng cho các thi t b cao áp

125 R I

 ( )  :N u dùng cho c cao áp và h áp

T n và tr m bi n áp, n t làm vi c và n t an toàn các c c n i thành h th ng chung Khi n i thành h th ng chung ph c yêu c u c a lo i n t nào có tr s n tr n t cho phép bé

V i các thi t b có dòng ng n m ch ch t l n thì ph t thêm n t nhân

t o v i tr s n tr t n không quá 1

2) N t ch ng là n t c a c t thu sét, c n và n t

c a h th ng thu sét tr m bi n

Do b ph n n t c a c t thu sét và c ng b c l p (không có liên h v i b ph n khác) nên c n sử d ng hình th c n t t p trung

u qu t n t t nh t Hi n nay tiêu chuẩn n t c c quy

n tr su t c t và cho b ng (2-1)

ảng 2-1 r s qu nh của iện tr n i ất t n s công nghiệp

Đ ện trở suất của đất (.cm) R

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

29

104<<5.104 15 5.104<<105 20

t ẩm (3.104 .cm) nên t n d ng ph n n t có

sẵn c a móng và chân c b sung ho c thay th cho ph n n t nhân t o

Đ i v i n t c a h th ng thu sét các tr m bi n áp khi b ph t ngay trên xà tr m thì ph n n t ch ng sét bu c ph i n i chung v i m ch vòng n t an toàn c a tr m Lúc này sẽ xu t hi n n i t phân b dài làm Zxk l n áp

c n t chung này ch th c hi c v i các tr m bi n áp có c V N i ti n hành

m t s bi n pháp b , , ng cách theo m ch d n

t t ch n t c i t 15m tr lên

III Lý thuy t tính toán n i ất

T đ ệ ở ả ay ều ủa ì ứ đấ ô ƣờ

Trong th c t n c c c dài (2-3)m b ng s t tròn hay s t góc chôn thẳ ng hay thanh dài chôn n m ngang sâu (0,5 - 0,8) theo hình tia ho c m ch vòng và hình th c t h p c a các hình th c trên Tr s n

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

2 1 Điện tr tản ung k ch của n i ất tập trung:

Qua nghiên c i ta th y r n tr t n xung kích không

ph thu c hình h c c n c nh b

I, n tr su t  c tính xung kích c t Vì tr s n tr t n xoay chi u c a n t t l v i  nên h s xung kích có tr s là :

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

G Z ( , ) n tr xung kích c a n t kéo dài, nó là hàm s c a không gian và th i gian t

Z (x,t)=U(x,t)

I(x,t)

T U( , ), I( , ) phân:

- =I

δx δtδi

- =G.uδx

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

32

t T 1

1 2

L.G.l

T =.π ;

n d n c a n ( ẳng tr ) không nh ng ch ph thu c vào I, mà còn

ph thu c vào to Vi c tính toán t ng tr sẽ r t ph c t p và ch có th gi i b ng

Ở m vi c tài ta có th b qua quá trình

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

33

R : n tr n t c a c n + Tính Rcs:

Dây ch ng sét ta sử d ng lo i C-70 có ro =2,38/ km( treo 2 dây ch ng sét)

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

mv

T : L: là chi u dài t ng c n c c (chu vi c a m )

: chôn sâu c a thanh làm m , y h = 0,8 m

8m 8m

8m 8m

8m 8m

8m 8m 8m 8m 129000

140000

AT2 AT1

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

35

K: là h s thu c vào t s 1

2

ll

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

T công th c trên ta th y r n m t chi u ho

n xoay chi u t n s công nghi ng c L và b t

Trong h th ng b o v ch th ng n t ch c n i chung v i m ch t an toàn, t o thành m t h th ng n t chung (ch áp

d ng cho tr m có c n áp l V) y n t ch ng sét là n t phân b th ng n t, t ng tr xung kích Zxk có th

l n g p nhi u l n so v n tr n n áp trên các b ph n n t có

th cao d c t i các thi t b n c a tr i tính

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

Trong n t ch ng sét:

Khi d ,8 mua =1,25

mv(antoàn) mv(sét) mùa(sét)

L G

L G

Đồ án t t nghiệp Kỹ thuậ đ ện cao áp

τ - T 1

k=1 đs

T công th c trên ta th y t ng tr xung kích c a n t g m:

+Thành ph n bi n thiên theo th i gian t

e (do 5

e tr r t nh

so v i các s h c nên ta có th b qua) T c là ta tính v i k sao cho :

ds k

4T

KT4



k 2

TT

1,98.2,886.10 265

41,895

π  = 44,35s