Đồ án Hệ thống điện Tran hoang giang

CHƯƠNG II BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 2.1 Khái niệm và yêu cầu chung đối với bảo vệ chống sét đường dây Đường dây tải điện là phần tử dài nhất trong hệ thống điện, thường xuy

PHẦN I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT

CHO TRẠM BIẾN ÁP 220KV/110KV

CHƯƠNG I HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ

ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN

1.1 Hiện tượng dông sét

a, Kiến thức phổ thông về dông sét

Dông là hiện tượng thời tiết kèm theo sấm, chớp xảy ra Cơn dông được hình thành khi có khối không khí nóng ẩm chuyển động thăng Cơn dông có thể kéo dài từ 30 phút đến 12 tiếng và có thể trải rộng từ vài chục đến hàng trăm km

Sét là một hiện tượng phóng điện tia lửa khi khoảng cách giữa các điện cực rất lớn (trung bình khoảng 5km) Quá trình phóng điện của sét giống như quá trình xảy ra trong trường không đồng nhất

b, Quá trình hình thành sét

Các quá trình khí quyển sẽ tạo nên các đám mây mang điện tích:

Các điện tích âm (-) tập trung thành từng nhóm, các điện tích dương (+) rải đều trong đám mây Quá trình phóng điện từ điện tích (+) sang điện tích (-) tạo nên hiện tượng trung hòa về điện Các điện tích (-) còn lại phát triển về phía mặt đất và hình thành tia tiên đạo (dòng plasma có điện dẫn lớn)

Càng phát triển về phía mặt đất trường đầu dòng càng tăng làm ion hóa mãnh liệt môi trường xung quanh nó tạo nên thác điện tử chứa nhiều điện tích Càng gần mặt đất số điện tích càng lớn tạo nên dòng ngược phát triển về phía đám mây, ngược phát triển đến đám mây sẽ hoàn thành một phóng điện sét

Tốc độ dòng sét xuôi từ đám mây đến mặt đất:

Vx = 1,5.107 ÷ 2.108 cm/s

Tốc độ dòng sét ngược từ mặt đất đến đám mây:

Vng = 1,5 109 ÷ 2.1010 cm/s

Tia tiên đạo

Địa điểm phụ thuộc

Hoàn thành phóng điện sét

Hình 1.1 Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét

Giá trị dòng điện sét: Is = б.Vng

б là mật độ điện tích tia tiên đạo

Vng là vận tốc dòng ngược

c, Diễn biến dông sét ở nước ta

Ở đồng bằng dông thường xảy ra trong nội bộ không khí chiếm 25% số dông trong toàn năm Dông trong các trường hợp xâm nhập cực đới cũng đạt tới 22%, dông trong các dãy hội tụ nhiệt đới và rãnh thấp liên quan luồng gió từ phía tây và phía nam có

tỷ lệ tương đương, khoảng 20% còn một số trường hợp xảy ra giông khác là do bão đẩy lên hoặc ở ngoại vi các cơn bão chiếm tỷ lệ lớn nhất

- Diễn biến dông sét ở miền Bắc nước ta:

Xét trên toàn năm, số ngày dông trên miền Bắc nước ta thường dao động khoảng

70 - 100 ngày và số lần dông từ 150 đến 300 lần Như vậy có thể xảy ra 2 - 3 cơn dông Vùng nhiều dông nhất trên miền Bắc là vùng Tiên Yên - Móng Cái Tại đây hàng năm có

từ 250 - 300 lần dông tập chung trong khoảng từ 100 đến 110 ngày Tháng nhiều dông nhất là tháng 7 và tháng 8 có tới 25 ngày dông

Xét về diễn biến dông trong một năm ta có thể nhận thấy mùa dông không hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng Nhìn chung ở Bắc Bộ mùa dông tập trung trong khoảng từ tháng 6 đến tháng 9, ở phần phía Tây Bắc Bộ và Trung Bộ mùa dông tương đối sớm vào đầu tháng 4 Quá trình diễn biến của dông thường có một cực đại xê dịch trong khoảng từ tháng 6 ở Tây Bắc, sau tháng 7, 8 ở các nơi khác thuộc Bắc Bộ và tách thành 2 cực, tháng

5 và tháng 9 ở Hà Tĩnh và Quảng Bình

-Diễn biến dông sét ở miền Nam nước ta:

Ở miền Nam cũng có khá nhiều dông, hàng năm trung bình quan sát được 40 -50 và có khi lên đến 100 ngày tùy từng nơi, khu vực nhiều dông nhất là đồng bằng Nam Bộ, số ngày dông trung bình hằng năm lên tới 120 - 140 ngày (Sài Gòn: 138 ngày, Hà Tiên: 129 ngày) Những giá trị này chẳng những cao hơn các khu vực khác ở miền Nam mà cũng còn lớn hơn rõ rệt so với các vùng trên miền Bắc, ở Bắc Bộ chỉ khoảng trên dưới 100 ngày

Vùng Duyên Hải Trung Bộ ít dông vào khoảng 60- 70 ngày ở phần phía Bắc từ Quảng Trị đến Quảng Ngãi (Đà Nẵng: 70 ngày, Quảng Ngãi: 59 ngày) giảm xuống từ 40 đến 50 ngày ở phần phía Nam từ Bình Định trở vào đến cực Nam Trung Bộ (Quy Nhơn:

46 ngày, Nha Trang: 49 ngày, Phan Thiết: 59 ngày) Sự giảm số dông ở Duyên Hải Nam Trung Bộ cũng dễ giải thích bằng tính chất khô nóng của gió mùa hạ sau khi vượt qua dãy Trường Sơn

Tây Nguyên cũng ít dông hơn nhiều so với Nam Bộ: tùy nơi số ngày dông hàng năm vào khoảng 50 - 60 ngày (Plây cu: 91 ngày, Blao: 70 ngày)

Mùa dông nói chung là trùng với mùa hạ, là thời kì thịnh hành những khối không khí nhiệt đới xích đạo có nhiệt độ cao và độ ẩm lớn, lại có những nguyên nhân nhiệt động lực thuận lợi cho việc phát triển dông (có sự hoạt động thường xuyên của dải hội tụ nội chí tuyến, mặt đất được hun nóng mạnh) Trong mùa đông ở Nam Bộ và Tây Nguyên thỉnh thoảng cũng xuất hiện dông nhưng số ngày dông ít hơn hẳn không so sánh được với tháng mùa hạ

Ở Nam Bộ mùa dông bắt đầu vào tháng 4 và kết thúc vào tháng 11, riêng khu vực cực tây (Hà Tiên, Rạch Giá), mùa dông bắt đầu sớm hơn vào tháng 3 Trên Tây Nguyên mùa dông bắt đầu sớm hơn Nam Bộ 1 tháng từ tháng 3 và cũng kết thúc sớm hơn 1 tháng vào tháng 10 Đáng chú ý nhất là tất cả các vùng trong quá trình mùa dông đều phân biệt được hai cực đại Cực đại chính xảy ra vào tháng 5 và cực đại phụ xảy ra vào cuối tháng

9 trên phần lớn các vùng và vào tháng 8 ở phía bắc Duyên Hải Trung Bộ Đó là thời kì

mà dải hội tụ nội chí tuyến đi ngang qua các vĩ độ miền Nam trong quá trình tiến lên phía bắc và rút lui về xích đạo Trong các tháng giữa mùa, số ngày dông giảm đi rõ rệt Nam

Bộ là khu vực nhiều dông, chỉ trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 6)

có số ngày dông bình thường 10 ngày mỗi tháng, còn suốt trong 6 tháng từ tháng 5 đến tháng 10 mỗi tháng đều quan sát được từ 15 đến 20 ngày dông, tháng cực đại (tháng 5) trung bình gặp 20 ngày dông

Khu vực Tây Nguyên, trong mùa dông thường chỉ có 2, 3 tháng số ngày dông đạt tới 10 đến 15 ngày, đó là tháng 4, tháng 5 và tháng 9 Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát được 15 ngày dông ở bắc Tây Nguyên và 10 đến 12 ngày ở nam Tây Nguyên Còn các tháng khác trong mùa đông mỗi tháng chỉ gặp trung bình từ 5 đến 7 ngày dông Như vậy ta thấy Việt Nam là nước chịu nhiều ảnh hưởng của dông sét, đây là điều bất lợi cho sự phát triển kinh tế của đất nước nói chung và bất lợi cho các công tác quản lý, vận hành hệ thông điện ở Việt Nam nói riêng, điều đó đòi hỏi ngành điện cần đầu tư nhiều cho hệ thống chống sét các công trình điện, cũng như nhà thiết kế công trình điện cần tính toán sao cho hệ thống vận hành vừa đảm bảo an toàn, vừa đảm bảo về mặt kinh tế

1.2.Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện

Kết quả đo lường cho thấy biên độ dòng điện sét có thể lên tới hàng trăm kA, đây

là nguồn sinh nhiệt vô cùng lớn khi dòng điện sét đi qua vật nào đó Thực tế đã có rất nhiều dây tiếp địa do phần nối đất không tốt, khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị nóng chảy và đứt thậm chí đã có những cách điện bằng sứ bị dòng điện sét tác dụng đã bị vỡ và chảy Phóng điện sét có kèm theo việc di chuyển theo không gian lượng điện tích lớn đã

tạo ra điện trường rất mạnh làm nhiễu loạn vô tuyến và các thiết bị điện tử, ảnh hưởng của nó rất lớn ngay cả những nơi cách xa hàng trăm km

Khi sét đánh thẳng vào đường dây hoặc xuống mặt đất gần đường dây sẽ sinh ra sóng điện từ truyền dọc theo đường dây, gây nên quá điện áp tác dụng lên cách điện của đường dây Khi cách điện bị phá hủy gây ra ngắn mạch pha - đất hoặc ngắn mạch pha - pha buộc các thiết bị bảo vệ Rơ le ở 2 đầu đường dây phải hoạt động Với những đường dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt nhảy có thể gây mất ổn định cho hệ thống, nếu các hệ thống tự động ở các nhà máy làm việc không kịp thời sẽ gây ra tình trạng tan rã lưới Sóng sét có thể truyền từ đường dây vào trạm biến áp hoặc đánh thẳng vào trạm biến áp đều gây phóng điện trên cách điện trạm biến áp, điều này rất nguy hiểm như khi ngắn mạch trên thanh góp và rất dễ dẫn tới sự cố trầm trọng Mặt khác, khi có sóng sét vào trạm biến áp, nếu chống sét van đầu cực máy biến áp làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp sẽ bị chọc thủng gây thiệt hại vô cùng lớn

Từ những hậu quả do việc sét đánh gây ra ta thấy rõ tác dụng của việc tính toán thiết kế lắp đặt các thiết bị chống sét, nếu tính toán chính xác lắp đặt đủ các thiết bị chống sét sẽ tạo ra hệ thống vận hành an toàn và hiệu quả, tránh được những hậu quả xấu do sét gây ra, từ đó đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ

CHƯƠNG II BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 2.1 Khái niệm và yêu cầu chung đối với bảo vệ chống sét đường dây

Đường dây tải điện là phần tử dài nhất trong hệ thống điện, thường xuyên bị sét đánh và chịu tác dụng của quá điện áp khí quyển Quá điện áp có thể do sét đánh trực tiếp vào đường dây hoặc do sét đánh xuống mặt đất gần khu vực có đường dây đi qua

và gây cảm ứng lên đường dây Quá điện áp có thể dẫn đến cắt máy cắt đường dây, làm ảnh hưởng đến sự cung cấp điện của toàn hệ thống và đến sự an toàn của các thiết

bị trong trạm nhất là máy biến áp Nước ta là nước nhiệt đới gió mùa nên vào mùa mưa xác suất sét đánh vào đường dây rất cao nên việc tính toán bảo vệ chống sét cho đường dây là một khâu rất quan trọng, phải đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật Khi tính toán bảo vệ chống sét đường dây phải kết hợp chặt chẽ với bảo vệ chống sét cho trạm, đặc biệt là đoạn đường dây gần trạm phải được bảo vệ cẩn thận, vì khi sét đánh vào khoảng này sẽ đưa vào trạm các quá điện áp với thông số lớn gây nguy hiểm tới các thiết bị của trạm

Do trị số quá điện áp khí quyển rất lớn nên không thể chọn mức cách điện đường dây đáp ứng được hoàn toàn yêu cầu của quá điện áp khí quyển vì khi đó vốn đầu tư vào đường dây là quá lớn Vì vậy việc bảo vệ chống sét cho đường dây đến mức an toàn tuyệt đối không thể thực hiện được mà chỉ hạn chế sự cố đến mức thấp nhất, đảm bảo mức độ hợp lý về mặt kinh tế và kỹ thuật

Để đánh giá khả năng chịu sét của những đường dây khác nhau người ta dung đại lượng suất cắt đường dây

2.2 Lý thuyết tính toán

2.2.1 Phạm vi bảo vệ của dây chống sét

Để bảo vệ cho các đường dây tải điện người ta dùng dây chống sét thay cho các cột thu sét do đường dây trải dài trên một diện tích khá rộng lớn Nó được treo phía trên các dây pha, có đường kính nhỏ hơn các dây pha và được nối đất ở từng cột Các

bảo vệ của dây chống sét Phạm vi bảo vệ của dây chống sét là một vùng dọc theo chiều dài đường dây, có mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét được xắc định tương tự như cột thu sét

a Phạm vi bảo vệ của 1 dây chống sét

Hình 2.1 Phạm vi ảo vệ của 1 dây chống sét

Xét dây chống sét ở độ cao h, độ cao bảo vệ hx

Chiều rộng của phạm vi bảo vệ cho độ cao hx, là 2bx, bx được xác định như sau:

x x

b Phạm vi bảo vệ của 2 dây chống sét

Hình 2.2 Phạm vi bảo vệ của 2 dây chống sét ở cùng 1 độ cao

Xét hệ 2 dây chống sét có độ cao h, đặt cách nhau 1 khoảng O1O2 = a

Khi a 4h thì mọi vật nằm trên mặt đất ở khoảng giữa 2 dây chống sét sẽ được bảo vệ

+ Phần nằm giữa 2 dây chống sét bảo vệ cho độ cao lớn nhất h0

+ Phần ngoài khoảng giữa 2 dây chống sét là phạm vi bảo vệ cuae từng dây chống sét độc lập

2.2.2 Tính toán chung về chỉ tiêu chống sét

2.2.2.1 Góc bảo vệ của dây chống sét

Đối với đường dây tải điện

b : là phạm vi bảo vệ một bên của dây thu sét

Từ đó ta tính được góc bảo vệ giới hạn của dây thu sét

0, 6 .

0, 6

cs cs dd x

gh

cs dd cs cs dd

b tg

031

gh



 

Vậy khi góc bảo vệ   gh thì đường dây được bảo vệ hoàn toàn

Coi mật độ sét là đều trên toàn bộ diện tích vùng có đường dây đi qua, có thể tính

số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây trong một năm là:

ns : số ngày sét trong một năm

h: chiều cao trung bình của các dây dẫn

L: chiều dài của đường dây

Lấy L = 100 km ta sẽ có số lần sét đánh vào 100km dọc chiều dài đường dây trong 1 năm

Với N : tổng số lần sét đánh vào đường dây

: xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn, nó phụ thuộc vào góc bảo vệ α và được xác định theo công thức sau:

.490

c

a h logV  Trong đó: hc : chiều cao của cột (m)

2.2.2.3 Số lần phóng điện khi sét đánh vào đường dây

Khi bị sét đánh, quá điện áp tác dụng vào cách điện của đường dây (sứ và khoảng cách không khí giữa dây dẫn và dây chống sét) có thể gây ra phóng điện Khả năng phóng điện được đặc trưng bởi xác suất phóng điện Vpđ Như thế ứng với số lần sét đánh Ni thì số lần phóng điện sẽ là:

Npdi = Ni.Vpđ Xác suất phóng điện Vpđ phụ thuộc trị số quá điện áp và đặc tính cách điện (V-S) của đường dây

pd pd pd

V P U U

Với U pd : trị số điện áp giáng trên cách điện

: mức xung kích của đường dây

2.2.2.4 Số lần cắt điện khi sét đánh vào đường dây

Khi có phóng điện trên cách điện của đường dây, máy cắt có thể bị cắt ra nếu có xuất hiện hồ quang tần số công nghiệp tại nơi phóng điện Xác suất hình thành hồ quangphụ thuộc vào cường độ điện trường phân bố dọc theo đường phóng điện Có thể xác định  theo bảng sau:

Với Elv : cường độ điện trường dọc theo đường phóng điện, (kV/m)

Ulv: điện áp pha làm việc (kV)

Lpđ: chiều dài đường phóng điện (chiều dài chuỗi sứ) (m)

Vậy ta có thể tính số lần cắt điện của đường dây tương ứng với số lần sét đánh Ni là:

cd cdi

n n

2.2.2.5 Số lần cắt điện do quá điện áp cảm ứng

Số lần phóng điện do sét đánh gần đường dây cảm ứng gây phóng điện trên cách điện đường dây được tính như sau:

260 50%

15, 6 23, 4

.

U s pdcu

Trong đó: ns:số ngày sét trong một năm

h: độ treo cao trung bình của dây dẫn

U50%: mức các điện xung kích của chuỗi sứ

Như vậy số lần đường dây bị cắt điện do quá điện áp cảm ứng:

- Đường dây dùng cột thép, có chiều cao cột hc = 25 m

- Độ treo cao của dây dẫn các pha: hdd(A) = 17 m; hdd(B) = hdd(C) = 12 m

- Độ treo cao của dây chống sét: h cs = 25 m

a Các thông số cơ bản

Chiều dài chuỗi sứ là lsứ, chuỗi sứ có 12 bát, độ dài mỗi bát: l = 17cm, dùng sứ loại π -4,5 nên: lsứ = n.l = 12.17 = 204cm

- Dây chống sét là dây thép C- 70: d = 11mm; r = 5,5mm

- Dây dẫn là dây nhôm lõi thép ACSR-500/64: d = 30,6 mm; r = 15,3mm

- Với cấp 220kV, hệ số điều chỉnh vầng quang: 1, 4

- Khoảng vượt của đường dây 220kV : l = 300m

- Độ võng dây chống sét: fcs = 4m

- Độ võng dây dẫn: fdd = 4,5m

b Các số liệu tính toán

- Độ treo cao trung bình của dây

+ Độ treo cao trung bình của dây chống sét

ddA dd ddA tb

 

2

17 4,5 14 3

Z Z

- Hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét và dây dẫn

Hệ số ngẫu hợp giữa dây chống sét và dây dẫn được tính theo công thức

21 22

Z K Z

+ b21: là khoảng cách giữa dây dẫn đến hình chiếu qua mặt đất của dây chống sét

+ d21: là khoảng cách giữa dây dẫn và dây chống sét

Z22 : tổng trở sóng của dây chống sét được tính theo công thức

+ h2, r2 : chiều cao trung bình và bán kính của dây chống sét

Hình 2.5 Khoảng cách giữa dây chống sét và ảnh của nó với dây dẫn

Tính hệ số ngẫu hợp của pha A với dây chống sét

 2 2

N = (0,06 0,09).h.nngs

= (0,06 0,09).20,333.100

= 133,988 200,997 (lần/100km.năm)

Ta chọn khả năng nguy hiểm nhất là vùng xảy ra nhiều sét để tính Ta lấy giá trị

N = 272,997 lần/100km.năm là tổng số lần sét đánh vào đường dây

Có: N = Ndd + Nđc + Nkv Trong đó:

Ndd : Số lần sét đánh vào dây dẫn

Nđc : Số lần sét đánh vào đỉnh cột

Nkv : Số lần sét đánh vào khoảng vượt

- Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn

Dây dẫn pha A có góc bảo vệ lớn nhất nên khả năng bị sét đánh vào là lớn nhất,

ta chọn pha A để tính toán

Ta có: αA = 14,036o và hc = 25m

Vậy ta có

14, 036 25

A h c logV 

Hình 2.6 Sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn

Số lần cắt của đường dây được xác định theo công thức

U50% = 1140 kV là trị số xung kích điện áp bé nhất của chuỗi cách diện

Ibv là dòng điện bảo vệ được tính theo công thức

lv lv U

E 

l  62,263(kV/m)

Từ đồ thị ứng với Elv = 62,263 kV/m dóng lên ta được = 0,72

Vậy số lần cắt của đường dây trong một năm là

  0,121.0, 646.0, 72 0, 056

cđ dd

2.3.4 Tính suất cắt đường dây khi sét đánh vào khoảng vượt

Khi sét đánh vào dây chống sét trong khoảng vượt, để đơn giản ta giả thiết rằng sét đánh vào chính giữa của khoảng vượt và dòng điện sét được chia về hai phía như trên hình vẽ:

Dây chống sét

Đường dây

Hình 2.8 Hình vẽ sét đánh vào khoảng vượt

Lấy với dạng sóng góc xiên Lúc này trên dây chống sét và mỗi cột sẽ có dòng điện

Hình 2.9 Dạng sóng tính toán của dòng điện sét

Ta có phương trình của dòng điện sét dạng xiên góc

khi khi

+ Tại các thời điểm: t = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 ( )

Suất cắt đánh vào khoảng vượt được tính theo công thức

cd kv

n N V  (lần/100km.năm)

Trong đó: - Nkv : số lần sét đánh vào khoảng vượt, Nkv = 100,499

- η : xác suất hình thành hồ quang, η = 0,72

- Vpd: xác suất phóng điện

Khi đường dây tải điện bị sét đánh vào khoảng vượt của dây chống sét thì sẽ sinh

ra các điện áp là:

Điện áp tác dụng lên cách điện không khí giữa dây dẫn và dây chống sét

Điện áp tác dụng lên cách điện của chuỗi sứ

Nếu các điện áp này đủ lớn thì sẽ gây ra phóng điện sét trên cách điện làm cắt điện trên đường dây

* Suất cắt điện do quá điện áp tác dụng lên cách điện không khí giữa dây dẫn

và dây chống sét (ta xét với pha B hoặc C vì hệ số ngẫu hợp của 2 pha này nhỏ hơn

của pha A)

l: khoảng vượt của đường dây

Trong thiết kế và thi công đường dây, thường chọn khoảng cách giữa các dây đủ

lớn để tránh khả năng xảy ra phóng điện trong trường hợp này ít xảy ra và dù có xảy ra

thì xác suất hình thành hồ quang cũng rất nhỏ Vì vậy suất cắt trong trường hợp này có

thể bỏ qua

* Suất cắt điện do quá điện áp tác dụng lên chuỗi sứ

Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ khi sét đánh vào khoảng vượt của dây chống sét là

 2

Kvq: hệ số ngẫu hợp có kể đến ảnh hưởng của vầng quang dây pha với dây chống sét

Ở đây ta có K q v B K q v C  0,165 K vq A 0,276 nên ta chọn pha B(C) để tính toán Kvq

= 0,165

Vậy ta có Ucđ(t) là

  1 0,165   13, 2 114, 4  2

Thay các giá trị của a và RC vào trong công thức trên ta được bảng số liệu tương ứng

Ta có bảng đặc tính V-S của chuỗi sứ sử dụng như sau

Từ thông số của bảng trên ta vẽ được đồ thị sau

100(kA/µs) 90(kA/µs) 80(kA/µs) 70(kA/µs) 60(kA/µs) 50(kA/µs) 40(kA/µs) 30(kA/µs) 20(kA/µs) 10(kA/µs) 0

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Ucd(kV)

t(µs)

Từ đồ thị trên ta xác định được các cặp thông số (ai, ti) là giao của đường cong

Ucđ(a,t) với đường đặc tính V-S Dựa vào các thông số này ta xác định được đường cong nguy hiểm I = f(a) từ đó xác định được miền nguy hiểm và xác xuất phóng điện Vpđ

Kết quả cho ở bảng sau :

t 23,566 10,667 6,724 4,868 3,828 3,188 2,567 2,223 1,956 1,623

I 235,66 213,34 201,72 194,72 191,40 191,28 179,69 177,84 176,04 172,3

Từ các giá trị ở trên ta xác định được đường cong thông số nguy hiểm:

Xác xuất phóng điện Vpđ là xác xuất mà cặp thông số (a,I) của phóng điện sét thuộc miền nguy hiểm được tính như sau

i

bv a I

Ii(kA)

ai(kA/µs)

Hình 2.10 Đồ thị Ucđ (a,t) với R c = 7Ω

Từ đồ thị trên ta xác định được các cặp thông số (ai, ti) là giao của đường cong

Ucđ(a,t) với đường đặc tính V-S Dựa vào các thông số này ta xác định được đường cong nguy hiểm I = f(a) từ đó xác định được miền nguy hiểm và xác xuất phóng điện Vpđ

Kết quả cho ở bảng sau :

Hình 2.11 Đường cong nguy hiểm với R c = 7Ω

Xác xuất phóng điện Vpđ là xác xuất mà cặp thông số (a,I) của phóng điện sét thuộc miền nguy hiểm được tính như sau

i

bv a I

Ii(kA)

ai(kA/µs)

Vậy xác xuất phóng điện : ( 6)

1

2, 719.10

n

pd p i

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500

Ucd(kV)

t(µs)

Từ đồ thị trên ta xác định được các cặp thông số (ai, ti) là giao của đường cong

Ucđ(a,t) với đường đặc tính V-S Dựa vào các thông số này ta xác định được đường cong nguy hiểm I = f(a) từ đó xác định được miền nguy hiểm và xác xuất phóng điện Vpđ

Kết quả cho ở bảng sau :

t 17,38 7,46 4,56 3,31 2,55 2,07 1,68 1,41 1,19 1,01

I 173,8 149,2 136,8 132,4 127,5 124,2 117,6 112,8 107,1 101

Từ các giá trị ở trên ta xác định được đường cong thông số nguy hiểm:

Xác xuất phóng điện Vpđ là xác xuất mà cặp thông số (a,I) của phóng điện sét thuộc miền nguy hiểm được tính như sau

Ii(kA)

ai(kA/µs)

Ta có bảng kết quả như sau

2.3.5 Tính suất cắt đường dây do sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột

Để đơn giản và dễ tính toán ta giả thiết sét chỉ đánh vào đỉnh cột điện, khi đó phần lớn dòng điện sét sẽ đi vào nối đất cột điện, phần nhỏ còn lại sẽ đi theo dây chống sét vào các bộ phận nối đất cảu các cột lân cận như hình vẽ

Trong trường hợp này ta phải tính toán suất cắt cho pha có quá điện áp đặt lên cách điện lớn nhất Ucđ(t) max vì khi đó xác suất phóng điện của pha đó sẽ lớn nhất Do

đó ta phải tiến hành tính toán điện áp đặt lên cách điện đối với từng pha

Ucđ(t) được xác định theo công thức sau

Rc: điện trở nối đất của cột điện

ic: dòng điện sét đi vào thân cột tới bộ phận nối đất

: trị số điện cảm của cột điện tính từ mặt đất tới mức treo dây đẫn

0

dd

c dd

L h L

hdd: độ treo cao dây dẫn ở cột (m)

- Thành phần điện áp cảm ứng từ xuất hiện do hỗ cảm của dây dẫn và kênh sét gây ra

Mdd(t): hỗ cảm giữa mạch khe phóng điện sét với mạch dây dẫn

Với mạch vòng của dây dẫn - đất, trị số hỗ cảm là hàm của thời gian và chiều dài khe sét tăng cùng sự phát triển của phóng điện ngược

h K h

 : nói lên rằng (t) giảm tác dụng của dây chống sét

Kvq : hệ số ngẫu hợp giữa dây dẫn và dây chống sét khi có xét đến ảnh hưởng của vầng quang

- Thành phần điện áp do dòng điện đi trong dây chống sét gây ra

Thành phần này làm giảm điện áp trên cách điện và tỷ lệ với điện áp trong dây

chống sét qua hệ số ngẫu hợp K giữa dây dẫn và dây chống sét (có kể đến ảnh hưởng

vầng quang)

.sin 0,52 114, 4 3

điện theo thời giandi c

dt Khi tính toán dòng điện này ta có thể dựa vào sơ đồ tương đương của mạch dẫn dòng điện sét trong hai trường hợp như sau:

- Khi chưa có sóng phản xạ từ bên cạnh cột về 2kv

Hình 2.18 Sơ đồ mạch thay thế khi có sóng phản xạ

Với Lcs là điện cảm của một khoảng vượt của dây chống sét không kể ảnh hưởng vầng quang:

0

cs kv cs

Z l L

c



: Tổng trở sóng chống sét khi không xét đến ảnh hưởng vầng quang

Từ sơ đồ trên ta tính được

cs c c

* Điện áp đặt lên cách điện pha A

Ta có thông số của pha A như sau

cs kv cs

  10    0,035.3  , 540,13 2.11, 0

* Điện áp đặt lên cách điện pha B(C)

Ta có thông số của pha B(C) như sau

cs kv cs

Z l

KvqB = 0,165 , , c = 300 (m/ ) 0,3.300 90( / )

* Tính toán quá điện áp đặt lên chuỗi sứ U cđ (a,t) pha A

Ta có thông số của pha A như sau:

cs kv cs

Trong công thức trên giá trị ic và di c

dt sẽ được tính như sau

- Trước khi có sóng phản xạ từ cột lân cận về 2 2.300 2

300

kv

l c

2

2539,519 2.15 284, 760

dt ở các thời điểmt 2svà t 2s vào công thức 2.35 ta

được U cđ (t) như sau

Trước khi sóng phản xạ từ cột lân cận về t 2s