Xác định phương án lắp đặt chống sét van cho trạm một và hai máy biến áp phân phối: luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật điện với đề tài “Xác định phương án lắp đặt chống sét van cho trạm một và hai máy biến áp phân phối” là kết quả của quá trình cố gắng khôn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

* * *

QUẢN THÀNH TÀI

XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT CHỐNG SÉT VAN CHO TRẠM MỘT VÀ HAI MÁY BIẾN ÁP

PHÂN PHỐI

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

MÃ SỐ: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH

Đồng Nai, tháng 05 năm 2018

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật điện với đề tài “Xác định phương án lắp đặt chống sét van cho trạm một và hai máy biến áp phân phối”

là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua

Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với Thầy PGS.TS Quyền Huy Ánh đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này

Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Lạc Hồng, khoa Sau Đại học, khoa Cơ điện tử đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn

TÁC GIẢ

Quản Thành Tài

Tôi cam đoan rằng luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật điện với

đề tài “Xác định phương án lắp đặt chống sét van cho trạm một và hai máy biến áp phân phối” là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Những số liệu, kết quả được sử dụng trong luận văn là trung thực được chỉ rõ nguồn trích dẫn và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Quản Thành Tài

Để bảo vệ sét đánh lan truyền vào trạm biến áp phân phối, phía cao thế của trạm thường sử dụng chống sét van Trong lắp đặt thiết bị chống sét van, khoảng cách giữa thiết

bị chống sét van và đầu cực cao thế của máy biến áp là hết sức quan trọng Nếu chống sét van đặt tại đầu cực máy biến áp thì máy biến áp được bảo vệ an toàn nhất, nhưng chống sét van còn phải bảo vệ cho toàn bộ cách điện của trạm, cho nên trong trường hợp tổng quát giữa chống sét van và đầu cực máy biến áp cần có một khoảng cách phân cách Vì vậy, việc xác định khoảng cách phân cách hợp lý nhằm bảo vệ hiệu quả máy biến áp và các thiết bị đóng cắt trong trạm là rất cần thiết

Luận văn này đã đề xuất:

 Phương pháp mới để tính khoảng cách phân cách ở trạm có cấu hình khác nhau (như trạm có một máy và trạm có hai máy biến áp) có xét đến các yếu tố ảnh hưởng như: hệ số che chắn của vật thể, mật độ sét khu vực, giá trị điện cảm của dây nối hai đầu chống sét van…

 Phương pháp xác định thời gian trung bình giữa các lần hư hỏng (MTBF) của máy biến áp ở trạm có cấu hình một máy Đồng thời xây dựng được 6 đường đặc tuyến quan hệ giữa MTBF, hệ số che chắn và mật độ sét khu vực nhằm kiểm tra giá trị MTBF đối với cấu hình trạm có sẵn (trạm treo, trạm giàn, trạm nền) sao cho đảm bảo tuổi thọ máy biến áp theo yêu cầu định trước

 Xây dựng được 16 đường đặc tuyến quan hệ giữa chiều cao vật thể che chắn, khoảng cách từ đường dây đến vật thể che chắn và hệ số che chắn đối với đường dây phân phối nhằm tạo điều kiện xác định hợp lý khoảng cách phân cách bằng tay hay tự động

 Chương trình OSAL được xây dựng giúp người sử dụng dễ dàng xác định vị trí lắp đặt hợp lý chống sét van và kiểm tra MTBF đối với cấu hình trạm có sẵn Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ giúp cho các công ty tư vấn thiết kế điện, các công ty điện lực xác định vị trí lắp đặt chống sét van hợp lý khi thiết kế trạm biến áp mới hay kiểm tra giá trị MTBF của các trạm biến áp có sẵn nhằm đề xuất phương án thay đổi vị trí lắp đặt chống sét van nếu cần thiết trong khi có xem xét đến mật độ sét khu vực và các yếu tố ảnh hưởng

Bảng 3.3 Độ dốc S và giá trị điện áp phóng điện U của cách điện đường dây trên

máy biến áp được xem xét……… ………….30

Bảng 3.7 Nhập dữ liệu cho hai biến DO và Sf ứng với trường hợp H =10m…… 32

Bảng 3.8 Bảng dữ liệu cho hai biến DO và Sf ứng với trường hợp H = 5m; 6,5m; 7,5m; 9m; 10m; 12,5m; 14m; 15m; 16,5m; 18,5m; 20m; 22m, 24m; 26m; 28m; 30m

……….……… 36

Bảng 3.9 Phương trình hệ số che chắn của 16 quan hệ giữa Sf, DO và H……… 37

Bảng 3.10 Kết quả tính toán khoảng cách phân cách đối với trạm một máy biến áp

khi chưa che chắn và có che chắn……….41

Bảng 3.11 Kết quả tính toán khoảng cách phân cách đối với trạm hai máy biến áp

Bảng 3.12 Kết quả tính toán khoảng cách phân cách đối với trạm hai máy biến áp

Bảng 3.13 Giá trị MTBF của trạm biến áp treo theo Ng ứng với SJ = 1797

kV/μs……… ……… 50

Bảng 3.14 Giá trị MTBF của trạm biến áp giàn theo Ng ứng với SJ = 1399

Danh Mục Các Hình

Hình 1.1 Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp phân phối……….… ….1

Hình 1.2 Chống sét van……… ……… 3

Hình 2.1 Cấu tạo chống sét van……….….……… 6

Hình 2.2 Quan hệ theo thời gian của hệ số quá áp tạm thời T……….……10

Hình 2.3 Đặc tính điện trở phi tuyến của chống sét van MOV………… ………12

Hình 3.1 Bảo vệ quá áp TBA không xét đến khoảng cách phân cách …… …….15

Hình 3.2 Bảo vệ quá áp TBA có xét đến khoảng cách phân cách ……… 16

Hình 3.3 Kết nối chống sét van theo D.Fulchiron……… …16

Hình 3.4 Sơ đồ mạch (đường dây và trạm biến áp) dùng trong nghiên cứu truyền sóng quá điện áp sét……… ……17

Hình 3.5 Sóng tới và sóng phản xạ khi trạm biến áp có chống sét van………18

Hình 3.6 Đặt chống sét van theo ABB……… ……… ……… 19

Hình 3.7 Đường dây phân phối trên không……… …… ………20

Hình 3.8 Trạm biến áp được kết nối với cáp ngầm……… ……… 23

Hình 3.9 Bảo vệ chống sét van đối với một máy biến áp…….…… ………… 24

Hình 3.10 Che chắn gần đối tượng……… ………25

Hình 3.11 Trạm một đường dây và một máy biến áp………… …… …………27

Hình 3.12 Trạm ba đường dây và hai máy biến áp……… …….………… 29

Hình 3.13 Đặc tuyến quan hệ giữa Sf, DO và H…….……….…… ……… 31

Hình 3.14 Nhập thông số DO……… …… …… 32

Hình 3.15 Nhập thông số Sf……….…… ………… 33

Hình 3.16 Đồ thị y = Sf(DO)……….………… 34

Hình 3.17 16 đặc tuyến quan hệ giữa Sf, DO và H……….…………35

Hình 3.18 Sét đánh vào đường dây A và xem xét máy biến áp T1………….…….42

Hình 3.19 Đường dây C bị loại bỏ khi sét đánh vào đường dây A và MBA T1 được xem xét……….……… 43

Hình 3.20 Sét đánh vào đường dây C và xem xét máy biến áp T1……… …… 44

Hình 3.21 Đồ thị biễu diễn quan hệ giữa MTBF, Sf và Ng của trạm biến áp treo……… ……… ………51

Hình 3.22 Đồ thị biễu diễn quan hệ giữa MTBF, Sf và Ng của trạm biến áp giàn……….……… ……52

Hình 3.23 Đồ thị biễu diễn quan hệ giữa MTBF, Sf và Ng của trạm biến áp nền……….53

Hình 3.24 Đồ thị biễu diễn quan hệ giữa MTBF, Sf và Ng của ba trạm biến áp……… ……53

Hình 4.1 Giải thuật tính toán vị trí chống sét……… ….… 58

Hình 4.2 Giao diện chính chương trình OSAL……….……… 60

Hình 4.3 Giao diện đối với hai loại cấu hình……… ……….61

Hình 4.4 Giao diện tính toán đối với cấu hình trạm một máy biến áp……… … 61

Hình 4.5 Giao diện tính toán đối với cấu hình trạm hai máy biến áp…… …… 62

Hình 4.6 Giao diện kiểm tra MTBF đối với cấu hình trạm một máy biến áp…… 62

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Institute

Tiêu chuẩn Hoa Kỳ

cơ bản

được của máy biến áp

Operating Voltage

Điện áp danh định tần

số công nghiệp lớn nhất

hư hỏng máy biến áp

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Tóm tắt luận văn

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt

Danh mục bảng

Danh mục hình

Chương 1: TỔNG QUAN… … ……… ….1

1.1 Đặt vấn đề……….1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài……… 1

1.3 Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu……… ……… … 3

1.3.1 Mục tiêu của đề tài……… ………….……… 3

1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 3

1.4 Phương án nghiên cứu……… …3

1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu… ……….…….4

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới……… 4

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước………4

1.6 Nội dung của luận văn……… 4

Chương 2: CHỐNG SÉT VAN TRUNG ÁP…… 5

2.1 Tổng quan về chống sét van…… …… … … …5

2.2 Khái niệm về quá áp do sét và tình hình dông sét ở Việt Nam……… 6

2.2.1 Quá áp do sét……… 6

2.2.2 Tình hình dông sét ở Việt Nam……… 7

2.2.3 Kết luận……… 7

2.3 Các thuật ngữ… ……… ……….… 8

2.4 Thiết bị chống sét van MOV………… ……….12

2.4.1 Cấu tạo……….……… 12

2.4.2 Đặc tính……… 12

2.5 Điều kiện lựa chọn thiết bị chống sét van MOV……… …12

2.6 Tổng kết chương 2………14

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CHỐNG SÉT VAN BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI……… 15

3.1 Các phương pháp trước đây……… 15

3.1.1 Phương pháp xác định vị trí chống sét van dựa trên mô hình Petersen…… 15

3.1.2 Phương pháp D Fulchiron……… … 15

3.1.3 Phương pháp Benoit de Metz-Noblat………… ………….… 16

3.1.4 Phương pháp ABB……… … 19

1 Trạm biến áp kết nối với đường dây trên không và bảo vệ bằng CSV……….………… ….19

2 Trạm biến áp kết nối với cáp ngầm và bảo vệ bằng CSV … 21

3.1.5 Phương pháp J R Lucas……….… 24

1 Phương pháp đơn giản……….…….….….… 24

2 Phương pháp cải tiến……….…….…… ……26

3.2 Phương pháp xác định vị trí chống sét van theo tiêu chuẩn IEEE C62.22.2009……… … 27

3.2.1 Trạm một đường dây và một máy biến áp……….27

3.2.2 Trạm ba đường dây và hai máy biến áp………….………29

3.3 Phương pháp cải tiến xác định vị trí đặt chống sét van……….… 31

3.3.1 Hệ số che chắn……… ……….31

3.3.2 Số lần sét đánh vào đường dây phân phối………….……38

3.3.3 Điện cảm của dây nối ở hai đầu chống sét van……… 38

3.3.4 Phương pháp cải tiến xác định vị trí CSV 38

3.3.5 Áp dụng tính toán minh họa……… 39

3.4 Kiểm tra MTBF của trạm có cấu hình và vị trí đặt chống sét van định trước …….……… 47

3.4.1 Phương pháp kiểm tra MTBF đối với trạm cấu hình một máy biến áp……… 47 3.4.2 Áp dụng phương pháp kiểm tra MTBF đối với các trạm thực

tế ……….48 3.5 Tổng kết chương 3……… 54

Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CHỐNG SÉT VAN……… ……… …… 55

4.1 Chương trình xác định phương án lắp đặt chống sét van cho trạm một

và hai máy biến áp phân phối ……… ……….55

4.1.1 Chức năng của chương trình OSAL……….…… 55 4.1.2 Các thông số đầu vào và kết quả tính toán của chương trình……… 55 4.2 Giải thuật tính toán vị trí chống sét van đối với các cấu hình trạm……….………58 4.3 Chương trình tính toán Matlab……… 59 4.4 Một số bài toán ứng dụng……… … 59

4.4.1 Xác định vị trí tối ưu chống sét van cho các cấu hình trạm biến áp……….…….…59 4.4.2 Kiểm tra MTBF của máy biến áp ở trạm biến áp treo khu vực Bình Dương……… ……… 59 4.5 Các giao diện của chương trình OSAL……… …….60 4.6 Tổng kết chương 4……….… 63

Chương 5: KẾT LUẬN

5.1 Một số kết luận của đề tài……… …… 64 5.2 Hướng phát triển đề tài……… ……… 64 Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề

Sự phát triển của hệ thống điện và yêu cầu chất lượng điện năng ngày càng cao, làm cho vấn đề bảo vệ chống quá điện áp cho các thiết bị điện được quan tâm từ lâu và ngày càng cao cùng với sự cần thiết của các thiết bị chống sét đến việc vận hành an toàn, tin cậy của hệ thống cung cấp điện Nếu để xảy ra sự cố có thể làm thiệt hại về kinh tế, mất ổn định an ninh năng lượng và gây khó khăn cho đời sống sinh hoạt của cộng đồng xã hội Những sự cố có thể do con người gây ra hoặc do hiện tượng tự nhiên gây ra cũng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng điện năng, điển hình là hiện tượng sét Nghiên cứu chống sét đánh lan truyền từ đường dây vào trạm biến áp hay cảm ứng trên đường dây tải điện cũng đóng một vai trò rất quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị bảo vệ cho phù hợp

Hình 1.1 Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp phân phối (nguồn [2])

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất

hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu Số lần và cường độ sét đánh thường được xác định theo quy luật xác suất và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Bên cạnh đó, hầu hết các công trình điện gồm đường dây và trạm biến áp đều được xây dựng ngoài trời, kết cấu chủ yếu là kim loại và có chiều cao lớn, là một trong những nguyên nhân làm tăng nguy cơ tiềm tàng gây ra sự cố rủi ro thiệt hại do sét Sét đánh vào đường dây làm vỡ sứ và đứt dây, đồng thời lan truyền vào trạm biến áp gây cháy hỏng các thiết bị, trong

đó chủ yếu là máy biến áp, làm gián đoạn cung cấp điện và gây thiệt hại về kinh tế cho chi phí sửa chữa, ngừng trệ trong sản xuất và ảnh hưởng đến sinh hoạt của nhân dân

Việc xác định chính xác khu vực sẽ bị sét đánh là rất khó và không thể đảm bảo xác suất 100% hướng đi của sét đến hệ thống chống sét, và trên thực tế, do nguồn kinh phí giới hạn nên cũng không thể lắp đặt thiết bị chống sét ở tất cả mọi điểm theo dự đoán Vì vậy, việc nghiên cứu để lựa chọn, áp dụng những biện pháp hạn chế tác hại của sét đối với từng khu vực, từng đối tượng cụ thể sao cho đảm bảo cả về kinh tế và kỹ thuật là rất cần thiết không chỉ đối với riêng ngành điện, mà còn đối với nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác…

Trong thực tế, máy biến áp phân phối thường được bảo vệ bằng thiết bị chống sét van Trong đó, khoảng cách giữa thiết bị chống sét van và đầu cực cao thế của máy biến áp là hết sức quan trọng Do chống sét van còn phải bảo vệ cho toàn bộ cách điện của trạm, vì vậy trong trường hợp tổng quát này giữa chống sét van và đầu cực máy biến áp cần có một khoảng cách phân cách

Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài “XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT CHỐNG SÉT VAN CHO TRẠM MỘT VÀ HAI MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI” đi sâu vào nghiên cứu tính toán và xây dựng chương trình để xác định vị trí đặt chống sét van dạng MOV bảo vệ máy biến áp phân phối cho nhiều loại cấu hình trạm biến áp khác nhau

Hình 1.2 Chống sét van (nguồn [2])

1.3 Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu

1.3.1 Mục tiêu của đề tài

 Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, tính năng kỹ thuật và ưu nhược điểm của chống sét van;

 Tổng quan về các phương pháp bảo vệ máy biến áp mạng phân phối;

 Nghiên cứu phương pháp cải tiến xác định vị trí đặt thiết bị chống sét van hợp lý bảo vệ máy biến áp trong mạng phân phối;

 Áp dụng phương pháp cải tiến để tính toán vị trí đặt chống sét van hợp lý trong trạm biến áp

1.3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Các phương pháp bảo vệ quá áp do sét đối với máy biến áp phân phối

và đề xuất phương pháp cải tiến

 Áp dụng phương pháp cải tiến tính toán vị trí đặt chống sét van trong trạm biến áp phân phối

1.4 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp thu thập tài liệu;

 Phương pháp phân tích, tổng hợp;

 Lập trình trong môi trường Matlab;

1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Các phương pháp xác định vị trí chống sét van bảo vệ máy biến áp phân phối bao gồm:

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

 Xác định vị trí chống sét van trên cơ sở giảm rủi ro hư hỏng, Quyền Huy Ánh và các tác giả khác, Tạp chí Giáo dục Kỹ thuật, ISSN 1859-

1272, ĐHSPKT Tp HCM 19/2011

 Nghiên cứu hiệu quả bảo vệ máy biến áp của thiết bị chống sét van có xét đến các yếu tố ảnh hưởng, Quyền Huy Ánh và các tác giả khác, Tạp chí Phát Triển Khoa Học & Công Nghệ, ISSN 1859-0128, Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 8/2009

 Mô hình xung sét cải tiến và quá áp do sét đánh trực tiếp vào đường dây phân phối trung áp, Quyền Huy Ánh, Lê Hữu Chí-Tạp chí Phát Triển Khoa Học & Công Nghệ, ISSN 1859-0128, Đại Học Quốc Gia

Tp Hồ Chí Minh 3/2007

1.6 Nội dung của luận văn

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Chống sét van trung áp

Chương 3: Phương pháp xác định vị trí lắp đặt chống sét van bảo vệ máy biến áp phân phối

Chương 4: Chương trình xác định vị trí lắp đặt chống sét van

Chương 5: Kết luận

Chương 2 CHỐNG SÉT VAN TRUNG ÁP

2.1 Tổng quan về chống sét van

Trong thực tế vận hành, hiện tượng quá điện áp tạm thời do nhiều nguyên nhân gây ra như: sự cố chạm đất, thao tác đóng cắt đường dây, thiết bị, sét đánh thẳng, sét cảm ứng v.v Trong đó, quá điện áp do sét là nguy hiểm nhất, bởi vì quá điện áp này rất lớn gây phóng điện đánh thủng cách điện và phá hủy thiết bị

Các yếu tố liên quan đến việc bảo vệ quá điện áp bao gồm: thiết kế lưới điện, mức cách điện xung cơ bản (BIL) của thiết bị, đặc tính thiết bị bảo vệ

Trong thiết kế hệ thống điện, các phần tử của lưới điện phải chịu được điện

áp cao hơn mức bình thường Tuy nhiên, vấn đề này cũng cần xem xét về mặt kinh

Chống sét van là thiết bị chống sét hoàn hảo để bảo vệ quá áp cho trạm biến áp, trạm phân phối và các thiết bị điện khác

Cấu tạo của chống sét bao gồm:

 Ống sứ hay chất dẻo cách điện có hình dạng và kích thước tùy thuộc cấp điện

áp định mức sử dụng;

 Điện trở phi tuyến gồm các tấm hình trụ tròn ghép nối tiếp Điện trở phi tuyến ZnO

Hình 2.1 Cấu tạo chống sét van

Hoạt động của chống sét van chủ yếu phụ thuộc vào tính chất của điện trở phi tuyến MOV Khi có quá điện áp đặt lên chống sét van, điện trở của chống sét van nhanh chóng hạ thấp xuống tạo điều kiện để dẫn dòng xung sét qua nó xuống đất, đến khi điện áp đặt lên chống sét van chỉ còn là điện áp mạng thì điện trở của chống sét van lại tăng lên rất lớn chấm dứt dòng điện duy trì vào thời điểm thích hợp nhất

Đồng thời trong khi dẫn dòng xung sét, điện áp dư trên chống sét van cũng

có giá trị nhỏ, điều này sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị được bảo vệ

2.2 Khái niệm về quá áp do sét và tình hình dông sét ở Việt Nam

2.2.1 Quá áp do sét

Dông sét là nguồn gốc chính của quá áp có hại trên lưới phân phối, nó có thể được sinh ra do sét đánh trực tiếp hay do cảm ứng Xung điện áp sinh ra có thể thay đổi từ tăng tương đối nhỏ đến lớn gấp mấy lần điện áp pha đất bình thường

Khi sét đánh vào đường dây, hay đánh lân cận đường dây thì điện áp lưới điện vượt hơn mức cách điện định mức của đường dây và hồ quang của dòng sét sẽ chạy xuống đất ngay lập tức Đồng thời, các sóng điện sét cảm ứng trên dây dẫn sẽ lan truyền đi dọc theo đường dây, gây quá áp đánh thủng cách điện thiết bị

Càng nắm được các đặc tính của sét thì việc lắp đặt các thiết bị bảo vệ càng hiệu quả Đây là một lĩnh vực mà các nhà khoa học đã có những bước nghiên cứu nhiều

tiến triển và các kỹ sư thiết kế có thể phân những xung sét thành những dạng khác nhau dựa vào kích thước và phạm vi của xung quá điện áp Một xung sét tiêu biểu

có xung đầu sóng rất dốc, có nghĩa là điện áp của nó tăng với tỷ lệ cả triệu vôn trên một giây Thực tế 15% các đỉnh của sét xảy ra dưới 1μs Xung đầu dốc được nối tiếp bởi một đuôi sóng ngắn, nghĩa là sau khi điện áp đạt đỉnh thì thời gian mà sự cố điện áp đó giảm xuống còn một nửa giá trị điện áp đỉnh là trong khoảng thời gian

200 μs và hoàn toàn triệt tiêu trong khoảng 1000μs

2.2.2 Tình hình dông sét ở Việt Nam

Việt Nam là một nước thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, cường độ hoạt động của dông sét rất mạnh

Từ các nguồn số liệu khác nhau về ngày dông, giờ dông của các đài trạm thuộc các tỉnh thành, qua xử lý tính toán đã phân ra được 5 vùng đặt trưng về cường độ dông sét trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, bao gồm:

 Khu vực đồng bằng ven biển miền Bắc (khu vực A)

 Khu vực miền núi trung du miền Bắc (khu vực B)

 Khu vực miền núi trung du miền Trung (khu vực C)

 Khu vực ven biển miền Trung (khu vực D)

 Khu vực đồng bằng miền Nam (khu vực E)

Bảng 2.1 Thông tin dông sét tại các khu vực của Việt Nam

Khu vực Ngày dông TB

(ngày/năm)

Giờ dông TB (giờ/năm)

Mật độ sét TB (lần/km 2 năm)

Nhiều thiết bị khoa học hiện đại được dùng để đo lường và ghi lại dòng sét, đã cho thấy phạm vi thay đổi rất rộng của giá trị dòng điện từ: 1000A đến 200kA cho

thấy mức độ khó đoán của biên độ sét Sự nghiên cứu phân tích cho thấy dòng chạy qua chống sét van MOV chỉ khoảng 1/10 tổng giá trị của dòng điện sét nhưng đặc biệt lưu ý là chỉ khoảng 5 số sét trên lưới điện phân phối vượt quá giá trị 10kA

2.3 Các thuật ngữ

 Điện áp định mức U r (Rated Voltage)

Theo tiêu chuẩn IEC: Điện áp định mức của chống sét là giá trị hiệu dụng cho

phép tối đa của điện áp tần số công nghiệp đặt vào hai cực chống sét mà tại đó chống sét được thiết kế để vận hành đúng ở các điều kiện được thiết lập trong các thí nghiệm chu kỳ làm việc (Operating duty test)

Điện áp định mức được sử dụng như là một thông số tham khảo các đặc tính vận hành của chống sét

Theo tiêu chuẩn ANSI: Điện áp định mức chu kỳ làm việc (Duty Cycle

Voltage Rating) là thuật ngữ gần với Ur của IEC Theo ANSI, điện áp chu kỳ làm việc cũng được định nghĩa là một chu kỳ thử nghiệm khá phức tạp Điện áp định mức chu kỳ làm việc là điện áp mà tại giá trị này các mẫu thử nghiệm được nạp điện mà không gia nhiệt trước Điện áp thử nghiệm này được giữ khoảng 20 phút, trong thời gian đó 20 xung dòng phân loại (thí dụ 10kA, 8/20 s) được sử dụng với khoảng thời gian giữa các lần thao tác là 50 giây đến 60 giây

Hiển nhiên, sự xác định định mức chống sét theo tiêu chuẩn ANSI không thể

đo trực tiếp trên chống sét, cũng không liên quan đến các điều kiện làm việc gắn chặt với các đánh giá thử nghiệm

 Dòng điện quy chuẩn I ref (Reference current)

Theo tiêu chuẩn IEC: Dòng điện quy chuẩn là giá trị đỉnh (giá trị đỉnh của hai

cực sẽ cao hơn nếu dòng điện bất đối xứng) của thành phần điện trở ở dòng điện tần

số công nghiệp được sử dụng để xác định điện áp quy chuẩn của chống sét Dòng điện quy chuẩn phải đủ lớn để có thể bỏ qua các ảnh hưởng của điện dung tản của chống sét tại giá trị điện áp quy chuẩn đo được và được quy định bởi nhà sản xuất Theo tiêu chuẩn IEC 99 - 4 thì dòng điện quy chuẩn cho phép khi đặt điện áp xoay chiều tần số công nghiệp vào hai cực của chống sét là tương ứng với mật độ dòng điện khoảng (0,05mA1,0mA)/cm2 của tiết diện đĩa MOV của các chống sét loại một trụ

Theo tiêu chuẩn ANSI: Dòng điện quy chuẩn là giá trị đỉnh của thành phần

điện trở của dòng điện tần số công nghiệp đủ lớn để có thể bỏ qua các ảnh hưởng của các điện dung tản của chống sét Mức dòng điện này do nhà sản xuất quy định Theo tiêu chuẩn ANSI C62 - 11 thì khi nâng điện áp lên 1,25 lần điện áp làm việc liên tục lớn nhất MCOV (Maximum Continuous Operating Voltage) vào hai cực của chống sét thì dòng điện qua chống sét là dòng điện quy chuẩn

Dòng điện quy chuẩn cho phép theo tiêu chuẩn này là (0,05 mA  1,0 mA)/cm2

của tiết diện đĩa MOV

 Điện áp quy chuẩn U ref (Reference Voltage)

Theo tiêu chuẩn IEC: Điện áp quy chuẩn là giá trị đỉnh của điện áp tần số

công nghiệp chia cho 2 được sử dụng cho chống sét để đạt dòng điện quy chuẩn Điện áp quy chuẩn của một tổ hợp gồm nhiều chống sét ghép lại là tổng số của các điện áp quy chuẩn thành phần

Theo tiêu chuẩn ANSI: Điện áp quy chuẩn là giá trị đỉnh thấp nhất của điện

áp tần số công nghiệp của cực độc lập chia cho 2 , được yêu cầu tạo ra thành phần điện trở của dòng điện bằng dòng quy chuẩn của chống sét Điện áp quy chuẩn của một tổ hợp gồm nhiều chống sét ghép nối tiếp là tổng số của các điện áp quy chuẩn của từng thành phần Mức điện áp này do nhà sản xuất quy định

 Điện áp vận hành liên tục U c (Continuous Operating Voltage - COV)

Theo tiêu chuẩn IEC: Uc (COV) là giá trị hiệu dụng của điện áp tần số công nghiệp tối đa được thiết kế mà điện áp này có thể sử dụng liên tục giữa hai cực của chống sét

Khi so sánh COV của các chống sét các nhà sản xuất khác nhau cần lưu ý là không phải khi một chống sét có COV lớn hơn là đặc tính chống sét tốt hơn Bởi vì giá trị COV được thiết kế là có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất

Theo tiêu chuẩn ANSI: Thuật ngữ MCOV (Maximum Continuous Operating

Voltage) là giá trị hiệu dụng của điện áp tần số công nghiệp tối đa có thể áp đặt liên tục vào hai cực của chống sét

Theo tiêu chuẩn ANSI tất cả các định mức chống sét đều được liệt kê trong một bảng có MCOV tương ứng cho mỗi định mức điện áp chu kỳ làm việc

Trong trường hợp này, có một sự quan hệ cố định giữa MCOV và định mức

chu kỳ làm việc và không xem xét đến việc áp dụng thực tế Do vậy, MCOV được

sử dụng như là điện áp thí nghiệm trong các thí nghiệm chủng loại (type test) theo

tiêu chuẩn ANSI Không có xem xét sự phân bố điện áp không tuyến tính làm cho

các thử nghiệm theo ANSI ít khắc nghiệt so với các thử nghiệm theo IEC

 Quá điện áp tạm thời TOV (Temporary Over Voltage)

Quá điện áp với tần số vài Hz đến vài trăm Hz, thời gian kéo dài từ vài ms đến

hàng giờ Các nguyên nhân của quá áp tạm thời có thể là chạm đất một pha, hai pha,

cộng hưởng sắt từ trong lưới điện, sa thải phụ tải Thông thường xung này không

được quá 3 pu và không gây nguy hiểm trong vận hành lưới điện Tuy nhiên, nó là

yếu tố quyết định đến kích cỡ của chống sét

 Hệ số bền chịu đựng quá áp tạm thời T

TOV là một hàm số theo thời gian t ở nhiệt độ môi trường t = 60oC (nhiệt độ

không khí bên ngoài chống sét) Đường đặc tuyến ở trên không mang tải trước,

đường đặc tuyến phía dưới có mang tải trước, t là khoảng thời gian quá áp tần số

công nghiệp Hệ số độ bền chịu đựng quá áp tạm thời T là khả năng chịu đựng TOV

của chống sét van được định nghĩa như sau :

C

TOVT

U

 (2.1)

Hình 2.2 Quan hệ theo thời gian của hệ số quá áp tạm thời T

 Điện áp kẹp, điện áp dư Ures (Residual voltage)

Điện áp dư Ures là điện áp xuất hiện giữa hai cực chống sét trong quá trình dòng điện phóng chạy qua chống sét Nó phụ thuộc vào biên độ cũng như dạng sóng của dòng điện phóng và được biểu thị ở giá trị đỉnh Đối với các biên độ và dạng sóng khác với dòng điện phóng định mức, điện áp dư thường được biểu thị bằng %

so với điện áp phóng ở dòng điện định mức

 Hệ số sự cố chạm đất K e (Earth fault factor)

Hệ số chạm đất Ke là tỷ số của điện áp ở các pha không bị sự cố trong quá trình

sự cố đối với điện áp trước khi bị sự cố chạm đất (Bảng 2.2)

Bảng 2.2 Hệ số sự cố chạm đất Ke

Khi đề cập đến dung lượng năng lượng phải kèm theo chu trình thử nghiệm nếu không thì không có nghĩa Cũng cần lưu ý các số liệu cho bởi các nhà sản xuất thường khác nhau và khó so sánh trừ phi chúng cũng được tiến hành với các chu trình thử nghiệm tương đương Các số liệu có thể được giới thiệu bằng nhiều cách

chẳng hạn như kJ/kV MCOV hay kJ/kV định mức Có thể xem sự khác nhau là 25% định mức là khoảng 1,25 lần MCOV

2.4 Thiết bị chống sét van MOV (Metal Oxide Varistor)

2.4.1 Cấu tạo

Biến trở MOV bao gồm chủ yếu là oxit kẽm (khoảng 90% trọng lượng) và một lượng nhỏ các oxit kim loại khác còn được gọi là phụ gia như: bismuth, cobalt, antimany và oxit măng gan

2.4.2 Đặc tính

Hình 2.3 Đặc tính phi tuyến của thiết bị chống sét van MOV

Ở điện áp vận hành bình thường, điện trở của phần tử ZnO có trị số rất lớn và được xem như là cách ly với hệ thống

Khi có quá điện áp, điện trở của MOV giảm xuống rất thấp và dẫn dòng điện xung chạy qua, như vậy sẽ bảo vệ được các thiết bị khỏi bị phá hỏng khi có quá điện áp xảy ra

Dòng điện chạy qua chống sét van là dòng phóng điện và điện áp giữa hai cực của nó được gọi là điện áp dư Như vậy, tổng của điện áp dư của chống sét van với điện áp rơi trên dây nối là điện áp đặt lên thiết bị được bảo vệ trong thời gian xảy ra phóng điện

Sau khi cho dòng điện phóng qua, và điện áp hệ thống trở lại điện áp vận hành bình thường thì điện trở của chống sét van MOV lại tăng cao và trở về chế độ làm việc như một thiết bị cách ly

2.5 Điều kiện lựa chọn thiết bị chống sét van MOV

Điều kiện lựa chọn thiết bị chống sét van MOV như sau:

* Bước 1: Xác định môi trường lắp đặt của chống sét

Ở bước này cần xác định yếu tố môi trường bên ngoài nơi chống sét sẽ được lắp đặt như: CSV được lắp đặt trong nhà hay ngoài trời, mức độ ô nhiễm để xác định chiều dài đường rò của vỏ bọc cách điện

Ngoài ra cũng cần chú ý đến điều kiện làm việc không bình thường sau đây:

 Nhiệt độ môi trường xung quanh: > +400C hay < -400C

 Độ cao nơi lắp đặt so với mực nước biển lớn: >1000m các CSV chế tạo theo tiêu chuẩn ANSI độ cao này là h > 1800 m (6000 feet)

 Hơi nước có thể gây hư hỏng bề mặt của cách điện ngoài

 Sự nhiễm bẩn quá mức gây ra bởi khói, bụi, hơi muối hay các vật liệu dẫn điện khác

 Lắp đặt những nơi mà có các yếu tố quá mức như hơi nước, độ ẩm, nước chảy thành dòng

 Lau chùi chống sét van mà không cắt điện

 Sự pha trộn các khả năng phát nổ như bụi, khí hay hơi

 Các điều kiện cơ học không bình thường (động đất, rung động, tốc độ gió cao, băng đóng dày)

 Lưu kho hay vận chuyển không bình thường

 Tần số dưới 48Hz hay trên 62Hz

 Nguồn nhiệt lắp đặt gần nơi chống sét van

* Bước 2: Xác định các thông số của hệ thống

Điện áp cực đại của hệ thống là giá trị hiệu dụng cao nhất của điện áp dây xảy

ra trong điều kiện vận hành bình thường ở một thời điểm và vị trí nào đó trong hệ thống

Với Ur là điện áp định mức hệ thống thì: Um = (1,05  1,1)Ur

Hệ số Ke phụ thuộc vào phương thức nối đất của điểm trung tính, tham khảo số liệu Ke ở Bảng 2.2

c Xác định giá trị quá điện áp tạm thời

Thông thường giá trị UTOV được hiểu là điện áp ở sự cố chạm đất một pha Biên độ UTOV được xác định như sau:

UTOV 1𝜙 = Ke x Um/√3 (2.2) Cần lựa chọn: UTOVCSV  UTOVNET

* Bước 3: Kiểm tra các lý do khác xảy ra TOV

Thông thường TOV xuất hiện khi có sự cố chạm đất, hoặc do sa thải phụ tải

Tuy nhiên ở một số kết cấu lưới nào đó có thể xảy ra quá điện áp cộng hưởng, điều

này cũng có thể xảy ra khi các cực máy cắt tác động không đồng thời Quá điện áp

cộng hưởng không được dùng làm cơ sở để tính chọn TOV của chống sét

Operating Voltage - COV)

COV hay MCOV là trị số hiệu dụng của điện áp tần số công nghiệp cho phép

đã được thiết kế cho chống sét mà có thể áp dụng liên tục vào hai cực của chống sét

phân bố dọc theo chống sét không hoàn toàn đồng nhất

a Đối với lưới trung tính cách đất t  2 giờ (theo quy trình vận hành hiện nay

ở Việt Nam, cho phép thời gian tách điểm sự cố txl  2 giờ)

b Đối với các lưới trung tính trực tiếp nối đất, nên chọn t = 10s, giá trị này phù

hợp với thực trạng bảo vệ rơle hiện nay ở Việt Nam

Hai giá trị đề xuất ở a và b được sử dụng để kiểm tra sự phù hợp của chống sét

dự kiến cấu hình lưới điện

2.6 Tổng kết chương 2

Chương này đã trình bày tổng quan về thiết bị chống sét van MOV, các thuật

ngữ liên quan theo hai tiêu chuẩn ANSI và IEC Đồng thời, trình bày điều kiện lựa

chọn thiết bị chống sét van theo thông số hệ thống

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CHỐNG SÉT VAN BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP PHÂN PHỐI

3.1 Các phương pháp trước đây

3.1.1 Phương pháp Petersen [1]

Phương pháp này giả thiết chống sét van đặt tại đầu cực máy biến áp cần bảo

vệ (Hình 3.1) Vì vậy không quan tâm đến sóng phản xạ

Z

Transformer

U t

Hình 3.1 Bảo vệ quá áp TBA không xét đến khoảng cách phân cách

Trường hợp này dòng định mức chống sét van được chọn theo điều kiện:

CSV 2.U U t p

Ưu điểm: Phương pháp này đơn giản

Nhược điểm: Không sử dụng được khi chống sét van không đặt tại đầu cực thiết

bị cần bảo vệ

3.1.2 Phương pháp D.Fulchiron [3]

Xét cấu hình trạm biến áp một máy biến áp kết nối với đường dây trên không (Hình 3.2)

Arrester

D,C

U p J

S J

Hình 3.2 Bảo vệ quá áp TBA có xét đến khoảng cách phân cách

Phương pháp này dựa trên sự chênh lệch mức cách điện xung cơ bản của máy biến áp và mức bảo vệ của chống sét van để xác định được khoảng cách phân cách tối đa D cho phép:

Nhận xét:

Phương pháp này có ưu điểm là có xét đến khoảng cách phân cách cho phép giữa chống sét van và đầu cực máy biến áp Tuy nhiên, vẫn chưa tính đến thời gian đầu sóng và sóng phản xạ

3.1.3 Phương pháp Benoît de Metz-Noblat [4]

Phương pháp này có xét đến độ dốc đầu sóng (T), sóng phản xạ trong các trường hợp khác nhau Sét xung quá điện áp lan truyền theo đường dây đi vào trạm biến áp được bảo vệ bằng chống sét van (Hình 3.4)

Hình 3.3 Kết nối chống sét van theo D.Fulchiron

Hình 3.4 Sơ đồ bảo vệ quá áp TBA có xét đến truyền sóng quá điện áp

Những thành phần trong Hình 3.4 bao gồm:

a Đường dây: Z (𝛺) là tổng trở sóng đường dây C (m/µs) là tốc độ truyền sóng trên đường dây, D (m) là khoảng cách giữa chống sét van và đầu cực máy biến áp,  = D/C là thời gian truyền sóng giữa hai điểm A và B

b Chống sét van: Up (kV) là mức bảo vệ của chống sét van

c Hệ thống nối đất: Có tổng trở giả thiết gần bằng không

d Dây nối: Giữa đường dây và chống sét van, chống sét van đến đất không

đáng kể

e Máy biến áp: Có tổng trở đầu vào lớn hơn nhiều so với tổng trở đường dây Z

f Sóng quá điện áp: Độ dốc đầu sóng S = du/dt; Thời gian sóng quá điện áp

tăng từ giá trị 0 đến giá trị Up là T = Up/S

Giá trị quá điện áp cực đại trên đầu cực máy biến áp được xem xét trong 3 trường hợp tương ứng với quan hệ của giá trị T theo  (Bảng 3.1)

Bảng 3.1 Điện áp cực đại tại đầu cực máy biến áp

Điện áp cực đại tại đầu cực MBA

Giải thích

1

p C.U

3

p C.U

Giữa trường hợp 1 và trường hợp 2

Hình 3.5 Sóng tới và sóng phản xạ khi trạm biến áp có trang bị chống sét van

Điện áp lớn nhất bằng 2U 0 ở thời điểm T 1

là thời điểm nguy hiểm nhất Mức bảo vệ của chống sét van U p

Điện áp U 0 là sóng tới chống sét van vào thời điểm T 0

Điện áp u là sóng phản xạ về tới chống sét van vào thời điểm T 0

(U 0 + U = U p => bắt đầu dẫn điện)

Thời điểm T 0 T 1

CSV (thiết bị bảo vệ)

MBA (thiết bị cần bảo vệ)

nhiên, phương pháp này vẫn còn một số hạn chế như: chưa tính đến tổng trở dây nối giữa chống sét van và thiết bị bảo vệ, cũng như giữa chống sét van và đất, đặc tính thực của chống sét van, cấu hình mạng điện, các phần tử mang có tính dung (như máy biến áp)…

3.1.4 Phương pháp ABB [5]

Phương pháp xác định khoảng cách phân cách đề xuất bởi ABB cũng gần như phương pháp của Benoît de Metz-Noblat Nhưng có tính đến đường dây nối giữa chống sét van với đường dây và chiều dài dây đến đầu cực máy biến áp, đồng thời cũng xét đến kiểu kết cấu trạm đường dây trên không và trạm có kết cấu đường dây cáp ngầm

Hình 3.6 Đặt chống sét van tại đầu cực MBA

1 Trạm biến áp kết nối với đường dây trên không và bảo vệ bằng CSV

Xét đường dây phân phối trên không kết nối với TBA trình bày ở Hình 3.7 Quá điện áp Ut truyền sóng vào với tốc độ C hướng theo đường dây vào đầu

cực E Tại điểm E là thiết bị điện được bảo vệ (máy biến áp) Khi sóng truyền tới E,

Nó được phản xạ và điện áp tăng 2Ut Chức năng chống sét van (CSV) là bảo vệ thiết bị điện từ lúc bắt đầu tiến tới giá trị điện áp cao không cho phép

Hình 3.7 đường dây phân phối trên không

Ghi chú: Ut (kV): Sóng quá áp lan truyền CSV: Chống sét van

trên đường dây a, b (m) : Chiều dài dây

C (m/µs): Tốc độ truyền sóng E : Cuối đường dây

S (kV/µs): Độ dốc đầu sóng UE(kV): Quá áp tại E

Giả sử cho rằng độ dốc đầu sóng S của sóng quá điện áp truyền vào là hằng số theo thời gian, giá trị lớn nhất UE được xác định theo biểu thức sau:

Theo kinh nghiệm, hệ số an toàn được chọn bằng 1,2 thì sẽ đảm bảo hiệu bảo

vệ giữa BIL của thiết bị điện và xung quá áp UE tại đầu cực thiết bị điện

E P

2.S a b BIL U U

Nếu tổng đường dây đấu nối là a + b nhỏ hơn khoảng cách bảo vệ D của thiết

bị chống sét thì thiết bị điện được bảo vệ tại điểm E Các giá trị BIL, Up và S được ước tính trong Bảng 3.2 và Bảng 3.3

Bảng 3.2 Điện áp cách điện cơ bản (BIL) và điện áp bảo vệ

của chống sét van (Up) với Up = 4.pu

Bảng 3.3 Độ dốc S và giá trị điện áp phóng điện U của cách điện

đường dây trên không

2 Trạm biến áp kết nối với cáp ngầm và bảo vệ bằng CSV

a Bảo vệ quá điện áp cho cáp

Sự khác nhau chủ yếu giữa dữ liệu điện của đường dây trên không và cáp là trở kháng xung dây dẫn với đất Giá trị này đối với đường dây phân phối trên không

từ 300  đến 450  và đối với cáp từ 20  đến 60 

Sự khác biệt này gây ra sự giảm rõ rệt của quá điện áp do sét khi xung sét truyền vào cáp Xung điện áp đi vào cáp bị suy giảm và bị phản xạ tại cuối cáp làm điện áp tăng lên gấp đôi Sau đó, xung truyền trở lại qua cáp và phản xạ thêm một lần nữa v.v Bằng cách này, quá điện áp trong cáp tăng đều đều mặc dù độ dốc quá điện áp trong cáp thấp hơn thực sự, trị số đỉnh này gần bằng quá điện áp do sét trên đường dây

Bảng 3.4 trình bày cách xác định chiều dài cho phép lớn nhất của đoạn cáp với một bên là thiết bị bảo vệ chống sét ứng với hai loại cột (cột gỗ, xà đỡ nối đất) Trong đó, Zk (𝛺) là tổng trở sóng cáp, chiều dài dây nối từ đầu cực chống sét van đến cáp là 1 m

Bảng 3.4 Chiều dài lớn nhất Dk của đoạn cáp nối giữa CSV và đầu cực MBA

b Máy biến áp đặt tại cuối đoạn cáp ngầm

Đây là trường hợp thường gặp ở những khu vực đường dây trên không do địa hình không thể đấu nối trực tiếp máy biến áp (Hình 3.8)

Trong Hình 3.8, CSV1 là chống sét van ở cột chuyển tiếp đường dây trên không và đoạn cáp ngầm, CSV2 là chống sét van nối giữa đầu cuối của đoạn cáp và máy biến áp với các khoảng cách a, b

D k

CSV 2

a b

V k

MBA S

CSV 1

C U

V T t

Hình 3.8 TBA kết nối với cáp ngầm và bảo vệ bằng CSV

DK (m): Chiều dài cáp CSV1, CSV2: Các chống sét van

a, b (m): Chiều dài các dây nối Vk(kV) Điện áp lớn nhất tại cuối đoạn cáp MBA: Máy biến áp VT(kV): Điện áp lớn nhất tại MBA

Về nguyên tắc b càng nhỏ càng tốt, để CSV2 bảo vệ quá áp đầu cuối của cáp Nếu b tăng thì Vk tăng rất nhanh Nếu xem điện dung của máy biến áp là 2nF (trường hợp điện dung bé hơn thì khoảng cách a tăng lên), trong đó Zk là tổng trở sóng của cáp, với khoảng cách a trong bảng thì không cần lắp đặt thêm chống sét van ở máy biến áp

Bảng 3.5 Khoảng cách phân cách tối đa giữa CSV2 và đầu cực MBA,với b = 0

 Đối với trạm kết nối với đường dây trên không: có tính đến khoảng cách từ

chống sét van đến đường dây trên không (b) và khoảng cách từ điểm chung dây nối chống sét van với đường dây đến đầu cực máy biến áp (a), độ dốc sóng (S)

 Đối với trạm kết nối với đường dây kết nối với cáp ngầm: có tính đến tổng

trở sóng của cáp, chiều dài cáp, quá áp đoạn cuối cáp, loại cột, phần tử mang

tính dung (máy biến áp)

Tuy nhiên, phương pháp này chưa quan tấm đến hệ số che chắn, cấu hình trạm

phức tạp, mật độ sét khu vực, tổng trở các dây nối của hai đầu chống sét van, độ dốc

chọn lựa theo kinh nghiệm

3.1.5 Phương pháp J R Lucas [6]

1 Phương pháp đơn giản

Theo phương pháp này cần xác định biên độ dòng sét (I0) Từ đó tính được độ

dốc đầu sóng tại điểm kết nối giữa đường dây và chống sét van (SA) Trên cơ sở các

dữ liệu này tính được khoảng cách phân cách D (Hình 3.9)

Hình 3.9 TBA 1 máy, bảo vệ bằng CSV

I0 (kA): Biên độ dòng sét Up (kV): Mức bảo vệ của chống sét van

S0(kV/µs) Độ dốc tại O D (m): Khoảng cách phân cách

SA(A) Độ dốc tại điểm x (m): Khoảng cách chỗ sét đánh đến điểm

 : Hệ số phản xạ chung dây nối CSV và đường dây

Số lần sét đánh trực tiếp (N) vào đường dây phân phối phụ thuộc vào:

Hình 3.10 thể hiện che chắn của các vật thể (toà nhà, cây cối…) gần đường dây phân phối

Hình 3.10 Đường dây được che chắn

C  , điện áp đỉnh của máy biến áp

được xác định bởi biểu thức:

2 Phương pháp cải tiến

Phương pháp này cần xác định số lần xung sét nhận được tại điểm A trong một năm (Nf) Từ đó, tính được độ dốc đầu sóng tại điểm kết nối giữa đường dây và chống sét van (SA) Trên cơ sở các dữ liệu này tính được khoảng cách phân cách D (Hình 3.9)

Dòng sét gây nên độ dốc Iox của sóng đi vào lớn hơn SA sau khi đánh vào đường dây tại một khoảng cách x cách xa tính từ điểm A: