Báo cáo Kỹ thuật điện cao áp

---------------  --------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP -------------------------- ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 1 Ch−¬ng 1 : hiÖn t−îng d«ng sÐt vμ ¶nh h−ëng cña d«ng sÐt ®Õn hÖ thèng ®iÖn viÖt nam HÖ thèng ®iÖn lμ mét bé phËn cña hÖ thèng n¨ng l−îng bao gåm NM§ - ®−êng d©y - TBA vμ c¸c hé tiªu thô ®iÖn. Trong ®ã cã phÇn tö cã sè l−îng lín vμ kh¸ quan träng ®ã lμ c¸c TBA, ®−êng d©y. Trong qu¸ tr×nh vËn hμnh c¸c phÇn tö nμy chÞu ¶nh h−ëng rÊt nhiÒu sù t¸c ®éng cña thiªn nhiªn nh− m−a, giã, b·o vμ ®Æc biÖt nguy hiÓm khi bÞ ¶nh h−ëng cña sÐt. Khi cã sù cè sÐt ®¸nh vμo TBA, hoÆc ®−êng d©y nã sÏ g©y h− háng cho c¸c thiÕt bÞ trong tr¹m dÉn tíi viÖc ngõng cung cÊp ®iÖn vμ g©y thiÖt h¹i lín tíi nÒn kinh tÕ quèc d©n. §Ó n©ng cao møc ®é cung cÊp ®iÖn, gi¶m chi phÝ thiÖt h¹i vμ n©ng cao ®é an toμn khi vËn hμnh chóng ta ph¶i tÝnh to¸n vμ bè trÝ b¶o vÖ chèng sÐt cho HT§. 1.1 - HiÖn t−îng d«ng sÐt 1.1.1 - Kh¸i niÖm chung: D«ng sÐt lμ mét hiÖn t−îng cña thiªn nhiªn, ®ã lμ sù phãng tia löa ®iÖn khi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc kh¸ lín (trung b×nh kho¶ng 5km). HiÖn t−îng phãng ®iÖn cña d«ng sÐt gåm hai lo¹i chÝnh ®ã lμ phãng ®iÖn gi÷a c¸c ®¸m m©y tÝch ®iÖn vμ phãng ®iÖn gi÷a c¸c ®¸m m©y tÝch ®iÖn víi mÆt ®Êt. Trong ph¹m vi ®å ¸n nμy ta chØ nghiªn cøu phãng ®iÖn gi÷a c¸c ®¸m m©y tÝch ®iÖn víi mÆt ®Êt (phãng ®iÖn m©y - ®Êt). Víi hiÖn t−îng phãng ®iÖn nμy g©y nhiÒu trë ng¹i cho ®êi sèng con ng−êi. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 2 C¸c ®¸m m©y ®−îc tÝch ®iÖn víi mËt ®é ®iÖn tÝch lín, cã thÓ t¹o ra c−êng ®é ®iÖn tr−êng lín sÏ h×nh thμnh dßng ph¸t triÓn vÒ phÝa mÆt ®Êt. Giai ®o¹n nμy lμ giai ®o¹n phãng ®iÖn tiªn ®¹o. Tèc ®é di chuyÓn trung b×nh cña tia tiªn ®¹o cña lÇn phãng ®iÖn ®Çu tiªn kho¶ng 1,5.10 7cm/s, c¸c lÇn phãng ®iÖn sau th× tèc ®é t¨ng lªn kho¶ng 2.10 8 cm/s (trong mét ®ît sÐt ®¸nh cã thÓ cã nhiÒu lÇn phãng ®iÖn kÕ tiÕp nhau bëi v× trong cïng mét ®¸m m©y th× cã thÓ h×nh thμnh nhiÒu trung t©m ®iÖn tÝch, chóng sÏ lÇn l−ît phãng ®iÖn xuèng ®Êt). Tia tiªn ®¹o lμ m«i tr−êng Plasma cã ®iÖn tÝch rÊt lín. §Çu tia ®−îc nèi víi mét trong c¸c trung t©m ®iÖn tÝch cña ®¸m m©y nªn mét phÇn ®iÖn tÝch cña trung t©m nμy ®i vμo trong tia tiªn ®¹o. PhÇn ®iÖn tÝch nμy ®−îc ph©n bè kh¸ ®Òu däc theo chiÒu dμi tia xuèng mÆt ®Êt. D−íi t¸c dông cña ®iÖn tr−êng cña tia tiªn ®¹o, sÏ cã sù tËp trung ®iÖn tÝch kh¸c dÊu trªn mÆt ®Êt mμ ®Þa ®iÓm tËp kÕt tïy thuéc vμo t×nh h×nh dÉn ®iÖn cña ®Êt. NÕu vïng ®Êt cã ®Þªn dÉn ®ång nhÊt th× ®iÓm nμy n»m ngay ë phÝa d−íi ®Çu tia tiªn ®¹o. Cßn nÕu vïng ®Êt cã ®iÖn dÉn kh«ng ®ång nhÊt (cã nhiÒu n¬i cã ®iÖn dÉn kh¸c nhau) th× ®iÖn tÝch trong ®Êt sÏ tËp trung vÒ n¬i cã ®iÖn dÉn cao. Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn sÏ ph¸t triÓn däc theo ®−êng søc nèi liÒn gi÷a ®Çu tia tiªn ®¹o víi n¬i tËp trung ®iÖn tÝch trªn mÆt ®Êt vμ nh− vËy ®Þa ®iÓm sÐt ®¸nh trªn mÆt ®Êt ®· ®−îc ®Þnh s½n. Do vËy ®Ó ®Þnh h−íng cho c¸c phãng ®iÖn sÐt th× ta ph¶i t¹o ra n¬i cã mËt ®é tËp trung ®iÖn diÖn tÝch lín. Nªn viÖc b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp cho c¸c c«ng tr×nh ®−îc dùa trªn tÝnh chän läc nμy cña phãng ®iÖn sÐt. NÕu tèc ®é ph¸t triÓn cña phãng ®iÖn ng−îc lμ ν vμ mËt ®é ®iÖn tr−êng cña ®iÖn tÝch trong tia tiªn ®¹o lμ δ th× trong mét ®¬n vÞ thêi gian th× ®iÖn tÝch ®i vμ trong ®Êt sÏ lμ: is = ν. δ ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 3 C«ng thøc nμy tÝnh to¸n cho tr−êng hîp sÐt ®¸nh vμo n¬i cã nèi ®Êt tèt (cã trÞ sè ®iÖn trë nhá kh«ng ®¸ng kÓ). Tham sè chñ yÕu cña phãng ®iÖn sÐt lμ dßng ®iÖn sÐt, dßng ®iÖn nμy cã biªn ®é vμ ®é dèc ph©n bè theo hμng biÕn thiªn trong ph¹m vi réng (tõ vμi kA ®Õn vμi tr¨m kA) d¹ng sãng cña dßng ®iÖn sÐt lμ d¹ng sãng xung kÝch, chç t¨ng vät cña sÐt øng víi giai ®o¹n phãng ®iÖn ng−îc (h×nh 1-1) - Khi sÐt ®¸nh th¼ng vμo thiÕt bÞ ph©n phèi trong tr¹m sÏ g©y qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn vμ g©y hËu qu¶ nghiªm träng nh− ®· tr×nh bμy ë trªn. ρ.S α.S ρ.Smin ρ.Smin H×nh 1-1 : Sù biÕn thiªn cña dßng diÖn sÐt theo thêi gian 1.1.2 - T×nh h×nh d«ng sÐt ë ViÖt Nam: ViÖt Nam lμ mét trong nh÷ng n−íc khÝ hËu nhiÖt ®íi, cã c−êng ®é d«ng sÐt kh¸ m¹nh. Theo tμi liÖu thèng kª cho thÊy trªn mçi miÒn ®Êt n−íc ViÖt nam cã mét ®Æc ®iÓm d«ng sÐt kh¸c nhau : + á miÒn B¾c, sè ngμy d«ng dao ®éng tõ 70 ÷ 110 ngμy trong mét n¨m vμ sè lÇn d«ng tõ 150 ÷ 300 lÇn nh− vËy trung b×nh mét ngμy cã thÓ x¶y ra tõ 2 ÷ 3 c¬n d«ng. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 4 + Vïng d«ng nhiÒu nhÊt trªn miÒn B¾c lμ Mãng C¸i. T¹i ®©y hμng n¨m cã tõ 250 ÷300 lÇn d«ng tËp trung trong kho¶ng 100 ÷ 110 ngμy. Th¸ng nhiÒu d«ng nhÊt lμ c¸c th¸ng 7, th¸ng 8. + Mét sè vïng cã ®Þa h×nh thuËn lîi th−êng lμ khu vùc chuyÓn tiÕp gi÷a vïng nói vμ vïng ®ång b»ng, sè tr−êng hîp d«ng còng lªn tíi 200 lÇn, sè ngμy d«ng lªn ®Õn 100 ngμy trong mét n¨m. C¸c vïng cßn l¹i cã tõ 150 ÷ 200 c¬n d«ng mçi n¨m, tËp trung trong kho¶ng 90 ÷ 100 ngμy. + N¬i Ýt d«ng nhÊt trªn miÒn B¾c lμ vïng Qu¶ng B×nh hμng n¨m chØ cã d−íi 80 ngμy d«ng. XÐt d¹ng diÔn biÕn cña d«ng trong n¨m, ta cã thÓ nhËn thÊy mïa d«ng kh«ng hoμn toμn ®ång nhÊt gi÷a c¸c vïng. Nh×n chung ë B¾c Bé mïa d«ng tËp chung trong kho¶ng tõ th¸ng 5 ®Õn th¸ng 9. Trªn vïng Duyªn H¶i Trung Bé, ë phÇn phÝa B¾c (®Õn Qu¶ng Ng·i) lμ khu vùc t−¬ng ®èi nhiÒu d«ng trong th¸ng 4, tõ th¸ng 5 ®Õn th¸ng 8 sè ngμy d«ng kho¶ng 10 ngμy/ th¸ng, th¸ng nhiÒu d«ng nhÊt (th¸ng 5) quan s¸t ®−îc 12 ÷ 15 ngμy (§μ N½ng 14 ngμy/ th¸ng, Bång S¬n 16 ngμy/th¸ng ...), nh÷ng th¸ng ®Çu mïa (th¸ng 4) vμ th¸ng cuèi mïa (th¸ng 10) d«ng cßn Ýt, mçi th¸ng chØ gÆp tõ 2 ÷ 5 ngμy d«ng. PhÝa Nam duyªn h¶i Trung Bé (tõ B×nh §Þnh trë vμo) lμ khu vùc Ýt d«ng nhÊt, th−êng chØ cã trong th¸ng 5 sè ngμy d«ng kho¶ng 10/th¸ng nh− Tuy Hoμ 10ngμy/th¸ng, Nha Trang 8 ngμy/th¸ng, Phan ThiÕt 13 ngμy/th¸ng. ë miÒn Nam khu vùc nhiÒu d«ng nhÊt ë ®ång b»ng Nam Bé tõ 120 ÷ 140 ngμy/n¨m, nh− ë thμnh phè Hå ChÝ Minh 138 ngμy/n¨m, Hμ Tiªn 129 ngμy/ n¨m. Mïa d«ng ë miÒn Nam dμi h¬n mïa d«ng ë miÒn B¾c ®ã lμ tõ th¸ng 4 ®Õn th¸ng 11 trõ th¸ng ®Çu mïa (th¸ng 4) vμ th¸ng cuèi mïa (th¸ng 11) cã sè ngμy d«ng ®Òu quan s¸t ®−îc trung b×nh cã tõ 15 ÷ 20 ngμy/th¸ng, th¸ng 5 lμ th¸ng nhiÒu d«ng nhÊt trung b×nh gÆp trªn 20 ngμy d«ng/th¸ng nh− ë thμnh phè Hå ChÝ Minh 22 ngμy, Hμ Tiªn 23 ngμy. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 5 ë khu vùc T©y Nguyªn mïa d«ng ng¾n h¬n vμ sè lÇn d«ng còng Ýt h¬n, th¸ng nhiÒu d«ng nhÊt lμ th¸ng 5 còng chØ quan s¸t ®−îc kho¶ng 15 ngμy d«ng ë B¾c T©y Nguyªn, 10 ÷ 12 ë Nam T©y Nguyªn, Kon Tum 14 ngμy, §μ L¹t 10 ngμy, PL©ycu 17 ngμy. Sè ngμy d«ng trªn c¸c th¸ng ë mét sè vïng trªn l·nh thæ ViÖt Nam xem b¶ng 1-1. Tõ b¶ng trªn ta thÊy ViÖt Nam lμ n−íc ph¶i chÞu nhiÒu ¶nh h−ëng cña d«ng sÐt, ®©y lμ ®iÒu bÊt lîi cho H.T.§ ViÖt nam, ®ßi hái ngμnh ®iÖn ph¶i ®Çu t− nhiÒu vμo c¸c thiÕt bÞ chèng sÐt. §Æc biÖt h¬n n÷a nã ®ßi hái c¸c nhμ thiÕt kÕ ph¶i chó träng khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh ®iÖn sao cho HT§ vËn hμnh kinh tÕ, hiÖu qu¶, ®¶m b¶o cung cÊp ®iÖn liªn tôc vμ tin cËy. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 6 B¶ng 1-1 : Sè ngμy d«ng trong th¸ng: Th¸ng §Þa ®iÓm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C¶ n¨m PhÝa B¾c Cao b»ng 0,2 0,6 4,2 5,9 12 17 20 19 10 11 0,5 0,0 94 B¾c C¹n 0,1 0,3 3,0 7,0 12 18 20 21 10 2,8 0,2 0,1 97 L¹ng S¬n 0,2 0,4 2,6 6,9 12 14 18 21 10 2,8 0,1 0,0 90 Mãng C¸i 0,0 0,4 3,9 6,6 14 19 24 24 13 4,2 0,2 0,0 112 Hång Gai 0,1 0,0 1,7 1,3 10 15 16 20 15 2,2 0,2 0,0 87 Hμ Giang 0,1 0,6 5,1 8,4 15 17 22 20 9,2 2,8 0,9 0,0 102 Sa Pa 0,6 2,6 6,6 12 13 15 16 18 7,3 3,0 0,9 0,3 97 Lμo Cai 0,4 1,8 7,0 10 12 13 17 19 8,1 2,5 0,7 0,0 93 Yªn B¸i 0,2 0,6 4,1 9,1 15 17 21 20 11 4,2 0,2 0,0 104 Tuyªn Quang 0,2 0,0 4,0 9,2 15 17 22 21 11 4,2 0,5 0,0 106 Phó Thä 0,0 0,6 4,2 9,4 16 17 22 21 11 3,4 0,5 0,0 107 Th¸i Nguyªn 0,0 0,3 3,0 7,7 13 17 17 22 12 3,3 0,1 0,0 97 Hμ Néi 0,0 0,3 2,9 7,9 16 16 20 20 11 3,1 0,6 0,9 99 H¶i Phßng 0,0 0,1 7,0 7,0 13 19 21 23 17 4,4 1,0 0,0 111 Ninh B×nh 0,0 0,4 8,4 8,4 16 21 20 21 14 5,0 0,7 0,0 112 Lai Ch©u 0,4 1,8 13 12 15 16 14 14 5,8 3,4 1,9 0,3 93 §iÖn Biªn 0,2 2,7 12 12 17 21 17 18 8,3 5,3 1,1 0,0 112 S¬n La 0,0 1,0 14 14 16 18 15 16 6,2 6,2 1,0 0,2 99 NghÜa Lé 0,2 0,5 9,2 9,2 14 15 19 18 10 5,2 0,0 0,0 99 Thanh Ho¸ 0,0 0,2 7,3 7,3 16 16 18 18 13 3,3 0,7 0,0 100 Vinh 0,0 0,5 6,9 6,9 17 13 13 19 15 5,6 0,2 0,0 95 Con Cu«ng 0,0 0,2 13 13 17 14 13 20 14 5,2 0,2 0,0 103 §ång Híi 0,0 0,3 6,3 6,3 15 7,7 9,6 9,6 11 5,3 0,3 0,0 70 Cöa Tïng 0,0 0,2 7,8 7,8 18 10 12 12 12 5,3 0,3 0,0 85 PhÝa Nam HuÕ 0,0 0,2 1,9 4,9 10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 0,0 41,8 §μ N½ng 0,0 0,3 2,5 6,5 14 11 9,3 12 8,9 3,7 0,5 0,0 69,5 Qu¶ng Ng·i 0,0 0,3 1,2 5,7 10 13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 0,0 59,1 Quy Nh¬n 0,0 0,3 0,6 3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 0,0 43,3 Nha Trang 0,0 0,1 0,6 3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 0,1 39,2 Phan ThiÕt 0,2 0,0 0,2 4,0 13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 0,2 59,0 Kon Tum 0,2 1,2 6,8 10 14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 0,0 58,2 Playcu 0,3 1,7 5,7 12 16 9,7 7,7 8,7 17 9,0 2,0 0,1 90,7 §μ L¹t 0,6 1,6 3,2 6,8 10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 0,1 52,1 Blao 1,8 3,4 11 13 10 5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0 0,0 70,2 Sμi Gßn 1,4 1,0 2,5 10 22 19 17 16 19 15 11 2,4 138 Sãc Tr¨ng 0,2 0,0 0,7 7,0 19 16 14 15 13 1,5 4,7 0,7 104 Hμ Tiªn 2,7 1,3 10 20 23 9,7 7,4 9,0 9,7 15 15 4,3 128 ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 7 1.2- ¶nh h−ëng cña d«ng sÐt ®Õn h.t.® viÖt nam: - Nh− ®· tr×nh bμy ë phÇn tr−íc biªn ®é dßng sÐt cã thÓ ®¹t tíi hμng tr¨m kA, ®©y lμ nguån sinh nhiÖt v« cïng lín khi dßng ®iÖn sÐt ®i qua vËt nμo ®ã. Thùc tÕ ®· cã d©y tiÕp ®Þa do phÇn nèi ®Êt kh«ng tèt, khi bÞ dßng ®iÖn sÐt t¸c dông ®· bÞ nãng ch¶y vμ ®øt, thËm chÝ cã nh÷ng c¸ch ®iÖn b»ng sø khi bÞ dßng ®iÖn sÐt t¸c dông ®· bÞ vì vμ ch¶y ra nh− nhò th¹ch, phãng ®iÖn sÐt cßn kÌm theo viÖc di chuyÓn trong kh«ng gian l−îng ®iÖn tÝch lín, do ®ã t¹o ra ®iÖn tõ tr−êng rÊt m¹nh, ®©y lμ nguån g©y nhiÔu lo¹n v« tuyÕn vμ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö , ¶nh h−ëng cña nã rÊt réng, ë c¶ nh÷ng n¬i c¸ch xa hμng tr¨m km. - Khi sÐt ®¸nh th¼ng vμo ®−êng d©y hoÆc xuèng mÆt ®Êt gÇn ®−êng d©y sÏ sinh ra sãng ®iÖn tõ truyÒn theo däc ®−êng d©y, g©y nªn qu¸ ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y. Khi c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y bÞ ph¸ háng sÏ g©y nªn ng¾n m¹ch pha - ®Êt hoÆc ng¾n m¹ch pha  pha buéc c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ ®Çu ®−êng d©y ph¶i lμm viÖc. Víi nh÷ng ®−êng d©y truyÒn t¶i c«ng suÊt lín, khi m¸y c¾t nh¶y cã thÓ g©y mÊt æn ®Þnh cho hÖ thèng, nÕu hÖ thèng tù ®éng ë c¸c nhμ m¸y ®iÖn lμm viÖc kh«ng nhanh cã thÓ dÉn ®Õn r· l−íi. Sãng sÐt cßn cã thÓ truyÒn tõ ®−êng d©y vμo tr¹m biÕn ¸p hoÆc sÐt ®¸nh th¼ng vμo tr¹m biÕn ¸p ®Òu g©y nªn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña tr¹m biÕn ¸p , ®iÒu nμy rÊt nguy hiÓm v× nã t−¬ng ®−¬ng víi viÖc ng¾n m¹ch trªn thanh gãp vμ dÉn ®Õn sù cè trÇm träng. MÆt kh¸c, khi cã phãng ®iÖn sÐt vμo tr¹m biÕn ¸p, nÕu chèng sÐt van ë ®Çu cùc m¸y biÕn ¸p lμm viÖc kh«ng hiÖu qu¶ th× c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p bÞ chäc thñng g©y thiÖt h¹i v« cïng lín. Qua ®ã ta thÊy r»ng sù cè do sÐt g©y ra rÊt lín, nã chiÕm chñ yÕu trong sù cè l−íi ®iÖn, v× vËy d«ng sÐt lμ mèi nguy hiÓm lín nhÊt ®e do¹ ho¹t ®éng cña l−íi ®iÖn. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 8 *KÕt luËn: Sau khi nghiªn cøu t×nh h×nh d«ng sÐt ë ViÖt Nam vμ ¶nh h−ëng cña d«ng sÐt tíi ho¹t ®éng cña l−íi ®iÖn. Ta thÊy r»ng viÖc tÝnh to¸n chèng sÐt cho l−íi ®iÖn vμ tr¹m biÕn ¸p lμ rÊt cÇn thiÕt ®Ó n©ng cao ®é tin cËy trong vËn hμnh l−íi ®iÖn. ch−¬ng2: tÝnh to¸n chØ tiªu b¶o vÖ chèng sÐt ®−êng d©y §−êng d©y trong HT§ lμm nhiÖm vô truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng ®Õn c¸c hé dïng ®iÖn. §−êng d©y lμ phÇn tö ph¶i høng chÞu nhiÒu phãng ®iÖn sÐt nhÊt so víi c¸c phÇn tö kh¸c trong HT§. Khi ®−êng d©y bÞ phãng ®iÖn sÐt nÕu biªn ®é dßng sÐt lín tíi møc lμm cho qu¸ ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn lín h¬n ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch cña c¸ch ®iÖn sÏ dÉn ®Õn phãng ®iÖn vμ g©y ng¾n m¹ch ®−êng d©y, buéc m¸y c¾t ®Çu ®−êng d©y ph¶i t¸c ®éng. Nh− vËy viÖc cung cÊp ®iÖn bÞ gi¸n ®o¹n. NÕu ®iÖn ¸p nhá h¬n trÞ sè phãng ®iÖn xung kÝch cña c¸ch ®iÖn ®−êng d©y th× sãng sÐt sÏ truyÒn tõ ®−êng d©y vμo tr¹m biÕn ¸p vμ sÏ dÉn tíi c¸c sù cè trÇm träng t¹i tr¹m biÕn ¸p. V× vËy b¶o vÖ chèng sÐt cho ®−êng d©y ph¶i xuÊt ph¸t tõ chØ tiªu kinh tÕ kÕt hîp víi yªu cÇu kü thuËt vμ yªu cÇu cung cÊp ®iÖn cña ®−êng d©y ®ã. 2.1- lý thuyÕt tÝnh to¸n. 2.1.1- Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt ®−îc thÓ hiÖn nh− ( h×nh 2-1 ) ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 9 hx H×nh 2-1: Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt 1,2h 0,6h hx h 0,2h D©y chèng sÐt ChiÒu réng cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc cao h2 còng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: + Khi hx > 2/3h th× bx = 0,6h (1-hx/h ) (2  1) + Khi hx ≤ h th× bx = 1,2h (1- hx/0,8h (2  2) ChiÒu dμi cña ph¹m vi b¶o vÖ däc theo chiÒu dμi ®−êng d©y nh− h×nh (2 2 ). ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 10 C B A α 2 α 1 H×nh 2-2: Gãc b¶o vÖ cña mét d©y chèng sÐt. Cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc trÞ sè giíi h¹n cña gãc α lμ α = 310, nh−ng trong thùc tÕ th−êng lÊy kho¶ng α = 20 0 ÷ 250. 2.1.2- X¸c suÊt phãng ®iÖn sÐt vμ sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt ®¸nh vμo ®−êng d©y. Víi ®é treo cao trung b×nh cña d©y trªn cïng (d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt ) lμ h, ®−êng d©y sÏ thu hót vÒ phÝa m×nh c¸c phãng ®iÖn cña sÐt trªn d¶i ®Êt cã chiÒu réng lμ 6h vμ chiÒu dμi b»ng chiÒu dμi ®−êng d©y (l). Tõ sè lÇn phãng ®iÖn sÐt xuèng ®Êt trªn diÖn tÝch 1 km2 øng víi mét ngμy sÐt lμ 0,1÷0,15 ta cã thÓ tÝnh ®−îc tæng sè lÇn cã sÐt ®¸nh th¼ng vμo ®−êng d©y (d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt). N=(0,6÷0,9). h .10-3.l.nng.s (2  3) Trong ®ã: + h: ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn hoÆc d©y chèng sÐt (m). + l: chiÒu dμi ®−êng d©y (km ). + nng. s:sè ngμy sÐt /n¨m trong khu vùc cã ®−êng d©y ®i qua. V× c¸c tham sè cña phãng ®iÖn sÐt : biªn ®é dßng ®iÖn (Is) vμ ®é dèc cña dßng ®iÖn (a = dis /dt), cã thÓ cã nhiÒu trÞ sè kh¸c nhau, do ®ã kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c lÇn cã sÐt ®¸nh lªn ®−êng d©y ®Òu dÉn ®Õn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 11 ®iÖn. ChØ cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y nÕu qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn cã trÞ sè lín h¬n møc c¸ch ®iÖn xung kÝch cña ®−êng d©y. Kh¶ n¨ng phãng ®iÖn ®−îc biÓu thÞ bëi x¸c suÊt phãng ®iÖn ( Vp ® ). Sè lÇn x¶y ra phãng ®iÖn sÏ lμ: Np® = N. Vp® = ( 0,6÷0,9 ). h . 10-3. l . nng s. Vp® . ( 2  4 ) V× thêi gian t¸c dông lªn qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn rÊt ng¾n kho¶ng 100 μs mμ thêi gian cña c¸c b¶o vÖ r¬le th−êng kh«ng bÐ qu¸ mét nöa chu kú tÇn sè c«ng nghiÖp tøc lμ kho¶ng 0,01s. Do ®ã kh«ng ph¶i cø cã phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn lμ ®−êng d©y bÞ c¾t ra. §−êng d©y chØ bÞ c¾t ra khi tia löa phãng ®iÖn xung kÝch trªn c¸ch ®iÖn trë thμnh hå quang duy tr× bëi ®iÖn ¸p lμm viÖc cña ®−êng d©y ®ã. X¸c suÊt h×nh thμnh hå quang (η ) phô thuéc vμo Gradien cña ®iÖn ¸p lμm viÖc däc theo ®−êng phãng ®iÖn : η = ƒ(Elv) ; Elv = Ulv/lp® (kV/m ). Trong ®ã: + η: x¸c suÊt h×nh thμnh hå quang. + Ulv: ®iÖn ¸p lμm viÖc cña ®−êng d©y ( kV ). + lp®: chiÒu dμi phãng ®iÖn ( m). Do ®ã sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt cña ®−êng d©y lμ: Nc® = Np®. η. = (0,6÷0,9). h. nng .s. vp®. η. (2  5) §Ó so s¸nh kh¶ n¨ng chÞu sÐt cña ®−êng d©y cã c¸c tham sè kh¸c nhau, ®i qua c¸c vïng cã c−êng ®é ho¹t ®éng cña sÐt kh¸c nhau ng−êi ta tÝnh trÞ sè " suÊt c¾t ®−êng d©y" tøc lμ sè lÇn c¾t do sÐt khi ®−êng d©y cã chiÒu dμi 100km. nc® = ( 0,06÷0,09). h. nng s. Vp® .η. (2  6) §−êng d©y bÞ t¸c dông cña sÐt bëi ba nguyªn nh©n sau: + SÐt ®¸nh th¼ng vμo ®Ønh cét hoÆc d©y chèng sÐt l©n cËn ®Ønh cét. + SÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vμo d©y dÉn. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 12 + sÐt ®¸nh vμo kho¶ng d©y chèng sÐt ë gi÷a kho¶ng cét. Còng cã khi sÐt ®¸nh xuèng mÆt ®Êt gÇn ®−êng d©y g©y qu¸ ®iÖn ¸p c¶m øng trªn ®−êng d©y, nh−ng tr−êng hîp nμy kh«ng nguy hiÓm b»ng ba tr−êng hîp trªn. Khi ®−êng d©y bÞ sÐt ®¸nh trùc tiÕp sÏ ph¶i chÞu ®ùng toμn bé n¨ng l−îng cña phãng ®iÖn sÐt, do vËy sÏ tÝnh to¸n d©y chèng sÐt cho ®−êng d©y víi ba tr−êng hîp trªn. Cuèi cïng ta cã sè lÇn c¾t do sÐt cña ®−êng d©y. nc® = nc + nkv + ndd ( 2  7) Trong ®ã: + nc : sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo ®Ønh cét. +nkv: sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo kho¶ng v−ît. + ndd: sè lÇn c¾t do sÐt ®¸nh vμo d©y dÉn. 2.1.2.1 - C¸c sè liÖu chuÈn bÞ cho tÝnh to¸n. §−êng d©y tÝnh to¸n l = 150km. (Ninh B×nh  Hμ §«ng) Xμ ®ì kiÓu c©y th«ng, l¾p trªn cét bª t«ng ®¬n. D©y chèng sÐt treo t¹i ®Ønh cét. D©y dÉn ®−îc treo bëi chuçi sø Π- 4,5 gåm 7 b¸t sø, mçi b¸t sø cao170mm. D©y chèng sÐt dïng d©y thÐp C-70 cã d = 11mm ; r = 5,5mm. D©y dÉn dïng d©y AC-120mm cã d = 19mm; r = 9,5mm. Kho¶ng v−ît lμ 150m. 2.1.2.2 - X¸c ®Þnh ®é treo cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. §é treo cao trung b×nh cña d©y ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: hdd = h  2/3f . (2  8) Trong ®ã: + h: ®é cao cña d©y t¹i ®Ønh cét hay t¹i kho¸ nÐo cña chuçi sø. + f: ®é vâng cña d©y chèng sÐt hay d©y dÉn. fdd = γ. l2/ 8. σ. (2  9) ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 13 γ = p/s =492/120. 1000 = 0,0041. (p : khèi l−îng 1km d©y AC- 120 ,p=492 Kg/Km ; s: tiÕt diÖn d©y AC-120 , s= 120 mm2.) σ : hÖ sè c¬ cña ®−êng d©y ë nhiÖt ®é trung b×nh , σ = 7,25. 16,2m 12m 1,5m 3m 3m C B A 9,0m 1,2m 1,75m H×nh 2-3: §é cao d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. l: chiÒu dμi kho¶ng v−ît cña ®−êng d©y = 150m. fdd = 0,0041.150 2/8. 7,25 = 1,5905 m ≈ 1,6 m ë ®©y ta lÊy fdd = 1,8 m. fcs = 1,5 m. §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn theo (2-9) lμ: hdd cs = hcs  2/3 fcs = 16,2  2/3.1,5 = 15,2m. hdd tbA = hdd A  2/3 fdd = 12  2/3. 1,8 = 10,8 m. hdd tbB = hdd B  2/3 fdd = 9  2/3. 1,8 = 7,8 m. 2.1.2.3- Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt vμ d©y dÉn. Zdd = 60.ln (2.hdd / r). ( 2  10 ) Zdd A = 60. ln [ ( 2. 10,8) / (9,5. 10-3 ) ] = 463,75 Ω. Zdd B = 60. ln [ ( 2. 7,8 ) / ( 9,5. 10-3 ) ] = 444,22 Ω. Víi d©y chèng sÐt ta ph¶i tÝnh tæng trë khi cã vÇng quang vμ khi kh«ng cã vÇng quang. ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 14 + Khi kh«ng cã vÇng quang: Zd cs =60. ln [ ( 2. 15,2 ) / ( 5,5. 10-3 )] = 517 Ω + Khi cã vÇng quang, ta ph¶i chia Zd cs cho hÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang. λ = 1,3 ( tra b¶ng 3-3 s¸ch h−íng dÉn thiÕt kÕ kü thuËt ®iÖn cao ¸p). Zdvq cs = Zd cs / λ = 517/1,3 = 397,69 Ω. 2.1.2.4 - HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn chèng sÐt víi c¸c d©y pha. C«ng thøc (2  11) ®−îc x¸c ®Þnh theo h×nh (2  4). 2' h2 D12 1 (A;B;C) d12 2 H×nh 2-4: PhÐp chiÕu g−¬ng qua mÆt ®Êt . )( r h ln d D ln K 112 2 2 2 12 12 −= Trong ®ã: + h2: ®é cao trung b×nh cña d©y chèng sÐt. + D12: kho¶ng c¸ch gi÷a d©y pha vμ ¶nh cña d©y chèng sÐt. + d12: kho¶ng c¸ch gi÷a d©y chèng sÐt vμ d©y pha. + h1: ®é cao trung b×nh cña d©y dÉn pha. + λ: hÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang (λ = 1,3) ®å ¸n tèt nghiÖp Kü thuËt ®iÖn cao ¸p TrÇn Tö B×nh - HT§.K35 Trang 15 Theo kÕt qu¶ tÝnh tr−íc ta cã: hdd A = 10,8m ; hdd B = hdd C = 7,8m ; hdd cs = 15,2m. ¸p dông ®Þnh lý Pitago ta cã kho¶ng c¸ch tõ d©y chèng sÐt ®Õn c¸c d©y pha vμ tõ d©y pha ®Õn ¶nh cña d©y chèng sÐt nh− h×nh ( 2  5). Víi pha A: m,,,)IA()ID(d 4645124 222212 =+=+= D 'K BC 1,75m A D 4, 2m 12 m 9m 16 ,2 m 16 ,2 m K 1,5m H×nh 2-5: X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch theo phÐp chiÕu g−¬ng qua mÆt ®Êt. m,,)IE()IA(D 046242451 222212 =+=+= Víi pha B,C: m,,,)IB()ID(d 41775127 222212 =+=+= m,,)IE()IB(D 081818751 222212 =+=+= ®å ¸n tèt nghiÖp Kü t