Bài giảng Kỹ thuật cao áp: Chương 6 Bảo vệ chống sét cho hệ thống điện

Chương 6 Bảo vệ chống sét cho hệ thống điện thuộc bài giảng Kỹ thuật cao áp. Cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung sau: bảo vệ chống sét cho đường dây, bảo vệ chống sét cho trạm biến áp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật cao áp: Chương 6 Bảo vệ chống sét cho hệ thống điện Chương 6: Bảo vệ chống sét cho Hệ thống điện I) Bảo vệ chống sét cho đường dây: 1.Công thức tính suất cắt điện (n): Suất cắt điện là số lần cắt diện do sét gây nên trên chiều dài 100 km đường dây trong 1 năm n = N .v pd .η N_ số lần sét đánh lên chiều dài của 100Km đường dây trong 1 năm N =ms .nngayset .6htb .10 −3.100 (lần/năm ) Trong đó: ms = 0,1 – 0,15 là mật độ sét, hoặc đó là số lần sét đánh trên 1 km2 mặt đất trong 1 ngày sét. 2 htb =( hmax − f) 3 vpđ _ xác suất phóng điện qua chuỗi sứ của đường dây. Như vậy, vpđ là xác suất xảy ra hiện tượng điện áp phóng điện sét đặt lên chuỗi sứ lớn hơn điện áp phóng điện xung kích của chuỗi sứ. v pd =P{ td (t ) ≥ pd (t )} u u η - xác suất chuyển từ dạng phóng điện tia lửa xung kích do sét sang dạng hồ quang ngắn mạch xoay chiều (Uf). Giá trị η được xác định bằng thực nghiệm. Đối với đz tải điện 220kV thì η = 0,7, còn đối với đz 330kV trở lên thì có thể lấy η =1. Uf U dm η = f ( Elv ), Elv = = lcs 3lcs Elv là cường độ điện trường phân bố dọc theo chiều dài của chuỗi sứ. Bảng tra các giá trị η: Elv (KV/m) 50 30 20 10 η 0,6 0,45 0,25 0,1 2) Biện pháp giảm suất cắt đường dây: Từ công thức tính suất cắt đz, ta có: η n = (0,06 ÷0,09) htb .nngay set .v pd . Do độ treo cao của dây dẫn tăng lên rất khó và cần vốn đầu tư lớn, vì thế để giảm suất cắt điện n của đường dây ta chỉ có thể giảm vpđ và η: -giảm vpđ bằng cách treo dcs (đ/v đz đã treo dcs thì giảm điện trở nối đất Rxk và giảm góc bảo vệ của α dcs - giảm η: tăng chiều dài chuỗi sứ, dùng cột, xà gỗ. 3) Bảo vệ chống sét cho đường dây có Uđm≥110 KV: Đối với các đz có Uđm≥110KV thì thường có TTTTNĐ. Khi sét đánh lên đz thì có thể gây ra dạng N(1) và dẫn đến cắt điện . Biện pháp hiệu quả nhất để bảo vệ chống sét cho đường dây là treo dây chống sét trên toàn tuyến đường dây. Bởi vì khi treo dây chống sét trên đường dây thì chúng ta sẽ giảm điện áp tác dụng lên cách điện của hệ thống điện và từ đó giảm được suất cắt điện. Khi treo dây chống sét trên đz tải điện phải luôn luôn kết hợp với nối đất tốt bởi vì nếu điện trở nối đất ở các cột điện có giá trị lớn thì việc treo dây chống sét là vô nghĩa. (Rc= 10,15,20,30 Ω). Để thấy rõ hiệu quả của việc treo dcs cho đz 110kv, ta xét 2 trường hợp: 1. Xét đz 110kV không treo dây chống sét, vậy thì khi sét đánh, sét sẽ đánh trực tiếp vào dây dẫn. Dòng điện sét được xác định như sau: Is/2 Vì ta có công thức: Z0 I s ( Z ≠ 0) = I s ( z =0 ) . Z0 + R Is/4 Is/4 Thường coi Zdd = 400Ω, do đó Zdd/2 = 200Ω. Chọn Z0 = 200Ω Thay vào công thức ta tính được dòng điện sét đánh vào dây dẫn là: Is/2 Is Điện áp đặt vào dây dẫn U td = Z dd là: 4 Chọn Zdd = 400Ω thì Utd = 100.Is 2. Xét đz 110kV có treo dây chống sét. Xét trường hợp nguy hiểm nhất là sét đánh vào ngay đỉnh cột. Dòng điện sét chảy xuống điện trở nối đất là Is: Điện áp đặt lên xà cột Is Ucs hoặc dcs là: Ucs = Is.Rc = 10.Is U (Với giả sử Rc = 10Ω) dd Điện áp cảm ứng từ dây chống sét sang dây dẫn: Rcột Rcột Udd = k.Ucs với k=Z12/Z22 Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ: Utd = Ucs-Udd = Ucs(1-k) ~ Ucs Kết luận: Trường hợp có treo dcs thì điện áp tác dụng đặt lên chuỗi sứ nhỏ hơn, do đó ít gây phóng điện hơn. Mặc dù các đường dây có treo dây chống sét thì vẫn còn có khả năng sét đánh vòng qua dcs vào dây dẫn. Đặc biệt đối với các đường dây siêu cao áp có Uđm > 220KV, do độ treo cao của đz lớn nên xác suất đánh vòng rất lớn. Bằng thực nghiệm người ta xác định được xác suất sét α h đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn : lg Vα = c −4 90 Vα _ xác suất sét đánh vòng α_ góc bảo vệ dây chống sét và dây dẫn h _độ cao của cột điện c Để giảm suất cắt điện: -giảm Rc -giảm α 4) Bảo vệ chống sét cho dường dây có Uđm ≤ 35 kV: Đối với các đz có cấp điện áp Uđm ≤ 35 kV thì thường có TTCĐ hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang. Khi sét đánh trên đz sẽ gây ra hiện tượng chạm đất 1 pha và tình trạng sự cố này vẫn cho phép làm việc trong một khoảng thời gian nhất định nào đó. Biện pháp hiệu quả nhất để bảo vệ chống sét cho đường dây này là không treo dây chống sét trên toàn tuyến đường dây mà chủ yếu là phải giảm điện trở Rc ở các cột điện. Khi giảm Rc thì chúng ta sẽ giảm U tác dụng lên cách điện của các pha không sự cố và từ đó giảm đựơc suất cắt điện. Xét đz 35KV không treo dcs. Giả sử sét đánh vào pha A, sẽ gây phóng điện qua chuỗi sứ pha A. Do đó xuất hiện một điện áp rơi tác dụng lên chuỗi sứ pha B (hoặc C) là: Ucs = Is.Rc _ đây cũng chính là điện áp pha A vào lúc này. Điện áp cảm ứng từ pha A sang C B A Is dây dẫn pha B là: UddB = k.UA =k. Is.Rcvới k=ZAB/ZBB Điện áp tác dụng lên chuỗi sứ pha B là: Utd = UA-UddB = Ucs(1-k) Nếu Utd ≥U50% của cách điện pha B thì sẽ gây Rcột phóng đi ...