Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
1
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Họ và tên : Trần Xuân Quỳnh
Lớp : HT_Vnh Phúc
Số thứ tự sinh viên : 29
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
2
Phần I : Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
và nối đất
MặT BằNG

1
3
2
6
5
4
7
8
MBA
MBA
25.0
30
30
30
20
25
6.0

5

Kích th-ớc ngăn lộ
10m đối với cấp đIện áp 110kV
4m đối với cấp điện áp 35kV

Độ cao cần bảo vệ
11 m đối với cấp điện áp 110kV
8,5m đối với cấp đIện áp 35kV

Sơ đồ nối điện chính
2 thanh góp

Đ-ờng đi
Rộng 6 m

Khoảng cách TG-MBA
30 m

Điện trở suất của đất
63,4
m/

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
6
nhng hu qu nghiờm trng do sột ỏnh gõy ra t ú m bo an ton tin
cy trong sn xut, phõn phi v cung cp in nng.

Trc khi i vo thit k h thng chng sột cho trm bin ỏp nờu ta xỏc
nh cỏc yờu cu thit k nh sau:
- Nhm m gim thp nht vn u t khi thit k h thng bo v
chng sột cho trm bin ỏp ta c gng t cỏc ct thu sột trờn cỏc kt
cu cao cú sn ca trm m khụng nh hng n cỏc ch tiờu k
thut cn thit. Ngoi cỏc tiờu chun k thut cng cn xem xột mt
m thut ca cụng trỡnh.
- i vi cỏc trm phõn phi ngoi tri t cp 110kV tr lờn do mc
cỏch in cao nờn cú th t ct thu lụi ngay trờn kt cu ca trm
phõn phi. Phi t cỏc ct thu lụi thp nht v cho dũng in sột
khuch tỏn vo t nhanh v phi cú ni t b sung ci thin tr
s in tr ni t.
- Khi b trớ ct thu lụi trờn x cn chỳ ý:
+ Cỏc kt cu cú ct thu lụi cn cú ni t b sung ngay
tr ca cỏc kt cu ny nhm m bo in tr ni t
khụng vt quỏ 4.

+ Khi dựng ct thu lụi phi m bo khong cỏch n
cỏc phn mang in ca trm trỏnh rũ in v chm
chp qua ct thu lụi. ng thi phi m bo cho dũng
in sột c thụng thoỏt nhanh chúng v trỏnh hin
tng phúng in t ct thu lụi n cỏc vt cn c bo
v.
- Nu khụng th tn dng c cỏc kt cu trm thỡ b trớ cỏc ct thu

h
h



Phm vi bo v ca hai hoc nhiu ct thu lụi thỡ ln hn tng ct n
cng li. Nhng cỏc ct thu lụi cú th phi hp c thỡ khong cỏch a
gia hai ct phi tho món a < 7h ( trong ú h l cao ca ct thu lụi ).
Khi cú hai ct thu lụi t gn nhau thỡ phm vi bo v cao ln nht
gia hai ct l ho v c xỏc nh theo cụng thc.
i vi trng hp khi cú hai ct thu lụi cao bng nhau ta cú phm vi
bo v cao ln nht gia hai ct l ho :
7
o
a
hh

Khong cỏch nh nht t biờn ca phm vi bo v ti ng ni hai
chõn ct l r
xo
v c xỏc nh nh sau:
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
8
1,6
1
xo
x
o
r

khong cỏch AB = a; BC = a'. Khi ú xỏc nh c cỏc khong cỏch x v
a' nh sau:
12
2
1
12
2
1
1,6
.( )
1
a' 1,6
a-x a- .( )
7
1
x h h
h
h
hh
h
h





Tng t ta cú phm vi bo v cao ln nht gia hai ct B v C l:
1,5h
0
0,75h

r
xoxo



1
2
1
61

II-Tính độ cao của các cột thu sét
*Xét nhóm cột 1, 2, 5, 4 và 2, 3, 6, 5. Đ-ờng kính của vòng tròn ngoại tiếp
hai đa giác này là:
D =
3025
22

= 39,05 m
Do đó để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi hai đa giác ấy đ-ợc bảo
vệ thì:
D

8.
h
a

m9,4
8
05,39
8


= 6,8 m
*Xét nhóm cột 7,8,9,10 :
D =
22
2025
= 32 m
m4
8
32
8
D
h
a


Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
10
Nh- vậy đối với tất cả các cột thu lôi phía 35 kV có thể lấy chung một độ
cao tác dụng là
m8,6
h
a

. Vì độ cao cực đại cần bảo vệ phía 35 kV là
8,5m nên độ cao của các cột thu lôi phía 35 kV là :
m3,158,65,8
hhh
ax2

h.
h
) = 0,75.16.(1-
16
11
) =3,75m
*Độ cao cần bảo vệ 8,5 m :
h
x
= 8,5m <
3
2
.h
1
=
3
2
.16 = 10,67
Do đó : r
110
1x
=1,5.h
1
(1-
1
x
h8,0
h
) = 1,5.16.(1-
16x8,0

*Xét các cặp cột 1-2 và 2-3 ,4-5 và 5-6 với khoảng cách
m25
aa
3221



- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h
1
-
7
a
= 16 -
7
25
= 12,43m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
=12,43 ở độ cao:h
x
=11m
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
11
h
x
=11m >
3

1
-
7
a
= 16 -
7
30
= 11,71m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
=11,71m ở độ cao: h
x
=11m
h
x
=11m >
3
2
.h
0
=
3
2
x11,71 =7,81 m
r
110
1x0
=0,75.h
0
(1-

=11m >
3
2
.h
0
=
3
2
x11=7,33 m
r
110
1x0
=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75.11.(1-
11
11
) =0 m
2.Các cột thu sét phía 35 kV:
*Xét các cặp cột 7-10 và 8-9 với khoảng cách
m20
aa
98107




=0,75.h
0
(1-
0h.
h
x
) = 0,75x13,14.(1-
8,5
13,14
) =3,48 m
*Xét các cặp cột 7-8 và 10-9 với khoảng cách a
7-8
= a
10-9
= 25
- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h
2
-
7
a
= 16 -
7
25
= 12,43 m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
= 12,43 m ở độ cao: h
x

= a
12-8
= 37 m
- Độ cao giả t-ởng : h
0
= h
2
-
7
a
= 16 -
7
37
= 10,7 m
- Bán kính bảo vệ của cột giả t-ởng cao h
0
= 10,7 m ở độ cao: h
x
= 8,5m
h
x
=8,5m >.
3
2
.h
0
=
3
2
x 10,7 = 7,13 m

8,06 m
7,8,9,10,11,12
16 m

8,06 m

Cặp cột
Độ cao của
cột
Khoảng cách
2 cột
Độ cao
h
0
m
Bán kính bảo
vệ ở độ cao
h
x
=11 m
1 và 2, 2 và 3
16m
25m
12,43m
1,07 m
1 và 4, 3 và 6
16m
30m
11,71m
0,53 m

20m
13,14 m
3,48 m
7 và 11
8 và 12
16m
37m
10,7
1,65 m

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
14
PHạM VI BảO Vệ
1
3
2
6
5
4
7
8
10 9
MBA
1211
MBA
4'

R
2
tt
mv

Trong đó:
Điện trở suất tính toán của đất đã hiệu chỉnh theo hệ số mùa:
. 1,6 63,4 101,44
mua
tt d
xm
K



t_là độ chôn sâu của đIện cực làm mạch vòng, t=0,8m
L_là chu vi mạch vòng hình chữ nhật:
L=2.(
ll
21

)=2.(53+125)=356m
d_là đ-ờng kính thanh tròn làm đIện cực, d=0,02m
K_là hệ số hình dạng, phụ thuộc tỷ số
ll
12
/

Với
36,2

l.2
.[ln
l 2
tt
c
R







Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
16
ở đây ta dùng cọc sắt góc L60x60x6 dài l=3m, chôn sâu 0,8m cách mặt
đất (t=0,8m).
Điện trở suất tính toán của đất ứng với cọc:


d
mua
tt
.
K
=1,4.63,4 =88,76
m

Đ-ờng kính cọc:

n.
.

+
=

n_là số cọc sử dụng trong mạch vòng


mv
,

c
_ là hệ số sử dụng của mạch vòng và của cọc (phụ thuộc vào số
cọc và đ-ợc thể hiện qua tỷ số a/l với a là khoảng cách giữa các cọc).
Với L=356m; l=3m; a/l=1 hay a=1x3=3m
Số cọc :
n=
7,118
3
356
a
L

; làm tròn thành 119 cọc
Tra bảng 4 và bảng6 -Phụ lục sách h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp Kỹ thuật
điện cao áp ta có:
39,0
c


Vừa đạt yêu cầu
II.Nối đất chống sét
Trong tính toán nối đất chống sét ta sử dụng phần nối đất an toàn đã đ-ợc
tính toán ở trên.
Trong trạm biến áp, phần tử quan trọng và có mức cách điện yếu nhất là
máy biến áp. Vì vậy việc tính toán nối đất chống sét cho mọi tr-ờng hợp
phải thoả mãn yêu cầu:
Điện áp nối đất tại chỗ có dòng đIện sét
i
s
đi vào hệ thống nối đất
),0(Z.I
ds
d
U


phải nhỏ hơn mức cách điện trung bình của cách điện máy
biến áp.
Với trạm 110 kV ta phải có:
kV660BA%50U
U
d


Với trạm 35 kV ta phải có:
kV380BA%50U
U
d


i
G
0



(2)
Với dạng sóng xiên góc ta tìm đ-ợc điện áp u(x,t) trên hệ thống nối đất:
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
18
)]
l
xk
cos().1(
1
2t.[
t
a
)t,x(u
e
k
T
T
t
1k
2
1
k





Từ đây suy ra tổng trở xung kích lớn nhất của hệ thống nối đất (x=0,
t=

ds
):
),0(i
),0(u
),0(
ds
ds
ds
xk
Z





)]1(
1
.
2
1.[
l.
1
),0(
e

):
Với t<

ds
thì
at
i
s

=50.t (kA)
Với t

ds

thì
kA
I
i
s
s
150

Suy ra:
s3
50
150
a
I
s
ds

r
l
-0,31] = 0,2.[ln
01,0
178
-0,31] = 1,895
mH /


Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
19
G
0
_là điện dẫn của 1 đơn vị dài (1/
m.
):
G
0
=
l
R
ht
2
1

Hiệu chỉnh trị số điện trở nối đất mạch vòng theo hệ số mùa sét:
.
0,81.1,25
0,63

c mv
ht
c mv
mv c
n
RR
R
RR






Do đó :
G
0
=
l 2
1
R
ht
=
1
0,0076(1/ . )
2 0,37 178
m


Trong ph-ơng trình (*) ta chỉ tính toán với k thoả mãn điều kiện:



lG
L
k
ds

, suy ra: k
0
0
.
2 2 178 1,895 0,0076
7,85
3
ds
l
G
L





Chọn k=1,2,3,,7
Theo công thức (*) thì tổng trở xung kích chỉ đ-ợc tính cho 1 mạch. Do
đó tổng trở xung kích của cả hệ thống đ-ợc tính theo công thức:
)]1(
1
.
2


= 3
s

L
0
= 1,895
m/H

G
0
=0,0076
)m./1(

Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
20
Nh- vậy điện áp nối đất tại chỗ có dòng điện sét đi vào hệ thống nối đất
có giá trị:
U
d
=2,92
150
=438 kV< U50%BA=660 kV.
Do đó ta không cần tiến hành nối đất bổ sung.
2. Nối đất chống sét phía 35 kV :
Phía 35kV có cách điện yếu do đó ta phải tách riêng nối đất chống sét
với nối đất an toàn . Trị số điện trở tản yêu cầu của mạch vòng nối đất
chống sét
5

k
2


7
1

Z(0,
ds

)
Ud
1
41,98
41,98
0,07
0,07
0,31
2,92
438,00
2
41,98
10,49
0,25
0,06

3
41,98
4,66
0,47


Sử dụng cọc tròn dài 2m , đ-ờng kính d=50mm và cách nhau 5m.
Thanh thép dẹt 40x4 cm
2
, chôn sâu trong đất 0,8m. Tra bảng 2-1 (Sách
h-óng dẫn thiết kế TN KTĐCA ) ta có:

t
= 1,29x63,4 =81,79 m

c
= 1,25x63,4 =79,25 m
Điện trở tản xoay chiều của thanh là
R
t
=



t.d
L.K
ln
L2
2
t
2
81,79 5,53 60
ln
2 3,14 60 0,02 0,8
x



]
=29,4
Điện trở tản xoay chiều của hệ thống cọc là :
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
22
R
c


=
29,4
12
=2,45

Dòng điện sét chạy trong thanh vòng là :
I
s
= 150
2,45
2,45 3,04
= 66,9 kA
Dòng điện sét chạy trong 1 cọc là :
I
C
= 150
3,04
83,1

XKC
= 0,55x29,4 = 16,17
Tra bảng đ-ợc
XK
= 0,75,suy ra
R
xk

=
XKXKtXKC
XKtXKC
1
.
R.nR
RR


= 2,02 < 5
Nh- vậy hệ thống nối đất chống sét phía 35 kV đã đạt yêu cầu
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
23
Phần II Bảo vệ chống sóng quá điện áp
lan truyền vào TBA TG
CSV
MBA


CC
0
3
1
2
1
2

Thanh gúp : im 1.
im t mỏy bin ỏp : im 2.
im dt chng sột van: im 3.
TG phớa 35 kV di : 4.5=20m
C
1
= 50.C
0
=20.8,33.10
-12
=166,6.10
-12
(F)
C
2
=1500pF=1500.10
-12
F
Thi gian truyn súng trờn cỏc on ng dõy 1-2 v 1-3:
12
12
54

Vỡ vy ta chn:
t
=0,01
s

tớnh toỏn.
Bõy gi ln lt xột biu thc tớnh toỏn in ỏp ti cỏc nỳt 1, 2, 3.
Bài tập dài Kỹ thuật điện cao áp
Trần Xuân Qùynh
25

3.2. in ỏp ti nỳt 1:
Nỳt 1 cú ba ng dõy i ti u cú tng tr súng l Z=400

. Nỳt 1 cú
in dung tp trung C
1
= 280pF nờn phi ỏp dng phng phỏp tip tuyn. 0
U
U
U
U
U
U
U
U
U

10
tr v 0 thỡ khụng cú súng phn x tr li.
S Petecxen:
2U
Z
C
1
đt1
đt1
1

Trong ú:
1 01 12 13
400
// // 133
33
dt
Z
Z Z Z Z


U
Z
Z
U
m
m
m
dt
dt