- - -    - - -
Đồ án tốt nghiệp

Kỹ thuật điện cao áp_Tính
toán chỉ tiêu bảo về chống sét
đường dây

đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trang
7

chơng2:
tính toán chỉ tiêu bảo vệ chống sét đờng dây

Đờng dây trong HTĐ lm nhiệm vụ truyền tải điện năng đến các hộ
dùng điện. Đờng dây l phần tử phải hứng chịu nhiều phóng điện sét nhất
so với các phần tử khác trong HTĐ. Khi đờng dây bị phóng điện sét nếu
biên độ dòng sét lớn tới mức lm cho quá điện áp xuất hiện lớn hơn điện áp

+ Khi h
x
> 2/3h thì b
x
= 0,6h (1-h
x
/h ) (2 1)
+ Khi h
x
h thì b
x
= 1,2h (1- h
x
/0,8h (2 2)
Chiều di của phạm vi bảo vệ dọc theo chiều di đờng dây nh hình
(2 2 ).
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trang
9C B
A

2

1
Hình 2-2: Góc bảo vệ của một dây chống sét.

Có thể tính toán đợc trị số giới hạn của góc

ng. s
:số ngy sét /năm trong khu vực có đờng dây đi qua.
Vì các tham số của phóng điện sét : biên độ dòng điện (I
s
) v độ dốc của
dòng điện (a = di
s
/dt), có thể có nhiều trị số khác nhau, do đó không phải
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trang
10

tất cả các lần có sét đánh lên đờng dây đều dẫn đến phóng điện trên cách
điện. Chỉ có phóng điện trên cách điện của đờng dây nếu quá điện áp khí
quyển có trị số lớn hơn mức cách điện xung kích của đờng dây. Khả năng
phóng điện đợc biểu thị bởi xác suất phóng điện ( V
p đ
). Số lần xảy ra
phóng điện sẽ l:
N
pđ
= N. V
pđ
= ( 0,6ữ0,9 ). h . 10
-3
. l . n
ng s
. V
pđ
. ( 2 4 )

. . = (0,6ữ0,9). h. n
ng .s
. v
pđ
. . (2 5)
Để so sánh khả năng chịu sét của đờng dây có các tham số khác nhau,
đi qua các vùng có cờng độ hoạt động của sét khác nhau ngời ta tính trị
số " suất cắt đờng dây" tức l số lần cắt do sét khi đờng dây có chiều di
100km.
n
cđ
= ( 0,06ữ0,09). h. n
ng s
. V
pđ
.. (2 6)
Đờng dây bị tác dụng của sét bởi ba nguyên nhân sau:
+ Sét đánh thẳng vo đỉnh cột hoặc dây chống sét lân cận đỉnh cột.
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trang
11

+ Sét đánh vòng qua dây chống sét vo dây dẫn.
+ sét đánh vo khoảng dây chống sét ở giữa khoảng cột.
Cũng có khi sét đánh xuống mặt đất gần đờng dây gây quá điện áp
cảm ứng trên đờng dây, nhng trờng hợp ny không nguy hiểm bằng ba
trờng hợp trên. Khi đờng dây bị sét đánh trực tiếp sẽ phải chịu đựng ton
bộ năng lợng của phóng điện sét, do vậy sẽ tính toán dây chống sét cho
đờng dây với ba trờng hợp trên. Cuối cùng ta có số lần cắt do sét của
đờng dây.

h
dd
= h 2/3f . (2 8)
Trong đó:
+ h: độ cao của dây tại đỉnh cột hay tại khoá néo của chuỗi sứ.
+ f: độ võng của dây chống sét hay dây dẫn.
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trang
12

f
dd
= . l
2
/ 8. . (2 9)
= p/s =492/120. 1000 = 0,0041.
(p : khối lợng 1km dây AC- 120 ,p=492 Kg/Km ; s: tiết diện dây
AC-120 , s= 120 mm
2
.)
: hệ số cơ của đờng dây ở nhiệt độ trung bình , = 7,25.

16,2m
12m
1,5m
3m
3m
C
B
A

A
2/3 f
dd
= 12 2/3. 1,8 = 10,8 m.
h
dd
tbB
= h
dd
B
2/3 f
dd
= 9 2/3. 1,8 = 7,8 m.
2.1.2.3- Tổng trở sóng của dây chống sét v dây dẫn.
Z
dd
= 60.ln (2.h
dd
/ r). ( 2 10 )
Z
dd
A
= 60. ln [ ( 2. 10,8) / (9,5. 10
-3
) ] = 463,75 .
Z
dd
B
= 60. ln [ ( 2. 7,8 ) / ( 9,5. 10
-3

2'
h
2
D
12
1 (A ;B;C)
d
12
2
Hình 2-4: Phép chiếu gơng qua mặt đất .)(
r
h
ln
d
D
ln
K 112
2
2
2
12
12
=

Trong đó:
+ h
2

pha v từ dây pha đến ảnh của dây chống sét nh hình ( 2 5).
Với pha A:
m,,,)IA()ID(d 4645124
2222
12
=+=+=

D

'
K
B
C
1,75m
A
D
4,2m
12m
9m
16,2m
16,2m
K
1,5m
Hình 2-5: Xác định khoảng cách theo phép chiếu gơng qua mặt đất.m,,)IE()IA(D 046242451
2222
12
=+=+=

ln
,
,
ln
K ==


Khi có vầng quang: K
A-cs
vq
= K
A-cs
.

= 1,3. 0,19768 = 0,257.
Hệ số ngẫu hợp pha B (hoặc pha C )với dây chống sét:

10
1055
2152
417
0818
3
,
.,
,.
ln
,
,
ln

27
751
,,
,
,
tgtg
CBCB
=====

2.1.2.6- Số lần sét đánh vo đờng dây.

áp dụng công thức (2-4) với l = 100km ; h
dd
cs
= 15,2 m ; n
ng.s
= 70ngy/
năm ; mật độ sét = 0,15. Ta có:
N = 0,15. 6 . 15,2. 70. 100. 10
-3
= 96 lần/ 100km. năm.
Từ cơ sở lý thuyết v các kết quả trên ta tiến hnh tính toán suất cắt cho
đờng dây với ba khả năng đã nêu đối với đờng 110kV.
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trang
16

2.2 - tính suất cắt của đờng dây 110kv do sét đánh vòng
qua dây chống sét vo dây dẫn.
Đờng dây có U 110kV đợc bảo vệ bằng dây chống sét, tuy vậy vẫn

/ 4 I
s
/4
I
s
/ 2
I
s
Z
0
Hình (2 6): Dòng điện sét khi sét đánh vo dây dẫn.

Có thể coi dây dẫn hai phía ghép song song v Z
dd
= (400
ữ
500)

nên
dòng điện sét giảm đi nhiều so với khi sét đánh vo nơi có nối đất tốt. Ta có
dòng điện sét ở nơi đánh l:
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trang
17)(
I
Z
Z

U
50%
s
của chuỗi sứ thì có phóng điện trên cách điện gây sự cố
ngắn mạch 1 pha N
(1 )
từ ( 2 14) ta có thể viết:

s
%
dds
U
Z.I
50
4


Hay độ lớn của dòng điện sét có thể gây nên phóng điện trên cách điện
l:

dd
s
%
s
Z
U
I
50
4


Xác suất hình thnh hồ quang

phụ thuộc vo gradien của điện áp lm
việc dọc theo đờng phóng điện ( E
lv
):
)172()m/kV(
l
U
E
pd
lv
lv
=

đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trang
18

+ l
pđ
: Chiều di đờng phóng điện lấy bằng chiều di chuỗi sứ ( m ).
+ U
lv
: Điện áp pha của đờng dây.

)m/kV(,
,.
E
lv


(đơn vị tơng đối)

0,6 0,45 0,25 0,1

Ta có suất cắt do sét đánh vòng qua dây chống sét vo dây dẫn:
n
dd
= Nv

. v
pđ

(2 18)
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
60
50
40
30
20
10
0
E
lv
(kV /m)
Hình (2 7): nội suy để xác định


; h
dd
A
= 10,8m.
Z
dd
A
= 463,75

; h
cs
= 16,2m.
Thay các số liệu trên vo công thức ( 2 12 ) ta có:

3
1075601234
90
2166519

=== .,V,
,.,
Vlg

Xác suất phóng điện trên cách điện pha A theo công thức ( 2 15 )

8040
75463126
6604
126
4

= 96. 0,756.10
-3
. 0,804. 0,63. = 0,03676 lần / 100km. năm.
2.3- Tính suất cắt của đờng dây 110kV do sét đánh vo
khoảng vợt.
Theo sách hớng dẫn thiết kế Kỹ thuật điện cao áp thì số lần sét

đánh vo
khoảng vợt l:
N
kv
= N / 2 ( 2 19)
Trong đó: N l số lần sét đánh vo đờng dây đã đợc tính ở trên mục
(2.1.4) N = 96 lần / 100km. năm.
Vậy N
kv
= 96 / 2 = 48 lần / 100km. năm.
Trong 48 lần sét đánh vo khoảng vợt thì xác suất hình thnh hồ quang
khi phóng điện đã đợc xác định tại mục
[
2.2
]
bằng phơng pháp nội suy