Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV.

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV.

Tải bản đầy đủ - 0trang

 Nơi yếu nhất của trạm biến áp ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn dây

MBA. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ MBA thì yêu cầu khoảng cách giữa hai

điểm nối đất vào hệ thống nối đất của hệ thống thu sét và vỏ MBA theo đường điện phải

lớn hơn 15m.

o Khi đặt cách ly giữa hệ thống thu sét và cơng trình phải có khoảng cách nhất

định, nếu khoảng cách này quá bé thì sẽ có phóng điện trong khơng khí và đất.

 Phần dẫn điện của hệ thống thu sét có phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo thoả

mãn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng điện sét đi qua.

1.3.



Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét:



1.3.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét:

1.3.1.1. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập:

Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét là miền được giới hạn bởi mặt ngồi của hình

chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi cơng thức:

rx 



1, 6

(h  hx )

h

1 x

h



(1.1)



Trong đó

h: độ cao cột thu sét

hx: độ cao vật cần bảo vệ

h - hx = ha: độ cao hiệu dụng cột thu sét

rx: bán kính của phạm vi bảo vệ

Để dễ dàng và thuận tiện trong tính tốn thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ

dạng dạng đơn giản hoá với đường sinh của hình chóp có dạng đường gãy khúc được

biểu diễn như hình vẽ 1.1 dưới đây.

Bán kính bảo vệ ở các mức cao khác nhau được tính tốn theo cơng thức sau

� hx �

2

rx  0, 75h �

1

hx � h



� 0,8h �

3 thì

Nếu



2



(1.2)



� hx �

2

rx  1,5h �

1 �

hx  h

� h�

3 thì

Nếu



(1.3)

a



0,2h

h



b

0,8h

a'



c



0,75h



1,5h



R



Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.



Chú ý: Các công thức trên chỉ đúng với cột thu sét cao dưới 30m. Hiệu quả của cột

thu sét cao quá 30m có giảm sút do độ cao định hướng của sét giữ hằng số. Khi tính tốn

phải nhân với hệ số hiệu chỉnh

1,5hp.



p



5,5

h và trên hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hp và



1.3.1.2. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét:

Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét kết hợp thì lớn hơn nhiều so với tổng phạm vi bảo

vệ của 2 cột đơn. Để hai cột thu sét có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa 2 cột

phải thỏa mãn điều kiện a < 7h (h là chiều cao của cột).

1.3.1.2.1. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lơi có cùng độ cao:

a a  7h 

Khi hai cột thu sét có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cách 

thì độ

cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét là h0 được tính như sau:

h0  h 



a

7



(1.4)

3



Sơ đồ phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có chiều cao bằng nhau.



R



0,2h

h

ho

0,75h



hx

1,5h



a

rx

r0x



Hình 1.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét giống nhau



Tính



r0 x



:



� hx �

2

r0 x  1,5h0 �

1



hx � h0

0,8h0 �



3

Nếu

thì



Nếu



hx 



� hx �

2

r0 x  0, 75h0 �

1 �

h0

� h0 �

3 thì



(1.5)



(1.6)



Chú ý: Khi độ cao của cột thu sét vượt q 30m thì ngồi việc hiệu chỉnh như

phần chú ý của mục 1.3.1.1 thì còn phải tính h0 theo công thức:



h0  h 



a

7p



(1.7)



1.3.1.2.2. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lơi có độ cao khác nhau:

Giả sử có 2 cột thu sét: cột 1 có chiều cao h 1, cột 2 có chiều cao h 2 và

cột cách nhau một khoảng là a.



h1  h2



. Hai



Trước tiên vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao h1, sau đó qua đỉnh cột thấp h2 vẽ

đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao tại điểm 3. Điểm này

được xem là đỉnh của cột thu sét giả định, nó sẽ cùng với cột thấp h2 , hình thành đơi cột

4



ở độ cao bằng nhau và bằng h2 với khoảng cách là a’. Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ

của cột 1 với



Nếu



2

h2 � h1

3



thì



� h2 �

x  1,5.h1 �

1



� 0,8h1 �



(1.8)



a '  a  1,5h1 (1 



h2

)

0,8h1



h0  h2  a '/ 7

� h2 �

2

x  0,75.h1 �

1 �

h2  h1

h1 �



3

Nếu

thì



(1.9)



a '  a  0, 75.h1 (1 



h2

)

h1



Sau đó sử dụng a’ thay thế cho a để tín các giá trị h0 và r0 x



2



1



R



3

h1



h2



1,5h

2



h0



hx



a

'

a



0,75h

2



0,75h

1



x

r1x



r2x

r0x

Hình 1.3 - Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lơi có độ cao khác nhau



5



1,5h

1



1.3.2 Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột (số cột > 2):

Khi cơng trình cần được bảo vệ chiếm một khu vực rộng lớn nếu chỉ dùng một vài

cột thì cột phải rất cao gây nhiều khó khăn cho việc thi công và lắp ráp. Trong trường hợp

này ta dùng phối hợp nhiều cột với nhau để bảo vệ. Phần ngoài của phạm vi bảo vệ sẽ

được xác định cho từng đôi cột một ( với yêu cầu khoảng cách là a  7h ). Còn phần bên

trong đa giác sẽ được kiểm tra theo điều kiện an toàn.



Một nhóm cột sẽ hình thành 1 đa giác và phạm vi bảo vệ được xác định bởi toàn

bộ miền đa giác và phần giới hạn bao ngoài giống như của từng đơi cột:

rx

rx



rox



a



rox



a

c



rox



D



b



D



b



Hình 1.4: Phạm vi bảo vệ của nhóm cột.



Vật có độ cao hx nằm trong đa giác hình thành bởi các cột thu sét sẽ được bảo vệ

nếu thoả mãn điều kiện:

D �8.ha  8.  h  hx 



(1.10)



Với D là đường tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu sét.

Chọn



ha 



D

8



Chú ý: Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ phải hiệu chỉnh theo

p.

D �8.ha . p  8.  h  hx  . p



(1.11)

6



1.4.



Mô tả trạm biến áp cần bảo vệ:

Trạm biến áp

Cấp điện áp

Chiều cao cần bảo vệ phía điện áp 220kV



220/110 kV ngồi trời (Phủ Lý)

220kV và 110kV

hx  17,5 và 12 (m)

hx  12 và 8 (m)

 = 77 Ωm



Chiều cao cần bảo vệ phía điện áp 110kV

Điện trở suất đo được

Điện trở nối đất cột điện



12 Ω



Sơ đồ mặt bằng trạm biến áp:



II. Đề xuất các phương án bảo vệ chống sét

1. Phương án 1

7



Phía điện áp 110kV: bố trí 14 cột thu sét với số thứ tự từ 14 đến 27 như hình vẽ.

Trong đó các cột 14, 15, 16, 17, 18, 19 nằm trên xà cao 12m, cột 20, 21, 22, 23, 24, 25

nằm trên xà cao 8m. Riêng cột 26 được đặt độc lập trên xà có độ cao 8m, cột 27 đặt trên

xà cao 8m.

Phía điện áp 220kV: bố trí 10 cột thu sét với số thứ tự từ 1 đến 10 như hình vẽ.

Trong đó các cột 6, 7, 8 nằm trên xà cao 17,5m. Các cột 1, 2, 3, 4, 5 nằm trên xà cao 12m.

. Cột 9 và 10 được đặt độc lập, cao 12m, Cột 11, 12, 13 đặt trên xà các MBA AT1 và

AT2 cao 12m, vị trí như trên hình vẽ.



Tính tốn cho phương án 1

a, Tính tốn độ cao tác dụng

8



Dựa trên sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu lơi theo phương án 1, ta tính tốn được

đường kính đường tròn ngoại tiếp và độ cao tác dụng tối thiểu cho các nhóm cột như sau.



 Phía sân 110 kV

-



Đường kính đường tròn ngoại tiếp các nhóm cột hình chữ nhật (14-15- 2021) , (15- 16- 21- 22); (16- 17- 22- 23) ; (17-18- 23- 24) và (18-19- 24- 25 )

có độ dài các cạnh a = 20m, b = 30m nên:

D  302  202  36, 05



Độ cao tác dụng tối thiểu của các cột này là:

D 36, 05

ha � 

 4,51m

8

8



-



Xét nhóm cột 14-15-27 tạo thành hình tam giác

Áp dụng cơng thức Pitago ta có:

a  a1427  (102  28,52 )  30, 20



(m)



b  a15 27  (202  28,52 )  34,82



c  a1415  30( m)



Nửa chu vi tam giác là

p



30, 20  34,82  30

 47,51(m)

2



Theo cơng thức Heron, đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác là

a.b.c

2. p.( p  a )( p  b)( p  c )

30, 20.34,82.30

 36,9

2.

47,51.(47,51



30,

20).(47,51



34,82).(47,51



30)

=

(m)

D 36,9

ha � 

 4, 61m

8

8

Vậy độ cao hữu ích của cột thu lơi

D



9



 Phía sân 220 kV

-



Nhóm cột (1-3-6-7) có đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật là:

D  342  51,52  61, 71 (m)

Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi (1-3-6-7) được bảo vệ thì

D 61, 71

ha � 

 7, 71m

8

8



-



Nhóm cột (3-5-7-8) có đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật là:

D  342  51,52  61, 71 (m)

Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi (3-5-7-8) được bảo vệ thì

D 61, 71

ha � 

 7, 71m

8

8



-



Nhóm cột (3-5-9-10) có đường kính đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật là:

D  342  36,52  49,88 (m)



Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi (3-5-7-8) được bảo vệ thì

D 49,88

ha � 

 6, 24m

8

8



-



Xét nhóm cột 1-9-13 tạo thành hình tam giác

Áp dụng cơng thức Pitago ta có:

a  a19  (342  36,52 )  49,88



(m)



b  a913  (192  342 )  38, 95( m)



c  a113  55,5(m)



Nửa chu vi tam giác là

p



49,88  38,95  55, 5

 72,17(m)

2



Theo cơng thức Heron, đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác là

D



a.b.c

2. p.( p  a )( p  b)( p  c )



10



49,88.38,95.55,5

 57,14

2.

72,17.(72,17



49,88).(72,17



38,95).(72,17



55,5)

=

(m)

D 57,14

ha � 

 7,14m

8

8

Vậy độ cao hữu ích của cột thu lơi







Tính tốn tương tự cho các đa giác còn lại, ta có bảng kết quả sau:



Đa giác



Phía 110kV



Phía 220kV



Phía 220/110kV



14-15- 20- 21

15- 16- 21- 22

16- 17- 22- 23

17-18- 23- 24

18-19- 24- 25

14-15-27

1-3-6-7

3-5-7-8

3-5-9-10

(1-9-13)

(9-10-12)

(11-12-13)

(2-3-4)

(12-15-27)

(11-16-17)

(4-17-18)

(5-8-19)

(5-18-19)



Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác (m)

36.05

36.05

36.05

36.05

36.05

36.9

48.44

48.44

49.88

57.14

46.41

54.78

34

47.3

46.1

45.86

51.82

34.55



ha (m)

4.51

4.51

4.51

4.51

4.51

4.61

6.06

6.06

6.24

7.14

5.80

6.85

4.25

5.91

5.76

5.73

6.48

4.32



b, Chọn độ cao tác dụng cho toàn trạm biến áp:

Qua tính tốn độ cao tác dụng của các cột thu lơi, có thể lấy chung một giá trị độ

cao tác dụng lớn nhất của cột thu lơi cho tồn trạm là. hamax = 7,14 m

Vậy chọn ha = 8 m

c, Tính độ cao của cột thu sét:

Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp được xác

định bởi:



h = ha + hx



Trong đó: + h: độ cao cột thu lơi.

+ hx: độ cao của vật được bảo vệ.

11



+ ha: độ cao tác dụng của cột thu lơi.

Đối với phía 220 kV của đề bài các thanh xà cần bảo vệ có độ cao lớn nhất là 17,5m

(hx = 17,5 m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lơi là:

h = hx + ha =17,5 + 8 = 25,5 m.

Phía 110 kV các thanh xà độ cao lớn nhất 12 m do đó độ cao tối thiểu cột thu lôi là:

h = hx + ha =12 + 8 = 20 m.

-



Tổ hợp các đường tròn ngoại tiếp các đa giác phía 110kV-phương án 1



-



Tổ hợp các đường tròn ngoại tiếp các đa giác phía 220kV- phương án 1



12



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP TRẠM BIẾN ÁP 220/110 KV.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×