Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 KV

PHAÀN II THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG CHOÁNG SEÙT ,NOÁI ÑAÁT VAØ BAÛO VEÄ RÔLE Chöông I BAÛO VEÄ SEÙT ÑAÙNH TRÖÏC TIEÁP VAØO TRAÏM BIEÁN AÙP I.Khaùi nieäm chung. Seùt ñaùnh vaøo ñöôøng daây taûi ñieän caùc thieát bò vaø boä phaän mang ñieän cuûa traïm. Nhieàu tröôøng hôïp daãn ñeán söï coá traàm troïng trong heä thoáng, phaù huûy nhieàu thieát bò ñaét tieàn gaây ngaén maïch caùc pha, giaùn ñoaïn cung caáp dieän cho caùc hoä tieâu thuï ñieän, thieät haïi cho neàn kinh teá. Vì vaäy yeâu caàu choáng seùt phaûi ñaûm baûo, baûo veä moät caùch hieäu quaû nhaát, khi seùt ñaùnh tröïc tieáp. Baûo veä seùt ñaùnh tröïc tieáp baèng caùc coät thu seùt coù hình veõ nhö sau: Boä phaän thu seùt (1). Boä phaän daãn doøng seùt (2). Boä phaän noái taûn doøng ñieän seùt (3). boä phaän thu seùt cuûa coät thu seùt laøm baèng theùp oáng hoaëc theùp thanh tieát dieän khoâng nhoû hôn (100 mm2) ñaët thaúng ñöùng goïi laø kim thu seùt. Boä phaän daãn doøng ñieän seùt taïo bôûi baûn thaân keát caáu coät theùp hoaëc baèng daây theùp coù tieát dieän khoâng nhoû hôn 500mm2 . Boä phaän noái ñaát ñöôïc taïo bôûi heä thoáng coïc vaø thanh baèng theùp noái lieàn nhau coù ñieän trôû nhoû ñeå taûn doøng ñieän seùt deã daøng trong ñaát.khi coøn ôû ñoä cao caùch xa maët ñaát höôùng tieân ñaïo thaúng ñöùng veà maët ñaát khoâng bò aûnh höôûng cuûa caùc vaät treân maët ñaát. Khi ñöôøng tieân ñaïo ñeán moät ñoä cao h naøo ñoù (goïi laø chieàu cao ñònh höôùng cuûa khe seùt ), ñöôøng tieân ñaïo baét ñaàu ñi theo höôùng cöôøng ñoä ñieän tröôøng lôùn nhaát lôïi duïng tính chaát naøy ñaët coät thu seùt (hoaëc daây thu seùt ) ñeå höôùng doøng ñieän ñeán vò trí mong muoán vaø taûn vaøo ñaát baèng heä thoáng noái ñaát baûo veä an toaøn coâng trình vaø thieát bò. II.MOÄT SOÁ YEÂU CAÀU KHI THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG THU SEÙT: Treân cô sôû baûn veõ caùc maët baèng vaø maët caét cuûa traïm xaùc ñònh ñöôïc phaïm vi vaø chieàu cao caàn baûo veä. Heä thoáng thu seùt khi thieát keá phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu sau: 1.Yeâu caàu veà maët kyõ thuaät : Phaïm vi baûo veä phaûi phuû kín toaøn boä caùc thieát bò vaø toaøn boä maïng ñieän cuûa traïm. Loaïi tröø hoaëc giaûm nhoû xaùc suaát seùt ñaùnh vaøo caùc phaàn töû mang ñieän. Heä thoáng choáng seùt cuõng nhö caùc khoaûng caùch trong khoâng khí vaø trong ñaát töø caùc phaàn töû coät thu seùt ñeán caùc boä phaän mang ñieän ñeán caùc thieát bò ñieän vaø heä thoáng noái ñaát an toaøn cuûa traïm (trong tröôøng hôïp heä thoáng thu seùt ñaët ñoäc laäp ) phaûi tính toaùn thieát keá sao cho khoângxaûy ra phoùng ñieän ngöôïc treân caùch ñieän cuûa traïm . Heä thoáng noái ñaát choáng seùt phaûi thieát keá tính toaùn sao cho khoâng xaûy ra phoùng ñieän ngöôïc vaøo thieát bò vaø taûn doøng seùt moät caùch toát nhaát . 2.Yeâu caàu tveà kinh teá. Heä thoáng thu seùt tröôùc heát phaûi thoûa maõn tuyeät ñoái veà yeâu caàu kyõ thuaät sau ñoù phöông aùn ñöôïc choïn laø phöông aùn kinh teá coù voán ñaàu tö beù nhaát. Giaûm ñöôïc thôøi gian thieát keá (ñaây laø ñieàu heát söùcmong muoán cuûa caùc nhaø thieát keá). Trong ñieàu kieän kyõ thuaät cho pheùp caàn taän duïng keát caáu coâng trình cuûa traïm ñeå ñaët heä thoáng thu seùt (coät ñieän coät antten xaø ñôõ daây daãn …). III.XAÙC ÑÒNH PHAÏM VI BAÛO VEÄ CUÛA COÄT THU SEÙT. 1.Phaïm vi baûo veä cuûa coät thu seùt : Phaïm vi baûo veä cuûa coät thu seùt coù chieàu cao h laø hình choùp troøn xoay coù ñöôøng sinh laø hyperbol, coù baùn kính baûo veä rx öùng vôùi ñoä cao caàn baûo veä laø hx : hx h 1,6h 0 rx 1,6h Trong thieát keá ñeå ñôn giaûn thöôøng hay thay theá ñöôøng sinh hyperbol baèng 2 ñoaïn thaúng nhö hình veõ. Baùn kính baûo veä ñöôïc tính theo coâng thöùc thöïc nghieäm: hoaëc theo phöông phaùp ñôn giaûn. Neáu hx < 2/3h Neáu hx > 2/3h Trong ñoù : hx :chieàu cao caàn baûo veä. h :chieàu cao coät thu seùt. ha : chieàu cao hieäu duïng coät thu seùt. P : heä soá phuï thuoäc h; p=1 khi h£ 30m P= khi 30 < h < 60m 2.Phaïm vi baûo veä cuûa 2 coät thu seùt: a.Hai coät thu seùt coù chieàu cao baèng nhau : Baèng thöïc nghieäm caùc nhaø nghieân cöùu ñaõ chöùng minh ñöôïc raèng neáu vò trí R3,5h thì moät phaàn seùt ñaùnh vaøo ñænh coät vaø moät phaàn ñaùnh xuoáng ñaát. Nhö vaäy neáu hai coät thu seùt coù chieàu cao h caùch nhau moät khoaûng a =2.R=7.h thì moïi ñieåm treân mat ñaát giöõa 2 coät thu seùt seõ khoâng bò seùt ñaùnh. Töø ñoù neáu 2 coät thu seùt ñaët caùch nhau moät khoaûng a<7.h thì chuùng coù theå baûo veä ñöôïc vaät coù ñoä cao h0 ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : Sô ñoà döôùi trình baøy caùch xaùc ñònh phaïm vi baûo veä cuûa 2 coät thu seùt coù chieàu cao baèng nhau caùch nhau moät khoaûng a baèng phöông phaùp tuyeán tính hoùa. Khu vöïc ngoaøi hai coät ñöôïc xaùc ñònh nhö tröôøng hôïp moät coät thu seùt khu vöïc giöõa hai coät thu seùt ñöôïc giôùi haïn bôûi cung troøn ñi qua 2 ñænh coät vaø ñieåm coù chieàu cao h0 naèm giöõa 2 coät. Sô ñoà döôùi laø phaïm vi baûo veä ñoä cao hx coù beà roäng beù nhaát r0x giöõa 2 coät thu seùt ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (öùng vôùi ñoä cao hx ). r0x = Sô ñoà baûo veä cuûa 2 coät thu seùt coù ñoä cao baèng nhau: b.Tröôøng hôïp hai coät thu seùt coù chieàu cao khaùc nhau: Giaû söû h2 >h1 phaïm vi baûo veä cuûa chuùng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau phaïm vi ngoaøi hai coät ñöôïc xaùc ñònh nhö töøng coät rieâng leû phaïm vi giöõa hai coät ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch qua ñænh coät thaáp nhaát (coät h1 ) veõ ñöôøng thaúng song song vôùi maët ñaát caét ñöôøng sinh phaïm vi baûo veä cuûa coät thu seùt h2 ñieåm naøy ñöôïc xem nhö laø ñænh cuûa coät thu seùt giaû töôûng h’ vaø khu vöïc baûo veä giöõa 2 coät laø h1 vaø h’ ñöôïc xaùc ñònh nhö trong tröôøng hôïp 2 coät thu seùt coù chieàu cao baèng nhau. 3.Phaïm vi baûo veä cuûa nhieàu coät thu seùt : Khi coâng trình baûo veä chieám dieän tích roäng lôùn ñaët nhieàu coät thu seùt ñeå baûo veä. Chia vuøng baûo veä thaønh 3 coät hay 4 coät gaàn nhau ñeå tính. Maët baèng phaïm vi baûo veä 3 coät khoâng naèm treân moät ñöôøng thaúng vaø cuû 4 coät naèm treân 4 ñænh cuûa hình chöõ nhaät ñöôïc xaùc ñònh nhö hình sau : Beân ngoaøi caùc ña giaùc qua caùc dænh coät thu seùt (hình tam giaùc hay hình chöõ nhaät ) phaïm bi baûo veä ñöôïc xaùc ñònh töøng ñoâi moät vôùi nhau. Coøn taát caû caùc thieát bò coù ñoä cao hx ñaët trong dieän tích tam giaùc hay hình chöõ nhaät seõ ñöôïc baûo veä an toaøn neáu dieàu kieän sau ñöôïc thoûa. D£ 8.p.(h-hx). D laø ñöôøng kính cuûa ñöôøng troøn ngoaïi tieáp ta, giaùc ñi qua ñænh cuûa caùc coät thu seùt hay ñöôøng cheùo cuûa hình chöõ nhaät taïo bôûi ñænh cuûa caùc coät thu seùt. Neáu caùc coät thu seùt coù ñoä cao ³ 60 m thì phaïm vi baûo veä ven chu vi giöõa töøng ñoâi coät moät theo chieàu ao giaûm ñi Δh keå töø ñænh coøn dieän tích beân trong ña giaùc vaãn giöõ nguyeân Δh vaãn ñöôïc tính nhö treân. IV.Boá trí vaø tính toaùn cuï theå cho traïm. Dieän tích traïm 143,5 x 121m. Caùc ñoä cao caàn baûo veä. Traïm 220KV hx =16m. Traïm 110KV hx =11m. Ñoä cao xaø ñôõ thanh goùp Traïm 220KV hx =11m. Traïm 110KV hx =8m. Taän duïng xaø ñôõ daây daãn ñeå ñaët kim thu seùt 1->19, anten, 4 coät chieáu saùng. Choïn ñoä cao kim thu seùt vaø kieåm tra phaïm vi baûo veä caùc ñænh thu seùt cuûa traïm bieán aùp. Thoâng thöôøng ñeå ñaûm baûo myõ quan ngöôøi ta thöôøng ñaët kim thu seùt cho traïm baèng nhau nhöng neáu vaäy thì ôû thanh goùp phaûi gia coá leân theâm hoaëc taêng ñoä cao cuûa kim thì seõ coù nhieàu maët tích cöïc laø toán keùm neáu khoâng gia coá kim thu seùt ôû ñoä cao nhö vaäy gioù seõ ñong ñöa ñaãn ñeán thu vaø choáng seùt khoâng toát. Chính vì vaäy maø ôû ñaây ta choïn ñoä cao cho töøng coät thu seùt. Kieåm tra phaïm vi baûo veä beân ngoaøi cuûa caùc coät thu seùt. Phaïm vi baûo veä cuûa moät coät thu seùt. - Ñoä cao xaø ñôõ daây daãn hx =16m, h=21m (coät caùi 220KV) = - Ñoä cao xaø ñôõ thanh goùp 220KV hx =11m, h=16m = Ñoä cao nhaø ñieàu khieån hx =5m. Ñoä cao coät anten h=32m >30m neân p=. Baùn kính baûo veä cuûa coät anten = Baùn kính baûo veä cuûa coät anten khi hx =16m = Tính Toaùn Cuï Theå Cho Caùc Coät Thu Seùt Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa coät 1-2. Khoaûng caùch giöõa hai coät a=22m. Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa hai coät 1-2. Beà roäng beù nhaát giöõa hai coät 1-2. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa 3,4 Khoaûng caùch giöõa hai coät 3-4 a=15,5 m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 3-4. Beà roäng beù nhaát giöõa hai coät 3-4. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa 5,6 Khoaûng caùch giöõa hai coät 5-6 a=15,5 m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 5-6. Beà roäng beù nhaát giöõa hai coät 5-6. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa 7,8 Khoaûng caùch giöõa hai coät 7-8 a=15,5 m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 7-8. Beà roäng beù nhaát giöõa hai coät 7-8. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa 9,10 Khoaûng caùch giöõa hai coät 9-10 a=15,5 m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 9-10. Beà roäng beù nhaát giöõa hai coät 9-10. = Baùn kính baûo veä = Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 3-5 vaø 4-6 Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät 3-5 cuõng nhö 4-6. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa nhoùm coät 5,6,7,8 Khoaûng caùch giöõa 2 coät 5,7: a=22m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 5-7 vaø 6-8 Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät 5-7 cuõng nhö 6-8. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi nhoùm coät 11-12 Khoaûng caùch giöõa 2 coät a=15,5m. Ñoä cao baûo veä giöõa 2 coät Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät 11-12 = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa nhoùm coät 7,9 vaø 8,10 Khoaûng caùch giöõa 2 coät 7,9: a=22m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 7,9 vaø 8,10 Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät 7,9 cuõng nhö 8,10. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa nhoùm coät 13,14 vaø 16,17 Khoaûng caùch giöõa 2 coät 13,14: a=15,5m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 13,14 vaø 16,17 Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät 13,14 cuõng nhö 16,17. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa nhoùm coät 12,13 vaø 15,16 Khoaûng caùch giöõa 2 coät 12,13: a=22m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 12,13 vaø 15,16 Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät 12,13 cuõng nhö 15,16 = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa nhoùm coät 13,16 vaø 14,17 Khoaûng caùch giöõa 2 coät a=34,7m. Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 13-16 vaø 14-17 Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät 13-16 cuõng nhö 14-17. = Baùn kính baûo veäkhi hx =6m = Baùn kính baûo veä hx =16m = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa nhoùm coät 18,19 Khoaûng caùch giöõa 2 coät 18,19: a=14m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät 18-49 Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät 18-19. = Baùn kính baûo veä = Xeùt phaïm vi baûo veä cuûa coät anten hAT =32m hx =5m (Ñoä cao nhaø ñieàu khieån). Tieán haønh tính toaùn nhö sau: Baùn kính baûo veä cuûa coät thu seùt ñaët treân anten Vaäy vôùi ñoä cao vaø caùch boá trí cuûa heä thoáng caùc kim thu seùt nhö treân ta tieán haønh kieåm tra caùc thieát bò naèm trong giôùi haïn caùc hình chöõ nhaät vaø hình tam giaùc trong traïm bieán aùp coù ñöôïc baûo veä khoâng. Theo giaû thieát thì taát aû caùc thieát bò naèm trong hình tam giaùc vaø hình chöõ nhaät ñöôïc baûo veä an toaøn neáu thoûa ñieàu kieän D£8(h-hx) Xeùt caùc nhoùm coät 5,6,7,8 D= Vaäy kim thu seùt boá trí nhö treân treân ñaõ thoûa maõn. Xeùt caùc nhoùm coät 7,8,9,10 D= Vaäy kim thu seùt boá trí nhö treân treân ñaõ thoûa maõn. Xeùt caùc nhoùm coät 9,10,11,12 D= Vaäy kim thu seùt boá trí nhö treân treân ñaõ thoûa maõn. Xeùt caùc nhoùm coät 15,16,21,22 D= Vaäy kim thu seùt boá trí nhö treân treân ñaõ thoûa maõn. Xeùt caùc nhoùm coät 14,15,17,21 D= Vaäy kim thu seùt boá trí nhö treân treân ñaõ thoûa maõn. Söû duïng caùc coät chieáu saùng cho traïm ñeå ñaët kim thu seùt. Ñaët 4 coät chieáu saùng ôû 4 goùc cuûa traïm coù chieàu cao h=32m Tính toaùn choáng seùt cho coät chieáu saùng A vaø B Coù chieàu cao h=32m Vaät caàn baûo veä laø caùc xaø coù ñoä cao lôùn nhaát laø hx =16m. Ôû ñoä cao hx < 2/3h=21,3m. Baùn kính baûo veä cuûa coät thu seùt A,B baùn kính baûo veä khi hx =6m laø ñoä cao caùc thieát bò Tính toaùn choáng seùt cho coät chieáu saùng C vaø D Coù chieàu cao h=32m Vaät caàn baûo veä laø caùc xaø coù ñoä cao lôùn nhaát laø hx =11m. Ôû ñoä cao hx < 2/3h=21,3m. Khoaûng caùch giöõa hai coät a=77,3m Ñoä cao baûo veä ñöôïc giöõa 2 coät C,D Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät C,D. = Beà roäng beù nhaát giöõa 2 coät C,D khi hx =6m. = Baùn kính baûo veä cuûa coät thu seùt C,D baùn kính baûo veä khi hx =6m laø ñoä cao caùc thieát bò Kieåm tra ñieän aùp tieáp xuùc vaø ñieän aùp böôùc: Qui ñònh veà noái ñaát an toaøn: Heä thoáng noái ñaát an toaøn ôû caùc traïm bieán aùp chuû yeáu laø löôùi ñieän cöïc ñöôïc choân trong ñaát. Tieâu chuaån cuûa noái ñaát an toaøn khoâng ñöôïc theå hieän bôûi caùc giaù trò cuûa ñieän trôû noái ñaát maø ñöôïc theå hieän bôûi caùc giaù trò ñieän aùp böôùc vaø ñieän aùp tieáp xuùc, caùc ñieän aùp naøy khoâng gaây neân töû vong do rung tim. Ñieän aùp tieáp xuùc vaø ñieän aùp böôùc lôùn nhaát cho pheùp khi chaïm ñieän giaùn tieáp (ñoái vôùi mgöôøi naëng 70 kg) ñöôïc xaùc ñònh: Ñieän aùp chaïm an toaøn: Trong ñoù: 1000: Trò soá ñieän trôû cô theå ngöôøi. ts: thôøi gian duy trì doøng qua ngöôøi, cuõng laø thôøi gian duy trì söï coá ts =1s Cs: Heä soá suy giaûm ñieän trôû suaát cuûa beà maët. rs: Ñieän trôû suaát cuûa lôùp ñaù soûi. Ñieän aùp böôùc an toaøn: Do trong khu vöïc traïm thöôøng coù raõi moät lôùp ñaù soûi treân maët ñaát neân döôùi chaân ngöôøi seõ laø moät moâi tröôøng khoâng ñoàng nhaát. Lôùp ñaù soûi naøy daøy hs vaø coù ñieän trôû suaát rs(thöôøng hs = 0,08¸0,15m vaø rs=2000¸3000Wm) coøn beân döôùi laø ñaát vôùi ñieän trôû suaát laø r. Cs ñöôïc xaùc ñònh gaàn ñuùng theo coâng thöùc Jacksson & Several: Vôùi: rñ =100(Wm) rs =2500(Wm) hs =0,1(m) Vaäy: Ñieän aùp chaïm vaø ñieän aùp böôùc cho pheùp ñoái vôùi ngöôøi 70kg: Xaùc ñònh ñieän aùp tieáp xuùc lôùn nhaát vaø kieåm tra an toaøn ñoái vôùi ñieän aùp tieáp xuùc: Vieäc tính toaùn ñieän aùp chaïm döïa treân doøng taûn xuoáng ñaát coù theå ñöôïc thöïc hieän theo caùc coâng thöùc sau: Trong ñoù: Lc: Chieàu daøi cuûa daây daãn ñöôïc choân trong ñaát, Lc =7051(m) Lc = n2 x l1 + n1 x l2 =24 x 121 +29 x 143 =7051 (m) Vôùi: n1=29: Soá nhaùnh maéc song song l2 =141m n2=24: Soá nhaùnh maéc song song l1 =119m l2, l1: Chieàu daøi, chieàu roäng ven chu vi. Lt: Chieàu daøi coïc noái ñaát ñöôïc söû duïng, Lr = 119(m). Km: Heä soá khoaûng caùch cuûa löôùi. Ki: Heä soá chænh hình daïng löôùi. Ig : doøng ngaén maïch traïm ñaát lôùn nhaát, Ig = 8130 (A). Coâng thöùc xaùc ñònh Ki nhö sau : Ki = 0,656 + 0,172xn = 0,656 + 0,172x26,4 = 5,2 Coâng thöùc xaùc ñònh Km nhö sau: Vôùi: D: Khoaûng caùch giöõa caùc daây daãn (m) D1, D2: Böôùc cuûa oâ löôùi. d: Ñöôøng kính daây daãn cuûa löôùi noái ñaát, d =50(mm) kii: Heä soá cho coïc vaø caùch boá trí coïc beân trong löôùi noái ñaát, kii =1: Cho löôùi vôùi coïc bao quanh chu vi löôùi hay vôùi coïc beân trong cuõng nhö trong tröôøng hôïp caû hai. kh: Heä soá cho ñoä saâu löôùi ñöôïc choân, h: Heä soá choân daây, h =0,8m n: Heä soá daây maéc song song theo moät phöông. n1, n2: Soá daây daãn theo caùc caïnh cuûa traïm. Þ Km =0,65 Vaäy: Ebuoc = 375,6(V) < Ebuoc cp =549,696(V) Ñaït yeâu caàu ñieän aùp chaïm cho pheùp. Xaùc ñònh ñieän aùp böôùc lôùn nhaát vaø kieåm tra an toaøn ñoái vôùi ñieän aùp böôùc: Vieäc tính toaùn ñieän aùp böôùc coù theå thöïc hieän theo caùc coâng thöùc sau: Vieäc tính toaùn ñieän aùp chaïm döïa treân doøng taûn xuoáng ñaát coù theå ñöôïc thöïc hieän theo caùc coâng thöùc sau: Trong ñoù: Lc: Chieàu daøi cuûa daây daãn ñöôïc choân trong ñaát, Lc =7051(m) Lr: Chieàu daøi coïc noái ñaát ñöôïc söû duïng, Lr = n ´ l = 104 ´ 2,5 =260 (m) Km: Heä soá khoaûng caùch cuûa löôùi. Ki =2,763: Heä soá chænh hình daïng löôùi. Coâng thöùc xaùc ñònh Ks nhö sau: Vôùi: D: Khoaûng caùch giöõa caùc daây daãn (m) h: ñoä choân saâu daây, h =0,8m n: Heä soá daây maéc song song theo moät phöông. n1, n2: Soá daây daãn theo caùc caïnh cuûa traïm. Vaäy: Eböôùc = 71,3(V) < Ebuoc cp =1727,85(V) Ñaït yeâu caàu ñieän aùp böôùc cho pheùp. TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG NOÁI ÑAÁT CHO TRAÏM I.Khaùi nieäm chung. Trong quaù trình vaän haønh heä thoáng ñieän noùi chung hay moät traïm bieán aùp noùi rieâng thì nhu caàu ñaûm baûo an toaøn cho ngöôøi vaø thieát bò laø heát söùc quan troïng. Caùc söï coá veà ñieän nhö roø ræ, caùch ñieän, ngaén maïch chaïm ñaát hay doøng ñieän seùt…Coù theå xaûy ra baát cöù luùc naøo vaø ñeàu gaây nguy hieåm cho ngöôøi vaø thieát bò. Do ñoù vieäc thieát keá moät heä thoáng noái ñaát baûo veä an toaøn cho ngöôøi vaø thieát bò laø heát söùc quan troïng vaø caàn thieát. Taùc duïng cuûa noái ñaát nhaèm muïc ñích laøm taûn doøng ñieän söï coá xuoáng ñaát vaø giöõ cho ñieän theá caùc phaàn töû ñöôïc noái ñaát thaáp. Noái ñaát trong heä thoáng ñieän ñöôïc chia laøm 3 loaïi. Noái ñaát laøm vieäc: Coù nhieäm vuï ñaûm baûo trang thieát bò ñieän laøm vieäc bình thöôøng vaø söï coá theo caùc cheá ñoä quy ñònh. Ñoù laø noái ñaát ñieåm trung tính caùc cuoän daây maùy phaùt, maùy bieán aùp coâng suaát noái ñaát maùy bieán aùp ño löôøng…. Noái ñaát an toaøn hay baûo veä. Nhieäm vuï ñaûm baûo an toaøn cho ngöôøi phuïc vuï khi caùch ñieän cuûa trang thieát bò ñieän voû caùp. Noái ñaát caùc keát caáu kim loaïi cuûa trang thieát bò phaân phoái Bình thöôøng caùc thieát bò coù ñieän theá baèng khoâng, nhöng khi aùch ñieän bò phoùng ñieän xuyeân thuûng hay phoùng ñieän maët seõ coù ñieän theá khaùc khoâng. Noái ñaát choáng seùt nhaèm laøm taûn doøng ñieän seùt vaøo ñaát giöõ cho ñieän theá caùc phaàn töû ñöôïc moái ñaát khoâng quaù cao ñeå haïn cheá phoùng ñieän töø caùc phaàn töû ñeán caùc boä phaän mang ñieän khaùc. Ñoù laø noái ñaùt caùc coät thu seùt,daây choáng seùt caùc thieát bò choáng seùt noái ñaát caùc keát caáu kim loaïi coù theå bò seùt ñaùnh. Caùc yeâu caàu kinh teá kyõ thuaät khi thieát keá heä thoáng noái ñaát an toaøn cho traïm. Heä thoáng noái ñaát coù trò soá ñieän trôû taûn caøng beù caøng thöïc hieän toát nhieäm vuï taûn doøng ñieän söï coá trong ñaát giöõ ñöôïc möùc ñieän theá thaáp treân caùc phaàn töû noái ñaát. Trong nhaø maùy ñieän vaø traïm bieán aùp noái ñaát laøm vieäc vaø noái ñaát an toaøn ôû caùc caáp ñieän aùp khaùc nhau thöôøng ñöôïc noái thaønh moät heä thoáng. Ñieän trôû taûn toång cuûa toaøn heä thoáng noái ñaát phaûi thoûa maõn ñieàu kieän : II. TÍNH TOAÙN CUÏ THEÅ HEÄ THOÁNG NOÁI ÑAÁT Ñeå giaûm bôùt chi phí ñaàu tö caùc traïm bieán aùp thöôøng taän duïng caùc keát caáu kim cuûa traïm ñöôïc choân trong ñaát vaø ñöôïc coi nhö moät loaïi noái ñaát noái saün hay coàn goïi laø noùi ñaát töï nhieân coù trò soá ñieän trôû taûn laø Rtn . Goïi phaàn noái ñaát do thieát keá laø noái ñaát nhaân taïo coù trò soá Rnt . vaäy ñieàu kieän ñeå thoûa maõn laø : Ñieàu kieän Rnt £ 1 W nhaèm taêng cöôøng an toaøn cho traïm vaø phoøng khi noái ñaát töï nhieân coù theå thay ñoåi. Tính toaùn noái ñaát töï nhieân. Trong luaän aùn do caùcthieát keá coù tính chaát giaû ñònh khoâng coù ñaà ñuû caùc soá lieäu veà caùc loaïi noái ñaùt töï nhieân khaùc neân thöôøng chæ coù theå xeùt ñeán söï tham gia cuûa ñieän trôû noái ñaát cuûa heä “DCS-coät” cuûa caùc ñöôøng daây truyeàn taûi vaøo traïm RDCS-C ñoù laø ñieän trôû ñaàu vaøo cuûa maïch ñieän thoâng soá taäp trung taïo neân bôûi ñieän trôû noái ñaát cuûa caùc coät ñieän vaø ñieän trôû taùc duïng cuûa ñoaïn daây choáng seùt giöõa hai coät. Trong ñoù : RC :ñieän trôû noái ñaát cuûa coät ñieän tôùi traïm. Neáu ñieän trôû suaát cuûa ñaát laø : r£ 500 W Þ RC =10W r> 500 W Þ RC =15W RCS=k.r0.l Vôùi : r0 : ñieän trôû taùc duïng cuûa ñoaïn daây choáng seùt trong moät khoaûng vöôït. r0 =3,7W /km (daây choáng seùt loaïi TK-50 ñöôøng daây 110 kV) r0=2,38W/km (daây choáng seùt loaïi TK-70 ñöôøng daây 220 kV) l: chieàu daøi khoaûng vöôït. Ñöôøng daây 220kv choïn l=400m. Ñöôøng daây 220kv choïn l=200m. K: heä soá phuï thuoäc soá daây choáng seùt treân ñöôøng daây K=1 neáu ñöôøng daây coù moät daây choáng seùt. K=0,5 neáu ñöôøng daây coù 2 daây choáng seùt. Neáu coù n ñöôøng daây choáng seùt vaøo traïm thì Ñieän trôû töï nhieân cuûa heä thoáng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau RtnHT =Rtn(220) // Rtn(110) Trong ñoù : Rtn(220): ñieän trôû töï nhieân cuûa traïm 220kv Rtn(110) = ñieän trôû töï nhieân cuûa traïm 110kv A. Xaùc ñònh Rtn(220) Coù 2 ñöôøng daây 220kv noái vaøo traïm vaø hai phuï taûi neân ñieän trôû noái ñaát töï nhieân cuûa traïm 220kv ñöôïc xaùc ñònh nhö sau : Rtn(220) = Trong ñoù : traïm 220kv coù 2 ñöôøng daây choáng seùt RC =10W RCS =k.r0.l=0,5.3,7.0,4=0,476W Rtn(220) = B. Xaùc ñònh Rtn(220) Phía traïm phaân phoái 110kv cuûa traïm bieán aùp coù 4 ñöôøng daây phuï taûi neân ñieän trôû ñöôïc tính nhö sau Rtn(110) = Trong ñoù : traïm 110kv coù 4 ñöôøng daây choáng seùt RC =10W RCS =k.r0.l=0,5.2,38.0,4=0,476W Rtn(110) = Vaäy ñieän trôû cuûa heä thoáng noái ñaát töï nhieân laø Tính toaùn noái ñaát nhaân taïo . Thieát keá heä thoáng nhaân taïo sao cho khi keát hôïp vôùi noái ñaát töï nhieân phaûithoûa maõn yeâu caàu ñieän trôû noái ñaát an toaøn. Noái ñaát an toaøn thöôøng coù daïng löôùi. a.Noái ñaát maïch voøng ven chu vi traïm bieán aùp . Choïn thanh noái ñaát laø thanh theùp deït coù kích thöôùc 50x50x5. d=b/2=0,025m Ñoä choân saâu t0 =0,8m. Chieàu daøi ven chu vi l1 =141m. Chieàu roäng ven chu vi l2 =119m. Ñieän trôû thanh : Trong ñoù : rtt =rño .kmuøa : ñieän trôû suaát tính toaùn. Vôùi rño =100W.m kmuøa =1,6(ñoä choân saâu cuûa thanh laø t0 =0,8 vaø ño r vaøo luùc khoâ raùo) rtt =100.1,6=160W.m. l: chu vi maïch voøng. l=(141+119).2=520m k: heä soá hình daùng maïch voøng.k phuï thuoäc vaøo tyû soá l1/l2 l1/l2 1 1,5 2 3 4 k 5,53 5,81 6,42 8,17 10,4 Ta coù l1/l2 = Duøng noäi suy coù k=5,6 Ñieän trôû taûn töøng coïc Trong ñoù : t: ñoä choân saâu trung bình cuûa coïc t=t0+l/2=0,8+2,5/2=2,05m t0 =0,8m. l=2,5m (chieàu daøi cuûa coïc). d: ñöôøng kính cuûa coïc noái ñaát duøng theùp goùc L ñöôïc haøn laïi coù kích thöôùc 50x50x5 (b=50mm). d=0,95.b=0,95.50=0,0475m. km :heä soá muøa öùng vôùi ñaát khoâ haïn vaø coïc noái ñaát choïn km =1,4 rtt =rño . km =100.1,4=140W.m Vaäy: Ñieän trôû xoay chieàu cuûa maïch voøng Goïi a laø khoaûng caùch giöõa 2 coïc lieân tieáp treân thanh Tyû soá a/l=2->a=2.2,5=5m Soá coïc cuûa maïch voøng ven theo chu vi cuûa traïm. N= Heä soá söû duïng cuûa coïc , thanh(hC ,ht ) tra baûng ñöôïc hC =0,54 ht =0,24 Ta nhaän thaáy Rmv =0,65 < 1W (ñaït yeâu caàu) Ñaõ ñaûm baûo kyõ thuaät nhöng ñeå ñaûm baûo ôû möùc ñoä cao hôn ta tieán haønh noái ñaát boå sung ta tieán haønh noái ñaát boå sung ñeå giaûm ñieän trôû caøng nhoû caøng toát ñoàng thôøi traùnh ñöôïc nhöõng naêm haïn haùn keùo daøi laøm cho ñieän trôû taêng leân. Ta noái ñaát boå sung nhö vaäy seõ coù ñöôïc möùc ñoä döï tröõ cao veà ñieän trôû. Noái ñaát boå sung. Khi seùt ñaùnh vaøo moät kim thu seùt ñaët treân xaø traïm thì doøng seùt qua truï xaø taûn vaøo HTNÑ cuûa traïm neáu coù bieân ñoä vaø ñoä doác lôùn seõ gaây neân moät ñieän aùp giaùng xung cao coù theå phoùng ñieän treân chuoãi söù, ñeán daây daãn pha ñaët treân xaø ñoù (phoùng ñieän ngöôïc ), hoaëc coù theå daãn ñeán phoùng ñieän xuyeân thuûng caùch ñieän cuûa caùc thieát bò ñieän ñaët laân caän. Vì vaäy ñeå giaûm toång trôû xung cuûa HTNÑ hay giaûm ñieän aùp giaùng xung xuoáng döôùi möùc nguy hieåm cho caùch ñieän traïm thì ngay taïi choã noái ñaát cuûa KTS vaø DCS vaøo heä thoáng noái ñaát cuûa traïm phri ñaët noái ñaát boå sung. Taùc duïng chính cuûa NÑBS laø ñeå taûn doøng seùt moät caùch thuaän lôïi neân ñöôïc thöïc hieän theo hình thöùc noái ñaát taäp trung. Toaøn boä NÑBS naøy cuõng tham gia taûn doøng ñieän chaïm ñaát, neân cuõng coù theå coi chuùng nhö laø moät phaàn töû noái ñaát an toaøn. Ñieän trôû 1 tia ñöôïc tính theo coâng thöùc sau trong ñoù : k=1,46 (do sô ñoà ñaát hình 2 tia). rtt =rño .km =100.1,6=160 : ñieän trôû suaát tính toaùn ñoái vôùi thanh km =1,6 (muøa khoâ) choân saâu 0,8m l: chieàu daøi thanh.l=10m d: ñöôøng kính cuûa thanh , choïn thanh theùp deït 50x5 (b=50) d=b/2=0,025m. tính ñöôïc Ñieän trôû taûn cuûa toå hôïp noái ñaát laø htia :heä soá söû duïng daïng tia (0,8) n=2 : soá tia trong moät toå hôïp. Trong sô ñoà boá trí heä thoáng noái ñaát ta coù taát caû m=24 vò trí ñaët noái ñaát boå sung (goàm döôùi chaân caùc coät coù KTS vaø caùc vò trí noái ñaát cuûa DCS khoâng truøng vôùi caùc vò trí treân ) neân ñieän trôû toång cuûa heä thoáng noái ñaát boå sung laø vaäy toaøn boä heä thoáng noái ñaát nhaân taïo coù ñieän trôû laø Rnt=Rmv //Rbså =0,65//0,57=0,3W Toùm laïi : ñieän trôû taûn cuûa toaøn boä heä thoáng noái ñaát an toaøn laø R=Rnt //Rtn =0,3//0,34=0,16W <0,5W Vaäy heä thoáng noái ñaát an toaøn ñaõ thoûa maõn ñieàu kieän an toaøn. Chöông II BAÛO VEÄ RÔLE I . B¶o VÖ Chèng Ng¾n M¹ch Bªn trong m¸y biÕn ¸p İ T 3 İ T 1 BI1 CT3 İ S1 İ S3 TC 110KV TC 220KV İ T 2 CT2 87 İ S2 + Sô ñoà baûo veä so leäch cho MBA Töï ngaãu : Sô ñoà baûo veä so leäch duøng cho MBA töï ngaãu + Choïn bieán doøng BI cho baûo veä : Thoâng soá cuûa MBA lieân laïc : Sñm = 125MVA Uñm = 230/121kV + Phía cao aùp : 230kV + 8 x 1,25% + Phía trung aùp : 121 kV Ta choïn sô ñoà ñaáu daây BI phía cao aùp , phía trungï aùp vaø BI trung tính MBA laø hình D Doøng ñònh möùc phía cao aùp cuûa MBA : Iñm CA = = 0,314kA Doøng ñònh möùc phía trung aùp cuûa MBA : Iñm TA = = 0,596 kA Doøng ñònh möùc cuoän daây chung cuûa MBA : Iñm ch = a . Iñm TA = (1 - ) Iñm TA = (1 - ) x 0,596 = 0,282kA (a laø heä soá coù lôïi) Vì I TA = I CA + I ch , neân choïn BI phía cao aùp , trung aùp vaø trung tính MBA coù tæ soá bieán doøng baèng nhau ñeå doøng vaøo rô le so leäch seõ trieät tieâu luùc laøm vieäc bình thöôøng : Iso leäch = IT2 - IT1+IT3 = 0 Do Iñm TA = 596A , choïn BI phía cao aùp , trung aùp vaø trung tính MBA coù tæ soá bieán doøng laø n = 600/1 + Tính toaùn thoâng soá caøi ñaët : - Sai soá rô le : Doøng thöù caáp cuûa boä BI phía cao MBA khi phuï taûi sô caáp laø ñònh möùc: IT 1 = Itc.BI CA = = = = 0,523A Doøng thöù caáp cuûa boä BI phía trungï aùp MBA khi phuï taûi sô caáp laø ñònh möùc: IT 2 = Itc.BI TA = = = = 0,993A Doøng thöù caáp cuûa boä BI phía trungï tính MBA khi phuï taûi sô caáp laø ñònh möùc: IT 3 = Itc.BI TT = = = = 0,47A Do IT 2 = 0,993A , choïn naác chænh 1A cho phía trung aùp MBA töï ngaãu Doøng tính toaùn naác chænh X1 cho phía cao aùp (Coù IT 1 = 0,523A) ñöôïc xaùc ñònh theo tyû soá : = ; Suy ra :. X1 = = 0,566 Vaäy choïn naác chænh cho phía cao aùp laø 0,6A Töông töï , doøng tính toaùn naác chænh X3 cho phía cuoän chung (Coù IT 3 = 0,47A) : X3 = = 0,473 . Vaäy choïn naác chænh cho phía cuoän chung laø 0,5A Sai soá rô le % do khoâng choïn chính xaùc naác chænh laø : x 100 = 6% - Xaùc ñònh ñoä doác ñaëc tính baûo veä : Sai soá ñaàu phaân aùp : 10% , sai soá BI : 5% , sai soá rô le: 6% , ñoä döï tröõ : 5% Nhö vaäy , ñoä doác (%) caàn choïn > 10% + 5% + 6% + 5% = 26% - Xaùc ñònh doøng khôûi ñoäng : Doøng khôûi ñoäng cuûa maïch baûo veä (Phía sô caáp BI) caàn choïn : Ikñ > Kat . Ikcb.tt.max = Kat . (fi.max . kñn. kkck. IN.ngoaøi.max) fi.max : Sai soá cöïc ñaïi cho pheùp cuûa BI trong tình traïng oån ñònh. fi.max= 10% kñn : Heä soá ñoàng nhaát cuûa caùc BI. kñn = 0 ¸ 1 . Choïn kñn = 0,2 kkck : Heä soá keå ñeán aûnh höôûng bôõi thaønh phaàn khoâng chu kyø cuûa doøng ngaén maïch . kkck = 1,9 Kat : Heä soá an toaøn . Kat = 1,2 ¸ 1,3 . Choïn Kat = 1,2 IN.ngoaøi.max : Thaønh phaàn chu kyø cuûa doøng ngaén maïch lôùn nhaát ngoaøi vuøng baûo veä. Vì doøng ngaén maïch ngoaøi hai phía MBA laø (Soá lieäu laáy töø chöông 6): IN1 = 6,498kA IN2’= IN2 . = 6,07x = 3,035kA (Doøng ngaén maïch taïi phía trung quy veà phía cao aùp cuûa MBA) Neân choïn IN.ngoaøi.max = IN1 = 6,498kA Vaäy Ikñ > 1,2 . (0,1 . 0,2. 1,9 .6,498) = 296A . Choïn Ikñ = 300A Doøng khôûi ñoäng cuûa baûo veä qui veà thöù caáp BI laø : Ikñ tc =Ikñ /n BI CA = 300 /600 = 0,5A - Ñoä nhaïy cuûa baûo veä : Kn = IN trong min laø doøng ngaén maïch nhoû nhaát trong vuøng baûo veä . IN trong min= IN2’= IN2 . =6,07x = 3,035kA Vaäy : Kn = = 10,11 > 2 (Thoaû yeâu caàu ñoái vôùi baûo veä so leäch MBA) + Choïn rô le baûo veä so leäch maùy bieán aùp 87IT : Choïn rô le baûo veä so leäch daïng kyõ thuaät soá cuûa haõng ABB coù ñaêc tính kyõ thuaät : - Loaïi : REG 216 (trong boä REG 216/REG 216 Compact baûo veä MBA) Ñaëc ñieåm : + Duøng cho caû MBA 2 cuoän daây vaø 3 cuoän daây + Chöùc naêng 3 pha + Ñaëc tính theo doøng ñieän + Ñoä oån ñònh cao ñoái vôùi söï coá beân ngoaøi vaø ñoái vôùi söï baûo hoaø cuûa BI + Haïn cheá doøng töø hoaù nhaûy voït duøng hoaï taàn baäc 2 Thoâng soá ñaët : + Taàm ñaët : Giaù trò g = 0,1 ¸ 0,5 Iñm , böôùc 0,05 Iñm (ñoä nhaïy cô baûn) Döïa theo taàm ñaët treân ta coù caùc giaù trò taùc ñoäng sau : 0,1 ; 0,15 ; 0,2 ; … ; 0,4 ; 0,45 ; 0,5 ; 0,55 ; 0,6 ; … ; 0,9 ; 0,95;1 (A) Vì Ikñ.tc = 0,5A, ta choïn Ikñ.rôle = g = 0,5A + Giaù trò ñaët (ñoä doác) : v = 0,25 ; 0,5 Vì ñoä doác rô le(%) > 26% , choïn ñoä doác rô le laø 50% + Giaù trò ñaët : b = 1,25 ¸ 2,5 Iñm , böôùc 0,25 Iñm Thôøi gian caét söï coá toái ña : + Ñoái vôùi ID = Ikñ.rôle > 2 Iñm : < 30 ms + Ñoái vôùi ID = Ikñ.rôle < 2 Iñm : < 50 ms Ñoä chính xaùc cuûa giaù trò khôûi ñoäng : + 5% Iñm (ôû taàn soá fñm) Ñieàu kieän (giaûi tröø) trôû veà : ID < 0,8x giaù trò caøi ñaët (g) Ii. B¶o VÖ Chèng qu¸ dßng ch¹m §Êt (51Nit) Ñeå baûo veä quaù doøng chaïm ñaát cho MBA lieân laïc ta söû duïng baûo veä quaù doøng cöïc ñaïi thöù töï khoâng khoâng coù höôùng. + Sô ñoà baûo veä quaù doøng choáng chaïm ñaát : 51NIT TC 110KV TC 220KV PHUÏ TAÛI Sô ñoà baûo veä quaù doøng chaïm ñaát + Choïn bieán doøng : Doøng ñònh möùc cuoän daây chung cuûa MBA : Iñm ch = a . Iñm TA = (1 - ) Iñm TA = (1 - ) x 0,596 = 0,282kA (a laø heä soá coù lôïi) Vaäy choïn bieán doøng cho maïch baûo veä coù nBI = 300/1A + Tính toaùn thoâng soá caøi ñaët : - Tính doøng khôûi ñoäng rô le : Yeâu caàu : Ikñ < 3 I0.min Ikñ > Ikcb.max (ñieàu kieän quyeát ñònh) Ta coù coâng thöùc : Ikñ = Kat . Ikcb.max Kat = 1,2 ¸ 1,5 . Choïn Kat = 1,2. Ikcb.max = Kñn . fI . IN Kñn laø ._.