Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
- Ta qui điện dung về các điểm cần xét theo qui tắc phân bố lực :
Giả sử điện dung C ở vị trí 0 qui đổi về điểm 2 điểm nút A và B theo công thức :
C
A
= C
BA
B
LL
L
+
C
B
= C
BA
A
LL
L
+
C
A
C
B
C
o
A
O
B
l
A
l
B
Nguyên tắc mômen lựce
Trong sơ đồ sau khi qui đổi ta có điện dung tập chung tại các nút nhận các giá trị
nh sau :
+C
1
= C
CL
+ C
MC
30
20
+ C
CL
30
10
= 60 + 500
20
30
+ 60
10
30
= 413,33 (pF)
+ C
2
= C
TG
+ C
CL
30
20
+ C
MC
30
10
+ C
CL
12,5
45
+ C
MC
22,5
45
+ C
CL
32,5
45
+ C
CL
20
30
= 833 + 60
30
20
+ 500
30
10
+ 60
12,5
45
+ 500
22,5
45
+ 60
32,5
45
+ 60
20
30
= 1349,6 ( pF)
+ C
3
= C
CL
12,5
45
+ C
MC
22,5
45
+ C
CL
32,5
45
+ C
MBA
= 60
12,5
45
+ 500
22,5
45
+ 60
32,5
45
+ 1500 = 1810( pF )
+ C
4
= C
CL
10
30
+ C
BU
= 60
10
30
+ 300 = 320 ( pF )
1) Thiết lập phơng pháp tính điện áp với các nút trên sơ đồ rút gọn
a. Thời gian truyền sóng giữa các nút :
- Thời gian truyền sóng giữa nút 1 và 2 :
t
12
=
)(1,0
300
30
12
s
v
L
à
==
- Thời gian truyền sóng giữa nút 2 và 3 :
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
117
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
t
23
=
23
45
0,15( )
300
L
s
v
à
= =
- Thời gian truyền sóng giữa nút 2 và 4 :
T
24
=
24
30
0,1( )
300
L
s
v
à
= =
Ta chọn t = 0,05 às và chọn gốc thời gian tại nút 1 là t = 0
* Nút 1.
Là nút có hai đờng dây đi với tổng trở sóng Z = 400 (
). Tổng trở tập trung là
điện dung C
1
. Từ đây ta có sơ đồ Peterson nh hình vẽ.
Ta có sóng phản xạ từ nút 1 về nút 2 là U
12
: U
12
= U
1
U
21
Là sóng tới nút 1; U
21
là sóng phản xạ từ nút 2 về nút 1 ; U
21
là sóng tới nút 1 do
sóng phản xạ U
21
đi từ nút 2. Xét với gốc thời gian của nút 1(qui ớc nh vậy đôi với
sóng tới nút 1). Ta có U
21
chậm sau U
21
một khoảng thời gian
t = 2.t
12
= 0,2 (
à
s).
Còn U
21
theo quy ớc lấy gốc thời gian. ở đây không cần tính sóng phản xạ U
10
Theo các công thức 4 -2, 4 3, 4 4 ta có
Zdt =
2
Z
=
2
400
= 200 (
)
Hệ số khúc xạ tai điểm 1 :
=
Z
Zdt.2
=
400
200.2
= 1
2.U
dt
=
=
n
m
mm
U
1
'
11
.
= U
01
+ U
21
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
118
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
U
01
Sóng từ đờng dây tới nút 1.
U
21
- Sóng tới từ nút 2 truyền về nút 1.
Do tổng trở tập trung tai nút 1 là điện dung C
1
= 471,33 (pF). Nên theo phơng pháp
tiếp tuyến ta có: T = Z
đt
.C
1
= 200.413,33.10
-12
= 0,083 (
à
s).
Theo công thức 4 8:
U
1
=
0,05
0,083
(2.Udt U
1
(t))
U
1
= 0,6.(2.Udt U
1
(t))
U
1
(t+
t) = U
1
(t) +
U
1
Với U
1
(0) = 0 (gốc thời gian đối với nút 1).
Biểu thức trên cho ta tính liên tiếp các giá trị của U
1
(t).
Khi t < 2.t
12
= 0,2 (
à
s) thì U
21
= 0 vì cha có sóng phản xạ từ nút 2 về tới nút 1
nên : 2.U
td
= U
01
.
Khi t > 2.t
12
thì để tính 2.U
01
cần phải tính đợc U
21
, tức phải xét qua trình sóng
tại nút 2(tạm dng tính toán với nút 1, sau khi ghi bảng các giá trị U
1
và U
12
ta tính đ-
ợc trong khoảng thời gian t < 2.t
12
ở trên.
Ta nhận thấy để xét nút 2 cần có số liệu về sóng tới, vì vậy bớc đầu cũng chỉ tính
đợc điện áp tại nút 2 trong khoảng thời gian t = 2.t
12
, khi đó các giá trị U
21
đã tính
toán đợc từ nút 1. Đông thời quá trình tính toán nút 2 lai phải chú ý đến sóng phản
xạ từ nút 3 và nút 4 trở về. Trong khoảng thời gian tơng đối với nút 2: t < 2.t
23
thì
U
32
= 0
t < 2.t
24
thì U
42
= 0
Trong khoảng thời gian lớn hơn thì tơng ứng phải tính toán đợc các sóng phản xạ
từ nút 3 và nút 4 trở về, tức là phải xét các nút này trớc.
Sau khi tính toán nút 2 trong khoảng kể trên, lại cho phép tính thêm quá trình sóng
tại nút 1 một khoảng t = 2.t
12
, nghĩa là xác định giá trị của U
1
và U
12
trong khoang
thời gian(tơng đối với nút 1) là t < 4.t
12
.
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
119
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Sau khoảng thời gian này phải trở lai tính đối với nút 2 và xét đến sóng phản xạ từ
nút 3 và nút 4 về nút 2 thì lại phải xét đến nút này. Qua trình tính toán lặp đi lăp lại
nhơ vậy và cang về sau cang phải xét đến nhiều nút hơn.
* Nút 2.
Là nút có ba đờng dây đi tới với tổng trở sóng Z = 400 (
). Tổng trở tập trung la
điện dung C
2
= 1349,6 (pF) ta có sơ đồ Peterson nh hình.
Sau khi tính đôi với nút 1 trong khoảng t < 2.t
12
thì phải bắt đầu xét nút 2. Tại nút 2
có ba đờng dây nối với điện dung do đó ta cung áp dụng phơng pháp tiếp tuyến. ở
đây sơ đồ Peterson có:
Z
dt
=
n
Z
=
3
400
= 133,33 (
).
2m
=
400
33,133.2
= 0,667
2.U
dt
=
=
n
m
mm
U
1
22
'.
= 0,667.(U
12
+ U
32
+U
42
)
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
120
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trong công thức trên U
m2
là các sóng tới 2 do các sóng phản xạ từ 1,3 và 4 truyền
về. Khi thời gian(tơng đối với nút 2):
T < 2.t
24
= 0,2
à
s < 2.t
23
= 0,3
à
s thì U
32
= 0 và U
42
= 0
Do đó : 2,U
dt
= 0,667.U
12
với U
12
= U
12
(t 2.t
12
)
Bớc đầu đã có U
12
trong khoảng thời gian (tơng đối đối với nút 2) t < 2.t
12
.
Biết 2.U
dt
, Z
dt
và C
2
tính đợc điện áp nút 2 theo phơng pháp tiếp tuyến.
Ta có : T = Z
dt
.C
2
= 133,33.1349,6.10
-12
= 0,179 (
à
s)
Theo công thức 4 8 :
U
2
=
0,05
0,179
(2,U
dt
U
2
(t))
U
2
= 0,277.(2,U
dt
U
2
(t))
U
2
(t +
t) = U
2
(t) +
U
2
Biểu thức trên cho ta tính liên tiếp các giá trị của U
2
(t)
Điện áp phản xạ tại nút 2: U
21
= U
2
+ U
12
U
23
= U
2
+ U
32
U
24
= U
2
+ U
42
Trong khoảng thời gian(tơng đối với nút 2): t < 2.t
42
= 0,2
à
s < 2.t
23
thì
U
32
= U
42
=0
Sau khi tính đợc U
2
trong khoảng thời gian t = 2.t
12
cần trở về nút 1, tiếp theo lại
xem nút 2.
* Nút 3.
Là nút có ba đờng dây đi tới với tông trở sóng Z = 400 (
). Tổng trở tập trung la
điện dung C
3
= 1810 (pF) ta có sơ đồ Peterson nh hình.
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
121
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Ta có: Z
dt
= Z = 400 (
)
=
Z
Zdt.2
=
400
400.2
= 2
2.U
dt
=
23 23
. ' 2. 'U U
=
Ta có U
23
là sóng phản xạ từ nút 2 truyền tới : U
23
= U
2
U
32
U
32
= U
3
U
23
U
32
= U
32
(t 2.t
23
)
Khi t < 2.t
23
= 0,3
à
s thì U
32
= 0 do đó U
23
= U
2
Theo phơng pháp tiếp tuyến ta có:
[ ]
3 3
3
( ) 2 ( ) ( ) .
dt
c
t
U t U t U t
T
=
Ta có : T
c3
= Z
dt
.C
3
= 400.1810.10
-6
= 0,724 (
à
s)
[ ]
[ ]
3 3 3 3 3
3
3 3
( ) ( ) ( ) ( ) 2 ( ) ( ) .
( ) 0,069. 2 ( ) ( )
dt
C
dt
t
U t t U t U t U t U t U t
T
U t U t U t
+ = + = +
= +
* Nút 4.
Là nút có một đờng dây đi tới với tổng trở sóng Z = 400
. Tổng trở tập trung là
điện trở phi tuyến của chống sét van, do đó cần tính bằng phơng pháp đồ thị. Từ đây
ta có sơ đồ Peterson nh hình vẽ
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
122
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
CVS
i
r
2U
đt
Z
đt
C
CVS
4
Z=400(
)
U
24
C
Trong sơ đồ trên Z
đt
nối với chống sét van không khe hở ZnO lắp song song với điện
dung tập trung tại nút 4 là C = 320 (pF)
Tính gần đúng có thể bỏ qua C
U
csv
= K.I
csv
Trong đó : K = 373,5 và
0,025
=
U
csv
+ I
csv
.Z
dt
= 2.U
24
= 2.U
dt
Ta có U
24
là sóng phản xạ từ nút 2 truyền tới : U
24
= U
2
U
42
U
42
= U
4
U
24
U
24
= U
24
(t 2.t
24
)
Khi t < 2.t
24
= 0,2
à
s thì U
42
= 0 do đó U
24
= U
2
Ta tính ngay đợc U
4
trong khoảng này bằng phơng pháp đồ thị(dựa vào U
dt
, Z
dt
và
đặc tính V A của chống sét van).
Khi t > 2.t
42
= 0,2
à
s thì U
42
0 nhng vẫn có thể tính đợc tiếp vì đã có U
3
ở bớc
trớc đó. Quá trình tính toán đợc lặp đi lặp lại giữa các nút 4và 2.
4) Dạng sóng quá điện áp truyền vào trạm.
Với trạm cần bảo vệ ta tiến hành tính toán với dạng sóng xiên góc có biên độ
bằng điện áp U
50%
cách điện trờng dây. Ta có phơng trình dạng sóng nh sau :
U =
%50
.
U
ta
dst
t
ds
>
<
a : độ dốc đầu sóng (KV/
à
s)
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
123
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
U
50%
: điện áp phóng điện U
50%
của đờng dây. Với đờng dây 220 KV
ta có U
50%
= 1140 KV.
5) Kiểm tra an toàn các thiết bị trong trạm :
a . Kiểm tra điện áp tác dụng lên cách điện của máy biến áp :
Đồ thị hình vẽ đờng cong chịu đựng điện áp cách điện máy biến áp là đờng (1) và
điên áp tác dụng lên cách điện của máy biến áp khi có sóng truyền vào trạm từ đờng
dây 220 KV là đờng (2).
Đặc tính chịu đựng của máy biến áp 220 KV.
Tra trong giáo trình kỹ thuật điện cao áp ta có đặc tính cách điện của máy biến áp
theo điện áp chịu đựng cực đại nh hình vẽ :
Ta có bảng sau :
Bảng giá trị chịu đựng điện áp cách điện của máy biến áp :
t(às) 0 1 1.5 2 3 4 5 6 7 8
U/U
max
0.31 0.85 1.05 1.03 1.02 1.01 0.99 0.97 0.95 0.93
U(KV) 310 850 1050 1030 1020 1010 990 970 950 930
Từ đó ta có:
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
124
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
- U
đm
= 220 KV
- U
max
= 1000 KV
Từ đồ thị hình vẽ trên ta thấy rằng điện áp tác dụng lên cách điện của máy biến áp
khi có sóng truyền vào trạm từ đờng dây 220 KV đều nằm dới khả năng cách điện
của máy biến áp do đó máy biến áp làm việc an toàn.
b. Kiểm tra dòng điện qua chống sét van :
Để đảm bảo điều kiện làm việc binh thờng của chống sét van cần phải hạn chế
dòng điện qua nó không đợc vợt quá 5 dến 10 KA.
Dòng điện sét lớn làm cho điện áp d tăng cao ảnh hởng tới sự phối hợp cách điện
trong nội bộ trạm biến áp và có thể gây ra h hỏng cho chống sét van.
Từ kết quả tính toán trong bảng ta thấy dòng điện qua chống sét van lớn nhất là
i
csvanmax
= 7,266 KA < 10 KA vậy đảm bảo cho chống sét van làm việc bình th-
ờng.
c. Kiểm tra an toàn cho cách điện của thanh góp 220 KV :
Điện áp phóng điện xung kích của chuỗi sứ 13 bát sứ loại = 4,5
t(às)
1 2 3 4 5 6 7 8
U
pđ
1780 1620 1480 1360 1280 1220 1180 1180
Từ đó ta có:
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
125
Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Đồ thị biểu diễn đờng đặc tính phóng điện của chuỗi cách điện đờng (1) và điện áp
xuất hiện trên thanh góp của trạm khi có sóng truyền vào trạm đờng (2) .
Từ đồ thị ta thấy điện áp xuất hiện trên thanh góp của trạm khi có sóng truyền vào
trạm luôn nằm dới đờng đặc tính phóng điện của chuỗi sứ cách điện vì vậy thanh
góp của trạm đợc bảo vệ an toàn.
1) Kết luận :
Sóng khúc xạ sẽ giảm đi khi số đờng dây tăng lên và ngợc lại. Khi sóng lan
truyền từ bất kỳ một đờng dây nào đó vào trạm thì theo sơ đồ Peterson điện áp của
thanh góp của trạm sẽ giảm di ( n 1) lần nếu nh có n lộ dây nối vào thanh góp.
Trong các phần tính toán ở trên ta đã tính cho trờng hợp nguy hiểm nhất là trờng hợp
vận hành chỉ với một đờng dây và một máy biến áp, kết quả cho thấy các thiết bị
trong trạm đợc bảo vệ an toàn.
Với trờng hợp cụ thể là vận hành với 5 lộ đờng dây nối vào trạm và cùng với 2 máy
biến áp cũng vận hành thì càng đảm bảo an toàn cho trạm khi có sóng lan truyền từ
đờng dây vào trạm.
Vậy với chống sét van đã chọn và cách bố trí thiết bị trong trạm nh đã thiết kế là hợp
lý đảm bảo cho trạm biến áp vận hành an toàn.
Lê Đình Hải - TCT - HTĐ
126
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét