Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp

Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp. Bạn đang chuẩn bị làm bài báo cáo thực tập nghề nghiệp, hay bạn đang làm đồ án tốt nghiệp, nhưng các bạn lại chưa biết lựa chọn đề tài nào cho phù hợp với trường hợp của bạn, giờ đây các bạn không còn phải lo lắng về vấn đề đó nữa, vì dưới đây Dịch Vụ Hỗ Trợ Viết Luận Văn sẽ chia sẻ đến các bạn sinh viên một bài Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp và đường dây cao áp dẫn tới trạm các bạn có thể tham khảo thử nhé.

MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HIỆN TƯỢNG SÉT Ở VIỆT NAM.

Qua việc nghiên cứu giông sét và các biện pháp bảo vệ chống sét cho các công trình, thiết bị đã có lịch sử từ lâu đời. Ngày nay người ta đã tìm ra được những biện pháp, những hệ thống thiết bị và những kỹ thuật tiên tiến để phòng chống sét một cách hữu hiệu và an toàn. Tuy nhiên giông sét là hiện tượng tự nhiên. Mật độ, thời gian và cường độ sét mang tính ngẫu nhiên cho nên việc nghiên cứu chống sét là rất quan trọng đối với các công trình những vùng khác nhau, do điều kiện khí hậu và thiết bị kỹ thuật khác nhau nên các đặc điểm về giông sét gây ra những tác hại khác nhau. Tuỳ theo từng vùng mà có những biện pháp thích hợp để phòng chống sét có hiệu quả.

A.Tình hình giông sét ở việt nam: “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

Theo đề tài KC-03-07 của Viện năng lượng trong một năm số ngày giông trên Miền bắc nước ta thường giao động trong khoảng từ 70 đến 110 ngày và số lần giông từ 150 đến 300 lần, như vậy vào mùa mưa trung bình một ngày có thể xảy ra từ 2 đến 3 cơn giông.

Vùng giông nhiều nhất trên Miền Bắc là vùng Tiên Yên, Móng Cái; Tại đây hàng năm có từ 100 đến 110 ngày, tháng nhiều giông nhất là các tháng VII, VIII có tới 25 ngày/ tháng.

Một số vùng khác có địa hình chuyển tiếp giữa cồng bằng số lần giông cũng nhiều tới 200 lần với số ngày giông khoảng trên 100 ngày, các vùng còn lại từ 150 đến 200 cơn giông mỗi năm tập chung khoảng 90 đến 100 ngày.

Nơi ít giông nhất là vùng Quảng Bình hàng năm chỉ có 80 ngày giông. Xét về dạng diễn biến của mùa giông trong năm ta thấy mùa giông không hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng. Nói chung ở Bắc Bộ mùa mưa bão tập chung khoảng từ tháng 5 đến tháng 9. ở phía tây Bắc Bộ mùa giông tập trung trong khoảng từ đầu tháng 4 đến tháng 8. Ở các nơi khác thuộc Bắc Bộ tháng 5, tháng 9 ở Hà Tĩnh, Quảng Bình .

Vùng Duyên hải trung bộ ở phần phía bắc đến Quảng Ngãi là khu vực tương đối nhiều giông trong tháng 4 và từ tháng 5 đến tháng 8. Số ngày giông tập trung xấp xỉ 10 ngày/tháng. Tháng nhiều giông nhất (tháng 5 ) quan sát được 12 đến 15 ngày. Những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 10) mỗi tháng chỉ gặp từ 2 đến 5 lần giông. Phía nam Duyên Hải trung bộ (từ Bình định trở vào) là khu vực ít giông nhất thường chỉ có tháng 5 số ngày giông chỉ xấp xỉ hoặc lớn hơn 10 ngày (Tuy hoà 10 ngày, Nha Trang 8 ngày, Phan Thiết 13 ngày) còn các tháng khác của mùa đông mỗi tháng chỉ quan sát được từ 5 đến 7 ngày giông. “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

Miền Nam cũng khá nhiều giông hàng năm trung bình quan sát được từ

• đến 50 ngày đến trên 100 ngày tuỳ từng nơi. Khu vực nhiều giông nhất là vùng đồng bằng Nam Bộ số ngày giông trung bình hàng năm lên tới 120 đến
• ngày (Sài Gòn 138 ngày, Hà Tiên 129 ngày).
• Bắc Bộ chỉ vào khoảng 100 ngày. Mùa giông ở Nam bộ từ tháng 4 đến tháng 11, trừ tháng đầu mùa là tháng 4 tháng cuối mùa là tháng 11 số ngày giông trung bình là 10 ngày trên mỗi tháng còn các tháng 5 tháng 6 đến tháng
• mỗi tháng quan sát trung bình gặp trên 20 ngày giông (sài gòn 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày).

Tây Nguyên mùa giông thường chỉ có 2, 3 tháng số ngày giông đạt tới 10 đến 15 ngày đó là các tháng 4, tháng 5 và tháng 9. Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát được chừng 15 ngày giông. ở bắc Tây Nguyên 10 đến 12 ngày, nam Tây Nguyên (P Lây Cu 17 ngày Kon Tum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày) còn các tháng khác trong mùa đông mỗi tháng trung bình từ 5 đến 7 ngày giông.

Qua số liệu khảo sát ta thấy rằng tình hình giông sét trên ba miền khác nhau, những vùng lân cận lại có mật độ giông sét tương đối giống nhau.

Kết quả nghiên cứu đề tài KC-03-07 người ta đã lập được bản đồ phân vùng giông toàn Việt nam có thể phân thành 5 vùng 147 khu vực. Các thông số cho ghi ở bảng 1.

Qua nghiên cứu ở trên ta thấy Việt Nam là nước có số ngày giông nhiều và mật độ phóng điện lớn cho nên dòng sét cũng gây nên những thiệt hại đáng kể cho lưới điện và các công trình xây dựng ở Việt Nam

Ảnh hưởng của giông sét

Việt Nam trong khuôn khổ đề tài cấp nhà nước KC-03-07 đã lắp đặt các vật ghi sét và bộ ghi tổng hợp trên các đường dây tải điện trong nhiều năm liên tục. Kết quả thu thập tình hình sự cố lưới điện 220kV Miền Bắc từ năm 1987÷1992 (bảng 3 )

Trong tổng số sự cố vĩnh cửu của đường dây không 220 kV Phả Lại ÷ Hà Đông nguyên nhân do sét là 8/11 chiếm 72,7%. Sở dĩ lấy kết quả sự cố của đường dây Phả Lại ÷ Hà Đông làm kết quả chung cho sự cố lưới điện Miền Bắc vì đây là đường dây quan trọng của Miền Bắc vì sự cố đường dây này ảnh hưởng rất lớn đến tình hình chuyên tải điện của Miền Bắc.

Kết luận : Qua những nghiên cứu tình hình giông sét ở Việt Nam và những tác hại của sét gây nên đối với lưới điện, cho nên việc bảo vệ chống sét cho đường dây điện và các trạm biến áp là không thể thiếu được khi thiết kế lưới điện. Vì vậy việc đầu tư nghiên cứu chống sét là cần thiết để nâng cao độ tin cậy trong vận hành lưới điện ở nước ta.

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM ĐẾN DỊCH VỤ:

===>>> Dịch Vụ Viết Thuê Đồ Án Tốt Nghiệp

CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

1.1 :Giới thiệu chung.

• Khi các thiết bị điện của trạm phân phối điện ngoài trời bị sét đánh trực tiếp thì sẽ gây những hậu quả ngiêm trọng : gây nên hư hỏng các thiết bị điện, dẫn đến việc ngừng cung cấp điện toàn bộ trạm trong một thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản xuất điện năng và các ngàng kinh tế quốc dân khác.
• Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình thường dùng các hệ thống thu sét như: cột thu sét, dây thu sét. Hệ thống thu sét gồm các bộ phận thu sét (kim, dây ), bộ phận nối đất và các dây dẫn liên hệ hai bộ phận với nhau. Cột thu sét có thể đặt độc lập hoặc trong những điều kiện cho phép có thể đặt trên các kết cấu của trạm và nhà máy.
• Thông thường để giảm vốn đầu tư và để tận dụng các độ cao ở các trạm biến áp người ta có thể đặt cột thu sẻt trên các xà đỡ, các cột đèn chiếu sáng, trên mái nhà… Cột thu lôi độc lập thường đắt hơn nên chỉ dùng khi không thể tận dụng các độ cao khác.
• Nếu đặt cột thu lôi trên các kết cấu trạm phân phối điện ngoài trời và dùng dây chống sét để bảo vệ cho đoạn dây dẫn nối từ xà cuối cùng của trạm đến cột đầu tiên của đường dây thì chúng sẽ được nối đất chung vào hệ thống nối đất của trạm.Vì vậy khi sét đánh vào thu lôi hay đoạn dây chống sét ấy thì toàn bộ dòng điện sét sẽ đi vào hệ thống nối đất của trạm và do đó làm tăng thế các thiết bị được nối đất chung với hệ thống nối đất của trạm. Độ tăng thế đó lớn thì có thể gây nguy hiểm cho các thiết bị, do vậy chỉ trong điều kiện cho phép mới được đặt cột thu lôi trên các công trình trong trạm hoặc dùng dây chống sét ở trong trạm. “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

Tác dụng bảo vệ của hệ thống thu sét là ở chỗ tập trung điện tích ở đỉnh bộ phận thu sét, tạo nên điện trường lớn nhất giữa nó với đầu tia tiên đạo. Do đó thu hút các phóng điện sét và hình thành khu vực an toàn ở bên dưới, chung quanh hệ thống thu sét. Bộ phận nối đất của hệ thống thu sét cần có điện trở nối đất bé để việc tập trung điện tích cảm ứng trong đất được dễ dàng và khi có dòng điện sét đi qua điện áp trên các bộ phận của hệ thống thu sét sẽ không đủ gây nên phóng điện ngược từ nó tới công trình đặt gần.

Khi thiết kế hệ thống chống sét phải chú ý so sánh về các mặt kỹ thuật, mỹ thuật và vấn đề nối đất của cột thu lôi. Đối với trạm phân phối ngoài trời 110kV trở nên do có mức cách điện cao nên có thể đặt cột thu lôi trên các kết cấu của trạm phân phối ,các trụ của các kết cấu trên đó có đặt cột thu lôi phải được ngắn nhất và sao cho dòng điện sét khuếch tán vào trong đất theo 3÷4 thanh cái của hệ thống nối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ của các kết cáu ấy phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất. Khi bố trí cột thu sét của trạm phân phối ngoài trời 110kV trở lên phải0 thực hiện các điều sau:

• Ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổ xung nhằm đảm bảo điện trở không được quá 4Ω.
• Khi bố trí cột thu lôi trên xà của trạm 35kV phải tăng cường cách điện của nó lên đến mức cách điện của cấp 110kV .

+Trên đầu ra của cuộn dây 6÷10kV cần đặt các chống sét van .

+Để bảo vệ cuộn dây 35kV cần đặt chống sét van. Khoảng cách giữa chỗ nối vào hệ thống nối đất của vỏ máy biến áp và của chống sét van phải nhỏ hơn 5m . + Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu lôi và bộ phận mang điện không được bé hơn chiều dài của chuỗi sứ.

Có thể nối cột thu lôi vào hệ thống nối đất của trạm phân phối cấp 110kV nếu các yêu cầu trên được thực hiện . Khi dùng cột thu lôi độc lập phảI chú ý đến khoảng cach giữa các cột thu lôi đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu lôi đến vật được bảo vệ.

Đối với các nhà máy điện dùng sơ đồ bộ thì chỉ được đặt cột thu lôi trên xà máy biến áp khi máy phát điện và máy biến áp được lối với nhau bằng cầu bọc kín và hai đầu được lối đất. Nếu cầu có phân đoạn thì không được phép đặt cột thu lôi trên xà máy biến áp. Để đảm bảo về mặt cơ khí và để trống ăn mòn cần phải theo đúng qui định về loại vật liệu, tiếp diện dây dẫn dùng trên mặt đất và dưới đất.

1.2. Yêu cầu đối vơí cột tròng sét và dây thu sét. “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

Cột thu sét lên dùng giá đỡ bằng cột bê tông cốt thép để làm dây dẫn dòng điện sét từ kim thu sét đến hệ thống lối đất để giảm vốn đầu tư.

• Cột thu lôi được thiết kế làm việc ở trạng thai tự do không làm việc ở trạng thá căng.
• Khi trọn các phần tử của cột thu lôi (phần thu và dây dẫn dòng điện sét) dựa trên sự phát nóng của chúng và trong tính toán có thể bỏ qua sự tản nhiệt ra môi trường xung quanh. Kim thu sét phải nhỏ và nhọn để tập trung điện tích tạo lên trường lớn nhất với tia tiên đạo … do đó thu hút dòng điện sét và hình thành khu vực an toàn ở bên dưới và xung quanh hệ thống thu sét.
• Dây thu sét phải có tiết diện nhỏ và bề mặt dẫn điện tốt để đảm bảo dòng điện sét chạy qua, tập trung điện tích và thu hút dòng điện sét về phía mình không gây ảnh hưởng đến phần tử nằm trong phạm vi bảo vệ đem lại sự an toàn cho các thiết bị đó.
• Khi bố trí dây thu sét để bảo vệ cho đường dây cao áp thì tuỳ theo cách bố trí dây đãn trên cột có thể treo một hoặc hai thu sét. Các dây trống sét được treo trên đường dây tải điện sao cho dây dẫn của cả ba pha đều nằm trong phạm vi bảo vệ của các dây đó.

1.3. Tính toán hệ thống chống sét.

Nhận xét: Trong phương án này độ cao của cột đỡ dây tương đối đồng đều dễ lắp đặt và bảo quản, phạm vi bảo vệ đảm bảo an toàn cho mọi thiết bị trong trạm. Nhưng phải lắp đặt cả phần cột đỡ và phần dây tương đối dàI do vậy không có lợi về mặt kinh tế.

* Kết luận: Trong 3 phương án trên xét về mặt kinh tế và kỹ thuật thì phương án I có vốn đầu tư nhỏ nhất và phạm vi bảo vệ đảm bảo an toàn cho mọi thiết bị trong trạm. hai phương án còn lại vốn đầu tư lớn hơn. Vì vậy ta chọn phương án I để thiết kế và thi công cho trạm.

CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

Nhiệm vụ chung.

-Nhiệm vụ của hệ thống nối đất là tản dòng điện sét xuống đất để đảm bảo dòng điện trên thiết bị chống sét có trị số bé. Trong việc bảo vệ quá điện áp, nối đất của trạm biến áp, của các cột thu lôi, của đường dây và của thiết bị chống sét rất quan trọng. Trong hệ thống điện có 3 loại nối đất khác nhau:

+Nối đất làm việc: Nhiệm vụ của loại nối đất này là đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị hoặc của một số bộ phận của thiết bị theo chế độ làm việc đã được quy định sẵn. Loại nối đất này gồm có nối đất điểm trung tính của máy biến áp trong hệ thống có điểm trung tính nối đất, nối đất của máy biến áp đo lường và của kháng điện nằm trong bù ngang trên các đường dây tải điện đi xa.

+Nối đất an toàn hay còn gọi là nối đất bảo vệ: Có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người khi cách điện bị hư hỏng. Thực hiện nối đất an toàn bằng cách đem nối đất mọi bộ phận bình thường không mang điện ( vỏ máy, thùng máy biến áp, máy cắt điện, các giá đỡ, chân sứ…).Khi cách điện bị hỏng, trên các bộ phận này sẽ xuất hiện điện thế nhưng do đã được nối đất nên giữ được mức điện thế thấp…do đó đảm bảo an toàn cho người khi tiếp xúc với chúng.

+Nối đất chống sét: Mục đích tản dòng điện sét vào trong đất ( khi có sét đánh vào cột thu sét hoặc dây thu sét ) để giữ cho điện thế tại mọi điểm trên thân cột không quá lớn…do đó hạn chế được các phóng điện ngược tới công trình cần bảo vệ.

Ở các nhà máy điện và trạm biến áp về nguyên tắc phải tách rời các hệ thống nối đất với nhau để đề phòng khi dòng điện ngắn mạch lớn hay dòng điện sét đi vào hệ thống nối đất làm việc sẽ không gây điện thế cao trên hệ thống nối đất an toàn. Nhưng trong thực tế điều đó khó thực hiện cho nên thường chỉ dùng một hệ thống nối đất. Do đó hệ thống nối đất chung phải thoả mãn các yêu cầu của mọi thiết bị, hệ thống nối đất cần có điện trở nối đất bé nhất. Điện trở nối đất của hệ thống này yêu sầu không được quá 0,5 Ω . “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

-Để đảm bảo về yêu cầu nối đất cũng như để giảm khối lượng kim loại trong việc xây dựng hệ thống nối đất nên tận dụng các loại nối đất tự nhiên như:

• Ống nước chôn dưới đất hay các ống kim loại khác ( không chứa các chất dễ nổ, cháy ),
• Hệ thống dây chống sét – cột thu sét .
• Kết cấu kim loại của các công trình .
• Khi dùng nối đất tự nhiên phải tuân theo các quy định của quy phạm. Nếu điện trở nối đất tự nhiên đã thoả mãn các yêu cầu của thiết bị có dòng điện ngắn mạch chạm đất bé thì không cần làm thêm nối đất nhân tạo nữa. Nhưng đối với các thiết bị có dòng ngắn mạch lớn thì cần phải nối đất nhân tạo và yêu cầu trị số điện trở nối đất nhân tạo vẫn phải nhỏ hơn 1Ω.

2.1. Phương pháp nối đất, các tham số ảnh hởng đến điện trở nối đất và hiện tượng phóng điện xung kích.

2.1.1.Phương pháp nối đất.

-Hệ thống nối đất bao gồm các điện cực được chôn trong đất để làm giảm nối đất theo tiêu chuẩn của từng loại đất. Các điện cực thường là các thanh dài nằm ngang hoặc cột thẳng đứng để điện áp bước nhỏ, lối đất có thể là mạch vòng hoặc lới vuông. Khi tính toán ta phân làm 2 loại:

• +Nối đất tự nhiên: ta sử dụng các nối đất có sẵn như dây chống sét,cột thu sét, các kết cấu kim loại của công trình.
• +Nối đất nhân tạo : Nhằm mục đích đảm bảo điện trở nối đất của công trình khi nối đất tự nhiên không đảm bảo được.

2.1.2.Các tham số ảnh hưởng đến nối đất.

Các tham số ảnh hưởng gồm: Kích thước hình học của điện cực, cách bố trí điện cực, trị số điện trở xuất của đất .

Ảnh hưởng của kích thớc hình học:Trong trờng hợp tổng quát bất kỳ dạng nối đất nào cũng có sơ đồ thay thế như đường dây dài với tham số : r, l, g, c. ( hình 2.1 ). “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

Khi tính toán có thể bỏ qua r vì điện trở tác dụng của nối đất có thể nhỏ hơn nhiều so với điện trở tản của nối đất và bỏ qua điện dung c vì dòng điện dung cũng nhỏ ngay cả trường hợp sóng sung kích. Điện cảm L và điện dẫn G phụ thuộc vào kích thước hình học của điện cực hệ thống nối đất. Sơ đồ thay thế rút gọn có dạng như hình 2.2

Khi có điện cảm L thì tác dụng của nó đối với dòng điện đi vào hệ thống nối đất khác nhau, với dòng điện có tốc độ biến thiên nhỏ như dòng điện công nghiệp thì giá trị L nhỏ và có thể gây tác dụng không đáng kể. Với dòng điện có tốc độ biến thiên lớn như dòng điện sét thì giá trị điện cảm rất lớn, điện cảm đối với dòng điện thể hiện ở thời gian quá độ. T là thời gian mà dòng điện tính từ lúc chưa ổn định đến ổn định. Với dòng điện sét thời gian quá độ T được tính từ thời điểm dòng điện bắt đầu đi vào hệ thống nối đất đến khi kết thúc quá trình quá độ. Thời gian tỷ lệ với điện cảm và điện dẫn của các hệ thống nối đất T ≡ L.g.l² . Khi dòng điện đi trong đất là dòng điện sét, tham số biểu thị của nối đất với dòng điện thể hiện ở τ_đs và thời gian T.

Khi T ≥ τ_đs dòng điện đạt cực đại quá trình chưa kết thúc, điện cảm L không thể bỏ qua trong tính toán và phản ứng của nối đất là một tổng trở có giá trị lớn hơn nhiều. Trong trường hợp này tương tự như đường dây nối đất gọi là nối đất phân bồ dài .

Khi T < τ_đs dòng điện đạt cực đại thời gian quá độ kết thúc và nối đất thể hiện như một điện trở tản. Trường hợp này ứng với nối đất tập trung. “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

Ảnh hưởng của cách bố trí điện cực :

Cách bố trí điện cực có ảnh hưởng rất lớn đến trị số của điện trở tản của hệ thống nối đất. Điều này thể hiện ở chỗ điện trường trong đất của các điện cực khác nhau nhiều so với trường hợp một cực đơn , có nghĩa là điện trở một cực của hệ thống nối đất tỷ lệ với điện trở một cực qua hệ số.

Ảnh hởng của trị số điện trở xuất của đất .

Đất là môi trường phức tạp không đồng nhất về mặt kết cấu và thành phần do đó điện trở xuất của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố thành phần : độ ẩm, nhiệt độ của đất . Do khí hậu các mùa thay đổi nên giá trị điện trở xuất của đất cũng thay đổi. Vì vậy khi thiết kế hệ thống nối đất trị số tính toán điện trở xuất của đất ta phải thay đổi lấy trị số lớn nhất.

2.1.3. Hiện tượng phóng điện xung kích

Khi có dòng điện sét đi vào điện cực nối đất thì gây ra một điện trường lớn đến một thời hạn thì xảy ra quá trình phóng điện trong đất. Các tia lửa điện phát triển xung quang điện cực tạo ra vùng hồ quang, cực nối đất xem như là to ra và điện trở nối đất giảm. Điện trở nối đất được tính bằng công thức: “Đồ án: Thiết kế hệ thống chống sét cho một trạm biến áp”

Dịch Vụ Viết Luận Văn 24/7 Chuyên cung cấp dịch vụ làm luận văn thạc sĩ, báo cáo tốt nghiệp, khóa luận tốt nghiệp, chuyên đề tốt nghiệp và Làm Tiểu Luận Môn luôn luôn uy tín hàng đầu. Dịch Vụ Viết Luận Văn 24/7 luôn đặt lợi ích của các bạn học viên là ưu tiên hàng đầu. Rất mong được hỗ trợ các bạn học viên khi làm bài tốt nghiệp. Hãy liên hệ ngay Dịch Vụ Viết Luận Văn qua Website:  https://hotrovietluanvan.com/ – Hoặc Gmail: hotrovietluanvan24@gmail.com