Cung cấp điện 2 - Chương 9: Bảo vệ quá điện áp khí quyển

Nội dung text: Cung cấp điện 2 - Chương 9: Bảo vệ quá điện áp khí quyển

1. Chương 9. BV QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN 9.1. SÉT VÀ QUÁ TRÌNH PHÓNG ĐIỆN SÉT 1. Sét: Là sự phóng điện tia lửa trong khí quyển giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa các đám mây với đất. Khi bảo vệ chống sét cho người, các công trình và thiết bị trên mặt đất chúng ta cần quan tâm đến sự phóng điện giữa các đám mây và đất. 2. Sự hình thành sét: Sự hình thành sét gắn liền với sự hình thành các đám mây giông. Các đám mây giông tạo thành do các luồng khôngkhis nóng ẩm từ mặt đất bốc lên đi vào vùng nhiệt độ âm, hơi nước ngưng tụ thành các tinh thể băng. Các đám mây mang điện là do kết quả của các luồng không khí mãnh liệt tách rời nhau tạo ra các điện tích trái dấu và tập trung chúng trong các phần khác nhau của đám mây. Các kết quả quan trắc cho thấy, 80% phần dưới của mây có cực tính âm, còn ở phần trên của đám mây thường tích các điện tích dương. 11/2/2011 76
2. 9.1. SÉT VÀ QUÁ TRÌNH PHÓNG ĐIỆN SÉT 3. Quá trình phóng điện của sét Phần dưới các đám mây giông được tích điện âm, do đó cảm ứng trên mặt đất những điện tích dương tương ứng và tạo nên một tụ điện không khí khổng lồ. Theo đà tích luỹ các điện tích âm của đám mây, cường độ điện trường của tụ mây-đất sẽ tăng dần lên và nếu tại chỗ nào đó cường độ điện trường đạt tới trị số tới hạn 25  30 KV/cm thì không khí sẽ bị ion hoá tạo thành dòng plasma và bắt đầu trở nên dẫn điện, mở đầu cho quá trình phóng điện của sét. Phóng điện sét có thể chia làm 3 giai đoạn chính:  Phóng điện tiên đạo  Phóng điện ngược (phóng điện chủ yếu)  Kết thúc quá trình phóng điện Các giai đoạn phóng điện có thể hình dung qua dòng điện sét biến thiên theo thời gian như hình vẽ (trang bên). 11/2/2011 77
3. 3. Quá trình phóng điện của sét i is is s is t t t t GĐ phóng điện Hình thành KV ion hoá GĐ phóng điện ngược Kết thúc PĐ tiên đạo 100  mãnh liệt gần mặt đất v = 6.104  105 km/s 1000 km/s 11/2/2011 78
4. 9.2. THAM SỐ CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT iS, KA Dòng điện sét được ghi lại bởi các máy hiện sóng cực nhanh có dạng IS đường hình vẽ. I /2 Hai tham số quan trọng nhất của S phóng điện sét là biên độ dòng điện sét IS và độ dốc đầu sóng a. đs t, s 1. Biên độ dòng điện sét s Kết quả đo lường cho thấy biên độ Dßng ®iÖn sÐt theo thời gian sét IS biến thiên trong phạm vi rộng từ vài kA đến hàng trăm kA và được phân bố theo quy luật I S I S I S 60 26,1 Hay: thực nghiệm:  Vùng đồng bằng: v 10 e lgvI I 60  Vùng trung du và miền núi: I S I v 10 30 Hay: lgv S I I 30 IS: Biên độ dòng điện sét, kA v : Xác suất xuất hiện sét có biên độ ≥ I 11/2/2011 I S 79
5. 9.2. THAM SỐ CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT 2. Độ dốc đầu sóng  Trong trường hợp tổng quát, độ dốc đầu sóng a được định nghĩa là đạo hàm của dòng điện sét theo thời gian: di a s (kA/ s) dt Khi tính toán, đầu sóng dòng điện sét thường được thay bằng đường thẳng xiên góc có độ dốc trung bình: Is atb 50kA/ s  ds  Xác suất xuất hiện dốc đầu sóng (xác định theo thực nghiệm): a a  Cho vùng đồng bằng: a v 10 36 e 15,7 Hay: lgv a a 36 a a  Cho miền núi: a v 10 18 e 7,82 Hay: lgv a a 18 11/2/2011 80
6. 9.2. THAM SỐ CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT • Trong tính toán có khi cần phải đồng thời xét đến cả hai yếu tố: Biên độ dòng điện sét và độ dốc đầu sóng, ta dùng xác suất phối hợp:  Đối với vùng đồng bằng: i a i a lgv(i ,a) ( s ) hay : lnv(i ,a) ( s ) s 60 36 s 26 15,7  Đối với vùng miền núi: i a lgv(i ,a) ( s ) s 30 18 11/2/2011 81
7. 9.3. CƯỜNG ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA SÉT Cường độ hoạt động của sét tại các vùng lãnh thổ (hoặc khí hậu) có thể được biểu thị thông qua 2 đại lượng nngs và mS. • Số ngày sét trong năm nngs Vùng lãnh thổ Nngs (ngày/năm) Vùng xích đạo 100  150 Vùng khí hậu nhiệt đới 60  100 Vùng khí hậu ôn đới 30  50 Vùng khí hậu hàn đới < 5 Theo đề tài KC.03.07 nước ta có: nngs = 100; nngsmax = 114 2 • Mật độ sét mS (là số lần có sét đánh trên 1km diện tích ứng với 1 ngày có sét). Thường mS = 0,1  0,15. Vậy số lần sét đánh trên diện tích 1km2 mặt đất trong 1 năm sẽ là: Nj =mS nngs = (0,1  0,15) nngs 11/2/2011 82
8. 9.4. TÁC HẠI CỦA SÉT VÀ ND CƠ BẢN BẢO VỆ CS 1. Tác hại của sét • Khi sét đánh trực tiếp • Khi sét đánh gián tiếp 2. ND cơ bản bảo vệ chống sét • Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp • Bảo vệ chống sét lan truyền và cảm ứng 11/2/2011 83
9. 9.5. B.VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 1. Khái quát chung Để hạn chế thiệt hại về người và của do sét đánh trực tiếp có nhiều biện pháp ngày càng hoàn thiện nhưng đều dựa vào nguyên lý cổ điển do Franklin phát minh ra vào năm 1752, đó là: dùng vật thu sét (kim thu sét, dây thu sét, ) đặt cao hơn vật cần bảo vệ rồi nối với hệ thống nối đất có điện trở nhỏ bằng các dây (hoặc thanh) dẫn kim loại có tiết diện hợp lý để tản dòng điện sét. Mục đích dùng các vật đặt cao hơn công trình, thiết bị là để khi xuất hiện hiện mây giông, các vật thu này sẽ tập trung điện tích từ mặt đất, tạo nên một cường độ điện trường lớn giữa vật thu sét và mây sẽ định hướng phóng điện về phía mình để tạo nên một không gian an toàn cho công trình, thiết bị cần bảo vệ. 11/2/2011 84
10. Như vậy, để BVCS đánh trực tiếp thì HTCS sẽ có 3 bộ phận: 1 2 1. Kim thu sét; 2. Dây dẫn (thanh dẫn); 3. Điện cực nối đất. 3 11/2/2011 85
11. 1. Khái quát chung (tiếp) Cột thu sét thường dùng để bảo vệ các công trình, thiết bị, nhà xưởng chống sét đánh thẳng, ngoài ra người ta còn có thể dùng phối hợp với dây chống sét. Đối với các đường dây tải điện trên không dùng DCS. Để bảo vệ chống sét các đường dây tải điện, nên treo dây chống sét trên toàn bộ tuyến đường dây là tốt nhất trong việc bảo đảm vận hành an toàn và liên tục cung cấp điện nhưng làm như vậy rất tốn kém. Trong thực tế, tuỳ theo tầm quan trọng của đường dây mà người ta có thể bố trí dây chống sét trên toàn tuyến hay không:  Thường các đường dây có điện áp 110 KV trở lên được bảo vệ trên toàn tuyến đồng thời được phối hợp với khe hở phóng điên, chống sét ống hoặc tăng số lượng bát sứ ở những nơi hay bị sét đánh, cột vượt cao và chỗ giao chéo với đường dây khác hay ở những đoạn nối với trạm.  Các đường dây điện áp đến 35KV ít được bố trí bảo vệ trên toàn tuyến mà bảo vệ trên các đoạn hay bị sét đánh và đoạn 1  2 km trước khi nối với trạm biến áp. 11/2/2011 86
12. 2. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét (Franklin) a. Nguyên lý chung: Mô hình xác định phạm vi bảo vệ của cột TS: Điện cực (đầu tia tiên đạo) MFX Cột TS Tấm KL Đất Khoảng không gian gần cột thu sét mà vật được bảo vệ đặt trong đó, rất ít khả năng bị sét đánh gọi là vùng hay phạm vi bảo vệ của cột thu sét. 11/2/2011 87
13. Trên cơ sở nghiên cứu các mô hình, người ta thấy rằng phạm vi bảo vệ của một cột thu sét được giới hạn bởi hình nón tròn xoay có đường sinh gãy khúc ở độ cao 2h/3 (hv). Bán kính bảo vệ của cột thu sét rx bảo vệ vật ở độ cao hx được xác định bởi công thức sau: 1,6.ha rx P h h 2h/3 1 x h r P = 1 khi h 30m Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét 5,5 P khi h 30m theo thực nghiệm h 11/2/2011 88
14. b. Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét 0,2h 2h ha Khi hx h : 2 3 h 1 2h/3 hx hx rx 1,5h 1 P 1,5h 0,75h 0,75h 1,5h 0,8h rx 2h Khi h h : x 3 hx rx 0,75h 1 P h Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét đã đơn giản hoá 11/2/2011 89
15. c. Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có kích thước lớn hơn nhiều so với tổng số PVBV của hai cột thu sét đơn nếu hai cột đặt cách nhau một khoảng a < 7h.  PVBV của hai cột thu sét cao bằng nhau: 0 7h a 2b 4r a x x 14h a R a 0,2h h h0= h-a/7 hx 1,5h 0,75h a r x rx bx 11/2/2011 PVBV của hai cột thu sét cao bằng nhau 90
16.  Hai cột thu sét có độ cao khác nhau: K 0,2h1 h2 h1 h0= h-a/7 1,5h 0,75h 1 1 a' 1,5h2 a r2x r r1x 1x r1x bx PVBV của hai cột thu sét không cao bằng nhau 11/2/2011 91
17. d. Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét D 8ha D 8ha Phạm vi bảo vệ của 3 cột thu sét Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu sét 11/2/2011 92
18. 3. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét 1. Phạm vi bảo vệ của 1 dây thu sét 0,2h 0,8.ha ha bx P hx h 1 2h/3 h hx 2h 1,2h 0,6h 0,6h 1,2h Khi h h : x 3 h x 2b bx 1,2h 1 P x 0,8h 2h Khi h h : x 3 h b 0,6h 1 x P Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét x h 11/2/2011 93
19. 2. Phạm vi bảo vệ của 2 dây thu sét 0 R 0,2h h h0= h-a/4 hx 1,2h 0,6h 0,6h 1,2h a 11/2/2011 94
20. Lưu ý: 1. Vì độ treo cao trung bình của dây dẫn thường lớn hơn 2/3 độ treo cao của dây thu sét (hx > 2h/3) nên có thể không cần đề cập tới phạm vi bảo vệ mà biểu thị bằng góc bảo vệ . Có thể tính toán được trị số của góc là 310 (tg = 0,6) 0 0 Thực tế đường dây sẽ được bảo vệ khi: 20 < gh < 30 . DTS a h = a/4 11/2/2011 95
21. 2. Dây chống sét càng cao, phạm vi bảo vệ càng lớn. Tuy nhiên xác suất đánh vòng v qua dây chống sét lại cao. Theo kinh nghiệm vận hành, xác suất này được xác định như sau: h lgv 4 90 là góc bảo vệ; h là chiều cao dây thu sét 11/2/2011 96
22. 9.6. MỘT SỐ ĐẦU THU SÉT THẾ HỆ MỚI Hiện nay, người ta cải tiến kim thu sét nhọn kiểu Franklin thành các loại chính sau: • Đầu thu phóng điện sớm • Đầu thu Laser • Đầu thu dùng chất phóng xạ (bị cấm sử dụng năm 95) 3.4.1. Đầu thu phóng điện sớm Xuất hiện vào khoảng những năm 60-70 của thế kỷ 20. Nguyên lý chung của loại này như sau: • Khi tia tiên đạo của đám mây giông xuất phát hướng về phía mặt đất thì đầu thu phóng điện sớm có điện tích cảm ứng và có một điện trường tích luỹ một năng lượng trong bộ phận ion hoá. 11/2/2011 97
23. 1. Đầu thu phóng điện sớm Khi tia tiên đạo xuống gần, năng lượng trong bộ phận ion hoá tăng nhanh và đột ngột. Bộ phận ion hoá giải phóng năng lượng tạo ra nhiều ion và phát triển thành tia mở đường đi lên chủ động đón tia tiên đạo của đám mây giông. Nhờ đó PVBV được mở rộng. PVBV của đầu phóng điện sớm Cột PVBV cột TS TS 11/2/2011 98
24. 1. Đầu thu phóng điện sớm Thuộc loại này có các đầu thu: Prevercton-2 1. Hệ thống thu sét trung tâm 2. Hệ thống các điện cực phía trên 3. Hộp bảo vệ bằng đồng và thiết bị tạo ion 4. Hệ thống các điện cực phía dưới Và một số loại đầu thu khác giới thiệu sau đây: 11/2/2011 99
25. CÁC LOẠI ĐẦU THU SÉT DO INDELEC CHẾ TẠO prevec1 Prevec2 Prevec3.40 11/2/2011 100
26. CÁC LOẠI ĐẦU THU SÉT DO INDELEC CHẾ TẠO prevects3.40 prevects2.25 prevec4.50 11/2/2011 101
27. 1. Đầu thu phóng điện sớm rx ha (2D ha ) L(2D L) ha - chiều cao hiệu dụng của đầu thu sét D = 20, 45, 60m tuỳ theo cấp cấp BV (I, II hay III) L = V (m/s). T (s) = 106. T Với T là độ lợi về thời gian của từng loại đầu TS. Ví dụ: Loại S4.50 có T = 50; Loại TS2.25 có T = 25, 11/2/2011 102
28. 2. Đầu thu Laser Loại đầu thu này do kỹ sư Leonard và Ball thiết kế, thử nghiệm vào những năm 70 thế kỷ 20. Khi có giông sét, đầu thu Laser có khả năng tạo ra một dòng ion để hướng tia tiên đạo từ đám may giông từ độ cao hàng nghìn mét đi xuống. Loại đầu này tuy có hiệu quả thu sét cao, nhưng giá thành cao và bộ phận laser dẽ bị hỏng khi sét đánh vào. Ngoài các cải tiến đầu thu để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp như đã nêu, hiện nay người ta còn sử dụng biện pháp khác là dùng dàn tiêu huỷ sét (dùng thiết bị chống sét bằng cách trung hoà ion): Khi xuất hiện mây giông đến gần, mũi nhọn của thiết bị trung hoà ion phóng lên đám mây để trung hoà điện tích của đám mây này, làm giảm cường độ điện trường của đám mây ngăn không cho đám mây giông hình thành tia tiên đạo phóng xuống công trình. Giá thành: Truyền thống X; Thu sét cải tiến 2X; Dàn tiêu huỷ 3X. 11/2/2011 103
29. 9.7. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI BVCS ĐÁNH TRỰC TIẾP 1. Công trình cần BVCS phải nằm trong PVBV của HT thu sét. 2. Hệ thống nối đất phải có điện trở tản nhỏ. 3. Dây dẫn (thanh dẫn) nối hệ thống thu sét với hệ thống nối đất phải có tiết diện đủ lớn thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng sét chạy qua và nó cũng cần được bảo vệ chống an mòn. 4. Khoảng cách từ hệ thống thu sét đến các công trình cũng như khoảng cách trong đất của HT nối đất chống sét và nối đất an toàn phải đủ lớn để không gây phóng điện ngược.  Có thể đặt đầu thu sét trên các kết cấu của các công trình cần bảo vệ và HTNĐ AT dùng chung với HTNĐCS khi thỏa mãn 2 điều kiện: - ĐTBV có cách điện xung cao - Vùng có điện trở suất và điện trở nối đất nhỏ (ρ<1000Ωm; R≤4Ω).  Khi các điều kiện trên không thảo mãn, thì phải dùng cột CS đặt cách ly với đối tượng cần bảo vệ. - Khi sét đánh vào cột thu sét, điện thế tải điểm A trên thân cột (tương ứng với độ cao lớn nhất của vật cần bảo vệ) được tính theo: 11/2/2011 104
30. CẤP BẢO VỆ THEO TC: 20TCN-46-84 Theo tiêu chuẩn 20 TCN-46-84 các công trình, nhà được phân thành 3 cấp. Khi thiết kế chống sét, tùy theo cấp của công trình mà áp dụng các phương thức bảo vệ tương ứng. - Công trình cấp I: là những công trình, nhà trong đó có tỏa ra các loại hơi, khí bụi cháy; đồng thời khi kết hợp với không khí có thể tạo thành hỗn hợp nổ trong chế độ vận hành bình thường. Đối với các công trình loại này, phải áp dụng phương thức bảo vệ toàn bộ, tức toàn bộ công trình phải nằm trong phạm vi bảo vệ của bộ phận thu sét; đồng thời phải đặt vật thu sét độc lập hay cách ly với công trình. - Công trình cấp II: là những công trình, nhà có tính chất như cấp I nhưng chỉ xảy ra nổ khi có sự cố hay làm sai quy trình. Các kho vật liệu dễ cháy, nổ thuộc công trình cấp II. Công trình thuộc cấp II, phải áp dụng phương thức bảo vệ toàn bộ và có thể dùng loại thu sét độc lập, cách ly hoặc đặt trực tiếp trên công trình. - Công trình cấp III: là các công trình, nhà còn lại. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các công trình thuộc loại này, yêu cầu: + ở những nơi tập trung đông người: cần phải được bảo vệ toàn bộ; + ở những nơi tập trung ít người: cho phép bảo vệ trọng điểm. Bảo vệ trọng điểm là đặt bộ phận thu sét ở những chỗ nhô cao, nhô ra của công trình như nóc nhà, diềm mái, chân mái, diềm hồi, ống khói, ống thông gió, đài nước, các cột cao trên mái. 11/2/2011 105
31. 9.8. BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN 1. Mở đầu • Để bảo vệ chống sét lan truyền, người ta dùng các thiết bị chống sét (lightning arrester) như: khe hở phóng điện, chống sét ống và chống sét van. • Các thiết bị chống sét được nối song song với thiết bị cần bảo vệ để đón sóng quá điện áp khí quyển truyền từ các đường dây vào thiết bị cần bảo vệ. Khi có sóng quá điện áp, các thiết bị chống sét sẽ phóng điện làm giảm biên độ quá điện áp đặt lên cách điện không gây hỏng cách điện và do đó sẽ an toàn cho thiết bị cần bảo vệ. 2. Các yêu cầu đối với thiết bị chống sét Để thực hiện được nhiệm vụ trên, các thiết bị chống sét phải đảm bảo một số yêu cầu sau: 11/2/2011 106
32. 2. Các yêu cầu đối với thiết bị chống sét (tiếp) 1) TB CS phải có đặc tính V-S nằm dưới đặc tính V-S của U cs tb cách điện thiết bị cần bảo vệ. 2) Sau khi các thiết bị chống sét phóng điện (làm việc), cần phải đảm bảo điện áp dư đủ nhỏ không gây ảnh hưởng đến cách t 0 điện của các phần tử trong tcs ttb mạng điện. 3) Thiết bị chống sét có khả năng dập tắt nhanh hồ quang của dòng điện xoay chiều để khi hết quá điện áp hồ quang bị dập tắt trước khi bảo vệ rơle tác động đảm bảo tính cung cấp điện liên tục. 4) Thiết bị bảo vệ chống sét không được làm việc với đa số các loại quá điện áp nội bộ (vì khi làm việc thiết bị chống sét thường sẽ hỏng). 11/2/2011 107
33. 3. KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN a. Cấu tạo và nguyên lý làm việc Khe hở phóng điện (còn gọi là chống sét sừng) có cấu tạo gồm hai điện cực kim loại (thường là thép) đặt cách nhau một khoảng s. Một điện cực nối với mạch cần bảo vệ còn cực kia nối với đất. Khe hở s giữa hai điện cực được chọn sao cho với điện áp bình thường không gây phóng điện nhưng khi có quá điện áp thì sẽ gây ra phóng điện để tản dòng điện sét xuống đất. Điện áp định S (mm) mức, kV Bảo vệ chính Bảo vệ phụ 6 20 40 10 30 50 22 120 180 35 140 200 11/2/2011 108
34. 3. KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN b. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng • Ưu điểm: Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ • Nhược điểm: - Không có bộ phận dập hồ quang, nên khi làm việc với dòng sét lớn hồ quang duy trì lâu trở thành ngắn mạch, thiết bị bảo vệ rơle sẽ tác động cắt mạch không cần thiết. Đặc tính V-S rất dốc nên không bảo vệ được các máy điện có cách điện thấp như: máy biến áp, máy phát điện, • Phạm vi ứng dụng: - Thường được đặt ở những nơi xung yếu của đường dây như chỗ giao nhau giữa các đường dây, đoạn đường dây trước khi nối với trạm biến áp. - Chỉ được dùng làm bảo vệ phụ trong các sơ đồ chống sét các phần tử hệ thống điện và được sử dụng làm một bộ phận trong các thiết bị chống sét khác. 11/2/2011 109
35. 4. CHỐNG SÉT ỐNG (CSÔ) a. Cấu tạo và nguyên lý làm việc • Cấu tạo: Gồm 2 khe hở phóng điện S1 và S2. Trong đó S2 được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khí như Phibrô Bakêlít hoặc Phinipơlát Us TBA Đường dây Udư Uđm, S1 (mm) kV Bảo vệ phối Bảo vệ độc hợp lập S1 Điện cực Vỏ 6 15 10 10 20 15 22 80 40 35 120 60 S2 • Nguyên lý làm việc: Khi xuất hiện sóng quá điện áp thì cả 2 khe hở phóng điện S1 và S2 đều phóng điện để dẫn dòng điện sét xuống đất. Dưới tác động của hồ quang, chất sinh khí bị phát nóng và sản sinh ra rất nhiều khí làm cho áp suất trong ống tăng cao (tới hàng chục at) thổi tắt hồ quang. 11/2/2011 110
36. 4. CHỐNG SÉT ỐNG (CSÔ) b. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng • Ưu điểm: Chế tạo dễ dàng, giá thành tương đối thấp • Nhược điểm: Khả năng dập tắt hồ quang hạn chế khi dòng sét lớn, hồ quang không được dập tắt gây ra ngắn mạch tạm thời, thiết bị bảo vệ rơle có thể tác động cắt mạch không cần thiết. • Phạm vi ứng dụng: - Dùng bảo vệ các đường dây tải điện không treo dây chống sét. - Được dùng làm bảo vệ phụ trong các sơ đồ bảo vệ chống sét trạm biến áp. 11/2/2011 111
37. 5. CHỐNG SÉT VAN (CSV) a. Cấu tạo: Gồm 2 phần tử chính: Chuỗi khe hở phóng điện và chuỗi điện trở phi tuyến (điện trở làm việc) được đặt trong vỏ sứ cách điện. • Chuỗi khe hở phóng điện được làm bằng đồng. • Điện trở phi tuyến được chế tạo bằng Vật liệu Vilít. SiC (ρ = 10-2Ωm) -5 SiO2 dày ~ 10 cm Điện cực (Cu) (ρ = 104-106 Ωm) Mi ca (1mm) 11/2/2011 112
38. 5. CHỐNG SÉT VAN (CSV) b. Nguyên lý làm việc: Khi xuất hiện sóng quá điện áp khí quyển thì chuỗi khe hở sẽ phóng điện, dòng điện sét được dẫn qua các điện trở phi tuyến để dẫn dòng điện sét xuống đất. Điện trở phi tuyến có đặc điểm khi đặt điện áp lớn thì điện trở có trị số rất nhỏ cho dòng điện qua một cách dễ dàng, nhưng khi điện áp đặt nhỏ thì điện trở có trị số rất lớn ngăn cản dòng điện không cho qua. Hay nói cách khác, chống sét van cho dòng điện lớn (khi điện áp cao) qua nhưng ngăn cản dòng điện nhỏ (khi điện áp thấp). Từ đặc điểm này mà nó có tên gọi là chống sét van. c. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng: • Ưu điểm: - Duy điện áp dư tương đối ổn định khi dòng điện lớn - Dập tắt hồ quang một cách dễ dàng nhờ có điện trở phi tuyến • Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, giá thành cao • Phạm vi ứng dụng: Được dùng để bảo vệ quá điện áp khí quyển thiết bị và trạm quan trọng (đặc biệt là các trạm biến áp điện lực và các 11/2/2011máy phát điện). 113
39. 6. CHỐNG SÉT VAN (CSV) THẾ HỆ MỚI • Chống sét van có khe hở phóng điện như 1 đã nêu, hiện nay được thay thế bởi CSV không có khe hở (chỉ gồm chuỗi các điện trở phi tuyến). Vật liệu chế tạo chuỗi điện 2 trở phi tuyến trong CSV không có khe hở 6 phóng điện được thay thế bằng điện trở oxít kim loại MxOy (thường 99,9% ZnO; 0,05% Bi2O3 và 0,05% MnO2) có đặc tính 23 V-A hoàn toàn phi tuyến và có khả năng hấp thụ năng lượng cao. 4 5 • Khi điện áp tăng, van chống sét chuyển ngay từ điện trở có trị số rất lớn 1,5 MΩ 1. Đầu sơ cấp sang điện trở có trị số rất nhỏ 15 Ω. 2. Thiết bị xả áp suất • Ưu điểm của các loại CSV không khe hở 3. Chuỗi điện trở M O là nhẹ, ít vỡ, chống ẩm tốt, hạn chế điện x y áp và độ tin cậy cao hơn so với CSV có 4. Sứ cách điện khe hở. 5. Đầu nối đất 6. Đầu thoát áp suất 11/2/2011 114
40. 11/2/2011 115
41. 7. Một số sơ đồ nguyên lý cơ bản BVCS TBA a. Đối với TBA từ 35-110kV: DCS, L = 1-2km TBA MC CSÔ1 CSÔ2 CSV • Dùng DCS bảo vệ CS đánh trực tiếp trên đoạn 1-2km • CSÔ1: Đặt tại cột đầu tiên đặt DCS để hạn chế biên độ của sóng quá điện áp truyền vào TBA. Theo quy phạm, điện trở nối đất của CSÔ này: 3 + R ≤10Ω khi ρđ ≤ 10 Ωm; 3 + R ≤15Ω khi ρđ > 10 Ωm; • CSÔ2: Đặt cuối đường dây (cột cuối trước khi nối với MBA) để bảo vệ MC đường dây khi nó hở mạch (điện áp tăng cao do phản xạ ở nơi hở mạch). Phải chỉnh định sao cho, CSÔ2 không được làm việc khi MC đang đóng mạch • CSV: Đặt tại thanh cái TBA bảo vệ MBA. 11/2/2011 116
42. 7. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống sét TBA b. TBA từ 110kV trở lên DCS TBA MC CSV c. TBA nối với cáp lc l1 TBA MC CSV1 CSV2 CSV3 11/2/2011 117