ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV PLEIKU – SÊ SAN 3
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trước yêu cầu về việc cung cấp điện liên tục, đảm bảo chất lượng cho phụ tải như hiện nay thì việc giông sét thường xuyên đánh vào đường dây gây sự cố là điều đòi hỏi người làm công tác kỹ thuật, quản lý lưới điện phải thường xuyên quan tâm, nghiên cứu tìm tòi các giải pháp hiệu quả nhất để nâng cao khả năng chịu sét cho đường dây tải điện.
Để giải quyết được vấn đề trên người ta thường đưa treo dây chống sét; đặt chống sét van chống sét van, bổ sung tiếp địa cột, tăng góc bảo vệ chống sét… Tuy nhiên do tính chất phức tạp của hoạt động giông sét đặc biệt là ở vùng Tây Nguyên của ở nước ta nơi có mật độ giông sét cao, địa hình, địa chất phức tạp cần thiết phải có những giải pháp cụ thể phù hợp với điều kiện thực tế, đảm bảo chỉ tiêu Kinh tế – Kỹ thuật cao để áp dụng những biện pháp thích hợp nhất có thể nhằm giảm suất cắt do giông sét gây ra cho đường dây nói riêng và hệ thống điện truyền tải điện nói chung.
2. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu bảo vệ chống sét cho đường dây
2.1. Giới thiệu chung về đường dây:
Công trình đường dây 220kV Pleiku- Sê San3 được xây dựng nhằm truyền tải công suất từ nhà máy thủy điện Sê San 3 (260MW) đến trạm biến áp 500kV Pleiku cung cấp điện cho khu vực miền Trung Tây Nguyên, thông qua các MBA 500kV tại trạm biến áp 500kV Pleiku hòa vào lưới điện Quốc gia làm tăng khả năng đảm bảo an ninh năng lượng và tăng độ tin cậy cung cấp điện an toàn liên tục trong khu vực cũng như hệ thống truyền tải điện.
Địa hình tuyến đường dây 220kV Pleiku- Sê San 3 đi qua rất phức tạp, xuất hiện nhiều dạng địa hình khác nhau và xen kẽ nhau. Theo mức độ phức tạp có thể chia ra thành hai dạng như sau: Địa hình rất phức tạp rừng núi cây cối rậm rạp đi lại khó khăn, có nơi dốc đứng nhiều đá lăn, đá tảng lộ thiên. Địa hình đồi núi thấp và đất canh tác cây công nghiệp, rẫy lúa … chủ yếu vượt qua đồi núi cao, địa hình bị phân cắt bởi thung lũng, cao độ địa hình thay đổi lớn. Theo khảo sát thì đoạn tuyến đi qua các khu vực này chỉ có mực nước ngầm ở vị trí KG9 xuất hiện ở độ sâu > 4m. Nước mặt có quan hệ trực tiếp với nước mưa, thường thấy ở các sông suối lớn như sông Sê san, Ry Ninh.
Theo thống kê trong những năm gần đây số lần sự cố do sét đánh đều vượt suất chỉ tiêu do Công ty Truyền tải điện 3 giao. Do vậy, việc tính toán để giảm thiểu sự cố do sét đánh vào các đường dây là một vấn đề cấp bách đòi hỏi đơn vị quản lý vận hành phải đưa ra nhiều giải pháp thích hợp để hạn chế thấp nhất suất sự cố do sét đánh vào đường dây.
– Phân tích một số nguyên nhân gây sự cố thoáng qua do sét đánh vào đường dây 220kV Pleiku – Sê San 3 trong thời gian qua.
– Nghiên cứu một số giải pháp nhằm giảm suất cắt cho đường dây 220kV Pleiku – Sê San 3 trên cơ sở phân tích các chỉ tiêu về Kinh tế – Kỹ thuật nghiên cứu trong tài liệu và một số giải pháp đã áp dụng trong thực tế.
– Trên cơ sở các chỉ tiêu về Kinh tế – Kỹ thuật đã phân tích đánh giá, lựa chọn và đề xuất một số giải pháp phù hợp với tình hình thực tế, mang lại hiệu quả cao và có thể áp dụng cho đường dây 220kV Pleiku – Sê San 3.
3. Đối tượng và phạm vị nghiên cứu:
3.1. Đối tượng nghiên cứu
– Đường dây 220kV Pleiku – Sê San 3.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
– Nghiên cứu các nguyên nhân gây sự cố lưới điện do sét đánh và hiện tượng quá điện áp khí quyển.
– Tính toán tần suất cắt điện của 220kV do giông sét gây ra theo các số liệu cụ thể hiện tại trên đường dây.
– Phân tích một số giải pháp có thể giảm suất cắt cho đường dây.
4. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu của luận văn
4.1. Cơ sở lý luận:
– Nội dung của luận văn được nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết kỹ thuật điện cao áp.
– Các tài liệu nghiên cứu về kỹ thuật điện cao áp.
– Các quy trình Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc Gia; quy phạm trang bị điện của Bộ Công Thương.
– Thông số kỹ thuật, quá trình vận hành thực tế của đường dây 220kV Pleiku – Sê San 3.
4.2. Phương pháp nghiên cứu:
– Chủ yếu là phương pháp phân tích trên cơ sở lý thuyết đã có. Tính toán, so sánh, đánh giá các số liệu trên cơ sở tính toán để lựa chọn giải pháp tối ưu áp dụng các giải pháp giảm suất cắt cho đường dây 220kV Pleiku – Sê San 3.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài:
– Tính toán cụ thể các trường hợp suất cắt điện của đường dây 220kV Pleiku – Sê San 3, nghiên cứu, tìm các giải pháp nhằm giảm suất cắt tối thiểu cho đường dây trong quá trình vận hành thực tế.
– Sau khi đưa ra các giải pháp tiếp tục so sánh, lựa chọn các giải pháp phù hợp, hiệu quả nhất để hạn chế suất cắt trên đường dây.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn:
– Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp bảo vệ chống sét phù hợp, tối ưu nhất nhằm đảm bảo yêu cầu kinh tế – kỹ thuật, đảm bảo suất cắt cho đường dây theo yêu cầu đề ra.
6. Cấu trúc của luận văn (Gồm 03 chương):
Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG GIÔNG SÉT VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN
Chương 2 – PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220kV PLEIKU- SÊ SAN 3
Chương 3 – CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM SUẤT CẮT ĐƯỜNG DÂY 220kV Pleiku- SÊ SAN 3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG GIÔNG SÉT VÀ
CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN
1.1. Giới thiệu tổng quan về sét và hiện tượng giông sét xuất hiện trong tự nhiên
1.1.1. Cực tính của dòng điện sét.
1.1.2. Độ dốc đầu sóng dòng điện sét và xác suất xuất hiện dòng điện sét.
1.1.3. Biên độ dòng sét và sự xuất hiện của sét
1.1.4. Cường độ hoạt động của sét và mật độ sét
1.2. Ảnh hưởng của giông sét đối với lưới điện Truyền tải đang vận hành
Khi sét đánh vào đường dây tải điện trên không xuất hiện quá điện áp đặt lên cách điện và lan truyền dưới dạng sóng quá điện áp khí quyển có thể làm hư hỏng cách điện đường dây, phát sinh hồ quang duy trì dẫn đến sự cố ngắn mạch hay lan truyền vào Trạm biến áp làm hư hỏng cách điện và các thiết bị trong trạm, ảnh hưởng đến việc cung cấp điện năng cho phụ tải khu vực.
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự cố do sét của đường dây truyền tải như mức cách điện của đường dây, điện trở tiếp địa, cấu hình cột, hoạt động thời tiết, đặc điểm địa hình, khí hậu mà đường dây đi qua…
Trong đó, yếu tố địa hình có ảnh hưởng khá lớn tới sự cố do sét của đường dây. Các tham số địa hình được xét đến ở đây bao gồm:
– Mật độ giông sét khu vực đường dây đi qua.
– Độ cao chân cột và độ cao đỉnh cột so với mực nước biển.
– Loại địa chất nơi đường dây đi qua.
Sau đây ta sẽ xét đến ảnh hưởng của từng tham số tới sự cố do sét đánh của đường dây truyền tải.
1.2.1. Mật độ giông sét tại khu vực đường dây đi qua.
Mật độ sét là đại lượng đặc trưng cho cường độ hoạt động giông sét của từng khu vực. Giá trị của mật độ giông sét được xác định bằng trung bình của tổng số lần sét dánh vào mặt đất trên 1km2/năm. Trị số này khác nhau theo từng khu vực, phụ thuộc vào đặc điểm địa hình khí hậu và thời tiết tại khu vực đó.
1.2.2. Độ cao của cột so với mực nước biển.
Đặc điểm của đường dây truyền tải là trải dài trên khắp lãnh thổ từ Bắc vào Nam, đường dây đi qua vùng đồng bằng hoặc vùng đồi núi cao. Những vùng đường dây đi qua khác nhau có độ cao so với mực nước biển cũng khác nhau. Vì vậy, thông số về độ cao chân cột và độ cao đỉnh cột so với mực nước biển cũng khác nhau. Nhìn chung, thì tại các vị trí càng cao thì mật độ sét đánh thẳng vào đường dây càng lớn… Hoạt động giông sét mạnh thường xuất hiện ở những vùng núi cao, những cột nằm ở vị trí này thường dễ bị sự cố nhất.
1.2.3. Suất sự cố theo địa chất tại khu vực xung quanh chân cột.
Do đặc điểm của đường dây truyền tải là trải dài trên khắp lãnh thổ mà mỗi vùng miền thì có những đặc điểm về địa chất khác nhau nên điện trở suất trong đất tại khu vực xung quanh chân cột cũng khác nhau. Đối với những vùng có điện trở suất đất cao thì dòng điện sét tản trong đất khó khăn hơn và suất sự cố cao hơn và sự cố đường dây cũng thường tập trung váo khu vực này.
1.3. Các giải pháp nhằm giảm suất cắt điện của đường dây
Dây chống sét làm nhiệm vụ bảo vệ chống sét đánh thẳng cho dây dẫn (dây pha) nhưng chưa phải là an toàn tuyệt đối mà vẫn còn khả năng sét đánh vào dây dẫn.
Hiện nay trên thế giới đang sử dụng phương pháp giảm suất cắt do sét bằng cách tạo góc bảo vệ âm để bảo vệ đường dây bằng cách treo chuỗi cách điện trên cột điện theo kiểu hình chữ V như sau:
Hình 1.3. Giảm góc bảo vệ bằng cách treo chuỗi cách điện kiểu hình chữ V
1.3.3. Tăng chiều dài chuỗi cách điện của đường dây.
Với mục đích của giải pháp này là: Tăng chiều dài chuỗi sứ là tăng đường rò, kéo dài khoảng cách mỏ phóng, tăng dòng điện ngưỡng xảy ra phóng điện đối với cả sét đánh vào đường dây chống sét và dây dẫn.
Biện pháp thực hiện: Bổ sung thêm từ 1 đến 3 bát sứ cùng chủng loại vào chuỗi sứ hiện hữu trên đường dây.
Trường hợp khi có phóng điện xảy ra trên chuỗi cách điện của đường dây máy cắt có thể bị cắt ra nếu có xuất hiện hồ quang tần số công nghiệp tại nơi phóng điện. Xác suất hình thành hồ quang η phụ thuộc vào điện áp làm việc trên cách điện pha của đường dây và độ dài cách điện của đường dây đó. Có thể xác định η theo bảng sau:
| 50 | 30 | 20 | 10 | |
| η (đơn vị tương đối) | 0,6 | 0,45 | 0,25 | 0,1 |
Trong đó: Ulv – điện áp pha
lcs – chiều dài chuỗi sứ
– Tuy nhiên trong quá trình khảo sát lập phương án, thiết kế phải chú ý đảm bảo khoảng cách an toàn tránh hiện tượng phóng điện trong không khí gây sự cố cho đường dây.
1.3.4. Đặt chống sét van đường dây.
Chống sét van đường dây dùng để bảo vệ đường dây có nguyên lý hoạt động khác so với hầu hết các kiểu chống sét khác. Đối với chống sét van đường dây,thì dòng điện sét được dẫn trên dây dẫn. Đối với các trường hợp chống sét khác, dòng điện sét được cách ly khỏi dây dẫn. Trường hợp này chủ yếu là giảm dòng điện sét khi sét đánh vòng qua dây dẫn.
Hình 1.4. Đặt chống sét van đường dây
1.3.5. Thay đổi điện trở của cột (bổ sung dây nối đất)
Việc giảm điện trở cột để cải thiện sóng quá điện áp xuất hiện trên cột là một trong những biện pháp hữu hiệu nhất để giảm xác suất phóng điện cho đường dây. Giải pháp này được thực hiện như sau:
– Bổ sung các cọc, thanh tiếp địa vào hệ thống tiếp địa hiện hữu để giảm điện trở Rc của cột.
– Bổ sung thêm nhiều dây tiếp địa vào hệ thống tiếp địa cũ của đường dây đang vận hành để giảm điện trở Rc của cột.
1.3.6. Lắp bổ sung dây chống sét chạy bên dưới dây dẫn
Một phương pháp được một số nước trên thế giới sử dụng để tăng cường khả năng chống sét của đường dây là treo một hoặc vài dây chống sét phía dưới của dây dẫn, các dây này vẫn nối với cột và hệ thống nối đất như dây chống sét bình thường nhưng mục đích của nó không phải để thu hút sét mà là để tăng hệ số ngẫu hợp.
Đồng nghĩa với việc điện áp đặt lên cách điện giảm xuống và khả năng chống sét của đường dây được tăng lên.
1.4. Kết luận
Như vậy, qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu các nguyên nhân gây sự cố do sét đánh vào đường dây, nội dung của luận văn cũng đưa ra một số giải pháp để hạn chế thấp nhất suất cắt cho các đường dây cao áp đang vận hành. Việc lựa chọn, áp dụng giải pháp thích hợp còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố về khí hậu vùng miền, địa hình, địa chất… nơi đường dây đi qua.
Ngoài ra, hiện nay trên thế giới một số nước thiết kế đường dây dẫn điện trên không lựa chọn hướng tuyến để tránh vùng có mật độ sét hàng năm cao. Dựa trên bản đồ phân bố sét, kết quả quan trắc thu thập sét, tùy theo tình hình đường dây đi qua là vùng đồng bằng, thung lũng, đồi dốc…để lựa chọn hướng tuyến phù hợp. Trường hợp này người ta ưu tiên lựa chọn tuyến đường dây đi qua vùng đồng bằng, dưới thung lũng, sườn dốc. Hạn chế lựa chọn tuyến đường dây đi qua địa hình đồi dốc, vượt thung lũng, trên đỉnh đồi cao.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV PLEIKU – SÊ SAN 3
2.1.Giới thiệu đường dây 220kV Pleiku – Sê San 3.
Công trình đường dây 220kV Pleiku- Sê San3 được xây dựng nhằm truyền tải công suất từ nhà máy thủy điện Sê San 3 (260MW) đến trạm biến áp 500kV Pleiku cung cấp điện cho khu vực miền Trung Tây nguyên, thông qua các MBA 500kV tại trạm biến áp 500kV Pleiku hòa vào lưới điện Quốc gia làm tăng khả năng đảm bảo an ninh năng lượng và tăng độ tin cậy cung cấp điện an toàn liên tục trong khu vực cũng như hệ thống truyền tải điện.
2.2. Các thông số, dữ liệu của đường dây trên toàn tuyến, địa hình, giá trị điện trở suất, điện trở nối đất của từng vị trí cột đường dây
2.3. Thống kê trị số tiếp địa của các vị trí trên tuyến đường dây
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\LOP GIA LAI\LOP GIA LAI (Ở nhà)\LOP GIA LAI\Do Manh Hung ok(R)\File mem\TOM TAT
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM SUẤT CẮT CHO ĐƯỜNG DÂY 220KV
