Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV Thái Bình - Nam Định

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện nghiên cứu biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV Thái Bình - Nam Định và tính toán điện trường.

Chuyên ngành

Kỹ thuật điện

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận văn thạc sĩ

2016

146
3
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV

Đường dây 220kV Thái Bình - Nam Định là một phần quan trọng trong hệ thống truyền tải điện quốc gia. Việc bảo vệ chống sét cho đường dây này không chỉ đảm bảo an toàn cho thiết bị mà còn duy trì sự ổn định trong cung cấp điện. Sét đánh có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng, làm gián đoạn cấp điện và ảnh hưởng đến an ninh năng lượng. Do đó, nghiên cứu các biện pháp bảo vệ chống sét là rất cần thiết.

1.1. Tình hình hiện tại của đường dây 220kV Thái Bình Nam Định

Đường dây 220kV Thái Bình - Nam Định hiện đang hoạt động trong điều kiện địa hình phức tạp. Sự cố do sét đánh đã xảy ra nhiều lần, gây thiệt hại cho thiết bị và làm gián đoạn cung cấp điện. Việc đánh giá tình hình hiện tại giúp xác định các biện pháp cần thiết để cải thiện an toàn.

1.2. Tầm quan trọng của bảo vệ chống sét

Bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại mà còn đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành. Các biện pháp bảo vệ hiệu quả có thể giảm thiểu số lần cắt điện do sét đánh, từ đó nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

II. Vấn đề và thách thức trong bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV

Mặc dù đã có nhiều biện pháp bảo vệ, nhưng việc bảo vệ đường dây 220kV Thái Bình - Nam Định vẫn gặp nhiều thách thức. Sét là hiện tượng tự nhiên khó lường, và việc thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cần phải tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả. Các thách thức này bao gồm chi phí đầu tư, độ tin cậy của thiết bị và khả năng ứng phó với các tình huống khẩn cấp.

2.1. Nguyên nhân gây ra sự cố do sét

Sự cố do sét thường xảy ra khi có điều kiện thời tiết xấu, như mưa to và giông bão. Khi sét đánh vào đường dây, nó có thể gây ra quá điện áp, dẫn đến hư hỏng thiết bị. Việc hiểu rõ nguyên nhân giúp xây dựng các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

2.2. Tác động của sét đến hệ thống điện

Sét có thể gây ra các sự cố nghiêm trọng, như ngắn mạch và mất điện. Những sự cố này không chỉ ảnh hưởng đến hoạt động của đường dây mà còn gây thiệt hại kinh tế lớn. Đánh giá tác động của sét là cần thiết để phát triển các biện pháp bảo vệ hiệu quả.

III. Phương pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV

Để bảo vệ đường dây 220kV Thái Bình - Nam Định khỏi sự cố do sét, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các biện pháp bảo vệ này bao gồm việc sử dụng dây chống sét, cải thiện hệ thống nối đất và tăng cường cách điện. Việc áp dụng đồng bộ các phương pháp này sẽ giúp giảm thiểu rủi ro do sét đánh.

3.1. Sử dụng dây chống sét

Dây chống sét được lắp đặt trên đường dây 220kV giúp dẫn điện sét xuống đất an toàn. Việc sử dụng dây chống sét có thể giảm thiểu thiệt hại do sét đánh, bảo vệ thiết bị và đảm bảo an toàn cho nhân viên.

3.2. Cải thiện hệ thống nối đất

Hệ thống nối đất đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đường dây khỏi sét. Cải thiện điện trở nối đất giúp tăng cường khả năng dẫn điện của hệ thống, từ đó giảm thiểu rủi ro do sét đánh.

3.3. Tăng cường cách điện

Cách điện là một yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ đường dây 220kV. Tăng cường cách điện giúp ngăn chặn sự phóng điện do sét, bảo vệ thiết bị và duy trì sự ổn định trong cung cấp điện.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu về các biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV Thái Bình - Nam Định đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Việc áp dụng các phương pháp bảo vệ đã giúp giảm thiểu số lần sự cố do sét đánh, đồng thời nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Các số liệu thống kê cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong hoạt động của đường dây.

4.1. Kết quả thực hiện các biện pháp bảo vệ

Sau khi áp dụng các biện pháp bảo vệ, số vụ sự cố do sét đánh đã giảm đáng kể. Điều này cho thấy hiệu quả của các biện pháp bảo vệ trong việc duy trì hoạt động ổn định của đường dây.

4.2. Phân tích số liệu thống kê

Phân tích số liệu thống kê cho thấy mối liên hệ giữa các biện pháp bảo vệ và số vụ sự cố do sét đánh. Việc này giúp xác định các biện pháp hiệu quả nhất để tiếp tục áp dụng trong tương lai.

V. Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu về các biện pháp bảo vệ chống sét cho đường dây 220kV Thái Bình - Nam Định đã chỉ ra rằng việc đầu tư vào bảo vệ chống sét là cần thiết. Kết quả nghiên cứu cho thấy các biện pháp hiện tại đã mang lại hiệu quả, nhưng vẫn cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện hơn nữa. Hướng nghiên cứu tương lai có thể tập trung vào việc phát triển công nghệ mới và cải tiến các phương pháp bảo vệ hiện có.

5.1. Đề xuất các biện pháp cải tiến

Đề xuất các biện pháp cải tiến trong bảo vệ chống sét có thể bao gồm việc áp dụng công nghệ mới và cải thiện quy trình kiểm tra, bảo trì hệ thống bảo vệ. Những cải tiến này sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ cho đường dây.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các mô hình dự đoán sự cố do sét đánh, từ đó đưa ra các biện pháp phòng ngừa hiệu quả hơn. Nghiên cứu này sẽ góp phần nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

17/07/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐƯỜNG DÂY 1. Sự phát triển của lưới truyền tải điện. Lưới truyền tải điện quốc gia hiện nay có trên 160 đường dây 220kV, 500kV với tổng chiều dài gần 15000km. Các đường dây trải dài từ Bắc đến Nam đi qua nhiều khu vực,địa hình khác nhau từ đồi núi cao,đầm lầy đến đồng bằng.

Lưới truyền tải điện ngày càng phát triển và mở rộng, khối lượng lưới truyền tải điện Việt Nam dự kiến xây dựng theo từng giai đoạn đến năm 2030 được thể hiện : Bảng 1. Khối lượng lưới truyền tải dự kiến xây dựng theo từng giai đoạn Năm 2011-2015 2016-2020 2021-2025 2026-2030 ĐZ500kV (km) 3833 4539 2234 2724 ĐZ220kV (km) 10637 5305 5552 5020 1. Khối lượng quản lý lưới truyền tải các PTC của EVNNPT Tính đến tháng 4/2015 khối lượng quản lý lưới truyền tải các PTC được thể hiện: Bảng 1. Khối lượng quản lý các đường dây của PTC Năm PTC1(km) PTC2(km) PTC3(km) PTC4(km) 2011 4528 2028 2726 4834 2012 4762 2163 2817 5026 2013 4855 2473.2 3046 5148 2014 5194 2726 3135 5360 2015 5268 2786 3076 5445 Như vậy,thời điểm hiện tại qua bảng số liệu ta thấy khối lượng quản lý lưới truyền tải của PTC1 chiếm 31,8%; PTC2 chiếm 16,8%; PTC3 chiếm 18,6% và PTC chiếm 32,9%.

Hệ thống truyền tải điện trong những năm qua đã phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu cho phụ tải của các vùng miền trong cả nước và khu vực. Việc đảm bảo 5 vận hành hệ thống truyền tải điện an toàn – kinh tế là nhiệm vụ quan trọng bậc nhất của ngành truyền tải trong đó bảo vệ đường dây để hạn chế tối thiểu sự cố do mọi nguyên nhân là một trong các chỉ tiêu, yêu cầu quan trọng nhất. Ảnh hưởng của sét đến việc bảo vệ đường dây 1. Sự nguy hiểm của quá điện áp khí quyển Khi xẩy ra quá điện áp khí quyển tức là xẩy ra phóng điện sét thì toàn bộ năng lượng của dòng điện sét sẽ tản vào trong lòng đất qua hệ thống nối đất của vật bị sét đánh trực tiếp.

Quá điện áp khí quyển có thể là do sét đánh trực tiếp vào vật cần bảo vệ hoặc do sét đánh xuống mặt đất gần đó gây nên quá điện áp cảm ứng lên vật cần bảo vệ. Khi sét đánh điện áp sét rất cao có thể chọc thủng cách điện của các thiết bị gây thiệt hại về kinh tế và nguy hiểm cho người. Đối với thiết bị điện quá điện áp khí quyển thường lớn hơn rất nhiều điện áp thí nghiệm xung kích của cách điện dẫn đến chọc thủng cách điện phá hỏng các thiết bị quan trọng như máy biến áp, thiết bị bù. Đặc biệt đối với đường dây tải điện khi bị sét đánh thường dẫn đến khả năng gián đoạn cấp điện cho phụ tải do sự cố cắt điện gây thiệt hại và ảnh hưởng lớn về kinh tế - xã hội - an ninh - quốc phòng.

Sự cố do sét đánh đối với đường dây truyền tải điện trên không Đường dây truyền tải điện cao áp hầu hết là đường dây trên không và có chiều dài lớn chạy qua các vùng có địa hình, địa chất khác nhau nên xác suất bị sét đánh là rất lớn. Khi bị sét đánh có thể gây ra phóng điện trên cách điện đường dây dẫn đến sự cố cắt điện. Đối với đường dây chỉ cần một điểm sự cố cũng có thể gây nên sự cố ngắn mạch và dẫn đến ngừng cấp điện. Trong thực tế vận hành cho thấy các sự cố trong hệ thống điện do sét gây nên chủ yếu là xẩy ra trên đường dây và truyền sóng quá điện áp vào trạm biến áp.

Để giảm bớt sự cố do sét gây ra người ta dùng các biện pháp chống sét trên đường dây. Đa số những lần sét đánh lên đường dây được thoát xuống đất an toàn, chỉ có một số ít trường hợp dòng điện sét quá lớn gây phóng điện trên bề mặt cách điện [6]. 6 Vì sét là hiện tượng tự nhiên diễn biến rất phức tạp và có tính ngẫu nhiên nên việc bảo vệ đường dây tuyệt đối không bị sự cố do sét đánh là không thể thực hiện được. Do đó phương hướng đúng đắn trong việc tính toán mức độ bảo vệ chống sét của đường dây là phải xuất phát từ chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật có nghĩa là biện pháp chống sét khả thi được thiết kế - thực thi làm cho đường dây có số lần cắt điện do sét thấp nhất có thể đồng thời đảm bảo chi phí đầu tư hợp lý.

Trong tính toán thiết kế bảo vệ cho đường dây thường người ta xem xét trường hợp nguy hiểm và nặng nề nhất đó là sét đánh trực tiếp khi đó đường dây phải hứng chịu toàn bộ năng lượng của phóng điện sét. Tình hình sự cố trên đường dây 220 kV truyền tải điện Ninh Bình 1. Lưới điện 220 kV truyền tải điện Ninh Bình Truyền tải điện Ninh Bình hiện tại quản lý 113,3 km mạch đơn, 112,8km mạch kép và 6km 4 mạch đường dây 220 kV. Các đường dây đi trên địa phận của các tỉnh phía là Thái Bình, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình và Thanh Hóa.

Thống kê sự cố và sự cố do sét trên đường dây 220 kV Bảng 1. Thống kê sự cố trên lưới 220 kV truyền tải điện Ninh Bình [11] Số vụ sự cố Số vụ sự cố do sét Năm ( vụ ) ( vụ ) ( %) 2007 10 4 25 2008 8 1 12,5 2009 8 2 25 2010 6 1 16,66 2011 5 1 20 2012 5 1 20 2013 6 2 33,33 2014 7 1 14,28 Trong số các vụ sự cố do sét đánh trên có nhiều vụ nghiêm trọng gây ra sự cố vĩnh cửu mất điện trong thời gian khá dài. Điển hình có các vụ sau: 7 1. Sự cố trên đường dây 220 kV Nho Quan – Thanh Hóa - Thời gian xẩy ra sự cố: 23 giờ 24 phút ngày 22/7/2013.

Thời gian vận hành trở lại: 23 giờ 31 phút ngày 22/7/2013. Thời gian ngừng cấp điện : 7 phút - Vị trí sự cố: vị trí cột 37,38 pha C. - Hiện trạng điểm sự cố: a.Chuỗi sứ pha C VT 37 : Tính từ đầu xà xuống dây dẫn : + Các bát cách điện số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14 củ sứ có vết phóng điện kích thước 1-6cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 6-25cm2. + Toàn bộ phụ kiện treo sứ có vết phóng điện tại khớp nối.

Chuỗi sứ pha C VT 38: Tính từ đầu xà xuống dây dẫn : + Các bát cách điện số 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 15 củ sứ có vết phóng điện kích thước 1-10cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 5-40cm2 c. Dây dẫn: + Tại vị trí 37: Dây dẫn đoạn từ máng đỡ đến chống rung về phía cột 38 dài 1,4m có nhiều vết bị phóng điện sáng lấm tấm. + Tại vị trí 38: Dây dẫn đoạn từ máng đỡ đến chống rung về phía 39 dài 1,4m có nhiều vết bị phóng điện sáng lấm tấm. - Tóm tắt sự cố: Bảo vệ khoảng cách vùng 1 pha C tác động.

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: cách trạm Nho Quan : 15,9 km. - Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh vào đường dây gây phóng điện qua chuỗi cách điện. Sự cố trên đường dây 220 kV Hà Đông – Nho Quan - Thời gian xẩy ra sự cố: 16 giờ 50 phút ngày 18/05/2008. Thời gian vận hành trở lại: 17 giờ 06 phút ngày 18/05/2008.

Thời gian ngừng cấp điện: 15 phút. - Vị trí sự cố: vị trí cột 85 pha A. - Hiện trạng điểm sự cố: VT 85 chuỗi cách điện pha A bị phóng điện 15 bát, dây dẫn có nhiều vết màu trắng, mỏ phóng + khoá máng có vệt cháy do phóng điện; VT86 Chuỗi cách điện pha A bị phóng điện 15 bát, phụ kiện treo móc + mỏ phóng + khoá máng có vệt cháy do phóng điện. 8 - Tóm tắt sự cố: Sự cố thoáng qua pha B.AR Thành công.

- Khoảng cách từ trạm đến điểm sự cố: Tới T500NQ là: 40,18km. - Nguyên nhân: trời mưa to, có giông sét nhiều, sự cố do sét đánh. Sự cố trên đường dây 220 kV Thái Bình – Nam Định. - Thời gian xẩy ra sự cố: 02 giờ 50 phút ngày 01/09/2014.

Thời gian vận hành trở lại: 03 giờ 15 phút ngày 01/09/2014. Thời gian ngừng cấp điện: 25 phút. - Vị trí sự cố: vị trí cột 45 pha B ( giữa ). - Hiện trạng điểm sự cố: a.Bát sứ : + Bát sứ số 1 có vết phóng điện kích thước 2cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 5cm2.

+ Bát sứ số 2 có vết phóng điện kích thước 1cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 2cm2. + Bát sứ số 3 có vết phóng điện kích thước 1cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 2cm2. + Bát sứ số 4 có vết phóng điện kích thước 1cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 3cm2. + Bát sứ số 5 củ sứ có vết phóng điện kích thước 3cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 7cm2.

+ Bát sứ số 6 củ sứ có vết phóng điện kích thước 2cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 3cm2. + Bát sứ số 7 củ sứ có vết phóng điện kích thước 1cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 10cm2. + Bát sứ số 8 củ sứ có vết phóng điện kích thước 1cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 3cm2. + Bát sứ số 9 củ sứ có vết phóng điện kích thước 2cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 3cm2.

9 + Bát số 10 củ sứ có vết phóng điện kích thước 1cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 3cm2. + Bát số 11 củ sứ có vết phóng điện kích thước 1cm2, bề mặt tán sứ có vết phóng điện kích thước 2cm2.Dây dẫn : Dây dẫn đoạn gần chuỗi sứ không có vết phóng điện c. Phụ kiện : Tại chuỗi sứ pha B (giữa) vị trí 45. + Sừng phóng điện bảo vệ chuỗi sứ làm việc (sừng phóng điện phía trên bị phóng điện chảy đầu; vòng phóng điện phía dưới có vết phóng điện dài 7cm).

+ Vòng treo đầu tròn và U treo sứ có vết phóng điện tại các điểm tiếp xúc. + Táp treo sứ đầu xà có 2 vết phóng điện dài 1cm tại điểm tiếp giáp với thanh cái xà. Hệ thống mỏ phóng, nối đất: Trong khoảng néo 44-53, vị trí cột néo 44 dây chống sét đặt mỏ phóng, nối đất dây chống sét tại vị trí cột néo 53.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ