Chuong 3 [PDF]

Zitiervorschau

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

Chương 3 : Tính toán hệ thống nối đất cho trạm biến áp Đường dây trên không.  Loại cột : Cột kim loại  Dây dẫn : AC-240  Dây chống sét : C−70 116 ( Ω . m ) Điện trở suất của đất: Khoảng cách giữa 2 cột 150m 13 ( Ω ) Điện trở của cột: Số ngày sét đánh trong năm: 43 Ngày/năm Mức độ ô nhiễm: Trung bình



    

-

r  2,38   / km  Dây chống sét sử dụng loại C  70 có điện trở đơn vị là 0 . Điện trở tác dụng của dây chống sét trong một khoảng vượt là:

Rcs  ro .l220  2,38.150.103  0,357    -

Số lộ trong trạm:

 Trạm 220kV : n  2 lộ.  Trạm 110kV : n  2 lộ. 3.1: Mở đầu. Nhiệm vụ của nối đất là: Tản dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện áp trên vật nối đất có trị số bé. Hệ thống nối đất là một bộ phận quan trọng trong việc bảo vệ quá điện áp, Tuỳ theo nhiệm vụ và hiệu quả mà hệ thống nối đất được chia làm 3 loại. Nối đất làm việc: Nhiệm vụ chính là đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị, hoặc một số bộ phận của thiết bị yêu cầu phải làm việc ở chế độ làm việc đã được quy định sẵn. Nối đất an toàn: Có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người khi cách điện bị hư hỏng. Thực hiện nối đất an toàn bằng cách nối đất các bộ phận kim loại không mang điện như vỏ máy, thùng dầu máy biến áp, các giá đỡ kim loại. Khi cách điện bị hư hỏng do lão hoá thì trên các bộ phận kim loại sẽ có một điện thế nhưng do nối đất nên điện thế này nhỏ không gây nguy hiểm cho người. Nối đất chống sét: Có tác dụng làm tản dòng điện sét vào trong đất khi có sét đánh vào cột thu lôi hay dây chống sét. Hạn chế sự hình thành và lan truyền của sóng quá điện áp do phóng điện sét gây nên. Nối đất chống sét còn có nhiệm vụ hạn chế hiệu điện thế giữa hai điểm bất kì trên cột điện và đất. 3.2: Yêu cầu kỹ thuật. Bộ phận nối đất có trị số điện trở tản càng bé càng tốt. Tuy nhiên việc giảm thấp điện trở tản đòi hỏi phải tốn nhiều kim loại và khối lượng thi công. Do đó việc xác định tiêu chuẩn nối đất và lựa chọn phương án nối đất phải sao cho hợp lý về mặt kinh tế và đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật. 1

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

Trị số điện trở nối đất cho phép của nối đất an toàn được chọn sao cho các trị số điện áp bước và tiếp xúc trong mọi trường hợp đều không vượt qua giới hạn cho phép. Theo quy trình hiện hành tiêu chuẩn nối đất được quy định như sau: Đối với thiết bị điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất (dòng ngắn mạch chạm đất lớn) trị số điện trở nối đất cho phép là:

R  0,5    .

Đối với thiết bị điện có điểm trung tính cách điện (dòng ngắn mạch chạm đất bé) thì:

R Nếu chỉ dùng cho các thiết bị cao áp

R

250 ( ) I 125 ( ) I

Nếu dùng cho cả cao áp và hạ áp Trong các nhà máy điện và trạm biến áp, nối đất làm việc và nối đất an toàn ở các cấp điện áp khác thường được nối thành hệ thống chung. Khi nối thành hệ thống chung phải đạt được yêu cầu của loại nối đất nào có trỉ số điện trở nối đất cho phép bé nhất. Trong khi thực hiện nối đất, cần tận dụng các hình thức nối đất có sẵn ví dụ như các đường ống và các kết cấu kim loại của công trình chôn trong đất, móng bê tông cốt thép... Việc tính toán điện trở tản của các đường ống chôn trong đất hoàn toàn giống với điện cực hình tia. Đất là môi trường phức tạp không đồng nhất về kết cấu cũng như thành phần,do đó điện trở suất của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố : thành phần,độ ẩm nhiệt độ,….của đất,vì vậy khi thiết kế hệ thống nối đất cần phải chú ý tới trị số điện trở suất tính toán của đất. Điện trở suất của đất được tính theo công thức: 133Equation Chapter 3 Section 3 ρtt  ρd .km

232\* MERGEFORMAT (.)

Trong đó:  ρtt -Điện trở suất tính toán của đất  ρd -điện trở suất đo được của đất  k m -hệ số mùa,phụ thuộc vào dạng điện cực và chôn sâu của hệ thống nối đất khi đo đất khô hay ẩm Do nối đất làm việc trong môi trường không đồng nhất (đất - bê tông) nên điện trở suất của nó lớn hơn so với điện trở suất của đất thuần tuý và trong tính toán lấy tăng lên 25%. Vì khung cốt thép là lưới không phải cực đặc nên không phải hiệu chỉnh bằng cách nhân thêm hệ số   1,4 đó là hệ số chuyển từ cực lưới sang cực đặc. 2

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

Đối với các thiết bị có dòng điện ngắn mạch chạm đất bé khi điện trở tản của các phần nối đất có sẵn đạt yêu cầu thì không cần nối đất bổ sung. Với các thiết bị có dòng ngắn mạch chạm đất lớn thì phải đặt thêm nối đất nhân tạo với trị số điện trở tản không quá

1   .

Nối đất chống sét thông thường là nối đất của cột thu sét, cột điện và nối đất của hệ thống thu sét ở trạm biến áp và nhà máy điện. Do bộ phận nối đất của cột thu sét và cột điện thường bố trí độc lập (không có liên hệ với bộ phận khác) nên cần sử dụng hình thức nối đất tập trung để có hiệu quả tản dòng điện tốt nhất. Hiện nay tiêu chuẩn nối đất cột điện được quy định theo điện trở suất của đất và cho ở bảng:

  ) nên tận dụng phần nối Khi đường dây đi qua các vùng đất ẩm ( đất có sẵn của móng và chân cột bê tông để bổ sung hoặc thay thế cho phần nối đất nhân tạo. Đối với nối đất của hệ thống thu sét ở các trạm biến áp khi bộ phận thu sét đặt ngay trên xà trạm thì phần nối đất chống sét buộc phải nối chung với mạch vòng nối đất   3.104 .cm

an toàn của trạm. Lúc này sẽ xuất hiện nối đất phân bố dài làm Zxk lớn làm tăng điện áp giáng gây phóng điện trong đất. Do đó việc nối đất chung này chỉ thực hiện được với các trạm biến áp có cấp điện áp  110kV. Ngoài ra còn phải tiến hành một số biện pháp bổ sung, khoảng cách theo mạch dẫn điện trong đất từ chỗ nối đất của hệ thống thu sét phải từ 15m trở lên… 3.3: Lý thuyết tính toán nối đất. 3.3.1: Nối đất án toàn. - Với cấp điện áp lớn hơn 110kV nối đất an toàn phải thoả mãn điều kiện là:

 .  Điện trở nối đất của hệ thống có giá trị  Cho phép sử dụng nối đất an toàn và nối đất làm việc thành một hệ thống R  0,5 

-

Điện trở nối đất của hệ thống

RHT  RNT / / RTN 

RNT .RTN  0,5() RTN  RNT

333\* MERGEFORMAT (.)

Trong đó:  RTN: điện trở nối đất tự nhiên  RNT: điện trở nối đất nhân tạo 

R NT 1   

3

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

3.3.2:Nối đất tự nhiên. Trong phạm vi của đề tài ta chỉ xét nối đất tự nhiên của trạm là hệ thống chống sét đường dây và cột điện 110kV và 220kV tới trạm. - Ta có công thức tính toán như sau

R TN 

Rc Rc 1 1   2 R cs 4

434\* MERGEFORMAT (.)

Trong đó:  RCS: điện trở tác dụng của dây chống sét trong một khoảng vượt.  Rc: là điện trở nối đất của cột điện. 3.3.3: Nối đất nhân tạo. Xét trường hợp đơn giản nhất là trường hợp điện cực hình bán cầu. - Dòng điện trạm đất I đi qua nơi sự cố sẽ tạo nên điện áp giáng trên bộ phận nối đất.

U  I. R

-

535\* MERGEFORMAT (.)

 R: là điện trở tản của nối đất. Theo tính toán xác định được sự phân bố điện áp trên mặt đất theo công thức:

Ur 

I. 2. .r

636\* MERGEFORMAT (.)

Trong thực tế nối đất có các hình thức cọc dài 2 ¿ 3m bằng sắt tròn hay sắt góc chôn thẳng đứng: thanh dài chôn nằm ngang ở độ sâu 0,5 ¿ 0,8m đặt theo hình tia hoặc mạch vòng và hình thức tổ hợp của các hình thức trên. Trị số điện trở tản của hình thức nối đất cọc được xác định theo các công thức đã cho trước. -

Đối với nối đất chôn nằm ngang có thể dùng công thức chung để tính trị số điện trở tản xoay chiều:

 K.L2 R ln 2. .l d.t

737\* MERGEFORMAT (.)

Trong đó:  L: chiều dài tổng của điện cực.  d: đường kính điện cực khi điện cực dùng sắt tròn. Nếu dùng sắt dẹt trị số d

b thay bằng 2 . (b - chiều rộng của sắt dẹt) -

 t: độ chôn sâu  K: hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối đất (tra bảng) Khi hệ thống nối đất gồm nhiều cọc bố trí dọc theo chiều dài tia hoặc theo chu vi mạch vòng, điện trở tản của hệ thống được tính theo công thức. 4

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

R ht 

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

R t .R c R c . t  n.R t .c

838\* MERGEFORMAT (.)

Trong đó:  Rc: điện trở tản của một cọc.  Rt: điện trở tản của tia hoặc của mạch vòng.  n : số cọc. 

ηt : hệ số sử dụng của tia dài hoặc của mạch vòng. ηc : hệ số sử dụng của cọc.

 3.3.4:Nối đất chống sét. Ở đây phải đề cập tới cả hai quá trình đồng thời xảy ra khi có dòng điện tản trong đất. - Quá trình quá độ của sự phân bố điện áp dọc theo chiều dài điện cực. - Quá trình phóng điện trong đất. Khi chiều dài điện cực ngắn (nối đất tập trung) thì không cần xét quá trình quá độ mà chỉ cần xét quá trình phóng điện trong đất. Ngược lại khi nối đất dùng hình thức tia dài hoặc mạch vòng (phân bố dài) thì đồng thời phải xem xét đến cả hai quá trình, chúng có tác dụng khác nhau đối với hiệu quả nối đất. Điện trở tản xung kích của nối đất tập trung: Qua nghiên cứu và tính toán người ta thấy rằng điện trở tản xung kích không phụ thuộc vào kích thước hình học của điện cực mà nó được quy định bởi biên độ dòng điện I, điện trở suất  và đặc tính xung kích của đất. - Vì trị số điện trở tản xoay chiều của nối đất tỉ lệ với  nên hệ số xung kích có trị số là R 1 α xk = xk = R √I.ρ 939\* MERGEFORMAT (.) hoặc ở dạng tổng quát:

 xk  f  I,  

10310\* MERGEFORMAT (.)  Tính toán nối đất phân bố dài không xét tới quá trình phóng điện trong đất. - Sơ đồ đẳng trị của nối đất được thể hiện như sau:

Hình 3-1. Sơ đồ đẳng trị của hệ thống nối đất. 5

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

-

Trong mọi trường hợp đều có thể bỏ qua điện trở tác dụng R vì nó bé so với trị số điện trở tản, đồng thời cũng không cần xét đến phần điện dung C vì ngay cả trong trường hợp sóng xung kích, dòng điện dung cũng rất nhỏ so với dòng điện qua điện trở tản. Sơ đồ đẳng trị lúc này có dạng:

Hình 3-2. Sơ đồ đẳng trị thu gọn. Trong sơ đồ thay thế trên thì:  L 0 Điện cảm của điện cực trên một đơn vị dài.  G 0 Điện dẫn của điện cực trên một đơn vị dài. l Lo  0, 2[ln( )-0, 31] r ( μ H/m)

Go 

11311\* MERGEFORMAT (.)

1 2.l.RNTSET

12312\* MERGEFORMAT (.)

Trong đó:  l: Chiều dài cực.  r: Bán kính cực ở phần trước nếu cực là thép dẹt có bề rộng b (m). Do đó: r =b/4 - Gọi Z (x, t) là điện trở xung kích của nối đất kéo dài, nó là hàm số của không gian và thời gian t

Z (x, t)  -

U(x, t) I(x, t)

13313\* MERGEFORMAT (.) Trong đó U(x, t), I(x, t) là dòng điện và điện áp xác định từ hệ phương trình vi phân: I  U  x  Lo . t   I  G .U o  x

-

14314\* MERGEFORMAT (.)

Giải hệ phương trình này ta được điện áp tại điểm bất kỳ và tại thời điểm t trên điện cực: 6

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

 a  1 t  2.T1 . 2 U  x, t   Go .l  k 1 k 

-

t   TK 1  e  

 k . .x    cos  l  

15315\* MERGEFORMAT (.)

Từ đó ta suy ra tổng trở xung kích ở đầu vào của nối đất. 1  2.T1  1 1  Z  0, t   . Go .l  t k 1 k 2 

t   TK 1  e  

   

16316\* MERGEFORMAT (.)

Với: 

Tk 

Lo .Go .l 2 k 2 . 2 (hằng số thời gian)

T1 

Lo .Go .l 2 2 ;

Tk 

T1 k2.

 Tính toán nối đất phân bố dài khi có xét quá trình phóng điện trong đất. Việc giảm điện áp và cả mật độ dòng điện ở các phần xa của điện cực làm cho quá trình phóng điện trong đất ở các nơi này có yếu hơn so với đầu vào của nối đất. Do đó điện dẫn của nối đất (trong sơ đồ đẳng trị) không những chỉ phụ thuộc vào I, ρ mà còn phụ thuộc vào toạ độ. Việc tính toán tổng trở sẽ rất phức tạp và chỉ có thể giải bằng phương pháp gần đúng. ở đây trong phạm vi của đề tài ta có thể bỏ qua quá trình phóng điện trong đất. 3.4: Tính toán nối đất. 3.4.1. Nối đất tự nhiên. - Tính Rc: - Dây chống sét ta sử dụng loại C-70 có - Trạm có 2 lộ 220kV, 2 lộ 110 kV. Ta có:

ro  2,38   / km 

1 . n 1

RTN =

2

-

Rc +

√

Rc 1 + R cs 4

Trong đó: n- số lộ dây Đối với các lộ đường dây chống sét 220 KV:

R CS=R 0 .LKV =2,38.0,15=0,357 ( Ω ) 1 13 R TN220 = . =0,992 ( Ω ) 2 1 13 1 + + 2 0,357 4

√

7

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

-

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

Đối với các lộ đường dây chống sét 110 KV: R CS=R 0 .LKV =2,38.0,15=0,357 ( Ω ) 1 13 R TN110= . =0,992 ( Ω ) ( Ω ) 2 1 13 1 + + 2 0,357 4

√

Vậy: R TN=

0,992.0,992 =0,496 ( Ω ) 0,992+0,992

Nhận xét: - Ta thấy RTN =0,496 ( Ω )< 0,5 ( Ω ) đạt yêu cầu về lý thuyết. 3.4.2. Nối đất nhân tạo - Đối với trạm biến áp này thì ta thiết kế hệ thống nối đất nhân tạo sử dụng hình thức nối đất mạch vòng xung quanh trạm bằng các thanh dẹt chôn sâu cách móng tường bao quanh trạm mỗi chiều 1m -

. Mạch vòng

Với trạm bảo vệ có kích thước hình chữ nhật có các chiều là: l1  255(m) l 2  226(m) Do đó ta sử dụng mạch vòng bao quanh trạm là hình chữ nhật ABCD có kích thước như sau:

- Chiều dài Vậy:

l1  253  m  ; Chiều rộng l2  224  m  . R MV

 tt K.L2  ln 2. .L t.d

Trong đó: -

0.8  m 

L: chu vi của mạch vòng. Theo sơ đồ ta có

L   l1  l2  .2

L   253  224  .2  954  m  )

t: độ chôn sâu của thanh làm mạch vòng, lấy t =0,8 m

 tt : điện trở suất tính toán của đất đối với thanh làm mạch vòng chôn ở độ sâu t.

 tt  do .k mua -

Tra bảng với thanh ngang chôn sâu 0,8 m ta có kmùa =1,6 ρtt =1,6.116=185,6 ( Ω. m )

d: đường kính thanh làm mạch vòng (nếu thanh dẹt có bề rộng là b thì chọn thanh có bề rộng là b  4cm do đó 8

d

b 2 ). Ta

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

d

b 4   2  cm   0,02  m  2 2

K: hệ số phụ thuộc hình dáng của hệ thống nối đất.

l1 l2

1

1.5

2

3

4

K

5,53

5,81

6,42

8,17

10,4

Bảng 3-1 Bảng hệ số hình dánh của hệ thống nối đất

l1  1,13 l Ta có 2

Hình 3-3. Đồ thị hệ số phụ thuộc hình dáng K l1 253   1,13  Với tỉ số l2 224 bằng phương pháp nội suy:

1,13  1,5 6, 42  K   K  5,36 2  1,5 6, 42  5,81 -

Thay các công thức trên vào công thức tính RMV ta được điện trở mạch vòng là: R MV =

185,6 5 , 36.9542 ln =0,605 ( Ω ) 2. π .954 0 ,8.2 .10−2

9

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

 Vậy điện trở nối đất của hệ thống là: Rht =

Rtn . R nt 0,496.0,605 = =0,273( Ω¿ R tn + Rnt 0,496+ 0,605

Kết luận: Hệ thống thiết kế nối đất như trên đảm bảo an toàn đạt yêu cầu nối đất an toàn và làm việc cho trạm biến áp 110/220 kV: R HT =0,273 ( Ω )< 0,5 ( Ω ) 3.4.3. Nối đất chống sét. - Trong khi thiết kế nối đất chống sét cho trạm biến áp 110/220kV cho phép nối đất chống sét nối chung với nối đất an toàn. Do vậy nối đất chống sét sẽ là nối đất phân bố dài dạng mạch vòng. Do đó sơ đồ thay thế chống sét. - Giá trị của Lo và Go được xác định như sau: - Tính L0 theo công thức:

 l  Lo  0, 2  ln  0,31   H / m   r  Trong đó:  l là chiều dài điện cực

LCHUVI 954   477 2 2 (m) d b 0,04 r    0,01 2 4 4  r: bán kính điện cực (m) l

-

 477   Lo  0, 2 ln  0,31  2,093(  H / m)  0,01  Tính G0: Áp dụng công thức Go 

1 2.l.RNTSET

Trong đó: R NTS =R MVS=

R MVAT k AT

. k SET

 kmùa at=1,6  kmùa set =1,25 R MVSET = G o=

0,605.1,25 =0,473 ( Ω ) 1,6

1 =2,216 .10−3 ( 1/Ω .m ) (1/.m) 2.477 . 0,473

Tính phân bố điện áp và tổng trở xung kích của hệ thống nối đất.

10

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

Trong thiết kế tính toán ta chọn dạng sóng xiên góc của dòng điện sét có biên độ

không đổi ( I  150 kA) . Phương trình sóng có dạng như sau và được thể hiện ở hình 2-5:

at Is  t    a . ds

khi

t   ds

khi

t   ds

Is(A)

I = a. t(s)

Hình 3-4. Đồ thị dạng sóng của dòng điện sét. -

Với biên độ dòng điện sét là

-

Độ dốc của dòng sét là

I  150  kA 

a  30  kA / s   đs 

-

I 150   5(  /s) a 30

 Nên thời gian đầu sóng là Từ công thức ta có tổng trở xung kích của hệ thống nối đất nhân tạo tại thời điểm t   ds là:

Z (0, ds ) 

-

1  2.T1 1  G.l   ds



1

 K 1 e k 1

 ds / TK

2



 

Do coi mạch vòng là sự ghép song song của hai tia nên: Z (0, ds ) MV 

1  2.T1 1  2.G.l   ds



1

 K 1 e 2

k 1

 ds /TK



 

 Xét chuỗi : 

1

K k 1

2

(1  e



 ds Tk







 ds Tk

1 e  2 2 k 1 K k 1 K

)

 Dễ dàng nhận thấy rằng từ e-4 thì giá trị rất bé so với các giá trị trước nên có thể  ds 4 T k bỏ qua, tức là phải tìm k sao cho

11

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

Tk 

Ta có :

 ds T .4 T .4  4  K2  1  K  1 T1  ds  ds 2  K

T1 K2

L . G. l 2 2,093.2,216 .10−3 .4772 T 1= = =107,033 ( μs ) π2 3 , 142

Thay ⇒K≤

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

√

4.107,033 =9,253 5

 Như vậy ta sẽ tính toán với K lớn nhất là 9, tức là K=1÷ 9. Ta có bảng kết quả tính như sau:

9

1

k

1 k2

T Tk  12 k

 ds Tk

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 4 9 16 25 36 49 64 81

107,033 26,7583 11,8926 6,7081 4,2813 2,29731 2,1843 1,6723 1,3213

0,0467 0,18686 0,42043 0,74536 1,1679 2,17656 2,28906 2,98989 3,78415

 k 1 e  k 1

2



ds /TK



e

  ds Tk

0,999563 0,82956 0,656764 0,4746 0,31102 0,1134 0,10136 0,05029 0,02278

  ds 1  1  e Tk 2  k 

   

0,0456 0,0426 0,0381 0,0328 0,02756 0,02463 0,01833 0,01484 0,0121

0,2566

Bảng 3-2. Bảng tính tổng hệ số điện trở xung kích Từ bảng trên ta tính được : ⇒ Z¿¿ ¿

Do máy biến áp là phần tử yếu nhất nên ta chỉ cần kiểm tra với máy biến áp. Điện áp tại điểm dòng điện sét đi vào là : U S=I . Z(0 ; t đs )=150.5,67=850,438 ( kV ) .  Vậy U S=850,438 ( kV )>U 50%MBA =460 ( kV ) .(không đạt yêu cầu) Nhận xét: Kiểm tra điện áp trên các thiết bị: Trong trạm biến áp phần tử quan trọng nhất là máy biến áp, đây cũng là đối tượng bảo vệ chính của đề tài nên ta chỉ cần kiểm tra máy biến áp. Đối với trạm biến áp khi có dòng điện sét đi vào nối đất để đảm bảo an toàn ta phải thỏa mãn điều kiện: 110 kV

U S  IS .ZXK (0; t đs )  kV   U 50% min_ MBA

12

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

U 50% min_ MBA

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

là điện áp 50% của máy biến áp:

Đối với MBA 110(kV) U50% MBA=460 kV. Đối với MBA 220(kV) U50% MBA=900 kV. Kiểm tra điều kiện này ta thấy: U S=I S . Z XK (0 ; t đs)=150.5,67=850,5 ( kV ) >U 50% min

MBA 110 kV

=460 ( kV ) .

Như vâ ̣y, hê ̣ thống nối đất tạo mạch vòng chỉ đáp ứng được yêu cầu về tiêu chuẩn nối đất làm viê ̣c, nối đất an toàn cũng như máy biến áp 220kV và chưa đạt được yêu cầu tiêu chuẩn chống sét cho MBA 110kV, để đẩm bảo an toàn cho máy biến áp 110kV và các thiết bị ta cần tìm phương án nối đất khác. Và các phương án có thể là:  Chôn cọc dọc theo thanh làm thành mạch vòng thanh cọc.  Chôn cọc và thanh tại chân các cô ̣t thu sét ( nối đất bổ sung ).  Tính toán nối đất bổ sung. Trong nối đất bổ sung ta sử dụng dạng nối đất tập trung gồm thanh và cọc tại chân các cột thu sét. Do việc xác định Z bs bằng lý thuyết lại rất khó khăn nên ta chọn hình thức nối đất bổ sung như sau: Điên trở thanh được xác định như sau: Sử dụng thanh loại thép dẹt có chiều dài L bề rộng 0,04m chôn sâu 0,8m (là mạch vòng nối đất hình chữ nhật trong nối đất nhân tạo) RT 

tt K .L2 .ln 2. .l d .t

Trong đó:  t : độ chôn sâu của thanh làm tia t = 0,8 (m).  tt : điện trở suất tính toán của đất đối với thanh làm mạch vòng chôn ở độ sâu t: tt  do .K mua  Tra bảng với nối đất chống sét thanh ngang chộn sâu 0,8m ta có Kmua = 1,25 → ρtt =ρ do . K mua =116.1,25=145(Ω . m)

 Vậy điện trở của thanh bổ sung là : ρtt K . L2 145 5 , 36.4772 RT = . ln = . ln =0,878 ( Ω ) 2. π .l d.t 2. π .477 2.10−2 .0,8

 Điên trở cọc được xác định như sau:   2.l 1 4.t  l  RC  tt .  ln  ln  2. .l  d 2 4.t  l  Trong đó: 13

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

 l : là chiều dài của cọc,  Khoảng

l  3 m

t h cách

h  0,8  m 

.

l 3  0,8   2,3  m  2 2

(cọc

chôn

)

 d : đường kính cọc, chọn

d  0,06  m 

 tt : điện trở suất tính toán của đất đối với cọc chôn ở độ sâu t, tt   do .K mua

Sơ đồ nối đất của hệ thống khi có nối đất bổ sung như sau:

0,8(m)

lT t a

lcoc

Hình 3-5.Sơ đồ nối đất bổ sung  Tra bảng với cọc chộn sâu 0,8m và tính toán chống sét ta có K mua  1,15 → ρtt =ρ do . K mua =116.1,15=133,4(Ω. m)

-

Thay số vào công thức trên ta được: ρtt 2. l 1 4.t +l . ln + ln 2. π .l d 2 4. t−l 133,4 2.3 1 4.2,3+3 = . ln + ln =22,02 ( Ω ) 2. π .3 0,06 2 4.2,3−3

(

R C=

)

(

)

 Điện trở bổ sung: - Điện trở bổ sung được tính theo công thức sau:

RBS 

RT .RC RC .T  n.RT .C

Trong đó:  RC : điện trở của cọc. 14

sâu

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

 RT : điện trở của thanh.  n : số cọc.  T , C : hệ số sử dụng của thanh và cọc. -

Trong công thức này ta mới chỉ biết R c và Rt vậy ta phải tìm Rnt đạt giá trị nhỏ nhất và đảm bảo sau khi tính toán nối đất chống sét mà vẫn đảm bảo được tiêu chuẩn nối đất chống sét ở đây Rc và Rt phụ thuộc vào số cọc ta xét.

a Vậy ta xét theo tỷ số l với các thông số: a1 l 954  1  a1  1.l  3 n1 = = =318 l Số cọc (cọc) a1 3

a2 l 954  2  a2  2.l  6 n= = =159 l số cọc 2 a 2 6 (cọc) a3 l 954  3  a3  3.l  9 n= = =106 l số cọc 3 a3 9 (cọc)

Tra bảng (2-4 và 2-6) trong tài liệu [2] ta có: Số cọc: i

ni

t

C

1

318

0,19

2

159

0,24

0,34 0,57

3

106

0,33

0,59

a Bảng 3-3. Bảng thông số tỉ số l -

Để an toàn nhất ta sử dụng trường hợp nào có điện trở R nt nhỏ nhất. Sử dụng

a1 1 trường hợp có l và Số cọc là 314(cọc) -

Thay các số liệu đã có ở trên vào công thức: Rnt =

-

Rc . Rt 34,99.0,878 = =0,306 ( Ω ) R c . ηt + R t .η c . n 34,99.0,19+ 0,878.0,34 .314

Điện trở nối đất của hệ thống sau khi đóng thêm cọc. R HT =

Rnt . R tn 0,496.0,306 = =0,1892 ( Ω ) Rnt + R tn 0,496+0,306

Ta tiến hành kiểm tra điều kiện chống sét của hệ thống nối đất trên 15

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

-

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

Tính L :

 l  Lo  0, 2  ln  0,31   H / m   r   477   Lo  0,2 ln  0,31  2,093   H / m   0,01 

-

Tính G: Go 

1 2.l.RNTSET

Trong đó: 1 =5,5403.10−3 () 2.477 . 0,1892 Lo . G o .l 2 2,093.5,5 403.10−3 .4772 T 1= = =267,29 ( μs ) . π2 3 ,14 2

G o=

k ≥ 2.

√

T1 267,29 =2. =14,623 ❑ 5 τ ds❑

√

Ta chọn k trong khoảng từ 114 (kZ+)

 

k

1 k2

T Tk  12 k

 ds Tk

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1.0000 0.2500 0.1111 0.0625 0.0400 0.0278 0.0204 0.0156 0.0123 0.0100 0.0083 0.0069 0.0059 0.0051

267.2900 66.8225 29.6989 16.7056 10.6916 7.4247 5.4549 4.1764 3.2999 2.6729 2.2090 1.8562 1.5816 1.3637

0.0187 0.0748 0.1684 0.2993 0.4677 0.6734 0.9166 1.1972 1.5152 1.8706 2.2635 2.6937 3.1614 3.6664

e



 ds Tk

0.9815 0.9279 0.8451 0.7413 0.6265 0.5100 0.3999 0.3020 0.2198 0.1540 0.1040 0.0676 0.0424 0.0256

  ds 1  1  e Tk 2  k 

   

0.0185 0.0180 0.0172 0.0162 0.0149 0.0136 0.0122 0.0109 0.0096 0.0085 0.0074 0.0065 0.0057 0.0050

0.1343

Bảng 3-4. Bảng tính tổng hệ số điện trở xung kích nối đất bổ xung Từ bảng trên ta tính được : 16

GVHD: TS.ĐẶNG THU HIỀN

SVTH: DƯƠNG TIẾN THẾ VỸ

⇒ Z¿¿ ¿ U đ =I . Z (0 , t đs) XK =150.2,9048=435,72 ( kV )