Tnh toan bao ve chong qua dien ap khi quyen cho tram bien ap 220/110kV ppt

Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của bộphận thu sét phải đủ nhỏ để tản dòng sét một cách nhanh nhất, bảo đảm sao cho khi códòng sét đi qua thì đi

CHƯƠNG 1

TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP

VÀO TRẠM BIẾN ÁP 220/110 kV 1.1 Mở đầu

Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phốiđiện năng Các máy biến áp là thiết bị hết sức quan trọng và có các đặc điểm kỹ thuậtriêng nên cần có các biện pháp bảo vệ riêng

Đối với trạm biến áp thì các thiết bị thường được đặt ngoài trời, nên khi bị sétđánh trực tiếp có thể sẽ gây ra những hậu quả nặng nề (hỏng lớp cách điện bêntrong…) nếu không được bảo vệ Sự cố mất điện ở trạm còn ảnh hưởng đến các ngànhcông nghiệp và nền kinh tế Do vậy trạm biến áp cần phải được bảo vệ với yêu cầu bảo

vệ cao hơn

Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp người ta dùng cột thu lôi vàdây chống sét Tác dụng của hệ thống này là tập trung điện tích để định hướng cho cácphóng điện sét tập trung vào đó tránh sét đánh vào các thiết bị bên dưới tạo ra khu vực

an toàn cho các thiết bị này

Hệ thống thu sét phải có các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệthống nối đất Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của bộphận thu sét phải đủ nhỏ để tản dòng sét một cách nhanh nhất, bảo đảm sao cho khi códòng sét đi qua thì điện áp trên các bộ phận thu sét không đủ lớn để gây phóng điệnngược đến các thiết bị gần đó Ngoài ra khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánhtrực tiếp vào trạm ta cần phải quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý và bảođảm mỹ quan tổng thể của trạm

1.2 Các yêu cầu đối với hệ thống chống sét đánh thẳng

Yêu cầu đối với bảo vệ chống sét đánh trực tiếp của trạm biến áp là tất cả cácthiết bị cần bảo vệ phải nằm trọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của hệ thống bảo vệ.Đối với trạm biến áp 220kV ta dùng cột thu lôi, còn đối với đường dây 220kV ta dùngdây chống sét

Đối với trạm biến áp 220kV có mức cách điện cao, do đó có thể đặt các thiết bịthu sét trên các kết cấu của trạm Các kết cấu đó phải gắn vào hệ thống nối đất củatrạm theo đường ngắn nhất sao cho dòng điện sét khuyếch tán vào hệ thống nối đấttheo 3 đến 4 thanh cái nối đất với hệ thống, mặt khác phải có nối đất bổ sung để cảithiện trị số của điện trở nối đất

Khâu yếu nhất trong trạm phân phối ngoài trời là cuộn dây máy biến áp, vì vậykhi dùng cột thu lôi để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa điểm nối vàocột thu lôi và điểm nối vào hệ thống nối đất của vỏ máy biến áp phải lớn hơn 15m Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt khi

có dòng sét chạy qua

Đối với các dây chống sét ta treo dọc theo chiều dài của đường dây bảo vệ và đặtcao hơn các đường dây được bảo vệ

1.3 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét và dây chống sét

1.3.1 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét

- Độ cao cột thu lôi:

h h h = +x a (1.1)Trong đó : hx: Độ cao vật được bảo vệ

ha: Độ cao tác dụng của cột thu lôi, được xác định theo từng nhóm cột (ha ≥ D/8 m, D là đường tròn ngoại tiếp đa giác đỉnh là các chân cột)

- Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi độc lập là:

- Nếu hx ≤ 2/3h thì:

)8,01.(

5,1

h

h h

- Nếu hx > 2/3h thì:

)1.(

75,0

h

h h

x = − (1.4)

- Phạm vi bảo vệ của nhiều cột lớn hơn từng cột cộng lại Nhưng để phối hơpbảo vệ giữa các cột thì khoảng cách giữa hai cột phải thoả mãn a ≤ 7h Khi có 2 cột thulôi đặt gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa 2 cột là h0 được xác địnhtheo công thức:

- Coi h0 là cột thu sét giả tưởng tính phạm vi bảo vệ cho độ cao hx tương tự nhưcác công thức (1.3) và (1.4)

Hình 1.1 Trường hợp 2 cột thu lôi có chiều cao bằng nhau

- Trường hợp hai cột thu lôi có độ cao khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo

Hình1.2 Trường hợp 2 cột thu lôi có chiều cao khác nhau

- Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi C có độ cao h2, khi đó các khoảngcách AB=a, BC=a’ Khi đó xác định được khoảng cách x và a’ như sau:

( 1 2)1

2 '

2 1 1 2

.1

6,1

.1

6,1

h h h h a

x a a

h h h h x

−+

=

(1.6)

1.3.2 Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột thu sét

Một nhóm cột sẽ hình thành 1 đa giác và phạm vi bảo vệ được xác định bởi toàn

bộ miền đa giác và phần giới hạn bao ngoài giống như của từng đôi cột

Hình 1.3 Phạm vi bảo vệ của nhóm cột

Vật có độ cao hx nằm trong đa giác hình thành bởi các cột thu sét sẽ được bảo vệ nếu thoả mãn điều kiện:

D ≤ha = 8.(h - hx) (1.7)

Với D là đường tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu sét

Chú ý:

Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu chỉnh theo p:

D ≤ ha.p= 8.(h - hx).p (1.8)

1.3.3 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

Phạm vi bảo vệ của dây chống sét được thể hiện như hình vẽ:

hx 1,2h 0,6h

Chiều rộng của phạm vi bảo vệ được tính theo công thức sau:

- Khi hx> h thì:

)1(6,0

h

h h

h

h h

x = − (1.10)

Phạm vi bảo vệ dọc theo chiều dài đường dây như hình vẽ:

A

α 2

α 1

Hình 1.5 Góc bảo vệ của một dây chống sét

Có thể tính toán được góc giới hạn α là 300 nhưng thực tế thường lấy khoảngα=200 ÷ 250

1.4 Mô tả đối tượng bảo vệ

- Trạm biến áp 220kV/110kV, gồm hai máy biến áp AT1 và AT2

- Chiều rộng trạm 120m

- Chiều dài trạm 210m

- Các xà phía 110kV cao 8m và 11m, các xà phía 220kV cao 11m và 17m

- Sơ đồ mặt bằng trạm như hình vẽ :

120

5 5 8x17=136

6

5 5 15x10=150

4

4.5 5

TN2 TN1

BÓ dÇu sù cè

8m

1.5 Tính toán, lựa chọn các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng

TN2 TN1

1.5.1.1 Bố trí các cột thu lôi

1.5.1.2 Tính toán cho phương án 1

a) Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét

Để tính được độ cao tác dụng của các cột thu sét ta phải xác định được đườngkính đường tròn ngoại tiếp đa giác đi qua các chân cột D Độ cao tác dụng thoả mãnđiều kiện:

Tính toán tương tự ta có kết quả trong bảng số liệu sau:

Bảng 1.1 Độ cao tác dụng của cột thu sét

Tính toán tương tự ta có kết quả trong bảng số liệu sau:

Bảng 1.2 Độ cao tác dụng của cột thu sét

+) Giữa 110 và 220kV

Xét đường kính đường tròn ngoại tiếp các tam giác (11; 17; 18), (11; 18; 12), (12; 19; 18), (12; 19; 20), (12; 20; 13), (13; 21; 20), (13; 21; 14), (14; 21; 15), ta thấy: Với p là nửa chu vi; a, b, c là các cạnh; S, R và D lần lượt là diện tích, bán kính

và đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác

Áp dụng công thức hệ rông tính S, ta có:

S = p p a p b p c− − −

4

abc S

Tính toán tương tự ta có kết quả ghi trong bảng số liệu sau:

Bảng 1.3 Độ cao tác dụng của cột thu sét

Như vậy ta có thể lấy độ cao tác dụng chung cho các cột là 6,5(m)

Độ cao cột thu lôi phía 110kV là: h h= + = +x h a 11 6,5 17,5( )= m

Độ cao cột thu lôi phía 220kV là: h h= + = +x h a 17 6,5 23,5( )= m

b) Phạm vi bảo vệ của từng cột:

+) Phạm vi bảo vệ của các cột phía 110kV có độ cao 17,5m

c) Phạm vi bảo vệ của các cặp cột biên.

+) Bán kính bảo vệ của 2 cột có độ cao bằng nhau:

Bên phía 220kV:

Xét cặp cột (1; 2) có cùng độ cao h = 23,5m cách nhau một khoảng a = 34m:

Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là: 0

34 23,5 18, 64( )

18, 64

Bên phía 110kV:

Xét cặp cột (22; 23) có cùng độ cao h = 17,5m cách nhau một khoảng a = 30m:

Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là: 0

30 17,5 13, 21( )

13, 21

+) Bán kính bảo vệ của cột cao 23,5m ở độ cao 17,5m:

2 2 17,5 23,5 15, 67

- Các cột liền kề phía 220kV

Bảng 1.5 Bán kính bảo vệ của hai cột có độ cao bằng nhau phía 220kV

- Các cột có độ cao khác nhau giữa phía 110kV và 220kV

Bảng 1.6 Bán kính bảo vệ của hai cột có độ cao không bằng nhau giữa hai phía

1.5.1.3 Phạm vi bảo vệ của phương án 1

Nhận xét: Ta thấy tất cả các thiết bị trong trạm đều được bảo vệ

Tổng số cột là 27 cột

Tổng chiều dài các cột thu lôi là:

6.(23,5 17) 9.(23,5 11) 6.(17,5 11) 6.(17,5 8) 247,5( )

TN2 TN1

TN2 TN1

1.5.2.1 Bố trí các cột thu lôi

1.5.2.2 Tính toán cho phương án 2

a) Tính độ cao tác dụng của các cột thu sét

Để tính được độ cao tác dụng của các cột thu sét ta phải xác định được đườngkính đường tròn ngoại tiếp đa giác đi qua các chân cột D

Độ cao tác dụng thoả mãn điều kiện: 8

Tính toán tương tự ta có kết quả ghi trong bảng số liệu sau:

Bảng 1.7 Độ cao tác dụng của cột thu sét

Với p là nửa chu vi; a, b, c là các cạnh; S, R và D lần lượt là diện tích, bán kính

và đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác

Áp dụng công thức hệ rông tính S, ta có:

S = p p a p b p c− − −

4

abc S

Tính toán tương tự ta có kết quả ghi trong bảng số liệu sau:

Bảng 1.8 Độ cao tác dụng của cột thu sét

+)Giữa 110 và 220kV

Xét đường kính đường tròn ngoại tiếp các tam giác (11; 12; 17), (11; 17; 16), (11; 10; 16), (15; 16; 10), (15; 10; 9), (15; 14; 9) ta thấy:

Với p là nửa chu vi; a, b, c là các cạnh; S, R và D lần lượt là diện tích, bán kính

và đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác

Áp dụng công thức hệ rông tính S, ta có:

S = p p a p b p c− − −

4

abc S

Tính toán tương tự ta có kết quả ghi trong bảng số liệu sau:

Bảng 1.9 Độ cao tác dụng của cột thu sét

Như vậy ta có thể lấy độ cao tác dụng chung cho các cột là 8m

Độ cao cột thu lôi phía 110kV là: h h= + = + =x h a 11 8 19( )m

Độ cao cột thu lôi phía 220kV là: h h= + = + =x h a 17 8 25( )m

b) Phạm vi bảo vệ của từng cột:

+) Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220kV có độ cao 25m

0,8.19

c) Phạm vi bảo vệ vủa các cặp cột biên.

+) Bán kính bảo vệ của 2 cột có độ cao bằng nhau:

Bên phía 220kV:

Xét cặp cột (1; 2) có cùng độ cao h = 25m cách nhau một khoảng a = 51m:

Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là: 0

17,71

Bên phía 110kV

Xét cặp cột (13; 14) có cùng độ cao h = 19m cách nhau một khoảng a = 30m:

Độ cao của cột giả tưởng giữa 2 cột này là: 0

- Các cột phía 220kV

Bảng 1.11 Bán kính bảo vệ của hai cột có độ cao bằng nhau phía 220kV

- Các cột có độ cao khác nhau giữa phía 110kV và 220kV

Bảng 1.12 Bán kính bảo vệ giữa hai cột có độ cao không bằng nhau

1.5.2.3 Phạm vi bảo vệ của phương án 2

Nhận xét: Ta thấy tất cả các thiết bị trong trạm đều được bảo vệ

Ta thấy cả 2 phương án đều bảo vệ được các thiết bị trong trạm Cả hai phương

án đều bảo vệ được hết các thiết bị trong trạm, nhưng do phương án 1 có tổng chiều

dài cột lớn hơn phương án 2 nên xét cả yêu cầu về tính kinh tế kỹ thuật ta lựa chọnphương án 2 làm phương án thiết kế thi công.

r=13,5m r=7,88m 12

r=16,88m r=6m

TN2 TN1

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 2.1 Yêu cầu nối đất cho trạm biến áp

Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện áp trên vậtđược nối đất có trị số bé Hệ thống nối đất là một bộ phận quan trọng trong việc bảo

vệ quá điện áp, tùy theo nhiệm vụ và hiệu quả mà hệ thống nối đất được chia làm 3loại

+) Nối đất làm việc

Nhiệm vụ chính là đảm bảo sự làm việc bình thường của các thiết bị ở trạng tháiđã qui định Loại này gồm có:

- Nối đất điểm trung tính máy biến áp

- Các máy biến điện áp, các thiết bị chống sét

- Nối đất các thiết bị bù ngang trên đường dây tải điện đi xa

+) Nối đất an toàn

Có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người khi cách điện bị hư hỏng Thực hiện nốiđất an toàn bằng cách nối đất các bộ phận kim loại không mang điện như vỏ máy điện,thùng dầu máy biến áp, các giá đỡ kim loại Khi cách điện bị hư hỏng thì trên các bộphận kim loại sẽ có một điện thế nhưng do nối đất nên điện thế này nhỏ không gâynguy 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 lôihay dây chống sét Hạn chế sự hình thành và lan truyền của sóng quá điện áp do phóngđiện sét gây nên Nối đất chống sét còn có nhiệm vụ hạn chế hiệu điện thế giữa haiđiểm bất kì trên cột điện và đất

Về nguyên tắc là phải tách rời các hệ thống nối đất nói trên nhưng trong thực tế

có thể một hệ thống nối đất chung cho các nhiệm vụ Song hệ thống nối đất chung phảiđảm bảo yêu cầu của các thiết bị có dòng ngắn mạch lớn do vậy điện trở nối đất phảinhỏ

Khi điện trở nối đất nhỏ thì có thể tản dòng điện với mật độ lớn, tác dụng của nốiđất an toàn hơn Nhưng để đạt được điện trở nối đất nhỏ thì rất tốn kém do vậy trongtính toán ta phải thiết kế sao cho hợp lí cả hai yếu tố đảm bảo kỹ thuật và kinh tế.Một số yêu cầu về kỹ thuật của điện trở nối đất:

- Trị số điện trở nối đất của nối đất an toàn được chọn sao cho các trị số điện ápbước và tiếp xúc trong mọi trường hợp đều không vượt quá giới hạn cho phép

- Đối với các thiết bị điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất yêu cầu điện trởnối đất phải thoả mãn: R≤ 0 , 5 Ω

- Đối với các thiết bị có điểm trung tính cách điện thì: ≤ Ω

- Vì đất là môi trường không đồng nhất, khá phức tạp do đó điện trở suất của đấtphụ thuộc vào nhiều yếu tố: thành phần của đất như các loại muối, axít chứa trongđất, độ ẩm, nhiệt độ và điều kiện khí hậu Ở Việt nam khí hậu thay đổi theo từng mùanên độ ẩm của đất cũng thay đổi theo dẫn đến điện trở suất cuả đất cũng biến đổi trongphạm vi rộng Do vậy trong tính toán thiết kế về nối đất thì trị số điện trở suất của đấtdựa theo kết quả đo lường thực địa và sau đó phải hiệu chỉnh theo hệ số mùa, mục đích

là tăng cường an toàn

Công thức hiệu chỉnh như sau:

TT do K m

ρ =ρ (2.1)

Trong đó:

ρtt: điện trở suất tính toán của đất

ρdo: điện trở suất đo được của đất

Km: hệ số mùa của đất

Hệ số Km phụ thuộc vào dạng điện cực và độ chôn sâu của điện cực

2.2 Tính toán nối đất

Điện trở suất đo được của đất: ρ =d 150(Ωm).

Điện trở nối đất cột đường dây ta xét với giá trị:R c =10( )Ω

Dây chống sét sử dụng loại C-70, điện trở của 1km đường dây này là 2,38Ω/km

Chiều dài khoảng vượt đường dây là: l=300m phía 220kV; l 200= mphía110kV

Điện trở tác dụng của dây chống sét trong một khoảng vượt là :

=

TN NT

TN NT TN

NT HT

R R

R R R

R

(2.2)Trong đó :

RTN: điện trở nối đất tự nhiên

RNT: điện trở nối đất nhân tạo R NT ≤1Ω .

2.2.1.1 Điện trở nối đất tự nhiên

Nối đất tự nhiên của trạm là hệ thống dây chống sét đường dây và nối đất cộtđiện 110kV và 220kV tới trạm

Ta có công thức sau:

4

12

1.1

++

=

cs c

c TN

R R

R n

R

(2.3)Trong đó :

n: số lộ dây

Rcs: điện trở tác dụng của dây chống sét trong một khoảng vượt

Rc : điện trở nối đất của cột điện, với Rc=10(Ω)

2.2.1.2 Điện trở nối đất nhân tạo

Nối đất có các hình thức cọc dài 2-3m bằng sắt tròn hay sắt dẹt chôn thẳng đứng,thanh dài chôn nằm ngang ở độ sâu 0,5-0,8m đặt theo hình tia, mạch vòng hoặc tổ hợpcủa hai hình thức trên

- Đối với nối đất chôn nằm ngang có thể dùng công thức chung sau:

t d

L K l

R

.ln 2

2π

ρ

(2.4)Trong đó :

L: chiều dài tổng của điện cực

d: đường kính điện cực khi điện cực dùng sắt tròn Nếu dùng sắt dẹtthì trị số d thay bằng

2

b

với b là chiều rộng của sắt dẹt

t: độ chôn sâu

K: hệ số hình dạng phụ thuộc sơ đồ nối đất

- Hệ thống nối đất gồm nhiều cọc bố trí dọc theo chiều dài thanh nằm ngang hoặctheo chu vi mạch vòng:

C T T

C

C T HT

R n R

R R R

η

.+

ηT: hệ số sử dụng của thanh dài hoặc của mạch vòng

ηC: hệ số sử dụng của cọc

Đối với trạm biến áp này thì ta thiết kế hệ thống nối đất nhân tạo sử dụng hìnhthức nối đất mạch vòng xung quanh trạm bằng các thanh dẹt Mạch vòng cách móngtường bao quanh trạm mỗi chiều 1m

Hình 2.1 Mặt bằng trạm biến áp 220/110 kV

Hình 2.2 Sơ đồ quy đổi mạch vòng tương đương

Điện trở mạch vòng của trạm là:

t d

L K L

MV

.ln 2

2π

ρ

(2.6)Trong đó:

Lt: chu vi mạch vòng, Lmv= 652m

t: Độ chôn sâu của thanh lấy t= 0,8m

ρtt: điện trở suất tính toán của đất đối với thanh làm mạch vòng chôn

ở độ sâu t

mua d

tt ρ k

ρ =Tra bảng với thanh ngang chôn sâu t=0,8m ta có kmùa=1,6

10.42

0

5,81 6,42 8,17 10,4

l1/l2K

R MV =1,13Ω > Ω1 không đạt yêu cầu do đó ta phải đóng thêm cọc bổ sung

+) Tính điện trở nối đất của một cọc (dùng cọc sắt góc √ 50x50x5)

Đối với cọc điện trở tản xoay chiều được xác định theo công thức sau:

t=0,8m l=3m

Vậy điện trở của một cọc là 57,68 Ω

Sau khi tính được Rc và Rmv ta tính điện trở nhân tạo theo công thức (2.5)

Trong công thức này ta chỉ mới biết Rc và R mv vậy ta phải tìm số cọc để Rnt đạtgiá trị nhỏ nhất và phải đảm bảo nhỏ hơn hoặc bằng giá trị tính toán cho phép

Rnt ≤ 1Ω (ηmv và ηc phụ thuộc số cọc ta sử dụng trong mạch vòng)

Ta xét từng trường hợp theo tỷ số

l = (có nghĩa là khoảng cách giữa các cọc a = 3.l= 9m

Ta có số cọc chôn theo chu vi mạch vòng là:

652

72, 449

L n a

= = = cọc (Chọn n1= 75 cọc)

Tra bảng 4, 6 phần phụ lục tài liệu [1]:

- 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 thứcphân bố dài (tia dài hoặc mạch vòng) thì đồng thời phải xét cả hai quá trình có ảnhhưởng khác nhau đến hiệu quả nối đất

a) Điện trở tản xung kích của nối đất tập trung

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 ρ và đặc tính xung kích củađất

Vì trị số điện trở tản xoay chiều nối đất tỷ lệ với ρ nên hệ số xung kích có giá trị :

1

xk xk

),

αxk = f I (2.9)

b) Tính toán nối đất phân bố dài không xét đến quá trình phóng điện trong đất

Sơ đồ đẳng trị của nối đất được thể hiện như sau:

L R

Hình 2.5 Sơ đồ đẳng trị của hệ thống nối đất

Trong mọi trường hợp đều có thể bỏ qua điện trở tác dụng R vì nó bé so với trị sốđiện trở tản, đồng thời cũng không cần xét tới phần điện dung C vì ngay cả trongtrường hợp sóng xung kích, dòng điện dung cũng rất nhỏ so với dòng điện qua điện trởtản

L: điện cảm của điện cực trên một đơn vị dài

G: điện dẫn của điện cực trên một đơn vị dài

),(),(

t x I

t x U t x

Trong đó U(x,t); I(x,t) là dòng điện và điện áp xác định từ hệ phương trình viphân:

I L x U

=

−

1 21

cos.1

1 2.),(

k

T t

l

x k e

k T t l G

a t x

(2.13)

Tổng trở xung kích ở đầu vào của nối đất:

2.),0(

k

T t K e k

t

T t l G

a t

(2.14)Với

2 2

2

π

k

l G L

2 1

π

l G L

2

K

T T k

=

c) Tính toán nối đất phân bố dài khi có xét quá trình phóng điện trong đất

Việc giảm điện áp và mật độ dòng điện ở các phần xa của điện cực làm cho quátrình phóng điện trong đất ở các nơi này có yếu hơn so với đầu vào của nối đất Do đóđiện dẫn của nối đất (trong sơ đồ đẳng trị) không những chỉ phụ thuộc vào I, ρ mà cònphụ thuộc vào toạ độ Tuy nhiên việc tính toán tổng trở sẽ rất phức tạp vì vậy ta có thể

bỏ qua trong phạm vi đồ án này

d) Tính toán lại trị số điện trở nhân tạo theo yêu cầu nối đất chống sét.

+) Do việc dùng hệ thống nối đất an toàn làm hệ thống nối đất chống sét nên taphải tính toán lại trị số điện trở nối đất nhân tạo theo yêu cầu nối đất chống sét

Tra bảng 2.1 tài liệu [1] ta chọn hệ số mùa sét là:

Kmv = 1,2 ; Kcoc = 1,15

Dựa vào công thức (2 6) và (2 7) ta thấy Rmv và Rcoc sẽ tỷ lệ thuận với kmùa , do ρ

đo không đổi

Vậy điện trở của mạch vòng là:

Rmv và Rcoc ta vừa tính được.

Vậy điện trở nối đất nhân tạo tính cho nối đất chống sét là: Rn.t sét =0,71Ω

e) Tính toán điện trở nối đất xung kích kéo dài

+) Do nối đất chống sét là nối đất phân bố dài dạng mạch vòng nên chiều dài cựclà:

2

2

m b

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

I L x U

δ

δ δ

at khi t ds I

21

1),0(

k

T ds

ds e k

T l

G Z

21 2

1)

,0(

k

T ds

MV

ds e k

T l

G Z

=

=

=++++

=

1

2 2

2 2

6

1

2

11

11

π

(2 20)

++

k

T T

T T

k

e e

e e

k

K

ds ds

Trong dãy số này ta chỉ xét đến số hạng chứa e-4, từ số e-5 trở đi có giá trị rất nhỏ

so với các số hạng trước nên ta có thể bỏ qua, ta tính đến k sao cho:

4

ds k

k

T K ds

e k

Do máy biến áp là phần tử yếu nhất nên ta chỉ cần kiểm tra với máy biến áp Khi

có dòng điện sét đi vào nối đất để đảm bảo an toàn phải thoả mãn điều kiện:

MBA ds

XK

U = (0,τ )< 50% (2.23)

ZXK(0,τds): Tổng trở xung kích ở đầu vào nối đất của dòng điện sét

U50%MBA : Điện áp 50% của máy biến áp

Ta có U50%110=460kV; U50%220=900kV Vậy lấy U50%MBA=460kV

Kiểm tra điểu kiện:

Ta chọn hình thức nối đất bổ sung như sau:

Chọn thanh nối đất bổ sung là loại thép dẹt có:

Bề rộng: bT = 0,04(m)

Nối đất được tính toán cho chống sét nên ta lấy hệ số kmùa như sau:

Đối với thanh ngang chôn sâu t = 0,8(m); kmùa = 1,2

Đối với cọc dài 3m chôn sâu t = 0,8(m); kmùa = 1,15

+) Xét tỉ lệ a 3

l = suy ra a = 9mChọn số cọc chôn tập trung tại chân cột là n = 3 (cọc), chiều dài thanh là 18m

T

k l R

ρπ

= (2.24)

Trong đó:

l: chiều dài của thanh (l = 18m)

t: độ chôn sâu của thanh làm tia t = 0,8(m)

ρtt.T: điện trở suất tính toán của đất đối với thanh làm tia chôn ở độ sâu t

k: hệ số hình dáng lấy k =1 do nối đất là tia ngang

Vậy điện trở của thanh bổ sung là:

=

coc

coc coc

coc

ttC

l t

l t d

l

' 4 ln 2

1

2 ln 2

RC

π

ρ

(2 25)

32

T

C T bs

R n R

R R R

η

.+

= (2 26)Trong đó:

n: số cọc (n = 3 cọc)

t

η ,ηc: hệ số sử dụng của thanh và cọc

Tra bảng 3 phần phụ lục tài liệu [1]: η =0,92

Tra bảng 5 phần phụ lục tài liệu [1]: η =t 0,92

Điện trở bổ sung là:

15,78.48,98

8,63( )15,78.0,92.3 48,98.0,94

bs

+Tổng trở của hệ thống khi có nối đất bổ sung

Ta có công thức tính tổng trở xung kích khi có nối đất bổ sung như sau :

2 2 1

.

1 ( ) ( )

2

1cos

( )

1 ( )

2

2

.1cos

2 2 1

( )

( ) 1

2

2

.1cos

X

NT set k

( )

1 ( )

2

2

.1cos