đồ án tốt nghiệp môn cao áp, chương 6 doc

Thành phần điện trở nối đất R gồm hai thành phần: + Điện trở nối đất tự nhiên Rtn.. Đối với các thiết bị có điểm trung tính trực tiếp nối đất có dòng chạm đất lớn thì yêu cầu điện trở nố

Chương 6:

Các số liệu dùng để tính toán

nối đất

Điện trở suất đo đ-ợc của đất: đ = 0,95.104 .cm =0,95.102

.m

Điện trở nối đất cột đ-ờng dây: Rc = 11 

Dây chống sét sở dụng loại C- 70 có điện trở đơn vị là: Ro

=2,38/km

Chiều dài khoảng v-ợt đ-ờng dây là:

Đối với 110kV: l = 190m

Dạng sóng tính toán của dòng điện sét:



















ds s

ds s

khi I I

t khi t.

a I

Trong đó:

a: độ dốc dòng điện sét a = 30kA/s

I: biên độ dòng điện sét I = 150kA

a

Is

30 150

Is

đs I t Hình (II–1) : Dạng sóng của dòng sét.

II.3- trình tự tính toán.

Trạm điện thiết kế có điện áp là 110kV, đây là mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất nên yêu cầu của nối đất an toàn là: R  0,5 

Thành phần điện trở nối đất R gồm hai thành phần:

+ Điện trở nối đất tự nhiên (Rtn)

+ Điện trở nối đất nhân tạo (Rnt)

Đối với các thiết bị có điểm trung tính trực tiếp nối đất (có dòng chạm đất lớn) thì yêu cầu điện trở nối đất nhân tạo phải có trị số nhỏ hơn 1

Vậy điều kiện nối đất là:















) ( R

) ( , R

//

R

t.

n

t.

n n

.

t

1

5 0

Từ đó rút ra:

) ( 5

, 0

5 , 0

.

.





n t

n t t

n

R

R R

(II – 1 ) (II – 2 )

II.3.1- Điện trở nối đất tự nhiên.

Trong phạm vi đề tài này chúng ta sẽ xét đến nối đất tự nhiên là

hệ thống nối đất cột đ-ờng dây 110 kV tới trạm

áp dụng công thức :

4

1 2

1







cs c

c tn

R R

R n

R

Trong đó:Rc là điện trở nối đất của cột điện (Rc=11  )

Rc s là điện trở của dây chống sét trong 1 khoảng v-ợt

Rc s =r0cs.L=2,38.190.10-3=0,452(  )

n=2

) ( 007 , 1 4

1 452 , 0

11 2

1

11

2

1











tn

R

II.3.2- Điện trở nối đất nhân tạo

) ( 993 , 0 5 , 0 007 , 1

5 , 0 007 , 1 5 , 0

5 , 0

.

.









n t

n t t

n

R

R R

Ta sẽ tính toán thiết kế hệ thống nối đất theo điều kiện điện trở nối đất

nhân tạo là: Rn.t.yc  0,993 

II.3.3- Tính nối đất nhân tạo của trạm 110kV.

Ta sử dụng một mạch vòng nối đất cho trạm 110 kV

Mạch vòng bao quanh trạm có hình chữ nhật ABCD có kích th-ớc nh- sau:

Chiều dài l1 = 94m ; Chiều rộng l2 = 36m

Sơ đồ nối đất mạch vòng có chôn cọc của trạm nh- hình (II –2 ):

Hệ thống nối đất mạch vòng của trạm ta chọn thanh thép dẹt loại ( 40x4 )mm

Độ chon sâu của mạch vòng là t = 0,8m

Điện trở tản nhân tạo đối với mạch vòng có chôn cọc đ-ợc xác

định theo công thức sau:

) 3 (

.

.

.

.



R n R

R R R

v m c v m c

v m c t

Trong đó:

Rc : là điện trở tản nối đất của cọc ()

Rm.v : là điện trở tản nối đất của mạch vòng ()

n : là số cọc sử dụng

m.v và c : t-ơng ứng là hệ số sử dụng mạch vòng, sử dụng cọc phụ thuộc vào số cọc và tỷ số

l a

Tính điện trở của mạch vòng quanh trạm Rm.v :

B

C

Hình (II – 2 ):Sơ đồ nối đất mạch vòng có chôn cọc của

trạm.

l1

l2

) 4 ( )

(

ln 2

2

L k L

R m v





Trong đó:

 = đo.Kmùa (thanh) là điện trở suất tính toán của mạch vòng.Tra bảng (2–1)

sách “h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA” ta có:

Kmùa (thanh) = 1,6 vậy  = .1,6 = 0,95.1,6.102=1,52.102 (.m)

L là chu vi mạch vòng: L = 2.(l1 + l2) = 2.(94+36) = 260m

d là đ-ờng kính thanh nối: d = b/2 = 0,04/2 = 0,02m

t là độ chôn sâu (để đảm bảo cho  ổn định ) : t = 0,8m

k là hệ số phụ thuộc hình dạng của hệ thống nối đất Ta có:

61 , 2 36

94

2

1  

l

l

Tra bảng (2 – 5) sách “h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA”

đ-ợc

k =8,38

Thay số vào biểu thức (II – 3) ta có:

).

( 282 , 1 02 , 0 8 , 0

260 38 , 8 ln 260 14 , 3 2

152

ln 2

2 2























d t

L k L

R m v





Ta nhận thấy điện trở của mạch vòng xung quanh trạm lớn hơn

điện trở nhân tạo cần thiết khi thiết kế (Rnđ = 0,993 ).Vậy phải dùng thêm số cọc vào hệ thống mạch vòng để giảm trị số điện trở nối đất của hệ thống Qua kết quả tính toán Rm.v chứng tỏ rằng ta chọn hình thức nối đất an toàn bằng mạch vòng có chôn cọc là hợp lý

Tính điện trở nối đất của một cọc (dùng cọc sắt góc L ).

Đối với cọc điện trở tản xoay chiều đ-ợc xác định theo công thức sau:

) 5 (

4

4 ln 2

1 2 ln





























l t

l t d

l l

R coc





Trong đó:

Cọc có kích th-ớc: l = 3m

 là điện trở suất của đất đối với cọc:  = đo.Kmùa (cọc)

đo =0,9.102 (.m); Kmùa (cọc) = 1,4

(Tra bảng (2-1) sách “h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA”)

  = 0,95.102.1,4 = 1,33.102 (.m)

d là đ-ờng kính cọc (m) đ-ợc tính nh- sau:

d = 5 10-2m

t là độ chôn sâu: t = 0,8m Giá trị t/ đ-ợc tính:

) ( 3 , 2 8 , 0 2

3 8 , 0

l

t     

t' 0,8m

l

Hình (II – 4): Các kích th-ớc nối đất cọc

Thay số liệu vào (II – 5 ) ta có:



































3 3 , 2 4

3 3 , 2 4 ln 2

1 10 5

3 2 ln 5 , 2 14 , 3

2

10 33 , 1

2

2

coc

R

Vậy điện trở của một cọc là 43,87 

Sau khi tính đ-ợc Rc và Rmv ta tính điện trở nhân tạo theo công thức (II–3)

Trong công thức này ta chỉ mới biết Rc và R mv vậy ta phải tìm số cọc để Rnt đạt giá trị nhỏ nhất và phải đảm bảo nhỏ hơn hoặc bằng giá trị tính toán cho phép Rnt  0,993  mv và c phụ thuộc số cọc

ta sử dụng trong mạch vòng

Ta xét từng tr-ờng hợp theo tỷ số

l

a

với các thông số là:

L (chu vi mạch vòng) = 260m cách giữa các cọc a = 2.l =6m

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

43 6

260

1

a

L

l (chiều dài cọc) = 3 m

* Khi  2

l

a (có nghĩa là khoảng ta chọn 50 cọc

Tra bảng 4 phần phụ lục sách “h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA” ta có:

c = 0,58

Theo bảng 6 trong phần phụ lục sách “h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA” ta có:

thanh = 0,28

Điện trở nhân tạo trong tr-ờng hợp này là:

158 , 1 382 , 1 58 , 0 50 28 , 0 87 , 43

382 , 1 87 , 43 )

1





t

n

R

Vậy Rnt1>Rnt yc=0,928

Ph-ơng án này không đảm bảo yêu cầu

* Khi  1

l

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

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

6 , 86 3

260

2

a

L

Tra bảng 4 phần phụ lục sách “h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA” ta có:

c = 0,39

Theo bảng 6 trong phần phụ lục sách “h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA” ta có:

thanh = 0,19

Điện trở nhân tạo trong tr-ờng hợp này là:

974 , 0 382 , 1 39 , 0 100 19 , 0 87 , 43

382 , 1 87 , 43





nt

R

Vậy Rnt2<Rnt yc=0,993

Ph-ơng án này đảm bảo yêu cầu do giá trị điện trở nối đất nhỏ hơn giá trị điện trở yêu cầu

Vậy ta chọn Rn.t(2) = 0,974  Số cọc là 100 cọc Khoảng cách giữa các cọc là a = 3 m

* Ngoài việc nối đất cho phía 110 kV thì ta có thể nối đất cho các cột thu lôi độc lập hoặc ta cần tính toán nói đất làm việc cho phía hạ áp 22 kV

II _3 : ở đây ta sẽ tính toán nối đất làm việc cho phía hạ áp 22

kV :

Yêu cầu nối đất an toàn phía 22 kV là :Ryc 4 

Mạch vòng bao quanh trạm có hình chữ nhật EFGH có kích th-ớc nh- sau:

Chiều dài l1 = 35m ; Chiều rộng l2 = 20m

Kmùa (thanh) = 1,6 vậy  = .1,6 = 0,9.1,6.102=1,44.102 (.m)

L là chu vi mạch vòng: L = 2.(l1 + l2) = 2.(35+20) = 110m

d là đ-ờng kính thanh nối: d = b/2 = 50/2 = 25 (m.m) = 2,5.10-2

m

t là độ chôn sâu (để đảm bảo cho  ổn định ) : t = 0,8m

k là hệ số phụ thuộc hình dạng của hệ thống nối đất Ta có:

G

H Hình (II – 3 ):Sơ đồ nối đất mạch vòng

l1

l2

75 , 1 20

35

2

1  

l

l

Tra b¶ng (2 – 5) s¸ch “h-íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp KT§CA”

®-îc

k =6,78

Thay sè vµo biÓu thøc (II – 3) ta cã:

).

( 317

, 1 10 5 , 2 8 , 0

110 78 , 6 ln 110 14 , 3 2

144

ln

2 2





















d t

L k L

R m v





Rn t=Rmv=1,317 () < Ryc= 4 ()