Đồ án thuyết minh và những bản vẽ thiết kế chống sét cho trạm biến áp 220 kV

Gây nên hư hỏng các thiết bị điện có thể gây đến việc cung cấp điện bị ngừng toànbộ trong thời gian dài làm ảnh hưởng tới việc sản xuất điện năng cùng các ngành kinh tế và Bộ phận nối đấ

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng trong cuộc sống, là một ngành then chốt, mũi nhọn hết sức quan trọng và

nó cũng không thể thiếu được trước công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá ở nước ta

Trải qua nhiều năm, ngày nay dưới vận hội mới, thời kỳ đổi mới của đất nước,chúng ta lại cần quan tâm hơn nữa trong ngành năng lượng đặc biệt là ngành điện đó là nhucầu cấp thiết của toàn xã hội

Đặc thù của hệ thống nguồn điện thường đặt ở xa những trung tâm tiêu thụ điệnnăng nên phải chuyển qua những máy biến áp tăng hoặc giảm Ở nước ta, do có thời tiếtnhiệt đới gió mùa mà hệ thống điện lại trải dài từ Bắc vào Nam, do đó phải đi qua nhiềuvùng có thời tiết khí hậu khác nhau và đặc biệt là những nơi có độ ẩm cao, mật độ giông sétnhiều và thiệt hại do giông sét gây ra cho ngành điện và các ngành khác trong nền kinh tếquốc dân là rất lớn

Vì vậy, chúng ta cần phải đầu tư, nghiên cứu và tìm ra những giải pháp tối ưu nhất

để bảo vệ chống giông sét cho những nhà máy điện và cho trạm biến áp Với yêu cầu cấpbách và cần thiết, qua đồ án tốt nghiệp này của em đã được hoàn thành gồm bản thuyếtminh và những bản vẽ thiết kế để chống sét cho trạm biến áp 220 kV

Do quá trình làm thiết kế cũng như trình độ và thời gian có hạn nên bản đồ án của

em không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy, Cô giáo trong

bộ môn Hệ thống điện, trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Cũng qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn sự tận tình hướng dẫn của thầyNguyễn Văn Thịnh cũng như các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn đã giảng dạy em trong suốtquá trình học tập tại trường và hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành nhiêm vụ thiết kế tốtnghiệp

Gây nên hư hỏng các thiết bị điện có thể gây đến việc cung cấp điện bị ngừng toàn

bộ trong thời gian dài làm ảnh hưởng tới việc sản xuất điện năng cùng các ngành kinh tế và

Bộ phận nối đất của hệ thống thu sét cần có điện trở nối đất bé để tập trung điện tíchcảm ứng phía mặt đất được dễ dàng và khi có dòng điện sét đi qua, điện áp trên các bộ phậnthu sét sẽ không đủ gây lên phóng điện ngược từ nó tới các công trình đặt gần

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

1 Công trình được bảo vệ an toàn cần được nằm gọn trong phạm vi bảo vệ của hệ

thống thu sét, hệ thống này có thể được đặt ngay trên bản thân công trình hoặc đặt cách lytuỳ thuộc vào hoàn cảnh và điều kiện của công trình Đặt hệ thống thu sét ngay trên bảnthân công trình có ưu điểm:

+ Tận dụng được phạm vi bảo vệ do đó sẽ giảm được độ cao của hệ thống thu sétnhư kim đặt trên xà của trạm biến áp hoặc treo dây chống sét trên cột điện

+ Khi có phóng điện sét dòng điện sẽ gây lên điện áp giáng trên điện trở nối đất vàtrên phần điện cảm của thân cột, trị số điện áp này là khá lớn và có thể phóng điện ngược từ

hệ thống thu sét đến bộ phận mang điện nếu cách điện giữa chúng không chịu nổi Do đóđiều kiện để đặt hệ thống thu sét trên công trình có mang điện là phải đảm bảo có mức cáchđiện cao và trị số điện trở tản của bộ phận nối đất

bé Đối với điện áp đường dây và trạm 110kV trở lên do có mức cách điện cao nên có thểđặt hệ thống thu sét ngay trên kết cấu của trạm phân phối công trình Đối với điện áp thấphơn việc đặt hệ thống thu sét ngay trên công trình sẽ gặp nhiều khó khăn và cũng không hợp

lý về kinh tế cũng như về kỹ thuật Trong trường hợp này hệ thống thu sét sẽ được đặt cách

ly với công trình, nếu khoảng cách quá bé thì vẫn có thể bị phóng điện không khí cũng nhưtrong đất từ hệ thống thu sét tới công trình

2 Nơi yếu nhất của trạm phân phối điện ngoài trời cấp điện cao áp 110kV trở lên làcuộn dây của máy biến áp vì vậy khi dùng cột thu lôi để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu

khoảng cách hai điểm nối vào hệ thống nối đất của cột thu lôi và vỏ máy biến áp theo đườngđiện trong đất phải lớn hơn 15m.

3 Phần dẫn điện của hệ thống thu sét (của bộ phận thu nhận sét và của dây nối đất)phải có đủ tiết diện nhằm thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng điện sét đi qua

4 Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi thì phải cho dây dẫnđiện vào ống chì và chèn vào đất

1.3 Giới thiệu về trạm biến áp được bảo vệ.

Trạm biến áp được bảo vệ là trạm biến áp phân phối điện ngoài trời cụ thể có cácthông số kỹ thuật như sau:

1.4 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét.

1.4.1 Phạm vi bảo vệ của một cột.

c'

0,75h

rx 1,5h

Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét

Bán kính bảo vệ của cột thu sét độ cao có sẵn cần được bảo vệ là:

 x

x

h h



1

6,1

(m)

Trong đó:

h: là độ cao cột thu sét

hx: là độ cao cần được bảo vệ trong trạm

h - hx = ha: chiều cao hiệu dụng của cộtNếu:

x

8,015,1

x 0,75 1

Nếu chiều cao của cột h > 30 m thì ta phải kể đến hệ số hiệu chỉnh nghĩa là:

rx(h 30 m) = rx pVới p là hệ số hiệu chỉnh: p = 5,h5

1.4.2 Phạm vi bảo vệ của 2 cột

Giả thiết khoảng cách giữa hai cột thu sét

- Nếu a  7h thì bất kỳ điểm nào cũng được bảo vệ

- Nếu a < 7h thì cột độc lập được xác định là:

7

0

a h

1,5h

h

Hình 1.2 : Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét

8,015,1

h

h h

0 0,75 1

h

h h

x

Nếu cột thu sét có độ cao h > 30 m thì h0 = h - 7a p

- Với 2 cột thu sét có chiều cao khác nhau:

L L

ho

h2 h1

Rx2 Rx1

x

Cét thø nhÊt

Cét gi¶ t ëng

hx

Hình 1.3: Phạm vi bảo vệ của hai cột có độ cao khác nhau

1.4.3 Với nhiều cột thu sét

- Trong nhiều trường hợp có nhiều cột thu sét ta phải xác định cho từng nhóm cộtgần nhau (với 3 hoặc 4 cột gần nhau) phối hợp để bảo vệ thu sét cho đường tròn ngoại tiếptam giác, tứ giác do các cột tạo nên, do đó sẽ được bảo vệ nếu:

D  8(h - hx) = 8haVới D là đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác hoặc tứ giác

Hình 1.4: Phạm vi bảo vệ của 3 và 4 cột thu sét

1.5 Khoảng cách bảo vệ an toàn trong không khí và đất

- Để có khoảng phóng điện trong không khí với khoảng cách là Sk thì điện áp tạiđiểm A khi có sét đánh sẽ là:

150R  d h x

Để có phóng điện trong đất thì điện áp tại điểm B sẽ là UB

UB  Is.Rd hay UB  150.RdTrong đó: UB = d

pd

E SdVới: d

1.6 Trình tự tính toán chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp 220kV

* Bố trí vị trí các cột thu sét đã chọn sao cho hợp lý

* Xác định chiều cao hiệu dụng của các cột thu sét

- Tính đường kính D của đường tròn ngoại tiếp tam giác hoặc tứ giác qua các đỉnhcột thu sét sao cho toàn bộ các cột có đường kính tam giác hoặc tứ giác đó được bảo vệ toàndiện khi điều kiện D  8ha được đảm bảo

* Lấy độ cao tác dụng lớn nhất để bảo vệ cho chiều cao hx áp dụng cho toàn trạm, taphải tính độ cao h của cột thu sét theo công thức:

h = ha + hx

* Kiểm tra khả năng bảo vệ đối với các vật nằm ngoài phạm vi mà cột thu sét bảo vệchúng

- Tính bán kính bảo vệ của một cột thu sét

- Tính độ cao lớn nhất h0 của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét và tính bán kính rox

mà chiều cao h0 bảo vệ

- Thể hiện bằng bản vẽ kèm theo khu vực bảo vệ như kích thước đã được tính ởphần trên

* Kiểm tra toàn bộ bản vẽ thiết kế nếu có xà nào đó mà cần bảo vệ còn nằm ở ngoàiphạm vi bảo vệ của các cột thu sét thì cần bố trí lại trên bản vẽ thiết kế, ta có thể bố trí lạicác cột thu sét hoặc tăng độ cao các cột thu sét Ngoài ra có thể tăng thêm các cột thu sétnếu điều kiện cho phép sao cho các độ cao cần được bảo vệ phải nằm trong phạm vi của cộtthu sét

1.6.1 Các độ cao trạm biến áp cần được bảo vệ

- Giả thiết nhà điều khiển 22kV đã được bố trí bảo vệ

- Các cột thu sét được bố trí trên hình vẽ (1.6) với các cột đặt trên các xà đỡ và 4 cộtđặt độc lập

Chiều dài a = 34 (m)Chiều rộng b = 17 (m)

p =

2

43 43

ha = 7 , 31

8

5 , 58

8  

D

(m)

- Chọn ha max = 7,5 (m) cho các cột thu sét

- Kiểm tra lại với phần thiết bị nằm giữa 2 cấp điện áp với giả thiết rằng chiều cao cầnbảo vệ ở cả 2 phía điện áp là bằng nhau

Cụ thể ở đây là các tam giác: (20,24,25); (20,21,25); (21,25,26); (21,26,22); (22,26,27);(22,27,23); (23,27,28)

* Xét tam giác (20,24,25) và (23,27,28)

a = 17 (m)

p =

2

18 50

8  

D

(m) Qua tính toán ta thấy chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột này đều nhỏ hơn hamax=7,5m nên khu vực giữa 2 cấp điện áp 110kV và 220kV đều nằm trong phạm vi an toàn

2) Xác định độ cao của cột thu sét

Theo công thức: h = hx + ha

- h là độ cao cột thu sét

- hx là chiều cao của vật cần được bảo vệ

- ha là độ cao tác dụng của các cột thu sét

- Độ cao cột thu sét tính toán là: h = 10,5 + 7,5 = 18 (m)

3) Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phía ngoài trạm.

3.1 Phía điện áp 220 kV

a) Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét.

- Bán kính bảo vệ của cột thu sét cao 24,5 (m) bảo vệ cho hx = 17 (m)

Vì hx = 17 (m) > 2h/3 = 16,3

rx = 0,75 h(1 – hx/h) = 0,75x24,5(1-17/24,5) = 5,625 (m)

- Bán kính bảo vệ của cột thu sét cao 24,5 (m) bảo vệ cho hx = 11 (m)

Vì hx = 11 (m) < 2h/3 = 16,3

rx = 1,5 h(1 – hx/0,8h) = 1,5x24,5(1-11/0,8x24,5)= 16 (m)

b) Phạm vi bảo vệ của các cặp cột

- Xét các cặp cột (1-2); (2-3); (3-4); (4-5); (5-6); (6-7); (7-8); (8-9); (9-10); (10-11); (11-12); (12-13); (13-14); (14-15); (15-16); (16-17); (17-18); (7-13); (8-14); (9-15); (10-16); (11-17); (12-18); (22-23)

rox = 0,75xh0(1 - hx/h0) = 0,75x19,6(1 – 17/19,6) = 1,95 (m)

Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5xh0(1 - hx/0,8h0) = 1,5x19,6(1 – 11/0,8x9,6) = 8,8 (m)

- Xét nhóm cột (1-7); (2-8); (3-9); (4-10); (5-11); (6-12); (15-19) Có:

l = 17 (m)

h0 = 24,5 -17/7 = 22 (m) Với hx = 17 (m) > 2h0/3

rox = 0,75xh0(1 - hx/h0) = 0,75x22(1 - 17/22) = 3,75 (m)

Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5xh0(1 - hx/0,8h0) = 1,5x22(1 – 11/0,8x22) = 12,4 (m)

- Xét cặp cột (14-20); (17-22); (18-23) Có:

l = 43 (m)

h0 = 24,5 -43/7 = 18,4 (m) Với hx = 17 (m) > 2h0/3

rox = 0,75.h0(1 - hx/h0) = 0,75.18,4(1 - 17/18,4) = 1.05 (m)

Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5.h0(1 - hx/0,8h0) = 1,5.18,4(1 – 11/0,8.18,4) = 7 (m)

- Xét cặp cột (20-21); (21-22) Có:

l = 51 (m)

h0 = 24,5 -51/7 = 17,2 (m) Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5xh0(1 - hx/0,8h0) = 1,5x17,2(1 – 11/0,8x17,2) = 5.2 (m)

- Xét cặp cột 13-20 Có:

l = 54,8 (m)

h0 = 24,5 - 54,8/7 = 16,67 (m) Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5h0(1 - hx/0,8h0) = 1,5x16,68(1 – 11/0,8x16,68) = 4,38 (m)

3.2.Phía điện áp 110kV

a) Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét.

- Bán kính bảo vệ của cột thu sét cao 18 (m) bảo vệ cho hx = 10,5 (m)

Vì hx = 10,5 (m) < 2h/3 = 12m

rx = 1,5 h(1 – hx/0,8h) = 1,5x18x(1-10,5/0,8x18)= 7,3 (m)

- Bán kính bảo vệ của cột thu sét cao 18 (m) bảo vệ cho hx = 7 (m)

Vì hx = 7 (m) < 2h/3

rx = 1,5 h(1 – hx/0,8h) = 1,5x18x(1-7/0,8x18)= 13,875 (m)

b) Phạm vi bảo vệ của các cặp cột

- Xét các cặp cột (24-25); (25-26); (27-28); (24-29); (30-31); (31-32); (32-33); 34); (27-33); (28-34) Có:

l = 30 (m)

h0 = 18 -30/7 = 13,7 (m) Với hx = 10,5 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x13,7x(1 – 10,5/13,7) = 2,4 (m) Với hx = 7 (m) < 2h0/3

rox =1,5h0(1 - hx/h0) = 1,5x13,7x(1 - 7/0,8x13,7) = 7,425 (m)

- Xét cặp cột (26-27) Có:

l = 50 (m)

h0 = 18 -51/7 = 10,86 (m) Với hx = 10,5 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0)

= 0,75x10,86x(1 - 10,5/10,86) = 0,27 (m)

Với hx = 7 (m) > 2h0/3

rox =0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x10,86x(1 - 7/10,86) = 2,895 (m)

- Xét cặp cột (29-30) Có:

l = 20 (m)

h0 = 18 -20/7 = 15 (m)

- Xét căp cột (20-24); (23-28) có l = 17m.

Hai cặp cột này có chiều cao khác nhau vì vậy ta sẽ tính theo công thức sau:

C?t th? nh?t C?t gi? tu?ng

6,1

h h h



h1: chiều cao cột phía 110kv = 18 m

h2: chiều cao cột phía 220kV = 24,5 m

 a’ = 17 - 24,5 18

5 , 24

18 1

6 , 1

27 - 26 50 0,27 2,895

B¶ng 1.2: b¸n kÝnh b¶o vÖ cña c¸c cÆp cét phÝa ®iÖn ¸p 110kV

4) Hình vẽ phạm vi bảo vệ của phương án.

Hình1.9: Phạm vi bảo vệ phương án 1

* Nhận xét: Phương án đặt cột thu lôi như phương án trên đảm bảo khả năng chống

sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong trạm

B Phương án 2.

- Giả thiết nhà điều khiển 22kV đã được bố trí bảo vệ

- Các cột thu sét được bố trí trên hình vẽ (1.8) với các cột đặt trên các xà đỡ và 4 cộtđặt độc lập phía điện áp 110 kV ta giữ nguyên như phương án 1

a = 26 (m)

b = 34 (m)

D = 34  2 26 2 = 42,8 (m)

ha = 5 , 35

8

8 42

 ta chọn hamax = 7m

2) Xác định độ cao của cột thu sét

Theo công thức: h = hx + ha

- h là độ cao cột thu sét

- hx là chiều cao của vật cần được bảo vệ

- ha là độ cao tác dụng của các cột thu sét +Phía điện áp 220kV

- Độ cao cột thu sét tính toán là: h = 10,5 + 7 = 17,5 (m)

3) Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phía ngoài trạm.

3.1 Phía điện áp 220 kV

a) Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét.

- Bán kính bảo vệ của cột thu sét cao 24 (m) bảo vệ cho hx = 17 (m)

Vì hx = 17 (m) > 2h/3 = 16 (m)

rx = 0,75 h(1 – hx/h) = 0,75.24.(1-17/24)= 5.25 (m)

- Bán kính bảo vệ của cột thu sét cao 24 (m) bảo vệ cho hx = 11 (m)

Vì hx = 11 (m) < 2h/3 = 16 (m)

rx = 1,5 h(1 – hx/0,8h) = 1,5x24x(1-11/0,8x24)= 15,375 (m)

b) Phạm vi bảo vệ của các cặp cột

- Xét các cặp cột (1-2); (2-3); (3-4); (4-5); (5-6); (6-7); (7-8); (8-9); (9-10); (10-11); (11-12); (13-14); (14-15); (15-16); (16-17); (17-18); (1-7); (2-8); (3-9); (4-10); (5-11); (6-12); (7-13); (8-14); (9-15); (10-16); (11-17); (12-18); (21-22)

rox = 0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x19x(1 – 17/19) = 1,5 (m)

Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5h0(1 - hx/0,8h0) = 1,5x19x(1 – 11/0,8x19) = 7,875 (m)

- Xét các cặp cột (14-19); (17-21); (18-22) Có:

l = 26 (m)

h0 = 24 -26/7 = 20,3 (m)Với hx = 17 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x20,3x(1 - 17/20,3) = 2,475 (m)

Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5h0(1 - hx/0,8h0) = 1,5x20,3x(1 – 11/0,8x20,3) = 9,825 (m)

- Xét các cặp cột (19-15); (16-21) Có:

l = 42,8 (m)

h0 = 24 - 42,8/7 = 17,9 (m)Với hx = 17 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x17,9x(1 - 17/17,9) = 0,675 (m)

Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5h0(1 - hx/0,8h0) = 1,5.22x(1 – 11/0,8x22) = 12,4 (m)

- Xét các cặp cột (15-20); (16-20) Có:

l = 31 (m)

h0 = 24 -31/7 = 19,5 (m)Với hx = 17 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x19,5x(1 - 17/19,5) = 1,875 (m)

Với hx = 11 (m) < 2h0/3

rox = 1,5h0(1 - hx/0,8h0) = 1,5x19,5x(1 – 11/0,8x19,5) = 8,625 (m)

- Xét các cặp cột (19-20); (20-21) Có:

l = 51 (m)

h0 = 24 -51/7 = 15,86 (m) Với hx = 11 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x15,86x(1 – 11/15,86) = 3,645 (m)

- Xét cặp cột (13-19) Có:

l = 54,8 (m)

h0 = 24 -54,8/7 = 16,17 (m) Với hx = 11 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x16,17x(1 – 11/16,17) = 3,88 (m)

3.2 Phía điện áp 110kV

a) Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét.

- Bán kính bảo vệ của cột thu sét cao 17,5 (m) bảo vệ cho hx = 10,5 (m)

Vì hx = 10,5 (m) < 2h/3 = 12 (m)

rx = 1,5h(1 – hx/0,8h) = 1,5x17,5x(1-10,5/0,8x17,5)= 6,56 (m)

- Bán kính bảo vệ của cột thu sét cao 17,5 (m) bảo vệ cho hx = 7 (m)

Vì hx = 7 (m) < 2h/3

rx = 1,5h(1 – hx/0,8h) = 1,5x17,5x(1-7/0,8x17,5)= 13,125 (m)

b) Phạm vi bảo vệ của các cặp cột.

- Xét các cặp cột (24-25) (25-26) (27-28) (24-29) (30-31) (31-32) (32-33) (33-34)(27-33) (28-34) Có:

l = 30 (m)

h0 = 17,5 -30/7 = 13,2 (m)Với hx = 10,5 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x13,2x(1 – 10,5/13,2) = 2,025 (m)

Với hx = 7 (m) < 2h0/3

rox =1,5h0(1 - hx/h0) = 1,5x13,2x(1 - 7/0,8x13,2) = 6,675 (m)

- Xét cặp cột (26-27) Có:

l = 50 (m)

h0 = 17,5 -51/7 = 10.36 (m)Với hx = 10,5 (m) > 2h0/3

rox = 0,75,h0(1 - hx/h0)

= 0,75x10,36x(1 - 10,5/10,36) = 0,105 (m)

Với hx = 7 (m) > 2h0/3

rox =0,75h0(1 - hx/h0) = 0,75x10,36x(1 - 7/10,36) = 2,52 (m)

- Xét cặp cột (29-30) Có:

l = 20 (m)

h0 = 17,5 -20/7 = 14,5 (m)Với hx = 10,5 (m) > 2h0/3

rox = 0,75h0(1 - hx/h0)

= 0,75x14,5x(1 - 10,5/14,5) = 3 (m)

Với hx = 7 (m) < 2h0/3

rox =1,5h0(1 - hx/0,8h0) = 1,5x14,5x(1 - 7/0,8x14,5) = 8,625 (m)

6,1

h h h



h1: chiều cao cột phía 110kv = 17,5 (m)

h2: chiều cao cột phía 220kV = 24 (m)

 a’ = 17 - 24 17,5

24

5 , 17 1

6 , 1

C?t th? nh?t C?t gi? tu?ng

Cột Khoảng cách

(m)

rox (m)Với hx = 10,5m Với hx=7m

B¶ng 1.4: b¸n kÝnh b¶o vÖ cña c¸c cÆp cét phÝa ®iÖn ¸p 110kV

4) Hình vẽ phạm vi bảo vệ của phương án 2

Hình 1.12: Phạm vi bảo vệ của phương án 2

* Nhận xét: Phương án đặt cột thu lôi như phương án trên đảm bảo khả năng chống

sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong trạm

1.7 So sánh và lựa chọn phương án.

Qua tính toán và vẽ phạm vi bảo vệ hai phương án, ta thấy rằng cả hai phương ánđều đạt chỉ tiêu về kỹ thuật, các vật cần bảo vệ đều nằm trong phạm vi bảo vệ của các cộtthu sét

Có 11 cột đặt trên các xà đỡ thanh góp có độ cao 11m

Có 8 cột đặt trên các xà đón dây có chiều cao là 17 và 4 cột đặt độc lập

+ phớa điện ỏp 110kV :

Số lượng cột: 11 cột

Chiều cao cột: 18 m

Cú 7 cột đặt trờn cỏc xà đỡ thanh gúp cú độ cao 7m

Cú 4 cột đặt trờn cỏc xà đún dõy cú chiều cao là 10,5m

 Số lượng sắt thộp cần phải xõy thờm trong phương ỏn 1 là:

H = 11x(24,5 - 11) + 8x(24,5 - 17) + 4x24,5 + 7x(18 - 7) + 4x(18 - 10,5) = 413,5 (m)

Cú 17 cột đặt trờn cỏc xà đỡ thanh gúp cú độ cao 11 m

Cú 1 cột đặt trờn cỏc xà đún dõy cú chiều cao là 17 và 4 cột đặt độc lập

+ phớa điện ỏp 110kV :

Số lượng cột: 11 cột

Chiều cao cột: 17,5 m

Cú 7 cột đặt trờn cỏc xà đỡ thanh gúp cú độ cao 7m

Cú 4 cột đặt trờn cỏc xà đún dõy cú chiều cao là 10,5m

 Số lượng sắt thộp cần phải xõy thờm trong phương ỏn 2 là:

H = 17x(24 - 11) + 1x(24 - 17) + 4x24 + 7x(17,5 - 7) + 4x(17,5 - 10,5) = 425,5 (m)

* Kết luận: Qua tớnh toỏn ta thấy phương ỏn 2 cú khối lượng sắt thộp phải xõy thờm

nhiều hơn so với phương ỏn 1, tuy nhiờn số lượng là khụng đỏng kể mà ta thấy rằng phương

ỏn 2 cú cỏch bố trớ hợp lý hơn phương ỏn 1 và phạm vi bảo vệ của phương ỏn 2 cũng tốt hơnphương ỏn 1 Vỡ vậy ta chọn phương ỏn 2 làm phương ỏn thiết kế chống sột đỏnh trực tiếpcho trạm biến ỏp trong đồ ỏn này

Chương 2:

Tính toán hệ thống nối đất cho

* Nối đất an toàn.

Hay còn gọi là nối đất bảo vệ có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi thiết bịcách điện bị hư hỏng tức là nối đất của mỗi bộ phận kim loại bình thường không mang điệnnhư: Vỏ máy biến áp, máy cắt điện, các giá đỡ kim loại

Khi cách điện bị hư hỏng ở trên các bộ phận này sẽ xuất hiện điện thế nhưng do được nốiđất nên giữ được mức điện áp thấp, đảm bảo an toàn cho người và vật khi tiếp xúc vớinhững bộ phận này

* Nối đất chống sét

Mục đích là làm tản dòng điện sét vào trong đất khi có sét đánh vào cột thu sét hoặc trênđường dây, do đó nối đất chống sét hạn chế được dòng điện sét đi tới các thiết bị điện cầnđược bảo vệ

Trong các Trạm biến áp, nguyên tắc là phải thiết kế và xây dựng tách dời hai hệ thống nốiđất là nối đất làm việc và nối đất bảo vệ để đề phòng khi có dòng điện ngắn mạch lớn haydòng điện sét đi vào hệ thống nối đất làm việc sẽ không gây nên điện thế cao trên hệ thốngnối đất bảo vệ

Trong thực tế công việc này rất khó thực hiện được vì nhiều lý do nên người ta chỉ dùngmột hệ thống nối đất chung để thực hiện cả hai nhiệm vụ

Vì lẽ đó, hệ thống nối đất chung này phải thoả mãn yêu cầu hai loại nối đất nghĩa là phải cómột điện trở nối đất nhỏ hơn hoặc bằng điện trở nhỏ nhất của một trong hai điện trở của hệthống nối đất đã kể trên

2.2 Các yêu cầu chung của hệ thống nối đất.

- Bộ phận nối đất có trị số điện trở nối đất càng nhỏ thì sẽ thực hiện tốt nhiệm vụ tản dòngđiện sét trong đất và giữ sự ổn định điện thế trên các thiết bị được nối đất ở mức thấp ổnđịnh

- Tuy nhiên, việc đặt điện trở nối đất sẽ làm cho chi phí về vốn đầu tư xây dựng sẽ tăng lênnhiều, do đó phải có quy định tiêu chuẩn trị số cho phép của điện trở nối đất

- Đối với nối đất làm việc trị số điện trở nối đất cho phép quyết định tình trạng làm việc củamỗi thiết bị

+ Với các thiết bị có điểm trung tính không nối đất trực tiếp điện trở yêu cầu là: Ryc  250/

I (nếu hệ thống này chỉ dùng cho thiết bị cao cấp)

+ Với các thiết bị nối đất trực tiếp điện trở yêu cầu là:

Ryc  0,5 

+ Với hệ thống có điểm trung tính cách điện và hệ thống nối đất cho cả thiết bị cao áp và hạ

áp thì trị số điện trở yêu cầu là:

Ryc  250/I ( nhưng R  10  )

Trong đó:

I: Tuỳ theo mỗi trường hợp có trị số khác nhau

- Đối với nối đất an toàn thì điện trở được chọn sao cho các trị số điện áp bước và điện áptiếp xúc trong mọi trường hợp đều không vượt quá trị số điện trở cho phép

- Ngoài việc đảm bảo trị số điện trở nối đất quy định và giảm điện trở nối đất của hệ thốngnối đất còn cần phải chú ý đến việc cải thiện phân bố điện thế trên toàn bộ điện tích củatrạm biến áp

2.3 Hệ số mùa

Ta biết rằng đất là một môi trường phức tạp không đồng nhất về kết cấu và thành phần, do

đó điện trở suất của đất phụ thuộc vào nhiều thành phần mà chủ yếu là do khí hậu

Do vậy khi thiết kế hệ thống nối đất cần chú ý đến trị số lớn nhất về trị số tính toán điện trởsuất của đất có thể có trong các mùa

+ Nối đất tự nhiên là sử dụng các nối đất có sẵn như dây chống sét, cột thu sét, các kết cấukim loại của móng công trình, các đường ống nước,

+ Nối đất nhân tạo nhằm mục đích thoả mãn các yêu cầu nối đất của các công trình khi mà

sử dụng nối đất tự nhiên không đảm bảo được

2.5 Các tham số ảnh hưởng đến nối đất.

- Ảnh hưởng của kích thước hình học

- Ảnh hưởng của cách bố trí điện cực

- Ảnh hưởng của trị số điện trở nối đất

2.6 Hiện tượng phóng điện xung kích.

Khi có dòng điện sét đi vào điện cực nối đất sẽ gây ra một điện trường rất lớn trên bề mặtđiện cực và trong đất Điện trường sẽ đạt đến một mức giới hạn nhất định nào đó thì sẽ xảy

ra hiện tượng phóng điện trong đất Các tia lửa điện phóng điện xung quanh điện cực tạo ra

ở đó một vùng hồ quang lúc này cực nối đất được xem như là to ra và điện trở nối đất giảm

Rxk = R.xk

Với xk là hệ số xung kích: xk < 1

2.7 Tính toán nối đất cho trạm biến áp 220/110kV Vật Cách.

2.7.1 Các số liệu đã cho dùng để tính toán nối đất:

- Điện trở suất đo của trạm được  = 90 m

- Điện trở cột của đường dây gần trạm chọn RC = 10 

- Dây chống sét của đường dây là loại C70

+ Tra bảng ta có ro = 2,38 /km

- Khoảng vượt đường dây 220 kV: l = 300 m, số lộ n = 6

- Khoảng vượt đường dây 110 kV: l = 200 m, số lộ n = 4

- Dạng sóng tính toán của dòng điện sét

t

kh i I

I

t

kh i t

a I

s

d s

ds s

d s s

- Mạng 220kV và 110kV là mạng có dòng điện chạm đất lớn nên hệ thống nối đấtchung phải có trị số điện trở nối đất nhỏ hơn 0,5

nt

tn nt

ht

R

R R

R

Từ đó ta rút ra:

5,0

5,0





tn

tn nt R

R R

Trong đó: + Rtn là điện trở nối đất tự nhiên

+ Rnt là điện trở nối đất nhân tạo+ Rht là điện trở nối đất của hệ thống nối đất

2.7.3 Nối đất an toàn

a) Điện trở nối đất tự nhiên của trạm.

- Trạm thiết kế có 6 lộ đường dây 220kV nối vào trạm và 4 lộ ra ở cấp điện áp110kV cả 10 đường dây này đều có treo dây chống sét trên toàn tuyến đường dây nên chophép nối hệ thống dòng chống sét của đường dây vào hệ thống nối đất của trạm do đó điệntrở nối đất tự nhiên của trạm cũng chính là phần điện trở nối đất của dây thu sét và cột điệncủa đường dây 220kV và 110kV trong khoảng vượt được tính theo công thức:

4

12

c tn

R R

R n

R

Trong đó: + Rtn điện trở nối đất tự nhiên

+ Rc là điện trở nối đất của cột điện Rc = 10

+ Rdcs là điện trở của dây chống sét trong khoảng vượt+Với phía điện áp 110kV

Rdcs = r0 l = 200 x 2,38x10-3 = 0,476 ()

Thay số vào ta có:

) ( 489 , 0 4

1 476 , 0

10 2

1

10

1 714 , 0

10 2

1

10

39 , 0 489 , 0

b) Tính toán điện trở nối đất nhân tạo của trạm.

Ta sẽ sử dụng nối đất dạng mạch vòng xung quanh trạm cách bố trí như hình vẽ(2.1).Mỗi đầu ta lấy lùi lại 1m để cách xa móng trạm  kích thước của mạch vòng như sau:

Chu vi mạch vòng: P = 201 + 146 + 166 + 61 + 33 + 83 = 690 (m)

Diện tích mạch vòng: S = 83x33 + 146x166 = 26975 (m2)

Vì điều kiện RNT  1  nên lấy RNT = 1  Ta thiết kế hệ thông nối đất theo điện trở nối đất nhân tạo.

a Tính toàn nối đất mạch vòng quanh trạm.

.

ln 2

2

d h

L k L R

T MV





 

Trong đó:

 RT: điện trở của thanh nối đất

 tt : điện trở suất tính toán

m

mt do

ln 2

2

d h

L k L R

690 42 , 6 ln 690 2

10 44

Ta có: RMV < Ryc =1  nên không phải đóng cọc vào hệ thống nối đất

 Điện trở nối đất của hệ thống nối đất an toàn: