do an tn 2 (1)

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn tổng pham vi bảo vệ các cột đơn cộng lại.Nhưng để các cột thu lôi có thể

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống điện là một phần của hệ thống năng lượng nó bao gồm các nhà máy điện, mạng lưới điện và các hộ tiêu thụ điện Nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như nhiệt năng, cơ năng…thành điện năng Mạng lưới điện truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ điện.

Giông sét là hiện tượng tự nhiên, là sự phóng tia lửa điện khổng lồ trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất, khi sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào các công trình điện, không những gây thiệt hại về mặt kinh tế mà còn đe doạ đến tính mạng của con người Vì thế cần thiết phải có các hệ thống chống sét và biện pháp để bảo vệ an toàn khi có sét đánh vào trạm biến áp.

Qua một thời gian tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp 110/35 kV, em đã hoàn thành yêu cầu cô giáo đưa ra Trong thời gian tính toán thiết kế với kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu xót.

Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo để em hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này, đặc biệt là

cô giáo Nguyễn Thị Khánh đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ em trong suốt quá trình

làm đồ án để em hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.

Em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Hoàn

CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM 110 kV KIM ĐỘNG1.1 Tổng quan về trạm E28.2

Trạm biến áp 110 kV Kim Động (E28.2) đươc xây dựng tại Thôn Nghĩa Giang ,

Xã Toàn Thắng ,Huyện Kim Động, Tỉnh Hưng Yên trên diện tích 2882,25 m 2 .Cấp điện cho huyện Kim Động, Khoái Châu, Văn Giang, 1 phần huyện Yên Mỹ thuộc tỉnh Hưng Yên Trạm đươc chính thức đưa vào vân hành và khai thác vào tháng 6/2011 hiện tại công suất của trạm 103000 kVA Công suất đặt một máy biến áp là 25000 kVA máy biến áp T1 Năm 2007 trạm nâng công suất lên 40000 kVA vào tháng 12/2013 trạm mở rộng thêm ngăn lộ máy biến áp thứ 2 với công suất 63000kVA Thiết bị trong trạm là của hãng PUDUCHERY ,SIEMENS …vv Cung cấp đồng bộ các thiết bị đóng cắt , rơle bảo vệ

Máy biến áp chính do nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất :

+) Trạm được lắp đặt hiện tại có 2 máy biến áp là : Máy biến áp T1 110/35/22

kV – 40000 kVA và máy biến áp T2 110/35/22 kV – 63000 kVA

+) Nguồn cấp điện gồm 2 nguồn :

Đường dây 110 kV : 172 E28.1 Phố Nối - Kim Động

Đường dây 110 kV : 172 E28.1 Kim Động - Phố Cao

+) Phụ tải của trạm E28.2 có 2 cấp điện áp 35 kV và 22 kV gồm :

ĐDK 373 , 374 : Huyện Khoái Châu

ĐDK 371 : Huyện Văn Giang

ĐDK 372 : Huyện Kim Động

ĐDK 471 : Thành phố Hưng Yên

+) Tự dùng của trạm E28.2 gồm có :

TD 41 đươc lấy điện từ thanh cái C41

TD 42 đươc lấy điện từ thanh cái C42

Nhà sản xuất : Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh

Kiểu loại : BQBT 40000 kVA – 115 kV

Số hiệu : 02334-02

Kiểu làm mát : ONAF ( dầu và quạt gió )

-Các số liệu và đặc tính kỹ thuật cơ bản trong bảng 1.1 phụ lục

+) Máy biến áp chính (T2)

Nhà sản xuất : Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh

Kiểu loại : BQBT 63000 kVA – 115 kV

Số hiệu : 034335-01

Kiểu làm mát : ONAF ( dầu và quạt gió )

-Các số liệu và đặc tính kỹ thuật cơ bản trong bảng 1.2 phụ lục

+) TD 41

Kiểu loại BAD -23/0,4 kV

Nhà máy chế tạo TBĐ Đông Anh

Kiểu làm mát ONAN

Các số liệu kỹ thuật cơ bản trong bảng 1.3 phụ luc

b)Các thiết bị ngoài trời

+) Dao cách ly 172-7

Kiểu loại – Mã hiệu: RC 123 Chém ngang.

Hãng sản xuất: PUDUCHERY-605 111, INDIA

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 3s

Kiểu chuyển động: Liên động 3 pha

Phương pháp đóng - cắt: Đóng - Cắt từ xa, tại chỗ bằng điện, bằng tay

+) Dao cách ly 132-3

Kiểu loại – Mã hiệu: RC 123 Chém ngang.

Hãng sản xuất: PUDUCHERY-605 111, INDIA

Số chế tạo: 004E FEE

Kiểu chuyển động: Liên động 3 pha

Phương pháp đóng - cắt: Đóng - Cắt từ xa, tại chỗ bằng điện, bằng tay

+) Chống sét 1T2

Thông số trong bảng 1.3

Kiểu loại – Mã hiệu: EMP

Hãng/nước sản xuất: ANH

Số chế tạo:

Năm sản xuất:

Năm đưa vào vận hành:19/06/2001

+) Mạch cầu 112

Kiểu loại – Mã hiệu: RC 123 Chém ngang.

Hãng sản xuất: PUDUCHERY-605 111, INDIA

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 3s

Kiểu chuyển động: Liên động 3 pha

Phương pháp đóng - cắt: Đóng - Cắt từ xa, tại chỗ bằng điện, bằng tay

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức thanh cái:

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức thanh cái:

Loại cách điện: không khí

Kích thước : Cao 1450mm Dài 800mm Rộng 1000mm.

+) Tủ hợp bộ trung thế ngăn lộ 371

Kiểu loại – Mã hiệu: 8BT1

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức thanh cái:

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức thanh cái:

Loại cách điện: không khí

Kích thứơc: Cao 1450mm Dài 800mm Rộng 1000mm.

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức thanh cái:

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức thanh cái:

Loại cách điện: không khí

Kích thứơc: Cao 1450mm Dài 800mm Rộng 1000mm.

+) Tủ TUC31

-Biến điện áp: VK36 Công suất:100 VA

Cấp chính xác:0.5 cho (+a – n -); 3P cho (+da – dn-)

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch:

Dòng điện định mức của cầu chì: 10A

*) Phía 22 kV

+) Máy cắt MC431

Kiểu loại – Mã hiệu: 8BK20

Hãng sản xuất: SIEMENS – INDONESIA

Năm sản xuất: 2001

Điện áp định mức: 24 kV

Dòng điện định mức thanh cái: 1250 A

Dòng điện ngắn mạch định mức: 25 kA

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức thanh cái: 25 kA/3s

Loại cách điện: không khí

Rơle bảo vệ (ghi dõ mác)

Kiểu loại – Mã hiệu: 7RW6000 – 5EA00 – 1DA0/BB

Hãng sản xuất: SIEMENS - Đức

Tủ cầu dao phụ tải.

Kiểu loại – Mã hiệu: 8BK20

Dòng điện định mức: 2110

Dòng điện ngắn mạch định mức: 25 kA

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch: 3s

Dòng điện định mức của cầu chì: 6.3 A

+)M áy cắt MC471

Kiểu loại – Mã hiệu: 8BK20

Hãng sản xuất: SIEMENS – INDONESIA

1.4 Sơ đồ mặt bằng bố trí các thiết bị trong trạm

Phòng ắc quy

Phòng thông tin

312 374 372 TUC32

331 331 331 331 331 331 331 331

Da?y tủ điề u khiển MBA

D a?y tủ bảo vệ MBA

ĐD K - 110kVKim Đ ộng - Phố Cao

CHƯƠNG 2.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO TRẠM2.1 Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét

2.1.1 Phạm vi bảo vệ của cột thu sét

Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà là ngược lại dùng để thu hút phóng điện sét về phía nó bằng cách sử dụng các mũi nhọn nhân tạo sau đó dẫn dòng điện sét xuống đất

Sử dụng các cột thu sét với mục đích là để sét đánh chính xác vào một điểm định sẵn trên mặt đất chứ không phải vào bất kỳ điểm nào trên công trình.Cột thu sét tạo ra một khoảng không gian gần cột thu sét (trong đó có vật cần bảo vệ),ít có khả năng bị sét đánh gọi là pham vi bảo vệ

a Phạm vi bảo vệ của cột thu sét độc lập

Phạm vi bảo vệ của cột thu sét độc lập là miền giới hạn bởi mặt ngoài của hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình.

)(

1

6,1

X X

h h

+

=

(2.1) Trong đó :

b

c

0,75h 1,5h

0,8h h

Hình 2.1 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét

Bán kính được tính toán theo công thức sau:

Nếu h > 30m thì p =

5, 5 h

b Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau

Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn tổng pham vi bảo vệ các cột đơn cộng lại.Nhưng để các cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa

2 cột thỏa mãn a ≤ 7 (trong đó h là độ cao cột thu sét).Phần bên ngoài khoảng cách giữa hai cột có phạm vi bảo vệ giống như một cột.Phần bên trong được giới hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm là hai đỉnh cột và điểm có độ cao h 0 : phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột được xác định theo công thức:

7

0

a h

(2.4) Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đường nối chân cột là

r x0 và được xác như sau:

Nếu h > 30m thì p =

5,5 h

Khi đó tính theo công thức p

a h h

Hình 2.2 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao giống nhau

c Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao khác nhau

Trường hợp hai cột thu sét có độ cao h 1 và h 2 khác nhau thì việc xác định bảo vệ được xác định như sau:

Vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao (cột 1) và cột thấp (cột 2) riêng rẽ Qua đỉnh cột thấp ( cột 2) vẽ đương thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm

3 điểm này được xem là đỉnh của một cột thu sét giả định Cột 2 và cột 3 hình thành đôi cột có độ cao bằng nhau và bằng h 2 với khoảng cách a’.Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột thu lôi 3 có độ cao h 2 Điểm này được xem như đỉnh của cột thu sét giả định.Ta xác định được các khoảng cách giữa hai cột có cùng độ cao h 2 là a và x như sau:

0,2h1

0,8h1 h1ho

1

2 1

h

h h

(2.8)

Nếu

1 2

1

2 1

h

h h

(2.9)

x a

a'= −

Phần còn lại giống phạm vi bảo vệ cột 1

d Phạm vi bảo vệ của một nhóm cột thu sét (số cột >2)

Để bảo vệ được một diện tích giới hạn bởi 1 đa giác thì độ cao của cột thu lôi phải

h

D 8≤

(2.10) Trong đó:

D là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột Nhóm cột tam giác a, b,c có:

))(

)(

(422

c p b p a p p

abc R

2

+ +

=

(2.12) Nhóm cột tạo thành hình chữ nhật:

Độ cao tác dụng của cột thu sét h a phải thỏa mãn điều kiện:

8

D

h a ≥

( 2.14)

D a

2.1.2 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

a Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng.Chiều rộng của phạm vi bảo vệ phụ thuộc vào mức cao h x được biểu diễn như sau :

a' b

c

a

h 0,8h

2 , 1

h

h h

h

h h

(2.16)

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

b Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét

Để phối hợp bảo vệ bằng hai dây thu sét thì khoảng cách giữa hai dây thu sét phải

thỏa mãn điều kiện

(2.17) Phần ngoài của phạm vi bảo vệ giống phạm vi bảo vệ của một dây còn phần bên trong được giới hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm là hai điểm treo dây thu sét và điểm

có độ cao h 0

0,2h 0,8h h ho

Hình 2.6 Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét

2.2 Phương án bảo vệ của hệ thống thu sét

2.2.1 Phương án 1

a Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét

Ta bố trí 4 cột thu lôi trên cột xà cao 9,8m và 2 cột dựng độc lập như hình vẽ

Hình 2.7 Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét phương án 1

b Tính toán cho phương án 1

≥

- Xét nhóm cột (2), (3), (5), (6) Nhóm cột này hình thành một hình chữ nhật có độ dài các cạnh

≥

Qua tính toán độ cao tác dụng của các cột thu lôi, có thể lấy chung một giá trị độ cao tác dụng lớn nhất của cột thu lôi cho toàn trạm là h max = 6,51

Do vậy ta lấy : h a =7m.

c.Tính độ cao của các cột thu lôi

Độ cao cột thu lôi dùng để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp được xác định bởi: h = h a + h x

Trong đó: h: độ cao cột thu lôi.

h x : độ cao của vật được bảo vệ.

h a : độ cao tác dụng của cột thu lôi.

Đối với phía 110 kV của đề tài các thanh xà cần bảo vệ có độ cao lớn nhất là 9,8m (h x =9,8m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lôi là:

h = h x + h a =9,8+7 = 16,8m.

Phía 35 kV và 22 kV ngoài trời có chiều cao xà lớn nhất là 4m

Phòng phân phối và làm việc cao 5m do đó độ cao tối thiểu cột thu lôi là:

h = h x + h a =5+7 = 12m.

d Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:

+) Bán kính bảo vệ của từng cột thu lôi ở độ cao 9,8m:

h = 16,8 m : h x =9,8 m :

Ta có : h x =9,8 <

2h3

=

2.16,83

= 11,2 m

x x

h = 12m ; h x =5m :

h x =5 <

2h3

=

2.123

= 8m.

Nên :

x x

+) Xét cặp cột (1),(4).

Có độ cao bằng nhau : h 1 = h 4 = 12 m

Khoảng cách giữa hai cột là: a = 28,903 m.

- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

m

a h

7

903,2812

Khoảng cách giữa hai cột là: a = 43,354m.

- Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

m

a h

7

354,438,16

Khoảng cách giữa hai cột là: a = 28,903 m.

-Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

m

a h

7

903,288,16

f Bảng kết quả tính toán của phương án 1

35kV 22kV

Hình 2.9 Sơ đồ mặt bằng bố trí cột thu sét phương án 2

b Tính toán cho phương án 2

Độ cao tác dụng để nhóm cột (1),(2),(3) bảo vệ được hoàn toàn phần diện tích giới hạn bởi 3 đỉnh cột phải thoả mãn điều kiện :

=2,37 m

- Xét nhóm cột (2), (3), (5), (6) Nhóm cột này hình thành một hình chữ nhật có độ dài các cạnh

c Chọn độ cao tác dụng chung cho toàn trạm

Qua tính toán độ cao tác dụng của các cột thu lôi, có thể lấy chung một giá trị độ cao tác dụng lớn nhất của cột thu lôi cho toàn trạm là h max = 6,51

Do vậy ta lấy : h a =7 m.

d Tính độ cao của các cột thu lôi

Đối với phía 110 kV của đề tài các thanh xà cần bảo vệ có độ cao lớn nhất là 9,8m (h x = 9,8m) do đó độ cao tối thiểu của cột thu lôi là:

h = h x + h a =9,8 + 7 = 16,8 m.

Phía 35 kV và 22 kV ngoài trời có chiều cao xà lớn nhất là 4 m

Phòng phân phối và làm việc cao 5 m do đó độ cao tối thiểu cột thu lôi là:

h = h x + h a =5 + 7 = 12 m.

e Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi:

+) Bán kính bảo vệ của từng cột thu lôi ở độ cao 9,8m:

h = 16,8 m : h x =9,8 m :

Ta có : h x =9,8 <

2h3

=

23

.16,8 = 11,2 m

Nên:

x x

=

23

.12= 8 m

Nên:

x x

Khoảng cách giữa hai cột là: a = 43,354 m.

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

Khoảng cách giữa hai cột là: a = 28,903 m.

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

h o =

23

Khoảng cách giữa hai cột là: a = 29,173 m.

Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi là:

R.6830 R.8630

R.8630 R.8630

R.5220

R.5220 R.2370

h =

23

.35 = 23,33 m

Nên:

x x

=

23

.35 =23,33 m

Nên:

x x

35kV 22kV

30353 37147

Cả 3 phương án trên đều thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật đề ra

Phương án 1: Có chiều dài cột phải xây dựng là 52 m

Phương án 2: Có chiều dài cột phải xây dựng là 42 m

Phương án 3: Có chiều dài cột phải xây dựng là 35 m

Từ bảng trên ta thấy phương án 3 có chiều dài cột tính toán nhỏ nhất Do vậy, chi phí xây dựng cũng nhỏ nhất Vậy ta chọn phương án số 3 để thiết kế.

Chú ý : Phương án 3 ta có bố trí thêm dây thu sét đươc mắc ở trên cột xà cao 9,8

m để hạn chế sét đánh xiên

2.4 Tính toán hệ thống nối đất cho toàn trạm biến áp

2.4.1 Khái niệm chung

Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện thế trên vật nối đất có trị số bé Trong hệ thống điện có 3 loại nối đất khác nhau :

Nối đất điểm trung tính máy biến áp trong hệ thống có điểm trung tính nối đất Nối đất của máy biến áp đo lường và của kháng điện bù ngang trên đường dây tải điện

2 Nối đất an toàn: Nối đất an toàn có nhiệm vụ bảo đảm an toàn cho người khi cách điện của thiết bị điện bị hỏng Thực hiện nối đất an toàn bằng cách đem nối đất mọi bộ phận kim loại bình thường không mang điện (vỏ máy,thùng máy biến áp,máy cắt điện ,các giá đỡ kim loại ,chân sứ ) khi cách điện bị hư hỏng trên các bộ phần này xuất hiện điện thế nhưng do đã được nối đất nên giữ được mức điện thế thấp do đó đảm bảo được an toàn cho người khi tiếp xúc với chúng

3.Nối đất chống sét: Nối đất chống sét nhằm tản dòng điện sét trong đất (khi có sét đánh vào cột thu sét , hoặc trên đường dây ) để giữ cho điện thế tại mọi điểm trên thân cột không quá lớn, hạn chế được các phóng điện ngược tới các công trình cần bảo

vệ

* Nhìn chung ở các nhà máy điện và trạm biến áp về nguyên tắc là phải tách rời các hệ thống nối đất nói trên để đề phòng khi có dòng điện ngắn mạch lớn hay dòng điện sét đi vào hệ thống nối đất làm việc sẽ không gây điện thế cao trên hệ thống nối đất an toàn Tuy nhiên trong thực tế điều đó khó thực hiện vì nhiều lí do, cho nên ta chỉ dùng một hệ thống nối đất chung cho các nhiệm vụ Song hệ thống nối đất chung

phải đảm bảo yêu cầu của các thiết bị khi có dòng ngắn mạch chạm đất lớn do vậy yêu cầu điện trở nối đất phải nhỏ Điện trở nối đất của hệ thống này yêu cầu không được vượt quá 0,5 Ω.

Khi điện trở nối đất càng nhỏ thì có thể tản dòng điện với mật độ lớn, tác dụng của nối đất tốt hơn an toàn hơn Nhưng để đạt được trị số điện trở nối đất nhỏ thì rất tốn kém do vậy trong tính toán ta phải thiết kế sao cho kết hợp được cả hai yếu tố là đảm bảo về kỹ thuật và hợp lý về kinh tế

4 Các số liệu dùng để tính toán nối đất ở trạm biến áp

Điện trở suất đo được của đất:

ρđ = 0,6.10 4Ω.cm =0,6.10 2Ω.m.

Điện trở nối đất cột đường dây: R c = 10Ω.

Trong thực tế đất là một môi trường phức tạp không đồng nhất về kết cấu cũng như về thành phần , do đó điện trở suất của đất sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố ,thành phần ,độ ẩm,nhiệt độ Do khí hậu các mùa thay đổi nên độ ẩm ,nhiệt độ của đất luôn thay đổi Do đó trong quá trình tính toán nối đất, giá trị điện trở suất của đất cần phải được hiệu chỉnh theo hệ số mùa

Công thức hiệu chỉnh như sau:

ρtt = ρđ K mùa (2.18)

K mùa :Hệ số mùa

Dây chống sét sử dụng loại C-70 có điện trở đơn vị là: R o =2,38 Ω/km

Chiều dài khoảng vượt đường dây là: Đối với 110 kV: l = 200 m

Một số yêu cầu về kỹ thuật của điện trở nối đất :

Trị số điện trở nối đất càng bé thì tác dụng của nối đất càng cao Nhưng việc giảm trị số điện trở nối đất sẽ làm tăng giá thành xây dựng vì số lượng kim loại tăng do đó phải qui định trị số cho phép của điện trở nối đất.

Đối với hệ thống nối đất làm việc thì trị số của nó phải thoả mãn các yêu cầu của tình trạng ,làm việc theo quy trình thì:

Đối với các thiết bị điện nối đất trực tiếp, yêu cầu điện trở nối đất phải thoả mãn:

R ≤ 0,5Ω.

Đối với các thiết bị có điểm trung tính không trực tiếp nối đất thì:

Ω

≤I

R 250

Đối với hệ thống có điểm trung tính cách điện với đất và chỉ có một hệ thống nối đất dùng chung cho cả thiết bị cao áp và hạ áp thì:

Ω

≤

I

125R

nhưng không được vượt quá 10Ω.

Khi lưới điện không đặt cuộn dập hồ quang thì dòng điện I sẽ là dòng điện điện dung của toàn lưới:

I = 3U ph ω.C (2.19) Trong đó:

U ph : điện áp pha

C : điện dung của pha với đất.

Nếu trong hệ thống có thiết bị bù thì dòng điện tính toán I là phần dòng điện ngắn mạch chạm đất trong mạng khi đã có bù công suất lớn nhất nhưng chú ý là phần dòng điện đó không được vượt quá 50 A.

Dòng điện tính toán trong hệ thống nối đất mà trong đó có nối thiết bị bù được lấy bằng 125% dòng điện định mức của thiết bị bù ấy.

Ngoài việc đảm bảo trị số điện trở nối đất đã quy định và giảm nhỏ trị số điện trở nối đất của trạm và của nhà máy điện còn phải chú ý đến việc cải thiện sự phân bố thế trên toàn bộ diện tích trạm

Đối với trạm biến áp ta thiết kế bảo vệ có cấp điện áp 110 kV và có các cột thu lôi độc lập do đó ta sử dụng hình thức nối đất tập trung để có hiệu quả tản dòng điện tốt nhất.

Mặt khác do đặt các cột thu lôi trên xà nên phần nối đất chống sét ta nối chung với mạch vòng nối đất của trạm.

2.4.2 Tính toán nối đất

2.4.2.1 Nối đất an toàn

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 không vượt quá giá trị cho phép Với trạm biến áp cần bảo vệ có cấp điện áp 110 kV thì nối đất an toàn phải thoả mãn điều kiện :

Điện trở nối đất của hệ thống phải có giá trị :R cp

5,0

Điều kiện này xuất phát từ việc cấp điện áp 110 kV có dòng ngắn mạch lớn, khi chạm vỏ hoặc rò điện thì dòng điện rò sẽ rất lớn gây nguy hiểm cho người khi làm việc với thiết bị

Ở cấp điện áp 110 kV do có độ dự trữ cách điện cao nên ta sử dụng chung nối đất

an toàn ,nối đất làm việc ,nối đất chống sét thành một hệ thống

Điện trở nối đất của hệ thống phải thoả mãn các điều kiện sau :

R TN :Là điện trở nối đất tự nhiên.

R NT : Là điện trở nối đất nhân tạo.

Hệ thống chống sét cột và dây của đường dây tải điện.

Kết cấu kim loại các công trình như móng nhà tường trạm chôn dưới đất.

Khi dùng nối đất tự nhiên phải tuân theo những điều kiện quy định của quy phạm Nếu điện trở nối đất tự nhiên đã thoả mãn các yêu cầu của thiết bị có dòng điện chạm đất bé thì không cần làm thêm nối đất nhân tạo nữa Nhưng với các các thiết bị có dòng ngắn mạch lớn thì cần phải có nối đất nhân tạo và yêu cầu trị số điện trở nối đất nhân tạo vẫn phải nhỏ hơn 1Ω.

Trong phạm vi của đề tài này ta chỉ xét nối đất tự nhiên của trạm là hệ thống chống sét cột và đường dây của đường dây tải điện 110 kV tới trạm

Công thức tính toán điện trở của hệ thống chống sét cột đường dây :

C

C CS

nR

R C :Là điện trở nối đất của cột

n :Là số lượng đường dây đi vào

+) Tính điện trở tác dụng của dây chống sét R CS

Với đường dây 110 kV ta sử dụng dây chống sét loại C-70 có r 0 =2,38 Ω

/km và khoảng vượt của đường dây là 110 kV =200 km.

Ta giả thiết rằng các khoảng vượt có độ dài như nhau

Từ đó ta tính được :

R CS =r 0 l =2,38.200.10 -3 =0,476 Ω

+) Điện trở nối đất của cột R C

ρđ = 0,6.10 4Ω.cm

Ta tra trong bảng 19-6 Trang 191 sách Kỹ Thuật Điện Cao áp được R c =10 Ω

Do trạm thiết kế bảo vệ có 2 lộ đường dây 110 kV nên điện trở nối đất tự nhiên của trạm sẽ là :

c cs

R R

R R

b Nối đất nhân tạo :

Để đảm bảo điện trở nối đất của hệ thống đảm bảo :

NT TN

R R

R R

Ta tiến hành nối đất nhân tạo cho hệ thống với yêu cầu :

R NT

Ω

≤ 1

Đối với nối đất nhân tạo cho trạm biến áp thì có nhiều cách thức khác nhau để thực hiện như nối đất kiểu lưới ,kiểu mạch vòng Đối với trạm thiết kế bảo vệ ta sẽ sử dụng nối đất dạng mạch vòng xung quanh trạm bằng các thanh thép.

Với trạm bảo vệ có kích thước hình chữ nhật có các chiều là :

l 1 = 67,5 m ; l 2 = 42,7 m

Do đó ta sử dụng mạch vòng bao quanh trạm là hình chữ nhật ABCD có kích thước như sau:

Chiều dài l 1 = 66,5 m ; Chiều rộng l 2 = 41,7 m.

Ta lấy lùi lại mỗi đầu 1 m để cách xa móng tường trạm

Để nối đất mạch vòng ta sử dụng thanh thép dẹt có kích thước: 50×5mm Tính toán điện trở mạch vòng :

Theo công thức : t d

L K L

MV

.

ln 2

Do đó

42

d

cm = 0,02 m K: hệ số phụ thuộc vào tỉ số l 1 / l 2

Với bảng giá trị của K = f(l 1 / l 2 ) ta có bảng sau :

Hình 2.13 Quan hệ K = f(l 1 /l 2 ) Với mạch vòng ta sử dụng :

1,6

=

l l

thì K = 5,85 Thay các giá trị vừa xác định vào công thức tính R MV ta có :

Đường kính cọc được tính như sau : d = 0,025 m

Điện trở của một điện cực thẳng đứng R 1cọc được xác định bằng công thức sau :

π 1

R

ρ