Đồ án hệ thống điện nguyễn anh đức

7 PHẦN I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 8 CHƯƠNG I HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM .... Trong đó, việc tính toán bảo vệ

MỤC LỤC

BIỂU BẢNG 4

BIỂU HÌNH 5

LỜI NÓI ĐẦU 7

PHẦN I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110kV 8 CHƯƠNG I HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 9

1 Hiện tượng dông sét 9

2 Tình hình dông sét ở Việt Nam 10

3 Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện 12

4 Vấn đề chống sét 13

CHƯƠNG II BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP 220kV 15

1 Khái niệm chung 15

2 Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 15

3 Lý thuyết để tính toán 16

3.1 Tính toán chiều cao cột thu sét 16

3.2 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét 16

3.3 Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét 17

3.4 Phạm vi bảo vệ của dây chống sét 19

4 Tính toán các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp 20

4.1 Phương án 1 20

4.2 Phương án 2 25

4.3 Phương án 3 33

5 Chọn phương án tối ưu 38

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 39

1 Khái niệm chung 39

2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống nối đất 39

3 Hệ số mùa 40

4 Tính toán nối đất 40

a Tính toán nối đất tự nhiên 41

b Tính toán nối đất nhân tạo 41

c Tính toán nối đất chống sét 43

d Tính toán nối đất bổ sung 47

CHƯƠNG IV BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 55

1 Khái niệm chung 55

2 Lý thuyết tính toán 55

2.1 Góc bảo vệ của dây chống sét 55

2.2 Số lần sét đánh vào đường dây 56

2.3 Số lần phóng điện khi sét đánh vào đường dây 56

2.4 Số lần cắt điện khi sét đánh vào đường dây 57

2.5 Số lần cắt điện do quá điện áp cảm ứng 57

3 Tính toán bảo vệ chống sét cho đường dây 58

3.1 Mô tả đường dây cần bảo vệ 58

3.2 Tính số liệu của đường dây và dây chống sét 58

3.3 Tính số lần sét đánh vào đường dây 65

3.4 Tính suất cắt đường dây do sét đánh vòng qua dây chống sét vào dây dẫn 65

3.5 Tính suất cắt đường dây khi sét đánh vào khoảng vượt 66

3.6 Tính suất cắt đường dây do sét đánh vào đỉnh cột và lân cận đỉnh cột 72

3.7 Chỉ tiêu chống sét của đường dây tải điện 86

PHẦN II CHUYÊN ĐỀ TÍNH TOÁN SÓNG TRUYỀN TỪ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN VÀO TRẠM BIẾN ÁP 87

A Khái niệm chung 88

1 Quy tắc Petersen 89

2 Quy tắc sóng đẳng trị 90

4 Xác định điện áp và dòng điện trên chống sét van 91

B Trình tự tính toán 94

1 Sơ đồ tính toán quá trình truyền sóng trong trạm biến áp 94

2 Tính sóng truyền trong trạm biến áp 97

3 Các đặc tính cách điện tại các nút cần bảo vệ 101

4 Kiểm tra an toàn các thiết bị trong trạm 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

BIỂU BẢNG

Bảng 1.1: Thông số dông sét của một số vùng 10

Bảng 1.2: Số ngày dông sét trong các tháng ở một số vùng 11

Bảng 1.3: Tình hình sự cố lưới điện miền Bắc từ năm 1987-2009 13

Bảng 2.1: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 1 Đơn vị (m) 24

Bảng 2.2: Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 220kV phương án 2 26

Bảng 2.3: Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 110kV phương án 2 27

Bảng 2.4: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 2 Đơn vị (m) 29

Bảng 2.5: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 2 sau khi nâng cột Đơn vị (m) 32 Bảng 2.6: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột đỡ DCS Đơn vị (m) 37

Bảng 2.7: Bảng so sánh các phương án sau 38

Bảng 3.1: Bảng hệ số km 40

Bảng 3.2: Bảng hệ số km 42

Bảng 3.3: Bảng kết quả chuỗi ds K T 2 1 e k 46

Bảng 3.4: Hệ số sử dụng của thanh và cọc khi nối cọc theo mạch vòng 49

Bảng 3.5: bảng kết quả chuỗi ds K T 2 1 e k 50

Bảng 3.6: Hệ số sử dụng của thanh khi nối cọc theo dãy 51

Bảng 3.7: Kết quả tính toán các giá trị BK 54

Bảng 4.1: Bảng xác suất hình thành hồ quang f (E ) 57lv Bảng 4.2: Giá trị Ucđ(a,t) tác dụng lên chuỗi sứ 69

Bảng 4.3: Đặc tính V-S của chuỗi sứ 69

Bảng 4.4: Các cặp thông số (ai,Ii) 70

Bảng 4.5: Giá trị υpđ khi sét đánh vào khoảng vượt 71

Bảng4.6: Kết quả tính giá trị Ucđ(a,t) khi sét đánh vào đỉnh cột 84

Bảng 4.7: Các cặp thông số (ai,Ii) 85

Bảng 4.8: Kết quả tính toán xác suất phóng điện pdi 86

Bảng 5.1: Giá trị điện dung của các phần tử thay thế 94

Bảng 5.2: Điện áp chịu đựng của máy biến áp theo thời gian 101

Bảng 5.3: Đặc tính V-S của thanh góp 102

BIỂU HÌNH

Hình 2.1: Phạm vi bảo vệ cho một cột thu sét 16

Hình 2.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau 17

Hình 2.3: Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có độ cao khác nhau 18

Hình 2.4: Phạm vi bảo vệ của nhóm 3 và 4 cột thu sét có độ cao bằng nhau 19

Hình 2.5: Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét 19

Hình 2.6: Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét treo cùng độ cao 20

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí các cột thu sét phương án 1 21

Hình 2.8: Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 1 25

Hình 2.9: Sơ đồ bố trí các cột thu sét phương án 2 25

Hình 2.10: Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 2 30

Hình 2.11: Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 2 sau khi nâng cột 32

Hình 2.12: Sơ đồ bố trí dây chống sét phương án 3 33

Hình 2.13: Phạm vi bảo vệ của của phương án 3 dùng DCS 37

Hình 3.1: Sơ đồ nối đất nhân tạo của TBA 42

Hình 3.2: Sơ đồ đẳng trị của hệ thống nối đất 43

Hình 3.3: Sơ đồ đẳng trị rút gọn 44

Hình 3.4: Sơ đồ đóng cọc bổ sung 47

Hình 3.5: Sơ đồ nối đất bổ sung 51

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ ηT = f(n) 52

Hình 3.7: Đồ thị xác định nghiệm của phương trình: tan XK = -0,068.XK 53

Hình 4.1: Góc bảo vệ của dây thu sét 55

Hình 4.2: Kết cấu cột điện……… 58

Hình 4.3: Dây dẫn và ảnh của nó qua mặt đất 63

Hình 4.4: Sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét 67

Hình 4.5: Đồ thị Ucđ(a,t) 70

Hình 4.6: Đường cong nguy hiểm khi sét đánh vào khoảng vượt 71

Hình 4.7: Sét đánh vào đỉnh cột hoặc lân cận đỉnh cột 72

Hình 4.8: Sơ đồ thay thế mạch khi chưa có sóng phản xạ 74

Hình 4.9: Sơ đồ thay thế mạch khi có sóng phản xạ 75

Hình 4.10: Đồ thị Ucđ(a,t) 85

Hình 4.11: Đường cong nguy hiểm 85

Hình 5.1: Sơ đồ truyền sóng giữa hai nút 89

Hình 5.2: Sơ đồ thay thế Petersen 89

Hình 5.3: Sơ đồ nút có nhiều đường dây nối vào 90

Hình 5.4: Sơ đồ thay thế Petsersen xác định điện áp trên điện dung 91

Hình 5.5: Đặc tính V-A của chống sét van 92

Hình 5.6: Sơ đồ thay thế Petersen cho chống sét van 92

Hình 5.7: Đồ thị xác định U(t), I(t) của chống sét van từ đặc tính V-A 93

Hình 5.8: Sơ đồ thay thế trạng thái đầy đủ 95

Hình 5.9: Sơ đồ thay thế trạng thái nguy hiểm nhất 95

Hình 5.10: Sơ đồ thay thế rút gọn trạng thái nguy hiểm nhất 95

Hình 5.11: Quy tắc phân bố lực 96

Hình 5.12: Sơ đồ Petersen tại nút 1 97

Hình 5.14: Sơ đồ Petersen tại nút 3 100

Hình 5.15: Sơ đồ Petersen tại nút 4 101

Hình 5.16: Đồ thị điện áp chịu đựng của máy biến áp 102

Hình 5.17: Đặc tính V-S và đặc tính V-A của chống sét van 110 kV 102

Hình 5.18: Đồ thị đặc tính V-S của thanh góp 103

Hình 5.19: Kiểm tra tác dụng lên cách điện máy biến áp 103

Hình 5.20: Dòng điện qua chống sét van 104

Hình 5.21: Kiểm tra an toàn cách điện thanh góp 110 kV 104

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa,ngành điện giữ

một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế của đất nước Trong cuộc

sống hiện đại, điện năng rất cần cho cuộc sống sinh hoạt và phục vụ sản suất Nền kinh

tế càng phát triển thì nhu cầu điện năng càng tăng lên Nhiệm vụ đặt ra cho ngành điện

là phải đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đó Vì vậy việc xây dựng và mở rộng thêm các

nhà máy điện, các trạm biến áp và các đường dây tải điện là không thể thiếu với mỗi

quốc gia Để đảm bảo cho việc cung cấp điện thường xuyên và liên tục cho các phụ tải

điện ta phải tìm ra các biện pháp, các phương pháp hữu hiệu để bảo vệ cho các đường

dây tải điện và các thiết bị trong trạm điện v.v Trong đó, việc tính toán bảo vệ chống

sét cho các nhà máy điện, trạm điện và đường dây tải điện là một việc làm hết sức cần

thiết vì sét là một hiện tượng đặc biệt của thiên nhiên có thể gây ra nguy hiểm tới tính

mạng của con người và thiệt hại do sét gây ra cho ngành điện là rất lớn

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, cùng với những kiến thức chuyên ngành đã được học,

em đã được giao thực hiện Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp với nhiệm vụ: “Thiết

kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220/110kV” Đồ án tốt nghiệp gồm có hai phần:

Phần I: Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 220/110kV

Phần II: Chuyên đề tính toán sóng truyền từ đường dây 110kV vào trạm

Trong thời gian thực hiện đồ án, với sự nỗ lực của bản thân và được sự giúp đỡ tận

tình của các thầy cô giáo, đặc biệt là cô giáo TS Đặng Thu Huyền em đã hoàn thành

bản đồ án này Em mong nhận được sự đánh giá nhận xét của các thầy cô giúp em ngày

tiến bộ trên con đường học tập và công việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2016 Sinh viên

Nguyễn Anh Đức

PHẦN I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM

BIẾN ÁP 220/110kV

CHƯƠNG I HIỆN TƯỢNG DÔNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN HỆ

THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng bao gồm nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp và các hộ tiêu thụ điện Trong đó trạm biến áp, đường dây là các phần tử có số lượng lớn và khá quan trọng Trong quá trình vận hành các phần tử này chịu ảnh hưởng rất nhiều sự tác động của thiên nhiên như: mưa, gió, bão và đặc biệt nguy hiểm khi bị ảnh hưởng của sét Khi có sự cố sét đánh vào trạm biến áp hoặc đường dây sẽ gây hư hỏng cho các thiết bị trong trạm dẫn tới việc gián đoạn cung cấp điện và gây thiệt hại lớn tới nền kinh tế Để nâng cao mức độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu chi phí thiệt hại và nâng cao độ an toàn khi vận hành chúng ta phải tính toán

và bố trí bảo vệ chống sét cho hệ thống điện

Khoảng 80% số trường hợp phóng điện sét mây – đất thì các đám mây đều tích điện âm

Khi các đám mây được tích điện với mật độ điện tích lớn, có thể tạo ra cường độ điện trường lớn sẽ hình thành dòng phát triển về phía mặt đất Giai đoạn này là giai đoạn phóng điện tiên đạo Tia tiên đạo là môi trường Plasma có điện tích lớn Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo ở lần phóng đầu tiên khoảng 1,5.107 cm/s Ở các lần phóng điện tiếp theo sẽ nhanh hơn có thể đạt tới 20.108 cm/s, trung bình mỗi đợt sét có khoảng 3 lần phóng điện liên tiếp bởi trong đám mây có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích Dưới mặt đất do hiệu ứng bề mặt mà tập trung nhiều điện tích dương Nếu điện tích ở dưới mặt đất đồng đều (điện trở suất tại mọi điểm đều như nhau) thì tia tiên đạo phát triển theo hướng vuông góc với mặt đất Nếu điện trở suất ở các vị trí khác nhau thì điện tích dương tập trung ở những nơi có điện trở suất nhỏ và đây cũng

là mục tiêu của tia tiên đạo, đó cũng là tính chọn lọc của phóng điện sét

Việt Nam là một trong những nước khí hậu nhiệt đới, có cường độ dông sét khá mạnh Theo tài liệu thống kê cho thấy trên mỗi miền đất nước Việt Nam có một đặc điểm và mùa dông sét khác nhau

2 Tình hình dông sét ở Việt Nam

Ở miền Bắc mùa dông sét tập trung trong khoảng từ tháng 5 đến tháng 9, số ngày dông dao động từ 70 110 ngày trong một năm và số lần dông từ 150 300 lần, như vậy trung bình một ngày có thể xảy ra từ 2 3 cơn dông Vùng dông sét nhiều nhất ở miền Bắc là Móng Cái Tại đây hàng năm có từ 250 300 lần dông tập trung trong khoảng

100 110 ngày Tháng nhiều dông sét nhất là các tháng 7, tháng 8 Một số vùng có địa hình thuận lợi thường là khu vực chuyển tiếp giữa vùng núi và vùng đồng bằng, số trường hợp dông sét cũng lên tới 200 lần, số ngày dông sét lên đến 100 ngày trong một năm Các vùng còn lại có từ 150 200 cơn dông mỗi năm, tập trung trong khoảng

90 100 ngày

Vùng phía Bắc duyên hải Trung Bộ là khu vực tương đối nhiều dông sét trong tháng 4, từ tháng 5 đến tháng 8 số ngày dông khoảng 10 ngày/tháng, tháng nhiều dông sét nhất (tháng 5) quan sát được 12 15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/tháng, Bồng Sơn 16 ngày/tháng ), những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 10) dông sét còn ít, mỗi tháng chỉ gặp từ 2 5 ngày dông sét

Phía Nam duyên hải Trung Bộ (từ Bình Định trở vào) là khu vực ít dông sét nhất, thường chỉ có trong tháng 5, số ngày dông sét khoảng 10 ngày/tháng như Tuy Hoà 10 ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thiết 13 ngày/tháng

Ở miền Nam, khu vực nhiều dông sét nhất là ở đồng bằng Nam Bộ từ 120 140 ngày/năm, như ở thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/năm Mùa dông sét ở miền Nam dài hơn mùa dông sét ở miền Bắc đó là từ tháng 4 đến tháng 11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 11) có số ngày dông sét đều quan sát được trung bình có từ 15 20 ngày/tháng, tháng 5 là tháng nhiều dông sét nhấttrung bình gặp trên 20 ngày dông/tháng như ở thành phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày

Ở khu vực Tây Nguyên, mùa dông sét ngắn hơn và số lần dông sét cũng ít hơn, tháng nhiều dông sét nhất là tháng 5 cũng chỉ quan sát được khoảng 15 ngày dông ở Bắc Tây Nguyên, 10 12 ngày ở Nam Tây Nguyên, KonTum 14 ngày, Đà Lạt 10 ngày, Plêiku 17 ngày

Bảng 1.1: Thông số dông sét của một số vùng

Vùng

Số ngày dông trung bình ( ngày/năm)

Số giờ dông trung bình ( giờ/năm)

Mật độ sét trung bình

Tháng nhiều dông sét nhất Miền núi trung du Bắc Bộ 61,6 219,1 6,33 7 Ven biển miền Trung 44 95,2 3,55 5; 8 Cao nguyên miền Trung 47,6 126,21 3,31 5; 8 Đồng bằng ven biển Nam Bộ 81,1 215,6 6,47 8

Bảng 1.2: Số ngày dông sét trong các tháng ở một số vùng

Tháng

Địa điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm

Phía Bắc

Cao Bằng 0,2 0,6 4,2 5,9 12 17 20 19 10 11 0,5 0,0 94 Bắc Cạn 0,1 0,3 3,0 7,0 12 18 20 21 10 2,8 0,2 0,1 97 Lạng Sơn 0,2 0,4 2,6 6,9 12 14 18 21 10 2,8 0,1 0,0 90 Bắc Ninh 0,2 0,4 2,6 6,9 10 12 16 18 9 2,8 0,1 0,0 80 Móng Cái 0,0 0,4 3,9 6,6 14 19 24 24 13 4,2 0,2 0,0 112 Hòn Gai 0,1 0,0 1,7 1,3 10 15 16 20 15 2,2 0,2 0,0 87

Hà Giang 0,1 0,6 5,1 8,4 15 17 22 20 9,2 2,8 0,9 0,0 102

Sa Pa 0,6 2,6 6,6 12 13 15 16 18 7,3 3,0 0,9 0,3 97 Lào Cai 0,4 1,8 7,0 10 12 13 17 19 8,1 2,5 0,7 0,0 93 Yên Bái 0,2 0,6 4,1 9,1 15 17 21 20 11 4,2 0,2 0,0 104 Tuyên Quang 0,2 0,0 4,0 9,2 15 17 22 21 11 4,2 0,5 0,0 106 Phú Thọ 0,0 0,6 4,2 9,4 16 17 22 21 11 3,4 0,5 0,0 107 Thái Nguyên 0,0 0,3 3,0 7,7 13 17 17 22 12 3,3 0,1 0,0 97

Hà Nội 0,0 0,3 2,9 7,9 16 16 20 20 11 3,1 0,6 0,9 99 Hải Phòng 0,0 0,1 7,0 7,0 13 19 21 23 17 4,4 1,0 0,0 111 Ninh Bình 0,0 0,4 8,4 8,4 16 21 20 21 14 5,0 0,7 0,0 112 Lai Châu 0,4 1,8 13 12 15 16 14 14 5,8 3,4 1,9 0,3 93 Điện Biên 0,2 2,7 12 12 17 21 17 18 8,3 5,3 1,1 0,0 112 Sơn La 0,0 1,0 14 14 16 18 15 16 6,2 6,2 1,0 0,2 99 Nghĩa Lộ 0,2 0,5 9,2 9,2 14 15 19 18 10 5,2 0,0 0,0 99 Thanh Hoá 0,0 0,2 7,3 7,3 16 16 18 18 13 3,3 0,7 0,0 100

Vinh 0,0 0,5 6,9 6,9 17 13 13 19 15 5,6 0,2 0,0 95 Con Cuông 0,0 0,2 13 13 17 14 13 20 14 5,2 0,2 0,0 103 Đồng Hới 0,0 0,3 6,3 6,3 15 7,7 9,6 9,6 11 5,3 0,3 0,0 70 Cửa Tùng 0,0 0,2 7,8 7,8 18 10 12 12 12 5,3 0,3 0,0 85

Phía Nam

Huế 0,0 0,2 1,9 4,9 10 6,2 5,3 5,1 4,8 2,3 0,3 0,0 41,8

Đà Nẵng 0,0 0,3 2,5 6,5 14 11 9,3 12 8,9 3,7 0,5 0,0 69,5 Quảng Ngãi 0,0 0,3 1,2 5,7 10 13 9,7 1,0 7,8 0,7 0,0 0,0 59,1 Quy Nhơn 0,0 0,3 0,6 3,6 8,6 5,3 5,1 7,3 9,6 3,3 0,6 0,0 43,3 Nha Trang 0,0 0,1 0,6 3,2 8,2 5,2 4,6 5,8 8,5 2,3 0,6 0,1 39,2 Phan Thiết 0,2 0,0 0,2 4,0 13 7,2 8,8 7,4 9,0 6,8 1,8 0,2 59,0 Kon Tum 0,2 1,2 6,8 10 14 8,0 3,4 0,2 8,0 4,0 1,2 0,0 58,2 Playku 0,3 1,7 5,7 12 16 9,7 7,7 8,7 17 9,0 2,0 0,1 90,7

Đà Lạt 0,6 1,6 3,2 6,8 10 8,0 6,3 4,2 6,7 3,8 0,8 0,1 52,1 Blao 1,8 3,4 11 13 10 5,2 3,4 2,8 7,2 7,0 4,0 0,0 70,2 Sài Gòn 1,4 1,0 2,5 10 22 19 17 16 19 15 11 2,4 138 Sóc Trăng 0,2 0,0 0,7 7,0 19 16 14 15 13 1,5 4,7 0,7 104

3 Ảnh hưởng của dông sét đến hệ thống điện

Khi có sét, biên độ dòng sét có thể đạt tới hàng trăm kA, đây là nguồn sinh nhiệt vô cùng lớn khi dòng điện sét đi qua Thực tế đã có dây tiếp địa do phần nối đất không tốt, khi bị dòng điện sét tác dụng đã bị nóng chảy và đứt, thậm chí có cách điện bằng sứ khi

bị dòng điện sét tác dụng đã bị vỡ và chảy ra như nhũ thạch Phóng điện sét còn kèm theo việc di chuyển trong không gian lượng điện tích lớn, do đó tạo ra điện từ trường

Khi sét đánh thẳng vào đường dây hoặc xuống mặt đất gần khu vực đường dây có

đi qua sẽ sinh ra sóng điện từ truyền theo dọc đường dây, gây nên quá điện áp tác dụng lên cách điện của đường dây Khi cách điện của đường dây bị phá hỏng sẽ gây nên ngắn mạch pha-đất hoặc ngắn mạch pha-pha buộc các thiết bị bảo vệ đầu đường dây phải làm việc Với những đường dây truyền tải công suất lớn, khi máy cắt cắt có thể gây mất ổn định cho hệ thống, nếu hệ thống tự động ở các nhà máy điện làm việc không nhanh có thể dẫn đến rã lưới Sóng sét còn có thể truyền từ đường dây vào trạm biến áp hoặc sét đánh thẳng vào trạm biến áp đều gây nên phóng điện trên cách điện của trạm biến áp, điều này rất nguy hiểm vì nó tương đương với việc ngắn mạch trên thanh góp và dẫn đến sự cố trầm trọng Mặt khác, khi có phóng điện sét vào trạm biến

áp, nếu chống sét van ở đầu cực máy biến áp làm việc không hiệu quả thì cách điện của máy biến áp bị chọc thủng gây thiệt hại vô cùng lớn

Trong tổng số sự cố vĩnh cửu của đường dây 220kV Phả Lại - Hà Đông nguyên nhân do sét là 8/11 chiếm 72% Vì đường dây Phả Lại-Hà Đông là đường dây quan trọng của miền Bắc nên lấy kết quả trên làm kết quả chung cho sự cố lưới điện toàn miền Bắc

Qua đó ta thấy rằng sự cố do sét gây ra rất lớn, nó chiếm chủ yếu trong sự cố lưới điện, vì vậy dông sét là mối nguy hiểm lớn nhất đe doạ hoạt động của hệ thống điện

4 Vấn đề chống sét

Ảnh hưởng của sét là rất lớn tới các công trình xây dựng nói chung và các công trình điện nói riêng Do đó vấn đề chống sét cho các công trình là đặc biệt cần thiết và quan trọng, nhằm hạn chế ảnh hưởng do sét gây ra Để làm được điều đó, người ta đặt các cột thu sét cho các công trình để thu dòng sét xuống đất Đối với các đường dây tải điện trên không, do khoảng cách đường dây là rất lớn, trải dài trên nhiều vùng địa hình

nên ta sử dụng dây chống sét để chống sét cho đường dây tải điện Ngoài ra ta còn sử dụng các thiết bị chống sét như chống sét van, chống sét ống để hạn chế tác động của dòng sét cho các thiết bị, tránh được các hậu quả nghiêm trọng có thể xảy ra

Kết luận: Sau khi nghiên cứu tình hình dông sét ở Việt Nam và ảnh hưởng của

dông sét tới hệ thống điện, ta thấy rằng việc tính toán chống sét cho đường dây tải điện

và trạm biến áp là rất cần thiết

CHƯƠNG II BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP

220kV

1 Khái niệm chung

Đối với trạm biến áp 220kV thì với các thiết bị đặt ngoài trời, khi có sét đánh trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nghiêm trọng, làm hư hỏng các thiết bị điện, có thể phải ngừng cung cấp điện năng trong một thời gian dài làm ảnh hưởng đến sản xuất

và gây ra những chi phí tốn kém cho ngành điện, ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc dân

Do vậy, trạm biến áp thường có yêu cầu bảo vệ khá cao

Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp người ta thường dùng

hệ thống cột thu sét, dây thu sét Tác dụng của hệ thống này là tập trung điện tích để định hướng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra các khu vực an toàn bên dưới hệ thống này

Hệ thống thu sét phải gồm các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệ thống nối đất Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của bộ phận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện sét một cách nhanh nhất, đảm bảo sao cho khi dòng điện sét đi qua thì điện áp trên bộ phận thu sét sẽ không đủ lớn để gây phóng điện ngược đến các thiết bị khác gần đó

Ngoài ra khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm ta cần phải quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý và đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật,

mỹ thuật

2 Các yêu cầu kỹ thuật khi tính toán bảo vệ chống sét đánh trực tiếp

Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải được nằm gọn trong phạm vi bảo vệ an toàn của

hệ thống bảo vệ Ở đây, hệ thống bảo vệ trạm 220kV ta dùng hệ thống cột thu sét và dây chống sét, hệ thống này có thể đặt ngay trên bản thân công trình hoặc độc lập tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể

Đặt hệ thống thu sét trên bản thân công trình sẽ tận dụng được độ cao của phạm vi bảo vệ và sẽ giảm được độ cao của cột thu sét Nhưng mức cách điện của trạm phải đảm bảo an toàn trong điều kiện phóng điện ngược từ hệ thống thu sét sang thiết bị, dòng điện sét sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện trở nối đất và trên một phần điện cảm của cột, phần điện áp này khá lớn và có thể gây phóng điện ngược từ hệ thống thu sét đến các phần tử mang điện trong trạm khi mức cách điện không đủ lớn Do đó điều kiện để đặt cột thu sét trên hệ thống các thanh xà của trạm là mức cách điện cao và trị

số điện trở tản của bộ phận nối đất nhỏ

Đối với trạm biến áp có điện áp từ 110kV trở lên có mức cách điện khá cao (cụ thể khoảng cách giữa các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn) do đó có thể đặt các cột thu sét trên các kết cấu của trạm và trên các kết cấu đó có đặt cột thu sét phải được ngắn nhất và sao cho dòng điện sét khuếch tán vào đất theo 3 đến 4 thanh cái của hệ thống nối đất, mặt khác phải có nối đất bổ xung để cải thiện trị số điện trở nối đất

Khâu yếu nhất trong trạm biến áp ngoài trời điện áp từ 110kV trở lên là cuộn dây

máy biến áp, vì vậy khi dùng cột thu sét để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa điểm nối vào hệ thống của cột thu sét và điểm nối vào hệ thống nối đất của

vỏ máy biến áp là phải lớn hơn 15m theo đường điện

Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo tính ổn định nhiệt khi

có dòng điện sét chạy qua

Đối với cấp điện áp 110kV trở lên cần phải chú ý:

- Ở nơi các kết cấu đó có đặt cột thu sét vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất

bổ sung (dùng nối đất bổ sung) nhằm đảm bảo điện trở khuyếch tán không được quá 4 (ứng với tần số công nghiệp)

- Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu sét và bộ phận mang điện không được bé hơn độ dài chuỗi sứ

Có thể nối cột thu sét độc lập vào hệ thống nối đất của trạm phân phối cấp điện áp 110kV nếu như các yêu cầu trên được thực hiện Khi dùng cột thu sét độc lập thì cần phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu sét đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu sét đến các vật cần được bảo vệ

Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét thì các dây dẫn điện phải được cho vào ống chì và chôn trong đất Có thể nối dây chống sét vào hệ thống nối đất của trạm nếu như khoảng cách từ chỗ nối đất của điểm nối đất ấy đến điểm nối đất của máy biến áp lớn hơn15m

hx : là độ cao công trình cần bảo vệ

ha : là độ cao tác dụng của cột thu sét, được xác định theo từng nhóm cột cụ thể

3.2 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét

1,5h 0, 75h

(2/3) h 0,8h

h x

r x

h

Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét có độ cao là h tính cho độ cao hx là một hình chóp tròn xoay có đường sinh được xác định như sau:

- Nếu hx 2.h

3 thì

x x

h

r 0, 75 1

h (2.3) Các công thức trên chỉ để sử dụng cho hệ thống thu sét có độ cao h < 30m Khi h 30m ta cần hiệu chỉnh các công thức đó theo hệ số p, với

5,5p

h

3.3 Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu sét

a Hai cột thu sét có độ cao bằng nhau

Xét 2 cột thu sét có độ cao bằng nhau h1 = h2 = h, cách nhau 1 khoảng a

1,5h 0,75h

(2/3)h 0,8h

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

- Khi a = 7.h thì mọi vật nằm trên mặt đất ở khoảng giữa 2 cột không bị sét

đánh vào

- Khi a < 7.h thì khoảng giữa 2 cột sẽ bảo vệ được cho độ cao lớn nhất h0 được xác định như sau:h0 h a

7Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đường nối hai chân cột là rox

và được xác định theo công thức sau:

được hiệu chỉnh theo hệ số p đã nêu ở mục trên

b Hai cột thu sét có độ cao khác nhau

Xét 2 cột thu sét có độ cao là h1 và h2, cách nhau 1 khoảng a được bố trí như hình vẽ:

Hình 2.3: Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có độ cao khác nhau

Xác định phạm vi bảo vệ:

- Phần ngoài: giống như phạm vi bảo vệ của từng cột độc lập

- Phần trong: từ đỉnh cột h1 dóng đường thằng nằm ngang cắt phạm vi bảo vệ của cột h2 tại 3’, với 3’là vị trí đặt cột giả tưởng có độ cao là h1

- Phần giữa: giống như của hai cột có độ cùng độ cao h1.

Tính toán phạm vi bảo vệ:

- Tính bán kính bảo vệ từng cột rx1, rx2

- Tính bán kính bảo vệ giữa hai cột r0x

- Khoảng cách giữa cột thấp và cột giả tưởng 3

- a’ = a – x ( trong đó x là bán kính bảo vệ của cột cao h2 cho cột giả tưởng có độ cao h1)

- Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa 1, 3’: h01 3' h1 a '

7 (2.6)

c Phạm vi bảo vệ cho nhiều cột thu sét

Với những công trình có mặt bằng rộng lớn, nếu chỉ sử dụng một hoặc một vài cặp cột thì sẽ gây khó khăn cho việc thi công lắp đặt vì độ cao của cột sẽ rất lớn Do đó ta cần sử dụng nhiều cột thu sét để giảm độ cao của cột Phần ngoài của phạm vi bảo vệ được xác định như từng đôi cột (yêu cầu khoảng cách a 7.h) Không cần vẽ phạm vi bảo vệ bên trong đa giác hình thành bởi các cột thu sét mà chỉ cần kiểm tra điều kiện

Hình 2.4: Phạm vi bảo vệ của nhóm 3 và 4 cột thu sét có độ cao bằng nhau

Vật có độ cao hx nằm trong đa giác đƣợc bảo vệ nếu thoả mãn điều kiện:

Ta cũng cần phải kiểm tra điều kiện an toàn cho từng cặp cột đặt gần nhau và nếu

độ cao cột thu sét vƣợt quá 30m thì phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh p

3.4 Phạm vi bảo vệ của dây chống sét

a Phạm vi bảo vệ của một dây chống 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 hx đƣợc biểu diễn nhƣ hình vẽ

Hình 2.5: Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét

Xét dây chống sét treo ở độ cao h, bảo vệ cho độ cao hx

Chiều rộng của phạm vi bảo vệ cho độ cao hx là 2.bx được xác định như sau:

- Nếu hx 2.h

3 thì

x x

b Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét

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

thoả mãn điều kiện s < 4.h

Hình 2.6: Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét treo cùng độ cao

Khoảng giữa hai dây chống sét bảo vệ được cho độ cao lớn nhất: h0 h s

4 (2.10) Phạm vi bảo vệ:

- Phần nằm giữa hai dây chống sét bảo vệ được cho độ cao lớn nhất h0

- Phần ngoài khoảng giữa hai dây chống sét là phạm vi bảo vệ của từng dây chống sét độc lập

4 Tính toán các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến

áp

4.1 Phương án 1

4.1.1 Bố trí các cột thu sét như hình vẽ

ÐIÊU

KHIÊN

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí các cột thu sét phương án 1

- Phía 220kv bố trí 16 cột từ 1-16 trong đó cột 1-8 bố trí trên xà 17m cột 9-16 độc lập

- Phía 110kv bố trí 8 cột từ 17-24 trên xà 11m

4.1.2 Tính toán cho phương án 1

a Tính độ cao hiệu dụng của các cột thu sét

Để bảo vệ được 1 diện tích được giới hạn bởi 1 đa giác nào đó thì độ cao cột thu sét

Độ cao cần bảo vệ phía 220kV là hx=17m nên chiều cao của cột thu sét là:

b Tính bán kính bảo vệ của các cột thu sét

Ta chỉ xét bán kính bảo vệ của các cặp cột biên dọc theo chu vi của trạm vì phần diện tích bên trong đã đƣợc bảo vệ

* Tính bán kính bảo vệ của một cột thu sét

* Tính bán kính bảo vệ của các cặp cột biên

Bán kính bảo vệ cho độ cao hx = 11m:

Tính toán tương tự cho các cặp cột còn lại của cả hai phía, ta có bảng sau:

Bảng 2.1: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 1 Đơn vị (m)

Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét được thể hiện trong hình sau:

NHÀ

ÐIÊU

KHIÊN

Hình 2.8: Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 1

Kết luận: Phương án bảo vệ thỏa mãn yêu cầu đặt ra

Tổng số cột là 24 cột gồm 8 cột bên phía 110kV cao 16 m và 16 cột bên phía 220kV cao 22m

- Phía 220kV bố trí 10 cột từ 1-10 trong đó cột 1-5 bố trí trên xà 17m cột 6-10 độc lập

- Phía 110kV bố trí 5 cột từ 11-15 trên xà 11m

4.2.2 Tính toán cho phương án 2

a Tính độ cao hiệu dụng của các cột thu sét

Tính toán tương tự cho các đa giác còn lại, ta có bảng sau:

Bảng 2.2: Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 220kV phương án 2

Ta thấy chiều cao hiệu dụng lớn nhất của các nhóm cột này là ha max = 6,25m

Vì độ cao lớn nhất cần bảo vệ ở phía 220kV là hx = 17m nên chiều cao của các cột thu sét là:

Đường kính đường tròn ngoại tiếp đi qua chân các cột thu sét trên là:

Tính toán tương tự cho các đa giác còn lại, ta có bảng sau:

Bảng 2.3: Chiều cao hiệu dụng của các nhóm cột phía 110kV phương án 2

Ta thấy chiều cao hiệu dụng lớn nhất của các nhóm cột này là ha max = 6,25m

Vì độ cao lớn nhất cần bảo vệ ở phía 110kV là hx = 11m nên chiều cao của các cột thu sét là:

h = hx + ha max = 11 + 6,25 = 17,25 (m)

Để thuận tiện cho việc thi công và tăng độ an toàn bảo vệ cho thiết bị, ta nâng cột lên 17,5m

b Tính bán kính bảo vệ của các cột thu sét

Ta chỉ xét bán kính bảo vệ của các cặp cột biên dọc theo chu vi của trạm vì phần diện tích bên trong đã được bảo vệ

* Tính bán kính bảo vệ của một cột thu sét

Bán kính bảo vệ của cột h6 cho phần có độ cao h17 là:

Tính toán tương tự cho các cặp cột còn lại của cả hai phía, ta có bảng sau:

Bảng 2.4: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 2 Đơn vị (m)

ÐIÊU

KHIÊN

Hình 2.10: Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 2

Theo hình trên ta thấy, để nâng cao tính an toàn cho thiết bị trong trạm, ta nâng cột lên cao sao cho phạm vi bảo vệ của r0x = 3(m)

Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét là

Bảng 2.5: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột phương án 2 sau khi nâng cột Đơn vị (m)

Hình 2.11: Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét phương án 2 sau khi nâng cột

Kết luận: Phương án bảo vệ thỏa mãn yêu cầu đặt ra

Tổng số cột là 15 cột gồm 10 cột bên phía 220kV cao 27 m và 5 cột bên phía 110kV cao 21m

Tổng chiều dài cột: L110 = 5.( 25-11) = 70 (m)

L220 = 5.27 + 5.(27-17) = 185 (m)

Hình 2.12: Sơ đồ bố trí dây chống sét phương án 3

Ta thiết kế các dây chống sét có độ cao bằng nhau Để bảo vệ toàn bộ các thiết bị trong trạm biến áp thì độ cao của các dây chống sét phải thỏa mãn:

h’ ≥ S4

4.3.2 Tính toán độ võng của dây chống sét

Độ võng của dây chống sét được xác định theo công thức sau:

2

1 kv

max

g lf

8

Trong đó:

Lkv: là chiều dài khoảng vượt của dây chống sét, lkv = 70(m)

max: là ứng suất lớn nhất của dây chống sét

g1: là tỷ tải do trọng lượng bản thân dây, 0 2

1

g

1000 Với g0 là trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo dây chống sét, g0 = 77 (N/dm3)

3 2 1

Với: - gh : là ứng suất giới hạn của dây chống sét, gh= 540(N/mm2)

- n : là hệ số an toàn ứng với đặc tính dây theo tính chất khu vực,

n = 2,5

2 cp

540216(N / mm )2,5

C Nhiệt độ ứng với trạng thái bão: o

- v: là vận tốc gió, tính với áp lực gió cấp 3 có v = 30(m/s)

- α: là hệ số biểu thị sự phân bố không đồng đều của gió lên khoảng cột Với v = 30(m/s) thì α = 0,85

- C: là hệ số động lực học không khí, phụ thuộc vào bề mặt chịu gió Với dây có đường kính d = 11(mm2) < 20(mm2) thì C = 1,1

2 3

9,81.0,85.1,1.11.30 10

16.70Tải trọng tổng hợp:

Khoảng vƣợt của cột là lkv = 70(m) < lgh = 205,043(m) nên ứng suất lớn nhất max

sẽ xuất hiện khi min

2 max 252,596(N / mm )

Vậy độ võng của dây là:

4.3.3 Tính phạm vi bảo vệ của dây thu sét

* Tính cho hai vị trí cao nhất và thấp nhất

Xét cặp cột (1-4) có độ cao bằng nhau h1 = h6 = 25m và đặt cách nhau một khoảng

Tính toán tương tự cho các cặp cột biên còn lại ta có bảng:

Bảng 2.6: Phạm vi bảo vệ của các cặp cột đỡ DCS Đơn vị (m)

Hình 2.13: Phạm vi bảo vệ của của phương án 3 dùng DCS

Kết luận: Phương án bảo vệ thỏa mãn yêu cầu đặt ra

Tổng số cột là 9 cột gồm 6 cột bên phía 220kV cao 25 m và 3 cột bên phía 110kV cao 25m

5 Chọn phương án tối ưu

Cả 3 phương án trên đều đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật nên ta xét đến yêu cầu

về mặt kinh tế để lựa chọn Phương án tối ưu là phương án có tổng chiều cao của các cột thu sét và dây chống sét là nhỏ nhất.Với 1m DCS = 1m CCS

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP

1 Khái niệm chung

Nối đất có nghĩa là nối các bộ phận bằng kim loại có nguy cơ tiếp xúc với dòng

điện do hư hỏng cách điện đến một hệ thống nối đất Trong HTĐ có 3 loại nối đất khác

nhau:

Nối đất an toàn:

Nối đất an toàn có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người khi cách điện của thiết bị

bị hư hỏng Thực hiện nối đất an toàn bằng cách đem nối đất mọi bộ phân kim loại

bình thường không mang điện (vỏ máy, thùng máy biến áp, các giá đỡ kim loại …) Khi

cách điện bị hư hỏng trên các bộ phận này sẽ xuất hiện điện thế nhưng do đã được nối

đất nên mức điện thế thấp Do đó đảm bảo an toàn cho người khi tiếp xúc với chúng

Nối đất làm việc:

Nối đất làm việc có nhiệm vụ đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị hoặc

một số bộ phận của thiết bị làm việc theo chế độ đã được quy định sẵn Loại nối đất

này bao gồm: Nối đất điểm trung tính MBA trong HTĐ có điểm trung tính nối đất, nối

đất của MBA đo lường và của các kháng điện bù ngang trên các đường dây tải điện đi

xa

Nối đất chống sét:

Nhiệm vụ của nối đất chống sét là 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… do đó cần hạn chế các phóng điện ngược trên các công trình cần bảo vệ

2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống nối đất

Trị số của điện trở nối đất về căn bản phụ thuộc vào điện trở lớp đất ở mặt tiếp

xúc với bộ phận nối đất khi có dòng điện đi qua Có nghĩa là phụ thuộc vào trị số điện

trở suất của đất, ngoài ra còn phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và cách bố trí bộ

phận nối đất trong đất 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

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 trị số điện trở nối đất

Với: I: là dòng điện chạm đất, I tùy thuộc vào mỗi trường hợp chạm đất nó có giá

trị khác nhau

3 Hệ số mùa

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 như thành phần muối, axit , độ ẩm, nhiệt độ, của đất Do khí hậu các mùa thay đổi nên độ ẩm, nhiệt độ của đất luôn thay đổi, đặc biệt với lớp đất ở trên, còn đối với lớp đất sâu ở dưới độ dao động về độ ẩm ít hơn Vì vậy khi thiết kế hệ thống nối đất cần chú ý tới trị số điện trở suất tính toán của đất Điện trở suất của đất được tính theo công thức:

Trong đó:

tt : điện trở suất tính toán của đất

d : điện trở suất đo được của đất

m

k : hệ số mùa, phụ thuộc vào dạng điện cực và độ chôn sâu của hệ thống nối đất khi đo đất khô hay ẩm

Bảng 3.1: Bảng hệ số km Loại nối đất Hình thức Độ chôn sâu Hệ số km

Các số liệu dùng để tính toán nối đất:

Điện trở suất đo được của đất: ρd= 82 Ωm

Điện trở nối đất của cột đường dây: Rc = 10 Ω

Dây chống sét sử dụng loại C-70, có điện trở đơn vị là r0 = 2,38 Ω/km

Chiều dài khoảng vượt của đường dây 220kV và 110kV là: lkv = 150 m

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

Rcs220 = Rcs110 = r0.lkv = 2,38.150.10-3 = 0,357 (Ω)

Số lộ đường dây trong trạm: Phía 220kV n = 4 lộ

Phía 110kV n = 4 lộ