Nghiên cứu ứng dụng các tiêu chuẩn nối đất an toàn và phương thức nối đất trung tính qua tổng trở nhỏ để giảm nhẹ yêu cầu điện trở nối đất cho trạm biến áp 110/(35)/22k ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG


NGUYỄN LƯƠNG MÍNH


NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC TIÊU CHUẨN NỐI ĐẤT
AN TOÀN VÀ PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT TRUNG TÍNH QUA
TỔNG TRỞ NHỎ ĐỂ GIẢM NHẸ YÊU CẦU ĐIỆN TRỞ
NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/(35)/22kV Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
Mã số: 62 . 52 . 50 . 05


TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT




ĐÀ NẴNG - 2009



Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Lã Văn Út 1. Trần Vinh Tịnh, Nguyễn Lương Mính (2005), “Nối đất trung

tính qua tổng trở nhỏ để khắc phục khó khăn về nối đất cho các trạm
biến áp 35/22kV”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Các trường Đại
học Kỹ thuật, (50/2005), tr. 21-25.
TS. Trần Vinh Tịnh


Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Hoàng Việt
2. Lã Văn Út, Trần Vinh Tịnh, Nguyễn Lương Mính (2006),
“Trang bị nối đất cho trạm biến áp theo các tiêu chuẩn TCVN
4756:1989, IEEE std.80 và IEC 479-1”, Tạp chí Khoa học & Công
nghệ - Các trường Đại học Kỹ thuật, (58/2006), tr. 1-5.
Phản biện 2: TSKH. Trần Kỳ Phúc
Phản biện 3: TS. Trần Văn Tớp
3. Trần Vinh Tịnh, Nguyễn Lương Mính (2008), “Tính chọn điện
cực nối đất và các giải pháp giảm điện trở của trang bị nối đất”, Tạp
chí Khoa học & Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, (29/2008), tr. 26-32.

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp
4. Trần Vinh Tịnh, Nguyễn Lương Mính (2009), “Quá điện áp và
quá dòng điện khi ngắn mạch một pha trong lưới điện phân phối
22kV”. Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Các trường Đại học Kỹ
thuật, (69/2009), tr. 11-15.
nhà nước họp tại: Đại học Đà Nẵng
vào hồi 08 giờ, ngày 07 tháng 01 năm 2010.





Có thể tìm đọc luận án tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu Đại học Đà Nẵng

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện Quốc gia



24 1
MỞ ĐẦU
thực hiện nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV có công suất lớn đảm
bảo chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, ngay khi
ρ
> 500Ω.m. Luận án đã thiết
kế TBNÐ cho các loại TBA 110/(35)/22kV khác nhau, có thể sử
dụng kết quả này (Phụ lục 3 ÷ 26) vào thực tế sản xuất.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành ở Việt Nam, điện trở nối
đất (R
đ
) của TBA 110/(35)/22kV phải đạt yêu cầu R
đ
≤ 0,5Ω.
5. Qua tính toán và mô phỏng bằng chương trình PSS/ADEPT
cho các lưới điện trong khu vực (Huế và Tam Kỳ), luận án đề xuất áp
dụng tiêu chuẩn IEEE std.80 kết hợp với NÐQTTN (R

N

= 30Ω hoặc
X
N
= 27Ω) cho LÐPP 22kV Việt Nam để giải quyết dứt điểm vấn đề
nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV. Cũng nhờ đó mà điện trở nối
đất tại các TBA 22/0,4kV được phép tăng đến 32Ω, đồng thời sẽ
thuận lợi hơn cho việc chọn lựa TBÐ, cáp ngầm.
Luận án đã tính toán chi phí nối đất cho TBA 110/(35)/22kV khi
áp dụng giải pháp đề xuất nêu trên sẽ tiết kiệm được (13,4 ÷ 25,8)%
vốn đầu tư TBNÐ so với phương thức NÐTT.
LÐPP 22kV ở nước ta hiện nay có nhiều thuận lợi cho việc
chuyển sang NÐQTTN. Khi đó, các loại TBÐ, cáp điện, cách điện
đường dây và thiết bị BVRL không nhất thiết phải thay mới, chỉ cần
hoán đổi, thay thế một số chống sét van và khống chế phụ tải các pha
không lệch quá 15%. Chi phí để cải tạo lưới điện hiện tại sang
NÐQTTN còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng không lớn và hoàn
toàn chấp nhận được.
Giải pháp được đề xuất có thể áp dụng đại trà, nhưng để đạt được
hiệu quả kinh tế cao nhất, cần phân đoạn thực hiện theo từng bước
phù hợp. Ưu tiên thực hiện cho các TBA 110/(35)/22kV không đạt
yêu cầu về điện trở nối đất hoặc lưới điện có dòng điện NMMP cao.
Tiếp tục thực hiện cho các khu vực khác khi có nhu cầu kết nối với
lưới điện đã có trung tính NÐQTTN hoặc các khu vực cần xây dựng
mới lưới điện.

2. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Hình 1 Thống kê R
đ
của các TBA 110/(35)/22kV
đang vận hành ở Miền Trung – năm 2008
Thực t , yêu cầu này rất khó thực
hiện c, theo thống kê ở Miền
Trung cho thấy (hình 1) có đến
36,6% TBA 110/(35)/22kV có R
đ

> 0,5Ω . Điều này tìm ẩn nhiều
nguy cơ mất an toàn khi có sự cố
chạm đất. Sự phát triển nhanh
chóng của LÐPP 22kV đòi hỏi
phải nghiên cứu, sớm có biện
pháp giải quyết tồn tại này.
ế
đượ
Mục đích của luận án là tìm biện pháp giải quyết tồn tại về nối đất
cho các TBA 110/(35)/22kV ở Việt Nam mà vẫn đảm bảo tính kế
thừa và phát triển theo xu hướng tiên tiến cho LÐPP 22kV. Phạm vi
nghiên cứu bao gồm các vấn đề về nối đất cho TBA, các tiêu chuẩn
kỹ thuật, phương thức nối đất trung tính… Nội dung của luận án
mang tính đặc thù của lưới điện Việt Nam, kết quả nghiên cứu chưa
công bố ở các tài liệu khoa học trước đó.
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI

a. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Hệ thống hoá các yêu cầu,
công nghệ, phương pháp thiết kế nối đất cho TBA và đặc điểm của
LÐPP 22kV Việt Nam; Đề xuất giải pháp nối đất giảm nhẹ hơn so
với TCVN 4756 nhưng vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.

2 23

b. Những đóng góp mới của luận án: Cung cấp số liệu khảo sát,
phân tích, đánh giá các tiêu chuẩn NĐAT để làm sáng tỏ những bất
cập của TCVN 4756 so với IEEE std.80. Đề xuất giải pháp khả thi về
kinh tế - kỹ thuật để giải quyết vấn đề nối đất cho TBA
110/(35)/22kV: áp dụng tiêu chuẩn IEEE std.80 kết hợp với sử dụng
phương thức NÐQTTN (27÷30Ω) cho LÐPP 22kV. Kết quả tính
toán, mô phỏng của luận án có thể áp dụng vào thực tế sản xuất.
4. Trong công tác thiết kế và thi công TBNÐ, việc thiết lập hình
dáng lưới nối đất hay cách thức bố trí điện cực có ảnh hưởng rất quan
trọng đến hiệu quả tản dòng điện vào đất, phân bố điện thế và giá
thành xây dựng. Những sai sót trong việc chọn lựa, bố trí điện cực
nối đất không chỉ làm tăng chi phí đầu tư, không phát huy hiệu quả
của TBNÐ mà đôi khi còn gây tác dụng ngược đến toàn bộ hệ thống
TBNÐ (tăng giá trị điện trở tản, gây phóng điện ngược…). Cho đến
nay, việc bố trí điện cực nối đất theo kiểu hổn hợp (cọc, thanh) vẫn là
giải pháp tốt nhất để đạt được mục đích vừa giảm giá trị điện trở vừa
phân bố thế hợp lý.
4. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
Nội dung chính gồm 5 chương, phần mở đầu và kết luận chung:

Chương 1: Tổng quan về nối đất cho TBA và yêu cầu nối đất an
toàn theo tiêu chuẩn TCVN 4756, IEEE std.80 và IEC 479-1
Khi thiết kế TBNÐ, cần lưu ý xác định dòng điện tản trong đất
lớn nhất (I
Chương 2: Quá điện áp và quá dòng điện khi ngắn mạch một pha
trên LÐPP 22kV ở Việt Nam
đ.max
) vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố điện thế
trên mặt đất. Giá trị của I
đ
phụ thuộc vào dòng điện sự cố chạm đất,
chế độ làm việc của điểm trung tính, vị trí điểm chạm đất và đặc
điểm của lưới điện. Kết quả nghiên cứu của luận án cho lưới điện
Miền Trung (theo Tổng sơ đồ VI - giai đoạn 2000 ÷ 2025) xác định
dòng điện tản lớn nhất I
Chương 3: Nối đất trung tính qua tổng trở nhỏ để tăng điện trở nối
đất cho TBA 110/(35)/22kV
Chương 4: Các giải pháp công nghệ về nối đất và phương pháp
thiết kế nối đất cho TBA
đ.max
= 7,369kA – có thể sử dụng kết quả này
để thiết kế TBNÐ cho các TBA 110/(35)/22kV trong khu vực.
Chương 5: Ứng dụng nối đất trung tính qua tổng trở nhỏ vào
LÐPP 22kV ở Việt Nam
Diện tích lưới nối đất ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật
của TBNÐ. Luận án đã phân tích và cho thấy, để thiết kế TBNÐ đạt
yêu cầu TCVN 4756 (R

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NỐI ĐẤT CHO TBA

đ
≤ 0,5Ω) phải cần diện tích lưới nối đất và
khối lượng điện cực khá lớn, nên chỉ thích hợp với nơi có
ρ
≤
100Ω.m. Phương pháp thiết kế theo điện áp tính toán (của IEEE
std.80) cho phép thực hiện TBNÐ thuận lợi hơn, ngay cả nơi có
ρ

đến 500Ω.m. Giải pháp NÐQTTN kết hợp với phương pháp thiết kế
theo điện áp tính toán sẽ giúp dễ dàng khống chế điện áp tiếp xúc và
điện áp bước trong giới hạn an toàn. Nhờ đó, giảm được khoảng 50%
diện tích lưới nối đất và khối lượng điện cực so với NÐTT, dễ dàng
VÀ YÊU CẦU NỐI ĐẤT AN TOÀN THEO CÁC
TIÊU CHUẨN TCVN 4756, IEEE std.80 VÀ IEC 479-1

1.1 TỔNG QUAN VỀ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP
1.1.1 Khái niệm chung về nối đất cho TBA:
1.1.2 Nối đất an toàn cho TBA: là nối vỏ các TBĐ của TBA vào
TBNĐ để đảm bảo an toàn cho con người khi chạm điện gián tiếp.
1.1.2.1 Điện áp tiếp xúc (U
tx
)

22 3

1.1.2.2 Điện áp bước (U
b
) NMMP xấp xỉ mức C
e

≈ (2,5 ÷ 2,73)pu. Thực tế, vấn đề này chưa
được quan tâm đúng mức nên hay dẫn đến sai sót khi chọn lựa TBÐ.
1.1.2.3 Điện áp ô lưới (U
ô
) và điện áp truyền (U
tr
)
1.1.2.4 Yêu cầu về nối đất an toàn: đảm bảo cho điện áp trên cơ
thể người khi chạm điện gián tiếp nhỏ hơn giới hạn chịu đựng được.
Phương thức NÐQTTN được xem là dạng biến thể của NÐTT,
nhờ hạn chế được dòng điện sự cố chạm đất nên cho phép tăng giá trị
điện trở của TBNĐ. Với đặc điểm hiện có của LÐPP 22kV ở nước ta
(phần lớn không đạt “nối đất hiệu quả”), cần chủ động chuyển đổi
phương thức làm việc của trung tính sang NÐQTTN để hạn chế dòng
điện NMMP, tạo thuận lợi để giải quyết vấn đề nối đất.
1.1.3 Nối đất làm việc cho TBA: là nối đất trung tính MBA để
tạo lập chế độ làm việc nhất định cho lưới điện.
1.1.4 Nối đất chống sét cho TBA: là nối các kim thu sét, chống
sét van với TBNÐ để tản dòng điện sét, giảm quá điện áp khí quyển.
Theo TCXD 46:2007, NĐCS cho công trình điện phải đạt yêu cầu:
3. Luận án đã tính được, khi trung tính của LÐPP 22kV được nối
qua điện trở R
R
đ
≤ 10Ω (1.18)
N
= 30Ω hoặc điện kháng X
N
= 27Ω, dòng điện NMMP
sẽ bị khống chế ở mức nhỏ hơn 950A. Đồng thời, kết hợp với việc áp

dụng tiêu chuẩn IEEE std.80 sẽ cho phép điện trở nối đất của TBA
110/(35)/22kV tăng đến 1,5Ω mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về
NÐAT, NĐLV và NĐCS. Đây là cơ sở khả thi để giải quyết vấn đề
nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV ở Việt Nam hiện nay. Kết quả
tính toán với lưới điện 22kV có cấu trúc hình tia hoặc mạch vòng vận
hành hở cũng cho thấy, vẫn có thể sử dụng bảo vệ quá dòng điện
TTK đơn giản để chống chạm đất một pha kể cả tình huống chạm đất
qua điện trở trung gian (90 ÷ 100)Ω trong lưới điện NÐQTTN.
1.1.5 Các kiểu nối đất cho TBA
1.2 NĐAT THEO TCVN 4756, IEEE std.80, IEC 479-1
1.2.1 Yêu cầu nối đất an toàn theo TCVN 4756: chủ yếu theo
điều kiện R
đ
≤ 0,5Ω mà không xét đến đặc điểm của TBA.
1.2.2 Yêu cầu NĐAT theo IEEE std.80 và IEC 479-1: chủ yếu
theo yêu cầu về điện áp nguy hiểm với con người (U
txcp
, U
bcp
).
1.3 ĐÁNH GIÁ NĐAT Ở CÁC TBA 110/(35)/22kV
Ví dụ 1.1: Khảo sát U
tx.max
của TBA 110/(35)/22kV- 25(40)MVA
có R
đ
= 0,5Ω (đạt TCVN 4756). Kết quả thể hiện ở hình 1.12.
Việc chủ động lắp đặt thêm tổng trở trung tính ở các TBA
110/(35)/22kV sẽ cải thiện đáng kể chỉ tiêu điện áp tiếp xúc và điện
áp bước, tăng cường an toàn cho con người. Tuy nhiên, trong trường

hợp có sự cố chạm đất thì điện áp điểm trung tính tăng lên, nên cách
điện của hệ thống cũng sẽ tăng (yêu cầu theo mức điện áp dây). Chế
độ vận hành không đối xứng sẽ gây điện áp rơi trên tổng trở nối đất
làm tăng độ di trung điểm trung tính và tổn thất điện năng. Tuy vậy,
các vấn đề mới phát sinh này không phải là trở ngại lớn khi áp dụng
phương thức NĐQTTN vào LÐPP 22kV hiện có của Việt Nam.









Hình 1.12 Điện áp tiếp xúc của TBA 110/(35)/22kV – 25(40)MVA

4 21

a. Trường hợp NÐTT và không xét đến lớp đá dăm (hình 1.12.a):
U
tx
có thể rất lớn và không đạt IEEE std.80, IEC 479-1 kể cả TCVN
4756. U
tx
phụ thuộc rất mạnh vào công suất trong khi U
txcp
theo
TCVN 4756 lại hoàn toàn độc lập với sơ đồ và công suất TBA.
toàn. TBNÐ ở nước ta được đánh giá theo TCVN 4756, chủ yếu dựa

vào giá trị điện trở nối đất mà không phân biệt đặc điểm, quy mô của
TBA. Ngay khi TBA đã thỏa mãn yêu cầu R
đ
≤ 0,5Ω thì vẫn có
trường hợp không đáp ứng chỉ tiêu điện áp tiếp xúc. Nhìn chung
TCVN 4756 còn bất cập, chưa theo kịp sự phát triển lưới điện, việc
áp dụng tiêu chuẩn trong thực tế còn nhiều khó khăn, nên tồn tại
nhiều TBA 110/(35)/22kV không đạt yêu cầu R
b. Trường hợp nối đất qua R
N
= 30
Ω
và có xét đến lớp đá dăm
(hình 1.12.b): U
txcp
theo IEEE std.80 và IEC 479-1 được tăng lên so
với hình 1.12.a. TCVN 4756 không xét đến ảnh hưởng của lớp đá
dăm nên U
txcp
vẫn không thay đổi. Nhờ có R
N
= 30Ω mà U
tx
giảm đi,
đường (1) và (2) gần trùng nhau, dịch xuống dưới so với hình 1.12.a.
TBA hoàn toàn thỏa mãn IEEE std.80 và IEC 479-1.
đ
≤ 0,5Ω.
Theo tiêu chuẩn IEEE std.80, NÐAT của TBA được đánh giá
chủ yếu theo chỉ tiêu điện áp tiếp xúc và điện áp bước. Điểm ưu việt

của tiêu chuẩn này là có xét đến công suất, điều kiện tự nhiên và các
đặc điểm riêng của TBA, nên dễ tìm được biện pháp chế ngự điện áp
tiếp xúc và điện áp bước của TBNÐ trong giới hạn an toàn, ngay khi
TBNÐ có R
Ví dụ 1.2: Đánh giá NÐAT cho các TBA 110/35/22kV ở Miền
Trung theo IEEE std.80. Kết quả cho thấy, TCVN 4756 và IEEE
std.80 đánh giá TBNÐ rất khác nhau, nên khả năng đảm bảo an toàn
của TBNÐ không chỉ phụ thuộc vào mỗi tiêu chí R
đ
:
đ
> 0,5Ω. Đây là vấn đề rất đáng quan tâm để nghiên cứu
áp dụng tiêu chuẩn IEEE std.80 vào thực tế Việt Nam, góp phần giải
quyết việc nối đất cho các TBA 110/(35)/22kV.
TBA Phù Mỹ
(110/35/22kV-
2x25MVA)
R
đ
= 0,47Ω
Đạt
TCVN 4756
U
ô.max
= 1588V > U
txcp(50)
= 646V
U
b.max
= 1233V < U

bcp(50)
= 2090V
Không đạt IEEE std.80
TBA Phong Điền
(110/35/22kV-
2x25MVA)
R
đ
= 1,23Ω
Không đạt
TCVN 4756
U
ô.max
= 425V < U
txc(50)
= 594V
U
b.max
= 224V < U
bcp(50)
= 1883V
Đạt IEEE std.80
TBA Diên Sanh
(110/35/22kV-
2x25MVA)
R
đ
= 0,78Ω
Không đạt
TCVN 4756

U
ô.max
= 1304V > U
txcp(50)
= 627V
U
b.max
= 799V < U
bcp(50)
= 2014V
Không đạt IEEE std.80
2. Phương thức trung tính NÐTT tỏ ra có hiệu quả đối với LÐPP
22kV ở chi phí đầu tư thấp và vận hành đơn giản. Tuy nhiên, sự phát
triển nhanh chóng của lưới điện cùng với những nhược điểm cố hữu
của nó (suất sự cố cao, dòng điện NMMP lớn…) sẽ có thể là nguy cơ
không đáp ứng nhu cầu cung cấp điện an toàn cho xã hội. Đặc tính
của chế độ nối đất trung tính không chỉ phụ thuộc vào việc nối đất tại
trung tính MBA mà còn phụ thuộc vào hệ thống đường dẫn. Điều
này được thể hiện rõ qua kết quả nghiên cứu của luận án. Mặc dù
LÐPP 22kV Miền Trung có trung tính NÐTT nhưng do tính chất
đường dẫn nên phần lớn lưới điện không đạt yêu cầu “nối đất hiệu
quả”, rất nhiều nút mang đặc điểm của phương thức NÐQTTN. Dòng
điện NMMP có thể tăng cao đến 95% I
1.4 THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG ÁP DỤNG TIÊU
CHUẨN KỸ THUẬT NỐI ĐẤT CHO LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM
1.4.1 Thực trạng việc áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật nối đất ở
Việt Nam: Thực tế, yêu cầu về giá trị R
đ
luôn được chú trọng còn
những yếu tố khác có ảnh hưởng đến điện áp tác động lên con người

(U
tx
, U
b
) lại không được xem xét đầy đủ. Nhìn chung, TCVN 4756 là
khó thực hiện được so với điều kiện thực tế, nên còn nhiều TBA
không đạt được yêu cầu R
đ
≤ 0,5Ω. Đối tượng áp dụng của TCVN
N(3)
và hệ số quá điện áp khi

20 5

4756 là lưới điện “nối đất hiệu quả” nhưng phần lớn LĐPP 22kV ở
nước ta có tính chất của NÐQTTN, nên việc áp dụng còn bất cập.
Bảng 5.8 So sánh chi phí của các phương án
Khoản mục chi phí Cải tạo phương thức Xử lý TBNĐ bằng
nối đất
(1)
(VN đồng)

GEM
(2)
(VN đồng)
Chi phí lắp đặt, thí nghiệm 196.389.000 308.666.000
1.4.2 Khả năng áp dụng IEEE std.80 và phương thức trung
tính NÐQTTN để giải quyết các vấn đề nối đất cho TBA ở Việt
Nam: Vấn đề nối đất của TBA 110/(35)/22kV cần phải giải quyết
trên cơ sở đảm bảo kế thừa và đáp ứng nhu cầu phát triển trong

tương lai. Áp dụng IEEE std.80, đồng thời có biện pháp hạn chế
dòng điện NMMP có thể là giải pháp khả thi để giải quyết vấn đề nối
đất cho TBA 110/(35)/22kV ở Việt Nam như mục tiêu đã đề ra.
Chi phí thiết bị, vật liệu 1.005.312.000 96.724.000
Chi phí khác 20.000.000 10.000.000
Tổng cộng 1.221.701.000 415.390.000
(1)
Bao gồm lắp mới 2 bộ ĐTTT (R = 30Ω) và thay thế 234 bộ chống sét van
N
(2)
Theo phương án xử lý nối đất TBA 110/22kV - Công ty Truyền tải điện 2
Bảng 5.8 cho thấy, chi phí cải tạo phương thức nối đất cho TBA
110/35/22kV E15 (qua R
N
= 30Ω) cao hơn so với việc xử lý TBNÐ
bằng GEM, nhưng không quá lớn và hoàn toàn chấp nhận được.
5.5 KẾT LUẬN
1.5 KẾT LUẬN
LÐPP 22kV ở nước ta có đặc điểm thuận lợi cho việc chuyển đổi
sang phương thức NÐQTTN. Khi đó, các loại TBÐ, cáp điện, cách
điện đường dây và thiết bị BVRL không nhất thiết phải thay mới
ngoại trừ một số chống sét van có U
TBNÐ ở TBA nhằm mục đích đảm bảo điều kiện an toàn, làm
việc, chống sét, trong đó NÐAT có yêu cầu khắt khe nhất.
Tiêu chuẩn TCVN 4756 còn bất cập, chưa theo kịp nhu cầu phát
triển lưới điện và sự tiến bộ của thế giới, việc áp dụng vào thực tế
còn gặp nhiều khó khăn. Nhưng khi TBA 110/(35)/22kV đã đạt được
yêu cầu R
đ
≤ 0,5Ω thì vẫn có thể xảy ra những tình huống mất an

toàn. Ngược lại, tiêu chuẩn IEEE std.80 đánh giá NĐAT theo U
tx
và
U
b
, có xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện an toàn nên rất
thuận lợi, dễ thực hiện và khả năng thành công cao.
c
= 15,3kV, đồng thời cần phải
kiểm tra và phân bố lại phụ tải để không lệch pha quá 15%.
Giải pháp NÐQTTN (R
= 30Ω hoặc X
N N
= 27Ω) hoàn toàn khả
thi khi áp dụng vào thực tế Việt Nam, giúp giảm được chi phí đầu tư
TBNÐ (nhờ giảm khối lượng điện cực và diện tích lưới nối đất) so
với phương thức NÐTT. Đối với LÐPP 22kV hiện có cần cải tạo
sang NÐQTTN, chi phí thực hiện còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố
nhưng không quá lớn và hoàn toàn chấp nhận được.

Cần nghiên cứu áp dụng IEEE std.80 đồng thời với việc hạn chế
dòng điện NMMP của LÐPP 22kV để giải quyết về nối đất cho TBA
Để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, việc ứng dụng giải pháp
này vào thực tế cần được thực hiện theo từng bước phù hợp.

Chương 2: QUÁ ĐIỆN ÁP VÀ QUÁ DÒNG ĐIỆN KHI

NGẮN MẠCH MỘT PHA TRÊN LĐPP 22kV Ở VIỆT NAM

KẾT LUẬN CHUNG

2.1 LÐPP 22kV CÓ TRUNG TÍNH NỐI ĐẤT TRỰC TIẾP
1. Các TBA 110/(35)/22kV thường sử dụng chung TBNĐ để làm
nhiệm vụ bảo vệ an toàn cho con người, xác lập điều kiện làm việc
cho lưới điện và chống sét. Trường hợp này, TBNÐ phải thỏa mãn
các yêu cầu khác nhau nhưng khắt khe nhất là nhiệm vụ nối đất an
2.1.1 Đặc điểm của lưới điện có trung tính nối đất trực tiếp:
Có ít nhất một điểm trung tính của MBA (hay máy phát) được
NÐTT, DĐNM một pha lớn gây nguy hiểm cho con người và thiết

6
bị. Lưới điện được xem là “nối đất hiệu quả” khi đạt X
0
/X
1
≤ 3 và
R
0
/X
1
≤ 1 [49].

2.2 LÐPP 22kV CÓ TRUNG TÍNH NÐQTTN
2.2.1 Đặc điểm của lưới điện có trung tính NÐQTTN: là nối
trung tính MBA (máy phát) với đất qua một tổng trở giá trị nhỏ [61].
2.2.2 Dòng điện và điện áp khi có sự cố chạm đất: Quan hệ
giữa DĐNM và hệ số C
e
với k = X
0
/X
1
khi có N
(1)
và N
(1,1)
ở hình 2.8.









2.3 QUÁ ĐIỆN ÁP VÀ QUÁ DÒNG ĐIỆN KHI NMMP
TRONG LĐPP 22kV
Hình 2.3 Quan hệ giữ
với X
0
/X

1
trong l
2.1.2 Dòng điện và điện áp
a hệ số quá áp và tỷ lệ I
N
(1,1)
/I
N
(1)

ưới điện có trung tính NĐTT
ự cố chạm đất: Với
lướ iện có tỷ số X
0
/X
1
< 1 thì
dòng điện chạy vào đất khi có
chạm đất I
N(1,1)
lớn
hơn dòng điện NMMP I
N(1)
và
hệ s quá áp
)1,1()1(
ee
CC >
. Ngược
lại, khi 1< k ≤3 thì I

N(1)
lớn hơn
I
N(1,
và
)1()1,1(
ee
CC >
(ví dụ 2.1).
khi có s
i đ
NM hai pha
ố
1)
Hình 2.8 Quan hệ giữa hệ số
Theo đó, LÐPP 22kV có
NÐQTTN dòng điện NM và
hệ s
quá áp và tỷ lệ I
N
(1,1)
/I
N
(1)
với X
0
/X
1
quá áp
)1(

e
C khi có sự cố
chạ đất một pha nguy hiểm
hơn so với trường hợp ngắn
mạch hai pha chạm đất. Điện
áp ở pha lành có thể đến 1,58
lần nh mức (với X
0
/X
1
≈10).
19

112A) và yêu cầu an toàn theo IEEE std.80 (do U
tx.max
= 415V <
U
txcp
= 640V). Hệ số quá điện áp tạm thời lớn nhất C
e.max
= 1,853pu,
nằm trong khả năng chịu đựng của các phần tử trên lưới.

5.4 TÍNH TOÁN KINH TẾ KHI THAY ĐỔI PHƯƠNG
THỨC NỐI ĐẤT
5.4.1 Chi phí đầu tư TBNÐ cho TBA 110/(35)/22kV:
Ví dụ 5.2: Khảo sát chi phí xây dựng TBNÐ của các TBA
110/(35)/22kV ở Miền Trung theo phương án NÐTT và NÐQTTN.
Bảng 5.7 So sánh chi phí đầu tư TBNÐ cho các TBA 110/(35)/22kV
ố

m
đị
NÐTT
(1)
NĐQTT
(2)
Chênh
STT Tên trạm biến áp
(3)
L
(m)
Chi phí
(10
L
(3)
Chi phí
(10
lệch
(%)
6 6
đ) (m) đ)
1 TBA 110kV Áng Sơn 3.434 740 2.753 620 16,2%
2 TBA 110kV Chân Mây 3.482 740 2.635 605 18,3%
3 TBA 110kV Duy Xuyên 4.227 1.249 4.429 1.081 13,4%
4 TBA 110kV ChưPrông 6.620 838 4.160 678 19,1%
5 TBA 110kV Krông Ana 2.400 918 4.655 681 25,8%
(1)
Nguồn : Ban quản lý dự án lưới điện – Công ty Điện lực 3
(2)
Chi phí xây dựng đã bao gồm vốn đầu tư điện trở trung tính (R

N
= 30Ω) – theo thông
báo giá của nhà sản xuất AVTRON (USA) – giá CIF 12.600USD/bộ
(3)
L là tổng chiều dài điện cực của TBNÐ
Số liệu được thống kê và so sánh ở bảng 5.7. Trong đó, chi phí
xây dựng TBNÐ theo phương án NÐTT được lấy theo hồ sơ Thiết kế
- Dự toán đã được Chủ đầu tư (Công ty điện lực 3) phê duyệt. Với
phương án NÐQTTN, dự toán chi phí được tính lại trên cơ sở thiết kế
nối đất qua điện trở R
N
= 30Ω, gồm: chi phí xây dựng TBNÐ và chi
phí mua sắm, lắp đặt, thí nghiệm ĐTTT. Kết quả cho thấy, chi phí
của phương án NÐQTTN thấp hơn khoảng (13,4 ÷ 25,8)% so với
NÐTT, thể hiện rất rõ ở những vùng có điện trở suất cao.
5.4.2 Chi phí cải tạo nối đất trung tính cho lưới điện:
Ví dụ 5.3: So sánh chi phí để cải tạo phương thức nối đất cho
TBA 110/(35)22kV E15 - Tam Kỳ (có R
đ
= 0,58Ω) với phương án
xử lý TBNÐ bằng hóa chất GEM. Kết quả như ở bảng 5.8:

18

tình huống sự cố với phụ tải cực đại P = 56,669MW (thông số vận
hành năm 2008), được kết quả như bảng 5.5.
Bảng 5.5 Dòng điện ngắn mạch và hệ số quá điện áp của LÐPP 22kV Tp Huế
NĐTT R
N
= 30Ω X

N
= 27Ω
Tên
xuất
tuyến

Tên nút
I
N(3)
(A) I
N(1)
(A) C
e
(pu) I
N(1)
(A) C
e
(pu) I
N(1)
(A) C
e
(pu)
E7 C41_E7 4.660 4.688 1,083 512 1,897 220 1,776
471/E7 NODE_2008 2.242 2.115 1,072 482 1,868 204 1,716
472/E7 NODE_45_4 1.867 1.865 1,052 489 1,911 203 1,715
473/E7 NODE_90 2.165 2.165 1,056 497 1,914 206 1,726
475/E7 NODE_156 1.322 1.198 1,100 440 1,839 194 1,708
477/E7 NODE_430 1.895 1.897 1,050 484 1,900 204 1,720
E6 C42_E6 10.613 11.714 1,009 897 1,848 743 1,742
472/E6 NODE_683 1.214 857 1,239 519 1,593 424 1,573

476/E6 XuanPhu 3.141 3.054 1,035 797 1,800 629 1,643
477/E6 NODE_148 2.896 2.659 1,072 757 1,762 617 1,652
478/E6 NODE_283 1.057 814 1,128 475 1,467 405 1,476
Khi NÐQTTN (với R
N
= 30Ω hoặc X
N
= 27Ω) thì dòng điện
NMMP vào khoảng I
N(1)
= (194 ÷ 897)A. Lưới điện đảm bảo điều
kiện làm việc cho BVRL (do I
N(1)
> I
N(1).min
= 112A) và yêu cầu an
toàn theo IEEE std.80 (do U
tx.max
= 469V < U
txcp
= 640V). Hệ số quá
điện áp tạm thời C
e
= (1,47 ÷ 1,91)pu, cũng nằm trong khả năng chịu
đựng của các phần tử trên lưới.
5.3.2 Khảo sát LÐPP 22kV thành phố Tam Kỳ: Tương tự, sử
dụng PSS/ADEPT mô phỏng cho LÐPP 22kV thành phố Tam Kỳ
được kết quả ở bảng 5.6.
Bảng 5.6 Dòng điện ngắn mạch và hệ số quá điện áp của LÐPP 22kV Tp Tam Kỳ
NĐTT R

N
= 30Ω X
N
= 27Ω
Tên
xuất
tuyến

Tên nút
I
N(3)
(A) I
N(1)
(A) C
e
(pu) I
N(1)
(A) C
e
(pu) I
N(1)
(A) C
e
(pu)
E15 TC_E15 7.910 8.621 1,023 874 1,853 883 1,718
471 Node_18 1.182 609 1,378 436 1,508 373 1,531
472 Node_T2PN 1.069 582 1,228 417 1,484 365 1,539
473 Node_QuanGo 861 442 1,381 349 1,440 303 1,505
474 Node_TrGiam 2.915 1.759 1,342 706 1,730 630 1,642
Khi NÐQTTN thì dòng điện NMMP vào khoảng I

N(1)
= (303÷
883)A, đảm bảo điều kiện làm việc cho BVRL (do I
N(1)
> I
N(1).min
=
7

Kế ả cho thấy, phần lớn lưới
iểm NÐQTTN mặc
ính nguồn được
NÐTT. Tính ch
t qu
điện có đặc đ
dù trung t
ấ
t “n
ố
i đ
ấ
t hiệu
quả” ch có rõ ở lưới điện có
dây tru g tính. Theo IEEE
62.92.1: 000, vẽ được bi
ỉ
n
2
ể
u đ

ồ

quá áp và quá dòng cho LÐPP
22kV nh hình 2.12 và 2.13.
ư


Hình 2.12 Quá điện á
p
và
q
uá dòn
g
điện của ĐDK 22kV
Hình 2.13 Quá điện áp và quá dòng điện của ĐC 22kV
Dòng điện (ở pha sự cố) và điện áp (ở pha lành) khi NMMP phụ
thuộc tỷ lệ X
0
/X
1
, R
0
/X
1
và R
0
/X
0
tại điểm chạm đất.
Bảng 2.4 Đặc tính của các chế độ nối đất theo IEEE std. 62.92.1:2000 [61]

Phương thức Tỷ lệ các thành phần đối xứng I
F
U
TOV
nối đất trung tính X
0
/X
1
R
0
/X
1
R
0
/X
0
(%I
N(3)
) (pu)
A. Nối đất hiệu quả

1. Hiệu quả
0 ÷ 3 0 ÷ 1
/ > 60
≤ 2
2. Rất hiệu quả
0 ÷ 1 0 ÷ 0,1
/ > 95 < 1,5
B. NĐ không hiệu quả
1.1 Điện trở nhỏ

0 ÷ 10
/
≥ 2
< 25 < 2,5
1.2 Điện trở lớn / > 100
≤ -1
< 1
≤ 2,73
2.1 Điện kháng nhỏ
3 ÷ 10 0 ÷ 1
/ > 25 < 2,3
2.2 Điện kháng lớn >10 / < 2 < 25
≤ 2,73
Ví dụ 2.4: Khảo sát điện áp và dòng điện ở LÐPP 22kV Miền
Trung theo IEEE std. 62.92.1:2000.

8 17

2.4 KẾT LUẬN 5.2.2 Vận hành không đối xứng khi chuyển sang NÐQTTN:
Sự mất đối xứng của lưới điện sẽ làm tăng điện áp trung tính, ảnh
hưởng đến chất lượng và tổn thất điện năng.
LÐPP 22kV ở Miền Trung có đặc điểm: với lưới 3 pha - 3 dây,
khi có NMMP, quá điện áp ở pha lành có thể đến 2,5pu (đường dây
nổi) hay 2,73pu (đường cáp ngầm), dòng NMMP khoảng (25 ÷
95)%I
Ví dụ 5.1:
N(3)
. Ở lưới điện 3 pha – 4 dây dòng NMMP ở mức (60 ÷
95)%I
N(3)
và quá điện áp không quá 2,5pu.
LÐPP 22kV nước ta có trung tính NÐTT nhưng thường không
đạt “nối đất hiệu quả” mà có tính chất của NĐQTTN, dòng NMMP
có thể đến 95%I
N(3)
, điện áp của pha lành có thể tăng đến 2,73 pu. Để
hạn chế dòng điện NMMP, cần chủ động ứng dụng NÐQTTN và nhờ
đó có thể giảm công suất cắt của TBÐ, tăng giá trị điện trở R
đ
.

Chương 3: NỐI ĐẤT TRUNG TÍNH QUA TỔNG TRỞ NHỎ
ĐỂ TĂNG ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT CHO TBA 110/(35)/22kV

3.1 ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN TỔNG TRỞ TRUNG TÍNH
Tổng trở trung tính phải chọn sao cho DĐNM I
N(1)
đủ lớn cho
BVRL làm việc chắc chắn, nhưng đủ nhỏ để an toàn cho con người.
3.2 TÍNH TỔNG TRỞ TRUNG TÍNH VÀ ĐIỆN TRỞ TBNĐ
3.2.1 Tính điện trở trung tính R
N
: Xét dường dây 22kV được
cung cấp điện từ TBA 110/(35)/22kV như hình vẽ 3.2.
H×nh 3.2 Ch¹m ®Êt ë L§PP 22kV cã trung tÝnh nèi ®Êt qua ®iÖn trë
§iÖn trë
trung tÝnh R
N
§iÖn trë nèi ®Êt
R®
M¸y biÕn ¸p
jxB
HÖ thèng
jxH
(a)
(b)
IN(1)
§iÖn trë nèi ®Êt
R®
§iÖn trë
trung tÝnh R
N
M¸y biÕn ¸p

110/35/22kV

Khảo sát độ mất đối xứng phụ tải (K
đx
) của xuất tuyến
22kV (giả sử các phần tử của lưới điện là đối xứng). Kết quả mô
phỏng bằng chương trình PSS/ADEPT cho thấy, hệ số không đối
xứng giữa phụ tải các pha trung bình k
đx
≤ 15% thì lưới điện 22kV
NÐQTTN đảm bảo độ lệch điện áp TTN (kU
2
≤ 2%), độ lệch dòng
điện TTN (kI
2
≤ 5%) và độ lệch điện áp pha kU
f
≤ ±5% [31].
5.2.3 Kết nối lưới điện có trung tính NÐQTTN với lưới điện
trung tính NÐTT:
Lưới điện NĐTT có thể cấp điện cho lưới điện
NÐQTTN. Ngược lại, lưới điện NÐQTTN chỉ được phép cấp điện
cho lưới điện NĐTT khi lưới nhận điện có mức cách điện theo điện
áp dây, không có MBA phụ tải một pha (pha - đất) và độ mất đối
xứng của phụ tải không quá 15%.
5.2.4 Phạm vi ứng dụng NÐQTTN vào LÐPP 22kV ở Việt
Nam:
Để đạt mục đích giải quyết vấn đề nối đất cho TBA
110/(35)/22kV, việc ứng dụng giải pháp NÐQTTN vào thực tế Việt
Nam được đề xuất thực hiện từng bước nhau sau: Ưu tiên cho các

TBA 110/(35)/22kV còn tồn tại về nối đất (R
đ
> 0,5Ω) cũng như các
khu vực có dòng điện NMMP lớn có thể gây mất an toàn. Những khu
vực khác sẽ được chuyển đổi phương thức trung tính khi có nhu cầu
kết nối với lưới điện có NÐQTTN hoặc để đảm bảo tính đồng bộ cho
khu vực (thực hiện đồng thời với công tác cải tạo lưới).
5.3 KHẢO SÁT LÐPP 22kV KHI CHUYỂN ĐỔI PHƯƠNG
THỨC NỐI ĐẤT
5.3.1 Khảo sát LÐPP 22kV thành phố Huế:
Sử dụng chương
trình PSS/ADEPT để mô phỏng lưới điện thành phố Huế theo các

16


a. Làm mát bằng dầu b. Làm mát bằng khơng khí
Hình 5.1 Các loại ĐKTT cho lưới điện 22kV




a. Ngồi trời b. Trong nhà
Hình 5.2 Các loại ÐTTT của lưới điện 22kV
9

Tính được giá trị R
N
theo phương pháp các thành phần đối xứng:

2
2
N(1)
N
3
XX2
I
E
R
B0B1
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
−=

(3.13)

5.1.3 Phạm vi sử dụng của ĐKTT và ĐTTT:
ĐKTT hay ĐTTT
được chọn lựa theo dòng điện làm việc lâu dài, điện áp định mức và
giá trị điện kháng (X
N
≤ 8,3X
1
) hay điện trở (R
N
≤1/6Cω). ĐTTT khá
đơn giản nhưng gây tổn thất điện năng cao nên được dùng cho lưới
điện ít mất đối xứng. Ngược lại, ÐKTT ít gây tổn thất điện năng, có
hiệu quả hạn chế dòng chạm đất phụ thuộc trở kháng hệ thống,
thường dùng cho lưới điện có mức độ mất đối xứng lớn.
5.2 ỨNG DỤNG NÐQTTN VÀO LÐPP 22kV VIỆT NAM
5.2.1 Giải quyết vấn đề cách điện khi chuyển sang NÐQTTN:
LÐPP 22kV ở nước ta mặc dù làm việc với trung tính NÐTT nhưng
lại có mức cách điện theo điện áp dây (theo u cầu của quyết định
1867 NL/KHKT ngày 12/9/1994 của Bộ Năng lượng). Các TBÐ như
MBA, máy cắt, dao cách ly, cầu chì, recloser, các loại cách điện
đường dây đã được chọn theo mức 24kV. Tương tự, các loại dây dẫn
bọc và cáp ngầm có cấp điện áp 12,7/22(24)kV nên đáp ứng được
u cầu về cách điện khi chuyển sang phương thức NÐQTTN. Riêng
đối với chống sét van có điện áp làm việc liên tục cực đại U

c
=
15,3kV, tương ứng q điện áp tạm thời U
TOV
= (19,6 ÷ 21,4)kV nhỏ
hơn q điện áp của lưới NÐQTTN điện nên cần phải thay thế.
3.2.2 Tính điện kháng trung tính X
N
: Tương tự có được:
3
)X(2X
I
E
X
N(1)
N
0B1B
+

(3.17)

−=
3.2.3 Tính tốn điện trở R
đ
của TBNĐ: Giả sử khi NÐTT với
điện trở nối đất R
= 0,5Ω, điện áp rơi trên TBNÐ (U ’) là:
đ.yc đ
đ.ycff
0B1B

đ.ycđ.maxđ
R SD
XX2
R.
''
U
+
== I
E3


(3.18)

Khi NÐQTTN, dòng điện I
N(1)
sẽ giảm đi nên có thể tăng R
đ
đến
mức điện áp rơi trên TBNÐ khơng đổi so với trường hợp NÐTT.
a. Nối đất qua điện trở nhỏ R : Điện áp trên TBNÐ (R
N đ
) khi có
điện trở R
N
được tính bằng:

(3.20)

đff
0B1B

đ
R SD
)XX2(R9
E3
U
22
N

++
=
Từ (3.18) và (3.20), sau khi biến đổi có được:
2
0B1B
XX2
R3
N
đ.ycđ
RR
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
= 1
(3.22)

b. Nối đất qua điện kháng nhỏ X
N
: Tương tự, tính được R :
đ
⎟
⎠
⎜
⎝
+
+
=
0B1B
XX2
1
N
.RR
đ.ycđ
⎞⎛
X3
(3.24)
Như vậy, dòng điện I
N(1)
sẽ giảm đi k lần khi NÐQTTN:

X khángđiện quất nối khi
3
1
trở điện quất nối khi1
⎢
⎢

⎢
⎢
⎢
⎣
+
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
+
=
N
0B1B
N
N
2
0B1B
N
XX2
X
R
XX2
R3
k

⎡

(3.25)

10
3.3 TÍNH TOÁN R
đ
, R
N
VÀ X
N
CHO TBA 110/(35)/22kV
3.3.1 Thuật toán tính R
đ
, R
N
và X
N
:

3.3.2 Chương trình tính R
đ
, R
N

và X
N
: Có các giao diện như sau:


Hình 3.9 Giao diện nhập số liệu đầu vào Hình 3.10 Kết quả tính toán

Phần 1
Phần 2

Phần 3
S
9. Tính I
N(1)
ở đầu đường dây
4. Chọn I
N
(
1
)

= I
N
(
1
)
.ma
x
2. Nhậ
p
số liệu TBA
v
à đ
ư
ờn
g
dâ
y
5. Tính điện trở R
N

hoặc
điện kháng X
N

6.Tính R
đ
7. R
đ
≤ R
đ.max

1
.
Bắt
đ
ầ
u

3. Tính các điều kiện bờ:
I
kđ
, U
txcp
, R
đ.max
, R
đ.min
,
I
N(1).min

, I
N(1).max
Đến b
ư
ớc 10 Từ b
ư
ớc 19 Từ b
ư
ớc 23
8. R
đ
= R
đ.ma
x
Đ
S
S
S
S
16. R
đ
≥ R
đ.min
+
Δ
R
đ

17. R
đ

= R
đ
- ΔR
đ

14. Tính
U
tx
.m
ax

S
18. R
đ
= R
đ.min

11. I
N(1)
< I
N(1).min


12. I
N
(
1
)
= I
N

(
1
)
.ma
x

13. I
N
(
1
)
= I
N
(
1
)
.min
20. Tính I
N(1)
ở
cuối đường dây
21. K
n
≥ 1,5
R
N
≥
Δ
R
N

X
N
≥ ΔX
N

22.
19. Tính lại R
N
,
X
N
,U
tx max
Đ
Đ
Đ
Đ
23. R
N
= R
N
-
Δ
R
N
X
N
= X
N
-

Δ
X
N
S
Đ
Đ
Hình 3.8 Thuật toán tính R
đ
, R
N
, (X
N
)
26. Xuất kết
q
uả
24. R
N
= 0
X
N
= 0
27. Kết thúc
Phần 4
25. Tính lại
R
đ
, U
tx.max
Từ bước 9 Đến bước 9 Đến bước 9

I
N(1)
≥ I
N(1).min


I
N(1)
≤ I
N(1).max
10
{
15. U
tx.max
≤ U
txcp
15

Ví dụ 4.5 Khảo sát các TBA 110/(35)/22kV Phù Mỹ và Diên
Sanh (ở ví dụ 1.2) - không đạt IEEE std.80. Kết quả tính được khi nối
đất trung tính qua qua R
N
= 30Ω hoặc X
N
= 27Ω thì TBNÐ đạt yêu
cầu theo IEEE std.80.
4.5 KẾT LUẬN
Hình dáng, cấu trúc và chất lượng điện cực là các yếu tố ảnh
hưởng quan trọng đến hiệu quả làm việc của TBNÐ. Còn dòng điện
tản I

đ
có tác dụng trực tiếp đến điện thế trên mặt đất. Có thể sử dụng
kết quả I
đ.max
= 7,369kA (tính cho lưới điện Miền Trung - Tổng sơ đồ
VI) để thiết kế TBNÐ cho TBA 110/(35)/22kV trong khu vực.
Phương pháp thiết kế TBNÐ theo điện áp tính toán (IEEE std.80)
cho phép sử dụng các biện pháp hạn chế các yếu tố bất lợi để điện áp
nguy hiểm đến con người nằm trong giới hạn chịu đựng được.
Giải pháp trung tính NÐQTTN (R
N
= 30Ω hoặc X
N
= 27Ω) kết
hợp với phương pháp thiết kế theo điện áp tính toán sẽ rất thuận lợi
cho việc nối đất TBA 110/(35)/22kV để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật, ngay TBA có công suất lớn hay ở vùng có
ρ
> 500Ω.m. Kết
quả nghiên cứu được nêu trong Phụ lục (3 ÷ 26) có thể dùng để tra
cứu khi thiết kế sơ bộ TBNÐ cho TBA 110/(35)/22kV.

Chương 5: ỨNG DỤNG NỐI ĐẤT TRUNG TÍNH QUA TỔNG
TRỞ NHỎ VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22kV Ở VIỆT NAM

5.1 CÁC LOẠI THIẾT BỊ NỐI ĐẤT TRUNG TÍNH VÀ
PHẠM VI SỬ DỤNG
5.1.1 Điện kháng trung tính:
Có hai loại thường được sử dụng
là loại ngâm trong dầu như hình 5.1(a) và loại khô như hình 5.1(b).

5.1.2 Điện trở trung tính: Cũng có hai loại là ngoài trời như
hình 5.2 (a) và trong nhà như hình 5.2(b).

11

14
3.3.3 Tính toán Rở ví dụ 4.3 lý giải vì sao các TBA ở vùng đất có
ρ
> 100Ω.m có diện
tích A< 5.000m
2
rất khó đạt được yêu cầu R
đ
= 0,5Ω.
4.4.2 Phương pháp thiết kế TBNÐ theo điện áp tính toán
(U
GPR
, U
ô.max
, U
b.max
): TBNÐ được thiết lập theo mục tiêu tối thiểu
hóa điện áp rơi trên một phần (U
ô.max
, U
b.max
) hay toàn bộ hệ thống
nối đất (U
GPR
) đến giới hạn chịu đựng của con người. Thực tế, có thể

dùng các biện pháp để khống chế điện áp nguy hiểm trong giới hạn
cho phép. Nên, chỉ cần diện tích (A) và chiều dài điện cực (L) không
quá lớn cũng có thể thiết kế được TBNÐ đạt yêu cầu. Ví dụ 4.4, cho
thấy phương pháp này dễ thành công ở nơi có
ρ
đến 500Ω.m.
4.4.3 Thiết kế TBNÐ cho TBA 110/(35)/22kV có trung tính
NÐQTTN:
Theo chương 3, khi nối trung tính MBA qua R
N
= 30Ω
hoặc X
N
= 27Ω, dòng điện NMMP phía 22kV được khống chế I
N(1)
≤
950A. Nhờ đó, dễ dàng giảm thấp U
ô.max
và U
b.max
để đảm bảo trong
giới hạn cho phép, nên TBNÐ vẫn đạt yêu cầu kỹ thuật ngay khi R
đ
≈
5Ω và
ρ
> 500Ω.m. TBNÐ chỉ cần diện tích (A) và khối lượng điện
cực (W) khoảng 50% so với trường hợp NĐTT (hình 4.25).

Hình 4.25 Diện tích lưới nối đất và trọng lượng thép của TBNÐ cho TBA
khi trung tính NÐTT và NÐQTTN
đ
, R và X
N N
của TBA 110/(35)/22kV: Giả
thiết hệ thống là vô cùng lớn, tính với nhiều trường hợp khác nhau
(công suất, điện trở suất đất…), có được: khi NÐQTTN (R
N
= 30Ω
hoặc X
N
= 27Ω) thì cho phép TBA 110/(35)/22kV có R ≤ 1,5Ω.
đ
3.2.3 Tính toán điện trở R
đ
của TBA 22/0,4kV: Tương tự,
TBA 22/0,4kV ở lưới điện NÐQTTN cho phép R
đ
≤ 32Ω.
3.4 KẾT LUẬN
Khi TBA 110/(35)/22kV có trung tính nối đất qua điện kháng X
N

= 27Ω hoặc điện trở R
N
= 30Ω, thì điện trở TBNĐ cho phép R
đ

≤
1,5Ω vẫn đảm bảo các yêu cầu NĐAT (theo IEEE std.80), NĐLV và
NĐCS. Lúc này, điện trở nối đất của các TBA 22/0,4kV cũng cho
phép tăng đến giới hạn R
đ
≤ 32Ω.
NÐQTTN cho LÐPP 22kV sẽ tăng cường khả năng an toàn và
thuận lợi hơn cho việc chọn TBÐ. Kết quả tính toán cho lưới điện
22kV của Việt Nam cho thấy ở phương thức NĐQTTN vẫn có thể sử
dụng bảo vệ quá dòng điện TTK để chống chạm đất một pha ngay cả
trường hợp chạm đất qua điện trở trung gian (90 ÷ 100)Ω.

Chương 4: CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VỀ NỐI ĐẤT
VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ NỐI ĐẤT CHO TBA

4.1 CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ NỐI ĐẤT CHO TBA
4.1.1 Điện cực nối đất:
Vật liệu, kích thước và biện pháp chống
ăn mòn của điện cực đều có ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật
của TBNĐ thông qua khả năng dẫn điện, chịu nhiệt, chống ăn mòn,
tuổi thọ và chi phí.
4.1.2 Hình dáng và cấu trúc của TBNÐ: Lưới nối đất càng
giống hình vuông càng dễ đạt yêu cầu kỹ thuật và chi phí thấp [22].
Ô lưới nối đất rất có hiệu quả về san bằng điện thế, cọc nối đất làm

12
Trong trườ
nhất, phải xét
của thành ph
DĐNM tồn ph

Gọi D
f
là hệ
ng hợp nguy hiểm
đến ảnh hưởng
ần tự do (i
td
) của
ần (i
N
).
số tắt dần, có được:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−+
−
a
T
s
t2
e1
t
T
1

s
a
(4.10)
: hằng số thời gian
n duy trì sự cố.

13

==
ck
N
f
I
I
D
Với T
a
= L/R
và t
s
: thời gia
giảm nhanh điện trở tản nhưng ít tác dụng với NĐLV, còn điện cực
phẳng thích hợp để tản dòng điện sét.
4.1.3 Các vị trí nối đất quan trọng của TBA: Cần đặt biệt lưu
ý về nối đất cho những khu vực có khả năng xuất hiện điện áp nguy
hiểm, đó là: hàng rào, vỏ cáp, cần thao tác TBÐ, trung tính MBA,
kim chống sét và chống sét van.
4.2 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT
4.2.1 Giảm điện trở nối đất bằng cách tăng cường điện cực:

Hiệu quả phụ thuộc điện trở suất lớp đất mặt, chi phí thực hiện khơng
q cao, thích hợp với TBA có diện tích lớn.
4.2.2 Giảm điện trở nối đất bằng cách giảm điện trở suất của
đất:
Làm giảm điện trở suất đất bằng vật liệu dẫn điện tốt như muối
ăn, bentonite, hóa chất GEM hay EEC… có hiệu quả với TBA có
diện tích nhỏ, ở nơi điện trở suất đất lớn nhưng lại có chi phí cao.
4.3 TÍNH DỊNG ĐIỆN TẢN (I
đ
) KHI THIẾT KẾ TBNÐ
Khi có chạm đất, chỉ một phần dòng điện sự cố chạy tản ra đất
được gọi là dòng điện tản I
đ
, nó có ảnh hưởng rất lớn đến điện thế
trên mặt đất. Quan hệ giữa I
đ
với DĐNM duy trì (I
ck
= 3I
0
) bằng hệ số
phân dòng S
f
= I
đ
/(3I
0
) – như hình 4.13, 4.14 [63].

Dòng điện chạm đất phía 35kV (nối Δ) thường rất nhỏ so với
phía 110kV và 22kV (nối YN), nên được bỏ qua.
Ở phía 110kV, tính tốn trên dữ liệu của Trung tâm điều độ HTĐ
Miền Trung, có được I
đ-110.max
= 2.038A (NMMP ở thanh cái 110kV).
Ở phía 22kV, tính được trường hợp nguy hiểm nhất là khi có
NMMP trên đường dây (cách nguồn khoảng 50m), I

đ-22.max
= 6.699A.
Nếu xét đến hệ số dự phòng (1,1), tính được I
đ.max
như sau:
I
đ.max
= 1,1.max(I
đ-110.max
, I
đ-22.max
) = 1,1 x 6.699 = 7.369A
4.4 THIẾT KẾ TBNÐ CHO TBA 110/(35)/22kV
4.4.1 Phương pháp thiết kế TBNÐ theo R
đ
: TBNÐ được thiết
lập theo mục tiêu tối thiểu hóa R
đ
để có giá trị nằm trong giới hạn
cho phép. Ngồi yếu tố điện trở suất đất (
ρ
) thì diện tích (A) và chiều
dài điện cực (L) ảnh hưởng quyết định đến kết quả thiết kế. Kết quả

Nên: I
đ.max
= (3I
0
).S
f

.D
f
(4.11)
Ví dụ 4.2:
Tính I
đ.max
cho TBA
110/(35)/22kV-2x63MVA, theo
số liệu của hệ thống điện Miền
Trung (Tổng sơ đồ VI), hình
4.16. Trước tiên, phải xác định
tình huống nguy hiểm nhất khi
có chạm đất ở các cấp điện áp.
~
IN(1) = 41,3kA
110kV
l
1 = 25km
TBA 110/(35)/22kV
3I
0 = 5,2kA
I
d = 2,0kA
3I
0 = 12kA
I
d = 6,7kA
l
2 = 0,5km
22kV

Hình 4.16 Các tình huống chạm đất của TBA 110/(35)/22kV