đồ án tốt nghiệp thiết kế bảo vệ chống sét và quá điện áp trạm biến áp 220 110 kv

<span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

2 ĐỀ<b> TÀI T T NGHIỆP </b>Ố

<b>1- </b>TÊN ĐỀ<b> TÀI THIẾT KẾ Ố T T NGHI P </b>Ệ

+ Thi t k b o v ế ế ả ệ chống sét và quá điện áp tr m bi n áp 220/110 kV ạ ế và đường dây truyền tải điện 110 kV

<i><b>Số liệu Trạm biến áp 220/110 kV </b></i>

Cho sơ đồ nối điện chính và các kích thước cơ bản của trạm biến áp,

Sơ đồ 2 thanh góp phía điện áp 220 kV, 2 thanh góp phía điện áp 110 kV; 3 mạch đường dây 220 kV; 6 mạch đư ng dây 110 kV; 2 MBA 220/110 kV; ờ

Kích thước chính : độ cao xà đón dây 220 kV :1 m; độ7 cao xà thanh góp 220kV : 11 m; độ cao xà đón dây 110 kV : 11 m ; độ cao xà thanh góp 110 kV : 9 m; kho ng ảcách pha phía 220 kV: 4,25 m; khoảng cách pha phía 110 kV : 2,50 m.

Điện tr ở su t của đất tại tr m: 110 Ωm (phục vụấ ạ tính tốn n i đ t) ố ấ

<i><b>Số liệu Đường dây t</b></i>ải điệ<i><b>n </b></i>

Cho các s u chính cố liệ ủa đường dây truy n tề ải, tính chỉ tiêu b o vả ệ chống sét của đường dây

Cấp điện áp 110kV Cột

• Loại cột: Sắ 1 m ch trên mt, ạ ộ ột t c• Chiều cao cột: 24m

Cách điện chuỗi gồm: 7 phần tử trong một chuỗi • Loại ∏-4,5

• Đặc tính: Tra bảng

Khoảng vượt: L<small>220 </small>= 290m và L<small>110 </small>= 210m Điện tr cở ột điện: R<small>220 </small>= 12 Ω và R<small>110 </small>= 13 Ω Mức giông bão 92 ngày/năm

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>2- CÁC NỘI DUNG U C U TÍNH TỐN : </b>Ầ

i. Thi t kế ế h ệ thống b o v ả ệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp. ii. Thi t kế ế h ệ thống nối đất cho tr m biạ ến áp.

iii. Tính tốn chống sét của đường dây 110 kV.

iv. Bảo v ệ chống sóng truy n tề ừ đường dây 110 kV vào trạm biến áp.

Hà nội, ngày 19 tháng 10 năm 2022Giảng viên hướng dẫn

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

4

<b>Mục L c </b>ụ

CHƯƠNG MỞ ĐẦU. HIỆN TƯỢNG DƠNG SÉT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĨ

ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN. ... i

1.1 Hiện tượng dông sét. ... i

1.2 Ảnh hưởng của dông sét tới hệ thống điện Việt Nam. ... iii

2.1.1 Nối đất làm việc. ... 23

2.1.2 Nối đất an toàn. ... 23

2.1.3 Nối đất chống sét. ... 23

2.1.4 Một số yêu c u v k thuầ ề ỹ ậ ủa điện trở nt c ối đất ... 24

2.2 Các số liệu dùng tính tốn nối đất ... 24

2.2.1 Nối đất an toàn ... 25

2.2.2 Nối đất chống sét ... 28

2.2.3 Nối đất b sung ... 33ổCHƯƠNG 3. BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆ<b>N ... Error! Bookmark not defined.</b>3.1 Khái niệm và yêu cầu chung đối với bảo v ệ chống sét đường dây. ... 38

3.2 Các chỉ tiêu b o v ả ệ chống sét đường dây ... 38

3.2.1 Phạm vi bảo v c t thu sét ... 38ệ ộ3.2.2 Tính tốn chung về chỉ tiêu chống sét ... 39

3.3 Tính tốn chỉ tiêu bảo v ệ chống sét của đường dây. ... 423.3.1 Thông số đường dây c n b o v . ... 42ầ ả ệ

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

3.3.2 Xác định độ võng, độ treo cao trung bình, t ng tr , c a dây ch ng sét ổ ở ủ ố

và đường dây. ... 43

3.3.3 Tính số l n sét ầ đánh vào đường dây ... 46

3.3.4 Tính suất cắt khi sét đánh vào đường dây ... 46

CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN SĨNG TRUYỀN TỪ ĐƯỜNG DÂY 110KV VÀO <b>TRẠM BIẾN ÁP ... Error! Bookmark not defined.</b>4.1 Lý thuyết chung ... 62

4.1.1 Quy tắc Peterson. ... 63

4.1.2 Quy tắc sóng đẳng trị. ... 64

4.1.3 Xác định điện áp trên điện dung (phương pháp tiếp tuyến). ... 65

4.1.4 Xác định điện áp và dòng điện trên chống sét van. ... 66

4.2 Trình tự tính tốn ... 68

4.2.1 Sơ đồ tính tốn q trình truyền sóng trong trạm biến áp ... 68

4.2.2 Tính sóng truyền trong trạm biến áp ... 71

4.2.3 Kiểm tra an toàn cách điện t i các nút b o v ... 79ạ ả ệ4.3 Tính tốn mơ phỏng h ệ thống c n b o v b ng ph n m m ATP/EMTP 80ầ ả ệ ằ ầ ề4.3.1 Giới thiệu ph n m m ... 80ầ ề4.3.2 Ứng d ng tính tốn ... 81ụ4.3.3 Nhận xét ... 86

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

6 Hình 1 Sự bi n thiên cế ủa dòng điện theo th i gian ... ờ iiHình 2 Phạm vi bảo v cệ ủa mộ ột thu sét ... 2t c

Hình 3 Phạm vi b o v cả ệ ủa hai cột thu sét có độ cao giống nhau. ... 4

Hình 4 Phạm vi bảo v cệ ủa hai cột thu sét có độ cao khác nhau ... 4

Hình 5 Phạm vi bảo v cệ ủa nhóm cộ ạo thành tam giác và ch nht t ữ ật. ... 6

Hình 6 Phạm vi bảo v cệ ủa một dây thu sét ... 6

Hình 7 Phạm vi bảo v cệ ủa hai dây thu sét. ... 7

Hình 16 Sơ đồ ng tr hđẳ ị ệ th ng n i đất ... 29ố ốHình 17 Sơ đồ ng trđẳ ị rút gọn ... 29

Hình 18 Dịng điện sét ... 31

Hình 19 Sơ đồ nối đất b ổsung ... 34

Hình 20 Xác suất hình thành h quang ... 41ồHình 21 Kết cấu cột điện ... 42

Hình 22 Sét đánh vào khoảng vượt dây chống sét ... 47

Hình 23 Đồ Uthị <small>cd</small>(a,t) và đường đặc tính c a chuủ ỗi sứ ... 49

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Bảng 1 Tình hình s cự ố lưới điện 220 kV mi n Bề ắc từ năm 1987-2009. ... iv

Bảng 2 Chi u cao lề ớn nhất của kim chống sét phía 110 kV phương án 1 ... 9

Bảng 3 Chi u cao lề ớn nhất kim chống sét nhóm tam giác phương án 1 ... 9

Bảng 4 Phạm vi bảo v cệ ủa các cột phía 220 kV cao 27 m ... 9

Bảng 5 Phạm vi bảo v cệ ột biên phía 220 kV phương án 1 ... 10

Bảng 6 Phạm vi bảo v cệ ột biên phía 110 kV phương án 1 ... 10

Bảng 7 Phạm vi bảo v ệ các cộ ột đ cao khác nhau phương án 1 ... 10

Bảng 8 Chi u cao lề ớn nhất kim chống sét phía 220 kV phương án 1 ... 13

Bảng 9 Chi u cao lề ớn nhất của kim chống sét phía 110 kV phương án 1 ... 13

Bảng 10 Chi u cao lề ớn nh t kim ch ng sét nhóm tấ ố am giác phương án 1 ... 13

Bảng 11 Ph m vi b o v cạ ả ệ ủa các cột phía 220 kV cao 25 m ... 14

Bảng 12 Ph m vi b o v cạ ả ệ ủa các cột phía 110 kV cao 18 m ... 14

Bảng 13 Ph m vi b o v cạ ả ệ ột biên phía 220 kV phương án 2 ... 14

Bảng 14 Ph m vi b o v cạ ả ệ ột biên phía 110 kV phương án 2 ... 15

Bảng 15 Ph m vi b o v ạ ả ệ các cộ ột đ cao khác nhau phương án 1 ... 15

Bảng 16 Ph m vi b o v vạ ả ệ ị trí đầu cột phía 220 kV phương án 3 ... 19

Bảng 17 Ph m vi b o v vạ ả ệ ị trí thấp nhất phía 220 kV phương án 3 ... 19

Bảng 18 Ph m vi b o v vạ ả ệ ị trí đầu cột phía 110 kV phương án 3 ... 19

Bảng 19 Ph m vi b o v vạ ả ệ ị trí thấp nhất phía 110 kV phương án 3 ... 20

Bảng 20 Ph m vi b o v cạ ả ệ ủa các cột phía 220 kV cao 31 m ... 20

Bảng 21 Ph m vi b o v cạ ả ệ ủa các cột phía 110 kV cao 20 m ... 20

Bảng 22 Ph m vi b o v vạ ả ệ ị trí cột biên phía 220 kV độ cao b o v 17m ... 20ả ệBảng 23 Ph m vi b o v vạ ả ệ ị trí cột biên phía 220 kV độ cao b o v 11m ... 20ả ệBảng 24 Ph m vi b o v vạ ả ệ ị trí cột biên phía 110 kV độ cao b o v 11m ... 21ả ệBảng 25 Ph m vi b o v vạ ả ệ ị trí cột biên phía 110 kV độ cao b o v 9m ... 21ả ệBảng 26 Ph m vi b o v ạ ả ệ độ cao khác nhau phương án 3 ... 21

Bảng 27 Giá trị h s hình d ng K ... 27ệ ố ạBảng 28 Tính dịng điện sét ... 33

Bảng 29 Tính giá trị B <small>k</small>theo X<small>k</small> ... 37

Bảng 30 Giá trị xác xuất hình thành hồ quang ... 41

Bảng 31 Đặc tính của chuỗi sứ ... 49

Bảng 32 Tính xác suất phóng điện 𝜗𝑝𝑑 ... 50

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

CHƯƠNG MỞ<b> ĐẦU. HI</b>ỆN TƯỢ<b>NG DÔNG SÉT VÀ </b>

ẢNH HƯỞ<b>NG C</b>ỦA NÓ ĐẾ<b>N HỆ TH</b>ỐNG ĐIỆ<b>N. </b>

<b>CHƯƠNG 1. Hiện tượng dông sét. </b>

Dông sét là m t hiộ ện tượng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điện khi khoảng cách giữa các điện c c khá lự ớn (trung bình kho ng 5 km). Hiả ện tượng phóng điện của dơng sét gồm hai loại chính đó là phóng điện giữa các đám mây tích điện và phóng điện giữa các đám mây tích điện với mặ ất. t đ

Ở đây ta chỉ nghiên cứu phóng điện giữa các đám mây tích điện v i mớ ặt đất ( phóng điện mây - đất). Vì hiện tượng phóng điện này gây ảnh hưởng trực tiếp tới hệ thống điện.

Các đám mây được tích điện v i mớ ật độ điện tích l n, có th tớ ể ạo ra cường độđiện trường l n s hình thành dịng phát tri n v phía mớ ẽ ể ề ặt đất. Giai đoạn này là giai đoạn phóng điện tiên đạo. Tốc độ di chuyển trung bình của tia tiên đạo của lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.10 cm/s, các l<small>7</small> ần phóng điện sau thì tốc độ tăng lên kho ng 2.10 cm/s (trong mả <small>8</small> ột đợt sét đánh có thể có nhi u lề ần phóng điện k ếtiếp nhau b i vì trong cùng mở ột đám mây thì có thể hình thành nhi u trung tâm ềđiện tích, chúng sẽ lần lượt phóng điện xuống đất).

Tia tiên đạo là môi trường Plasma có điện tích r t lấ ớn. Đầu tia được nối v i m t ớ ộtrong các trung tâm điện tích của đám mây nên một phần điện tích của trung tâm này đi vào trong tia tiên đạo. Phần điện tích này được phân bố khá đều dọc theo chiều dài tia xu ng mố ặt đất. Dưới tác d ng cụ ủa điện trường của tia tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích khác d u trên mấ ặt đất mà địa điểm t p k t tùy thu c vào tình ậ ế ộhình dẫn điện của đất. Nếu vùng đất có địên dẫn đồng nhất thì điểm này n m ngay ằở phía dưới đầu tia tiên đạo. Cịn nếu vùng đất có điện dẫn khơng đồng nhất (có nhiều nơi có điện dẫn khác nhau) thì điện tích trong đất sẽ t p trung v ậ ề nơi có điện dẫn cao.

Q trình phóng điện s phát tri n dẽ ể ọc theo đường s c n i li n giứ ố ề ữa đầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất và như vậy địa điểm sét đánh trên mặt đất đã đư c định sẵn. ợ

Do vậy để định hướng cho các phóng điện sét thì ta ph i tả ạo ra nơi có mật độtập trung điện di n tích l n. Nên vi c b o v ệ ớ ệ ả ệ chống sét đánh trực ti p cho các cơng ếtrình được dựa trên tính chọ ọn l c này của phóng điện sét.

N u tế ốc độ phát tri n cể ủa phóng điện ngược là và mật độ điện trường của điện tích trong tia tiên đạo là  thì trong một đơn vị thời gian thì điện tích đi và trong đất sẽ là:

Cơng thức này tính tốn cho trường hợp sét đánh vào nơi có nối đất t (có trtố ị s ốđiện tr nhỏ ở không đáng kể).

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Tham số chủ ế y u của phóng điện sét là dịng điện sét, dịng điện này có biên độ và độ dốc phân bố theo hàm biến thiên trong phạm vi rộng (từ vài kA đến vài trăm kA) dạng sóng của dịng điện sét là d ng sóng xung kích, chỗ tăng vọt của ạsét ứng với giai đoạn phóng điện ngược.

Khi sét đánh thẳng vào thi t b phân ph i trong tr m sế ị ố ạ ẽ gây quá điện áp khí quyển và gây h u qu nghiêm trậ ả ọng như: Ngắn mạch đầu thanh góp, cháy n , mổ ất điện trên diện rộng….

Hình 1 S bi n thiên cự ế ủa dòng điện theo th i gian ờ

Để nâng cao độ tin c y cung cậ ấp điện và cao độ an toàn khi vận hành, đồng th i ờchúng ta phải tính tốn và b trí bố ảo v ệ chống sét cho h ệ thống điện.

Việt Nam là một trong những nước khí h u nhiậ ệt đới, có cường độ dông sét khá mạnh. Theo tài li u thệ ống kê cho th y trên m i miấ ỗ ền đất nước Vi t nam có mệ ột đặc điểm dông sét khác nhau.

Ở miền Bắc, số ngày dông dao động t -110 ngày trong mừ 70 ột năm và số ầ l n dông t 150-300 lừ ần như vậy trung bình m t ngày có th x y ra t 2-ộ ể ả ừ 3 cơn dông. Vùng dông nhi u nh t trên mi n B c là Móng Cái. Tề ấ ề ắ ại đây hàng năm có từ 250-300 l n dơng t p trung trong kho ng 100-110 ngày. Tháng nhi u dông nh t là các ầ ậ ả ề ấtháng 7, tháng 8. M t s ộ ố vùng có địa hình thu n lậ ợi thường là khu v c chuy n ự ể tiếp giữa vùng núi và vùng đồng bằng, số trường hợp dông cũng lên tới 200 lần, số ngày dông lên đến 100 ngày trong một năm. Các vùng cịn lại có từ 150-200 cơn dông mỗi năm, tập trung trong kho ng 90-ả 100 ngày. Nơi ít dơng nhất trên miền Bắc là vùng Quảng Bình hàng năm chỉ có dưới 80 ngày dông.

Xét d ng di n bi n cạ ễ ế ủa dông trong năm, ta có thể nh n th y mùa dơng khơng ậ ấhồn tồn đồng nhất giữa các vùng. Nhìn chung, ở Bắc Bộ mùa dông tập chung trong kho ng t ả ừ tháng 5 đến tháng 9. Trên vùng Duyên H i Trung Bả ộ, ở phần phía Bắc (đến Quảng Ngãi) là khu vực tương đối nhiều dông trong tháng 4, từ tháng 5 đến tháng 8 số ngày dông khoảng 10 ngày/tháng, tháng nhiều dông nhất (tháng 5) quan sát được 12-15 ngày (Đà Nẵng 14 ngày/tháng, Bồng Sơn 16 ngày/tháng ...),

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

iii những tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cuối mùa (tháng 10) dơng cịn ít, mỗi tháng chỉ g p t 2-5 ngày dơng. ặ ừ

Phía Nam duyên h i Trung B ả ộ (từ Bình Định tr vào) là khu v c ít dơng nh ở ự ất,thường ch có trong tháng 5 s ngày dông khoỉ ố ảng 10 ngày/tháng như Tuy Hoà 10ngày/tháng, Nha Trang 8 ngày/tháng, Phan Thi t 13 ngày/tháng. ế Ở miền Nam khu vực nhi u dông nhề ất ở đồng b ng Nam B t 120 - ằ ộ ừ 140 ngày/năm, như ở thành phố Hồ Chí Minh 138 ngày/năm, Hà Tiên 129 ngày/năm. Mùa dông ở miền Nam dài hơn mùa dơng ở miền Bắc đó là từ tháng 4 đến tháng 11 trừ tháng đầu mùa (tháng 4) và tháng cu i mùa (tháng 11) có số ố ngày dơng đều quan sát được trung bình có t 15 -20 ngày/tháng, tháng 5 là tháng nhi u dơng nh t trung bình g p trên ừ ề ấ ặ20 ngày/tháng như ở thành phố Hồ Chí Minh 22 ngày, Hà Tiên 23 ngày…

<b>CHƯƠNG 2. Ảnh hưởng của dông sét t i h ớ ệ thống điện Việt Nam. </b>

Như đã trình bày ở phần trước, biên độ dịng sét có thể đạ ới hàng trăm kA, t tđây là nguồn sinh nhiệt vơ cùng lớn khi dịng điện sét đi qua vật nào đó. Thực tế đã có dây tiếp địa do phần nối đất khơng tốt, khi bị dịng điện sét tác dụng đã bịnóng chảy và đứt, th m chí có nhậ ững cách điện b ng s khi bằ ứ ị 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 l n, do ớ đó tạo ra điện t ừ trường r t m nh, ấ ạđây là nguồn gây nhiễu loạn vô tuy n và các thi t b ế ế ị điệ ử ảnh hưởn t , ng c a nó rủ ất rộng, c nhở ả ững nơi cách xa hàng trăm km.

Khi sét đánh thẳng vào đường dây ho c xu ng mặ ố ặt đấ ần đườt g ng dây s sinh ẽra 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 ho c ng n m ch pha pha bu c các thi t bặ ắ ạ – ộ ế ị b o vả ệ đầu đường dây phải làm vi c. V i nhệ ớ ững đường dây truy n t i công su t l n, khi máy c t nh y có ề ả ấ ớ ắ ảthể gây mất ổn định cho hệ ống, n u hth ế ệ ống tth ự động ở các nhà máy điện làm việc khơng nhanh có thể dẫn đến rã lưới. Sóng sét cịn có th truy n tể ề ừ đường dây vào tr m bi n áp hoạ ế ặc sét đánh thẳng vào tr m biạ ến áp đều gây nên phóng điện trên cách điện của trạm biến áp, điều này rất nguy hiểm vì nó tương đương với việc ng n m ch trên thanh góp và dắ ạ ẫn đến s cự ố trầm trọng. M t khác, khi có ặphóng điện sét vào trạm biến áp, nếu chống sét van ở đầu cực máy biến áp làm việc không hi u quệ ả thì cách điện của máy bi n áp bế ị chọc th ng gây thi t h i vô ủ ệ ạcùng lớn.

Ở Việt Nam đã lắp đặt các thi t b ghi sét và b ghi t ng hế ị ộ ổ ợp trên các đường dây tải điện trong nhiều năm liên tục, k t qu thu th p tình hình s cế ả ậ ự ố lưới điện 220kV mi n Bề ắc từ năm 1987-2009 được cho trong b ng sau: ả

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Bảng 1 Tình hình s c ự ố lưới điện 220 kV mi n B c t ề ắ ừ năm 1987-2009.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Khi đặ ệ thốt h ng c t thu sét trên kộ ết cấu c a trủ ạm sẽ ậ t n dụng được độ cao vốn có của cơng trình nên s giẽ ảm được độ cao c a củ ột thu sét. Tuy nhiên đặt hệ thống thu sét trên các thanh xà c a trủ ạm thì khi có sét đánh sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện tr nở ối đất và trên ộ m t phần điện cảm của cột. Phần điện áp này khá l n và có th ớ ể gây phóng điện ngượ ừ ệ thốc t h ng thu sét sang các ph n t ầ ửmang điện khi cách điện khơng đủ ớn. Do đó điề l u kiện để đặt cột thu sét trên hệ thống các thanh xà trạm là mức cách điện cao và điện tr t n cở ả ủa bộ ph n nậ ối đất nhỏ.

Đối v i trớ ạm ngoài trời từ 110kV tr ở lên do có cách điện cao nên có th ể đặt cột thu sét trên các kết c u cấ ủa trạm phân ph i. Các tr c a kố ụ ủ ế ấu trên đó có đặt t ccột thu sét thì phải n i ố đất vào hệ thống nối đất của trạm phân phối theo đường ngắn nhất và sao cho dòng điện I khuy<small>s</small> ếch tán vào đất theo 3 - 4 c c nọ ối đất. Ngoài ra ở mỗi trụ ủ c a kết cấ ấu y phải có nối đấ ổ sung để ảt b c i thi n tr sệ ị ố điện trở nối đất.

Nơi yếu nhất của trạm phân ph i ngài trố ời điện áp 110kV tr lên là cu n dây ở ộcủa máy bi n áp. Vì v y khi dùng chế ậ ống sét van để ả b o v ệ máy biến áp thì yêu cầu kho ng cách gi a ả ữ hai điểm nối đất trong hệ thống nối đất của c t thu sét và ộvỏ máy biến áp theo đường điện phả ớn hơn 15m. i l

Khi bố trí cột thu sét trên xà c a tr m ngoài tr i 110kV trủ ạ ờ ở lên cần chú ý nối đất bổ sung chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu sét vào hệ thống n i đất ở ốnhằm đảm bảo điện tr khuở ếch tán không được quá 4Ω.

Khi dùng cột thu sét độc lập phải chú ý đến kho ng cách giả ữa cột thu sét đến các bộ ph n cậ ủa trạm để tránh kh ả năng phóng điệ ừ ột thu sét đến t c n vật được bảo vệ.

Việc lắp đặt các cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích cơng trình cần b o vả ệ, do đó cần ch n v ọ ị trí lắp đặt các cột thu sét một cách hợp lý. Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ ớn để đả l m bảo tính ổn định nhi t khi ệcó dịng điện sét ch y qua. ạ

Khi sử ụ d ng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét thì các dây dẫn điện đến đèn phải được cho vào ống chì và chèn vào.

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

điện sét xuống đất.

S d ng các c t thu sét vử ụ ộ ới mục đích là để sét đánh chính xác vào m t điộ ểm định sẵn trên mặt đất chứ không phải là vào điểm b t k nào trên cơng trình. Cột ấ ỳthu sét tạo ra m t kho ng không gian g n cộ ả ầ ột thu sét (trong đó có vậ ầt c n b o vả ệ), ít có khả năng bị sét đánh gọi là ph m vi b o v . ạ ả ệ

h = h - h<small>a x </small>: độ cao hi u d ng cệ ụ ột thu sét. r<small>x </small>: bán kính của phạm vi bảo v . ệ

Để ễ d dàng và thu n ti n trong tính tốn thiậ ệ ết kế thường dùng phạm vi bảo v ệdạng dạng đơn giản hoá đường sinh của hình chóp có dạng đường gẫy khúc như hình sau:

Hình 2 Phạm vi b o v c a m t c t thu sét ả ệ ủ ộ ộBán kính được tính tốn theo cơng thức sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

3

h  h thì 1,5 10,8

h  h thì 0,75 1 <small>xx</small>

= và trên hoành độ lấy các giá trị 0,75 và 1,5h<small>p</small> h<small>p.</small>

Phạm vi bảo v c a hai hoệ ủ ặc nhiều c t thu lơi thì lộ ớn hơn tổng ph m vi b o v ạ ả ệcác cột đơn cộng lại. Nhưng đểcác cột thu lơi có th ph i hể ố ợp được thì kho ng ảcách a gi a hai cữ ột phải thoả mãn a ≤ 7 (trong đó h là độ h cao của cột thu sét). Phần bên ngồi kho ng cách gi a hai c t có phả ữ ộ ạm vi bảo v giệ ống như của một cột. Phần bên trong được giới hạn b i vòng ở cung đi qua 3 điểm là hai đỉnh c t và ộđiểm có độ cao h<small>0</small> - phạm vi bảo vệ cao lớn nhất giữa hai cột được xác đ nh ở độ ịtheo cơng thức:

<small>0</small>1,5 1

0,8<small>xx</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Hình 3 Phạm vi b o v c a hai cả ệ ủ ột thu sét có độ cao gi ng nhau. ố

Trường h p hai cợ ột thu sét có độ cao h<small>1</small> và h khác nhau thì vi<small>2</small> ệc xác định phạm vi bảo vệ được xác định như sau:

V phẽ ạm vi bảo v cệ ủa cột cao (cột 1) và cột thấp (c t 2) riêng rộ ẽ. Qua đỉnh cột thấp (cột 2) v ẽ đường th ng ngang gẳ ặp đường sinh của phạm vi bảo v cệ ột cao ở điểm 3 điểm này được xem là đỉnh của một cột thu sét giả định. Cột 2 và cột 3 hình thành đơi c t có độ ộ cao b ng nhau và b ng h v i khoằ ằ <small>2</small> ớ ảng cách a’. Bằng cách gi s vả ử ị trí x có đặt cột thu lơi 3 có độ cao h<small>2</small>. Điểm này được xem như đỉnh của một cột thu sét giả định. Ta xác định được các khoảng cách giữa hai cột có cùng độ cao h<small>2 </small>là a' và x như sau:

Hình 4 Phạm vi b o v c a hai cả ệ ủ ột thu sét có độ cao khác nhau

<small>hh1</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

5 Nếu ₂ ² ₁

<small>11</small>1,5 1

<small>21</small>0,75 1 ^h

D R

p p a p b p c= = 

với p là nửa chu vi :

2a b c

D

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

h  h thì 1,2 10,8

<small>xx</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

7

h  h thì 0,6 1 <small>xx</small>

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

Để phối h p bảo vệ bằng hai dây thu sét thì khoảng cách giữa hai dây thu sét ợphải thoả mãn điều ki n ệ S ≤ 7h

Với khoảng cách trên thì dây có th b o vể ả ệ được các điểm có độ cao h . <small>0</small>

Hình 7 Phạm vi b o v c a hai dây thu sét. ả ệ ủ

<b>CHƯƠNG 4. Các phương án bảo v h ệ ệ thống ch ng sét </b>ố

a) Sơ đồ bố trí cột thu sét

Ta bố trí các cột thu sét như sau:

Phía 220 kV đặt 8 cột, 6 c (1-4, 5, 8ột ) đặt trên xà 17 m, 2 c t (6-7) t trên xà 11 ộ đặm.

Phía 110 kV đặt 2 cột (10,11) đặt trên xà 8 m, 6 c t (13-16,9,12ộ ) đặt trên xà 11 m.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Dh 

<b>D (m) </b>

<b>ha (m) </b>

<b>ha max (m) </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

9 - Phía 110 kV:

Bảng 3 Chiều cao lớn nhất của kim chống sét phía 110 kV phương án 1

<b>Phía 110 kV Nhóm ch ữ nhật ^a</b>

<b>(m) b (m) </b>

<b>D (m) </b>

<b>ha (m) </b>

<b>(m) </b>

9,10,14,13 65.00 31.00 72.01 9.00

9.00 10,11,15,14 52.00 31.00 60.54 7.57

11,12,16,15 52.00 31.00 60.54 7.57 Bảng 4 Chiều cao lớn nhất kim chống sét nhóm tam giác phương án 1

<b>(m) b (m) </b>

<b>c (m) </b>

<b>p (m) </b>

<b>D (m) </b>

<b>ha (m) </b>

<b>(m) </b>

5,6,9 46.2 34.45 33.11 56.88 46.298 5.787 5.874 6,9,10 33.11 33.98 44.5 55.795 44.825 5.603 6,7,10 46.2 33.98 34.25 57.215 46.360 5.795 7,10,11 34.25 35.5 27.91 48.83 38.080 4.760 7,11,8 27.91 46.2 42.26 58.185 46.989 5.874 8,11,12 42.26 36 25.18 51.72 42.394 5.299

Từ b ng trên ta thả ấy độ cao lớn nhất cần b o v ả ệ là h<small>x</small> = 11 m và h<small>max</small>=5,874 m. Ta chọn h = 7 <small>a</small> m. Do đó độ cao th c tự ế ủ c a các cột thu sét phía 110 kV là : h<small>0</small> = hx ha + = 11+ 7 = 18(m)

2. Phạm vi bảo v vệ ới cột thu lôi

Bảng 5 Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220 kV cao 27 m

<b>Độ cao h <small>x</small></b>

<b>(m) </b>

<b>2/3 h (m) </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

3. Phạm vi bảo v c t biên ệ ộ- Phía 220 kV

Bảng 7 Phạm vi bảo vệ cột biên phía 220 kV phương án 1

<b>(m) h (m) </b>

<b>(m) h<small>x</small></b>

<b>(m) </b>

1,2 46.2 27 20.400 17 13.600 Lớn hơn 2.550 2,3 46.2 27 20.400 17 13.600 Lớn hơn 2.550 3,4 46.2 27 20.400 17 13.600 Lớn hơn 2.550 1,5 49.9 27 19.871 17 13.248 Lớn hơn 2.154 4,8 49.9 27 19.871 17 13.248 Lớn hơn 2.154 5,6 46.2 27 20.400 11 13.600 Nhỏ hơn 9.975 6,7 46.2 27 20.400 11 13.600 Nhỏ hơn 9.975 7,8 46.2 27 20.400 11 13.600 Nhỏ hơn 9.975 - Phía 110 kV:

Bảng 8 Phạm vi bảo vệ cột biên phía 110 kV phương án 1

<b>(m) h (m) </b>

<b>(m) h<small>x</small></b>

<b>h<small>2 </small></b>

<b>(m) 2/3h<small>1 </small></b>

<b>(m) ^{So sánh}x (m) </b>

<b>a (m) </b>

<b>a' (m) </b>

<b>h<small>0</small>' (m) </b>

<b>r<small>ox</small>' (m) </b>

8,12 27 18 18 Bằng nhau 6.75 25.18 18.43 15.367 3.275 5,9 27 18 18 Bằng nhau 6.75 _{34.45 27.7 14.043 2.282}

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

a) Sơ đồ bố trí cột thu sét

Ta bố trí các cột thu sét như sau:

Phía 220kV đặt 12 cột, 8 cột (1-4,5,8,9,12) đặt trên xà 17 m, 4 cột (6,7,10,11) đặt trên xà 11 m.

Phía 110kV đặt 2 cột (14,15) đặt trên xà 9 6 c t (13,16,17-20m, ộ ) đặt trên xà 11 m.

Hình 10 V ị trí đặ ột thu sét Phương án 2t c

b) Tính tốn cho phương án 2

1. Tác dụng của cột thu lơi sét

Đểtính được độ cao tác dụng ha c a các cột thu sét ta củ ần xác định đường kính D của đường tròn ngo i ti p tam giác (hoạ ế ặc tứ giác) qua ba (hoặc bốn) đỉnh cột. Đểcho tồn bộ di n tích giệ ới hạn bởi tam giác (hoặc bốn) đó được bảo v ệ thì phải thoả mãn điều kiện

Dh 

- Phía 220kV:

Những cộ ột đ c l p phía 220 kV: ậ

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

13 Bảng 10 Chiều cao lớn nhất kim chống sét phía 220 kV phương án 1

<b>Phía 220 kV </b>

<b>(m) </b>

<b>b (m) </b>

<b>D (m) </b>

<b>ha (m) </b>

<b>ha max (m) </b>

- Phía 110 kV:

Bảng 11 Chiều cao lớn nhất của kim chống sét phía 110 kV phương án 1

<b>Phía 110 kV Nhóm ch ữ nhật ^a</b>

<b>(m) b (m) </b>

<b>D (m) </b>

<b>ha (m) </b>

<b>(m) </b>

9,10,14,13 65.00 31.00 72.01 9.00

9.00 10,11,15,14 52.00 31.00 60.54 7.57

11,12,16,15 52.00 31.00 60.54 7.57 Bảng 12 Chiều cao lớn nhất kim chống sét nhóm tam giác phương án 1

<b>(m) b (m) </b>

<b>c (m) </b>

<b>p (m) </b>

<b>D (m) </b>

<b>ha (m) </b>

<b>(m) </b>

9,10,13 46.2 34.45 33.11 56.88 46.298 5.787 5.874 10,13,14 33.11 33.98 44.5 55.795 44.825 5.603 10,11,14 46.2 33.98 34.25 57.215 46.360 5.795 11,14,15 34.25 35.5 27.91 48.83 38.080 4.760 11,12,15 27.91 46.2 42.26 58.185 46.989 5.874 12,15,16 42.26 36 25.18 51.72 42.394 5.299 Từ b ng trên ta thả ấy độ cao lớn nhất cần b o v ả ệ là h<small>x</small> = 11m và h<small>max </small>= 5,874. Ta chọn h = 7 <small>a</small> m. Do đó độ cao th c tự ế ủ c a các cột thu sét phía 110 kV là : h0 = hx ha + = 11+ 7 = 18(m)

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

2. Phạm vi bảo v vệ ới cột thu lôi

Bảng 13 Phạm vi bảo vệ của các cột phía 220 kV cao 25 m

<b>Độ cao h <small>x</small></b>

<b>(m) </b>

<b>2/3 h (m) </b>

Bảng 15 Phạm vi bảo vệ cột biên phía 220 kV phương án 2

<b>(m) h (m) </b>

<b>(m) h<small>x</small></b>

<b>(m) </b>

1,2 46.2 25 18.400 17 12.267 Lớn hơn 1.050 2,3 46.2 25 18.400 17 12.267 Lớn hơn 1.050 3,4 46.2 25 18.400 17 12.267 Lớn hơn 1.050 1,5 19.1 25 22.271 17 14.848 Lớn hơn 3.954 4,8 19.1 25 22.271 17 14.848 Lớn hơn 3.954 5,9 30.8 25 20.600 17 13.733 Lớn hơn 2.700 8,12 30.8 25 20.600 17 13.733 Lớn hơn 2.700

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

15 - Phía 110 kV:

Bảng 16 Phạm vi bảo vệ cột biên phía 110 kV phương án 2

<b>(m) h (m) </b>

<b>(m) h<small>x</small></b>

- Những cột ở độ cao khác nhau: b o vả ệ độ cao 11m.

Bảng 17 Phạm vi bảo vệ các cột độ cao khác nhau phương án 1

<b>Cột ^h¹(m) </b>

<b>h<small>2 </small></b>

<b>(m) 2/3h<small>1 </small></b>

<b>(m) ^{So sánh}x (m) </b>

<b>a (m) </b>

<b>a' (m) </b>

<b>h<small>0</small>' (m) </b>

<b>r<small>ox</small>' (m) </b>

12,16 25 18 16.67 Lớn hơn 5.25 25.18 19.93 15.153 3.115 9,13 25 18 16.67 Lớn hơn 5.25 34.45 29.2 13.829 2.121

Hình 11 Phạm vi b o vả ệ phương án 2

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

d) Kết lu n ậ

Phương án bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.

Tổng s cố ột: 20 cột trong đó có 12 ột 2 m , c 5 8 c 18 ột m.

Tổng chi u dài : 8.(25-17 4.(18-11ề )+ )+ 18-9)+6.(25-11) = 194 (m). 2.(

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

17

a) Sơ đồ bố trí dây và cột thu sét

Phía 220 kV có treo 2 dây ch ng sét C-95 ố chiều dài 138,6 chia làm 3 kho ng m ảvượt khoảng cách giữa hai dây lần lượt là: S = 49,9 m <small>13 </small>

Để bảo vệ toàn bộ xà trong trạm thì: ₀ 17 ^49,9 29, 475

= <small>−</small>

• Nhiệt độ ng vứ ới trạng thái bão: _bao=25 C• Nhiệt độ ng vứ ới trạng thái min: _min=  5 C• Tải trọng do trọng lượng gây ra: <small>33</small>

Kiểm tra điều kiện th y l = 46,2 < 310,35(m) ấ

Vậy phương trình trạng thái ứng với _mincó dạng: <small>3</small>−A.<small>2</small>− = B 0Trong ó : đ

<small>−</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

Phía 0kV có treo 2 dây ch ng sét C-95 11 ố chiều dài 117 chia làm 3 kho ng m ảvượt khoảng cách giữa hai dây lần lượt là: S = 49,9 m <small>13 </small>

Khoảng cách gi a các dây thu sét là: Sử <small>9,13</small>=31 m.

Để bảo vệ tồn bộ xà trong trạm thì ₀ 11 ³¹ 18,75

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

19

1. Phạm vi bảo v dây thu sét ệ

- Phía 220 kV tính cho hai v ị trí cao nhất và th p nhấ ất. Vị trí cao nh t :ấ

Bảng 18 Phạm vi bảo vệ v ị trí đầu cột phía 220 kV phương án 3

<b>Độ cao h <small>x</small></b>

<b>(m) </b>

<b>2/3h (m) </b>

<b>So sánh h <small>x</small></b>

<b>với 2/3h b<small>x</small></b>

<b>So sánh h <small>x</small></b>

<b>với 2/3h b<small>x</small></b>

<b>So sánh h <small>x</small></b>

<b>với 2/3h b<small>x</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

Bảng 21 Phạm vi bảo vệ v trí th p nhị ấ ất phía 110 kV phương án 3

<b>Độ cao h<small>x</small></b>

<b>(m) </b>

<b>2/3h (m) </b>

<b>So sánh h <small>x</small></b>

<b>với 2/3h b<small>x</small></b>

Bảng 24 Phạm vi bảo vệ v trí cị ột biên phía 220 kV độ cao bảo vệ 17m

<b>Cột _(m)^a_(m)^h⁰_(m)^h^x^2/3h_(m)⁰^{So sánh h}^xvới 2/3h<small>0</small></b>

<b>(m) </b>

1--2 46.2 24.4 17 16.26667 Nhỏ hơn 5.550 1--5 49.9 23.87143 17 15.91429 Nhỏ hơn 5.154 B ng 25 ả Phạm vi b o v v trí cả ệ ị ột biên phía 220 kV độ cao b o v 11m ả ệ

<b>Cột _(m)^a_(m)^h⁰_(m)^h^x^2/3h_(m)⁰^{So sánh h}^xvới 2/3h<small>0</small></b>

<b>(m) </b>

1--2 46.2 24.4 11 16.26667 Lớn hơn 15.975 1--5 49.9 23.87143 11 15.91429 Lớn hơn 15.182

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

21 - Phía 110 kV:

Bảng 26 Phạm vi bảo vệ v trí cị ột biên phía 110 kV độ cao bảo vệ 11m

<b>Cột _(m)^a_(m)^h⁰_(m)^h^x^2/3h_(m)⁰^{So sánh h}^xvới 2/3h<small>0</small></b>

<b>(m) </b>

9-10 45 13.57143 11 9.047619 Lớn hơn 1.929 10-11 36 14.85714 11 9.904762 Lớn hơn 2.893 9-13 31 15.57143 11 10.38095 Nhỏ hơn 3.429 Bảng 27 Phạm vi bảo vệ v trí cị ột biên phía 110 kV độ cao b o vả ệ 9m

<b>Cột _(m)^a_(m)^h⁰_(m)^h^x^2/3h_(m)⁰^{So sánh h}^xvới 2/3h<small>0</small></b>

<b>(m) </b>

10--11 80.000 16.071 9 10.714 Nhỏ hơn 3.429 11--12 90.000 14.643 9 9.762 Nhỏ hơn 4.393 7--10 45.000 21.071 9 14.048 Nhỏ hơn 4.929 - Những cột ở độ cao khác nhau:

Bảng 28 Phạm vi bảo vệ độ cao khác nhau phương án 3

<b>Cột ^h¹(m) </b>

<b>h<small>2 </small></b>

<b>(m) 2/3h<small>1 </small></b>

<b>x (m) </b>

<b>a (m) </b>

<b>a' (m) </b>

<b>h<small>0</small>' (m) </b>

<b>r<small>ox</small>' (m) </b>

8-12 31 20 20.66667 Lớn hơn 8.25 25.18 16.93 17.581 4.936 5-9 31 20 20.66667 Nhỏ hơn 8.25 34.45 26.2 16.257 3.761

<i><b>1.3.3.4 Phạm vi bảo vệ phương án 3</b></i>

Hình 13 Phạm vi b o vả ệ phương án 3

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

<i><b>d) K ết luận </b></i>

Phương án bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.

Tổng s cố ột: 12 cột trong đó có 8 c 31 ột m , 8 cột 20 m. và 511,2 m dây ch ng ốsét.

Tổng chi u dài c t thu sétề ộ : 4.(31-17)+4.(31-11)+4.(20-8)+ 4.(20-8) =220 (m).

<b>Nhận xét: </b>

C ả ba phương án trên đều tho mãn nhu c u k ả ầ ỹ thuật đề ra. Qua tính tốn ta thấy phương án 1 có chiều dài cột tính tốn nhỏ nhất do vậy chi phí xây d ng ựcũng nhỏ nhất vì v y ta chậ ọn phương án để1 thiế ết k .

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

23

<b>CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP. </b>

<b>CHƯƠNG 6. Yêu c u k thu t n</b>ầ ỹ ậ ố đấ<b>i t tr m bi n áp </b>ạ ế

Nối đất là đem các bộ ph n b ng kim loậ ằ ại có nguy cơ bị tiế p xúc với dòng điện (hư ỏng cách điệ h n) nối với hệ thống nối đất. 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. Hệ thống n i ố đất là m t phộ ần quan tr ng trong viọ ệc bảo vệ quá điện áp. Tuỳ theo nhiệm vụ và hi u quệ ả mà hệ thống nối đ t đưấ ợc chia làm ba lo ại.

Nhi m v ệ ụ chính là đảm bảo s làm viự ệc bình thường c a thiủ ết bị, hoặc một sốbộ ph n cậ ủa thiết bị yêu c u ph i làm viầ ả ệc ở chế độ làm việc đã được quy định sẵn.

- Nối đ t điấ ểm trung tính máy bi n áp. ế

- Hệ thống điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất.

- Nối đất của máy biến áp đo lường và các kháng điện dùng trong bù ngang trên các đường dây cao áp truy n tề ải điện.

Có nhiệm vụ đảm bảo an tồn cho con người khi cách điện bị hư hỏng. Thực hiện n i ố đất an toàn bằng cách nối đất các bộ ph n kim loậ ại không mang điện như vỏ máy, thùng dầu máy biến áp, các giá đỡ kim loại. Khi cách điện bị hư hỏng do lão hoá thì trên các b ph n kim lo i sộ ậ ạ ẽ có một điện thế nhưng do nối đất nên điện thế này có giá trị nhỏ không nguy hiểm cho người tiếp xúc.

Có tác d ng làm tụ ản dịng điện sét vào trong đất khi sét đánh vào cột thu lơi hay đường dây. Hạn chế hình thành và lan truyền của sóng quá điện áp do phóng điện sét gây nên. Nối t ch ng sét còn có nhiệm vụ hạn chế hiđấ ố ệu điện thế giữa hai điểm bất kỳ trên cột điện và đất.

N u không, mế ỗi khi có sét đánh vào cột ch ng sét hoố ặc trên đường dây, sóng điện áp có khả năng phóng điện ngược t i các thiết b và cơng trình cần bảo vệ, ớ ịphá hu các thiỷ ết bị điện và máy biến áp.

V nguyên t c là phề ắ ải tách rời các h ệ thống nối đất nói trên nhưng trong thực tế ta chỉ dùng m t h ộ ệ thống nối đất chung cho các nhi m v . Song hệ ụ ệ thống nối đất chung phải đảm bảo yêu c u của các thiết b khi có dịng ngắn mạch chạm đất ầ ịlớn do v y yêu cậ ầu điện trở nối đất phải nh . ỏ

Khi điện tr nở ối đất càng nh thì có th tỏ ể ản dịng điện với mật độ ớ l n, tác d ng ụcủa nối đất tốt hơn an toàn hơn. Nhưng để đạt được trị số điện tr nở ối đất nhỏ thì rất tốn kém do v y trong ậ tính tốn ta phải thi t k ế ế sao cho kế ợp được cả hai t hyếu t ố là đảm bảo v kề ỹ thuật và hợp lý v kinh t . ề ế

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Tr sị ố điện tr nở ối đấ ủt c a nối đất an toàn được ch n sao cho các tr sọ ị ố điện áp bước và tiếp xúc trong mọi trư ng hờ ợp đều không vượt quá giới hạn cho phép.

- Đối với các thiết bị điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất yêu cầu điện trở nối đất ph i thoả mãn: ả R ≤ 0,5Ω

- Đối v i các thiớ ết bị có điểm trung tính cách điện thì: ²⁵⁰<small>tt</small>R

cầu của các thiế ịt b có dịng ng n mắ ạch chạm đất bé thì khơng cần nối đất nhân t o n a. Còn nạ ữ ếu điện tr n i ở ố đất tự nhiên không thoả mãn đố ới i vcác thiết bị cao áp có dịng ng n mắ ạch chạm đất lớn thì ta phải tiến hành nối đất nhân t o và yêu c u trạ ầ ị s cố ủa điện trở nối đất nhân t o là: ạ R ≤ 1Ω.Thực tế dù R<small>TN </small>≤ 0,5 Ω thì ta vẫn phải nối đất nhân t o vì Rạ <small>TN</small>có thể x y ảra biến động như đất đây chống sét tại khoảng vượt gần trạm.

- Trong khi thực hiện nối đất có thể ậ t n d ng các hình thụ ức nối đất sẵn có như các đường ống và các kế ất c u kim loại của cơng trình chơn trong đất...Việc tính tốn điện tr tản c a các ở ủ đường ống chơn trong đất hồn tồn giống với điện cực hình tia.

- Vì đất là mơi trường khơng đồng nhất, khá phức tạp do đó điện trở suất của đất phụ thuộc vào nhiều y u t : thành ph n cế ố ầ ủa đất như các loại muối, a xít ... chứa trong đất, độ ẩm, nhiệt độ và điều ki n khí h u. ệ ậ ở Việt nam khí hậu thay đổi theo từng mùa độ ẩm của đất cũng thay đổi theo dẫn đến điện tr suất cuả đất cũng biến đổi trong phạm vi r ng. Do vậy trong tính ở ộtốn thi t kế ế v nề ối đất thì tr s ị ố điện trở suấ ủa đấ ựa theo kết c t d t quả đo lường thực đ a và sau đó phải hiệu ch nh theo hệ s mùa, mục đích là tăng ị ỉ ốcường an tồn.

Cơng thức hiệu chỉnh như sau:

Trong đó:

ρ<small>tt</small>: là điện trở suất tính tốn của đất. ρ<small>đo</small>: điện trở suất đo được của đất. K<small>m</small>: hệ ố mùa của đất. s

H s K ph thu c vào dệ ố <small>m</small> ụ ộ ạng điện cực và độ chôn sâu của điện cực.

<b>CHƯƠNG 7. Các s u dùng tính tốn nố liệ</b> ối đấ<b>t </b>

Điện tr suất đo đưở ợc của đất: ρ<small>d</small> = 110 m . Ω

Điện tr nở ối đ t cột đường dây: ấ R = 12(Ω) , R = 13(Ω)

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

25 Dây chống sét s d ng loử ụ ại C- 70 có điện tr ở đơn vị là: r<small>0</small> = 2,37 Ω/km . Chiều dài khoảng vượt đường dây phía 220 kV là: l = 290 m.

Chiều dài khoảng vượt đường dây phía 110 kV là: l = 210 m. Điện tr tác d ng của dây chống sét trong m t khoở ụ ộ ảng vượt là : Rcs<small>220</small> = r l<small>0</small>. /2 = 2,37.290.10<small>-3</small> = 0,3437/2 (Ω) .

Rcs<small>110 </small>= r<small>0</small>. /2 = 2,37.210.10l <small>-3</small> = 0,2489/2 (Ω) Số l trong trộ ạm:

Phía 220 kV: n = 3 Phía 110 kV: n = 6

Cho phép s d ng nử ụ ối đất an toàn với nối đất làm vi c thành m t h ệ ộ ệ thống.Điện trở nối t của hệ thống là : đấ

R<small>TN</small>: điện tr nở ối đất tự nhiên.

R<small>NT</small>: điện tr nở ối đất nhân tạ Ro <small>NT </small> ≤ 1Ω .

Nối đất tự nhiên của trạm là hệ thống chống sét đường dây và cột điện 110 kV và 220 kV tới trạm.

Trong đó : n: số ộ l dây.

R<small>cs</small>: điện tr tác d ng cở ụ ủa dây chống sét trong m t khoộ ảng vượt. R<small>c</small> : điện tr nở ối đất của cột điện.

R<small>TN </small>= (R<small>TN220</small>) // (RTN<small>110</small>) = 0,193(Ω)

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Ta thấy giá trị điện tr Rở <small>TN</small><0,5Ω đạt yêu c u v lý thuy t. Tuy v y nầ ề ế ậ ối đất tựnhiên có nhiều thay đổi vì vậy để đảm bảo an toàn ta ph i nả ối đất nhân t o. ạ

Nối đất có các hình thức c c dài 2-3 ọ m bằng sắt tròn hay sắt chôn thẳng đứng. Thanh dài chôn n m ngang sâu 0,5 - 0,8 ằ ở độ m đặt theo hình tia; mạch vịng hoặc tổ h p c a hai hình ợ ủ thức trên.

- Đối vớ ối đấi n t chơn nằm ngang có thể dùng công th c chung sau: ứ<small>2</small>

K LR

L d t

Trong đó :

L: chiều dài t ng cổ ủa điện cực.

d: đường kính điện cực khi điện c c dùng sự ắt tròn. Nếu dùng s t dắ ẹt thì trị ố s d thay b ng ằ b /2 v i b là chi u r ng cớ ề ộ ủa sắ ẹt.t d

t: độ chôn sâu.

K: hệ ố s hình d ng ph ạ ụ thuộc sơ đồ ối đất. n

- Hệ thống nối đấ ồt g m nhi u cề ọc bố trí dọc theo chi u dài tia ho c theo chu vi ề ặmạch vòng:

R RR

R nR

(2.5)

Trong đó:

R<small>C</small>: điện tr t n c a mở ả ủ ột cọc.

R<small>T</small>: điện tr t n c a tia hoở ả ủ ặc của m ch vòng. ạ n: s cố ọc.

η<small>T</small>: hệ ố ử ụ s s d ng của tia dài hoặc c a mủ ạch vòng. η<small>C</small>: hệ ố ử ụ s s d ng của cọc.

Đối v i trớ ạm bi n áp khi ế thiế ế ệ thốt k h ng nối đất nhân t o ta s d ng hình ạ ử ụthức nối đất m ch vòng xung quanh tr m b ng các thanh dạ ạ ằ ẹt. Mạch vòng cách móng tường bao quanh trạm mỗi chiều 1m.

Điện tr mở ạch vòng của trạm là:

K LR

L d t

Trong đó:

L: chu vi mạch vịng

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

27 Hình 14 Sơ đồ ặ ằ m t b ng tr m ạ

Với sơ đồ mặt bằng trạm đã cho ta cần quy đổi mạch vịng trạm về mạch vịng hình ch nh t có các c nh là l = 179ữ ậ ạ <small>1 </small> (m), l<small>2 </small>= 120(m) => L<small>MV </small>= 598 m t: Độ chôn sâu c a thanh l y t = 0,8 ủ ấ m.

ρtt: điện trở xuất tính tốn của đất đối với thanh làm mạch vịng chơn ở độ sâu t. ρ tt = ρ <small>do</small>.k <small>mua</small>

Tra bảng v i thanh ngang chơn sâu t = 0, m ta có kớ 8 <small>mùa</small> = 1,6. ρtt = 100.1,6 =160(Ω.m)

d: đường kính thanh làm mạch vịng. Chọn thanh có b r ng là b = 4 ề ộ cm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Hình 15 Đồ thị ệ ố h s hình d ng ạTa có l<small>1</small>/l<small>2 </small>= 1,492 nên ch n K = 5,9. ọ

Vậy điện trở mạch vòng là: <small>23</small>

2 .598 0,2.10 .0,8<small>MV</small>

a) ĐĐĐiiiiiệệệệện trn trn trởởởởở t t t t tảảảảản xung kíchn xung kích c c củủủủủa na nối đất tậậậậập trungp trung

Điện tr tản xung kích khơng phụ thuộc vào kích thướở c hình học của điện cực mà nó được quy định bởi biên độ dòng điện I, điện tr ở suất ρ và đặc tính xung kích của đất.

Trị s ố điện trở t n xoay chi u nả ề ối đất t ệ ới ρ nên hệ ốỷ l v s xung kích có giá trị : 1

.<small>xk</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

29

( , )f I

- Tính tốn nối đất phân b <i><b>ố dài khơng xét đến q trình phóng điện trong đất: </b></i>

Sơ đồ đẳng trị của nối đất được thể hiện như sau:

Hình 16 Sơ đồ đẳ ng tr h ị ệ thống nối đất

Trong mọi trường hợp đều có th b ể ỏ qua điện trở tác d ng R vì nó bé so v i tr ụ ớ ịsố điện trở tản, đồng thời cũng không cần xét t i phớ ần điện dung C vì ngay c trong ảtrường h p sóng ợ xung kích, dịng điện dung cũng rất nh so vỏ ới dòng điện qua điện trở tản.

Hình 17 Sơ đồ đẳ ng tr rút g n ị ọTrong đó:

L: điện cảm của điện cực trên một đơn vị dài. G: điện d n cẫ ủa điện cực trên một đơn vị dài. Với:

0, 2[ln( / ) 0,31]( / )

l: chiều dài cực.

r: bán kính cực ở phần trước nếu c c là thép dự ẹt có bề ộ r ng b(m). Do đó r=b/4

Gọi Z(x,t) là điện trường xung kích c a nủ ối đất kéo dài, nó là hàm s cố ủa không gian và thời gian.

( , )( , )

( , )U x tZ x t

I x t

Trong đó U(x,t); I(x,t) là dịng điện và điện áp xác định từ hệ phương trình vi phân:

</div>