Đề tài " Tính toán hệ thống nối đất trong trạm biến áp " pdf

Một số khái niệm

Hệ thống nối đất:

Cực tiếp địa

Hệ thống nối đất tự nhiên

Hệ thống nối đất nhân tạo

Hệ thống nối đất làm việc

Hệ thống nối đất bảo vệ

…….
Đặc điểm của quá trình phân tán
dòng điện trong đất.
Phân bố dòng chạm đất.
d
d
d
X
I
U
2
.
π
ρ
=
d

d
d
X
I
U
2
.
π
ρ
=
d
d
d
X
I
U
2
.
π
ρ
=
Xd: Bán kính bản cực
Id: dòng điện đất.
Vai trò của bảo vệ nối đất.

Tạo mạch có điện dẫn
lớn

Giảm phân lượng dòng
điện qua người

R
d
R
dn
R
ng
R
ph
I
d
R
td
R
dn
R
ph
I
d
dng
dd
ng
tdd
ng
RR
RI
R
RI
I
+
==

Sơ đồ thay thế .
Cấu trúc bảo vệ nối đất.
Hình. Các loại hệ thống nối
đất
a) Nối đất ngoại biên;
b) Nối đất bao quanh.
a)
b)
. Điện áp tiếp xúc
U
tx1
- Ở hệ thống nối đất ngoại biên;
U
tx2
- Ở hệ thống nối đất bao quanh.
Cọc tiếp địa
Thanh nối
U
tx2
U
tx1
Tính toán nối đất.
d
L
yc
I
U
R =
Tính toán nối đất.


1.Trình tự tính toán đối với đất đồng nhất:
b)Xác định điện trở nối đất nhân tạo
(Ω)

Trong đó:

R
n.tao
- điện trở của hệ thống nối đất nhân tạo;

R
tn
- điện trở của hệ thống nối đất tự nhiên.
yctn
yctn
taon
RR
RR
R
−
=
.
.
Tính toán nối đất.

1.Trình tự tính toán đối với đất đồng nhất:

c)Chọn điện cực tiếp địa và xác định điện trở


(Xem ở bảng phụ lục)

d)Xác định số lượng điện cực cần thiết khi chưa tính
đến thanh nối ngang
taon
dc
R
R
n
.
1
=
Tính toán nối đất.

1.Trình tự tính toán đối với đất đồng nhất:

e) Xác định điện trở nối đất nhân tạo(có thanh ngang)
R’
nga
- điện trở của thanh nối ngang có tính đến hệ số sử
dụng.

:điện trở thanh nối ngang.

: hệ số sử dụng (Є la/l và n)
taonnga
taonnga
taon
RR
RR

R
.
.
.
'
.'
'
−
=
nga
nga
nga
R
R
η
='
nga
R
nga
η
Tính toán nối đất.

1.Trình tự tính toán đối với đất đồng nhất:

Sơ đồ bố trí cọc
l
a
l
a
l

Tính toán nối đất.

1.Trình tự tính toán đối với đất đồng nhất:

f) Xác định số lượng điện cực chính thức:

Với η
dc
- hệ số sử dụng của các điện cực

g) Kiểm tra đk ổn định của hệ thống:

Đk ổn định:

F
min
≤ F
nga
taondc
dc
R
R
n
.
'.
η
=
C
t
IF

k
d
=
min
Tính toán nối đất.

2) Tính toán nối đất trong trường hợp có hai lớp
đất khác nhau.

Điện trở cọc đc tính:

k
kdn
- hệ số không đồng nhất

n: số thanh ngang.
)
)1(2
2
ln.
.4
.(ln
)1
.2
.(1
1
2
1
1
−+

+
+
−+
+
=
∑
∞
=
nhl
hnl
k
d
l
l
h
k
k
l
R
n
n
kdn
kdn
kdn
dc
π
ρ
12
12
ρρ

ρρ
+
−
=
kdn
k
Tính toán nối đất.

2) Tính toán nối đất trong trường hợp có hai lớp
đất khác nhau.

Công thức gần đúng

sai số dưới 3% nếu tỷ lệ l/h >6,

sai số có thể đạt đến 15% nếu tỷ lệ l/h =1,5
d
l
lhlh
l
R
dc
.4
ln
)
).(
.(.2
21
ρρ
π

+
+
≈
Tính toán nối đất.

2) Tính toán nối đất trong trường hợp có hai lớp đất
khác nhau.

Biểu đồ xác định độ sâu cọc
ρ
2
/R= 5
3
2
1
0,1
0,01
30
25
20
15
10
ρ
2
/ρ
1
= 0,75
0,5
0,3
0,2

0,1
0,01
0,001
60
50
40
30
20
10
h,m 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 h
s
,m
A
Tính toán nối đất.

3)Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và điện áp
bước cho phép:

Bước 1: xác định tổng chiều dài của các điện cực.

L=2.n.D

Bước 2: dòng sự cố chạm mass (coi Z
1
= Z
2
)

- Xác định tiết diện thanh dẫn: F= F
0

.I
k

Đường kính thanh dẫn:
021
.3
ZZZ
U
I
ph
k
++
=
01
2
.3
ZZ
U
+
=
π
F
d
4
=
Tính toán nối đất.

3)Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và điện
áp bước cho phép:


Biểu đồ xác định
kích thước thanh dẫn

Biểu đồ xđ đường kính dây dẫn
F
0
0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0 10 20
20
25
30
40
50
50
40
30
20
100
200
400
600
800
1000
10
5
2,5
1,0
100
80
60
40

20
10
5
4
3
2
1
A/mm
2
mm
2
/kA
Kích thước thanh
dẫn ngang mils/A
NO.304 steel
30%CCS
97% Cu (250
0
C)
97% Cu (đ.thau)
40%CCS
t
k
, sec
97% Cu & 100% Cu (thau)
Tính toán nối đất.

3)Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và điện
áp bước cho phép:


Bước 3

Giá trị cho phép của điện áp bước:

Giá trị cho phép của điện áp tiếp xúc:
k
BSSbSng
cpb
t
kCbR
U
) (
.
.
ρ
+
=
k
BSStxSng
cptx
t
kCbR
U
) (
.
.
ρ
+
=
Trong đó:

Cs : hệ số suy giảm
hs: độ dày lớp đá vụn
Tính toán nối đất.

3)Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và điện
áp bước cho phép:

: hệ số không đồng nhất
Hoặc Cs được xđ theo CT:
n – số lượng thanh ngang song song
b – bán kính tương đương của bàn chân
Đường
đặc tính Cs
0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
k
kdn
=-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
-0,7
-0,8
-0,9

k
kdn
=0
h
S
, m
0
C
S
kdn
k
12
12
ρρ
ρρ
+
−
=
kdn
k
∑
∞
=
+
+=
1
]
2)/.2(1
21[
96,0

1
n
S
n
B
S
bhn
k
C
Tính toán nối đất.

3)Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và điện
áp bước cho phép:

Bước 4: Xác định điện trở của hệ thống nối đất

Bước 5 :độ dâng thế đất:

E
dâng
= I
d
. R
luoi


Nếu E
dâng
< U
tx.cp

thì bài toán kết thúc,nếu ngược lại thì
tiếp tục làm bước 6
)]
/20.1
1
1(
.20
11
[
ndnd
luoi
FhF
L
R
+
++=
ρ
Tính toán nối đất.

3)Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và
điện áp bước cho phép:

Bước 6: Xác định điện thế ô lưới:

Hệ số hình học của hệ thống nối đất

hệ số hiệu chỉnh theo độ sâu:

Nếu E
luoi

> U
tx.cp
, thì cần phải bổ sung thêm điện cực
L
kkI
E
imd
luoi

ρ
=
]
)1.2(
8
ln)
4.8
)2(
16
[ln(
2
1
22
−
+−
+
+=
nk
k
d
h

dD
hD
dh
D
k
h
ii
m
ππ
0
1
h
h
k
h
+=
Trong đó
ρ: điện trở suất của đất
L: tổng chiều dài cực nối đất ht
k
m
:Hệ số hình học của ht nối đất
k
i
: hệ số hiệu chỉnh
k
i
=0,656+0,172n
n - là số thanh dẫn nối //
k

h
– hệ số hiệu chỉnh theo độ
sâu
h
0
- chiều sâu từ lưới nối đất đến
mặt đất
Tính toán nối đất.

3)Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và điện
áp bước cho phép:

Bước 7: Xác định điện áp ô lưới

L
T
– tổng chiều dài của các cực tiếp địa: L
T
=L
ng
+ 1,1.L
c

L
ng
tổng chiều dài các điện cực nằm ngang

L
c
- tổng chiều dài các cọc tiếp địa thẳng đứng.


Nếu E
lưới
< U
tx.cp
thì bài toán kết thúc, còn trong trường
hợp ngược lại thì lặp lại phép tính
T
imd
luoi
L
kkI
E

ρ
=
Tính toán nối đất.

3)Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và điện
áp bước cho phép:

Bước 8

Xác định điện áp bước tính toán:

k
S
là hệ số hình học của lưới nối đất:

Nếu U

b.tt
< U
b.cp
thì coi như hệ thống nối đất đạt yêu
cầu, trong trường hợp ngược lại, cần bổ sung các cọc
tiếp địa và lặp lại phép tính
T
iSd
ttb
L
kkI
U

.
ρ
=
])5,01(
11
2
1
[
1
2−
−+
+
+=
n
S
DhDh
k

π
Đo điện trở nối đất

1) Phương pháp đo điện trở suất của đất

a) thực hiện theo phương pháp 4 cực(phương pháp
Wenner)
điện trở suất của đất được xác định:
ρ=2π.a.R, Ω.m
Trong đó
+ ρ - điện trở suát của đất, Ω.m ;
+ a - khoảng cách giữa các cọc thăm dò, m ;
+ R – điện trở hiển thị trên thiết bị đo, Ω
Đo điện trở nối đất

1) Phương pháp đo điện trở suất của đất

a) phương pháp 4 cực:

Sơ đồ đấu dây:
Sơ đồ đo điện trở suất của đất theo phương pháp 4 cực
Đo điện trở nối đất

1) Phương pháp đo điện trở suất của đất

b) Phương pháp 3 cực
Sơ đồ đo điện trở
Vùng ảnh
hưởng
Vùng ảnh

hưởng
Vùng ảnh hưởng
Vùng ảnh
hưởng
Vùng ảnh
hưởng
H
E
S
S
Đo lần 2
Đo lần 1
Vùng ảnh hưởng
Vùng ảnh hưởng
Vùng ảnh
hưởng
Vùng ảnh hưởng
Vùng ảnh hưởng
Vùng ảnh hưởng