Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp và tính toán nối đất cho trạm biến áp với các số liệu sau

BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp và tính toán nối đất
cho trạm biến áp với các số liệu sau :
Cấp điện áp : 110 kV/ 22 kV .
Kích thước trạm biến áp : l
1
= 108 m
l
2
= 68 m
Chiều cao cần bảo vệ :
Phía điện áp 22kV , h
x
= 5 m .
Phía điện áp 110kV , h
x
= 12 m .
Điện trở suất đo được của đất : ρ = 0,3 .10
4
Ω.cm .
Hệ số mùa an toàn : K
mt
= 1,5.
K
mc
= 1,35.
Hệ số mùa sét : K
mt
= 1,25 .
K
mc

= 1,1 .
Ta có sơ đồ diện tích mặt bằng của trạm biến áp :
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
1
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
I . Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp :
1 ) Bố trí cột thu sét :
Nguyên tắc chung : dựa vào sự phát triển có hướng của tiên đạo sét ; người ta
dùng các hệ thống thu sét là các cột thu sét có độ cao lớn và điện trở bé để thu hút
các phóng điện sét tạo khu vực an toàn xung quanh nó .
Hệ thống thu sét có bộ phận thu sét là kim thu sét và bộ phận tản dòng điện sét là
hệ thống nối đất .
Dựa vào kích thước trạm biến áp ta bố trí các cột thu sét như hình dưới : theo sơ
đồ kết cấu của trạm thì ta biết được mặt bằng mà chưa biết cụ thể vị trí đặt các
thiết bị trong trạm , với thông tin này ta chỉ cần bố trí cột thu sét sao cho các cột
có thể bảo vệ được phần diện tích mặt bằng của trạm với độ cao h
x
là được .
Phân tích phương án chọn :Trong phạm vi bài tập dài này ta không tiến hành so
sánh các phương án mà chỉ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật là được ; vì h
x
= 12m phía
điện áp cao nên ta lẽ ra phải đóng thêm cột thu sét phía cao áp nhưng do kích
thước trạm thuộc loại trung bình khi đóng thêm cột thì chiều cao giảm cũng không
nhiều trong khi phải thêm kinh phí cho cột thêm . Khi bố trí như vậy vẫn đảm bảo
hiệu quả chống sét ( h < 30 m ) .
a .Phạm vi bảo vệ của các cột 1 ; 2 ; 4; 5 : Đường kính của đường tròn đi qua 4
đỉnh 1 ; 2 ; 4; 5 là D =
)6854(l)2/l((
222

2
2
1
+=+
= 86,83 (m )
Do đó để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi hình chữ nhật trên được bảo vệ thì : D
≤ 8. h
a
→ h
a
=
8
83,86
= 10,85 (m )
Vì độ cao của vật cần bảo vệ ở phía 22 kV là h
x
= 5 m nên độ cao của các cột thu
lôi trên là : h = h
x
+ h
a
= 5 + 10,85 = 15,85 ( m ) .
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
2
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
b.Phạm vi bảo vệ của các cột 2; 3; 5;6: Xét độc lập với phía hạ áp .
Đường kính của đường tròn đi qua 4 đỉnh 2; 3; 5;6là D =
)6854(l)2/l((
222
2

2
1
+=+
= 86,83 (m )
Do đó để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi hình chữ nhật trên được bảo vệ thì : D
≤ 8. h
a
→ h
a
=
8
83,86
= 10,85 (m )
Vì độ cao của vật cần bảo vệ ở phía 110kV là h
x
= 12 ( m ) nên độ cao của các cột
thu lôi trên là : h = h
x
+ h
a
= 12 + 10,85 = 22,85 ( m )
→ Để đảm bảo cho tính toán vùng bảo vệ được đơn giản và chính xác và đảm bảo
dự trữ cột trong kho là ít chủng loại ta chọn cả 6 cột thu sét cùng độ cao là
h = 23 ( m ) .
2) Tính toán và vẽ phạm vi bảo vệ cho các cột thu sét :
a. Phần trạm phía điện áp 22kV :
+ ) Bán kính của khu vực bảo vệ của cột thu lôi cao h = 23 m ở độ cao cần
bảo vệ h
x
= 5 m là : r

x
= 1,5h.( 1 -
h8,0
h
x
) = 1,5.23.( 1 -
238,0
5
×
) = 25,13 m
( Vì h
x
= 5 m ≤ 2h/3 = 15,33 m ) .
+ ) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 1 – 2 là :
h
0
= h – a/7 = 23 – 54/7 = 15,29 ( m )
Như vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao h
x
= 5m là :
r
0x
= 1,5.h
0
.( 1 -
0
x
h8,0
h
) = 1,5.15,29.( 1 -

29,158,0
5
×
) = 13,56m
( vì h
x
= 5m ≤ 2h
0
/3 = 10,19m ) .
+ ) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 1 – 4 là :
h
0
= h – a/7 = 23 – 68/7 = 13,29 ( m )
Như vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao h
x
= 5m là :
r
0x
= 1,5.h
0
.( 1 -
0
x
h8,0
h
) = 1,5.13,29.( 1 -
29,138,0
5
×
) = 10,56m

( vì h
x
= 5m ≤ 2h
0
/3 = 8,86m ) .
b. Phần trạm phía điện áp 110kV :
+ ) Bán kính của khu vực bảo vệ của cột thu lôi cao h = 23 m ở độ cao cần
bảo vệ h
x
= 12 m là : r
x
= 1,5h.( 1 -
h8,0
h
x
) = 1,5.23.( 1 -
238,0
12
×
) = 12 m
( Vì h
x
= 12 m ≤ 2h/3 = 15,33 m ) .
+ ) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 2 – 3 là :
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
3
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
h
0
= h – a/7 = 23 – 54/7 = 15,29 ( m )

Như vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao h
x
= 12m là :
r
0x
= 0,75.h
0
.( 1 -
0
x
h
h
) = 0,75.15,29.( 1 -
29,15
12
) = 2,47m
( vì h
x
= 12m > 2h
0
/3 = 10,19m ) .
+ ) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi 2 – 5 là :
h
0
= h – a/7 = 23 – 68/7 = 13,29 ( m )
Như vậy bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi ở độ cao h
x
= 12m là :
r
0x

= 0,75.h
0
.( 1 -
0
x
h
h
) = 0,75.13,29.( 1 -
29,13
12
) = 0,97m
( vì h
x
= 12m > 2h
0
/3 = 8,86m ) .
Các nhóm hai cột khác tính tương tự như các trường hợp trên .
Từ các số liệu tính toán về phạm vi bảo vệ của các cột thu sét ở trên ta có bản vẽ
phạm vi bảo vệ như hình bên .
II . Tính toán nối đất :
Tác dụng của nối đất là để tản dòng điện và giữ mức điện thế thấp trên các vật
được nối đất .
Nối đất an toàn ( bảo vệ ) : có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người khi cách điện
bị hư hỏng . Khi cách điện bị hư hỏng các bộ phận kim loại bình thường không
mang điện sẽ có xuất hiện điện thế nhưng do đã được nối đất nên giữ được mức
điện thế thấp .
Nối đất chống sét : nối đất chống sét nhằm tản dòng điện sét trong đất khi có sét
đánh vào cột thu sét hoặc trên đường dây để giữ cho điện thế tại mọi điểm trên
thân cột không quá lớn , do đó hạn chế được các phóng điện ngược đến công trình
cần bảo vệ .

1 ) Nối đất an toàn :
a . Đối với phần trạm phía hạ áp 22kV :
+ ) Nối đất an toàn với mục đích bảo vệ con người . Nối đất an toàn với trạm ở
điện áp 22kV phải thỏa mãn điều kiện sau :
R
đ
≤ 4 ( Ω )
+ ) Để đảm bảo yêu cầu trên ta sử dụng thanh kim loại tiết diện tròn đường kính
d = 2 cm chôn sâu một đoạn h = 0,8 m xung quanh trạm phía hạ áp ( nối đất mạch
vòng ) cách đường bao của trạm 3 m để đảm bảo dễ thi công và đảm bảo hệ thống
nối đất của hai phía điện áp không ảnh hưởng lẫn nhau → R
đ
= R
t
= R
mv
được xác
định theo công thức sau :
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
4
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

.
d.h
L.K
ln
L 2
K.
RR
2

at
mt
TMV
Π
ρ
==
Trong đó : ρ – Điện trở suất của đất (ρ = 0,3.10
4
Ωcm = 0,3.10
2
Ωm )
K
at
mt
- Hệ số mùa của nối đất an toàn (K
at
mt
= 1,5 )
L – Chu vi của mạch vòng nối đất
( L = 2( a + b) = 2.( 62 +48) = 220m)
d – Đường kính thanh ( d = 2 cm = 0,02 m)
h – Độ chôn sâu ( h = 0,8 m)
K – Hệ số hình dáng phụ thuộc hình dáng hệ thống nối đất
Với nối đất mạch vòng ta có bảng quan hệ giữa K phụ thuộc tỷ số l
1
/ l
2
:
l
1

/ l
2
1,0 1,5 2,0 3,0 4,0
K 5,53 5,81 6,42 8,17 10,4
Từ đó ta có đồ thị biểu diễn quan hệ trên để từ đó dùng biện pháp nội suy ta sẽ tìm
được K trong trường hợp này :
Vì a / b = 62/48 = 1,29 → K = 5,6637
Thay số vào ta được :
02,0.8,0
220.6637,5
ln
220 2
5,1.10.3,0
22
Π
==
TMV
RR

= 0,542 ( Ω )
Suy hệ thống nối đất trên đã đạt yêu cầu kỹ thuật ( R
MV
< 4 ( Ω ) ) .
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
5
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
b. Đối với phần trạm phía cao áp 110kV : khi xây dựng hệ thống nối đất trước tiên
phải tận dụng hệ thống nối đất tự nhiên . Trong trạm biến áp ta có thể lợi dụng hệ
thống dây chống sét cột :
R

tn
=
n
1
)
4
1
R
R
(
2
1
R
CS
C
C
++
×
Trong đó : R
tn
– Điện trở nối đất tự nhiên
n – Số lộ đường dây đi ra ( n = 2)
R
C
– Điện trở nối đất của cột đường dây :
Theo qui định nếu ρ = 0,3.10
4
Ωcm < 10
4
Ωcm → R

C
= 10 Ω
R
CS
– Điện trở dây chống sét trong một khoảng vượt :
Dây chống sét ta sử dụng loại C – 70 có R
0
= 2,38 Ω/km và U
đm
= 110kV thì
l
kv
= 200m =0,2km → R
CS
= R
0
. l
kv
= 2,38.0,2 = 0,476 Ω
Thay số ta được : R
tn
=
2
1
)
4
1
476,0
10
(

2
1
10
++
×
= 0,98 Ω > 0,5 Ω → Ta phải nối đất
nhân tạo .
+ )Nối đất an toàn với trạm có U ≥ 110kV phải thỏa mãn 2 điều kiện sau :
R
HT
= R
tn
// R
NT
≤ 0,5 Ω và R
NT
≤ 1 Ω
Trong đó : R
NT
- Điện trở nối đất nhân tạo .
Vì
5,0
.
≤
+
NTTN
TNNT
RR
RR
Ω

⇒
Ω=
−
=
−
≤ 02,1
198,0.2
98,0
1R.2
R
R
TN
TN
NT

Kết hợp lại ta phải thiết kế hệ thống nối đất sao cho R
NT
≤ 1
Ω
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
6
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
+ ) Để đảm bảo yêu cầu trên ta sử dụng thanh kim loại tiết diện tròn đường kính
d = 2 cm chôn sâu một đoạn h = 0,8 m xung quanh trạm phía cao áp ( nối đất
mạch vòng hình chữ nhật sát các cột thu sét ) → R
đ
= R
t
= R

mv
được xác định theo
công thức sau :

.
d.h
L.K
ln
L 2
K.
RR
2
at
mt
TMV
Π
ρ
==
Trong đó : ρ – Điện trở suất của đất (ρ = 0,3.10
4
Ωcm = 0,3.10
2
Ωm )
K
at
mt
- Hệ số mùa của nối đất an toàn (K
at
mt
= 1,5 )

L – Chu vi của mạch vòng nối đất :
( L = 2( a + b) = 2.( 68 +54) = 244 m) .
d – Đường kính thanh ( d = 2 cm = 0,02 m) .
h – Độ chôn sâu ( h = 0,8 m) .
K – Hệ số hình dáng phụ thuộc hình dáng hệ thống nối đất
Với nối đất mạch vòng ta có bảng quan hệ giữa K phụ thuộc tỷ số l
1
/ l
2
:
l
1
/ l
2
1,0 1,5 2,0 3,0 4,0
K 5,53 5,81 6,42 8,17 10,4
Từ đó ta có đồ thị biểu diễn quan hệ trên để từ đó dùng biện pháp nội suy ta sẽ tìm
được K trong trường hợp này :
Vì a / b = 68/54 = 1,26 → K = 5,6473
Thay số vào ta được :
02,0.8,0
244.6473,5
ln
244 2
5,1.10.3,0
22
Π
==
TMV
RR

= 0,495 ( Ω )
Suy hệ thống nối đất trên đã đạt yêu cầu kỹ thuật ( R
MV
≤1 ( Ω ) ) .
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
7
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
2 ) Nối đất chống sét :
a. Nối đất chống sét cho trạm phía điện áp 22kV : Trạm ở phía điện áp 22kV nối
đất chống sét riêng biệt với nối đất an toàn .
Ta sẽ tính điện trở nối đất của từng cột thu sét từ điều kiện đảm bảo khoảng cách
an toàn trong không khí và trong đất để không bị phóng điện lên thiết bị :
+ ) S
K
>
500
ahLRI
X0CS
××+×
Trong đó : Cường độ cách điện của không khí E
K
PĐ
= 500kV/m .
I
S
– Biên độ dòng điện sét ( I
S
= 150 kA )
R

C
– Điện trở nối đất xung kích của cột thu lôi
L
0
– Điện cảm đơn vị của cột ( L
0
= 1,7 μH /m )
h
X
– Chiều cao của vật cần bảo vệ ( h
X
= 5 m )
a – Độ dốc của dòng điện sét ( a = 30kA / μs )
→ R
C
=
S
X0K
I
a.h.LS.500 −
=
150
30.5.7,15.500 −
= 14,97 Ω (Vì qui phạm S
K
≥ 5m )
+ ) S
đ
≥
300

R.I
CS
; Cường độ cách điện của đất E
đ
PĐ
= 300kV/m .
→ R
C
=
S
đ
I
S300
=
150
3.300
= 6 Ω ( Vì qui phạm S
đ
≥ 3m )
Suy ra ta phải thiết kế được hệ thống nối đất tại mỗi cột thu sét đạt được R
C
= 6 Ω
Ta sử dụng sơ đồ nối đất hình tia tại chân mỗi cột số tia là 3 và chiều dài mỗi tia là
10 m .
Điện trở tia được tính theo công thức :
d.h
l.k
ln.
l.2
K.

R
2
cs
mt
cs
t
Π
ρ
=
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
8
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Trong đó : l – Tổng chiều dài các tia ( l = 30 m )
K
cs
mt
- Hệ số mùa sét của thanh (K
cs
mt
= 1,25 )
k – Hệ số hình dáng của tia ( k = 2,38 )
h – Độ chôn sâu ( h= 0,8 m )
d – Đường kính thanh ( d = 0,02 m )
→
02,0.8,0
30.38,2
ln.
30 2
25,1.10.3,0
R

22
cs
t
Π
=
= 2,35 Ω → Thỏa mãn điều kiện nối đất chống sét.
b. Nối đất chống sét cho trạm phía điện áp 110kV : Tính toán nối đất chống sét có
phức tạp hơn vì ở đây phải đề cập tới cả hai quá trình đồng thời xảy ra khi có dòng
điện tản trong đất :
- Quá trình quá độ do sự phân bố điện áp dọc theo chiều dài điện cực
- Quá trình phóng điện trong đất .
Do sử dụng một hệ thống nối đất chung cho cả nối đất an toàn và nối đất chống sét
nên ta phải tính toán lại điện trở nối đất nhân tạo theo yêu cầu nối đất chống sét .
Do hệ thống nối đất là nối đất mạch vòng có L(điện cảm ) lớn và mật độ dòng điện
ở các phần xa của điện cực giảm → Để đơn giản ta bỏ qua ảnh hưởng của quá
trình phóng điện tia lửa trong đất .
Ta có thể bỏ qua điện trở tác dụng của bản thân điện cực và điện dung của điện
cực đối với nơi có thế bằng 0 của đất vì chúng có trị số nhỏ → Sơ đồ thay thế còn
lại như sau :

I
s
L
0
L
0
L
0
g
0

g
0
g
0
g
0
a.t
22
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
9
10 m
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
Trong đó : L
0
; g
0
– Lần lượt là điện cảm và điện dẫn trên một đơn vị dài của cực
nối đất .
Trong sơ đồ ta tính cho một nửa mạch vòng nối đất :
Ta có : + )L
0
= 0,2. ( ln
r
l
- 0,31 ) μH/m
l – chiều dài của một nửa mạch vòng nối đất ( l = 244/2= 122 m )
r – Bán kính của thanh nối đất tiết diện tròn ( r = d/2 = 0,02/2=0,01m)
→ L
0
= 0,2. ( ln

01,0
122
- 0,31 ) = 1,820 μH/m
+ ) g
0
=
lR2
1
××
(1 / Ωm )
Trong đó : R – Điện trở tản xoay chiều tính trong mùa sét
R = R
NT(sét)
= R
CS
MV
= R
AT
MV
.K
CS
MT
/ K
AT
MT
= 0,495.1,25 / 1,5 = 0,413 Ω
R
AT
MV
- Điện trở tản xoay chiều của hệ thống nối đất an toàn

K
CS
MT
- Hệ số mùa sét của thanh
K
AT
MT
- Hệ số mùa an toàn của thanh
→ g
0
=
122413,02
1
××
= 0,01 (1 / Ωm )
Giải mạch trên ta sẽ tính được tổng trở sóng đầu vào tại thời điểm t
( Z( 0, t ) ) có xét tới hai phần của mạch vòng ghép song song :
Z
XK
= Z ( 0 , t) / 2 =

















−+
∑
∞
=
−
1K
T
t
2
1
0
K
e1
k
1
t
T2
1
l.g.2
1

Ta có Z
XK
ở thời điểm

τ
đs
: Z
XK
=
















−
τ
+
∑
∞
=
τ
−
1K

T
2
đs
1
0
K
đs
e1
k
1
T2
1
l.g.2
1
Trong đó :
∑
∞
=
τ
−








−
1K

T
2
K
đs
e1
k
1
=
K
đs
T
1K
2
1K
2
e.
K
1
K
1
τ
−
∞
=
∞
=
∑∑
−
= Π
2

/ 6 -
∑
∞
=
τ
−
1K
T
2
K
đs
e.
K
1
Vì e
-3
≈ 0,05 ; e
-4
≈ 0,0183 ; e
-5
≈ 0,0067 ; e
-6
≈ 0,00248
Ta thấy e
-5

rất nhỏ so với e
-4
vì thế có thể bỏ qua chỉ xét e
-4

tức là tính đến K sao
cho τ
đs
/ T
K
≥ 4 → T
K
≤ 1,25 μs → K ≥
25,1
45,27
25,1
1
=
T
= 4,69 ( vì T
K
= T
1
/ K
2
)
Vì : T
1
=
2
2
2
2
00
122.01,0.820,1

ππ
=
lgL
= 27,45 μs
Ta tính với K = 1
÷
5 ; ta có bảng tính toán sau :
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
10
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
K 1 2 3 4 5
1 / K
2
1 0,25 0,111 0,0625 0,04
T
K
= T
1
/K
2
27,45 6,863 3,047 1,716 1,098
τ
đs
/ T
K
0,182 0,729 1,641 2,914 4,554
Suy ra :
K
đs

T
K
e
K
τ
−
∞
=
∑
.
1
1
2
= e
182,0−
+ e
729,0−
.0,25 +e
641,1−
.0,111 + e
914,2−
.0,0625 +e
554,4−
.0,04 = 0,980
Vậy :
Z
XK
=
402,3)980,0
6

(
5
45,272
1
122.01,0.2
1
2
=






−
×
+
π
Ω
Với dòng điện sét là I
S
= 150 kA :
→ U
XK
= I
S
. Z
XK
= 150 . 3,402 = 510,3 kV > U
BA

50%
= 460 KV
→ Ta phải nối đất bổ sung để tản dòng sét và giữ mức điện thế thấp .
Nối đất bổ sung : tại tất cả các chân cột thu sét , ta sử dụng nối đất tập trung gồm
thanh và cọc . Trong tính toán chỉ xét đến một cái nối đất bổ sung vì ta giả thiết là
sóng xung kích đi vào hệ thống nối đất tại điểm ấy .
+ )Với thanh nối đất bổ xung là thép dẹt có kích thước :
Chiều dài : l = 10 m
Bề rộng : b = 0,04 m
+ ) Dọc theo chiều dài thanh có chôn 3 cọc tròn có kích thước :
Chiều dài cọc : l = 2,5 m
Đường kính cọc : d = 0,04 m
Khoảng cách giữa 2 cọc : a = 5 m
+ ) Độ chôn sâu của thanh và cọc : h = 0,8 m
Sơ đồ nối đất của tia bổ xung :
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
11
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
+ ) Điện trở nối đất của thanh bổ sung :
d.t
l.K
ln.
l 2
R
2
T
tt
T
π
ρ

=
ρ
t
tt
= K
cs
mt
. ρ = 1,25.0,3.10
2
= 37,5 Ωm
l = 10m ; K = 1 ; h = 0,8 m ; d = b/2 = 0,04/2 = 0,02 m
→
02,0.8,0
10.1
ln.
10 2
5,37
R
2
T
π
=
= 5,22 Ω
+ ) Điện trở nối đất của cọc bổ sung :







−
+
+=
lt
lt
d
l
l
R
C
tt
C
4
4
ln
2
12
ln.
2
π
ρ
ρ
C
tt
= K
cs
mc
. ρ = 1,1.0,3.10
2
= 33 Ωm

l = 2,5 m ; d = 0,04 m ;
mh
l
t 05,28,0
2
5,2
2
=+=+=
→
Ω=






−
+
+
×
= 81,10
5,205,2.4
5,205,2.4
ln
2
1
04,0
5,22
ln.
5,2.14,3.2

33
C
R
Điện trở nối đất bổ sung của hệ thống nối đất thanh và cọc được xác định theo
công thức :
tCct
ct
bx
.Rn R
R.R
R
η+η
=
Trong đó : η
c
; η
t
: Hệ số sử dụng của cọc và thanh .
Với n = 3 ; l
coc
= 2,5 m ; a = 5 m =>
2
5,2
5
l
a
==
,tra bảng ta sẽ được :
η
c

= 0,86 ; η
t
= 0,9 →
=
+
=
9,0.81,103.86,0.22,5
81,10.22,5
R
bx
2,43 Ω
Tổng trở xung kích của hệ thống nối đất khi có nối đất bổ xung :












+
+
+
=
∑









−
1
2
2
.
2
)(
)(
)(
)(
.
cos
1
.2.
T
X
K
bx
sétNT
sétNT
sétNTbx
sétNTbx
XK

đsk
e
x
R
R
R
RR
RR
Z
τ
π
= A + B
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
12
h =0,8m
t =
0,8m
t
l
t
L
c0c
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
A =
)sét(NTbx
)sét(NTbx
RR
RR
+
×

=
413,043,2
413,043,2
+
×
= 0,353 Ω
∑








τ
π
−
+
=
1
đs
2
2
k
T
.
X
K
2

bx
)sét(NT
)sét(NT
e.
xcos
1
R
R
R.2
B
Xét chuỗi số :
∑
∞
=








τ
π
−
1k
T
.
X
1

đs
2
2
k
e
, với chuỗi số này ta chỉ sét đến e
-4
( vì từ e
5−
trở đi có giá
trị rất nhỏ ) , tương đương với việc tìm X
K
sao cho :
đs
1
k
1
đs
2
2
k
T
.2x4
T
.
x
τ
π≥⇒≥
τ
π

= 2.3,14.
5
45,27
= 14,71
Trong đó X
K
là nghiệm của phương trình :
kkkk
bx
sétNT
k
xxtgxx
R
R
tgx .17,0.
43,2
413,0
.
)(
−=−=⇔−=
, tương đương với việc giải hệ
phương trình :
k1
tgxy =
y
2
= - 0,17.x
k
Ta dùng phương pháp đồ thị để giải hệ phương trình trên :
Ta được các nghiệm giải bằng phương pháp đồ thị như sau :

X
1
= 2,7263 (rad ) → Cos X
1
= - 0,9150 .
X
2
= 5,5267 (rad ) → Cos X
2
= 0,7273 .
X
3
= 8,4560 (rad ) → Cos X
3
= - 0,5663 .
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
13
BÀI TẬP DÀI KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP
X
4
= 11,4665 (rad ) → Cos X
4
= 0,4537 .
X
5
= 14,5239 (rad ) → Cos X
5
= - 0,3772 .
X
6

> 11.П/2 > 14,71 nên ta chỉ lấy 5 nghiệm trên .
Từ đó ta lập bảng để tính giá trị của chuỗi số với các giá trị X
K
( K=1 ÷ 5 )
Ta có
45,27
5
1
=
T
đs
τ
= 0,182 ;
bs
)sét(NT
R
R
=
=
43,2
413,0
0,17 .
Từ đó ta có kết quả tính B
K
như sau :
K 1 2 3 4 5
x
k
2,7263 5,5267 8,4560 11,4665 14,5239
cos x

k
- 0,9150 0,7273 - 0,5663 0,4537 - 0,3772
1/ cos
2
x
k
1,1944 1,8905 3,1182 4,8581 7,0284
k
2
bx
)sét(NT
xcos
1
R
R
+
1,3644
2,060
5
3,2882 5,0281
7,1984
1
đs
T
τ
0,182 0,182 0,182 0,182
0,182
1
đs
2

k
T
.
x
τ






π
0,1371 0,5633 1,3186 2,4246
3,8899








τ
π
−
1
đs
2
2
k

T
.
X
e
0,8719 0,5693 0,2675 0,0885
0,0204
B
k
0,528 0,228 0,067 0,0145 0,0023
Trong đó :








τ
π
−
+
=
1
đs
2
2
k
T
.

X
k
2
bx
)sét(NT
)sét(NT
k
e.
xcos
1
R
R
R.2
B
Từ bảng kết quả trên ta có :
Ω==
∑
8398,0
5
1
k
BB
Suy ra Z
XK
= A + B = 0,353 + 0,8398 = 1,1928 Ω
Suy ra U
XK
= I
S
. Z

XK
= 150.1,1928 = 178,92 kV < U
BA
%50
= 460 kV
Kết luận : Như vậy là hệ thống nối đất trên có nối đất bổ sung thỏa mãn yêu cầu
chống sét .
Ta có sơ đồ nối đất của trạm như ở hình bên .
VŨ QUANG TIẾN HTĐ2 – K47 BỘ MÔN HTĐ
14