Nghiên cứu, tính toán nối đất và chống sét lưới điện phân phối 22kv để nâng cao hiệu quả kinh tế

1
MỞ ĐẦU

I. Lý do chọn đề tài:
Đã hơn 10 năm, sau khi Bộ trưởng Bộ Năng lượng (cũ) có quyết định số
1867NL/KHKT ngày 12/05/1994 về việc ''Ban hành quy định các tiêu chuẩn kỹ
thuật cấp điện áp trung thế 22kV". Các Công ty Điện lực cũng như các đơn vị hoạt
động trong các lĩnh vực quy hoạch, thiết kế, chế tạo thiết bị, quản lý vận hành đã và
đang nghiên cứu các giải pháp kinh tế k
ỹ thuật để đáp ứng yêu cầu thống nhất cấp
điện áp trung thế cho cả nước. Song song với quá trình đổi mới của Việt Nam ; tốc
độ GDP không ngừng tăng trưởng thì tốc độ phát triển phụ tải điện ở nước ta cũng
tăng nhanh chóng. Việc thống kê, tính toán hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trong đầu tư
cải tạo, nâng cấp, xây dựng mới lướ
i điện 22kV theo Quyết định trên không phải
lúc nào cũng được chú trọng.
Hiện nay, đã có một số công trình nghiên cứu về đề tài nối đất cho các trạm biến
áp trung gian (TBATG) 110/22kV hoặc 35/22kV và gần đây, vào các ngày 18-
19/03/2004 Tổng Công ty Điện lực Việt Nam tổ chức hội thảo về '' Sét và chống sét
trên hệ thống đường dây tải điện ở Việt Nam''. Tuy nhiên, các nghiên cứu về nối đất
và chống sét tậ
p trung chủ yếu ở lưới điện truyền tải từ 110kV trở lên, còn lưới điện
phân phối (LĐPP), thì chưa được quan tâm đúng mức. Với tốc độ phát triển khoa
học kỹ thuật nhanh chóng như hiện nay thì một số tính toán kỹ thuật điện, quan
điểm, quy trình - quy phạm trang bị điện trước đây có thể hoặc dường như không
còn phù hợp nữa. Câu hỏ
i đặt ra khi nghiên cứu áp dụng Tiêu chuẩn kỹ thuật LĐPP
trung áp vào trong thực tiễn là: Có nhất thiết trạm biến áp phân phối (TBAPP) nào
cũng phải có một bộ chống sét van (CSV) đặt trước máy biến áp (MBA) không?
Nhất là tại những thành phố lớn như TP.Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng, Đà

Nẵng nơi có rất nhiều nhà cao tầng thì xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây
hầu như không có. Theo số liệu thống kê sự cố LĐPP của các Điện lực tại một số
tỉnh, thành phố khu vực miền Trung các năm 2001, 2002, 2003 và 2004 thì MBA bị
sự cố quá điện áp (QĐA) do sét đánh là rất ít, thậm chí không có như ở trung tâm


2
thành phố Huế, Đà Nẵng, Quy Nhơn ; tuy nhiên những số liệu thống kê trên chỉ
mang tính tham khảo và cần phải phân tích đánh giá một cách khoa học.


Hình I.1 : Bố trí CSV cáp ngầm Hình I.2: Bố trí CSV trước MBAPP

Nếu giải quyết vấn đề kinh tế bằng cách bỏ CSV phía trung áp MBA phân phối
thì vi phạm Điều IV.2.155 trong quy phạm trang bị điện là ''trạm phân phối có nối
với đường dây trên không phải được bảo vệ bằng CSV đặt ở thanh cái hoặc ở
MBA". Một vấn đề nữa cần đặt ra là: Theo Điều 11 tại quyết định số 1867NL/KHKT
ngày 12/05/1994 c
ủa Bộ Năng lượng (cũ) thì điện trở nối đất không vượt quá 10Ω
đối với TBA công suất đến 100kVA và không vượt quá 4Ω đối với TBA công suất
trên 100kVA, vấn đề ở chổ ranh giới giữa 4Ω và 10Ω quá lớn như vậy liệu có một
trị số điện trở nối đất trung gian 5Ω, 6Ω cho các TBA 160kVA, 250kVA
1000kVA hay không?
Nghiên cứu nhằm giải quyết hai vấn đề nêu trên là lý do chọn đề tài vì tính kinh
tế và mỹ quan đô thị khi đưa vào áp dụng.



3
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu : Sóng quá áp trên đường dây và TBAPP, trên cách điện
và thiết bị chống sét ; các vấn đề liên quan đến giải pháp nối đất và điện trở nối đất
TBAPP.
Theo Điều IV.2.134 và Điều IV.2.155 Quy phạm trang bị điện Phần IV _Thiết
bị phân phối và TBA _Tiêu chuẩn ngành 11TCN-21-84 thì ''Không cần bảo vệ
chống sét đánh thẳng đối với TBA điện áp 20-35kV ngoài tr
ời có MBA công suất
mỗi máy đến 1000kVA". Mặt khác, theo Điều II.5.57 Quy phạm trang bị điện Phần
II _Hệ thống đường dẫn điện _Tiêu chuẩn ngành 11TCN-19-84 thì ''Đường dây trên
không điện áp từ 22kV trở xuống không yêu cầu những biện pháp đặc biệt tránh quá
điện áp khí quyển". Như vậy, theo Quy phạm của trang bị điện ta có thể nghiên cứu
nối đất LĐPP 22kV trong phạm vi đường dây trung áp 22kV không treo dây chống
sét và TBA không c
ần phải bảo vệ chống sét đánh thẳng.
Phạm vi nghiên cứu : Tập trung vào các giải pháp liên quan đến nối đất và cách
điện của thiết bị như MBA, CSV, sứ cách điện từ đó đề ra các giải pháp kinh tế,
kỹ thuật trong nối đất và chống sét tại các TBAPP 22kV thuộc khu vực miền Trung,
Tây Nguyên ; là nơi đang rất khó khăn về kinh tế và khó đạt về trị số tiếp đị
a khi
tiến hành nối đất an toàn.
III. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
Hiện nay đã có một số đề tài nghiên cứu về tính toán, chọn lựa CSV và các
nghiên cứu về tính toán suất cắt đường dây, tính toán điện áp bước, điện áp tiếp xúc
cho các TBATG 35/22kV, 110/22kV Do đó, đề tài này sẽ không đi sâu vào các
vấn đề đã được nghiên cứu nêu trên mà chỉ tập trung vào tính khả thi về giải pháp
kỹ thuật-kinh tế khi bố trí CSV trong LĐPP 22kV và
điện trở nối đất của các
TBAPP. Cần nói thêm rằng, mặc dù giá trị kinh tế của một thiết bị hay một bộ nối
đất TBAPP không lớn nhưng số lượng TBAPP lại rất lớn và đa dạng ; tiết kiệm đầu
tư vài triệu đồng cho một TBA nhưng với số lượng hàng ngàn TBAPP thì nên quan

tâm.


4
Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu về mặt lý thuyết và thực tiễn các vấn đề liên quan đến
bảo vệ chống sét và giải pháp nối đất cho LĐPP 22kV ở khu vực miền Trung. Từ
đó, đề ra giải pháp kỹ thuật phù hợp với thực tế, cho phép đẩy nhanh tiến độ thi
công và nâng cao hiệu quả đầu tư cho LĐPP.
Nhiệm vụ nghiên cứu:
1, Các vấn đề về nối đất, ch
ống sét đường dây và TBAPP.
2, Tính toán giá trị điện trở nối đất và bố trí chống sét van tại TBAPP.
3, Hiệu quả kinh tế trong việc ứng dụng đề tài vào thực tế.
IV. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài:
Ý nghĩa khoa học:
1, Hệ thống các yêu cầu kỹ thuật về chống sét van và nối đất của LĐPP 22kV
2, Đề xuất giá trị điện trở nối đất các TBAPP.
3,
Đề xuất giải pháp bố trí chống sét van cho các TBAPP.
Tính thực tiễn của đề tài:
1, Giảm vốn đầu tư do chọn giá trị điện trở nối đất phù hợp với từng gam công
suất đặt MBA ; từ đó đẩy nhanh tiến độ thi công, sớm đưa công trình vào sử dụng.
2, Giảm vốn đầu tư do bố trí hợp lý chống sét TBAPP tại một số thành phố lớn
điển hình ; hạ
n chế thời gian mất điện do phải lắp đặt, bảo dưỡng định kỳ đồng thời
làm tăng vẻ mỹ quan thành phố.

V. Tên đề tài:
Xuất phát từ các vấn đề đã nêu, đề tài được đặt tên là : "Nghiên cứu, tính
toán nối đất và chống sét lưới điện phân phối 22kV để nâng cao hiệu quả kinh tế".

VI. Bố cục luận văn:
Luận văn
được biên chế thành bốn chương :
Mở đầu
Chương 1: Lưới điện phân phối trung tính nối đất.
Chương 2: Nối đất trạm biến áp phân phối.
Chương 3: Quá điện áp đường dây và trạm biến áp phân phối.
Chương 4: Hiệu quả kinh tế trong việc ứng dụng đề tài vào thực tế.


5
CHƯƠNG 1
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG TÍNH NỐI ĐẤT

1.1 Hiện trạng lưới điện phân phối :
1.1.1_Đường dây trung áp:
Theo thống kê của các Điện lực khu vực miền Trung - Công ty Điện lực 3,
quy mô đường dây trung áp lưới điện phân phối tính đến 28/02/2005 như sau :
Bảng 1.1 : Thống kê chiều dài lưới điện trung áp ở miền Trung
STT Điện lực Chiều dài lưới điện phân phối (km)
22kV 15kV 10kV 6kV
1 Quảng Bình 357,8 445,1 365,1
2 Quảng Trị 34,9 987,0 46,1
3 Thừa Thiên-Huế 321,7 296,8 388,4 199,2
4 Đà Nẵng 316,0 211,0 47,6
5 Quảng Nam 494,4 1.335,3
6 Quảng Ngãi 830,3 700,7
7 Phú Yên 1.124,1 143,6
8 Bình Định 708,9 87,9 676,7 19,5

9 Khánh Hoà 459,2 685,8 126,6
10 Gia Lai 1.950,2 168,6 44,7 9,0
11 Kon Tum 1.088,6 5,2
12 Đăk Lăk 1.673,2 438,6
13 Đăk Nông 440,4 211,1
Tổng cộng 9.799,7 3.634,9 3.191,6 813,1

Qua bảng thống kê trong thời gian qua tại khu vực miền Trung nói riêng,
việc thực hiện chuyển đổi, cải tạo, xây dựng mới lưới điện phân phối thành cấp điện
áp thống nhất 22kV đã được hình thành rõ rệt. Đối với các dự án cải tạo, xây dựng


6
mới LĐPP sau các TBATG 110/22kV, 35/22kV thì bắt buộc thiết kế theo cấp
điện áp 22kV ; đối với các đường dây sau các TBATG 35/6kV, 35/10kV, 35/15kV
thì được thiết kế theo cấp điện áp 22kV để dự phòng cho việc chuyển đổi cấp điện
áp sau này. Do vậy, một số đường dây trung áp đang vận hành cấp điện áp 6kV,
10kV hoặc 15kV nhưng thực chất đã được thiết kế lắp đặt theo cấp điện áp 22kV
trung tính nối đất trực tiếp.
Dây dẫn đường dây trung áp phổ biến là loại AC50/8, AC-70/11, AC-95/16,
AC-120/19 Một số thành phố lớn ở miền Trung thường sử dụng cáp nhôm, bọc
cách điện XLPE-12,7kV hoặc cáp ngầm 22kV ruột đồng.
1.1.2_Trạm biến áp phân phối :
Theo thống kê của các Điện lực khu vực miền Trung - Công ty Điện lực 3,
quy mô trạm biến áp phân phối tính đến 28/02/2005 như sau :
Bảng 1.2 : Thống kê trạm biế
n áp phân phối ở miền Trung
STT Điện lực Số trạm Số MBA Công suất đặt (MVA)
1 Quảng Bình 962 968 168,77
2 Quảng Trị 868 868 118,53

3 Thừa Thiên-Huế 1.257 1.288 273,64
4 Đà Nẵng 1.546 1.666 535,35
5 Quảng Nam 1.500 1.510 257,26
6 Quảng Ngãi 1.156 1.184 174,62
7 Phú Yên 1.042 1.043 154,54
8 Bình Định 1.712 1.712 320,29
9 Khánh Hoà 1.997 2.049 342,65
10 Gia Lai 1.555 1.571 200,81
11 Kon Tum 711 711 66,88
12 Đăk Lăk 1.636 1.656 256,69
13 Đăk Nông 462 462 59,22
Tổng cộng 16.404 16.692 2.929,34



7
Cùng với đường dây trung áp 22kV, các TBAPP cũng được cải tạo, xây
dựng mới theo tiêu chuẩn 22kV. Một số MBA phụ tải sau các TBATG_35/15kV,
35/10kV, 35/6kV khi cải tạo và xây dựng mới đều có 2 cấp điện áp 15(22)kV,
10(22)kV, 6(22)kV.
Các TBAPP ở khu vực đô thị, thành phố phổ biến là loại MBA 3 pha ; các
khu vực nông thôn vùng sâu, vùng xa thì phổ biến loại MBA 1 pha.
Hiện nay, do các Công ty điện lực chưa thực sự quan tâm thống nhất gam
công suất đặt MBA nên trên lưới điệ
n vẫn còn rất nhiều chủng loại khác nhau :
MBA 3 pha có gam 31,5kVA ; 37,5kVA ; 50kVA ; 75kVA ; 100VA ; 125kVA ;
160kVA ; 180kVA ; 200kVA ; 250kVA ; 320kVA ; 400kVA MBA 1 pha thì có
gam công suất 5kVA ; 10kVA ; 12,5kVA ; 15kVA ; 20kVA ; 25kVA ; 31,5kVA
Việc MBA có nhiều gam công suất khác nhau sẽ dẫn đến có nhiều tủ điện khác
nhau ; kết cấu TBA khác nhau và do đó trong tính toán, nghiên cứu cũng như trong

quản lý vận hành sẽ phức tạp, khó khăn hơn.
Đường dây 22kV
Dây quấn phía sơ cấp MBA ở mạng
22kV có trung tính nối đất trực tiếp
có thể là dấy quấn 3 pha ho
ặc 1 pha. FCO
Dây quấn 3 pha có thể đấu Y
o
, Y
hoặc ∆. Nếu mức mất đối xứng tải
không vượt quá 15%, cho phép dây MBA CSV
quấn đấu Y hoặc ∆ ; khi đó không
cần tạo và nối đất trung tính.
Dây quấn Y
o
là cần thiết nếu phía thứ AT
cấp có tải 1 pha chiếm ưu thế và mức Hạ áp

độ mất đối xứng tải vượt quá 15%.
Khi đó, trung tính nối đất trực tiếp Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý TBAPP
với điện trở nối đất cho phép từ 4Ω đến 10Ω. Điều này không quá khắc khe và có
thể đạt được, nhưng đối với địa chất khu vực miền Trung thì rấ
t cần quan tâm


8
nghiên cứu để mở rộng giới hạn cho phép này. Vấn đề này sẽ được tính toán nghiên
cứu trong Chương 2.
Hiện nay, chủ yếu lưới điện phân phối trung áp do ngành điện quản lý.
Khi nghiên cứu, tính toán lưới điện trung áp trong đề án này cũng chỉ hạn

chế mang tính điển hình với cấp điện áp 22kV trung tính nối đất trực tiếp và với
những gam công suất MBA phổ biến.
1.1.3_Đường dây h
ạ áp :
Đường dây hạ áp ở Việt Nam chủ yếu là 3 pha 4 dây, trung tính nối đất trực
tiếp. Dây dẫn phổ biến là loại dây nhôm, dây nhôm lõi thép, dây đồng ; ở các khu
vực đô thị, thành phố thì sử dụng dây bọc AV hoặc cáp văn xoắn ABC để đảm bảo
mỹ quan và hành lang cho cây xanh đô thị. Tiết diện dây dẫn thường chọn thấp nhất
là 35÷50 mm
2
Ở khu vực đông dân cư như huyện lỵ, trung tâm xã, thị xã, thị trấn, thành
phố thì chủ yếu do ngành điện quản lý lưới điện hạ áp đến tận hộ tiêu thụ. Do vậy,
tiêu chuẩn kỹ thuật thường được đảm bảo và an toàn cho người sử dụng điện.
Ở các khu vực nông thôn, miền núi thì do địa phương quản lý. Do vậy, lưới
điện hạ áp thường cũ
nát với nhiều quy cách kỹ thuật khác nhau, dễ mất an toàn ;
khả năng tái đầu tư và cải tạo, nâng cấp kém.
Trong thời gian từ năm 1998 đến nay, ngành điện đã có nhiều cố gắng đầu tư
lưới điện hạ áp đến tận hộ tiêu thụ ở khu vực nông thôn, miền núi theo chủ trương
xoá đói, giảm nghèo của Chính phủ bằng nguồn vốn khấu hao cơ bản ho
ặc vốn vay
ưu đãi từ Ngân hàng thế giới WB.

1.2
Vấn đề bảo vệ nối đất và chống sét lưới phân phối 22kV:
Theo Quy phạm trang bị điện 11 TCN-18-84 đến 11 TCN-18-21 được ban
hành tại quyết định số 507ĐL/KT ngày 22/12/1984 của Bộ Điện lực (cũ) và quyết
định số 1867NL/KHKT ngày 12/9/1994 của Bộ Năng lượng, ta có thể tóm lược các
quy định kỹ thuật hiện hành đối với lưới phân phối 22kV trung tính nối đất trực tiếp
như sau :

9

Hình 1.2 : Recloser với 2 bộ CSV 2 đầu Hình 1.3 : Bố trí 3 bộ CSV trên Cột thép

“Đoạn ĐDK vào TBA không cần bảo vệ bằng dây chống sét” (Điều IV.2.155).
“Không cần bảo vệ chống sét đánh thẳng đối với TBA ngoài trời có công suất mỗi
MBA đến 1000kVA” (Điều IV.2.134).
“Trị số điện trở nối đất không vượt quá trị số 10
Ω
đối với MBA đến 100kVA và
không vượt quá 4
Ω
đối với MBA trên 100kVA” (Điều I.7.37 hoặc Điều 11).
“TBAPP có nối với ĐDK phải được bảo vệ bằng CSV đặt ở thanh cái hoặc ở MBA.
Nếu phía hạ áp nối với ĐDK thì phải dùng CSV ở cả phía hạ áp” (Điều IV.2.155).
Xuất phát từ những quy định trong các quy phạm nêu trên, việc tính toán, bố
trí CSV đều phải tuân thủ như thể hiện thực tế trên hình I.1, I.2, 1.2 và 1.3 tại
thành phố
Đà Nẵng, cụ thể như sau :.
Hình I.1 thể hiện bố trí 1 bộ CSV cho cáp ngầm trung áp tại đường Phan
Châu Trinh. Hình I.2 thể hiện bố trí 1 bộ CSV trước MBA phân phối tại đường Lê
Lợi. Hình 1.2 thể hiện vị trí đặt 2 bộ CSV tại 2 đầu máy cắt recloser trên đường Lê
Lợi và hình 1.3 thể hiện bố trí 3 bộ CSV cho 3 tuyến cáp ngầm trung áp tại một cột
sắt trên đường Trưng Nữ Vương.


10
Sự phân bố CSV trên một xuất tuyến cũng tuân thủ theo quy phạm, như Hình

1.4 cho một đoạn của xuất tuyến 471 E11 dài 1300 mét bố trí từ ngã tư đường Lý
Thường Kiệt đến Ngã Năm Phan Châu Trinh – Hoàng Diệu. trên Đường Lê Lợi, đi
trong nội thị thành phố Đà Nẵng với số lượng là 12 bộ, tương ứng với 36 CSV.

H.Phòng Lê Lai/Ba Đình

Ngã 5
P.C.Trinh.
50 190 120 100 110 120 230 45 250 40 45

vị trí cột
48 49 53 55 57 61 64 68 69 77 78 79

H.Vương Lê Duẩn Q.Trung L.T.Trọng L.T.Kiệt
Hình 1.4 : Hiện trạng bố trí CSV trên đoạn tuyến 471 E11 Đà Nẵng

Việc bố trí CSV tại xuất tuyến trên cho ta suy nghĩ đến sự cần thiết đặt đến
12 bộ CSV để bảo vệ MBA và máy cắt recloser hay không? cũng như mức độ ảnh
hưởng đến vẻ mỹ quan của thành phố như thế nào?
Khi xem xét hệ thống tiếp địa hiện trạng, ta thấy đối với đường dây trung áp
22kV thì tiếp địa thực hiện toàn tuyến trong trường hợp sử dụng lưới 3 pha 3 dây
lấy đất làm dây trung tính và tiếp địa lặp lại đối với lưới 3 pha 4 dây [4]. Dạng nối
đất thường là tia-cọc hỗn hợp hoặc dạng tia tuỳ theo đặc điểm địa hình, địa chất
công trình.
Dạng nối đất TBA thường là tia-cọc hỗn hợp, bố trí trong phạm hành lang an
toàn đường dây. Đường dây hạ áp thì bố
trí tiếp địa lặp lại, các vị trí rẽ nhánh và vị
trí néo cuối.

11
1.3 Lưới điện phân phối có trung tính nối đất :
1.3.1_Lưới điện trung áp 22kV trung tính nối đất :
Lưới điện trung áp có trung tính trực tiếp nối đất phổ biến là các loại sau :
Nối đất trực tiếp có kéo dây trung tính ra mạng (Mỹ, Canada, Úc) ; sử dụng
phù hợp cho khu vực có mật độ phụ tải thấp trong một khu vực rộng lớn.
Nối đất trực tiếp không kéo dây trung tính ra mạng (Anh) ; sử dụng phù hợp
cho khu vực có mật độ phụ tải t
ập trung hoặc có dự kiến phát triển phụ tải 3 pha.
Tại Việt Nam, do mới đưa vào thống nhất cấp điện áp 22kV trung tính trực
tiếp nối đất nên lưới điện trung áp còn tồn tại theo thói quen trước đây ; cụ thể ở
miền Nam sử dụng lưới điện trung áp 3 pha 4 dây (có kéo dây trung tính ra mạng),
miền Bắc và miền Trung sử dụng chủ yếu lưới điện trung áp 3 pha 3 dây, sử d
ụng
đất làm dây trung tính.
Tuy nhiên, nói chung lưới điện trung áp trung tính trực tiếp nối đất có những
ưu điểm sau :
- Ổn định được điện thế trung điểm, loại trừ được khả năng xuất hiện hồ
quang duy trì cùng với những hậu quả của chúng.
- Tiết kiệm được vốn đầu tư nhờ giảm được sự làm việc của cách điện khi
ch
ạm đất và khi có quá trình quá độ.
- Nâng cao độ tin cậy làm việc của thiết bị do có dự trữ cách điện lớn hơn so
với các chế độ nối đất trung điểm khác.
- Thuận lợi cho sự làm việc của hệ thống rơ le.
Nhược điểm chính của hệ thống này là :
- Tính liên tục trong cung cấp điện giảm, có thể khắc phục bằng cách trang bị
thêm các thiết bị
tự động đóng lại hoặc đặt thêm hệ thống dự phòng để hạn chế thời

gian cắt điện, song việc làm đó sẽ làm gia tăng vốn đầu tư.
- Vốn đầu tư cũng tăng do phải chi phí thêm cho hệ thống bảo vệ rơ le, bảo
vệ các đường dây thông tin.


12
- Dòng điện ngắn mạch 1 pha có thể đạt đến giá trị rất lớn (vượt quá dòng
điện ngắn mạch 3 pha) gây ra lực điện động phá hoại lan truyền trên phần lớn hệ
thống, phá hoại sự làm việc đồng bộ của hệ thống.
- Gây nguy hiểm cho người và súc vật vì điện áp bước và điện áp tiếp xúc có
thể rất lớn khi ngắn mạch 1 pha chạm đấ
t.
- Chi phí cho hệ thống nối đất gia tăng đáng kể.
1.3.1.1_Lưới điện 22kV nối đất trực tiếp có kéo dây trung tính:
Dây trung tính được kéo riêng cùng dây pha hoặc sử dụng dây trung tính
đường dây hạ áp và được tiếp địa lặp lại ; mức cách điện là điện áp pha. Trục chính
là 3 pha 4 dây ; nhánh rẽ là 3 pha 4 dây hoặc 2 pha 3 dây hoặc 1 pha 2 dây.
Sự phát triển phụ tải một pha phải được tính toán để toàn bộ hệ thống được
cân bằng ba pha, tránh gây h
ỏng hóc cho các MBA ba pha hoặc máy điện quay ba
pha. Khi này, điện thế trung tính luôn bằng điện thế đất và phải thực hiện nối đất lặp
lại dây trung tính dọc theo chiều dài đường dây. Trường hợp lý tưởng thì tổng trở
rải theo chiều dài của dây trung tính bằng không và không làm tăng thế ở trung tính.
Trong thực tế, khi xét ở điểm xa nguồn thì tổng trở của dây trung tính khác không
và dòng sự cố sẽ được phân ra giữa dây trung tính và r
ất nhiều điểm nối đất. Điện
áp xuất hiện ở dây trung tính rất khó tính toán vì phụ thuộc vào điện trở suất của
đất, là thông số rất khó kiểm tra được.
Thông thường, người ta kết hợp việc sử dụng các nhánh rẽ 1 pha để giảm chi
phí đầu tư ban đầu cho việc xây dựng mạng đường dây trung hạ áp (THA). Dòng

điện sự cố một pha theo đất trở về MBA sẽ giảm đi nhiều vì phần lớn dòng điện sự
cố sẽ trở về theo dây trung tính nhờ đó mà mức độ nguy hiểm do điện áp bước hay
điện áp tiếp xúc cũng giảm đi.
1.3.1.2_ Lưới điện 22kV nối đất trực tiếp không kéo dây trung tính :
Như trường hợp nêu trên, điện thế dây trung tính bằng điện thế đất. Tuy
nhiên, trung tính của mạng chỉ
được nối đất chắc chắn tại các TBA. Mức độ cách
điện của thiết bị trên mạng chỉ được giới hạn ở điện áp pha. Trục chính là 3 pha 3
dây ; nhánh rẽ là 3 pha 3 dây hoặc 2 pha sử dụng điện áp dây.


13
Đối với mạng này, sự cố một pha bao gồm cả sự cố qua điện trở trung gian
dễ được phát hiện bằng cách kiểm tra dòng sự cố trở về qua đất và trung điểm
MBA. Bảo vệ phản ứng theo dòng thứ tự không nên đơn giản và tin cậy.
Để đánh giá tính kinh tế của mô hình lưới điện trung áp 22kV_3 pha 4 dây
hay 3 pha 3 dây lấy đất làm trung tính ta còn phải nghiên cứu, so sánh, đánh giá thật
cụ thể
mới có kết luận để đưa vào ứng dụng trong thực tế.
1.3.2_Lưới điện hạ áp trung tính nối đất :
Phần lớn các thiết bị, khí cụ điện được nối đến lưới điện ba pha có trung tính
nối đất, vì lưới điện này rất kinh tế và về mặt kỹ thuật có nhiều ưu điểm hơn là các
loại lưới điện m
ột pha. Các LĐPP cho các khu dân cư , khu công nghiệp riêng biệt
cũng là lưới điện ba pha ; những mạng điện một pha từ các khu dân cư là các nhánh
của lưới điện ba pha.
Do lưới điện làm việc với điểm trung tính được nối với đất nên thường quan
tâm đến điện áp dây U
d
và điện áp pha U

f
.
Lưới điện hạ áp thường gắn liền với sinh hoạt thường xuyên của con người
khi tiếp xúc với các khí cụ điện cầm tay, nên vấn đề an toàn điện khi con người tiếp
xúc với điện thường nhiều người được quan tâm, nghiên cứu.

Tóm lại, khi nghiên cứu LĐPP hiện trạng cũng như những quy trình, quy
phạm hiện hành và những ưu điểm của L
ĐPP ba pha trung tính nối đất trực tiếp ta
có thể thấy rằng xu thế áp dụng Tiêu chuẩn kỹ thuật cấp điện áp trung áp 22kV và
lưới điện hạ áp 3 pha 4 dây là phổ biến. Trong phạm vi đề tài ; với việc chỉ nghiên
cứu các giải pháp kỹ thuật nối đất và chống sét cho LĐPP 22kV nói riêng, có thể hy
vọng góp phần nhỏ trong việc hệ thống hoá quy định kỹ thuật cho LĐPP. Kết quả
nghiên cứu mới chỉ là sự đề xuất mở rộng những quy định đã được áp dụng trong cả
nước.





14
CHƯƠNG 2
NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP PHÂN PHỐI

2.1 Các giải pháp nối đất:
Tác dụng nối đất là để tản vào đất dòng điện sự cố (rò cách điện ngắn mạch,
chạm đất hoặc dòng điện sét) và giữ cho điện thế trên các phần tử được nối đất thấp.
Theo chức năng của nó, nối đất trong hệ thống điện có ba loại:
2.1.1_Nối đất làm việc : để đảm bảo sự làm việc củ
a trang thiết bị nối đất trong

các chế độ bình thường và sự cố theo các chế độ quy định.
Đối với LĐPP 22kV trung tính nối đất trực tiếp, dòng ngắn mạch một pha
thường rất lớn, có thể gây nên hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng lớn đến điều kiện an
toàn cho con người trong phạm vi sự cố. Do vậy, khi chạm đất một pha trong LĐPP
22kV được xem là sự
cố và phải được cách ly ra khỏi lưới điện. Yêu cầu của nối đất
làm việc là dòng điện chạm đất từ điểm sự cố đến điểm nối đất của trung tính
MBA, phải liên tục, ổn định, có khả năng chịu được dòng ngắn mạch, có tổng
trwotr đủ nhỏ để không gây phóng điện cho thiết bị được bảo vệ.
2.1.2_N
ối đất an toàn : để đảm bảo an toàn cho người khi cách điện của trang
thiết bị bị hư hỏng gây rò điện.
Nối đất an toàn tại các TBA là nối vỏ kim loại của thiết bị vào hệ thống nối
đất, để làm giảm điện áp xuất hiện trên vỏ thiết bị khi có hư hỏng cách điện và
chênh lệch điện thế trên thiết bị đặt trên hai chân con người đến một giá trị an toàn
mà con người co thể chịu được.
Hệ thống nối đất an toàn không tham gia vào sự làm việc của lưới điện. Hiệu
quả của nối đất an toàn phụ thuộc vào kiểu lưới điện, điện trở dòng điện đi qua,
đường đi của dòng điện xuống đất
Tiêu chuẩn chính để xác định hiệu quả của h
ệ thống nối đất an toàn là giá trị
điện áp bước và điện áp tiếp xúc khi sự cố.




15
2.1.2.1_Điện áp tiếp xúc U
tx
:

Điện áp tiếp xúc U
tx
là phần điện áp đặt lên thân người khi tiếp xúc gián tiếp.
Trong quá trình tiếp xúc với thiết bị điện nếu có mạch điện khép kín qua người thì
điện áp giáng trên người lớn hay bé tuỳ thuộc vào các điện trở khác mắc nối tiếp với
thân người như găng, ủng, thảm cách điện, nền nhà Trong thực tế, điện áp tiếp
xúc luôn bé hơn điện áp giáng trên vật nố
i đất.
Người ta không tiêu chuẩn hoá điện áp tiếp xúc mà chỉ tiêu chuẩn hoá điện
áp cho phép đối với đất. Đây là điện áp ứng với dòng điện chạm đất tính toán đi qua
đất trong bất cứ thời gian nào trong năm đều không vượt quá trị số 250V đối với
điện áp trên 1000V và 40V đối với thiết bị điện áp dưới 1000V [12].
Giá trị dòng điện chạy qua cơ thể
con người khi tiếp xúc với phần tử có điện
áp, phần lớn phụ thuộc vào lưới điện.
2.1.2.2_Điện áp bước U
bc
:
Điện áp bước U
bc
là điện áp mà con người phải chịu khi chân tiếp xúc tại hai
điểm trên mặt đất hay trên sàn, nằm trong phạm vi dòng điện chạy trong đất do có
sự chênh lệch điện thế. Điện áp bước có thể xuất hiện ở gần các cọc tiếp đất vì giữa
các cọc này có thể có dòng điện chạy, hoặc xuất hiện ở gần vị trí dây đang dẫn điện
bị rơi xuống đất.
Trong kỹ thuật an toàn, khi tính điện áp bước thường xét hai điểm trên mặt
đất ở vùng có điện thế lớn nhất và có khoảng cách giữa hai điểm ít nhất là 0,8÷1
mét.
Người ta không tiêu chuẩn hoá điện áp bước cho phép. Dòng điện đi qua hai
chân người ít nguy hiểm hơn vì nó không đi qua cơ quan hô hấp, tuần hoàn nhưng

với trị số điện áp bướ
c khoảng 100÷250V thì các bắp cơ của người bị co giật, làm
người bị ngã xuống và gây nguy hiểm vì khi đó dòng điện sẽ đi từ chân qua tay.
Khi ngắn mạch một pha

tại đầu cực MBA thì dòng điện ngắn mạch một pha
phải nằm trong giới hạn cho phép, đảm bảo an toàn cho người vận hành ; tức là điện
áp bước U
bc
và điện áp tiếp xúc U
tx
phải bé hơn giới hạn cho phép.
Theo tiêu chuẩn IEEE/ANSI 80-1986, Dalziel đã nghiên cứu và công bố [7] :


16
S
gh
= I
2
gh
x t (2.1)
Trong đó : S
gh
là hằng số kinh nghiệm liên quan đến năng lượng do điện giật
được xác định theo thông kê.
I
gh
: dòng điện giới hạn ở tần số công nghiệp không làm rung tim
trong

khoảng thời gian 0,03 ÷ 3 giây liên quan đến năng lượng điện được hấp thụ.
t là thời gian duy trì dòng điện qua người, cũng là thời gian xảy ra sự
cố và được tính bằng thời gian cắt bảo vệ lớn nhất.
Kết quả nghiên cứu của Dalziel số người có trọng lượng từ 50kg và 70kg
không bị tử vong do rung tim là :
S
gh,50
= 0,0135 cho người nặng 50kg.
S
gh,70
= 0,0272 cho người nặng 70kg.
Dòng điện giới hạn ở tần số công nghiệp không làm rung tim đối với người
có trọng lượng 50kg và 70kg là :

t
I
gh
116,0
50,
= (2.2)

t
I
gh
157,0
70,
= (2.3)
Ứng với dòng điện giới hạn này, điện áp tiếp xúc U
tx
và điện áp bước U

bc
lớn
nhất cho phép được tính như sau :
Đối với người nặng 50kg:

t
C
U
ss
tx
)5,11000(116,0
50,
ρ
+
=
(2.4)
t
C
U
ss
bc
)61000(116,0
50,
ρ
+
=
(2.5)
Đối với người nặng 70kg:

t

C
U
ss
tx
)5,11000(157,0
70,
ρ
+
=
(2.6)
t
C
U
ss
bc
)61000(157,0
70,
ρ
+
=
(2.7)
Trong đó: 1000 [Ω] là trị số điện trở người


17
ρ
S
[Ω.m] là điện trở suất của lớp đá dăm rãi trên mặt nền TBA, thường
lấy ρ
S

=2000÷3000Ω.m
C
S
là hệ số quy đổi điện trở suất, được tính toán theo công thức của
Jackson-Several như sau :
s
S
s
h
C
2106,0
1
106,01
+
−
−=
ρ
ρ
(2.8)
ρ là điện trở suất tính toán của lớp đất bên dưới lớp đá dăm
h
s
là chiều dày của lớp đá dăm, thông thường là 0,1÷0,15 m
Trong tính toán, điện áp tiếp xúc R
ch
/2 = 1,5C
S
ρ
S
(2.9)

Trong tính toán, điện áp bước 2.R
ch
= 6 C
S
ρ
S
(2.10)
Điện áp tiếp xúc lớn nhất U
max
≤ U
tx,50_70
(2.11)
Điện áp bước lớn nhất U
max
≤ U
bc,50_70
(2.12)
Khi tính toán dòng điện chạy qua cơ thể con người, cần thấy rằng : điện giật
chỉ có thể xảy ra nếu cơ thể con người tiếp xúc đồng thời với hai phần tử dẫn điện
tốt, và có sự chênh lệch điện thế giữa chúng ; ví dụ tiếp xúc với hai phần tử của
mạch điện đang làm việc ở đo
ạn cách điện bị hỏng, tiếp xúc với một dây dẫn ở đoạn
cách điện bị hỏng đồng thời người đứng trên nền đất, tiếp xúc với vỏ của thiết bị có
điện áp do cách điện bị hỏng đồng thời lại tiếp xúc với phần tử kim loại nối với đất,
sự tiếp xúc của hai bàn chân ở hai vị
trí trên mặt đất có điện thế khác nhau, hoặc
đứng gần đường đi của dòng điện trong đất
Khi chỉ tiếp xúc với một cực của lưới điện, điện áp mà con người phải chịu
là điện áp đối với đất ở tại chỗ xảy ra tai nạn và sẽ bé hơn điện áp giữa hai dây pha
còn lại.

2.1.2.3_Điện áp cho phép:
Do điệ
n trở người là một hàm số có nhiều biến số mà mỗi biến số lại phụ
thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như trạng thái vui, buồn của con người, sự thay
đổi khí hậu, thời tiết Nên việc xác định giới hạn an toàn cho người không dựa vào
“dòng điện an toàn” mà phải theo “điện áp cho phép”.


18
Về phương diện kỹ thuật phân biệt điện áp cao và điện áp thấp nhưng không
cơ nghĩa là điện áp thấp là an toàn cho con người.
Tiêu chuẩn điện áp cho phép ở mỗi nước mỗi khác nhau, nhưng ở Việt Nam
thì không thấy xảy ra hiện tượng chết người ở điện áp 40V nên thường sử dụng
trong tính toán kiểm tra an toàn. Yêu cầu điện trở thiết bị nối
đất an toàn là :
D
cp
D
I
U
r ≤ (2.13)
2.1.3_Nối đất chống sét:
Nối đất chống sét để tản dòng sét vào đất, nhằm giảm biên độ của quá điện
áp khí quyển đến giá trị có thể ; giữ cho điện thế của các phần tử được nối đất
không quá cao để hạn chế phóng điện ngược từ các phần tử đó đến các bộ phận
mang điện hoặc không gây đánh thủng cách
điện của các thiết bị điện khác.
Nối đất chống sét bao gồm nối đất kim chống sét bảo vệ chống sét đánh
thẳng cho các TBAPP có công suất trên 1000kVA và nối đất các chống sét van
Trong nhiều trường hợp, cùng một hệ thống nối đất đồng thời thực hiện hai

hoặc ba nhiệm vụ nói trên.
Các loại nối đất thông thường được thực hiện bằng một hệ
thống những cọc
thép hoặc đồng đóng vào đất hoặc những thanh ngang bằng cùng một vật liệu chôn
trong đất.
Dòng điện I
đ
chạy qua các cực tản vào đất, tạo nên trong đất quanh nó một
điện trường. Mỗi điểm của điện trường có một điện thế nhất định.
Điện trở của cực nối đất
d
d
d
I
U
r =
(2.14)
I
đ
là dòng chạm đất một pha tại nơi đặt nối đất.
U
đ
là điện áp trên cực nối đất.
Điện trở r
đ
gồm điện trở của bản thân điện cực và điện trở tản trong đất. Điện
trở tản trong đất phụ thuộc nhiều vào kích thước, hình dáng, số lượng, cách bố trí
các điện cực

19
Đối với nối đất chống sét, cần phân biệt rõ điện trở hay tổng trở tản xung với
điện trở tản ổn định ở tần số công nghiệp.

2.2
Điện trở tản nối đất ở tần số công nghiệp:
Theo quy phạm trang bị điện đối với LĐPP 22kV : Điện trở tản nối đất an
toàn cho phép không vượt quá 4 ÷ 10Ω đối với nối đất của trạm và không quá 5 ÷
30Ω đối với nối đất đường dây.
Điện trở tản ổn định ở tần số công nghiệp của các điện cực nối đất dạng đơn
giản, trong môi tr
ường đất đồng nhất, có thể xác định bằng giải tích.
Để đảm bảo an toàn cho người vận hành, hệ thống nối đất phải được thiết kế
sao cho điện áp tiếp xúc và điện áp bước trong mọi điều kiện không vượt quá trị số
nguy hiểm cho người.

2.3
Điện trở nối đất xung kích của nối đất chống sét:
Với hệ thống nối đất bảo vệ chống sét, trị số điện trở nối đất yêu cầu là trị số
xung kích, còn gọi là điện trở nối đất xung kích hay điện trở tản xung R
x.
Muốn có
trị số này phải xác định trị số điện trở nối đất tần số công nghiệp r
đ
, sau đó hiệu
chỉnh với điều kiện xung kích qua hệ số xung kích α
x
.
Nếu bộ phận nối đất là một số cọc hoặc thanh kết hợp với nhau, điện trở nối
đất trong trường hợp xung được tính [9] bằng công thức:

Ω= ,
.
.
n
r
R
x
dx
x
η
α
(2.15)
Trong đó : n là số lượng cọc hoặc thanh.

α
x
là hệ số xung kích.

η
x
là hệ số sử dụng xung kích.
Nếu các cọc bố trí gần nhau, dòng điện có sét đi vào các cọc sẽ có hiện tượng
màn chắn sinh ra. Dòng điện sét đi qua các cọc, tản vào trong đất sẽ bị cản trở mặc
dù điện thế trên đầu các cọc là như nhau, làm cho cường độ điện trường bị giảm.


20
Khi đó, bề mặt tản dòng điện sét của đất bị thu hẹp lại, làm cho hệ số sử dụng cọc bị
xấu đi, điện trở của hệ thống nối đất tăng lên.

Hệ số sử dụng xung kích phụ thuộc vào chiều dài của cọc, khoảng cách giữa
các cọc và kích thước, hình dạng của mạng nối đất.
Điện trở
tản xung không phụ thuộc vào kích thước hình học của điện cực mà
chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của đất và biên độ dòng điện, gây nên phóng điện tia
lửa trong đất.
Điện trở tản xung của điện cực hình bán cầu [13, tr.97]:

sdpddtx
IER
πρ
2/.
)(
=
(2.16)
ρ
đt
là điện trở suất đẳng trị
E
pđ (đ)
là cường độ điện trường phóng điện trong đất.
I
s
là biên độ dòng điện sét.
Điện trở tản xung của cả tổ hợp nối đất xác định theo [13, tr.98]:

xxtxc
xtxc
x
nRR

RR
R
η
)(
.
+
=
∑
(2.17)
Trong đó :
R
xc
là điện trở tản xung của cọc.
R
xt
là điện trở tản xung của thanh.
2.4
Tính toán điện trở nối đất của TBAPP:
Lấy điện áp cho phép đối với nguồn điện xoay chiều phía hạ áp là 40V thoả
mãn điều kiện điện áp tiếp xúc và điện áp bước, thì sau khi tìm được trị số dòng
điện ngắn mạch một pha I
N
ta sẽ tìm được điện trở nối đất r
đ
của TBA tương ứng
công suất đặt MBA.
Khi tính toán, ta xét dây quấn phía trung áp ở chế độ trung tính nối đất trực
tiếp tức cuộn dây đấu Y
o
. Trường hợp cuộn dây đấu Y hay ∆ chế độ mạng điện sẽ

nhẹ hơn và không cần xem xét.
Các hệ thống cung cấp điện ở xa nguồn và công suất bé so với lưới điện quốc
gia nên cho phép tính ngắn mạch đơn giản.



21
2.4.1_Phía trung áp :
Như đã trình bày ở Chương 1, các TBATG cấp nguồn 22kV có thể là 35/22kV
hoặc 110/22kV với các gam công suất khác nhau. Lưới điện trung áp 22kV có thể là
3 pha 4 dây hoặc 3 pha 3 dây lấy đất làm trung tính.
Đối với LĐPP trung áp 22kV 3 pha 4 dây thì cuộn thứ cấp phía nguồn đấu Y
hoặc ∆ (TBATG 35kV) hoặc Y
o
(TBATG110kV), phía cuộn dây sơ cấp MBA phân
phối đấu Y
o.
Khi này dây trung tính được nối đất lặp lại. Điện trở tiếp đất thực hiện
nối điểm giữa MBA cả phía nguồn lẫn phía tải.
Đối với LĐPP trung áp 22kV 3 pha 3 dây lấy đất làm trung tính thì cuộn thứ
cấp phía nguồn đấu Y hoặc ∆ (TBATG 35kV) hoặc Y
o
(TBATG110kV), phía cuộn
dây sơ cấp MBA phân phối đấu Y hoặc ∆. Khi này, tất cả các cột điện trung áp
22kV đều được nối đất an toàn [4, tr.35].
Trong thực tế, lưới điện trung áp miền Trung sử dụng 3 pha 3 dây nhưng nối
đất lặp lại. Điều này, khó phù hợp với điều kiện khắc nghiệt của vùng đồi núi miền
Trung ; nơi vốn đã có điện trở suất c
ủa đất tương đối cao và khi đó bảo vệ chạm đất
trong nhiều trường hợp không tác động.

Đối với LĐPP 22kV trung tính nối đất trực tiếp thì dòng điện chạm đất đủ lớn
để thiết bị bảo vệ tác động và cắt chổ bị sự cố.
Theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5064-1994, điện trở một chiều r
o
ở 20
o
C
của một số loại dây nhôm lõi thép thông dụng như sau : Dây dẫn AC50/8 ; AC70/11
; AC95/16 ; AC120/19 có r
o
tương ứng là 0,5951Ω/km ; 0,4218Ω/km ;
0,3007Ω/km ; 0,2440Ω/km. :
TBATG ĐDK (L_km) TBAPP


TC22kV
HT R
H
+jX
H
R
D
+jX
D



TC-22kV
Hình 2.1 : Sơ đồ tính toán ngắn mạch phía thanh cái 22kV TBAPP

22
Tổng trở đường dây (2.18)
Ω= ,.LrR
oD
Điện kháng đường dây
(2.19)
Ω= ,.LrX
oD
Tổng trở ĐDK theo bán kính cấp điện L và loại dây dẫn như Phụ lục 1 :
Điện kháng của hệ thống được tính theo [2, tr.58] hoặc tra trong sổ tay kỹ
thuật điện :

Ω= ,10.
%.
2
N
dm
N
H
S
UU
X
(2.20)
Do điện trở của hệ thống R
H
bé so với điện kháng X
H
nên có thể bỏ qua trong
tính toán. Khi đó tổng trở Z

H
từ hệ thống tới điểm ngắn mạch là :
Ω
+
+
=
),(
HDDH
XXjRZ
(2.21)
Tổng trở Z
H
tương ứng với tiết diện dây dẫn và bán kính cấp điện như phụ
lục 4a, b, c.
Dòng ngắn mạch một pha xác định theo công thức :

kA
Z
U
I
H
dm
N
,
3
=
(2.22)
Công suất MBA hệ thống lấy theo mức phổ biến là 10MVA, 16MVA,
25MVA, 40MVA và 63MVA. Thông số kỹ thuật MBA 3 pha 2 cuộn dây 110/22kV
lấy theo số liệu tham khảo với U

N
%=10,5 như Phụ lục 3.
Khi đó, ứng với bán kính cấp điện L (km), dây dẫn nhôm lõi thép AC ta sẽ
có kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch một pha I
N
(kA) như các Bảng 2.1÷2.3 :
Bảng 2.1 : Kết quả tính toán I
N
(kA) ứng với bán kính cấp điện L=10km
STT S
H
(MVA) AC50/8 AC70/11 AC95/16 AC120/19
1 10 0.089 0.089 0.089 0.089
2 16 0.140 0.140 0.140 0.140
3 25 0.211 0.212 0.212 0.212
4 40 0.324 0.325 0.326 0.327
5 63 0.476 0.482 0.485 0.486



23
Bảng 2.2 : Kết quả tính toán I
N
(kA) ứng với bán kính cấp điện L=15km
STT S
H
(MVA) AC50/8 AC70/11 AC95/16 AC120/19
1 10 0.087 0.088 0.088 0.088
2 16 0.136 0.137 0.137 0.137
3 25 0.203 0.204 0.205 0.205

4 40 0.304 0.308 0.309 0.309
5 63 0.432 0.442 0.448 0.447

Bảng 2.3 : Kết quả tính toán I
N
(kA) ứng với bán kính cấp điện L=20km
STT S
H
(MVA) AC50/8 AC70/11 AC95/16 AC120/19
1 10 0.086 0.086 0.086 0.086
2 16 0.133 0.134 0.134 0.134
3 25 0.195 0.197 0.198 0.198
4 40 0.286 0.291 0.294 0.295
5 63 0.394 0.408 0.415 0.418

Kết quả tính toán cho thấy, đường dây càng dài thì dòng điện ngắn mạch
càng bé và khi tăng tiết diện dây dẫn thì dòng ngắn mạch tăng không đáng kể.
Đối với lưới điện cao áp trung tính nối đất, do vì giá trị của dòng điện chạm
đất lớn nên rất khó đảm bảo yêu cầu về điện áp bước và điện áp tiếp xúc. Điện trở
nối đất phía 110kV lấy theo quy phạ
m trang bị điện R
đ
≤ 0,5 Ω mặc dù trên thực tế
khó có khả năng đáp ứng, nhất là các khu vực đồi núi.
2.4.2_Phía hạ áp :
2.4.2.1 Dòng điện ngắn mạch :
Khi ngắn mạch một pha cuối đường dây thì dòng điện ngắn mạch một pha
phải đủ lớn để áptômát hoặc máy cắt hạ áp tác động.
Tương tự tính toán ngắn mạch phần trung áp, điểm ngắn mạch càng gần thì
dòng điện ng

ắn mạch một pha càng lớn. Trong tính toán, để an toàn người ta thường
tính ngắn mạch tại tram biến áp.


24
Cuộn dây 22kV MBA Đường dây hạ áp
r
B
+ jx
B
r
h
+ jx
h





I
N

r
đ
r
1
r
2
r
3

I
đ

Hình 2.2 : Sơ đồ ngắn mạch cuối đường dây hạ áp
Hình 2.2 thể hiện điểm ngắn mạch cuối đường dây hạ áp, phía cuộn dây
trung áp đấu Y hoặc ∆. ; phù hợp với điều kiện thực tế tại khu vực miền Trung.

Cáp lực (6m)

MBA AT

R
B
X
B
R
C
X
C
R
AT
X
AT
HT I
N

Hình 2.3 : Sơ đồ chi tiết tính toán ngắn mạch tại TBA
Hình 2.3 thể hiện sơ đồ tính toán dòng ngắn mạch tại thanh cái trạm biến áp.
Trong tính toán, có thể coi gần đúng trạm biến áp là nguồn.
Ta có công thức tính tổng trở :

22
max
)()(
ATCBATCBN
XXXRRRIUZ +++++==
(2.23)
Điện trở, điện kháng của cáp lực và áptômát được xác định bằng cách tra cứu
trong sổ tay kỹ thuật điện.


25
Tuy nhiên, do trị số điện trở, điện kháng bé so với MBA (xem Phụ lục 2) nên
có thể bỏ qua trong tính toán.
Điện trở và điện kháng máy biến áp tra bảng hoặc được xác định theo công
thức gần đúng [2, tr.57], [2, tr.58]:
Ω
∆
= ,10.
3
2
2
dm
dmN
B
S
UP
R (2.24)
Ω= ,10.
%.
2

dm
dm
N
B
S
UU
X
(2.25)
Trong đó : ∆P
N
(kW) là tổn thất ngắn mạch
U
đm
(kV) là điện áp định mức.
S
đm
(kVA) là công suất định mức MBA
Tổng trở MBA là :
BBB
jXRZ
+
=
(2.26)
Dòng điện ngắn mạch một pha :
3
B
dm
N
Z
U

I =
(2.27)
Kết quả tính toán ngắn mạch tại TBA như bảng 2.4 và 2.5
Bảng 2.4 : Kết quả tính toán I
N
và r
đ
cho một số TBAPP 3 pha thông dụng như sau:
STT
S
đm
(KVA)
∆P
N
(kW)
u
N
%
I
N
(kA) rđ (Ω)
1
31.5 0.6 4.5
0.970
10.00
2 50 1 4 1.672
10.00
3 75 1.4 4 2.520
10.00
4 100 1.75 4 3.369

10.00
5 125 2.05 4 4.217
9.00
6 160 2.35 4 5.413
7.00
7 180 2.8 4 6.009
6.00
8 200 3.15 4 6.624
5.00
9 250 3.25 4 8.321
4.00
10 315 4.85 4 10.097
4.00
11 400 5.75 4 12.593
4.00
12 500 7 4 15.326
4.00
13 630 8.2 4 18.729
4.00
14 800 10.5 5 19.262
4.00
15 1000 13 5 23.046
4.00