NỐI đất TRẠM BIẾN áp CAO THẾ có TÍNH đến hóa CHẤT cải tạo đất

Luận văn Thạc sĩ : "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

MỤCăLỤC
Trang tựa
Ch

TRANG

ngă1. T NGăQUAN ......................................................................................... 1

1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết qu nghiên cứu trong và ngoài
n ớc đư công bố. ......................................................................................................... 1
1.1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu: ......................................................... 1
1.1.2 Các kết qu nghiên cứu trong và ngoài n ớc đư công bố: ................................. 2
1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong n ớc: ................................................................... 2
1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài n ớc: .................................................................. 3
1.2 Mục đích của đề tài. .............................................................................................. 3
1.3 Nhiệm vụ của đề tài và giới h n đề tài. ................................................................. 3
1.4 Ph ơng pháp nghiên cứu. ...................................................................................... 4
Ch

ngă2. C ăS ăLÝăTHUYẾT ............................................................................ 5

2.1. Khái niệm chung: ................................................................................................. 5
2.1.1 Cọc nối đ t chính và phụ .................................................................................... 6
2.1.2 Hình d ng cơ b n của l ới nối đ t ..................................................................... 6
2.1.3 Sự kết nối vào l ới ............................................................................................. 6
2.1.4 Lựa chọn dây cọc nối đ t và kết nối .................................................................. 7
2.1.4.1 Những yêu cầu cơ b n ..................................................................................... 7
2.1.4.2 Lựa chọn tiết diện dây nối đ t ......................................................................... 7
2.1.5 Lựa chọn kết nối ............................................................................................... 10

2.1.6 Xác định dòng lớn nh t ch y vào l ới ............................................................. 10
2.2 Thiết kế hệ thống nối đ t ..................................................................................... 11
2.2.1 L u đồ gi i thuật cho tiêu chuẩn IEEE Std.80-2000 ....................................... 12
2.2.2 Ý nghĩa các thông số kỹ thuật: ......................................................................... 13
2.3 Để thực hiện các b ớc trên ta cần biết đ ợc các thông số của hệ thống nh : .... 15
2.3.1 B ớc 1: Diện tích l ới và điện trở su t của đ t ............................................... 15
HVTH: Phạm Tấn Hưng

vi

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ : "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

2.3.2 B ớc 2: Kích cỡ dây dẫn nối đ t ...................................................................... 15
2.3.3 B ớc 3: Tiêu chuẩn điện áp tiếp xúc và điện áp b ớc ..................................... 16
2.3.4 B ớc 4: Thiết kế ban đầu ................................................................................. 17
2.3.5 B ớc 5: Xác định điện trở của l ới nối đ t ...................................................... 17
2.3.6 B ớc 6: Dòng điện l ới cực đ i ....................................................................... 18
2.3.7 B ớc 7: Tính GPR............................................................................................ 19
2.3.8 B ớc 8: Điện áp l ới và điện áp b ớc ............................................................. 19
2.3.9 B ớc 9: So sánh điện áp l ới Em và điện áp tiếp xúc cho phép Etouch ............. 20
2.3.10 B ớc 10: So sánh Es và điện áp b ớc cho phép Estep ..................................... 21
2.3.11 B ớc 11: Thay đổi thiết kế sơ bộ ................................................................... 21
2.3.12 B ớc 12: Thiết kế chi tiết cho l ới ................................................................ 21
Ch

ngă 3. ÁPă DỤNGă TIÊUă CHUẨNă IEEEă Std.80-2000ă ă THIẾTă KẾă H ă

THỐNGăNỐIăĐ TăVỚIăTR MăBIẾNăÁP .......................................................... 22
3.1 Tính toán hệ thống nối đ t cho các l ới nối đ t chuẩn của IEEE ....................... 22
3.1.1 Tr ờng hợp l ới hình vuông không có cọc nối đ t.......................................... 22
3.1.2 Tr ơng hơ ̣p l ơi hinh vuông co co ̣c tiêp đât .................................................... 30
3.1.3 Tr ơng hơ ̣p l ơi hinh ch ̃ nhâ ̣t co co ̣c tiêp đât ................................................ 36
3.1.4 Tr ơng hơ ̣p l ơi hinh L co co ̣c tiêp đât ............................................................ 39
Ch

ngă4. CỌNGăTHỨCăTệNHăăĐI NăTR ăNỐIăĐ TăKHIăCÓăHÓAăCH T .. 43

4.1 Các biện pháp c i t o đ t: ................................................................................... 43
4.2 Điện trở nối đ t của cọc thẳng đứng: .................................................................. 44
4.2.1 Hố khoan có d ng hình trụ tròn thẳng đứng .................................................... 44
4.2.2 Giá trị điện trở của cọc thẳng đứng hình trụ tròn t ơng đ ơng ....................... 47
4.2.3 Hố khoan có d ng hình hộp chữ nhật thẳng đứng ........................................... 49
4.3 Hố khoan có d ng hình trụ tròn nằm ngang: ....................................................... 50
4.3.1 Giá trị điện trở t ơng đ ơng của thanh dẫn nằm ngang hình trụ tròn. ............ 52
4.4 Hố khoan có d ng hình hộp chữ nhật nằm ngang ............................................... 53
4.5 Phần mềm tính toán nối đ t :............................................................................... 54
4.6 Các kết qu đ t đ ợc: .......................................................................................... 56
HVTH: Phạm Tấn Hưng

vii

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ : "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

4.6.1 Thông số tr m: ................................................................................................. 56

4.6.2 Thiết kế l ới nốt đ t d ng hình vuông ............................................................. 55
4.6.2.1 L ới nối đ t hình vuông không cọc (Không và có GEM) ............................ 56
4.6.2.2 L ới nối đ t hình vuông có cọc (Không GEM và có GEM) ........................ 57
4.6.3 Thiết kế l ới nốt đ t d ng hình chữ nhật ......................................................... 58
4.6.3.1 L ới nối đ t hình chữ nhật không cọc (Không và có GEM) ........................ 58
4.6.3.2 L ới hình chữ nhật có cọc (Không GEM và có GEM)................................. 59
4.6.4 Thiết kế l ới nốt đ t d ng hình chữ L .............................................................. 59
4.6.4. 1 L ới hình chữ L không cọc (Không và có GEM) ........................................ 59
4.6.4.2 L ới hình chữ L có cọc (Không GEM và có GEM) ..................................... 60
Ch

ngă5. PH

NGăPHÁPăĐOăĐI NăTR ăĐ T,ăSU TăăVÀăCỌNGăTHỨCă

TÍNH TOÁN ........................................................................................................... 62
5.1 Khái niệm về điện trở su t của đ t ...................................................................... 62
5.2 Ph ơng pháp đo điện trở su t của đ t ................................................................. 64
5.2.1 Thăm dò theo m ch Wenner ............................................................................ 65
5.2.2 Thăm dò theo m ch Schlumberger .................................................................. 66
5.3 Chọn vị trí đo điện trở su t của đ t ..................................................................... 68
5.4 Đo điện trở tiếp đ t.............................................................................................. 68
5.4.1 C u t o máy đo điện trở tiếp đ t ...................................................................... 68
5.4.2 Mô t cách bố trí đo: ........................................................................................ 69
5.4.3 nh h ởng của bố trí điện cực phụ P2 và C2 đến kết qu đo.......................... 70
5.4.4 nh h ởng của việc bố trí điện cực không đ m b o kho ng cách từ điện cực
áp C2, dòng P2 đến tổ tiếp đ t .................................................................................. 71
5.4.5 Các b ớc đo điện trở đ t bằng máy đo:(MODEL 4105A) .............................. 72
5.5 Tính toán điện trở nối đ t trong hệ thống điện................................................... 72
5.5.1 Điện trở t n xoay chiều tần số công nghiệp của các d ng nối đ t đơn gi n: ... 72

5.5.1.1 Cọc nối đ t .................................................................................................... 72
5.5.1.2 Thanh nối đ t: ............................................................................................... 74
5.5.1.3 Điện trở nối đ t của các d ng thanh đặc biệt ................................................ 76
HVTH: Phạm Tấn Hưng

viii

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ : "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

5.5.1.4 Điện trở nối đ t của hệ phức hợp thanh – cọc .............................................. 78
Ch

ng 6. THỰCăNGHI MăL ỚIăTIẾPăĐ TăTR MăBIẾNăÁP ................... 80

6.1. Sơ đồ thực nghiệm l ới hình vuông không ó lớp GEM .................................... 80
6.1.1 L ới hình vuông có chiều dài c nh (a=b) = 1m, h= 0,8m, d= 0,01m .............. 80
6.1.2 L ới hình vuông có chiều dài c nh (a=b) = 2m, h= 0,8m, d= 0,01m .............. 80
6.1.3 L ới hình vuông có chiều dài c nh (a=b) = 2m, D= 1m, h = 0,8m, d =0,01m 80
6.2 Sơ đồ thực nghiệm l ới hình vuông có lớp GEM, d= 0,01m ............................. 81
6.2.1 L ới hình vuông có chiều dài c nh (a=b) = 1m, h= 0,8m, C = 0,05m ............ 81
6.2.2 L ới hình vuông có chiều dài c nh (a = b) = 2m, h= 0,8m, C = 0,05m,
d=0,01m. ................................................................................................................... 81
6.2.3 L ới hình vuông có chiều dài c nh (a=b) = 2m, h= 0,8m, C= 0,05m, D=1m. 82
6.3 Kết qu thực nghiệm: .......................................................................................... 82
6.3.1 Đo điện trở nối đ t với l ới hình vuông không có GEM: ................................ 82
6.3.2 Đo điện trở nối đ t với l ới hình vuông có GEM: .......................................... 85
6.4 So sánh kết qu đo điện trở đ t hệ thống khi có GEM và không có GEM: ....... 88

6.5 So sánh hệ số sử dụng của điện cực thẳng đứng nối đ t khi không có GEM và
khi có GEM ............................................................................................................... 88
6.5.1 So sánh hệ số sử dụng thực nghiệm cọc thẳng đứng [3] với hệ số sử dụng thực
nghiệm trong luận văn. .............................................................................................. 88
6.6 Hình nh thực nghiệm và kết qu đo cọc thẳng đứng l ới hình có lớp GEM .... 89
6.6.1 Số cọc n = 2; Chiều dài thanh Lc = 1m, Kho ng cách: a = 0.5; C = 0,05m ..... 89
6.6.2. Số cọc n = 2; Chiều dài thanh Lc = 1m, Kho ng cách: a = 1m; C = 0,05m .... 90
6.6.3 Số cọc n = 2; Chiều dài thanh Lc = 1m, Kho ng cách: a = 2m; C =0,05m ...... 91
6.6.4 Số cọc n = 2; Chiều dài thanh Lc = 1m, Kho ng cách: a = 3m; C =0,05m ...... 91
6.6.5 Số cọc n = 2; Chiều dài thanh Lc = 2m, Kho ng cách: a = 1m; C =0,05m ...... 91
6.6.6 Số cọc n = 2; Chiều dài thanh Lc = 2m, Kho ng cách: a = 2m; C =0,05 ......... 92
6.6.7 Số cọc n = 2; Chiều dài thanh Lc= 2m, Kho ng cách: a = 4m; C =0,05m ....... 92
6.6.8 Số cọc n = 2; Chiều dài thanh Lc = 2m, Kho ng cách: a = 6m; C =0,05m ...... 93
6.7 Sơ đồ thực nghiệm hệ thống nối đ t hình tia (3 tia)........................................... 94
HVTH: Phạm Tấn Hưng

ix

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ : "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

6.7.1 Sơ đồ thực nghiệm nối đ t hình tia không có GEM: ....................................... 94
6.7.1.1 Tr ờng hợp:Lt = 1m; h= 0,5m: ..................................................................... 94
6.7.1.2 Tr ờng hợp:Lt = 2m; h = 0,5m: .................................................................... 95
6.7.2 Sơ đồ thực nghiệm nối đ t hình tia có GEM .................................................. 96
6.7.2.1 Tr ờng hợp:Lt = 1m; h = 0,5m; C= 0,05m: .................................................. 96
6.7.2.2 Tr ờng hợp:Lt = 2m; h = 0,5m; C = 0,05m: ................................................. 97
Ch

ngă7. KẾTăLU NăVÀăH ỚNGăPHÁTăTRIỂNăCỦAăĐỀăTÀI ................. 99

7.1. Các kết qu đ t đ ợc của đề tài: ........................................................................ 99
7.2. H ớng phát triển của đề tài: ............................................................................... 99
TÀIăLI UăTHAMăKH O ................................................................................... 100
PHỤăLỤC .............................................................................................................. 102
1.ăCH

NGăTRÌNH CODEăTệNHăTOÁNăPHỤCăVỤăLU NăV N .............. 102

- Ch ơng trình cho tr ơng hơ ̣p l ơi hinh vuông: Có cọc ...................................... 102
2.ăPHỤăLỤCăB NG .............................................................................................. 108

HVTH: Phạm Tấn Hưng

x

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ : "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Trình tự tính toán nối đ t Tr m biến ápAC theo tiêu chuẩn IEEE Std.802000 ........................................................................................................................... 12
Hình 3.1: L ới nối đ t hình vuông không có cọc nối đ t ........................................ 24

Hình 3.2: L ới nối đ t hình vuông không có cọc nối đ t ........................................ 31
Hình 3.3: L ới nối đ t hình chữ nhật có cọc nối đ t................................................ 36
Hình 3.4: L ới nối đ t hình chữ L có cọc nối đ t .................................................... 40
Hình 4.1: Nối đ t thẳng đứng với hố khoan hình trụ tròn có lớp GEM ................... 45
Hình 4.2: Cọc đ t và nh của nó .............................................................................. 48
Hình 4.3: Cọc nối đ t t ơng đ ơng .......................................................................... 49
Hình 4.4: Nối đ t thẳng đứng với hố khoan hình chữ nhật có lớp GEM ................. 50
Hình 4.5: Nối đ t nằm ngang với hố khoan hình trụ tròn có lớp GEM ................... 50
Hình 4.6: Thanh nối đ t t ơng đ ơng ...................................................................... 53
Hình 4.7: Nối đ t nằm ngang với hố khoan hình chữ nhật có lớp GEM ................. 53
Hình 4.8: Phần mềm tính toán thông số l ới nối đ t ............................................... 55
Hình 4.9: Kết qu tính toán thông số l ới bằng phần mềm nối đ t ......................... 55
Hình 5.1: Sơ đồ đo theo ph ơng pháp Wenner ........................................................ 65
Hình 5.2: Sơ đồ đo theo ph ơng pháp Schlumberger .............................................. 66
Hình 5.3: H ớng đo điện trở su t ............................................................................. 68
Hình 5.4: C u t o của máy đo điện trở tiếp đ t........................................................ 69
Hình 5.5: Nguyên lý bố trí đo điện trở tiếp đ t bằng ph ơng pháp điểm rơi điện áp
62%............................................................................................................................ 69
Hình 5.6: Sự nh h ởng của kết qu đo do bố trí điện cực. ..................................... 70
Hình 5.7: Sơ đồ kết nối máy đo................................................................................ 72
Hình 5.8: Cọc tiếp địa chôn nổi................................................................................ 73
Hình 5.9: Cọc tiếp địa chôn sâu ............................................................................... 74
HVTH: Phạm Tấn Hưng

xi

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ : "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

Hình 5.10: Nhiều cọc tiếp địa chôn sâu ................................................................... 74
Hình 5.11:Thanh tiếp đ t ......................................................................................... 75
Hình 5.12: Thanh tiếp đ t hình xuyến ...................................................................... 75
Hình 5.13: Các d ng thanh tiếp đ t đặc biệt ............................................................ 78
Hình 5.14: Hệ tiếp đ t phức hợp thanh – cọc ........................................................... 78
Hình 6.1: L ới hình vuông ch a có GEM c nh dài 1m ........................................... 80
Hình 6.2: L ới hình vuông ch a có GEM c nh dài 2m ........................................... 80
Hình 6.3: L ới hình vuông ch a có GEM c nh dài 2m, D=1m .............................. 81
Hình 6.4: L ới hình vuông có GEM c nh dài 1m ................................................... 81
Hình 6.5: L ới hình vuông có GEM c nh dài 2m ................................................... 81
Hình 6.6: L ới hình vuông có GEM c nh dài 2m, D=1m ....................................... 82

HVTH: Phạm Tấn Hưng

xii

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ : "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

DANHăSÁCHăCÁCăB NG
B NG

TRANG

B ngă2.1: Các thông số của một số kim lo i .............................................................. 8
B ngă2.2:Các thông số của một số kim lo i ............................................................... 9
B ngă2.3: Giá trị của Df theo tf và X/R.................................................................... 11

B ngă2.4: Ý nghĩa cùa các thông số đ ợc dùng để thiết kế ..................................... 14
B ngă4.1: Kết qu tính toán l ới nối đ t hình vuông không cọc.............................. 56
B ngă4.2: Kết qu tính toán l ới nối đ t hình vuông có cọc .................................... 57
B ngă4.3: Kết qu tính toán l ới nối đ t hình chữ nhật không cọc .......................... 58
B ngă4.4: Kết qu tính toán l ới nối đ t hình chữ nhật có cọc ................................ 59
B ngă4.5: Kết qu tính toán l ới nối đ t hình chữ L không cọc .............................. 60
B ngă4.6: Kết qu tính toán l ới nối đ t hình chữ L có cọc .................................... 61
B ngă5.1: Hệ số mùa ................................................................................................ 64
B ngă5.2: Kho ng cách kiến nghị giữa các điện cực khi đo m ch Wenner ............. 64
B ngă5.3: Kho ng cách qui định khi đo m ch Cchlumberge ................................... 68
B ng 6.1: So sánh kết qu đo điện trở đ t hệ thống khi có và không có GEM....... 88
B ngă6.2: Hệ số sử dụng của cọc khi không có GEM trong luận văn [3] ................ 89
B ngă6.3: Hệ số sử dụng của cọc khi có GEM......................................................... 93
B ngă6.4: So sánh hệ số sử dụng của cọc khi có GEM và không có GEM ............. 94
B ngă6.5: Hệ số sử dụng của 3 tia khi không có GEM ........................................... 96
B ngă6.6: Hệ số sử dụng của 3 tia khi có GEM ...................................................... 97
B ngă6.7: So sánh hệ số sử dụng của cọc khi có GEM và không có GEM ............. 98

HVTH: Phạm Tấn Hưng

xiii

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

Ch

ngă1

T NGăQUAN
1.1 T ngăquanăchungăv ălĩnhăv cănghiênăc u,ăcácăk tăqu ănghiênăc uătrongăvƠă
ngoài n

căđƣăcôngăb .ăă

1.1.1 T ngăquanăchungăv ălĩnhăv cănghiênăc u:
Nối đất cho hệ thống điện là phần cực kỳ quan trọng không thể thiếu trong
m ng truyền t i và phân phối điện. Đặc biệt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió
mùa như

nước ta là một trong ba tâm giông sét của thế giới và trãi dài từ Bắc vào

Nam có những nơi có độ ẩm cao, mật độ giông sét nhiều như

các tỉnh: H i

Dương, Nghệ An, Hà Tỉnh và Đồng bằng sông Cửu Long... Thiệt h i do sét gây ra
cho ngành điện và nền kinh tế quốc dân là rất lớn. Để đ m b o an ninh năng lượng
điện đáp ứng nhu cầu của công cuộc hiện đ i hóa, công nghiệp hóa Đất nước và để
an toàn cho ngư i vận hành cũng như an toàn cho thiết bị thì việc thực hiện nối đất
cho hệ thống điện là điều tất yếu và rất cần được nghiên cứu phát triển.
Điện tr nối đất đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật an toàn điện. Mục đích
của nối đất là để t n dòng điện và giữ mức điện thế thấp trên các thết bị được nối
đất. Trong hệ thống điện có 3 lo i nối đất khác nhau: nối đất làm việc, nối đất an
toàn và nối đất chống sét.
Về nguyên lý, giá trị điện tr nối đất càng thấp càng tốt. Tuy vậy, trong các
vùng khô cằn, cát sỏi, đồi núi… giá trị điện tr nối đất rất cao. Do đó, việc gi m
điện tr nối đất trong hệ thống rất quan trọng và cần thiết. Vấn đề đặt ra là làm sao

có được một gi i pháp nối đất hiệu qu mà l i kinh tế.
Trong nhiều trư ng hợp, chi phí để gi m giá trị điện tr nối đất xuống dưới
10Ω đã rất lớn, việc gi m xuống dưới 1Ω là rất khó khăn hơn. Các gi i pháp thông
thư ng là tăng số lượng thanh và cọc nối đất bằng kim lo i, hoặc bổ sung thêm
muối, than, và các chất dẫn điện khác vào xung quanh thanh và cọc. Gi i pháp này
thật ra cực kỳ tốn kém mà không bền vững, vì than, muối có thể bị rửa trôi qua một
th i gian không dài (1-2 năm).
HVTH: Phạm Tấn Hưng

1

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
Gần đây, giới khoa học đã tìm ra một lo i hóa chất bền vững với th i gian,
không bị rửa trôi, không làm h i môi trư ng. Họ dùng các điện cực kim lo i nhỏ
(đư ng kính cỡ 12-18 mm) chôn trong đất, sau đó phủ hóa chất dẫn điện ra ngoài.
Trong môi trư ng ẩm, hóa chất đó tự liên kết thành một khối với điện cực kim lo i
để t o ra một điện cực biểu kiến mới có đư ng kính đến 100 – 200 mm. Vì thế giá
trị điện tr nối đất được gi m một cách rõ rệt, có thể từ 50% đến 90%.
Hóa chất đó, trong tiếng Anh, được goi là GEM (Ground Enhancing Material,
is a superior conductive material that improves grounding effectiveness, especially
in areas of poor conductivity - nghĩa là một lo i vật liệu dẫn điện siêu đẳng c i thiện
hiệu lực nối đất, đặc biệt trong vùng dẫn điện kém). Còn trong tiếng Việt gọi là
GĐT, viết tắt của 3 chữ cái đầu của từ Gi m Điện Tr .
Tuy nhiên tình tr ng nối đất hiện nay vẫn còn áp dụng theo kiểu truyền thống:
Nghĩa là còn sử dụng kim lo i có đư ng kính lớn hay tăng thêm số lượng thanh, cọc
nối đất bằng kim lo i, hoặc bổ sung thêm muối, than, và các chất dẫn điện khác vào
xung quanh thanh và cọc. Gi i pháp này có nhược điểm lớn là diện tích vùng nối

đất lớn và tốn kém nhiều kinh phí.
Với ưu điểm vượt trội của GĐT nếu được nghiên cứu áp dụng vào hệ thống
nối đất tr m biến áp trong tương l i sẽ gi i quyết được nhược điểm của phương
pháp nối đất cũ, đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế, kỹ thuật và an ninh năng
lượng cho đất nước.
1.1.2 Cácăk tăqu ănghiênăc uătrongăvƠăngoƠiăn

căđƣăcôngăb :

1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước:
- Luận văn Th c sĩ: "Tính toán điện tr nối đất của các hình thức đơn gi n có
tính đến thành phần c i t o đất", Học Viên thực hiện: Nguyễn Thanh Tùng, Trư ng
Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật Tp. HCM , 2012. Trong luận văn này tác gi đã thực
hiện được các vấn đề mới như: Xây dựng được mô hình toán học về tính toán điện
tr nối đất khi có lớp hóa chất được quy đổi vế môi trư ng đất, so sánh được kết
qua thực nghiệm tìm được với công thức trong bài báo [8], Tìm được hệ số sử dụng
của hệ cọc nối đất đặt gần nhau khi không có lớp hóa chất c i t o đất. Đề tài này chỉ
HVTH: Phạm Tấn Hưng

2

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
áp dụng tính toán cho các hình thức nối đất đơn gi n chưa áp dụng tính toán nối đất
cho tr m biến áp lớn trong các xí nghiệp công nghiệp.
- Hồ Văn Nhật Chương, Nguyễn Hoài Trang, (2004), “Biểu thức thực nghiệm
để tính toán hệ số k1, k2 cho việc tính toán điện tr nối đất của Tr m biến áp cao
áp”, T p chí Khoa học Điện và Đ i sống. Trong luận văn này tác gi đã đưa ra được

biểu thức để tính toán hệ số k1, k2 phụ thuộc vào hình d ng nối đất giúp cho việc
tính toán nối đất cho hệ thống lớn thuận lợi và nhanh hơn.
1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước:
- Chuong HoVanNhat, “Calculating resistance of simple grounding forms with
or without the soil improved chemical substance”, Power anhd Energy Engineering
Conference, 2010. Trong bài báo này tác gi đã đưa ra được công thức tính toán
điện tr nối đất khi không có lớp hóa chất c i t o đất, đặc biệt là công thức qui đổi
cọc và thanh nối đất khi có lớp hóa chất bao quanh thành cọc và thanh có đư ng
kính mới tương đương, kiểm tra đươc kết qu khi sử dụng công thức và thực
nghiệm thực tế.Tuy nhiên tác gi chưa tìm hệ số sử dụng của hệ cọc và thanh nối
đất khi có sử dụng lớp hóa chất.
- Richard P. Keil et al,.“IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding”,
IEEE Std 80 – 2000. Trong tài liệu này tác gi đã đưa ra được lưa đồ tính toán thiết
kế lưới nối đất cho tr m biến áp công suất lớn với các hình dáng lới nối đất khác
nhau. Tuy nhiên chưa đề cập đến việc sử dụng hóa chất c i t o đất trong việc tính
toán thiết kế.
1.2 M căđíchăc aăđ ătƠi.
- Viết được phần mềm phục vụ cho tính nối đất.
- Thực nghiệm trên hệ thống nối đất cụ thể với hóa chất c i t o đất.
- Xác định được hệ số sử dụng của hệ thống cọc và thanh nối đất.
1.3 Nhi măv ăc aăđ ătƠiăvƠăgi iăh năđ ătƠi.
- Áp dụng tiêu chuẩn IEEE Std.80 -2000 thiết kế nối đất cho tr m biến áp cao
thế khi không có hóa chất c i t o đất.
HVTH: Phạm Tấn Hưng

3

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương

Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
- Áp dụng công thức tính điện tr suất tính toán điện tr nối đất cho tr m biến
áp cao thế khi có xét đết hóa chất c i t o đất.
- Viết phần mềm chương trình trình tính toán điện tr của đất khi sử dụng lớp
hóa chất c i t o đất.
- Thực nghiệm hệ thống nối đất có tính đến hóa chất c i t o đất xác định hệ số
sử dụng cho hệ cọc và thanh nối đất.
1.4 Ph

ngăphápănghiênăc u.

- Nghiên cứu cơ s lý thuyết
- Thực nghiệm.

HVTH: Phạm Tấn Hưng

4

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

Ch

ngă2

C ăS ăLụăTHUY T
2.1ăKháiăni măchung:
- Hệ thống nối đất được lắp đặt ph i đ m b o giới h n điện thế đất như điện áp

và dòng điện, đ m b o an toàn cho con ngư i và thiết bị dưới điều kiện vận hành
bình thư ng và sự cố.
Những lý do sử dụng hệ thống kết hợp cọc nối đất và lưới nối đất:
- Trong tr m nếu chỉ có cọc nối đất không thì khó thể đ t giá trị nối đất an
toàn. Khi có nhiều cọc kết nối nhau, tất c dây trung tính, khung và cấu trúc kim
lo i được nối đất. Kết qu là ph i có lưới phân bố cọc nối đất, để đ m b o mục tiêu
đầu tiên. Nếu hệ thống nối đất nằm

nơi có điện tr suất thấp thì m ng này có hệ

thống nối đất tốt. Một phần cho lý do này một vài ứng dụng chỉ sử dụng lưới nối
đất. Tuy nhiên hệ thống cọc có giá trị thật sự được gi i thích sau:
- Nếu biên độ dòng vào đất cao thì cần ph i có hệ thống nối đất có điện tr
nhỏ để đ m b o sự gia tăng điệp áp trên bề mặt không lớn hơn giá trị an toàn cho
ngư i. Hệ thống nối đất gồm lưới nối đất và cọc sẽ có nhiều thuận lợi.
- Lưới nối đất làm gi m điện áp bước và điện áp tiếp xúc trên bề mặt. Lưới nối
đất được chôn c n 0,3 - 0,5 m và cọc nối đất dài sẽ ổn định hệ thống nối đất kết
hợp. Điều này thì quan trọng b i vì điện tr suất của lớp đất bề mặt thay đổi theo
mùa còn điện tr suất của lớp dưới thì ít thay đổi.
- Cọc có điện tr suất thấp nên làm gi m được dòng sự cố trong đất hai lớp
hay đất nhiều lớp vì lớp đất

trên cao có điện tr suất cao hơn lớp đất phía dưới.

Nhiều tr m có diện tích nối đất nhỏ nên kết hợp giữa cọc và thanh sẽ hiệu qu hơn.
- Nếu cọc nối đất chủ yếu chôn

biên của lưới nối đất trong điều kiện đất

đồng nhất hoặc đất có điện tr suất cao

lớp đất phía trên. Cọc nối đất sẽ làm gi m

sự chênh lệch điện thế
HVTH: Phạm Tấn Hưng

mép lưới.
5

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
2.1.1ăCọcăn iăđ tăchínhăvƠăph
Hầu hết những hệ thống nối đất sử dụng hai nhóm cọc nối đất. Cọc nối đất
chính được thiết kế cho mục đích nối đất. Những cọc phụ được lắp đặt dưới các cấu
trúc bằng kim lo i cho mục đích khác hơn là nối đất. Cọc phụ có kh năng t i dòng
giới h n.
2.1.2 Hìnhăd ngăc ăb năc aăl

iăn iăđ t

Thực hiện nối đất theo kiểu m ch vòng
giúp tránh được dòng điện và điện áp cao

chu vi diện tích nối đất. Điều này

c trong lưới nối đất và

cuối đư ng

cáp gần đó.
Bên trong chu vi thanh nối đất được đặt song song nhau dọc theo chiều dài và
chiều rộng của cọc nối đất. Theo các cấu trúc và những hàng thiết bị để kết nối cọc
nối đất ngắn nhất.
Một hệ thống cọc nối đất tiêu biểu gồm những thanh đồng chôn sâu 0,3 - 0,5m
kho ng cách giữa các thanh từ 3 – 7 m và có những kết nối dọc , những thanh dẫn
được hàn chắc chắn nhau . Cọc nối đất được bố trí

goc của lưới hoặc

những

điểm giao nhau dọc theo chu vi. Cọc nối đất được nối với những thiết bị chính hoặc
dưới các cột thu sét.
Hệ thống cọc nối đất ph i kéo dài hết tr m và dọc theo hàng rào. Nhiều dây
hoặc thanh có tiết diện lớn được dùng để nối vào hệ thống nối đất

những nơi có

tập trung dòng lớn như trung tính máy biến áp, máy phát.
Sự kết nối dọc t o ra nhiều đư ng thoát cho dòng sự cố làm điện áp trên bề
mặt thấp.
2.1.3 S ăk tăn iăvƠoăl

i

Dây kết nối ph i đ m b o độ bền cơ và t i được dòng điện xuống đất, dùng để
kết nối giữa:
- Tất c những điện cực như lưới nối đất, cọc nối đất, kim lo i ống dẫn nước,...

- Tất c những phần kim lo i khi x y ra sự cố thì có thể bị nhiễm điện như cấu
trúc kim lo i, vỏ máy, nhà bằng kim lo i cách điện thư ng hay bằng khí, thùng dầu
máy biến áp. Tất c chúng ph i được nối đất.
HVTH: Phạm Tấn Hưng

6

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
- Tất c những nguồn dòng sự cố như chống sét van, tụ điện, máy biến áp,
trung tính máy phát.
2.1.4 L aăchọnădơyăcọcăn iăđ tăvƠăk tăn i
2.1.4.1 Những yêu cầu cơ b n
Mỗi thành phần của hệ thống nối đất như thanh, cọc nối đất, tất c cọc nối đất,
kết nối ph i thiết kế đ m b o tuổi thọ:
a) Đ m b o dẫn điện và không t o ra khác biệt về điện áp trong tr m.
b) Chống l i sự nóng ch y và hư hỏng cơ khí do dòng sự cố và th i gian sự cố.
c) Rắn chắc, tin cậy và độ bền cơ khí

cấp độ cao.

d) Có thể được b o trì và thay thế.
2.1.4.2 Lựa chọn tiết diện thanh nối đất
Tiết diện của thanh dẫn được xác định theo phương pháp đơn gi n
Akcmil = If.Kf. tc
Với:

(2.1)

If (kA): là dòng tr m đất đối xứng
A kcmil : là tiết diện thanh nối đất (mm2)
tc (s): là kho ng th i gian ngắn m ch.
Kf: là hằng số được tra trong b ng 2.1

HVTH: Phạm Tấn Hưng

7

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”

Đ ăd năđi nă(%)

T m (0C)

Kf

Copper, annealed soft-drawn

100.0

1083

7.00

Copper, commercial hard-drawn

97.0

1084

7.06

Copper, commercial hard-drawn

97.0

250

11.78

Copper-clad steel wire

40.0

1084

10.45

Copper-clad steel wire

30.0

1084

12.06

Copper-clad steel rod

20.0

1084

14.64

Aluminum EC Grade

61.0

657

12.12

Aluminum 5005 Alloy

53.5

652

12.41

Aliminum 6201 alloy

52.5

654

12.47

Aluminum-clad steel wire

20.3

657

17.20

Steel 1020

10.8

1510

15.95

Stainless clad steel rod

9.8

1400

14.72

Zinc-coated steel rod

8.6

419

28.96

Stainless steel 304

2.4

1400

30.05

Kimălo i

B ngă2.1: Các thông số của một số kim lo i
Ta sẽ sử dụng công thức tính tiết diện thanh tổng quát hơn và b ng 2.2
Akcmil = If .

197,4

(2.2)

 TCAP   K 0  Tm 

 ln 


.
.

t

p
K
T
c
r
r
0
a

 


Với:
tc(s): Kho ng th i gian sự cố
Tm(0C): Nhiệt độ lớn nhất cho phép
Ta(0C): Nhiệt độ môi trư ng
HVTH: Phạm Tấn Hưng

8

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
Tr(0C): Hằng số nhiệt độ vật liệu
0: Hệ số nhiệt của điện tr suất

0 0C

r: Hệ số nhiệt của điện tr suất

nhiệt độ Tr(0C)

r: Điện tr suất của dây nối đất

nhiệt độ Tr(0C)

K0 =

1

r

- Tr ; TCAP(J/cm3. 0C): Nhiệt dung
Đ ăd nă
r
đi nă
(1/0C)
(%)

Copper, annealed soft-drawn

100.0

pr
K0 Tm
TCAP
(.cm

0
0
( C) ( C)
(J/cm3. 0C)
)
0.003 93 234 1083 1.72
3.42

Copper, commercial harddrawn

97.0

1.003 80 242 1084

1.78

3.42

Copper-clad steel wire

40.0

0.003 78 245 1084

4.40

3.85

Copper-clad steel wire

30.0

0.003 78 245 1084

5.86

3.85

Copper-clad steel rodb

20.0

0.003 78 245 1084

8.62

3.85

Aluminum EC grade

61.0

0.004 03 228

657

2.86

2.56

Aluminum 5005alloy

53.5

0.003 53 263

652

3.22

2.60

Aluminum 6201alloy

52.5

0.003 47 268

654

3.28

2.60

Aluminum-clad steel wire

20.3

0.003 60 258

657

8.48

3.58

Steel 1020

10.8

0.001 60 605 1510

15.90

3.28

Stainless-clad steel rod

9.8

0.001 60 605 1400

17.50

4.44

Zinc-coated steel rod

8.6

0.003 20 293

419

21.10

3.93

Stainless, steel 304

2.4

0.001 30 749 1400

72.00

4.03

Kimălo i

B ngă2.2:Các thông số của một số kim lo i
Do đó, ngư i thiết kế có thể chọn lựa một lo i dây khác. Gi sử ta chọn cũng
là đồng nhưng có độ dẫn điện thấp hơn (30%), copper-clad steel khi đó nó sẽ có
kích cỡ lớn hơn và nhiệt độ nóng ch y thấp hơn.
HVTH: Phạm Tấn Hưng

9

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương

Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
2.1.5 L aăchọnăk tăn i
Tất c những dây kết nối

trên mặt đất hay trong đất của hệ thống nối đất ph i

được lựa chọn đáp ứng các nhu cầu của dây dẫn như: Điện dẫn suất, sự ăn mòn, kh
năng dẫn điện, độ bền cơ. Những mối nối này ph i đủ chắc chắn khi nhiệt độ tăng
và sự dẫn điện luôn là hằng số đối với nhiệt độ. Những mối nối cũng ph i đ m b o
độ bền cơ do có lực điện từ sinh ra khi có dòng sự cố lớn.
2.1.6 Xácăđịnhădòngăl nănh tăch yăvƠoăl

i

Giá trị lớn nhất của dòng điện ch y vào lưới nối đất sẽ dẫn đến điều kiện nguy
hiểm nhất. Theo những bươc sau đây sẽ xác định được dòng điện lớn nhất ch y vào
lưới nối đất dùng tính toán điện tr lưới nối đất của tr m.
a) Lo i và sự cố ch m đất thì nó sẽ t o ra dòng điện lớn nhất giữa lưới nối đất
và đất xung quanh và sự gia tăng điện áp trên bề mặt lớn nhất trong tr m.
b) Xác định, tính toán, hệ số suy gi m dòng điện sự số Sf theo lo i sự cố để
tính toán giá trị dòng điện cân bằng Ig.
c) Mỗi lo i sự cố dựa vào kho ng th i gian sự cố xác định giá trị hệ số suy
gi m cho phép do nh hư ng của sóng dòng điện không đối xứng.
d) Chọn giá trị Df.Ig lớn nhất và đây chính là điều kiện sự cố nguy hiểm nhất.
I0 =

E.( R2  jX 2 )
(2.3)
( R1  jX 1 ).( R0  R2  3R f )  j ( X 0  X 2 )  ( R2  jX 2 ).( R0  3R f  jX 0 )

I0: Giá trị hiệu dụng của dòng điện sự cố thứ tự không.
E: Điện áp pha
Rf: Điện tr của sự cố
R1: Điện tr của hệ thống thứ tự thuận
R2: Điện tr của hệ thống thứ tự nghịch
R0: Điện tr của hệ thống thứ tự không
X1: Điện kháng của hệ thống thứ tự thuận
X2: Điện kháng của hệ thống thứ tự nghịch
X0: Điện kháng của hệ thống thứ tự không

HVTH: Phạm Tấn Hưng

10

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
tf

Df

Th iăgiană(s)

S ăchuăkỳă ă
t năs ă60ăHz

X/R = 10

X/R= 20

X/R= 30

X/R= 40

0.00833

0.5

1.576

1.648

1.675

1.688

0.05

3

1.232

1.378

1.462

1.515

0.10

6

1.125

1.232

1.316

1.378

0.20

12

1.064

1.125

1.181

1.232

0.30

18

1.043

1.085

1.125

1.163

0.40

24

1.033

1.064

1.095

1.125

0.50

30

1.026

1.052

1.077

1.101

0.75

45

1.018

1.035

1.052

1.068

1.00

60

1.013

1.026

1.039

1.052

B ngă2.3:ăGiá trị của Df theo tf và X/R
2.2 Thi tăk ăh ăth ngăn iăđ t
Có 2 mục tiêu cần ph i đ t được khi thiết kế hệ thống nối đất khi vận hành
bình thư ng cũng như sự cố:
- Đ m b o thoát hết dòng trong đất mà không có sự gia tăng lớn hơn giới h n
của thiết bị cũng như trong điều kiện vận hành.

- Đ m b o ngư i tiếp cận với những thiết bị nối đất thì không bị điện giật.

HVTH: Phạm Tấn Hưng

11

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
2.2.1 L uăđ ăgi iăthu tăchoătiêuăchu năIEEEăStd.80-2000
Thông số mô hình đất: A, 

Bước 1

Chọn tiết diện dây LNĐ: 3I0, tC, d

Bước 2

Tiêu chuẩn điện áp bước và điện áp tiếp xúc
Etouch 50 or 70 , Estep 50 or 70

Bước 3

Thiết kế ban đầu: D, N, LC, LT, h

Bước 4

Điện tr lưới nối đất: Rg, LC, LR

Bước 5

Dòng điện lưới: IG, tf

Bước 6

Bước 11
Thiết kế ban đầu
D, N, LC, LT

IGRg < Etouch

Đúng

Bước 7

Tính điện áp lưới và điện áp bước
Em, Es, Km, Ks,
Ki, Kii, Kh

Bước 8

Em < Etouch

Bước 9

Sai

Đúng
Sai

Es < Estep

Bước 10

Thi tăk ăchiăti t

Bước 12

Đúng

Hình 2.1: Trình tự tính toán nối đất Tr m biến áp AC
theo tiêu chuẩn IEEE Std.80-2000
HVTH: Phạm Tấn Hưng

12

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
2.2.2 ụănghĩaăcácăthôngăs kỹăthu t:
KỦăhi u

ụănghĩa

Đ năvị



Điện tr riêng của đât

.m

s

Điện tr suất của lớp đất bề mặt

.m

3I0

Dòng ngắn m ch ch m đất lớn nhất

A

A

Diện tích lưới nối đất

m2

Cs

Hệ số hiệu chỉnh làm gi m điện tr suất của lớp đất bề mặt

d

Đư ng kính của dây dẫn làm lưới nối đất (dt,dc)

m

D

Kho ng cách giữa những dây dẫn song song

m

Df

Hệ số tính đến nh hư ng của thành phần không chu kỳ được
dùng để tính Ig

Dm

Kho ng cách lớn nhất giữa 2 điểm bất kỳ trên lưới

Em

Điện áp lưới

Es

Điện áp bước giữa 2 điểm trên mặt đất: Một điểm nằm góc
ngoài của lưới và điểm còn l i nằm trên đư ng chéo hướng ra
phía ngoài cách đó 1m.

m

giữa những mắt lưới
V

Estep50 Điệp áp bước chịu đựng được đối với ngư i nặng 50kg

V

Estep70 Điệp áp bước chịu đựng được đối với ngư i nặng 70kg

V

Etouch50 Điện tiếp xúc chịu đựng được đối với ngư i nặng 50kg

V

Etouch70 Điện tiếp xúc chịu đựng được đối với ngư i nặng 70kg

V

h

Độ sâu của lưới nối đất

m

hs

Bề dày của lớp đất bề mặt

m

IG

Dòng t n vào đất lớn nhất (ch y giữa lưới và đất)

A

Ig

Dòng t n vào đất

A

K

Hệ số ph n x của đất (điện tr suất đất khác nhau)

Kh

Hệ số hiệu chỉnh độ chôn sâu của lưới nối đất

Ki

Hệ số hiệu chỉnh cho hình d ng của lưới nối đất

HVTH: Phạm Tấn Hưng

13

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương

Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
Kii

Hệ số hiệu chỉnh cách bố trí cọc trong lưới nối đất

Km

Hệ số kho ng cách cho điện áp lưới

Ks

Hệ số kho ng cách cho điện áp bước

LC

Tổng chiều dài các thanh dẫn của lưới

m

LM

Chiều dài nh hư ng của LC + LR đối với điện áp lưới

m

LR

Tổng chiều dài của các cọc nối đất

m

Lr

Chiều dài của mỗi cọc nối đất

m

Ls

Chiều dài nh hư ng của LC + LR đối với điện áp bước

m

LT

Tổng chiều dài nh hư ng của hệ thống nối đất, bao gồm lưới
và cọc

m

Lx

Chiều dài lớn nhất của lưới theo phương x

m

Ly

Chiều dài lớn nhất của lưới theo phương y

m

n

Hệ số hình học bao gồm na, nb, nc và nd

N

Tổng số cọc được dùng trong diện tích A

Rg

Điện tr của hệ thống nối đất

Sf

Hệ số phân dòng sự cố, tính tới dòng hỗ c m đi qua dây chống
sét, không đi qua lưới nối đất.

tc

Kho ng th i gian tồn t i dòng sự cố dùng xác định kích -cỡ dây
nối đất

s

tf

Kho ng th i gian tồn t i dòng sự cố dùng xác định Df

s

ts

Kho ng th i gian tồn t i dòng ngắn m ch dùng xác định dòng
cho phép qua ngư i

s



B ngă2.4: Ý nghĩa cùa các thông số được dùng để thiết kế

HVTH: Phạm Tấn Hưng

14

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
2.3 Đ ăth căhi năcácăb

cătrênătaăc năbi tăđ

căcácăthôngăs ăc aăh ăth ngănh :

 Th i gian ngắn m ch (tc)
 Tổng tr tương đương thứ tự thuận, nghịch và không của hệ thống
(Z1, Z2, Z0)

 Hệ số phân dòng sự cố (Sf = Ig/3I0)
 Điện áp dây nơi xãy ra sự cố xấu nhất
 Điện tr suất của đất và lớp đá bề mặt (ρ, ρs)
 Bề dày của lớp đá bề mặt (hs)
 Độ chôn sâu của lưới nối đất (h)
 Diện tích khu vực nối đất (A)
 Tổng tr thứ tự thuận, nghịch và không của máy biến áp
Cụ thể các bước trong sơ đồ khối trên được thực hiện như sau:
2.3.1 B

că1:ăDi nătíchăl

iăvƠăđi nătr ăsu tăc aăđ t

Ta tiến hành xác định diện tích lưới nối đất cần cho tr m biến áp nh vào
chiều dài và rộng của lưới, hình d ng của lưới nối đất là hình vuông, hình chữ nhật
hay hình chữ L,…Bên c nh đó ta tiến hành xác định điện tr suất của đất t i vị trí
thiết kế nối đất cho tr m biến áp. Nếu gọi a là chiều dài của lưới và b là chiều rộng
của lưới thì diện tích của lưới là A = a.b (m2).
2.3.2 B

că2:ăKíchăcỡădơyăd năn iăđ t

Ta có dòng ch m đất đối xứng I f  3I 0 . Gi sử sự cố ch m đất là một pha
ch m đất. Ta có dòng điện ch m đất thứ tự không bằng:
I0 

E

3R f  R1  R2  R0   j  X 1  X 2  X 0 

(2.4)

Trong đó:
E là điện áp giữa dây pha và dây trung tính (V)
Rf là điện tr ước lượng của sự cố và thông thư ng gi định bằng không
R1, R2, R0 lần lượt là điện tr tương đương thứ tự thuận, nghịch và không
của hệ thống (Ω)
X1, X2, X0 lần lượt là điện kháng tương đương thứ tự thuận, nghịch và
HVTH: Phạm Tấn Hưng

15

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
không của hệ thống (Ω)
Khi đó cần chú ý đến ngắn m ch x y ra trên thanh cái nào của máy biến áp để
quy đổi giá trị tr kháng sự cố cho chính xác.
Tỷ số

R  R2  R0
X
 1
R X1  X 2  X 0

(2.5)

Tiết diện dây dẫn cần thiết cho lưới nối đất được tính theo công thức sau:

Akcmil = If

2.3.3 B

197.4
 TCAP   K 0  Tm 
 ln 


t
p
K
T


 c r r  0 a

că3:ăTiêuăchu năđi năápăti păxúcăvƠăđi năápăb

c

Với lớp đá dăm bề mặt có bề dày hs và điện tr suất là ρs. Ta có hệ số gi m
điện tr suất của lớp bề mặt được tính như sau:

 

0,09.1 
 s 

Cs  1 

2hs  0,09

(2.6)

Trong đó:
hs: là bề dày lớp đá dăm tr i bề mặt (m)
ρs: là điện tr suất của lớp đá dăm (Ω.m)
ρ: là điện tr suất của đất (Ω.m)
Sự an toàn của một ngư i phụ thuộc vào việc ngăn chặn bị điện giật trước khi
sự cố bị lo i hoàn toàn. Điện áp lớn nhất khi sự cố không được vượt quá giới h n
quy định như sau. Ta có điện áp bước giới h n là:
+ Đối với người nặng 50 kg
E step50 

1000  6.C s . s .0,116
tC

(2.7)

+ Đối với người nặng 70 kg
E step70 

1000  6.C s . s .0,157
tC

(2.8)

Và điện áp tiếp xúc giới h n là:
+ Đối với người nặng 50 kg
HVTH: Phạm Tấn Hưng

16

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương


Luận văn Thạc sĩ: "Nối đất trạm biến cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất”
Etouch50 

1000  1,5.C s . s .0,116

(2.9)

tC

+ Đối với người nặng 70 kg
Etouch70 

2.3.4 B

1000  1,5.C s . s .0,157

(2.10)

tC

că4:ăThi tăk ăbanăđ u

Trong bước này, tùy theo d ng lưới nối đất mà chúng ta có các giá trị khác
nhau như:

- Kho ng cách giữa các thanh nối đất (D)
- Số thanh theo chiều dọc và ngang của lưới
- Tổng chiều dài của thanh dẫn nối đất (LC)
- Tổng chiều dài của cọc tiếp đất (LR)
- Tổng chiều dài của hệ thống thanh dẫn và cọc tiếp đất (LT)
- Chu vi của lưới nối đất (LP)
- Độ chôn sâu của lưới (h)
2.3.5 B

că5:ăXácăđịnhăđi nătr ăc aăl

iăn iăđ t

Ta có công thức tính điện tr nối đất của hệ thống đơn gi n:






1
1
1


1
Rg    

 LT
20 A

20 


1
h


A 



(2.11)

Trong đó:
t: là độ chôn sâu của lưới nối đất (m)
ρ: là điện tr suất của đất (Ω.m)
A: là diện tích của lưới nối đất (m2)
Đối với lưới nối đất phức t p bao gồm cọc và thanh tiếp địa thì ta nên sử dụng
công thức Schwarz để tính toán điện tr nối đất của hệ thống.
R1 .R2  R122
Rg 
R1  R2  2.R12

(2.12)

Trong đó:
HVTH: Phạm Tấn Hưng

17

GVHD: PGS.TS: Hồ Văn Nhật Chương