Nghiên cứu tính toán và lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới điện phân phối 22kv huyện sơn hà, tỉnh quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN TIẾN VŨ

C
C

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN
CẤU TRÚC HỢP LÝ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22KV
HUYỆN SƠN HÀ, TỈNH QUẢNG NGÃI

R
L
T.

DU

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN TIẾN VŨ

C
C

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN
CẤU TRÚC HỢP LÝ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22KV
HUYỆN SƠN HÀ, TỈNH QUẢNG NGÃI

R
L
T.

DU

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN VINH TỊNH

Đà Nẵng – Năm 2020


C
C

DU

R
L
T.

ii
NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CẤU TRÚC HỢP LÝ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
22KV HUYỆN SƠN HÀ, TỈNH QUẢNG NGÃI
Học viên: Trần Tiến Vũ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: ………Khóa: K36
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Hiện nay, khu vực miền Trung nói chung và huyện S n Hà - Quảng Ngãi nói riêng đang
vận hành hệ thống lưới điện phân phối 22kV với cấu trúc 3 pha 3 dây. Trên lưới điện phân phối luôn
tồn tại sự không đối xứng trong chế độ vận hành, tại điện trở nối đất của trạm nguồn luôn tồn tại điện
áp có thể gây nguy hiểm cho con người và tại máy biến áp nguồn luôn bị di điểm trung tính có thể gây
nguy hiểm cho thiết bị. Khi xảy ra trường hợp chạm đất một pha tại điểm xa nguồn, thiết bị bảo vệ
máy cắt đầu nguồn không tác động, hậu quả rất nguy hiểm cho người và động vật. Bên cạnh đó cịn
gây q điện áp và quá dòng điện nên ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của thiết bị điện, đặc biệt đối với
những chống sét van lắp đặt xa nguồn thì hư hỏng khá phổ biến.
Đề tài này nghiên cứu sự thay đổi giá trị của dòng điện chạm đất, quá điện áp tạm thời mà
chống sét van phải chịu đựng và độ nhạy của bảo vệ r le khi cấu trúc lưới điện, điện trở suất của đất
và chiều dài đường dây thay đổi. ập bảng số liệu để đánh giá kết quả làm c sở cho việc tổng hợp để
so sánh và đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật của từng loại cấu trúc. Từ đó đưa ra đề xuất về lựa chọn loại
cấu trúc hợp lý, nhằm mục đích phục vụ cho công tác quản lý vận hành, qui hoạch và thiết kế xây
dựng cơng trình ĐPP 22kV tại huyện S n Hà - Quảng Ngãi

C
C

R
L
T.

Từ khóa – Nghiên cứu; tính tốn; cấu trúc hợp lý; lưới điện phân phối 22kv

DU

REASONABLE STRUCTURE CHOICE CALCULATION RESEARCH STRUCTURE OF
THE 22KV DISTRIBUTION GRID IN SON HA DISTRICT, QUANG NGAI PROVINCE
Abstract - Currently, the Central region in general and Son Ha - Quang Ngai district in particular are
operating the 22kV distribution grid with 3-phase and 3-wire structure. The distribution grid always
exists an asymmetry in its operating mode. There is always a voltage that can endanger people at the
grounding resistance of the source station. And at the source transformer, the neutral point can move,
which may cause danger to the device. When a one-phase grounding occurs at a point far from the
source, the watershed protection device does not operate, which results in the serious danger for
humans and animals. In addition, It also causes overvoltage and overcurrent, which greatly affects the
longevity of electrical equipment, especially the damage is quite common for lightning arrester
installed far from the source.
This topic investigates the change of the value of the grounding current, temporary overvoltages that
the lightning arrester must suffer from and This topic also investigates the sensitivity of relay
protection when the grid structure, soil resistivity and the length of the wire change. Making a data
table of evaluating the results is a basis for the synthesis so that we can compare and evaluate the
technical indicators of each type of structure and propose to choose a suitable type of structure, which
aims to serve the operation management, planning and construction design and renovation of 22kV
LED installation in Son Ha district - Quang Ngai.
Key words – Research; Calculate; Reasonable structure; 22kv distribution grid


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i

TÓM TẮT .................................................................................................................... ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...........................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH .......................................................................................... vii
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. ý do chọn đề tài...................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu.............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................2
4. Phư ng pháp nghiên cứu ......................................................................................3
5. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................3
6. Đặt tên cho đề tài ..................................................................................................3
7. Bố cục luận văn .....................................................................................................3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ....................................5
1.1. Cấu trúc lưới điện phân phối ....................................................................................5
1.1.1. S lược cấu trúc lưới điện phân phối ..............................................................5
1.1.2. Kết cấu lưới điện phân phối ............................................................................5
1.2. Các dạng cấu trúc lưới điện phân phối .....................................................................5
1.2.1. Các đặc điểm cấu trúc ĐPP theo chuẩn Bắc Mỹ ..........................................6
1.2.2. Các đặc điểm cấu trúc ĐPP theo chuẩn Châu Âu ........................................6
1.2.3. Ưu nhược điểm của các cấu trúc ĐPP ..........................................................6
1.3. Các chế độ nối đất của lưới điện phân phối .............................................................8
1.3.1. Khái niệm chung về nối đất cho ĐD và TBA .................................................8
1.3.2. Nối đất đất an toàn cho ĐD và TBA ...............................................................9
1.3.3. Nối đất làm việc cho ĐD và TBA.................................................................14
1.3.4. Nối đất chống sét cho TBA...........................................................................14
1.4. Hiện trạng cấu trúc lưới điện phân phối 22KV ở Việt Nam ..................................16
1.5. Kết luận...................................................................................................................17

C

C

R
L
T.

DU

CHƢƠNG 2. ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN NỐI ĐẤT HIỆU QUẢ
LƢỚI 22KV ..................................................................................................................18
2.1. Hệ thống nối đất hiệu quả .......................................................................................18
2.2. Ảnh hưởng của cấu trúc lưới điện đến tính hiệu quả nối đất hệ thống ..................19
2.3. Ảnh hưởng của dây trung tính trong mạng nối đất hiệu quả ..................................21
2.4. Ảnh hưởng của điện trở suất trong đất ...................................................................22


iv
2.5. Quá điện áp và quá dòng điện khi NMMP trong lưới 22KV .................................24
2.5.1. Ngắn mạch một pha N(1) ...............................................................................25
2.5.2. Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) ...............................................................26
2.6. Kết luận...................................................................................................................29
CHƢƠNG 3. TỔNG TRỞ HỆ THỐNG VÀ GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
PSS/ADEPT ..................................................................................................................30
3.1. Tổng trở hệ thống quy đổi về thanh cái 22KV .......................................................30
3.2. Tổng trở máy biến áp..............................................................................................31
3.2.1. MBA hai cuộn dây ........................................................................................31
3.2.2. MBA ba cuộn dây .........................................................................................32
3.3. Tổng trở đường dây trên khơng ..............................................................................33
3.4. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán ngắn mạch ĐPP 22KV .................35
3.4.1. Giới thiệu về phần mềm PSS/ADEPT ..........................................................35

3.4.2. Thông số đầu vào của PSS/ADEPT ..............................................................35

C
C

CHƢƠNG 4. TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CẤU TRÚC HỢP LÝ LĐPP
22KV HUYỆN SƠN HÀ – QUẢNG NGÃI ...............................................................43
4.1. Tính tốn ngắn mạch 1 pha chạm đất .....................................................................43
4.1.1. Mối quan hệ giữa các tỷ số R0/X1, X0/X1 và chiều dài đường dây với các
cấu trúc lưới khác nhau..................................................................................................43
4.1.2. Mối quan hệ giữa các tỷ số R0/X1, X0/X1 và chiều dài đường dây với các
cấu trúc lưới khác nhau khi điện trở suất của đất thay đổi ............................................46
4.1.3. Khảo sát quá điện áp và quá dòng điện khi xảy ra NMMP với các cấu
trúc lưới khác nhau ........................................................................................................50
4.1.4. Bảo vệ chống chạm đất ĐPP 22kV ............................................................55
4.2. Tính tốn, lựa chọn cấu trúc ĐPP 22KV S n Hà - Quảng Ngãi..........................59
4.2.1. Tính tổn thất cơng suất ..................................................................................61
4.2.2. Tính tổn thất điện áp .....................................................................................64
4.2.3. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ r le .................................................................65
4.2.4. Quá điện áp và quá dòng điện .......................................................................67
4.2.5. Quá điện áp tạm thời mà chống sét van chịu đựng .......................................68
4.3. Xây dựng bảng số liệu lựa chọn cấu trúc hợp lý cho lưới điện S n Hà - Quảng
Ngãi ...............................................................................................................................69
4.4. Kết luận...................................................................................................................76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................78

R
L
T.

DU

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CĐVH
DCL
DĐNM
DĐTV
ĐD
ĐDK
ĐTCCCĐ
ĐTNĐ
HTĐ
KĐX
ĐPP
MBA
MFĐ
NĐHQ
NĐ
NM
NMMP
NĐTT
SĐĐ
TBA

TBĐ
TĐ
TPĐX
TTK
TTT
TTN

Chế độ vận hành
Dao cách ly
Dong điện ngắn mạch
Dòng điện trở về
Đường dây
Đường dây trên không
Độ tin cậy cung cấp điện
Điện trở nối đất
Hệ thống điện
Không đối xứng
ưới điện phân phối
Máy biến áp
Máy phát điện
Nối đất hiệu quả
Nối đất lặp lại
Ngắn mạch
Ngắn mạch một pha
Nối đất trực tiếp
Sức điện động
Trạm biến áp
Thiết bị điện
Tự động đóng lặp lại
Thành phần đối xứng

Thứ tự khơng
Thứ tự thuận
Thứ tự nghịch

DU

R
L
T.

C
C


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1.

Hệ số tắt dần Df ở tần số f= 50hz

11

1.2.

Chiều dài giới hạn lgh điện cực nối đất đặt nằm ngang để αxk<1

15

1.3.

Hệ số xung kích trong các trường hợp điện trở suất khác nhau

16

2.1.

Điện trở suất của các loại đất khác nhau (ρđ, Ω/km )

23

2.2.

Hệ số hiệu chỉnh tăng cao điện trở suất của đất (km)

24

3.1.

Tổng trở các TPĐX của ĐDK 22kV (Ω/km).

34

4.1.

Dòng điện ICĐ, UTOV và tỷ số TPĐX khi nối đất hiệu quả

51

4.2.

Quá điện áp và quá dòng điện với các cấu trúc lưới khác nhau.

51

4.3.

Quá điện áp tạm thời mà chống sét van chịu đựng

52

4.4.

Độ nhạy của bảo vệ r le với từng loại cấu trúc lưới.

58

4.5.

Chiều dài đường dây cấp điện hiệu quả của các loại cấu trúc

59

4.6.

Tổn thất công suất mạng 22kV - S n Hà

61

4.7.

Tổn thất điện áp mạng 22kV – S n Hà

64

4.8.

Độ nhạy của bảo vệ r le với từng loại cấu trúc lưới.

65

4.9.

Quá điện áp và quá dòng điện với các cấu trúc lưới khác nhau.

67

4.10.

Quá điện áp tạm thời mà chống sét van chịu đựng

68

4.11.

Kết quả tính tốn tiêu chuẩn kỹ thuật, dây AC-70.

69

4.12.

Kết quả tính tốn tiêu chuẩn kỹ thuật, dây AC-95

73

4.13.

Kết quả tính tốn tiêu chuẩn kỹ thuật, dây AC-120

74

4.14.

Kết quả tính toán tiêu chuẩn kỹ thuật, dây AC-185

75

4.15.

Bảng số liệu lựa chọn cấu trúc lưới điện huyện S n Hà

76

C
C

R
L
T.

DU


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

1.1.

ĐPP Bắc Mỹ

6

1.2.

ĐPP Châu Âu

6

1.3.

S đồ thay thế của trang bị nối đất

8

1.4.

Dòng điện đi qua c thể người khi có tiếp xúc gián tiếp với
nguồn điện

9

1.5.

Điện trở người khi tính Utx

10

1.6.

Điện trở người khi tính Ub

12

1.7.

Phễu điện thế

13

2.1.

S đồ NMMP chạm đất mạng trung tính NĐHQ

19

2.2.

Biểu diễn điện áp UA theo điện áp pha và điện áp dây khi
NMMP

20

2.3.

Biểu diễn điện áp UB theo điện áp pha và điện áp dây khi
NMMP

20

2.4.

Mơ hình điện trở suất của đất

23

2.5.

Điện trở suất của đất sét theo độ ẩm

23

2.6.

C
C

R
L
T.

DU

ĐPP và s đồ thay thế
Ce(1),

Ce(1,1)

25
(1)

(1,1)

2.7.

Quan hệ giữa

3.1.

S đồ thay thế MBA 2 cuộn dây

31

3.2.

S đồ thay thế của MBA 3 cuộn dây

32

3.3.

S đồ thay thế TTK của MBA có tổ đấu dây YNdyn

33

3.4.

Khoảng cách trung bình hình học của đư ng dây 22kV

33

3.5.

C a sổ nhập thông số nguồn trên PSS/ADEPT

36

3.6.

Các loại MBA 1 pha

37

3.7.

C a sổ nhập thông số máy biến áp trên PSS/ADEPT

38

3.8.

Các dạng cấu trúc ĐPP 22kV 3 pha 3 dây và 3 pha 4 dây.

39

3.9.

Thông số dạng cấu trúc ĐPP 22kV 3 pha 4 dây

39

3.10.

Kết quả tính tốn tổng trở các thành phần thứ tự.

40

3.11.

C a sổ nhập thông số đường dây trên PSS/ADEPT

41

3.12.

Nhập thông số phụ tải điện cho từng pha

42

3.13.

Nhập thông số phụ tải điện cả 3 pha

42

4.1.

Tỷ số R0/X1 theo chiều dài ĐDK khi ρđất = 100Ωm

44

và IN /IN

theo tỷ số X0/X1

28

viii
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

4.2.

Tỷ số X0/X1 theo chiều dài ĐDK khi ρđất = 100Ωm

44

4.3.

Tỷ số R0/X1 theo chiều dài ĐDK khi ρđất = 100Ωm

45

4.4.

Tỷ số X0/X1 theo chiều dài ĐDK khi ρđất = 100Ωm

45

4.5.

Tỷ số R0/X1 theo chiều dài ĐDK 3AC-95

46

4.6.

Tỷ số X0/X1 theo chiều dài ĐDK 3AC-95

47

4.7.

Tỷ số R0/X1 theo chiều dài ĐDK 3AC-185

48

4.8.

Tỷ số X0/X1 theo chiều dài ĐDK 3AC-185

49

4.9.

Đặc tính UTOV-3f-3d với cấu trúc 3 pha 3 dây (3AC-95)

53

4.10.

Đặc tính UTOV-3f-4d với cấu trúc 3 pha 4 dây (3AC-95+1AC-70)

54

4.11.

Bảo vệ chống chạm đất trên đường dây

55

C
C

DU

R
L
T.


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Xuất phát từ mục tiêu:
- Đảm bảo an toàn, chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện.
- Nâng cao chất lượng quản lý vận hành và phát huy tính hiệu quả kinh tế trong
đầu tư xây dựng các cơng trình điện.
Bộ Năng lượng (nay là Bộ Công thư ng) ban hành Quyết định số 1867
N /KHKT vào ngày 12/9/1994 về quy định các tiêu chuẩn kỹ thuật cấp điện áp trung
thế [17] tạo tiền đề cho việc phát triển ĐPP 22kV. Theo [17]:

+ Mạng 22kV có trung tính trực tiếp nối đất (nối đất hiệu quả).
+ Mạng 22kV có thể có 3 pha 3 dây (s dụng đất làm dây trung tính) hoặc 3
pha 4 dây (dây trung tính riêng hoặc s dụng chung dây trung tính của đường dây hạ
thế).
+ Đối với các lưới điện xây dựng mới phải thiết kế theo tiêu chuẩn cấp điện áp
22kV.
+ Đối với lưới điện cũ phải cải tạo dần sang cấp điện áp 22kV.
Nhưng trong Quyết định số 1867 N /KHKT của Bộ Năng lượng lại không quy
định rõ cấu trúc ĐPP 22kV và hướng dẫn áp dụng cụ thể, do đó đã khơng thống nhất
về cấu trúc ĐPP 22kV giữa các vùng miền. ĐPP 22kV ở miền Nam s dụng cấu
trúc lưới 3 pha 4 dây, còn miền Trung và miền Bắc s dụng cấu trúc lưới 3 pha 3 dây.
Khi đó ĐPP miền Trung nói chung và ĐPP ở Quảng Ngãi nói riêng đang vận
hành với cấu trúc lưới 3 pha 3 dây, chiều dài cấp điện của ĐPP dài hàng chục
kilômét, trong đó có một số tuyến đường dây dài trên 50km. Vận hành lưới điện thực
tế đã cho thấy:
- Trên ĐPP ln tồn tại sự KĐX trong CĐVH bình thường vì gồm phụ tải 1
pha và 3 pha, vì vậy sẽ xuất hiện dòng điện TTK trở về nguồn qua điện trở nối đất và
điểm trung tính của MBA nguồn 22kV, cho nên tại điện trở nối đất của trạm nguồn
luôn tồn tại điện áp có thể gây nguy hiểm cho con người và tại MBA nguồn luôn bị di
điểm trung tính có thể gây nguy hiểm cho thiết bị.
- Đối với những trạm ở vùng có điện trở suất của đất lớn, đặc biệt là các vùng
đồi núi, ĐTNĐ của TBA nguồn 110/22kV theo tiêu chuẩn kỹ thuật phải nhỏ h n
0,5Ω- để x lý vấn đề này hết sức khó khăn.
- Nhiều khi xảy ra trường hợp chạm đất một pha tại điểm xa nguồn, thiết bị bảo
vệ máy cắt đầu nguồn không tác động, hậu quả rất nguy hiểm cho người và động vật.

C
C

DU

R
L
T.


2
Bên cạnh đó cịn gây q điện áp và q dòng điện nên ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của
thiết bị điện, đặc biệt đối với những CSV lắp đặt xa nguồn thì hư hỏng khá phổ biến.
Vì vậy để đảm bảo vận hành đường dây ln an tồn, liên tục và tin cậy trong
các chế độ vận hành, ta cần quan tâm lựa chọn cấu trúc lưới điện sao cho hợp lý, hoặc
tính tốn chiều dài đường dây cấp điện tối ưu của lưới điện phân phối để xác định vị trí
lắp đặt thêm các thiết bị bảo vệ phân đoạn để đảm bảo an toàn khi xảy ra sự cố chạm
đất ở xa nguồn.
Để giải quyết vấn đề trên, đề tài này nghiên cứu tính tốn và lựa chọn cấu trúc
hợp lý lưới điện phân phối 22kV, so sánh tính tối ưu của hai loại cấu trúc lưới 3 pha 3
dây và 3 pha 4 dây. Để từ đó áp dụng cho lưới điện phân phối khu vực miền Trung nói
chung và cụ thể cho lưới điện phân phối huyện S n Hà - Quảng Ngãi nói riêng. Từ đó
làm c sở khoa học để đưa ra đề xuất xây dựng và cải tạo lưới điện hiện tại để nâng
cao tính hiệu quả trong việc đầu tư xây dựng và vận hành hệ thống điện.

C
C

2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài này nghiên cứu sự thay đổi giá trị của dòng điện chạm đất, quá điện áp
tạm thời mà chống sét van phải chịu đựng và độ nhạy của bảo vệ r le khi cấu trúc lưới
điện, điện trở suất của đất và chiều dài đường dây thay đổi.
ập bảng số liệu để đánh giá kết quả và lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới điện phân
phối 22kV dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật về NĐHQ. Từ đó làm c sở cho việc thiết

kế, xây dựng và cải tạo cấu trúc cơng trình ĐPP 22kV tại huyện S n Hà - Quảng
Ngãi.

R
L
T.

DU

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lưới điện phân phối 22kV trung tính trực
tiếp nối đất ở khu vực miền Trung và huyện S n Hà - Quảng Ngãi.
Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chỉ tiêu kỹ thuật về yêu cầu NĐHQ.
- Xác định được chiều dài đường dây cấp điện tối ưu của ĐPP 22kV ở khu
vực miền Trung khi s dụng cấu trúc 3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây.
- Kiểm tra và đánh giá tính tối ưu của ĐPP 22kV huyện S n Hà - Quảng Ngãi
đang trong chế độ vận hành dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật. Từ đó đưa ra một số giải
pháp để nâng cao tính hiệu quả trong việc đầu tư cải tạo, xây dựng và vận hành hệ
thống ĐPP ở đây.
- Tổng hợp kết quả, lập bảng số liệu lựa chọn cấu trúc hợp lý 3 pha 3 dây hoặc
3 pha 4 dây cho ĐPP 22kV nhằm phục vụ công tác quản lý vận hành, qui hoạch và
thiết kế xây dựng cơng trình ĐPP 22kV tại huyện S n Hà - Quảng Ngãi.


3
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- S dụng phần mềm PSS/ADEPT để mơ phỏng, tính tốn ngắn mạch một pha,
ngắn mạch hai pha chạm đất, ngắn mạch 3 pha.
- Tính tốn, xác định giá trị của các tỷ số X0/X1, R0/R1, dòng điện ngắn mạch,...

tại các nút trên đường dây.
- ập bảng so sánh kết quả tính tốn với các tiêu chuẩn kỹ thuật về NĐHQ, tìm
ra tính tối ưu của từng loại cấu trúc.
5. Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa khoa học
- Nghiên cứu các dạng cấu trúc lưới điện trên thế giới, đặc điểm của từng loại
cấu trúc, so sánh được ưu nhược điểm giữa hai loại cấu trúc này.
- Nghiên cứu được một số yếu tố ảnh hưởng đến việc NĐHQ trong ĐPP 22kV
tại khu vực miền Trung nói chung và ĐPP 22kV tại huyện S n Hà - Quảng Ngãi nói
riêng.
- Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT vào việc mơ phỏng, tính tốn trong ĐPP
22kV.

C
C

R
L
T.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Hiện nay, khu vực miền Trung nói chung và huyện S n Hà - Quảng Ngãi nói
riêng đang dự kiến cải tạo và xây dựng phát triển thêm hệ thống ĐPP 22kV. Việc
ứng dụng chư ng trình PSS/ADEPT tính tốn ĐPP 22kV với hai loại cấu trúc lưới 3
pha 3 dây và 3 pha 4 dây, làm c sở cho việc tổng hợp các kết quả tính toán để so sánh
và đánh giá các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của từng loại cấu trúc, đưa ra kết luận về cấu
trúc hợp lý cho từng tuyến.
- Từ đó đưa ra đề xuất về lựa chọn loại cấu trúc hợp lý, nhằm mục đích phục vụ
cho cơng tác quản lý vận hành, qui hoạch và thiết kế xây dựng cơng trình ĐPP 22kV
tại huyện S n Hà - Quảng Ngãi.

DU

6. Đặt tên cho đề tài
Với nhiệm vụ, mục tiêu và đối tượng nghiên cứu như trên, đề tài được đặt tên
là: “Nghiên cứu tính tốn và lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới điện phân phối 22kV huyện
Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi”
7. Bố cục luận văn
MỞ ĐẦU
Chư ng 1: TỔNG QUAN VỀ ƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Chư ng 2: ẢNH HƯỞNG C A C C Y U TỐ Đ N NỐI ĐẤT HIỆU QUẢ
ƯỚI 22KV.


4
Chư ng 3: TỔNG TRỞ HỆ THỐNG VÀ GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
PSS/ADEST
Chư ng 4: T NH TO N VÀ
A CH N CẤU TR C H P Ý ĐPP 22KV
HUYỆN SƠN HÀ – QUẢNG NGÃI

C
C

DU

R
L
T.

5

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1. Cấu trúc lƣới điện phân phối
1.1.1. Sơ lược cấu trúc lưới điện phân phối
LĐPP có nhiệm vụ nhận điện từ trạm biến áp ở cấp điện áp cao có U=110220kV để biến đổi thành cấp trung áp U = 6-35kV và truyền tải điện năng qua mạng
lưới điện trung áp đến các trạm biến áp phụ tải 22/0,4kV hoặc 6-35/0,4kV cấp điện
trực tiếp cho khách hàng s dụng điện.
- Khu vực thành phố, khu công nghiệp: ưới điện được thiết kế theo dạng lưới
điện kín vận hành hở đảm bảo cấp điện từ hai nguồn nhằm nâng cao độ tin cậy cung
cấp điện. ưới điện là tập hợp các xuất tuyến được liên lạc với nhau qua các thiết bị
phân đoạn có thể là dao cách ly cắt có tải ( BS), hoặc máy cắt (CB). Tại đầu nhánh rẽ
có thể lắp đặt cầu chì tự r i hoặc cầu rẽ bằng kẹp cách điện.
- Khu vực nơng thơn: Có mật độ phụ tải thấp chủ yếu dùng ánh sáng sinh hoạt,
lưới điện được thiết kế theo dạng hình tia có phân đoạn. Thiết bị phân đoạn thường
dùng là dao cách ly cắt có tải ( BS), hoặc dao cách ly thơng thường hoặc cầu chì tự
r i tùy theo tính chất và yêu cầu phụ tải.
1.1.2. Kết cấu lưới điện phân phối
1.1.2.1. Khái niệm chung
Kết cấu ĐPP bao gồm kết cấu đường dây tải điện trên không, đường dây cáp
ngầm và các trạm biến áp phụ tải.

C
C

R
L
T.

DU

1.1.2.2. Đường dây tải điện trên khơng
Ngày 12/9/1994 Bộ năng lượng có quyết định số 1867/N -KHKT quy định lưới
điện trung áp Việt Nam sẽ chuyển đổi về một cấp điện áp 22kV.
1.1.2.3. Đường dây cáp ngầm
Đường dây cáp ngầm chỉ được s dụng tại các vị trí quan trọng, vốn đầu tư lớn
từ 2 đến 2,5 lần so với đường dây trên không.
1.2. Các dạng cấu trúc lƣới điện phân phối
Hiện nay, ĐPP được s dụng ở mỗi nước theo mỗi cấu trúc khác nhau. Nhưng
chủ yếu theo hai dạng cấu trúc ĐPP chuẩn của Châu Âu và Bắc Mỹ [6]. Hai cấu trúc
này có điểm giống nhau: dây dẫn, cáp, cách điện, chống sét, MBA; cấu trúc lưới đều
theo dạng hình tia, điện áp và khả năng cung cấp và truyền tải điện là phù hợp và đảm
bảo yêu cầu của các hộ phụ tải. Trong đó, điểm khác nhau c bản giữa hai cấu trúc
lưới Bắc Mỹ và Châu Âu là s đồ, cấu hình cấp điện và ứng dụng khác nhau.


6

Hình 1.1. LĐPP Bắc Mỹ

C
C

Hình 1.2. LĐPP Châu Âu

R
L
T.

Cấu trúc ĐPP theo chuẩn Bắc Mỹ được áp dụng ở các nước như: Nhật, Mỹ.... .
và cấu trúc ĐPP theo chuẩn Châu Âu được áp dụng ở các nước như: Pháp, Đức....

DU

1.2.1. Các đặc điểm cấu trúc LĐPP theo chuẩn Bắc Mỹ
Cấp điện áp thông thường 6, 10, 15 kV. ĐPP có cấu trúc 3 pha 4 dây, trung
tính trực tiếp nối đất. (hình 1.1)
Phụ tải s dụng loại MBA 1 pha. Trường hợp yêu cầu cung cấp điện cho phụ tải
3 pha thì s dụng tổ hợp ba MBA 1 pha thành TBA 3 pha. Phụ tải trên một MBA là
nhỏ, và công suất chỉ khoảng từ 5-50kVA.
Cấp điện áp phía hạ thế là 120/240V, bán kính cấp điện 50-80mét.
1.2.2. Các đặc điểm cấu trúc LĐPP theo chuẩn Châu Âu
Cấp điện áp thơng thường 6, 10, 15, 20kV. ĐPP có cấu trúc 3 pha 3 dây, trung
tính trực tiếp nối đất. (hình 1.2)
MBA phụ tải thường s dụng loại 3 pha. Cũng có một số trường hợp s dụng
MBA 1 pha (điện áp dây) nhưng số lượng gần như rất hạn chế. Phụ tải trên một MBA
là lớn, công suất MBA phụ tải 3 pha thường từ 100-1000kVA.
Cấp điện áp phía hạ thế là 220, 230 hoặc 240V, lớn h n cấp điện áp hạ thế ĐPP
theo cấu trúc Bắc Mỹ.
1.2.3. Ưu nhược điểm của các cấu trúc LĐPP
Với mỗi cấu trúc ĐPP đều có ưu, nhược điểm, để có c sở đề xuất lựa chọn
cấu trúc hợp lý ĐPP 22kV ở Việt Nam, ta so sánh các điểm sau [4]:


7
1.2.3.1. Về vốn đầu tư
Nhìn chung, thiết kế ĐPP theo chuẩn Bắc Mỹ có chi phí thấp h n ĐPP theo
chuẩn Châu Âu. Nhưng thực tế khi xây dựng ĐPP thì cịn có nhiều yếu tố tác động

nên khó để so sánh cụ thể từng hạng mục cơng trình giữa 2 cấu trúc lưới điện với
nhau.
1.2.3.2. An toàn trong vận hành
ĐPP chuẩn Bắc Mỹ: Ngăn ngừa được mối nguy hiểm điện áp tiếp xúc khi có
sự cố. Hiệu quả an toàn cao h n, độ tin cậy về bảo vệ khi có sự cố cao.
Tuy nhiên ĐPP chuẩn Châu Âu: Khi có sự cố chạm đất thì trở kháng trong
trường hợp này cao nên thuận lợi h n cho việc phát hiện điểm sự cố.
1.2.3.3. Độ tin cậy cung cấp điện
Do số lượng khách hàng được cung cấp từ một TBA phụ tải 3 pha lớn h n
nhiều so với TBA phụ tải 1 pha, theo tính tốn mơ phỏng của Nguyen et. (2000) thực
hiện trên 2 dạng cấu trúc lưới phân phối Châu Âu và Bắc Mỹ đưa ra số liệu: tần suất
trung bình mất điện ở lưới điện thiết kế theo chuẩn Châu Âu cao h n 35% so với lưới
điện thiết kế theo chuẩn Bắc Mỹ.
Vì vậy, để đảm bảo cùng mức độ tin cậy cung cấp điện thì ĐPP chuẩn Châu
Âu cần nhiều thiết bị đóng cắt h n.

C
C

R
L
T.

DU

1.2.3.4. Chất lượng điện năng
Lưới điện hạ thế theo thiết kế chuẩn Châu Âu có chiều dài cấp điện lớn, tổn thất
điện năng lớn. Theo kết quả tính tốn, có những trường hợp khi thay đổi giải pháp cấp
điện TBA 3 pha bằng các TBA 1 pha thì tổn thất điện năng trên phần lưới hạ thế giảm
đến khoảng 20-50%.

1.2.3.5. Tính linh hoạt trong vận hành
ĐPP chuẩn Bắc Mỹ với kết cấu lưới s dụng MBA 1 pha, số lượng MBA dự
phịng trong vận hành là ít nhất, việc x lý sự cố, thay thế nhanh gọn nên thời gian mất
điện của phụ tải cũng ít nhất so với ĐPP theo chuẩn Châu Âu.
1.2.3.6. Hành lang lưới điện
Lưới điện chuẩn Bắc Mỹ có thuận lợi với những khu vực đơng dân cư, hành
lang hẹp có thể s dụng các nhánh rẽ 1 pha đi sâu vào khu vực phụ tải. Thuận lợi cho
việc xây dựng các TBA 1 pha có cơng suất nhỏ, diện tích xây dựng trạm cùng chung
diện tích móng cột của đường dây.
Lưới điện chuẩn Châu Âu do có kết cấu lưới 3 pha 3 dây nên khu vực đơng dân
cư, khơng có hành lang thì việc xây dựng đường dây 3 pha rất khó khăn. Ngồi ra,
trạm 3 pha có cơng suất lớn được thiết kế lắp đặt trên 2 cột bê tông hay trên một cột


8
thép lớn nên chiếm nhiều diện tích đất. Làm cho chi phí đền bù giải phóng mặt bằng,
hành lang lưới điện tăng lên.
1.3. Các chế độ nối đất của lƣới điện phân phối
1.3.1. Khái niệm chung về nối đất cho ĐD và TBA
Trong HTĐ, nối đất cho ĐD và tại các TBA bao gồm nối đất an toàn, nối đất
làm việc và nối đất chống sét.
Nối đất tại các vị trí cột trên đường dây và tại các TBA thường có dạng kiểu
cọc, tia, kết hợp.
Điện cực nối đất làm bằng thép hoặc đồng mạ kẽm hoặc nhóm các vật dẫn điện
được liên kết với nhau, chôn dưới đất và tiếp xúc trực tiếp với đất.
Dây nối đất là dây hoặc thanh dẫn bằng kim loại để nối các bộ phận cần nối đất
của TBĐ với điện cực nối đất.
S đồ thay thế của trang bị nối đất gồm điện trở tác dụng R và điện cảm của
bản thân điện cực, điện trở tản rĐ của điện cực với đất và điện dung C của điện cực đối
với điểm có điện thế bằng khơng.

Trong thực tế, có thể bỏ qua điện trở tác dụng R vì R << rĐ, và khơng xét đến
phần điện dung C vì ngay với sóng xung kích thì dịng điện dung cũng rất nhỏ so với
dòng điện qua điện trở tản rĐ, nên s đồ thay thế của trang bị nối đất như hình 1.3 [5].

C
C

R
L
T.

Trong đó: g 

DU

1
, với l là chiều dài của điện cực, các tham số , rĐ phụ thuộc
rĐ .l

vào nhiều yếu tố, tác dụng cũng tùy thuộc vào điều kiện tính tốn cụ thể. Khi dịng
điện tản đi vào trong đất là dòng điện một chiều hay dòng điện xoay chiều tần số cơng
nghiệp, thì ảnh hưởng của khơng đáng kể. Nên trang bị nối đất với bất kỳ hình thức
nào là thẳng đứng hay nằm ngang cũng đều biểu thi bởi trị số rĐ [3].

Hình 1.3. Sơ đồ thay thế của trang bị nối đất
Trang bị nối đất cho TBA được xem là hợp lý khi tìm được cách bố trí tư ng hỗ
các điện cực ngang và dọc sao cho với tổng chiều dài điện cực là bao nhiêu để đạt
được yêu cầu về giá trị điện trở với chi phí đầu tư là nhỏ nhất.

9
1.3.2. Nối đất đất an toàn cho ĐD và TBA
Tai nạn điện giật do tiếp xúc gián tiếp với nguồn điện luôn là nguy c tiềm ẩn.
Để hạn chế mối nguy c này nhằm giảm rủi ro và đảm bảo an toàn cho con người khi
tiếp xúc gián tiếp với nguồn điện, cần phải thực hiện nối đất an toàn.
1.3.2.1. Nối đất an toàn
Nối đất an toàn tại các TBA là nối vỏ các thiết bị điện của TBA vào trang bị nối
đất. Việc nối đất này nhằm mục đích làm giảm điện áp xuất hiện trên vỏ kim loại của
TBĐ khi nó bị hỏng cách điện, và giảm chênh lệch điện thế trên các trang bị nối đất
đặt trên hai chân người đến một giá trị mà con người có thể chịu đựng được.
Hệ thống nối đất an tồn dộc lập và không tham gia vào sự làm việc của lưới
điện.
Hiệu quả của hệ thống nối đất an toàn phụ thuộc vào: loại lưới điện (lưới điện
có trung tính nối đất hay cách đất), điện trở mà dòng điện đi qua, đường đi của dòng
điện xuống đất, giá trị dòng điện...
Tiêu chuẩn để xác định hiệu quả của trang bị nối đất an toàn là điện áp bước Ub
và điện áp tiếp xúc Utx [5]. Do vậy cần quan tâm hai chỉ tiêu này để đánh giá việc nối
đất an toàn.

C
C

R
L
T.

DU

1.3.2.2. Điện áp tiếp xúc và điện áp bước
a. Điện áp tiếp xúc

Điện áp đặt trên c thể người khi tiếp xúc gián tiếp với nguồn điện được gọi là
điện áp tiếp xúc. Đó chính là hiệu điện thế giữa phần c thể chạm vào nguồn điện
(thường là tay người) và chân. Hình 1.4 thể hiện dịng đi qua người khi tiếp xúc gián
tiếp với nguồn điện.

Hình 1.4. Dịng điện đi qua cơ thể người khi có tiếp xúc gián tiếp với nguồn điện


10
Trong hình 1.4, rcđ, rĐ và RN lần lượt là điện trở cách điện, điện trở của trang bị
nối đất được nối vào và điện trở tư ng đư ng của c thể người; ISC, IĐ và IN lần lượt là
dòng điện sự cố, dòng điện chạy qua trang bị nối đất và dòng điện chạy qua c thể
người; U là điện áp giữa pha xảy ra sự cố và đất.
Điện trở tư ng đư ng của mạch điện trong hình 1.4:
RTĐ  rCĐ 

RN .rĐ
rĐ  RN

(1.1)

Với RN được xác định theo hình 1.5 là:
RN  Rng 

Rch  Rg

(1.2)

2

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.5. Điện trở người khi tính Utx
Rch 


4

d
2




4.0,08

 3.

(1.3)

Nếu bề mặt nền trạm có rãi đá dăm có điện trở suất là ρS thì:
Rch=3.CS.ρS
(1.4)

Với CS là hệ số quy đổi điện trở suất, được tính tốn theo cơng thức gần đúng của
Jackson – Several như sau [9].

1
S
C S  1  0,106
(1.5)
0,106  2hS

Trong đó: ρS- điện trở suất của đá dăm, thường ρS = 2.000 ÷ 3.000Ωm
ρ- điện trở suất tính tốn của lớp đất phía bên dưới lớp đá dăm
hS- chiều dày lớp đá dăm, thông thường hS= 0,1 ÷ 0,15m.
Từ (1.2), (1.4) và (1.5) ta viết lại:
3
RN  1.000  CS . S
2

(1.6)


11
Dòng điện sự cố (ISC) được xác định:
I SC 

U
U

RN .rĐ
RTĐ
RN  rĐ

(1.7)

Điện trở cách điện rCĐ phụ thuộc vào điểm chạm chập bên trong TBĐ, thông
thường rCĐĐiện áp tiếp xúc Utx mà c thể người phải chịu đựng được tính:
3
U tx  I N .RN  I N (1.000  CS . S )
2
U tx 

(1.8)

I SC .rĐ
RN
rĐ  RN

(1.9)

Dòng điện đi qua trang bị nối đất:
I Đ  I SC

RN
rĐ  RN

C
C

(1.10)

Thực tế rĐ <
R
L
T.

U tx  I Đ .rĐ  U Đ

(1.11)

Biểu thức (1.11) cho thấy điện áp tiếp xúc Utx phụ thuộc vào dòng điện IĐ chạy
vào trang bị nối đất và điện trở trang bị nối đất RĐ của TBA. Theo tiêu chuẩn IEEE
std. 80:2000, Utx luôn nhỏ h n Uđ và được xác định :
U tx   .U Đ  I Đ max.rĐ
(1.12)

DU

Trong đó α < 1, vì chỉ một phần của dịng điện IĐ tản vào trong đất, phần còn lại
chạy theo trang bị nối đất về nguồn. Dòng điện tản lớn nhất IĐmax được tính [10]:
I Đ max  D f . S f .3I 0

(1.13)

Với Sf- hệ số phân dịng, vì chỉ một phần dòng điện sự cố chạm đất chạy tản vào
đất, với TBA có trung tính NĐTT thì Sf =(0,35 ÷ 0,5); 3I0- giá trị hiệu dụng của dòng
TTK khi sự cố chạm đất; Df- hệ số xét đến ảnh hưởng thành phần tự do của dòng
NMMP trong thời gian duy trì ngắn mạch (hệ số tắt dần) và được tính theo thời gian
cắt NM của lưới điện có tần số 50hz như bảng 1.1.
Bảng 1.1. Hệ số tắt dần Df ở tần số f= 50hz

Tỷ số X/R

t(s)

Số chu
kỳ

10

20

30

40

0,05

2,5

1,269

1,417

1,497

1,545

0,10

5

1,148

1,269

1,356

1,417

0,20

10

1,077

1,148

1,213

1,269

0,30

15

1,052

1,101

1,148

1,192


12
Tỷ số X/R

t(s)

Số chu
kỳ

10

20

30

40

0,40

20

1,039

1,077

1,113

1,148

0,50

25

1,031

1,062

1,091

1,120

0,75

37,5

1,021

1042

1,062

1,082

1,00

50

1,016

1,031

1,047

1,062

Điện áp tiếp xúc lớn nhất Utxmax (còn được gọi là độ dân thế- Ground Potiential
Rise) trên trang bị nối đất được xác định:
U tx max (GPR)  D f .S f .3I 0 .rĐ

(1.14)

b. Điện áp bước
Điện áp bước là hiệu điện thế trên hai chân người khi đứng trên mặt đất (trong
phạm vi dòng điện chạy trong đất) và không tiếp xúc với vật nối đất nào. Thông
thường khoảng cách giữa hai chân người là 0,8 ÷ 1,0m, trong tính tốn thường lấy 1m
[9]. Từ hình 1.6 ta có:

R
L
T.

U b  I N .( Rng  2( Rg  Rch ))

U b  I N .Rng  2 Rch 

C
C

DU

(1.15)

Trong đó: IN là dịng điện chạy qua c thể người từ chân này sang chân kia.
Từ (1.15) ta viết lại:
U b  I N .1000  6CS . S 
(1.16)
Kết quả từ thực nghiệm cho thấy: với cùng một cường độ dòng điện đi qua tim,
thì dịng điện chạy theo đường dẫn chân – chân gấp 25 lần so với dòng điện chạy theo
đường dẫn tay – chân [1]. Với cùng một dòng điện cho phép đi qua người, từ (1.8) và
(1.16) ta có: Utxcp < Ubcp
Trong đó: Utxcp và Ubcp là giới hạn cho phép của điện áp tiếp xúc và điện áp bước
đối với con người.

Hình 1.6. Điện trở người khi tính Ub


13
Vì vậy, trong tính tốn trang bị nối đất người ta thường quan tâm đến Utxcp và lấy
đó làm giới hạn để tính tốn Utx và Ub. Khi hệ thống thỏa mãn chỉ tiêu về Utx thì cũng
thỏa mãn chỉ tiêu Ub [3]. Khi đó dịng điện IĐ chạy qua trang bị nối đất thì đất sẽ là
điện trở đối với dịng IĐ. Ở gần vị trí dịng điện chạy vào đất, điện trở của đất sẽ lớn vì
dịng điện đi qua một lượng đất tư ng đối nhỏ. Ngược lại, càng xa vị trí này, điện trở
của đất sẽ nhỏ. Kết quả là điện trở của đất mà dòng điện chạy qua sẽ giảm theo khoảng
cách đối với điểm dòng điện đi vào đất. Đến một khoảng cách nhất định điện trở của
đất sẽ bằng không (khoảng 20m) [13]. Vùng có mật độ dịng điện bằng khơng gọi là
vùng có điện thế khơng.
Điện thế trên mặt đất sẽ thay đổi theo hình 1.7, gọi là phễu điện thế. Điện thế cực

đại bằng toàn bộ điện áp đặt trên trang bị nối đất (UĐ = IĐ.rĐ) tại vị trí cực tiếp đất (cột
thép hay giá đỡ TBĐ bị chạm đất).

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.7. Phễu điện thế
Hình 1.7 cho thấy: Utx càng nhỏ khi người càng đứng gần điểm dòng điện chạy
vào đất. Nếu người đứng ở vùng điện thế khơng thì Utx = UĐ. Ngược lại, Ub sẽ lớn khi
người đứng gần điểm dòng điện chạy vào đất và sẽ giảm dần khi người đứng xa điểm
này [13].
1.3.2.3. Yêu cầu về nối đất an tồn cho TBA
Mục đích của việc nối đất an toàn là giảm điện áp tiếp xúc và điện áp bước đến
giá trị mà con người có thể chịu đựng được khi tiếp xúc gián tiếp với nguồn điện. Do
đó, điện trở của trang bị nối đất phải đảm bảo sao cho điện áp mà con người chịu đựng
khi tiếp xúc gián tiếp với nguồn điện phải nhỏ h n giá trị cho phép, tức là:
U b  U bcp

U tx  U txcp

(1.18)

Từ (1.11), yêu cầu điện trở của trang bị nối đất an toàn:
rĐ 

U txcp
IĐ

(1.19)

Theo [13] để khơng gây nguy hiểm cho con người thì Utxcp ≤ 40V.


14
1.3.3. Nối đất làm việc cho ĐD và TBA
1.3.3.1. Nối đất làm việc
Nối đất làm việc cho ĐD và TBA là nối đất phần dẫn điện nào đó của TBĐ vào
trang bị nối đất để đảm bảo một chế độ làm việc xác định cho TBĐ. oại nối đất này
bao gồm nối đất trung tính của MBA điện lực và MBA đo lường. Nối đất làm việc
được thực hiện theo yêu cầu của TBĐ để nó tham gia vào quá trình làm việc của HTĐ.
Nối đất trung tính sẽ tạo ra một chế độ làm việc nhất định cho lưới điện.
Trong ĐPP 22kV trung tính NĐTT, dịng điện NMMP IN(1) thường rất lớn, sẽ
làm tiêu hao một phần năng lượng và có thể gây nên các hư hỏng cho TBĐ. Dịng điện
NMMP IN(1) có ảnh hưởng lớn đến điều kiện an tồn cho con người và TBĐ. Vì vậy,
tình trạng chạm đất một pha trong ĐPP được xem như sự cố và được bắt buộc phải
cách ly điểm sự cố ra khỏi lưới điện.
1.3.3.2. Yêu cầu về nối đất làm việc cho TBA
Yêu cầu nối đất làm việc là tạo được đường dẫn cho dòng điện chạm đất từ
điểm sự cố đến điểm chạm đất của trung tính MBA. Đường dẫn này phải:
- iên tục, sẵn sàng và ổn định lâu dài.
- Có khả năng chịu được dịng IN(1).
- Có điện trở đủ nhỏ để điện áp trên trang bị nối đất khơng gây phóng điện cho
TBĐ và trang bị bảo vệ r le.
Trong lưới điện có trung tính nối đất, điện trở của trang bị nối đất làm việc phải

đáp ứng khi xảy ra NMMP IN(1) ở cuối đường dây thì dịng NM đủ lớn để bảo vệ r le
làm việc chắc chắn. Quy phạm trang bị điện 11 TCN-20-2006 yêu cầu độ nhạy của
bảo vệ r le TTK như sau [10]:

C
C

R
L
T.

DU

Kn 

I N(1)
I N(1)

 1,5
I KĐ K at .I kcb

(1.20)

Trong đó: IKĐ- dịng điện khởi động
Ikcb- dịng điện khơng cân bằng, được tính bằng tổng các dịng từ hóa
của các biến dịng điện trên 3 pha
Kat- hệ số an toàn, thường được lấy Kat>1
1.3.4. Nối đất chống sét cho TBA
1.3.4.1. Nối đất chống sét
Nối đất chống sét tại TBA có nhiệm vụ tản dịng điện sét, làm giảm biên độ của

điện áp khí quyển đến giá trị có thể để khơng xảy ra hiện tượng phóng điện hay đánh
thủng cách điện của TBĐ. Quá điện áp khí quyển có thể được gây ra do sét đánh trực
tiếp vào TBA, cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ hay lan truyền điện áp sét từ ĐD


15
vào TBA. Nối đất chống sét bao gồm việc nối đất cho các kim chống sét và các CSV.
Điện trở của trang bị nối đất khi có dịng điện sét đi qua có những đặc điểm sau:
- Dịng điện sét có mật độ j rất lớn, khi đi vào đất tạo nên điện trường E=j.ρ lớn
h n điện trường phóng điện trong đất Eđ (Eđ ≈ 3 ÷ 12V/cm), nên sẽ gây phóng điện
trong đất. úc này, vùng đất xung quanh các điện cực sẽ trở thành vùng dẫn điện, làm
tăng kích thước điện cực, tăng điện dẫn của đất, làm cho điện trở tản xung kích Rxk lớn
h n điện trở tản xoay chiều RĐ. Đặc điểm này thường thấy ở các trang bị nối đất tập
trung có chiều dài khơng.
Rxk = αxk.RĐ
(1.21)
Trong đó: αxk- hệ số xung kích, phụ thuộc vào dòng điện sét, điện trở suất của đất
và hình thức cấu tạo của trang bị nối đất.
- Do tốc độ biến thiên theo thời gian của dòng điện sét lớn (khoảng 30KA/μs) sẽ
tạo ra điện áp giáng trên điện cực nối đất u= (di/dt). úc này điện trở nối đất không
thuần túy là điện trở tản nữa mà trở nên một tổng trở xung kích Zxk có giá trị lớn h n
điện trở tản. Đặc điểm này thường thấy ở các trang bị nối đất phân bố dài.
- Trang bị nối đất tại các TBA thường gặp là dạng nối đất phân bố dài nên cần
quan tâm đến Zxk. Khi chiều dài điện cực ngắn, ảnh hưởng phóng điện trong đất cịn có
thể bù đắp được ảnh hưởng của điện cảm khiến cho Zxk có thể thấp h n RĐ (αxk<1).
Ngược lại khi chiều dài điện cực tăng, ảnh hưởng của điện cảm sẽ làm cho Zxk lớn h n
RĐ (αxk>1). Thực tế, người ta đã đưa ra giới hạn chiều dài điện cực nối đất như bảng
1.2 để đảm bảo αxk<1 [12].

C

C

R
L
T.

DU

Bảng 1.2. Chiều dài giới hạn lgh điện cực nối đất đặt nằm ngang để αxk<1
ρ(Ω.m)
lgh

<500

500

1.000

2000

4000

25

35

50

80

100

1.3.4.2. Yêu cầu về nối đất chống sét cho TBA
Trang bị nối đất cho TBA được xem là đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khi
TB
I S .Z xk  U 50
%

(1.22)

Trong đó: IS- dịng điện sét (thường lấy khoảng 100 ÷ 150kA) và
U50%TB là điện áp phóng điện 50% của TBĐ.
Điều này không thể thực hiện được với điện áp phân phối đến 35kV, vì rất tốn
kém. Như vậy, khơng thể tránh được hiện tượng phóng điện khi có sét, mà có thể giải
quyết bằng cách hạn chế hậu quả của các phóng điện đó như giảm xác suất chuyển từ
hình thức phóng điện tia l a sang hồ quang ổn định hoặc nếu có hồ quang thì phải dập
tắt nhanh để không làm nhảy máy cắt điện [3].