Tài liệu Tính toán nối đất cho trạm 110/35 KV pdf

đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
61

Chơng 4
Tính toán nối đất cho trạm 110/35 kv

4.1- Giới thiệu chung v một số vần đề kỹ thuật khi tính
toán nối đất trạm biến áp.
Nhiệm vụ của nối đất l tản dòng điện xuống đất để đảm bảo cho điện
thế trên vật nối đất có trị số bé. Hệ thống nối đất l một phần quan trọng
trong việc bảo vệ quá điện áp, do đó việc nối đất của trạm biến áp, các cột
thu lôi, các đờng dây, các thiết bị chống sét phải đợc tính toán cụ thể
trong khi thiết kế.
Nối đất lm việc.
Nhiệm vụ chính l đảm bảo sự lm việc bình thờng của thiết bị, hoặc
một số bộ phận của thiết bị yêu cầu phải lm việc ở chế độ nối đất trực tiếp.
Thờng l nối đất điểm trung tính máy biến áp. Trong hệ thống điện có
điểm trung tính trực tiếp nối đất, nối đất của máy biến áp đo lờng v các
kháng điện dùng trong bù ngang trên các đờng dây cao áp truyền tải điện.
Nối đất chống sét.
Có tác dụng lm tản dòng điện sét vo trong đất (khi sét đánh vo cột
thu lôi hay đờng dây) để giữ cho điện thế mọi điểm trên thân cột không
quá lớn tránh trờng hợp phóng điện ngợc từ cột thu lôi đến các thiết bị
cần đợc bảo vệ.
Nối đất an ton.
Có tác dụng đảm bảo an ton cho con ngời khi cách điện bị h hỏng.
Thực hiện nối đất an ton bằng cách nối đất các bộ phận kim loại không
mang điện nh vỏ máy, thùng dầu máy biến áp, các giá đỡ kim loại để khi
cách điện bị h hỏng do lão hoá thì trên các bộ phận kim loại sẽ có một điện
thế nhỏ không nguy hiểm (nếu không nối đất thì điện thế ny sẽ lm nguy

hiểm đến con ngời khi chạm vo chúng). Do đó nối đất các bộ phận ny l
để giữ điện thế thấp v bảo đảm an ton cho con ngời khi tiếp xúc với
chúng.Về nguyên tắc l phải tách rời các hệ thống nối đất nói trên nhng
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
62

trong thực tế ta chỉ dùng một hệ thống nối đất chung cho các nhiệm vụ.
Song hệ thống nối đất chung phải đảm bảo yêu cầu của các thiết bị khi có
dòng ngắn mạch chạm đất lớn do vậy yêu cầu điện trở nối đất phải nhỏ.
Khi điện trở nối đất cng nhỏ thì có thể tản dòng điện với mật độ lớn, tác
dụng của nối đất tốt hơn an ton hơn. Nhng để đạt đợc trị số điện trở nối
đất nhỏ thì rất tốn kém do vậy trong tính toán ta phải thiết kế sao cho kết
hợp đợc cả hai yếu tố l đảm bảo về kỹ thuật v hợp lý về kinh tế.
Một số yêu cầu về kỹ thuật của điện trở nối đất:
+ Đối với các thiết bị điện nối đất trực tiếp, yêu cầu điện trở nối đất phải
thoả mãn: R 0,5.(Theo tiêu chuẩn nối đất an ton trang 189 giáo trình
kỹ thuật điện cao áp).
+ Đối với các thiết bị có điểm trung tính không trực tiếp nối đất thì:


I
R
250

+ Đối với hệ thống có điểm trung tính cách điện với đất v chỉ có một hệ
thống nối đất dùng chung cho cả thiết bị cao áp v hạ áp thì:


I

125
R

+ Khi dùng nối đất tự nhiên nếu điện trở nối đất tự nhiên đã thoả mãn
yêu cầu của các thiết bị có dòng ngắn mạch chạm đất bé thì khong cần nối
đất nhân tạo nữa. Còn nếu điện trở nối đất tự nhiên không thoả mãn đối với
các thiết bị cao áp có dòng ngắn mạch chạm đất lớn thì ta phải tiến hnh
nối đất nhân tạo v yêu cầu trị số của điện trở nối đất nhân tạo l: R

1

.
Bất kỳ một hệ thống nối đất no cũng phải có các điện cực chôn trong
đất v nối với thiết bị m ta cần nối đất (điện cực thờng sử dụng l các cọc
sắt thẳng đứng hay các thanh di nằm ngang) các điện cực ny đợc chôn
trong đất
có mức tản dòng điện sét phụ thuộc vo trạng thái của đất (vì đất l môi
trờng không đồng nhất, khá phức tạp, nó phụ thuộc vo thnh phần của
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
63

đất nh các loại muối, a xít ... chứa trong đất ). Điều kiện khí hậu cũng ảnh
hởng đến độ dẫn điện của đất.
ở Việt nam khí hậu thay đổi theo từng mùa độ ẩm của đất cũng thay đổi
theo dẫn đến điện trở suất cuả đất cũng biến đổi trong phạm vi rộng. Do
vậy trong tính toán thiết kế về nối đất thì trị số điện trở suất của đất dựa
theo kết quả đo lờng thực địa v sau đó phải hiệu chỉnh theo hệ số mùa,
mục đích l tăng cờng an ton.
Công thức hiệu chỉnh nh sau:

tt
=

đ
.K
m
Trong đó:


tt
: l điện trở suất tính toán của đất.


đ
: điện trở suất đo đợc của đất.
K
m
: hệ số mùa của đất.
Hệ số K phụ thuộc vo dạng điện cực v độ chôn sâu của điện cực.
Đối với trạm biến áp ta thiết kế có cấp điện áp 110/35kV v các cột thu
lôi độc lập do đó ta sử dụng hình thức nối đất tập trung để có hiệu quả tản
dòng điện tốt nhất.
Mặt khác do đặt các cột thu lôi trên x nên phần nối đất chống sét ta nối
chung với mạch vòng nối đất của trạm.

4.2- Các số liệu dùng để tính toán nối đất.
Điện trở suất đo đợc của đất:

đ

= 1,3.10
4


/cm =1,3.10
2


/m.
Điện trở nối đất cột đờng dây: R
c
= 20

.
Dây chống sét sở dụng loại C- 70 có điện trở đơn vị l: R
o
=2,38

/km.
Chiều di khoảng vợt đờng dây l:
Đối với 110kV: l = 150m.
Dạng sóng tính toán của dòng điện sét:




=
<=
dss
dss

khiII
tkhit.aI
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
64

Trong đó:
a: độ dốc dòng điện sét a = 30kA/

s
I: biên độ dòng điện sét I = 150kA


đs
: thời gian đầu sóng lấy bằng 5

s =
s
a
I
s
ds
=== 5
30
150


I
s

đs
I t
Hình (41) : Dạng sóng của dòng sét.


4.3- trình tự tính toán.
Trạm điện thiết kế có điện áp l 110/35kV, phía 110kV l mạng điện có
trung tính trực tiếp nối đất nên yêu cầu của nối đất an ton l: R

0,5

.
Thnh phần điện trở nối đất R gồm hai thnh phần:
+ Điện trở nối đất tự nhiên (R
tn
).
+ Điện trở nối đất nhân tạo (R
nt
).
Đối với các thiết bị có điểm trung tính trực tiếp nối đất (có dòng chạm
đất lớn) thì yêu cầu điện trở nối đất nhân tạo phải có trị số nhỏ hơn 1

.
Vậy điều kiện nối đất l:

(4 2 )
(4 1 )

)(R
)(,R//R
t.n
t.nn.t
1
50
Từ đó rút ra:

)(
,R
,.R
R
n.t
n.t
t.n



50
50


4.3.1- Điện trở nối đất tự nhiên.
R
t.n
= 1,25

(đã cho trớc).
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
65


4.3.2- Điện trở nối đất nhân tạo.

)(,
,,
,.,
,R
,.R
R
n.t
n.t
t.n
=

=

8330
50251
50251
50
50

Ta sẽ tính toán thiết kế hệ thống nối đất theo điều kiện điện trở nối đất
nhân tạo l: R
n.t.yc

0,833

.
4.3.3- Tính nối đất nhân tạo của trạm 110kV.
Đối với trạm biến áp 110kV khi thiết kế hệ thống nối đất nhân tạo ta sử
dụng hình thức nối đất theo mạch vòng có chôn cọc.
Mạch vòng bao quanh trạm có hình chữ nhật ABCD có kích thớc nh
sau:
Chiều di l
1
= 57m ; Chiều rộng l
2
= 56,55m.
Sơ đồ nối đất mạch vòng có chôn cọc của trạm nh hình (4 2 ):

B
A
D
C
Hình (4 2 ): Sơ đồ nối đất mạch vòng có chôn cọc của
l
1
l

Hệ thống nối đất mạch vòng của trạm ta chọn cọc loại thép góc 50x50x5,
chiều di l =2,5m với lý do l để thuận lợi cho việc thi công m vẫn đảm bảo
độ dẫn điện tốt. Mạch vòng nối giữa các cọc dùng loại sắt dẹt có kích thớc
50x5.
Sơ đồ bố trí mạch vòng cọc trong hệ thống nối đất của trạm nh hình (4
3 ):
a: l khoảng cách giữa các cọc theo chu vi mạch vòng.
đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện cao áp
Trần Tử Bình - HTĐ.K35 Trang
66

l: chiều di cọc l = 2,5m.
t: độ chôn sâu cọc t =0,8m.







t
a
l=2,5m

Điện trở tản nhân tạo đối với mạch vòng có chôn cọc đợc xác định theo
công thức sau:

)(
R..n.R
R.R
R
v.mcv.mc
v.mc
t.n
34
+
=

Trong đó:
R
c
: l điện trở tản nối đất của cọc (

).
R
m.v
: l điện trở tản nối đất của mạch vòng (

).
n : l số cọc sử dụng.


m.v
v

c
: tơng ứng l hệ số sử dụng mạch vòng, sử dụng cọc phụ

thuộc vo số cọc v tỷ số
l
a

Tính điện trở của mạch vòng quanh trạm R
m.v
:

)()(
d.t
L.k
ln
L..
R
v.m
44
2
2









=

Trong đó:

=

đo
.K
mùa (thanh)
l điện trở suất tính toán của mạch vòng.Tra bảng (2
1)
sách hớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA ta có:
Hình (4 3 ): Sơ đồ bố trí mạch vòng cọc trong hệ thống nối đất của
t