NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN HỆ THÓNG NÓI ĐẮT TBA THEO IEEE std80.2000

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ kính trọng cảm ơn đến quí Thầy Cô khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Tôn Đức Thắng tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quí báu cho em suốt thời gian học tập vừa qua Em xin chân thành cảm ơn Thầy Huỳnh Văn Vạn tận tình giúp đỡ hướng dẫn em suốt trình thực luận văn tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến người thân tất bạn bè giúp đỡ động viên em hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng để hoàn thành tốt luận văn này, kiến thức nhiều hạn chế nên việc trình bày thiết kế luận văn cịn nhiều thiếu sót Kính mong bảo thêm từ q Thầy Cơ để luận văn hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Tôn Đức Thắng Tháng 12 năm 2010 SVTH: Trịnh Trung Hưng MSSV: 811127D NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 MỤC LỤC Trang Chương TIÊU CHUẨN IEEE std 80-2000 1.1 Tổng quan tiêu chuẩn IEEE 1.2 Các định nghĩa tiêu chuẩn IEEE 1.3 Các yếu tố gây nguy hiểm đến thể người 1.4 Mạch điện tương đương người bị tai nạn điện 1.5 Ảnh hưởng bề dày lớp đất bề mặt 12 1.6 Giá trị lớn điện áo bước điện áp tiếp xúc 13 1.7 Xem xét nguyên tắc thiết kế 17 1.8 Xác định dòng lớn chạy vào đất 22 1.9 Thiết kế hệ thống nối đất 23 Chương NHỮNG CẢI TIẾN CỦA TIÊU CHUẨN IEEE Std.80-2000 SO VỚI CÁC LẦN XUẤT BẢN TRƯỚC ĐÓ 2.1 Tiêu chuẩn giá trị lớn cho phép điện áp bước tiếp xúc 32 2.2 Phương pháp tính điện áp bước lưới 37 Chương ÁP DỤNG TÍNH TỐN CÁC TRẠM IEE 3.1 Lưới vng khơng có cọc nối đất 41 3.2 Lưới vng có cọc nối đất 46 3.3 Lưới hình chữ nhật có cọc nối đất 49 3.4 Lưới hình chữ L có cọc nối đất 51 Chương ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN IEEE TÍNH TỐN CÁC TRẠM BIẾN ÁP TP HCM 4.1 Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp AN NGHĨA 54 4.2 Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp TÂN HIỆP 58 4.3 Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp TRƯỜNG ĐUA 61 SVTH: Trịnh Trung Hưng MSSV: 811127D NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Chương CHƯƠNG TRÌNH TỰ ĐỘNG TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 63 SVTH: Trịnh Trung Hưng MSSV: 811127D NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các loại điện áp thường xảy bên trạm biến áp Hình 1.2: Dạng sóng xảy cố Hình 1.3 : Vùng tác động thời gian dịng điện lên thể người Hình 1.4: Điện áp tiếp xúc Hình 1.5: Sơ đồ mạch điện áp tiếp xúc Hình 1.6: Điện áp bước Hình 1.7: Sơ đồ mạch điện áp bước Hình 1.8: Quan hệ bề dày lớp đất bề mặt hs hệ số Cs với s=1500m Hình 1.9: Quan hệ giá trị lớn cho phép điện áp bước, điện áp tiếp xúc bề dày lớp đất bề mặt hs Hình 1.10: Quan hệ giá trị lớn cho phép điện áp bước, điện áp tiếp xúc điện trở suất lớp đất bề mặt s Hình 1.11: Quan hệ giá trị lớn cho phép điện áp bước, điện áp tiếp xúc điện trở suất lớp đất bên 1 Hình 1.12: Quan hệ giá trị lớn cho phép điện áp bước, điện áp tiếp xúc hệ số Cs Hình 1.13: Quan hệ giá trị lớn cho phép điện áp bước, điện áp tiếp xúc thời gian tồn cố ts Hình 1.14: Quan hệ điện áp tiếp xúc, điện áp bước bề dày H1 lớp đất thứ (k>0) 1=300.m 2=400.m Hình 1.15: Quan hệ điện áp tiếp xúc, điện áp bước bề dày H1 lớp đất thứ (k mơ hình dây lưới điện 11 x 11 Tổng chiều dài dây dẫn nối lưới : LC  x11x 43  946(m) Tổng chiều dài cọc nối đất : LR  20 x3  60( m ) Tổng chiều dài dây lưới cọc nối đất : LT  946  60  1006( m ) Tổng chiều dài ngoại vi lưới điện : LP  43 x  172( m ) Bước 5: Xác định trở kháng lưới Rg R g   1[  LT 1 (1  )] 20 A  h 20 / A 1 Rg  50[  (1  )]  0.5569() 1006 20 x1849  0.5 20 / 1849 SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 56 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Bước 6: Dòng lưới tối đa IG S f  Ig 3I0 I G  D f I g  S f I D f  0.6 x 6814 x1  4088.4( A) Bước 7:Điện lưới nối đất GPR GPR  I G Rg  4088.4 x 0.5569  2276.8(V ) Bước 8: Điện áp lưới Do lưới hình vng nên : n  na  LC x946   11 Lp 172 K i  0.644  0.148 n  0.644  0.148 x11  2.272 Kh  1 h  h0 1  2 1 D2 ( D  2h)2 h K Km  [ln[   ]  ii ln[ ]] 2 16 hd Dd 4d Kh  (2 n  1) Trong : Kii=1 cọc nối đất đặt dọc theo chu vi lưới điện Km  Em  Em  4.32 (4.3  x0.5)2 0.5 [ln[   ] ln[ ]]  0.6338 2 16 x0.5x0.01 8x4.3x0.01 x0.01 1.225  (2 x11  1)  I G K m K i L C  [1.55  1.22( Lr L2x  L2y )] L R 50 x 4088.4 x 0.6338 x 2.272  282.332(V ) 946  [1.55  1.22( )]60 2 43  43 1   (1  0.5 n  )]  2h D  h D 1 1 Ks  [   (1  0.511 )]  0.4585  x 0.5 4.3  0.5 4.3 Ks  [ SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 57 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Es  Es   1.I G K s K i L C  L R x 8 x x 2  0 ( V ) x  x Bước 9,10 : So sánh E m E to uch , E s E step 70 Ta thấy điện áp E m Es lớn điện áp giới hạn Etouch 70  804.86(V ) ,  Estep 70 = 2553.4(V) thõa mãn yêu cầu thiết kế lưới điện Bước 12 : Thiết kế chi tiết 4.2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP TÂN HIỆP Bước 1: Dữ liệu vùng đất Số liệu với A=45 x 60= 2700   m     Bước 2: Kích thước vật dẫn Như phân tích phía ta chọn dây thép mạ đồng AWG có d= 0.01 (m) Bước 3: Điện áp bước tiếp xúc giới hạn K    1 30  50    , 30  50   1 hs  0.102  Cs  0.7 Estep 70  (1000  6Cs  s )0.157 / ts Estep 70  (1000  x0.7 x 2500)0.157 / 0.5  2553.36(V ) Etouch 70  (1000  1.5Cs  s )0.157 / ts Etouch 70  (1000  1.5 x 0.7 x 2500)0.157 / 0.5  804.864(V ) Bước 4: Thiết kế ban đầu Chọn D= m => mơ hình dây lưới điện 10 x 13 Tổng chiều dài dây dẫn nối lưới : LC  (10 x 60)  (13 x 45)  1185( m ) Tổng chiều dài cọc nối đất : LR  20 x3  60(m ) Tổng chiều dài dây lưới cọc nối đất : LT  1185  60  1245( m ) Tổng chiều dài ngoại vi lưới điện : LP  (2 x 45)  (2 x 60)  210( m ) SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 58 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Bước 5: Xác định trở kháng lưới Rg R g   1[ R g  50[  LT 1 (1  )] 20 A  h 20 / A  1245 1 (1  )]  0.4616(  ) 20 x 2700  0.5 20 / 2700 Bước 6: Dòng lưới tối đa IG S f  I g 3I0 I G  D f I g  S f I D  x x  8 ( A ) f Bước 7: Điện lưới nối đất GPR GPR  I G Rg  4088.4 x 0.4616  1887.4(V ) Bước 8: Điện áp lưới Do lưới hình chữ nhật nên : n  n a n b  LC Lp Lp A  x1 210 210  1 4 2700 Ki  0.644  0.148n  0.644  0.148 x11.34  2.323 Kh  1 h  h0 1 0.5  1.225 1 D2 ( D  2h)2 h K Km  [ln[   ]  ii ln[ ]]  (2 n  1) 2 16 hd Dd 4d Kh Trong : Kii=1 cọc nối đất đặt dọc theo chu vi lưới điện 52 (5  x0.5)2 0.5 Km  [ln[   ] ln[ ]]  0.6712 2 16 x0.5x0.01 8x5x0.01 x0.01 1.225  (2 x11.344  1) SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 59 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Em  Em   1.I G K m K i L C  [1 5  2 ( Lr L  L 2y x )] L R x 8 x x 3  8 (V ) 1  [1 5  2 ( )]6 452  602 1 (1  n  )]    2h D  h D 1 1 Ks  [   (1  1 4  )]   x 5  5 Ks  Es  Es  [  1.I G K s K i L C  L R x 8 x x 3  2 2 (V ) x 1  x Bước 9,10 : So sánh E m E touch 70 , Es Estep 70 Ta thấy điện áp E m Es lớn điện áp giới hạn Etouch 70  804.86(V ) ,  Estep 70 = 2553.4(V) thõa mãn yêu cầu thiết kế lưới điện Bước 12 : Thiết kế chi tiết 4.3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP TRƯỜNG ĐUA Bước 1: Dữ liệu vùng đất Số liệu với A=39 x 61= 2379   m                Bước 2: Kích thước vật dẫn Như phân tích phía ta chọn dây thép mạ đồng AWG có d= 0.01 m Bước 3: Điện áp bước tiếp xúc giới hạn K    1 30  50    , 30  50   1 hs  0.102  Cs  0.7 Estep 70  (1000  6Cs  s )0.157 / ts Estep 70  (1000  x 0.7 x 2500)0.157 / 0.5  2553.36(V ) Etouch 70  (1000  1.5Cs  s )0.157 / t s Etouch 70  (1000  1.5 x 0.7 x 2500)0.157 / 0.5  804.864(V ) SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 60 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Bước 4: Thiết kế ban đầu Chọn D= 5.5 m => mơ hình dây lưới điện x 12 Tổng chiều dài dây dẫn nối lưới : LC  (18 x 60.5)  (12 x 38.5)  946( m ) Tổng chiều dài cọc nối đất : L R  20 x  60( m ) Tổng chiều dài dây lưới cọc nối đất : LT  946  60  1006( m ) Tổng chiều dài ngoại vi lưới điện : LP  (2 x38.5)  (2 x 60.5)  200( m ) Bước 5: Xác định trở kháng lưới Rg R g   1[  LT 1 (1  )] 20 A  h 20 / A 1 Rg  50[  (1  )]  0.4981() 1006 20x2379  0.5 20 / 2379 Bước 6: Dòng lưới tối đa IG S f  Ig 3I0 I G  D f I g  S f I D f  x x  8 ( A ) Bước 7: Điện lưới nối đất GPR GPR  I G R g  4088.4 x 0.4981  2036.5(V ) Bước 8: Điện áp lưới Do lưới hình chữ nhật nên : n  n a n b  LC Lp Lp A  x946 200 200  6 2379 K i  0.644  0.148 n  0.644  0.148 x 9.6263  2.0687 Kh  1 h  h0 1  2 1 D2 ( D  2h)2 h K Km  [ln[   ]  ii ln[ ]]  (2 n  1) 2 16 hd Dd 4d Kh SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 61 NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Trong : Kii=1 cọc nối đất đặt dọc theo chu vi lưới điện 5.52 (5.5  x0.5)2 0.5 Km  [ln[   ] ln[ ]]  0.7204 2 16 x0.5 x0.01 x5.5 x0.01 x0.01 1.225  (2 x9.6263  1) Em  Em   I G K m K i L C  [1 5  2 ( Lr L  L 2y x )] L R x 8 x x  3(V )  [1 5  2 ( )]6  12 1   (1  0.5 n  )]  2h D  h D 1 1 (1  0.5 9.6263 )]  0.4289 Ks  [    x 0.5 5.5  0.5 5.5 Ks  Es  Es  [  1.I G K s K i L C  L R x 8 x x  (V ) x  x Bước 9,10 : So sánh E m E touch 70 , Es Estep 70 Ta thấy điện áp E m Es lớn điện áp giới hạn Etouch70  804.86(V ) ,  E step 70 = 2553.4(V) thõa mãn yêu cầu thiết kế lưới điện Bước 12 : Thiết kế chi tiết SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 62 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH TỰ ĐỘNG TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT  GIỚI THIỆU Chương trình tạo sinh viên Trịnh Trung Hưng khoa điện trường đại học TÔN ĐỨC THẮNG tháng 12 năm 2010 Đây chương trình dùng để tính tốn hệ thống nối đất theo tiêu chuẩn IEEE Std.802000 , viết matlab giao diện guide  HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG : Đầu tiên ta chạy file ChuongTrinhTinhToanHeThongNoiDat.figure Chương trình có giao diện sau : SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 63 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Sau ta nhập thơng số trạm biến áp vào.Trong khoảng cách D khoảng cách dây lưới với , đường kính dây dẫn ta lấy 0.01 Sau nhập thơng số ta bắt đầu tính tốn cách nhấn nút bên dưới.Ở ta có nút bấm tính tốn tương ứng với số bước tiêu chuẩn Khi ta nhấn nút chạy hết hình SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 64 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Và nút vẽ đồ thị SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 65 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 66 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Sau nút vẽ lưới SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 67 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Viết Đạn, Giáo trình kĩ thuật điện cao áp, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1972 [2] Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nôi Năm 2002 [3] TS Quyền Huy Ánh Giáo Trình Cung Cấp Điện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Năm 2006 [4] TS Quyền Huy Ánh Giáo Trình An Tồn Điện Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Năm 2007 [5] ANSI/IEEE Std 80- 2000, IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding, Institute of Electrical and Electronics Engineers, ISBN 471-853933, New York, NY, 2000 SVTH : TRỊNH TRUNG HƯNG Page 68 ... SVTH: Trịnh Trung Hưng MSSV: 811127D NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000 Chương CHƯƠNG TRÌNH TỰ ĐỘNG TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 63 SVTH: Trịnh Trung Hưng MSSV:... góp ý kiến xây dựng q Thầy (Cơ) bạn Tp.HCM, Tháng 12 năm 20010 Sinh viên thực Trịnh Trung Hưng SVTH: Trịnh Trung Hưng MSSV: 811127D NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA THEO IEEE std80-2000... theo hàng rào Nhiều dây dây có tiết diện lớn dùng để nối vào hệ thống nối đất nơi có tập trung dịng lớn trung tính máy biến áp, máy phát.Sự kết nối dọc tạo nhiều đường cho dịng cố làm điện áp