Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Ph©n tÝch c¸c ph¬ng ph¸p lµm gi¶m trÞ sè tiÕp ®Þa ë nh÷ng vïng cã ®iÖn trë suÊt ®Êt cao, ¸p dông thùc tÕ vµo tr¹m biÕn[.]
Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi Luận văn thạc sĩ khoa học Phân tích phơng pháp làm giảm trị số tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, áp dụng thực tế vào trạm biến áp 25000KVA-110/35/22kV Kỳ anh - Hà tĩnh Ngành: Hệ thèng ®iƯn M· sè: 2-06-07 Ngun trÝ dịng Ngi híng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Đình THắng Hà nội 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131535141000000 Mục lục Trang Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chơng I: Những phơng pháp thiết bị nghiên cứu dông sét để xây dựng đồ mật độ sét Việt nam 1.1.ảnh hởng dông sét đến kinh tế xà hội hệ thống điện 1.2.Phơng pháp thiết bị nghiên cứu dông sét 1.Số liệu phóng điện qua vƯ tinh 2.Sè liƯu qua m¹ng tr¹m đa thời tiết sân bay 3.Thiết bị nghiên cứu dông sét đại 1.3.Phơng pháp xử lý sè liƯu 1.Sè liƯu: 2.PhÇn mỊm xư lý số liệu định vị phóng điện 11 1.4.Các kết 13 1.Tiến trình ngày hoạt động dông sét 13 2.Số xung sét phóng điện 15 3.Các dạng xung sét 16 1.5.Xây dựng đồ mật độ sét 19 1.6.Kết luận 22 Chơng II: Vai trò của nối đất vận hành đờng dây 23 trạm biến áp ảnh hởng điện trở nối đất tới suất cắt đờng dây tải 23 điện trung áp 1.ảnh hởng điện trở nối đất tới suất cắt đờng dây không treo dây chống sét 23 2.ảnh hởng điện trở nốt đất đến suất cắt đờng dây 23 không treo dây chống sét có điểm trung tính không nối đất 3.ảnh hởng điện trở nốt đất đến suất cắt đờng dây 27 không treo dây chống sét có điểm trung tính nối đất 4.Nhận xét 2.2.Vai trò nối đất trạm biến áp 31 32 1.Nối đất chống sét 32 2.Nối đất làm việc 33 3.Nối đất an toàn 34 4.Mối liên hệ điện trở nối đất với điện áp tiếp xúc điện áp 35 bớc 2.3.Kết luận 44 Chơng III: Phơng pháp tính toán nối đất trạm biến áp 46 3.1.Tính điện trở nối đất trạm biến áp theo phơng pháp Nga 46 1.Cơ sở tính toán nối đất theo phơng pháp mô hình tơng tự 46 2.Phơng pháp tính điện trở nối đất trạm 48 3.2.Tính điện trở nối đất dạng lới trạm biến áp theo phơng 53 pháp IEEE 3.2.1.Tính toán nối đất dạng lới 53 3.3.Chọn phơng pháp tính cho đề tài 59 3.4 Sử dụng chơng trình đà lập để xem xét trị số tiếp địa số 61 trạm biến áp điển hình 3.5 Kết luận 67 Chơng IV:Những biện pháp làm giảm trị số hệ thống tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao 68 4.1.Hệ thống tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, biện 68 pháp khắc phục 1.Lợi dụng vật tiếp đất tự nhiên có sẵn 69 2.Thay đất gốc có điện trở st ®Êt cao b»ng ®Êt míi cã ®iƯn trë 69 suất đất thấp 3.áp dụng hệ thống tiếp đất hỗn hợp 69 4.Dùng cực tiếp đất chôn sâu 69 5.Dùng cực tiếp đất kéo dài 71 6.Trộn muối ăn đất 71 7.Trộn hoá chất dẫn điện vào đất 73 8.Cực tiếp đất hoá học 76 9.Sử dụng công nghệ hàn nhiệt hoá- Cadweld 77 4.2.ứng dụng biên pháp để giảm trị số tiếp địa trạm 110kV Kỳ 78 anh 1.Thực trạng trạm biến áp 110kV Kỳ anh 78 2.Đánh giá kết nhận đợc lần xử lý hệ thống tiếp 79 địa TBA Kỳ anh 3.Phân tích thiết kế hệ thống nối đất phù hợp với địa hình, địa 79 chất trạm biến áp 110kV Kỳ anh 4.Phân tích hệ thống nối đất phổ biến 79 5.Khảo sát phân tích địa chất khu vực trạm khu vực xung quanh 80 trạm biến áp 6.Xác định trị số hệ thống tiếp địa cần phải đạt đợc trạm biến 85 áp 110kV Kỳ anh 7.Xác định vị trí xây dựng hệ thống tiếp địa bổ sung 86 8.Lựa chọn vật liệu 86 9.Phơng án kỹ thuật thi công 88 10.Tính toán hệ thống tiếp địa bổ sung 88 11.Nhận xét, đánh giá kết 93 Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục 94 Danh mục bảng Trang Bảng 1.1: Số lần cố số lần cố sét số đờng dây tải điện năm 2005 Bảng 1.2 Mẫu số liệu với y vĩ độ, x kinh độ tính từ vị trí tâm trạm 10 Bảng 2.1: Giá trị điện trë nèi ®Êt cét ®iƯn phơ thc ®iƯn trë st đất 32 Bảng 2.2: Hệ số tắt dần Df theo thêi gian sù cè ts 37 R R R R Bảng 3.1: Giá trị hệ thống nối đất tính theo công thức Nga 60 IEEE Bảng 3.2: Thông số hệ thống tiếp địa dạng lới 62 Bảng 3.3: Thông số hệ thống tiếp địa dạng lới chôn điện cực 63 thẳng đứng góc ô lới Bảng 3.4: Khối lợng sắt thép dùng hệ thống tiếp địa trạm 66 Bảng 4.1: Hệ số giảm điện trở suất đất đợc cải tạo muối 72 Bảng 4.2: Giá trị điện trở suất mẫu hoá chất 87 Bảng 4.3: Số liệu tính toán hệ thống tiếp địa trạm 110/35/22kV Kỳ anh 90 Bảng 4.4: Tính kinh tế phơng án 91 Bảng 4.5: Tính kinh tế phơng án 91 Bảng 4.6: Khối lợng vật t phơng án 92 Bảng 4.7: Tính kinh tế phơng án 92 Danh mục hình vẽ Trang Hình 1.1: Kênh xung sét qua máy GPI 10 Hình 1.2: Phóng điện Phú Thụy theo máy ESID 11 H×nh 1.3: BiÕn tr×nh sÐt theo giê ngày trạm Nghĩa đô 13 Hình 1.4: Biến trình sét ngày số trạm định vị sét 14 Hình 1.5: Tần suất xuất sét theo tháng năm 2004 15 Hình 1.6: Số xung sét phóng điện sét 15 Hình 1.7: Dạng sóng kênh điện đặc trng cho sét âm xung đầu ngày 16 22/05/2003 trạm Nghĩa đô Hình 1.8: Dạng kênh sóng điện đặc trng cho sét mây ngày 17 22/5/2003 Nghĩa đô Hình 1.9: Dạng sóng kênh điện đặc trng cho sét dơng ngày 25/5/2003 17 Nghĩa đô Hình 1.10a,b,c,e: Dạng xung sét 19 Hình 1.11: Bản đồ mật độ sét 20 Hình 1.12: Bản đồ ngày dông sét trung bình 21 Hình 2.1: Sơ đồ khối chơng trình tính suất cắt đờng dây trung áp 28 Hình 2.2: ảnh hởng điện trở chân cột tới suất cắt đờng dây 35kV 29 trung tính không nối đất Hình 2.3: ảnh hởng điện trở chân cột tới suất cắt đờng dây 10kV 29 trung tính không nối đất Hình 2.4: ảnh hởng điện trở chân cột tới suất cắt đờng dây 30 6kVtrung tính không nối đất Hình 2.5: ảnh hởng điện trở chân cột đến suất cắt đờng dây22kV 30 trung tính nối đất Hình 2.6: ảnh hởng điện trở chân cột đến suất cắt đờng dây10kV 31 trung tính nối đất Hình 2.7: Sơ đồ xác định điện áp bớc, điện áp tiếp xúc trạm biến áp 35 Hình 2.8: Sơ đồ khối chơng trình tính điện áp bớc điện áp tiếp xúc trạm biến áp 39 Hình 2.9: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện áp 40 bớc lới nối đất có diện tích S= 40x40m2 P Hình 2.10: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc ®iƯn 41 ¸p bíc ë líi nèi ®Êt cã diƯn tích S= 60x60m2 P Hình 2.11: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 41 áp bớc lới nối đất có diện tích S= 80x80m2 P Hình 2.12: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 42 áp bớc lới nối đất chôn thêm 32 điện cực thẳng đứng lb =2,5m, có diện tích S= 40x40m2 R R P Hình 2.13: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 42 áp bớc lới nối đất chôn thêm 48 điện cực thẳng đứng lb =2,5m, có diện tích S= 60x60m2 R R P Hình 2.14: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 43 áp bớc lới nối đất chôn thêm 64 điện cực thẳng đứng l b =2,5m, có diện tích S= 80x80m R R P Hình 3.1: Hệ số tương tự A lưới phụ thuộc vào số lượng 49 mắt lưới m theo cạnh bên lưới tỷ số khác d / S R R Hình 3.2: Hệ số ∆h tính đến ảnh hưởng độ sâu bố trí đến điện R R 49 trở lưới Hình 3.3: Điện trở suất tương đương đất để tính tốn điện trở lưới 50 Hình 3.4: Hệ số ∆ 51 Hình 3.5: Hệ số ∆h R 51 R Hình 3.6: Điện trở suất tương đương tương đối 52 Hình 3.7: Nối đất dạng lưới 54 Hình 3.8: Điện trở điện cực nối đất hình bán cầu 55 Hình 3.9: Giá trị hệ số K1 K2 với hệ thống tiếp đất dạng lưới phụ 58 R R R R thuộc vào tỷ số chiều dài chiều rộng diện tích tiếp đất Hình 3.10: Cọc nối đất chơn lớp đất có điện trở suất khác 58 Hình 3.11: Sơ đồ khối chơng trình tính điện trở nối đất theo phơng 59 pháp Nga IEEE Hình 3.12: Sơ đồ bố trí hệ thống tiếp địa làm ví dụ để tính toán 60 Hình 3.13: Hệ thống tiếp địa định hình trạm biến áp 110kV 62 Hình 3.14: Giá trị điện trở tiếp đất trạm phụ thuộc vào điện trở suất đất, 63 lới không chôn cọc thẳng đứng Hình 3.15: Giá trị điện trở tiếp đất trạm phụ thuộc vào điện trở suất đất, 64 lới chôn điện cực thẳng đứng Hình 3.16: Điện trở nối đất phụ thuộc vào chiều dài cọc với hệ thống 64 nối đất có S=40x40m P Hình 3.17: Điện trở nối đất phụ thuộc vào chiều dài cọc với hệ thống 65 nối đất có S=60x60m2 P P Hình 3.18: Điện trở nối đất phơ thc vµo chiỊu dµi cäc víi hƯ thèng 65 nối đất có S=80x80m2 P Hình 4.1: Quan hệ điện trở suất đất với hàm lợng muối theo độ 73 ẩm đất Hình 4.2: Lợng RES-LO loại đất khác 75 Hình 4.3: Sơ đồ bố trí hệ cực đo sâu đối xứng Wener-Schumberger 81 cách biễu diễn giá trị k điểm đo sâu tuyến R R Hình 4.4: Mặt cắt địa điện tuyến 82 Hình 4.5: Mặt cắt địa điện tuyến 84 Hình 4.6: Sơ đồ bố trí hệ thống tiếp địa trạm bổ sung 90 Mở đầu Mở đầu Việc phát triển nguồn điện nh hệ thống điện vào năm gần đà đợc nhà nớc đầu t xây dựng, đặc biệt chiến lợc phát triển kinh tế xà hội Việt nam năm Đảng đà xác định ngành lĩnh vực khoa học công nghệ cần đợc u tiên có lĩnh vực phát triển lợng điện Vì năm qua công trình điện không ngừng đợc xây dựng nh thuỷ điện Yaly, nhiệt điện Phú Mỹ, thuỷ điện Sơn la, đờng dây siêu cao áp 500kV mạch hàng loạt tuyến đờng dây 220kV, 110kV địa bàn toàn qc ViƯt nam lµ mét níc thc vïng khÝ hËu nhiệt đới nóng ẩm ma nhiều có cờng độ hoạt động dông sét mạnh Thực tế sét đà gây nhiều tác hại đến đời sống sinh hoạt tính mạng ngời gây h hỏng thiết bị, gây nên cố vận hành hệ thống điện Trong thời gian qua đà có nhiều công trình nghiên cứu đà phân vùng mật độ sét lÃnh thổ nớc ta, việc lựa chọn đa đồ mật độ sét chi tiết để phục vụ cho công tác thiết kế bảo vệ chống sét cho đờng dây tải điện trạm biến áp việc cần làm Nối đất khâu quan trọng để bảo vệ an toàn, đảm bảo chế độ làm việc tin cậy cho hệ thống cấp điện trang thiết bị điện Nối đất có tác dụng cân điện tiêu tán lợng áp, dòng xuống đất Những lợng áp, dòng hệ thống điện phóng điện khí ( dông, sét) gây ra, mục đích chung hệ thống nối đất đảm bảo cho thiết bị làm việc theo chế độ đà xác lập bảo vệ an toàn cho ngời, thiết bị nh tài sản khác có cố, nguồn điện ngắn mạch, dòng áp sét thiết bị đóng, cắt nguồn điện gây Vì cần phải xây dựng sở tính toán lập chơng trình tính để xem xét ảnh hởng trị số điện trở nối đất suất cắt lới điện Ngun TrÝ Dịng - Cao häc HƯ thèng ®iƯn 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp Mở đầu trung áp làm sở để đa giải pháp hữu hiệu giảm suất cắt đờng dây trung áp Trong năm gần đờng dây cao áp trạm biến áp trung gian đợc xây dựng nhiều đặc biệt trạm biến áp 110kV/35/22(10)kV Những vấn đề gặp phải đờng dây qua trạm biến áp đặt vùng có điện trở suất đất cao, nên việc lắp đặt hệ thống tiếp địa đảm bảo trị số cho phép công việc khó khăn tốn Mặt khác công tác khảo sát thiết kế hệ thống nối đất số trạm biến áp cha thật đợc kỹ lỡng năm qua riêng Công ty Điện lực I đà có số trạm biến áp 110/35/22(10)kV đa vào vận hành không đạt trị số tiếp địa theo quy định nh trạm biến áp 110kV Kỳ anh, Trạm biến áp 110kV Xuân mai số vị trí cột đờng dây 110kV nh ĐZ 171 E18-1, 172 E15.1 không đạt trị số quy định Nghiên cứu biện pháp làm giảm trị số tiếp địa hệ thống nối đất vùng có điện trở suất đất cao công việc cần thiết Để giải vấn đề nêu đà thực đề tài Phân tích phơng pháp làm giảm trị số tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, áp dụng thực tế vào trạm biến áp 25000KVA-110/35/22kV Kú anh – Hµ tÜnh” Toµn bé néi dung luận văn đợc trình bày với nội dung sau đây: Những phơng pháp thiết bị nghiên cứu dông sét để xây dựng đồ mật độ sét Việt nam 2.Vai trò nối đất đờng dây trạm biến áp Lựa chọn phơng pháp tính toán nối đất trạm biến áp Các giải pháp làm giảm trị số hệ thống tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, áp dụng thực tế trạm biến áp 110kV Kỳ Anh, Hà tĩnh Do tài liệu tham khảo nh khả nghiên cứu nhiều hạn chế luận văn chắn không tránh khỏi sai sót định Kính mong bảo giúp đỡ đóng góp thầy cô bạn đồng nghiệp Nguyễn Trí Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiÖp