1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Nghiên cứu giải pháp chống sét toàn diện của hãng abb cho nhà máy điện mặt trời 2

119 0 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên cứu giải pháp chống sét toàn diện của hãng ABB cho nhà máy điện mặt trời
Tác giả Trần Văn Giỏi, Trần Văn Toàn
Người hướng dẫn Th.S Lê Công Hân
Trường học Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử
Thể loại Đồ án tốt nghiệp đại học
Năm xuất bản 2022
Thành phố Đà Nẵng
Định dạng
Số trang 119
Dung lượng 6,47 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH (21)
    • 1.1. ĐE DỌA TỪ SÉT (21)
      • 1.1.1. Thiệt hại do sét (21)
        • 1.1.1.1. Thiệt hại tới kết cấu (21)
        • 1.1.1.2. Ảnh hưởng của sét lên kết cấu (21)
        • 1.1.1.3. Nguồn và các kiểu thiệt hại cho một kết cấu (21)
      • 1.1.2. Kiểu tổn thất (22)
    • 1.2. RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT THEO TIÊU CHUẨN IEC 62305-2/BS EN 62305-2 (23)
      • 1.2.1. Phạm vi áp dụng (0)
      • 1.2.2. Những thiệt hại, tổn thất do sét (0)
      • 1.2.3. Rủi ro và thành phần rủi ro (24)
      • 1.2.4. Tổng hợp những thành phần rủi ro (0)
      • 1.2.5. Đánh giá rủi ro (0)
    • 1.3. CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT (0)
      • 1.3.1. Bảo vệ chống sét trực tiếp (26)
      • 1.3.2. Bảo vệ chống sét lan truyền (28)
    • 1.4. HỆ THỐNG CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP (29)
      • 1.4.1. Hệ thống chống sét đánh trực tiếp dùng điện cực Franklin (0)
        • 1.4.1.1. Điện cực thu sét (29)
        • 1.4.1.2. Dây thoát sét (30)
        • 1.4.1.3. Hệ thống điện cực tiếp đất (31)
      • 1.4.2. Hệ thống chống sét đánh trực tiếp phát tiên đạo sớm (0)
        • 1.4.2.1. Điện cực thu sét phát tiên đạo sớm (31)
        • 1.4.2.2. Dây thoát sét (32)
        • 1.4.2.3. Hệ thống điện cực tiếp đất (32)
    • 1.5. THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN (SPD) (32)
      • 1.5.1. Nguyên tắc lựa chọn (32)
      • 1.5.2. Yêu cầu kỹ thuật (33)
      • 1.6.1. Các tiêu chuẩn chống sét của IEC (Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế) (0)
      • 1.6.2. Tiêu chuẩn chống sét và tiếp địa của Việt Nam (34)
  • CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNG DÒNG OPR – ABB. .16 2.1. BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP DÒNG OPR (35)
    • 2.1.1. Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ phát tia tiên đạo sớm (Early (0)
      • 2.1.1.1. Khái niệm công nghệ phát tia tiên đạo sớm (ESE) (35)
      • 2.1.1.2. Điều kiện cài đặt (36)
      • 2.1.1.3. Ứng dụng công nghệ (36)
    • 2.1.2. Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng điện cực đơn (0)
      • 2.1.2.1. Khái niệm chống sét đánh trực tiếp bằng điện cực đơn (37)
      • 2.1.2.2. Điều kiện cài đặt (37)
      • 2.1.2.3. Ứng dụng công nghệ (37)
    • 2.1.3. Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất (0)
      • 2.1.3.1. Khái niệm chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất (38)
      • 2.1.3.2. Điều kiện cài đặt (38)
    • 2.1.4. Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất kéo dài (0)
      • 2.1.4.1. Khái niệm hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất kéo dài (39)
      • 2.1.4.2. Điều kiện cài đặt (39)
      • 2.1.4.3. Ứng dụng công nghệ (39)
    • 2.2. TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP (0)
    • 2.3. MỘT SỐ KIM THU SÉT OPR-ABB (40)
      • 2.3.1. Kim thu sét OPR 30 (40)
      • 2.3.2. Kim thu sét OPR 45 (40)
      • 2.3.3. Kim thu sét OPR 60 (41)
  • CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN DÒNG OVR – ABB (42)
    • 3.1. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ HÌNH THÀNH (0)
    • 3.2. NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH VÀ TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG (43)
      • 3.2.1. Nguyên nhân hình thành (43)
      • 3.2.2. Tiêu chuẩn áp dụng – vị trí lắp đặt (0)
      • 3.2.3. Cách chọn SPD (0)
        • 3.2.3.1. Theo khu vực – địa hình (45)
        • 3.2.3.2. Tiêu chí hoạt động (0)
        • 3.2.3.3. Sơ đồ mạch điện (46)
        • 3.2.3.4. Thông số quan trọng để chọn mã (47)
        • 3.2.3.5. Kiểm chứng (IEC 62305-4) (48)
    • 3.3. THIẾT BỊ THEO TIÊU CHUẨN IEC/EN 61643-11:2012 (48)
      • 3.3.1. Ưu điểm của thiết bị theo chuẩn IEC/EN 61643 (48)
      • 3.3.2. Nhận diện thiết bị (49)
      • 3.3.3. Mô hình bảo vệ (49)
    • 3.4. CÁCH CHỌN LỰA CHỐNG SÉT LÀN TRUYỀN (0)
      • 3.4.1. Các thiết bị chống sét lan truyền cần thiết (0)
        • 3.4.2.2. Cường độ dòng sét (50)
        • 3.4.2.3. Các thông số cần biết với thiết bị sét 1 pha và 3 pha (50)
        • 3.4.2.4. Các thông số cần biết với thiết bị cắt lọc sét 1 pha và 3 pha (51)
      • 3.4.3. Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền phù hợp (0)
        • 3.4.3.1. Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền theo đặc điểm hệ thống điện (51)
        • 3.4.3.2. Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền theo vùng bảo vệ (51)
        • 3.4.3.3. Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền theo phân loại Type (52)
  • CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT (53)
    • 4.1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT (53)
      • 4.1.1. Nguyên tắc thiết kế (53)
      • 4.1.2. Chọn vật liệu làm điện cực tiếp đất (53)
      • 4.1.3. Lựa chọn loại hệ thống tiếp đất (53)
      • 4.1.4. Tính toán hệ thống tiếp đất (0)
      • 4.1.5. Sử dụng hóa chất cải tạo đất (0)
    • 4.2. XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT (0)
      • 4.2.1. Cơ sở tính toán (55)
      • 4.2.2. Nội dung tính toán (55)
    • 4.3. XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT (0)
      • 4.3.1. Cơ sở tính toán (55)
      • 4.3.2. Nội dung tính toán (55)
        • 4.3.2.1. Tính toán chọn tiết diện dây dẫn cho lưới nối đất (55)
        • 4.3.2.2. Xác định điện trở hệ thống lưới nối đất (55)
        • 4.3.2.3. Sử dụng giếng nối đất tăng cường để giảm điện trở của hệ thống (56)
    • 4.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT (0)
      • 4.4.1. Các phương pháp đo điện trở suất của đất (0)
        • 4.4.1.1. Xác định điện trở suất của đất theo phương pháp thăm dò điện cực tiếp đất mẫu (57)
        • 4.4.1.2. Xác định điện trở suất của đất theo phương pháp đo sâu thăm dò đối xứng (phương pháp đo điện vật lý) (58)
      • 4.4.2. Các phương pháp tính toán điện trở hệ thống nối đất (0)
        • 4.4.2.1. Tính toán điện trở tiếp đất trong đất đồng nhất (59)
        • 4.4.2.2. Tính toán điện trở tiếp đất trong đất không đồng nhất (63)
        • 4.4.2.3. Tiếp đất dạng lưới (65)
  • CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT CHO DỰ ÁN NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI KCN CHÂU ĐỨC – BÀ RỊA – VŨNG TÀU (66)
    • 5.1. GIỚI THIỆU VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH (66)
      • 5.1.1. Giới thiệu công trình (66)
      • 5.1.2. Vị trí nhà máy (67)
      • 5.1.3. Quy mô nhà máy (67)
      • 5.1.4. Phương án đấu nối (0)
      • 5.1.5. Quy mô trạm phân phối (68)
    • 5.2. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CÁC THIẾT BỊ CHÍNH (0)
      • 5.2.1. Thông số tấm pin (68)
      • 5.2.3. Thông số máy biến áp 0,34/22kV (0)
      • 5.2.4. Thông số tủ RMU (72)
      • 5.2.5. Thông số hộp gom dây (73)
    • 5.3. TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP (0)
    • 5.4. TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN (0)
      • 5.4.1. Phương án chống sét lan truyền cho giàn PV (0)
      • 5.4.2. Phương án chống sét lan truyền cho nhà máy (0)
    • 5.5. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT VÀ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT (0)
      • 5.5.1. Tính toán nối đất chống sét trực tiếp (0)
      • 5.5.2. Tính toán nối đất an toàn cho trạm biến áp 110kV theo tiêu chuẩn IEEE 80- (0)

Nội dung

Trang 1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPĐẠI HỌCNGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬCHUYÊN NGÀNH:HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆNĐỀ TÀI:NGHIÊN C

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH

ĐE DỌA TỪ SÉT

1.1.1.1 Thiệt hại tới kết cấu

- Thiệt hại do sét đánh trực tiếp: Sét đánh vào các kết cấu của công trình có thể gây hư hại tài sản, hệ thống điện điện tử bên trong công trình và đặc biệt trong đó còn có con người.

- Thiệt hại do sét lan truyền trên đường nguồn: Khi sét đánh gần công trình hay khi sét đánh trực tiếp hoặc gần các đường dây cấp nguồn hay các đường dây dịch vụ(các hệ thống dây dẫn điện chính, các đường dây thông tin liên lạc,…) kết nối đến công trình thì các thiết bị bên trong công trình có thể hư hỏng do quá áp sét gây ra.

1.1.1.2 Ảnh hưởng của sét lên kết cấu

Các đặc trưng chính của kết cấu liên quan đến ảnh hưởng của sét bao gồm:

- Kiểu kết cấu (ví dụ như kết cấu gỗ, kết cấu gạch, kết cấu bê tông, kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu khung thép).

- Chức năng (nhà ở, văn phòng, trang trại, nhà hát, khách sạn, trường học, bệnh viện, bảo tàng, nhà thờ, nhà tù, cửa hàng bách hóa, ngân hàng, nhà máy, khu công nghiệp, khu thể thao).

- Cư dân và các phần bên trong (con người và động vật, có các vật liệu dễ cháy hoặc không cháy, vật liệu nổ hoặc không nổ, hệ thống điện và điện tử có điện áp chịu đựng thấp hoặc cao).

- Đường dây được nối vào (đường dây tải điện, đường dây viễn thông, đường ống).

- Biện pháp bảo vệ được trang bị hoặc sẵn có (biện pháp bảo vệ để giảm thiệt hại vật chất và nguy hiểm đến sinh mạng, biện pháp bảo vệ để giảm hỏng hóc các hệ thống bên trong).

- Quy mô lan rộng nguy hiểm (kết cấu có khó khăn trong việc sơ tán hoặc kết cấu trong đó có thể xảy ra hoảng loạn, kết cấu nguy hiểm cho các vùng xung quanh, kết cấu nguy hiểm cho môi trường).

- Bảng 1-Phụ lục 1 ghi lại các ảnh hưởng của sét lên các loại kết cấu khác nhau.

1.1.1.3 Nguồn và các kiểu thiệt hại cho một kết cấu

Dòng điện sét là nguồn gây thiệt hại Phải tính đến các trường hợp dưới đây, tùy thuộc vào vị trí của điểm sét đánh liên quan đến kết cấu được xét:

- S1: sét đánh vào kết cấu.

- S2: sét đánh gần kết cấu.

- S3: sét đánh vào đường dây nối với kết cấu.

- S4: sét đánh gần đường dây nối với kết cấu. a) Sét đánh vào kết cấu có thể gây ra:

- Thiệt hại tức thời về cơ, cháy và/hoặc nổ do bản thân hồ quang plasma nóng từ sét, do dòng điện dẫn đến đốt nóng dây dẫn (dây dẫn quá nóng), hoặc do tích điện dẫn đến ăn mòn hồ quang (kim loại nóng chảy).

- Cháy và/hoặc nổ được kích hoạt bằng tia lửa điện do quá điện áp gây ra bởi ghép nối kiểu điện trở và điện cảm và dẫn một phần dòng điện sét chạy qua.

- Tổn thương sinh vật vì điện giật do điện áp bước và điện áp tiếp xúc sinh ra bởi ghép nối kiểu điện trở và điện cảm

- Hỏng hoặc hoạt động sai của hệ thống bên trong do LEMP. b) Sét đánh gần kết cấu có thể gây ra:

- Hỏng hay hoạt động sai hệ thống bên trong do LEMP. c) Sét đánh vào các đường dây nối tới kết cấu có thể gây ra:

- Cháy và/hoặc nổ được kích hoạt bởi các tia lửa do quá điện áp và có dòng điện sét truyền qua đường dây nối.

- Tổn thương sinh vật vì điện giật do điện áp tiếp xúc bên trong kết cấu khi dòng điện sét truyền qua đường dây nối.

- Hỏng hoặc hoạt động sai hệ thống bên trong do quá điện áp xuất hiện trên các đường dây nối và truyền tới kết cấu. d) Sét đánh gần đường dây nối tới kết cấu có thể gây ra:

- Hỏng hoặc hoạt động sai hệ thống bên trong do quá điện áp cảm ứng trên các đường dây nối và truyền tới kết cấu.

Tóm lại, sét có thể gây ra ba kiểu thiệt hại cơ bản:

- D1: tổn thương sinh vật đo điện giật.

- D2: thiệt hại vật chất (cháy, nổ, phá hủy cơ khí, thất thoát hóa chất) do ảnh hưởng của dòng điện sét kể cả việc đánh lửa.

- D3: hỏng hóc các hệ thống bên trong do LEMP.

Trong bộ tiêu chuẩn IEC 62305, các kiểu tổn thất sau đây được xem xét, có thể xuất hiện như hậu quả của thiệt hại liên quan đến kết cấu:

- L1: tổn thất về sự sống của con người (bao gồm tổn thương vĩnh viễn).

- L2: tổn thất về dịch vụ công cộng.

- L3: tổn thất về di sản văn hóa.

- L4: tổn thất về giá trị kinh tế (kết cấu, các phần bên trong kết cấu, và tổn thất về hoạt động).

Hình 1.1 Các kiểu tổn thất và rủi ro tương ứng gây ra do các kiểu thiệt hại khác nhau.

RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT THEO TIÊU CHUẨN IEC 62305-2/BS EN 62305-2

- Tiêu chuẩn IEC 62305-2 /BS EN 62305-2 về đánh giá rủi ro được áp dụng cho các công trình hay những dịch vụ liên quan Mục đích của tiêu chuẩn là cung cấp quy trình đánh giá các rủi ro do sét gây ra cho các công trình xây dựng Một khi giá trị rủi ro tính toán cao hơn so với giá trị rủi ro cho phép, quy trình sẽ cho phép lựa chọn và áp dụng những biện pháp bảo vệ thích hợp để làm giảm rủi ro đến mức bằng hoặc thấp hơn so với giá trị rủi ro cho phép.

1.2.2 Những thiệt hại, tổn thất do sét a) Nguồn gốc gây ra những thiệt hại sét

- Dòng điện sét là nguồn gốc chủ yếu gây ra những thiệt hại, nguồn gốc thiệt hại được phân biệt theo vị trí sét đánh, Bảng 1 - Phụ lục 1: S1 là sét đánh trực tiếp vào công trình; S2 là sét đánh gần công trình; S3 là sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; S4 là sét đánh gần đường đường dây dịch vụ kết nối đến công trình. b) Những dạng thiệt hại do sét gây ra

- Những thiệt hại do sét đánh phụ thuộc vào đặc điểm của công trình, một số đặc điểm quan trọng như: Loại công trình, những tiện ích bên trong công trình, đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình, mật độ sét và những biện pháp bảo vệ chống sét hiện có cho công trình, xác định rủi ro các loại thiệt hại do sét bao gồm: Thiệt hại liên quan đến tổn thương về con người hay động vật do điện giật là D1; thiệt hại về vật chất là D2; thiệt hại hay sự cố những hệ thống điện, điện tử bên trong công trình D3. c) Những dạng tổn thất do sét gây ra

- Mỗi dạng thiệt hại đơn lẽ hay liên quan nhau có thể tạo ra những tổn thất trong công trình được bảo vệ Dạng tổn thất phụ thuộc vào đặc điểm của công trình hoặc những tiện ích bên trong công trình bao gồm: Tổn thất về cuộc sống con người

L1; tổn thất những dịch vụ công cộng L2; tổn thất về di sản văn hóa L3; tổn thất về giá trị kinh tế L4 Các nguồn thiệt hại, dạng thiệt hại và những dạng tổn thất theo vị trí sét đánh trình bày ở Bảng 2- Phụ lục 1.

1.2.3 Rủi ro và thành phần rủi ro a) Rủi ro

- Rủi ro R* được định nghĩa là sự tổn thất, thiệt hại hàng năm (về con người, hàng hóa, dịch vụ, ) có thể xảy ra do sét đánh, liên quan đến giá trị tổng (về con người, hàng hóa, dịch vụ, ) của đối tượng được bảo vệ, những loại rủi ro bao gồm: Rủi ro tổn thất về con người là R1*; rủi ro tổn thất về dịch vụ công cộng là R2*; rủi ro tổn thất về di sản văn hóa là R3*; rủi ro tổn thất về giá trị kinh tế là R4*. b) Những thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh trực tiếp vào công trình:

- R A là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên trong và bên ngoài công trình trong phạm vi 3m xung quanh những bộ phận dẫn dòng sét gây tổn thương đến sự sống do điện giật; R B là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, phóng điện nguy hiểm bên trong công trình gây ra cháy nổ gây thiệt hại về vật chất và có thể gây nguy hiểm cho môi trường xung quanh; R C là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, trường điện từ gây sự cố cho hệ thống điện, điện tử. c) Thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh gần công trình

- R M là thành phần rủi ro do sét đánh gần công trình, trường điện từ gây sự cố cho hệ thống bên trong công trình. d) Những thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình:

- R U là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình, điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên trong công trình gây tổn thương về sự sống do điện giật; R V là thành rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình, dòng sét truyền trên những đường dây dịch vụ gây thiệt hại về vật chất; R W là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình, quá áp cảm ứng lan truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào công trình gây sự cố những hệ thống bên trong công trình. e) Những thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối với công trình:

- RZ là thành phần rủi ro do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối với công trình, quá áp cảm ứng lan truyền trên đường dây dịch vụ đi vào công trình gây sự cố những hệ thống bên trong công trình.

1.2.4 Tổng hợp những thành phần rủi ro

Các thành phần rủi ro được xem xét cho mỗi kiểu tổn thất trong một kết cấu được liệt kê dưới đây:

R1*: Rủi ro của tổn thất về cuộc sống con người:

R1 *= RA1 + RB1 + RC1 1) + RM1 1) + RU1 + RV1 + RW1 1) + RZ1 1) (1.1)

1) Chỉ với các kết cấu có rủi ro nổ và với các bệnh viện có thiết bị điện cứu sinh hoặc các kết cấu khác khi hỏng các hệ thống bên trong gây nguy hiểm ngay đến tính mạng con người.

R2*: Rủi ro của tổn thất về dịch vụ công cộng:

R2 *= RB2 + RC2 + RM2 + RV2 + RW2 + RZ2 (1.2)

R3*: Rủi ro của tổn thất về di sản văn hóa:

R4*: Rủi ro của tổn thất về giá trị kinh tế:

R4* = RA4 2) + RB4 + RC4 + RM4 + RU4 2) + RV4 + RW4 + RZ4 (1.4)

2) Chỉ với các thuộc tính mà động vật có thể bị tổn thất.

Các thành phần rủi ro tương ứng với mỗi kiểu tổn thất cũng được kết hợp trong Bảng 3-Phụ lục 1.

1.2.5 Đánh giá rủi ro a) Quy trình:

Quy trình cơ bản để đánh giá rủi ro như sau:

- Xác định công trình cần bảo vệ và những đặc điểm của nó (kích thước, vị trí, các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có,…).

- Xác định tất cả những dạng tổn thất trong công trình và những rủi ro tương ứng liên quan( từ R1 đến R4).

- Đánh giá rủi ro cho mỗi dạng tổn thất từ R1 đến R4.

- Đánh giá sự cần thiết bảo vệ bằng cách so sánh các giá trị rủi ro R với giá trị rủi ro chấp nhận RT. b) Những yếu tố của công trình cần xem xét khi đánh giá rủi ro:

Những yếu tố của công trình cần được xem xét bao gồm:

CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT

- Con người bên trong công trình hay phạm vi 3m xung quanh công trình.

- Sự ảnh hưởng đến môi trường xung quanh do những thiệt hại của công trình khi sét đánh có thể gây ra.

Giá trị rủi ro chấp nhận được RT:

Các giá trị rủi ro chấp nhận được R T đại diện, khi sét đánh gây ra tổn thất về con người, dịch vụ công cộng hay giá trị di sản văn hóa được, Bảng 3 - Phụ lục 1. Đối với tổn thất về giá trị kinh tế (L 4) cần phải so sánh giữa chi phí đầu tư và lợi ích của các biện pháp bảo vệ để đưa ra giá trị rủi ro cho phép. c) Những quy trình cụ thể để đánh giá sự cần thiết bảo vệ chống sét:

Cho mỗi dạng rủi ro nên xem xét theo những bước sau đây:

- Xác định những rủi ro thành phần R X cấu thành nên rủi ro tổng.

- Tính toán, xác định các rủi ro thành phần RX.

- Tính toán rủi ro tổng R.

- So sánh rủi ro R với giá trị rủi ro cho phép được RT.

+ Nếu R ≤ R T, bảo vệ chống sét là không cần thiết.

+ Nếu R > R T, các biện pháp bảo vệ nên được áp dụng để làm giảm rủi ro.

1.3 Các giải pháp chống sét

1.3.1 Bảo vệ chống sét trực tiếp

- Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ kim cổ điển: Bao gồm các đầu kim thu sét, dây dẫn sét, hệ thống tiếp đất Một mô hình chống sét đánh trực tiếp thông dụng đã được công nhận là có hiệu quả trong một phạm vi giới hạn nhất định đã và đang được sử dụng rộng rãi nhiều nơi trên thế giới và ở nước ta là hệ thống dùng kim thu sét cổ điển Franklin Hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp hiện này được tính toán thiết kế và lắp đặt dựa vào phương pháp bảo vệ góc và phương pháp quả cầu lăn, các phương pháp này được thể hiện đầy đủ trong các tiêu chuẩn quốc tế và trong nước về bảo vệ chống sét: IEC 62301-1, AS/NZS 1768, TCVN9888-3.

Hình 1.2: Chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ cổ điển

- Chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ tiêu tán đám mây điện tích không cho hình thành tia tiên đạo sét (dissipation array system) Công nghệ này hiện nay ở Việt Nam rất ít sử dụng vì giá thành cao, chỉ được ứng dụng vào một số công trình cần thiết Các hãng sản xuất như: LEC – USA, Lightning prevection system – USA Cấu hình chống sét loại này gồm có 3 phần: Các đầu phát ion dương, dây dẫn sét và hệ thống tiếp đất

Hình 1.3 Chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ tiêu tán đám mây điện tích không cho hình thành tia tiên đạo sét (dissipation array system).

- Chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ phát tia tiên đạo sớm (Early Streamer Emission), cấu hình chống sét loại này gồm có 3 phần: Đầu thu sét, dây dẫn sét và hệ thống tiếp đất, trong đó đầu thu sét là kim thu sét phóng điện sớm Sự cần thiết bảo vệ được xác định dựa vào các yếu tố như về mật độ sét khu vực và phương pháp phân tích rủi ro và cấp độ bảo vệ cho công trình như quy định trong tiêu chuẩnViệt Nam sẽ cho phép tính toán bán kính bảo vệ và lựa chọn kim thu sét phóng điện sớm thích hợp Các hãng sản xuất kim thu sét phóng điện sớm như: OPR-Pháp Indelec –Pháp, Satelit – Pháp, Helita – Pháp, Pouyet – Pháp, Paratonnorres – Pháp, Erico –Úc, Ingesco– Tây Ban Nha.

Hình 1.4: Chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ phát tia tiên đạo sớm (Early

1.3.2 Bảo vệ chống sét lan truyền

Hình 1.5: Sơ đồ chống sét lan truyền

- Chống sét van sơ cấp (thiết bị cắt sét): Được lắp song song với đường nguồn để cắt và dẫn xung sét xuống đất Loại này có những ưu điểm như: Không bị giới hạn dòng tải nên cùng lúc có thể bảo vệ được nhiều thiết bị dùng điện và là thiết bị cắt sét sơ cấp nên thường giá thành thấp Tuy nhiên, do chỉ cắt hầu hết các xung với biên độ lớn nên không lọc được các thành phần tần số cao của sét như: Các sóng hài, các loại nhiễu…Có nhiều hãng sản xuất như: TPS – Úc , OBO – Đức , MCG – USA, ERICO – Úc , TERCEL – Úc, ABB – Pháp,….

- Thiết bị cắt lọc sét (thường là lắp nối tiếp với phụ tải) để vừa cắt xung điện sét,vừa lọc được các loại sóng hài, các loại nhiễu do sét Do đó, có thể bảo vệ đa cấp cho phụ tải gồm cắt sét sơ cấp, lọc, cắt sét thứ cấp với mức độ bảo vệ an toàn cao.Tuy nhiên, vì được chế tạo để bảo vệ đa cấp nên giá thành cao và được lắp nối tiếp

HỆ THỐNG CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

1.4.1 Hệ thống chống sét đánh trực tiếp dùng điện cực Franklin

Hệ thống chống sét đánh trực tiếp dùng điện cực Franklin phải bao gồm các thành phần sau:

- Dây thoát sét (dây dẫn sét);

- Hệ thống điện cực tiếp đất.

1.4.1.1 Điện cực thu sét a) Điện cực thu sét phải có dạng thích hợp (dạng thanh, dạng dây, dạng lưới) được bố trí sao cho tạo ra vùng bảo vệ che phủ hoàn toàn công trình cần bảo vệ Phương pháp xác định vùng bảo vệ của điện cực thu sét được trình bày trong Phụ lục 2. b) Vật liệu và kích thước vật liệu được lựa chọn làm điện cực thu sét phải đảm bảo không bị hư hỏng do ảnh hưởng điện, điện từ của dòng sét, ảnh hưởng của hiện tượng ăn mòn và các lực cơ học khác Điện cực thu sét có thể bằng các vật liệu: đồng, nhôm, thép và phải có tiết diện tối thiểu tùy theo vật liệu được quy định trong bảng 1.1 như sau:

Vật liệu làm điện cực Tiết diện nhỏ nhất (mm 2 ) Đồng Nhôm Thép

Bảng 1 1: Tiết diện tối thiểu của điện cực thu sét

CHÚ THÍCH: Có thể dùng các loại vật liệu khác nếu chúng đảm bảo các điều kiện tương đương. c) Có thể dùng các bộ phận bằng kim loại của công trình (ống máng, rào chắn, các thành phần của cấu trúc mái, đường ống…) làm điện cực thu sét tự nhiên nếu chúng không bị che phủ bởi các vật liệu cách điện và thỏa mãn điều kiện về tiết diện tối thiểu đối với điện cực thu sét. d) Điện cực thu sét phải được nối với dây thoát sét theo đường thẳng nhất, bằng cách hàn hoặc bắt vít, đảm bảo điện trở mối nối không lớn hơn 0,05 Ω. e) Các điện cực thu sét có thể có kết cấu đỡ là bản thân đối tượng cần bảo vệ Nếu dùng kết cấu đỡ bằng cột, phải làm bằng vật liệu đảm bảo độ bền cơ học, phù hợp với điều kiện khí hậu. f) Dạng điện cực thu sét được lựa chọn tùy theo cấu trúc của nhà trạm Điện cực thu sét dạng thanh thích hợp với các cấu trúc nhỏ và nên hạn chế ở độ cao từ 0,2 m đến 3 m Điện cực thu sét dạng dây thích hợp với mọi cấu trúc, đặc biệt với các cấu trúc thấp và dài Điện cực thu sét dạng lưới thích hợp với mọi cấu trúc.

CHÚ THÍCH: Điện cực dạng thanh không phù hợp với cấu trúc có độ cao lớn hơn bán kính quả cầu lăn với mức bảo vệ tương ứng (xem Phụ lục 2).

1.4.1.2 Dây thoát sét a) Dây thoát sét phải được bố trí theo các đường thẳng và ngắn nhất từ điện cực thu sét và đảm bảo tính dẫn điện liên tục Bán kính cong của dây thoát sét không được nhỏ hơn 20 cm. b) Vật liệu và kích thước vật liệu được lựa chọn làm dây thoát sét phải đảm bảo không bị hư hỏng do ảnh hưởng điện, điện từ của dòng sét, ảnh hưởng của hiện tượng ăn mòn và các lực cơ học khác Dây thoát sét có thể bằng các vật liệu: đồng, nhôm, thép và phải có tiết diện tối thiểu tùy theo vật liệu được quy định trong bảng 1.2 như sau:

Vật liệu làm dây thoát sét Tiết diện nhỏ nhất (mm 2 ) Đồng Nhôm Thép

Bảng 1 2: Tiết diện tối thiểu của dây thoát sét

CHÚ THÍCH: Có thể dùng các loại vật liệu nếu chúng đảm bảo các điều kiện tương đương. c) Các dây thoát sét phải được bố trí xung quanh chu vi của công trình cần bảo vệ sao cho khoảng cách trung bình giữa chúng không vượt quá giá trị quy định trong Bảng 1.3 Cần ít nhất 2 dây thoát sét trong mọi trường hợp.

Mức bảo vệ Khoảng cách trung bình

Bảng 1 3: Khoảng cách trung bình giữa các dây thoát sét d) Các dây thoát sét phải được liên kết với nhau bằng các vòng dây dẫn nằm ngang cách nhau 20 m, trong đó có một vòng dây nằm gần mặt đất. e) Có thể sử dụng các bộ phận sau của công trình làm dây thoát sét tự nhiên nếu chúng đảm bảo tính dẫn điện liên tục và kích thước quy định trong 1.4.1.2.b).

- Khung kim loại của công trình.

- Cốt thép liên kết của công trình.

- Các bề mặt bằng kim loại có độ dày ít nhất là 0,5 mm.

CHÚ THÍCH: Không cần trang bị các vòng dây dẫn nằm ngang nếu dùng khung kim loại hoặc cốt thép liên kết của công trình làm dây thoát sét. f) Tại vị trí nối với điện cực tiếp đất của mỗi dây thoát sét, phải lắp một khớp nối phục vụ đo thử (trừ trường hợp dây thoát sét tự nhiên) Khớp nối này phải được đóng kín trong điều kiện bình thường và có thể mở ra bằng dụng cụ trong trường hợp cần đo thử điện trở tiếp đất. g) Số lượng dây thoát sét phụ thuộc vào điện cực thu sét:

- Nếu hệ thống điện cực thu sét gồm các thanh thu sét, cần ít nhất một dây thoát sét cho mỗi thanh thu sét.

- Nếu hệ thống điện cực thu sét gồm các dây thu sét, cần ít nhất 1 dây thoát sét cho mỗi đầu dây thu sét.

- Nếu hệ thống điện cực thu sét có dạng lưới, cần ít nhất 2 dây thoát sét phân bố đều xung quanh chu vi cấu trúc cần bảo vệ.

1.4.1.3 Hệ thống điện cực tiếp đất a) Hệ thống điện cực tiếp đất phải được nối với các dây thoát sét để đảm bảo tản nhanh năng lượng sét xuống đất và làm cân bằng điện thế giữa các dây thoát sét. b) Điện cực tiếp đất phải làm bằng vật liệu không bị ăn mòn điện hóa. c) Trị số điện trở tiếp đất của hệ thống điện cực tiếp đất phải đảm bảo không lớn hơn 10 Ω. d) Hệ thống điện cực tiếp đất gồm các điện cực thẳng đứng và nằm ngang thích hợp với trường hợp dùng điện cực thu sét dạng thanh hoặc dây. e) Hệ thống điện cực tiếp đất dạng vòng thích hợp với hệ thống chống sét dùng điện cực thu sét dạng lưới với nhiều dây thoát sét và trong trường hợp vùng đất đá rắn, đồi trọc Với điện cực tiếp đất dạng vòng, phải đảm bảo ít nhất 80% chiều dài vòng được chôn trong đất. f) Các điện cực tiếp đất chôn sâu có hiệu quả trong trường hợp điện trở suất của đất giảm theo độ sâu hoặc điện trở suất của tầng đất phía dưới nhỏ hơn so với tầng đất ở độ sâu của cọc tiếp đất thông thường.

1.4.2 Hệ thống chống sét đánh trực tiếp phát tiên đạo sớm

Hệ thống chống sét đánh trực tiếp dùng điện cực phát tiên đạo sớm phải bao gồm các thành phần sau:

- Điện cực thu sét phát tiên đạo sớm.

- Dây thoát sét (dây dẫn sét).

- Hệ thống điện cực tiếp đất.

1.4.2.1 Điện cực thu sét phát tiên đạo sớm a) Điện cực thu sét phát tiên đạo sớm phải bao gồm một kim thu sét có đầu nhọn, một bộ phận khởi tạo tia tiên đạo và một cột đỡ để nối với hệ thống dây thoát sét Hệ thống điện cực thu sét phát tiên đạo sớm phải có vùng bảo vệ che phủ toàn bộ cấu trúc cần bảo vệ Phương pháp xác định vùng bảo vệ của hệ thống điện cực thu sét phát tiên đạo sớm được trình bày trong Phụ lục 2. b) Kim thu sét phát tiên đạo sớm phải làm bằng đồng, hợp kim đồng hoặc thép không gỉ và phải có tiết diện ngang lớn hơn 120 mm2. c) Kim thu sét phát tiên đạo sớm phải cao hơn cấu trúc cần bảo vệ ít nhất là 2 m. d) Điện cực thu sét được nối với dây thoát sét bằng một hệ thống liên kết tại cột đỡ Hệ thống liên kết này phải bảo đảm độ bền cơ khí và tiếp xúc điện.

Dây thoát sét của hệ thống chống sét phát tiên đạo sớm tuân theo các quy định trong 1.4.1.2.

Số lượng dây thoát sét phụ thuộc vào điện cực thu sét:

- Cần ít nhất một dây thoát sét cho mỗi điện cực thu sét phát tiên đạo sớm.

- Cần hai dây thoát sét trở lên nếu cấu trúc cần bảo vệ cao hơn 28 m và/hoặc phần nằm ngang của dây thoát sét lớn hơn phần thẳng đứng Các dây thoát sét phải được phân bố đều xung quanh chu vi cấu trúc bảo vệ.

1.4.2.3 Hệ thống điện cực tiếp đất

- Hệ thống điện cực tiếp đất của hệ thống chống sét phát tiên đạo sớm tuân theo các quy định trong 1.4.1.3.

THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN (SPD)

1.5.1 Nguyên tắc lựa chọn Để chống sét lan truyền trên đường dây điện lực hạ áp và đường dây tín hiệu, phải lựa chọn thiết bị chống sét tùy theo điện áp yêu cầu bảo vệ của đối tượng cần bảo vệ và dòng xung xét yêu cầu bảo vệ.

- Điện áp yêu cầu bảo vệ được lựa chọn phụ thuộc vào loại đường dây và thiết bị viễn thông.

- Dòng xung sét yêu cầu bảo vệ phụ thuộc vào mức độ khắc nghiệt của trường điện từ do sét tại vùng chống sét (LPZ) của vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ.

- LPZ 0: Là vùng chứa các đối tượng không được che chắn, các trường điện từ do sét gây ra ở vùng này không bị suy hao LPZ 0 được chia thành LPZ 0A và LPZ 0B:

+ LPZ 0A: Các đối tượng trong vùng này chịu sét đánh trực tiếp và bởi vậy có thể phải chịu hoàn toàn dòng điện sét.

+ LPZ 0B: Các đối tượng trong vùng này không chịu sét đánh trực tiếp nhưng trường điện từ do sét gây ra không bị yếu đi.

- LPZ 1: Là vùng chứa các đối tượng không bị sét đánh trực tiếp Dòng điện trong tất cả các thành phần kim loại trong vùng này được giảm đi so với vùng LPZ 0. Trường điện từ trong vùng này có thể yếu đi phụ thuộc vào các biện pháp che chắn.

- LPZ 2: Là vùng được thiết lập khi có yêu cầu đặc biệt giảm nhỏ dòng dẫn cũng như cường độ trường điện từ để bảo vệ thiết bị.

Hình 1.6: Minh họa phân vùng chống sét LPZ tại trạm viễn thông

- Thiết bị chống sét trên đường điện lực hạ áp và đường dây tín hiệu phải phù hợp các yêu cầu kỹ thuật trong tiêu chuẩn tương ứng.

- Thiết bị chống sét trên đường điện lực hạ áp phải được trang bị bộ phận hiển thị hoặc cảnh báo trạng thái làm việc.

1.6 Các quy định hiện nay của Việt Nam và quốc tế liên quan đến lĩnh vực chống sét:

1.6.1 Các tiêu chuẩn chống sét của IEC (Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế)

- IEC61024 : Chống sét lặp lại, Chống sét lan truyền.

- IEC61312 : (LEMP) Chống ảnh hưởng điện trường của xung sét.

- IEC61662 (1996-05) "Assessment of risk of damage due to lightning".

- IEC61663 : Chống sét cho các đường dây viễn thông.

- IEC60364-5-534 (1997-11) "Lắp đặt điện cho tòa nhà"-Phần 5: Lựa chọn thiết bị điện và điện tử - Mục 534 : Chọn thiết bị bảo vệ quá áp lặp lại.

- IEC61643 : Thiết bị bảo vệ quá áp được kết nối với hệ thống điện phân phối hạ áp”

(2002-01) - Phần 1: Phương pháp kiểm tra.

- IEC61643 : Thiết bị chống sét nguồn điện hạ áp" (2000-09)-Phần 21: Kết nối thiết bị chống sét với mạng tín hiệu và viễn thông, phương pháp kiểm tra.

- IEC 61643: Low voltage surge protective devices (2002-02)-Part 12:Thiết bị chống sét được kết nối với hệ thống điện – Chọn lựa và nguyên tắc ứng dụng.

- IEC61643 : Các phần tử cho thiết bị chống sét hạ áp” (2001-10) Phần 311: Tính năng của ống phóng khí (GDT).

- IEC62305 : Chống sét lan truyền, Chống sét lặp lại (2006-01)–Part 1: Nguyên lý chung.

- IEC62305 : Protection against lightning (2006-01)–Part 2: Quản lý rủi ro từ sét.

- IEC62305 : Protection against lightning (2006-01)–Part 3: Physical damage to structures and life hazard.

- IEC62305 : Protection against lightning (2006-01)–Part 4: Electrical and electronic systems within structures.

- IEEE STD 80-2000: IEEE-Guide-for-Safety-In-AC-Substation-Earthing-Grounding.

1.6.2 Tiêu chuẩn chống sét và tiếp địa của Việt Nam

- TCN 68-140:1995: Tiêu chuẩn ngành về Chống quá áp, quá dòng bảo vệ đường dây và thiết bị thông tin - Yêu cầu kỹ thuật.

- TCN 68-167:1997: Tiêu chuẩn Thiết bị chống quá áp, quá dòng do ảnh hưởng của sét và đường dây tải điện - Yêu cầu kỹ thuật

- TCN 68-141:1999: Tiêu chuẩn ngành về Tiếp đất cho các công trình viễn thông -

- TCN 68-135:2001: Tiêu chuẩn về Chống sét bảo vệ các công trình viễn thông - Yêu cầu kỹ thuật.

- TCN 68-174:2006: Tiêu chuẩn về Quy phạm tiếp đất và chống sét bảo vệ các công trình và thiết bị viễn thông.

- TCXDVN 46-2007: Tiêu chuẩn xây dựng về Chống sét cho công trình xây dựng -

Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống.

- TCVN 8071-2009 : Công trình viễn thông - Quy tắc thực hành chống sét và tiếp đất.

- QCVN 9:2010/BTTTT : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về tiếp đất cho các trạm viễn thông.

- QCVN 32:2011/BTTTT : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chống sét cho các trạm viễn thông và mạng cáp ngoại vi viễn thông”.

- TCVN 9385 : 2012 : Tiêu chuẩn Việt nam về Chống sét cho công trình xây dựng -

Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống.

- TCVN 9888-2013: Bảo vệ chống sét – phần 1: nguyên tắc chung.

- TCVN 9888-2013: Bảo vệ chống sét - phần 2: quản lý rủi ro.

- TCVN 9888-2013: Bảo vệ chống sét - phần 3: thiệt hại vật chất đến kết cấu và nguy hiểm tính mạng.

- TCVN 9888-2013: Bảo vệ chống sét - phần 4: hệ thống điện và điện tử bên trong các kết cấu.

GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNG DÒNG OPR – ABB .16 2.1 BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP DÒNG OPR

Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng điện cực đơn

2.1.2 Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng điện cực đơn

2.1.2.1 Khái niệm chống sét đánh trực tiếp bằng điện cực đơn

- Bằng cách nhô lên từ tòa nhà, chúng có khả năng giảm thiểu việc giải phóng các bộ truyền phát tăng dần và do đó được chọn làm các điểm va chạm bởi các cú sét đánh xảy ra trong vùng lân cận của cấu trúc.

Một hệ thống chống sét với điện cực đơn được tạo thành từ:

- Một liên kết đấu nối hoặc mối nối thử nghiệm trên mỗi dây dẫn xuống để kiểm tra điện trở đất của dây dẫn

- Một mặt phẳng bảo vệ để bảo vệ dây dẫn xuống trong hai mét cuối cùng trên mặt đất

- Liên kết đẳng thế giữa mỗi nối đất và mạch nối đất chung của kết cấu; cái này phải có thể ngắt kết nối

- Các biện pháp bảo vệ chống lại hư hỏng do điện áp cảm ứng và điện áp bước (ví dụ: thông báo cảnh báo).

- Loại bảo vệ này đặc biệt được khuyến nghị cho các đài vô tuyến và cột ăng ten khi khu vực cần bảo vệ tương đối nhỏ.

Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất

2.1.3 Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất

2.1.3.1 Khái niệm chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất

- Nguyên tắc này bao gồm phân chia và dễ dàng tiêu tan dòng điện sét bởi một mạng lưới các dây dẫn và đất.

- Việc lắp đặt lưới nối đất có nhiều dây dẫn sét và do đó cung cấp khả năng bảo vệ rất hiệu quả cho các tòa nhà có thiết bị trong nhà nhạy cảm với nhiễu điện từ.

- Điều này là do dòng điện sét được chia cho các dây dẫn xuống và dòng điện thấp lưu thông trong lưới tạo ra rất ít nhiễu do cảm ứng.

Một cài đặt lưới nối đất được tạo thành từ:

- Các thiết bị để ghi lại phóng điện trong khí quyển bao gồm các điểm sét đánh

- Các biện pháp bảo vệ chống lại hư hỏng khi rời đi do điện áp cảm ứng và điện áp bước (ví dụ: thông báo cảnh báo)

- Liên kết đẳng thế giữa mỗi nối đất và mạch nối đất chung của kết cấu; cái này phải có thể ngắt kết nối.

Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất kéo dài

2.1.4 Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất kéo dài

2.1.4.1 Khái niệm hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất kéo dài

- Hệ thống này bao gồm một hoặc một số dây dẫn kéo dài phía trên phần lắp đặt được bảo vệ Khu vực bảo vệ được xác định bằng cách áp dụng mô hình điện hình học Các dây dẫn phải được nối đất ở mỗi đầu.

- Việc lắp đặt dây kéo dài cần phải nghiên cứu sơ bộ kỹ lưỡng để xem xét các vấn đề như độ bền cơ học, kiểu lắp đặt và khoảng cách cách điện

- Công nghệ này được sử dụng để bảo vệ kho đạn và theo nguyên tắc chung trong những trường hợp không thể bảo vệ địa điểm bằng cách sử dụng cấu trúc xây dựng để hỗ trợ các dây dẫn truyền dòng sét đến đất.

Hình 2.4: Hệ thống chống sét đánh trực tiếp bằng lưới nối đất kéo dài

2.2 Tính toán chống sét đánh trực tiếp

Hình 2.5: Mối quan hệ giữa bán kính bảo vệ R và chiều cao h

Rp(h): Bán kính bảo vệ h : là khoảng cách của đỉnh ESE so với mặt phẳng ngang đi qua đỉnh phần tử được bảo vệ (m). r : là khoảng cách nổi bật hay bán kính hình cầu lăn (m).

∆ 6 × ∆ t :độ dài (quảng đường) của tia tiên đạo (m).

Giá trị lớn nhất của ∆ t` μss

2.3 Một số kim thu sét OPR-ABB

- Dòng sét chịu được (10/350 μss ): 100KA

- Mức độ bảo vệ theo NFC17102 h 2 3 4 5 6 8 10 15 20 45 60

Bảng 2 2: Mức độ bảo vệ của kim thu sét OPR 30

- Dòng sét chịu được (10/350 μs s ): 100KA

- Mức độ bảo vệ theo NFC17102 h 2 3 4 5 6 8 10 15 20 45 60

Bảng 2 3: Mức độ bảo vệ của kim thu sét OPR 45

- Dòng sét chịu được (10/350 μss ): 100KA

- Mức độ bảo vệ theo NFC17102 h 2 3 4 5 6 8 10 15 20 45 60

Bảng 2 4: Mức độ bảo vệ của kim thu sét OPR 60

MỘT SỐ KIM THU SÉT OPR-ABB

- Dòng sét chịu được (10/350 μss ): 100KA

- Mức độ bảo vệ theo NFC17102 h 2 3 4 5 6 8 10 15 20 45 60

Bảng 2 2: Mức độ bảo vệ của kim thu sét OPR 30

- Dòng sét chịu được (10/350 μs s ): 100KA

- Mức độ bảo vệ theo NFC17102 h 2 3 4 5 6 8 10 15 20 45 60

Bảng 2 3: Mức độ bảo vệ của kim thu sét OPR 45

- Dòng sét chịu được (10/350 μss ): 100KA

- Mức độ bảo vệ theo NFC17102 h 2 3 4 5 6 8 10 15 20 45 60

Bảng 2 4: Mức độ bảo vệ của kim thu sét OPR 60

GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN DÒNG OVR – ABB

NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH VÀ TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG

Hình 3 3: Thống kê hư hỏng thiết bị trong hệ thống điện

Hình 3 4: Quá áp quá độ do hiệu ứng sét đánh trực tiếp.

Hình 3 5: Quá áp quá độ do hiệu ứng sét đánh gián tiếp.

Các thông số liên quan trong bảo vệ xung đột biến:

- Dạng súng 10/350às mụ phỏng 1 tia sột trực tiếp, với dũng đột biến tăng đột ngột và dữ dội trong 10às đầu tiờn và sau đú giảm xuống cũn 50% giỏ trị trong 350às tiếp theo

Hỡnh 3 6: Dạng súng 10/350às mụ phỏng 1 tia sột trực tiếp.

- Dạng súng 8/20às cho cỏc thử nghiệm về sột đỏnh giỏn tiếp và dũng tăng đột ngột , với dũng tăng đột ngột trong 8às đầu tiờn và sau đú giảm xuống cũn 50% giỏ trị trong 20às tiếp theo

Hỡnh 3 7: Dạng súng 8/20às cho cỏc thử nghiệm về sột đỏnh giỏn tiếp và dũng tăng đột ngột.

3.2.2 Tiêu chuẩn áp dụng – vị trí lắp đặt:

Hình 3 9: Tiêu chuẩn và ví trị lắp đặt của SPD

3.2.3.1 Theo khu vực – địa hình:

Hình 3 10: Chọn SPD theo khu vực - địa hình Đề nghị lắp đặt

1 Ưu tiên hoạt động công trình

- Nhà máy công nghiệp, sân bay, đồn cảnh sát, nhà thuốc, ngân hàng, hệ thống giám sát …

- Bệnh viện, nhà của người già, trung tâm lọc máu X

2 Ưu tiên bảo vệ thiết bị

- Giá trị trung bình > 400 triệu X

3 Tần suất sét đánh trong khu vực

4 Hệ thống mạng điện cung cấp

Bảng 3 1: Tiêu chí hoạt động của chống sét lan truyền SPD

- Hệ thống trung tính nối đất trực tiếp với nối đất cuộn hạ MBA và nối đất của lưới là 2 hệ riêng biệt.

- Hệ thống trung tính nối đất trực tiếp với dây trung tính cũng là dây bảo vệ (PEN).

- Hệ thống trung tính nối đất trực tiếp với nối đất cuộn hạ MBA và nối đất của lưới đấu chung (hệ có 5 dây riêng biệt).

- Hệ thống trung tính cách ly với đất

3.2.3.4 Thông số quan trọng để chọn mã:

Iimp(10/350) Dòng xung tối đa Imax(8/20) Dòng xả tối đa

In Dòng xả danh định

Isccr Dòng ngắn mạch sự cố

Ifi Dòng qua SPD sau dòng xung quá áp

Un Điện áp danh định hệ thống

Uc Điện áp tối đa hệ thống

Up Điện áp dư, điện áo còn lại tối đa sau quá trình phóng dòng xung

Bảng 3 2: Thông số quan trọng để chọn mã

- Mức chống sét tính toán: LPL1.

- Dòng đỉnh tối đa: I 0kA.

- Giả định: Dòng được chia sẻ về các nhánh.

- Số dịch vụ được kết nối (tiếp đất, ống thép): m=2.

THIẾT BỊ THEO TIÊU CHUẨN IEC/EN 61643-11:2012

3.3.1 Ưu điểm của thiết bị theo chuẩn IEC/EN 61643

- Quy trình thử nghiệm với dòng điện cao hơn tiêu chuẩn trước đó và có tính đến sự hư hỏng của thiết bị khi quá tải hoặc quá tuổi thọ sử dụng.

- Tích hợp Type 1+2; Type 2+3 cho phép sử dụng thiết bị ở nhiều hơn 1 cấp bảo vệ.

- Công nghệ QuickSafe (QS) cho phép ngắt kết nối trước khi hệ thống bị ngắn mạch.

- Công nghệ Safety Reserve (s) với vị trí dự trữ an toàn đảm bảo người dùng có nhiều thời gian hơn để thay thế thiết bị sắp hư hỏng.

Hình 3 16: Nhận diện thiết bị

Hình 3 17: Mô hình bảo vệ

3.4 Cách chọn lựa chống sét làn truyền:

3.4.1 Các thiết bị chống sét lan truyền cần thiết:

- Thiết bị chống sét lan truyền giúp chống lại sự gia tăng đột biến của sóng điện từ, điện áp Ngoài ra còn hạn chế điện áp gia tăng đột ngột không mong muốn Từ đó bảo vệ được các thiết bị điện trong công trình Thiết bị chống sét lan truyền còn được gọi là SPD (Surge Protection Devices)

- Thiết bị cắt sét bảo vệ bằng cơ chế kẹp dòng điện áp tăng vọt trên nguồn điện và chuyển chúng xuống đất Thiết bị này được mắc song song đường nguồn điện.

- Thiết bị lọc sét được mắc nối tiếp đường nguồn điện chuyển dòng xung sét xuống đất, làm giảm điện áp tăng vọt,…

- Bộ cắt lọc sét hấp thu những xung sét hoặc xung quá áp đột biến, hướng từ nguồn vào và hướng từ phía đầu tải Thiết bị thích ứng lắp trên nguồn điện 1 pha và 3 pha.

- Cọc tiếp địa chống sét lan truyền Hệ thống tiếp địa chống sét lan truyền với các hệ thống cọc tiếp địa được đấu nối nhau và đóng sâu xuống đất.

- Hộp kiểm tra điện trở tiếp đất

- Đồng hồ đo điện trở tiếp đất

- Thiết bị chống sét cho mạng máy tính, cho tín hiệu đường tín hiệu viễn thông, đường truyền điện thoại, đường tín hiệu điều khiển công nghiệp, đường cáp feeder,…

3.4.2 Các yếu tố cần biết khi chọn thiết bị chống sét lan truyền:

3.4.2.1 Điện áp cho qua (let-through-voltage)

- Các thông số cần biết với thiết bị sét 1 pha và 3 pha

- Các thông số cần biết với thiết bị cắt lọc sét 1 pha và 3 pha

- Điện áp cho qua (let-through-voltage)

- Điện áp cho qua là điện áp lớn nhất tại điểm kết nối thiết bị chống sét khi hiện tượng quá áp xảy ra do sét đánh (căn cứ IEC 62305) Tiêu chuẩn xác định điện áp cho qua dựa trên kết hợp kiểm tra thiết bị chống sột với dạng súng tiờu chuẩn 6kV 13/50às và 3kA/80às. 3.4.2.2 Cường độ dòng sét

- Cường độ dòng sét là đo lường thiết bị chống sét lan truyền có khả năng chịu xung sét đến đâu Ví dụ với dòng sét lớn nhất xảy ra dạng sóng:

+ Cat A đường nguồn thiết bị 200A 0,5às/100kHz

+ Cat B đường nguồn nhỏnh 3KA 8/20às

+ Cat C đường nguồn tổng 20KA 8/20às

+ Cat C – khả năng cao đường điện cao thế 70KA 8/20às

3.4.2.3 Các thông số cần biết với thiết bị sét 1 pha và 3 pha

- Điện áp hoạt động Uc

- Điện áp định mức Un ( 220/380 V tại Việt Nam)

- Dòng sét chịu tối đa (kA)

- Thời gian kích dẫn tA(ns)

- Hệ thống hiển thị cảnh báo (cảnh báo bằng đèn led, chuông,…)

3.4.2.4 Các thông số cần biết với thiết bị cắt lọc sét 1 pha và 3 pha

- Điện áp hoạt động Uc

- Điện áp định mức Un

- Thời gian kích dẫn tA đo lường bằng ns

- Bộ lọc sét sử dụng công nghệ gì?

+ Năng lượng tiêu tán chọn loại càng lớn càng tốt

3.4.3 Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền phù hợp

- Theo đặc điểm hệ thống điện

- Tìm hiểu về thương hiệu và phân loại

- Tìm hiểu về nhà cung cấp và người tư vấn uy tín

3.4.3.1 Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền theo đặc điểm hệ thống điện:

- Cần chọn thiết bị chống sét lan truyền phù hợp hệ thống điện để mang lại hiệu quả bảo vệ cao nhất Đặc điểm hệ thống điện bạn cần chú ý như sau:

Số dây, số pha cần bảo vệ phù hợp.

+ Xác định loại mạng điện sử dụng là TN, TT, hay IT,…

+ Điện áp định mức của hệ thống

+ Xác định cường độ dòng điện lớn nhất theo tải tiêu thụ để chọn các cuộn lọc phối hợp, bộ cắt lọc sét thích hợp.

+ Xem xét khả năng quá áp tạm thời lớn nhất là bao nhiêu, tình trạng điện áp hệ thống ổn định hay không? Rồi dựa vào đó chọn thiết bị chống sét lan truyền có khả chịu quá áp liên tục, chịu được hiện tượng quá áp tạm thời của hệ thống.

3.4.3.2 Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền theo vùng bảo vệ:

- Đặt thiết bị chống sét tại các vùng này, trước các thiết bị cần ngăn sét để bảo vệ chúng tốt nhất:

+ Vùng bên trong công trình nhiều lớp che chắn, chịu tác động ít từ sét và trường điện từ (LPZ 2-n)

+ Vùng tiếp giáp bên ngoài, có che chắn, chịu một phần tác động của sét và trường điện

+ Vùng bên ngoài công trình, chịu tác động trực tiếp từ sét và trường điện từ

3.4.3.3 Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền theo phân loại Type:

- Type 1 chống được dũng sột trực tiếp với dạng xung 10/350às, được lắp tại tủ điện đầu tiên của hệ thống điện từ ngoài trời đi vào

- Type 2 chịu được dạng súng lan truyền 8/20às, được lắp ở tủ điện chớnh hoặc nhỏnh mà nơi đó ít có khả năng bị sét đánh trực tiếp

- Type 3 triệt tiờu cỏc xung quỏ ỏp dạng súng 1,2/50às và 8/20às lan truyền với cường độ thấp, được đặt ở các tủ điện nhánh nhỏ nằm sâu bên trong nhà.

CÁCH CHỌN LỰA CHỐNG SÉT LÀN TRUYỀN

4.1 Thiết kế hệ thống nối đất

- Tốt nhất, nên dùng một hệ thống tiếp đất dùng chung cho các chức năng tiếp đất chống sét, tiếp đất công tác và bảo vệ trong một khu vực nhà trạm viễn thông.

- Trong trường hợp đã có sẵn hệ thống tiếp đất chống sét cho nhà trạm, khi thiết kế hệ thống tiếp đất công tác và bảo vệ cho thiết bị, phải thực hiện liên kết đẳng thế hai hệ thống tiếp đất trên.

- Hệ thống tiếp đất dùng chung phải có giá trị điện trở nhỏ hơn giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn thấp nhất.

- Hệ thống tiếp đất chung phải thi công ở vị trí thích hợp nhất (trung tâm) sao cho chiều dài cáp dẫn đất là ngắn nhất.

- Phải liên kết đẳng thế giữa hệ thống tiếp đất của khu vực nhà trạm với hệ thống tiếp đất chống sét của cột cao ăng ten kề bên.

4.1.2 Chọn vật liệu làm điện cực tiếp đất

- Vật liệu làm điện cực tiếp đất sẽ làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của hệ thống tiếp đất Vì vậy, việc chọn vật liệu làm điện cực tiếp đất phụ thuộc vào chức năng của hệ thống tiếp đất. a) Hệ thống tiếp đất công tác:

- Hệ thống tiếp đất công tác có thời hạn khai thác là 15 năm Vật liệu làm điện cực tiếp đất công tác phải bằng đồng, thép bọc đồng hoặc bằng thép mạ kẽm.

- Phương pháp tính toán được nêu trong phụ lục 3 b) Hệ thống tiếp đất bảo vệ có thời hạn khai thác là 30 năm Điện cực tiếp đất chỉ cần làm bằng thép mạ kẽm. c) Hệ thống tiếp đất dùng chung cho các chức năng tiếp đất công tác và tiếp đất bảo vệ phải được xem xét như đối với hệ thống tiếp đất công tác.

4.1.3 Lựa chọn loại hệ thống tiếp đất

Việc lựa chọn loại hệ thống tiếp đất phụ thuộc vào 3 điều kiện sau:

- Điều kiện mặt bằng nơi sẽ thi công hệ thống tiếp đất;

- Điện trở suất của đất tại nơi thi công;

- Giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn.

Hệ thống tiếp đất thường được xây dựng theo các loại sau: a) Hệ thống tiếp đất dạng hỗn hợp (gồm các điện cực thẳng đứng và các dải nằm ngang)

Hệ thống tiếp đất dạng hỗn hợp được sử dụng trong những điều kiện sau:

- Giá trị điện trở suất của đất tại nơi thi công hệ thống tiếp đất không lớn hơn 100 Ω.m và tương đối đồng nhất ở độ sâu từ 1 đến 5 m;

HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT

- Tốt nhất, nên dùng một hệ thống tiếp đất dùng chung cho các chức năng tiếp đất chống sét, tiếp đất công tác và bảo vệ trong một khu vực nhà trạm viễn thông.

- Trong trường hợp đã có sẵn hệ thống tiếp đất chống sét cho nhà trạm, khi thiết kế hệ thống tiếp đất công tác và bảo vệ cho thiết bị, phải thực hiện liên kết đẳng thế hai hệ thống tiếp đất trên.

- Hệ thống tiếp đất dùng chung phải có giá trị điện trở nhỏ hơn giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn thấp nhất.

- Hệ thống tiếp đất chung phải thi công ở vị trí thích hợp nhất (trung tâm) sao cho chiều dài cáp dẫn đất là ngắn nhất.

- Phải liên kết đẳng thế giữa hệ thống tiếp đất của khu vực nhà trạm với hệ thống tiếp đất chống sét của cột cao ăng ten kề bên.

4.1.2 Chọn vật liệu làm điện cực tiếp đất

- Vật liệu làm điện cực tiếp đất sẽ làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của hệ thống tiếp đất Vì vậy, việc chọn vật liệu làm điện cực tiếp đất phụ thuộc vào chức năng của hệ thống tiếp đất. a) Hệ thống tiếp đất công tác:

- Hệ thống tiếp đất công tác có thời hạn khai thác là 15 năm Vật liệu làm điện cực tiếp đất công tác phải bằng đồng, thép bọc đồng hoặc bằng thép mạ kẽm.

- Phương pháp tính toán được nêu trong phụ lục 3 b) Hệ thống tiếp đất bảo vệ có thời hạn khai thác là 30 năm Điện cực tiếp đất chỉ cần làm bằng thép mạ kẽm. c) Hệ thống tiếp đất dùng chung cho các chức năng tiếp đất công tác và tiếp đất bảo vệ phải được xem xét như đối với hệ thống tiếp đất công tác.

4.1.3 Lựa chọn loại hệ thống tiếp đất

Việc lựa chọn loại hệ thống tiếp đất phụ thuộc vào 3 điều kiện sau:

- Điều kiện mặt bằng nơi sẽ thi công hệ thống tiếp đất;

- Điện trở suất của đất tại nơi thi công;

- Giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn.

Hệ thống tiếp đất thường được xây dựng theo các loại sau: a) Hệ thống tiếp đất dạng hỗn hợp (gồm các điện cực thẳng đứng và các dải nằm ngang)

Hệ thống tiếp đất dạng hỗn hợp được sử dụng trong những điều kiện sau:

- Giá trị điện trở suất của đất tại nơi thi công hệ thống tiếp đất không lớn hơn 100 Ω.m và tương đối đồng nhất ở độ sâu từ 1 đến 5 m;

- Điện trở tiếp đất tiêu chuẩn yêu cầu nhỏ (thông thường là hệ thống tiếp đất công tác). b) Hệ thống tiếp đất là những dải sắt hoặc đồng nằm ngang

Hệ thống tiếp đất là những dải sắt hoặc đồng nằm ngang được sử dụng trong những điều kiện sau:

- Giá trị điện trở suất của đất tại nơi thi công hệ thống tiếp đất không lớn hơn 100 Ω.m và tương đối đồng nhất ở độ sâu từ 1 đến 2 m;

- Giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn yêu cầu lớn từ 5 đến 10 Ω (thông thường được dùng đối với các hệ thống tiếp đất bảo vệ độc lập ở xa trung tâm);

- Mặt bằng thi công không bị hạn chế. c) Hệ thống tiếp đất chôn sâu

Hệ thống tiếp đất chôn sâu được sử dụng trong những điều kiện sau:

- Giá trị điện trở suất của đất tại nơi thi công rất nhỏ ở các lớp đất dưới sâu;

- Giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn yêu cầu nhỏ (thông thường là hệ thống tiếp đất công tác);

- Mặt bằng thi công chật hẹp. d) Hệ thống tiếp đất bao gồm những tấm thép hoặc đồng chôn dựng đứng

Hệ thống tiếp đất bao gồm những tấm thép hoặc đồng chôn dựng đứng được sử dụng trong những điều kiện sau:

- Giá trị điện trở suất của đất tại nơi thi công hệ thống tiếp đất không lớn hơn 100 Ω.m và tương đối đồng nhất ở độ sâu từ 1 đến 5 m;

- Mặt bằng thi công quá chật hẹp;

- Giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn yêu cầu trong phạm vi từ 3 đến 5 Ω.

4.1.4 Tính toán hệ thống tiếp đất

Các hệ thống tiếp đất phải được tính toán, thiết kế để đảm bảo thời hạn khai thác như sau:

- Hệ thống tiếp đất bảo vệ: 30 năm;

- Hệ thống tiếp đất công tác: 15 năm.

- Các công thức tính toán hệ thống tiếp đất được nêu trong Phụ lục 3.

4.1.5 Sử dụng hóa chất cải tạo đất

Tùy theo yêu cầu thực tế, có thể sử dụng các loại hóa chất cải tạo đất như sau: a) Dùng hóa chất cải tạo đất dạng hòa tàn nhằm mục đích giảm nhỏ diện tích trở suất của đất. b) Dùng hóa chất cải tạo đất dạng đông cứng nhằm mục đích:

- Giảm nhỏ điện trở tiếp đất;

- Tăng độ ổn định của điện trở tiếp đất;

- Chống ăn mòn cho các điện cực tiếp đất;

- Tăng khả năng tiếp xúc với đất trong trường hợp dùng điện cực tiếp đất chôn sâu

XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT

- Việc tính toán này dựa theo TCVN 8071-2009 CÔNG TRÌNH VIỄN THÔNG - QUY TẮC THỰC HÀNH CHỐNG SÉT VÀ TIẾP ĐẤT

Xác định điện trở suất của đất:

- Trước khi thiết kế các hệ thống tiếp đất, phải đo điện trở suất của đất tại khu vực dự kiến trang bị tiếp đất

- Điện trở suất của đất dùng trong tính toán hệ thống tiếp đất được xác định bằng công thức: ρ tt =k × ρ đo (Ω.m) (4.1) Trong đó: ρtt - điện trở suất của đất dùng trong thiết kế chống sét. ρđo - điện trở suất của đất đo được. k - hệ số mùa, k = 1,6 ÷ 1,8.

4.3 Xác định điện trở hệ thống nối đất an toàn cho trạm biến áp

- Tính toán nối đất ngoài trời sẽ dựa vào việc kiểm tra điện trở lưới nối đất, điện áp bước Việc tính toán này dựa theo tài liệu IEEE STD.80-2000 HƯỚNG DẪN NỐI ĐẤT AN TOÀN TRONG TRẠM BIẾN ÁP và căn cứ theo tiêu chuẩn việt nam.

4.3.2.1 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn cho lưới nối đất

- Hệ số tính tới ảnh hưởng của thành phần không chu kì:

Trong đó: tc: Thời gian tồn tại ngắn mạch (s)

Ta: Hằng số thời gian tắt dần của dòng điện ngắn mạch không chu kì (s)

- Giá trị dòng tản xuống đất:

- Tiết diện tối thiểu của dây nối đất và cọc nối đất tính theo công thức:

1,974 (mm 2 ) (4.4) 4.3.2.2 Xác định điện trở hệ thống lưới nối đất

- Điện trở của hệ thống lưới nối đất được xác định theo công thức 53 tiêu chuẩn IEEE-

R1: Điện trở của lưới nối đất gồm các thanh ngang (Ω).

R2: Điện trở của cọc nối đất (Ω).

Rm: Điện trở tương hỗ giữa cọc và thanh (Ω).

Trong đó: ρ: Điện trở suất của đất.

Lc: Tổng chiều dài của lưới nối đất bao gồm thanh và cọc. a ' =√a×2h Kích thước hiệu chỉnh. d g =2a : Đường kính thanh nối đất.

A: Diện tích lưới nối đất. k1, k2: Hằng số (tra bảng).

Lr: Chiều dài của 1 cọc nối đất (m).

LR: Tổng chiều dài của các cọc nối đất(m). d2: Đường kính cọc nối đất (m). nR: Số cọc nối đất

Trong đó: k1,k2: Hệ số xét đến ảnh hưởng chôn sâu cọc so với diện tích trạm. k 1 =−0,04× L

L : Chiều dài trung bình của lưới nối đất (m).

W : Chiều rộng trung bình của lưới nối đất (m).

4.3.2.3 Sử dụng giếng nối đất tăng cường để giảm điện trở của hệ thống.

- Tính toán điện trở giếng nối đất:

Lgieng: chiều dài của giếng nối đất (m).

Dgieng: đường kính của giếng nối đất (m). ngieng :số lượng giếng nối đất.

- Điện trở tổng các giếng nối đất:

- Điện trở tổng của hệ thống nối đất:

4.4 Các phương pháp đo điện trở suất của đất và các phương pháp tính toán điện trở nối đất.

4.4.1 Các phương pháp đo điện trở suất của đất

Các phương pháp trong thực tế để xác định giá trị điện trở suất của đất gồm có:

- Đo thăm dò điện cực tiếp đất mẫu.

- Đo sâu thăm dò đối xứng (phương pháp 4 điện cực).

4.4.1.1 Xác định điện trở suất của đất theo phương pháp thăm dò điện cực tiếp đất mẫu

- Phương pháp thăm dò điện cực tiếp đất mẫu chỉ xác định được giá trị điện trở suất của đất đến độ sâu chôn điện cực và sử dụng trong trường hợp không có loại máy đo 4 điện cực để tiến hành theo phương pháp đo sâu thăm dò đối xứng Mạch đo được quy định như trong Hình 4.1.

- Từ kết quả đo điện trở R của điện cực tiếp đất mẫu, tính ra giá trị điện trở suất của đất ở độ sâu chôn cọc bằng công thức: ρ= 2πR ln( 4 d l ) (4.14)

Trong đó: ρ - điện trở suất của đất, Ω.m. l - chiều dài phần chôn sâu của điện cực tiếp đất mẫu, m. d - đường kính ngoài của điện cực tiếp đất mẫu dạng trụ tròn, m (nếu điện cực tiếp đất có dạng thép góc, với cạnh là b thì d = 0,95b).

Hình 4 1: Đo điện trở suất của đất theo phương pháp thăm dò điện cực mẫu

4.4.1.2 Xác định điện trở suất của đất theo phương pháp đo sâu thăm dò đối xứng (phương pháp đo điện vật lý)

Mạch đo theo phương pháp Wenner được trình bày trên Hình 4.2. Điện trở suất của đất được tính bằng công thức: ρ=2π ×a × R(Ω.m) (4.15)

R - giá trị điện trở đo được, Ω. a - khoảng cách giữa các điện cực, m.

Hình 4 2: Đo điện trở suất của đất theo phương pháp Wenner

+ Độ sâu chôn điện cực l phải nhỏ hơn a

Mạch đo theo phương pháp Schlumberger được trình bày trên Hình 4.3 Điện trở suất của đất được tính bằng công thức: ρ=π × R(λ 2 −d 2 )

2d (Ω.m) (4.16) Trong đó: l - khoảng cách từ các điện cực dòng đến tâm thăm dò O, m. d - khoảng cách từ các điện cực áp đến tâm thăm dò O, m.

R - giá trị điện trở đọc được trên máy đo, Ω.

Hình 4 3: Đo điện trở suất của đất theo phương pháp Schlumberger.

4.4.2 Các phương pháp tính toán điện trở hệ thống nối đất

4.4.2.1 Tính toán điện trở tiếp đất trong đất đồng nhất

- Điện trở tiếp đất của một điện cực trong đất đồng nhất:

+ Điện trở tiếp đất của một ống kim loại chôn thẳng đứng trong đất đồng nhất được xác định bằng công thức: a) Khi đỉnh của ống ở ngay trên mặt đất:

(4.17) Trong đó: ρ - điện trở suất của đất, Ω.m. l - chiều dài của ống, m. d - đường kính ngoài của ống, m. b) Khi đỉnh của ống ở sâu trong đất:

(4.18) Trong đó: h - khoảng cách từ mặt đất đến đỉnh của ống, m.

CHÚ THÍCH: Nếu thanh tiếp đất bằng thép góc, thay d = 0,95a, với a là chiều rộng phía ngoài của thanh thép góc.

+ Điện trở tiếp đất của một dải kim loại dẹt, dài, đặt nằm ngang ở độ sâu h trong đất đồng nhất, được xác định bằng công thức:

Trong đó: b - chiều rộng của dải, m. l - chiều dài của dải, m. h - độ sâu chôn dải, m. ρ - điện trở suất của đất, Ω.m.

Hình 4 4: Chọn chiều dài của dây hoặc dải tiếp đất theo điện trở suất của đất.

- Tính toán điện trở tiếp đất có nhiều điện cực ở trong đất đồng nhất:

+ Để nhận được trị số điện trở tiếp đất yêu cầu, ta cần nối song song một số các điện cực tiếp đất đơn với nhau Hệ thống tiếp đất này được gọi là hệ thống tiếp đất có nhiều điện cực Trên hình 4.5 trình bày một hệ thống tiếp đất gồm nhiều ống và trên hình 4.6 trình bày một hệ thống tiếp đất gồm nhiều tia dài.

Hình 4 5: Hệ thống tiếp đất gồm nhiều ống

Hình 4 6: Hệ thống tiếp đất gồm nhiều tia dài

+ Điện trở tiếp đất của một hệ thống gồm n ống kim loại giống nhau, chôn thẳng đứng trong đất đồng nhất, khi bỏ qua ảnh hưởng của dây nối các điện cực (dây nối cách điện với đất) do tác dụng che chắn lẫn nhau của các điện cực, được xác định bằng công thức:

Ro - điện trở tiếp đất của một điện cực đơn độc lập, Ω. n - số điện cực trong hệ thống. η - hệ số sử dụng điện cực tiếp đất (giá trị trung bình từ trị số đo thực nghiệm, lấy giống nhau cho tất cả các điện cực trong hệ thống).

+ Điện trở của một hệ thống tiếp đất có dạng bất kỳ gồm các thanh hoặc ống chôn thẳng đứng trong đất đồng nhất có thể được xác định bằng công thức:

(4.21) Trong đó: d - đường kính của ống tiếp đất, m. t - độ sâu chôn ống tiếp đất, m. n - số lượng các ống tiếp đất.

A - trị số xét đến sự che chắn lẫn nhau của các thanh hoặc ống tiếp đất.

Các giá trị của A đối với một số các trường hợp tiếp đất được trình bày trong bảng

Hình 4 7: Giá trị hệ số k đối với hệ thống tiếp đất gồm các thanh (ống) phụ thuộc vào tỉ số chiều dài và chiều rộng của diện tích tiếp đất.

Dạng hệ thống tiếp đất Số điện cực A R.2.π.l/ρ

Bảng 4 1: Các giá trị của A cho một số trường hợp tiếp đất gồm các ống chôn thẳng đứng.

+ Điện trở của một hệ thống tiếp đất có dạng bất kỳ gồm các dây hoặc dải đặt nằm ngang trong đất đồng nhất có thể được xác định bằng công thức sau:

L: tổng chiều dài của tiếp đất, m. ρ: điện trở suất của đất, Ω.m. d: đường kính của dây làm tiếp đất, m. t: độ sâu chôn tiếp đất, m.

At: trị số xét đến sự ảnh hưởng lẫn nhau của các bộ phận tiếp đất riêng rẽ, có giá trị đối với một số dạng tiếp đất được trình bày trong bảng 4.2.

Dạng tiếp đất A t Dạng tiếp đất Giá trị của A khi tỉ số các cạnh

Bảng 4 2: Các giá trị của A cho một số trường hợp tiếp đất nằm ngang

4.4.2.2 Tính toán điện trở tiếp đất trong đất không đồng nhất

- Tính toán điện trở tiếp đất của các tiếp đất đơn trong đất không đồng nhất

+ Điện trở tiếp đất của một ống chôn thẳng đứng trong đất không đồng nhất gồm hai lớp (xem hình C.6) được xác định bằng công thức:

Trong đó: d - đường kính của ống, m. l - chiều dài của ống, m. h - chiều dày của lớp đất phía trên, m. ρ1, ρ2 - điện trở suất tương ứng của các lớp đất phía trên và phía dưới, Ω.m.

Hình 4 8: Điện cực tiếp đất chôn thẳng đứng trong đất có hai lớp

+ Điện trở tiếp đất của một dây (hoặc dải) dài nằm ngang trong đất không đồng nhất gồm hai lớp được xác định bằng công thức: a) Khi dây (hoặc dải) tiếp đất dài nằm trong lớp đất phía trên (t < h)

R= ( 2 ρ π 1 l ) { ln ( dt l 2 ) + ∑ n=1 ∞ K n [ 2 arsh ( 4 1 hn ) + arsh ( (hn+ 0 ,25 t l ) ) + arsh ( ( 0 hn−t , 25 l ) ) ] } , Ω (4.24) b) Khi dây (hoặc dải) tiếp đất dài nằm trong lớp đất phía dưới (t>h)

R= ( 2 ρ π 1 l ) { ln ( dt l 2 ) + ∑ n=1 ∞ K n [ arsh ( ( 0 hn+t ,25 l ) ) + arsh ( ( n−2 0 , 25 ) h+t l ) ] } ,Ω (4.25)

Trong đó: l - chiều dài của dây (hoặc dải), m;

K = (ρ2 - ρ1)/(p2 + ρ1) - hệ số không đồng nhất của đất; d - đường kính của dây, m; (nếu là dải, thì đường kính tương đương của một dải có chiều rộng b được lấy bằng d = b/2).

+ Điện trở tiếp đất của điện cực dạng lưới đặt trong đất không đồng nhất gồm hai lớp, được xác định bằng công thức:

L - Tổng chiều dài các dây (hoặc dải) dài, m.

D - đường kính diện tích của lưới, m. β - tham số (1/m) khi xét đến sự phân bố không đồng nhất của ρ theo độ sâu của đất. Giá trị của β được trình bày trên hình 4.9.

Hình 4 9: Sự phụ thuộc của tham số β vào diện tích bố trí hệ thống tiếp đất và độ chôn sâu.

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT

Tâm Mép Tâm Mép Tâm Mép Tâm Mép

Bảng 4 3: Các số liệu của hệ thống tiếp đất dạng lưới

Cỡ của hệ thống tiếp đất, m 2 ρ, Ω.m Vị trí dòng sét vào lưới lx, (kA)

Mắt lưới 10 x 10 1500 Giữa của cạnh dài phía ngoài 4,6 14,2 24,8 0,57

Chú thích: Rx là điện trở tiếp đất tổng đối với dòng xung; R50 là điện trở tiếp đất 50 Hz

Bảng 4 4: Các số liệu của hệ thống tiếp đất dạng lưới

- Tính toán đầy đủ chi tiết trong Phụ lục 3.

TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT CHO DỰ ÁN NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI KCN CHÂU ĐỨC – BÀ RỊA – VŨNG TÀU

GIỚI THIỆU VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH

Dự án nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức có công suất lắp đặt 70MWp, nằm trên địa phận huyện Châu Đức, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu tổng diện tích của dự án là

60h a Sản lượng điện bình quân hàng năm là 102.525 MWh/năm.

Hình 5 1: Vị trí nhà máy.

Nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức có quy mô như sau:

1 Tên dự án: Dự án nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức.

2 Chủ đầu tư: Công ty TNHH SH Solar Farm Vina.

3 Phạm vi đầu tư: 4,87kWh/m 2 /day.

4 Địa điểm dự án: Đường D15 KCN Châu Đức, xã Nghĩa Thành, huyện Châu Đức, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.

5 Diện tích chiếm dụng: 60 ha.

6 Công suất lắp đặt: 70 MWp.

7 Điện lượng mỗi năm: 102.525 MWh.

8 Thông số kỹ thuật: Tấm pin: Đa tinh thể 345Wp.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

Số chuỗi: 11200 (Mỗi chuỗi gồm 18 tấm pin)

Số lượng trạm Inverter tích hợp: 112.

Công suất inverter: 625kW. Điện áp một chiều: 1000V.

MBA tăng áp: 1250kVA, 22±2x2,5%/0,34kV/0,34kV

Bảng 5 1: Quy mô nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức

Nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức đấu nối vào Hệ thống điện Quốc gia thông qua đường dây 110kV mạch đơn, dây ACSR 300 mm 2 , chiều dài khoảng 850m đấu nối tại thanh cái 110kV mở rộng của TBA 110kV Châu Đức.

5.1.5 Quy mô trạm phân phối

Trạm phân phối nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức sử dụng 02 máy biến áp 23/115kV công suất 2x63MVA.

Phía 22kV sử dụng sơ đồ một thanh cái với 14 ngăn lộ gồm 02 ngăn lộ tổng máy biến áp tăng áp chính, 02 ngăn máy biến áp tự dùng, 02 ngăn biến điện áp, 01 ngăn tủ dao cách ly, 01 ngăn tủ phân đoạn và 08 ngăn xuất tuyến 22kV đấu nối đến các Inverter Các thiết bị phía 22kV được lắp đặt trong tủ hợp bộ và bố trí trong nhà.

Phía 110kV sử dụng sơ đồ 1 thanh cái với 01 ngăn đường dây 110kV và 02 ngăn 110kV máy biến áp tăng áp chính Thiết bị phía 110kV được lắp đặt ngoài trời.

5.2 Thông số kỹ thuật các thiết bị chính

Thông số tấm pin của nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức như sau:

1 Mã hiệu module mặt trời Q.PLUS L-G4.1 340-350

3 Kiểu pin mặt mặt trời Multi-crystalline Q.ANTUM

4 Kích thước module pin mặt trời 1.994x1000x35mm

5 Trọng lượng module pin mặt trời 23 kg

6 Thông số nhãn sản phẩm dưới điều kiện phương thức đo tiêu chuẩn

(2) Điện áp hở mạch Voc 46,34

7 Hệ số nhiệt độ module pin mặt trời

(1) Hệ số nhiệt độ công suất đỉnh Tk (W) -0,40 % 0 C

(2) Hệ số nhiệt độ điện áp Tk -0,29 % 0 C

(3) Hệ số nhiệt độ dòng Tk (Isc) -0,04 % 0 C

8 Điện áp hệ thống lớn nhất 1000V

19 Suy giảm công suất năm thứ 1 0,6%

20 Suy giảm công suất năm thứ 2 3,0%

21 Suy giảm công suất năm thứ 5 5,0%

22 Suy giảm công suất năm thứ 10 8,0%

23 Suy giảm công suất năm thứ 25 17,0%

Bảng 5 2: Thông số tấm pin của nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức

5.2.2 Thông số kỹ thuật Inverter

Nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức sử dụng Inverter và máy biến áp nâng áp tích hợp, bao gồm hai Inverter 625kW kiểu trung tâm, một máy biến áp 1250kVA hai cuộn dây và 01 RMU 22kV Inverter kiểu trung tâm 0,625MW được cung cấp bởi Công ty Hyosung của Hàn Quốc, thông số của Inverter như sau:

STT THÔNG SỐ(Parameter) ĐƠN VỊ(Unit) GHI CHÚ(Note)

1 Nhà sản xuất(Producer) Hyosung

2 Tên model(Model name) HS-

STT THÔNG SỐ(Parameter) ĐƠN VỊ(Unit) GHI CHÚ(Note)

3 Loại hình Inverter (Central/String) Central

4 Số lượng Inverter(Inverter amount) Bộ(SETS) 112

5 Công suất định mức(Rated power) W 625.000

6 Điện áp xoay chiều định mức

7 Điện áp một chiều định mức

8 Tần số định mức(Rated Frequency) Hz 50

9 Tổng sóng hài đóng góp (Total harmonic) % > 5%

11 Dòng ngắn mạch phát ra cực đại

Tài liệu mô tả bảo vệ công nghệ

Tài liệu bản mềm (Soft copy documents)

13 Đặc tính PQ của inverter

Bảng 5 3: Thông số kỹ thuật Inverter của nhà máy điện mặt trời KCN Châu Đức

5.2.3 Thông số máy biến áp 0,34/22kV

Dự án sử dụng máy biến áp hai cuộn dây kiểu khô của Công ty Hyosung (Hàn Quốc), cấp điện áp 22±2*2,5%/0,34kV/0,34kV Máy biến áp và Inverter kiểu trung tâm lắp đặt trên móng riêng đặt trong Contenner, trong đó từ Inverter tới máy biến áp sử dụng cáp, dòng định mức 630A, cáp điện cao thế từ lỗ chờ đặt sẵn trong móng vào buồng cao thế Các thông số chính của máy biến áp như sau:

LV coil type Pre-preg

Coil DATA Conductor Mat Aluminum

LV coil type Pre-preg

Construction Bus Position HV Bottom / Cable

Bảng 5 4: Thông số máy biến áp 0,34/22kV của nhà máy điện mặt trời

Tủ RMU của dự án được lắp đặt phía cao thế của máy biến áp, tủ RMU sử dụng tủ nạp khí SF6 do LS cung cấp Đầu dây vào của máy biến áp sử dụng máy cắt, các đầu ra vào khác sử dụng các công tắc phụ tải Thông số kỹ thuật của tủ RMU như sau:

T Mô tả Đơn vị Thông số

1 Điện áp định mức kV 24

2 Tần số định mức Hz 50

3 Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp định mức kV 50

4 Điện áp chịu đựng xung sét kV 125

5 Dòng định mức thanh cái A 630

6 Dòng ăng ten định mức tủ RMU A 630

7 Dòng/thời gian chịu đựng ngắn hạn định mức kA/s 21/3

8 Dòng chịu đựng giá trị đỉnh định mức kA 54,6

9 Lực thao tác đóng cắt cầu dao phụ tải N ≤250

Dòng đóng cắt ngắn mạch định mức kA 21/3s

Dòng đóng cắt đỉnh định mức kA 54,6

11 Cấp bảo vệ vỏ ngoài IP3X

14 Cầu dao phụ tải cao thế

Dòng đóng cắt ngắn mạch định mức kA 21/3s

Dòng đóng cắt đỉnh định mức kA 54,6

Bảng 5 5: Thông số kỹ thuật của tủ RMU của nhà máy điện mặt trời

5.2.5 Thông số hộp gom dây

Dự án sử dụng hộp gom DC 1000V 20 đầu vào, 1 đầu ra, mỗi hộp gom sẽ đấu vào 20 chuỗi pin, tổng cộng 560 hộp gom DC (20 vào 1 ra) đấu vào một Inverter kiểu trung tâm 625kW Thông số kỹ thuật của hộp gom DC như sau:

Hạng mục Thông số kỹ thuật

Nhà sản xuất Hàn QUốc

Kiểu Hộp gom 20 đầu vào + 1 đầu ra

Dải nhiệt độ môi trường vận hành -25℃~+45℃ Điện áp làm việc lớn nhất (V) 1000

Dòng định mức của thanh cái chính (A) 250

Dòng chịu đựng ngắn hạn định mức (kA) N/A (dùng cầu chì)

Dòng đầu vào nhánh lớn nhất (A) 9,1

Dải điện áp làm việc của hộp gom

Dòng định mức máy cắt một chiều đầu ra (A) 250

Phương thức lắp đặt Kiểu đặt trên móng ngoài trời

Bảng 5 6 : Thông số kỹ thuật của hộp gom DC

5.3 Tính toán chống sét trực tiếp

Hình 5 2: Mối quan hệ giữa bán kính bảo vệ R và chiều cao h

Rp(h): Bán kính bảo vệ h : là khoảng cách của đỉnh ESE so với mặt phẳng ngang đi qua đỉnh phần tử được bảo vệ (m). r : là khoảng cách nổi bật hay bán kính hình cầu lăn (m).

∆ 6 × ∆ t :độ dài (quảng đường) của tia tiên đạo (m).

Giá trị lớn nhất của ∆ t` μss h>=5m

 Chọn OPR 60 có bán kính 107m

5.4 Tính toán chống sét lan truyền

5.4.1 Phương án chống sét lan truyền cho giàn PV

Hình 5 3: Phương án chống sét cho giàn PV.

GHI CHÚ: Chi tiết xem bản vẽ 

5.4.2 Phương án chống sét lan truyền cho nhà máy

5.4.2.1 Lắp ở tủ điện tổng tòa nhà

Thiết bị chống sét cho đường nguồn OVRHSP1602401P & OVRHSP1602403Y:

Hình 5 4: Thiết bị chống sét cho đường nguồn OVRHSP

Dòng Cắt Sét Max : 160kA

Cắt Sét Bình Thường : 20kA

Công nghệ chế tạo : MOV

Thới gian đáp ứng : < 1ns Đèn LED hiển thị : Có

Chống Sét OVRHSP1602401P : 1 Pha, 2 dây+Đất

Chống Sét OVRHSP1602403Y : 3 pha, 4 dây+Đất

Bảng 5 7: Thông số kỹ thuật chính chống sét của OVRHSP1602401P &

5.4.2.2 Lắp OVR Type 2 pha ở tủ điện tầng 2 (Phòng điều khiển)

Dựa vào tiêu chuẩn IEC 61643-11(EN 61643-11)

Chọn OVR T2 3N 40-275 P.QS (type 2 3 pha cho chống sét lan truyền đường nguồn)

Hình 5 5: Thiết bị chống sét lan truyền OVR T2 3N 40-275 P.QS

Iimp(10/350) (kA) Dòng xung tối đa 2

Imax(8/20) (kA) Dòng xả tối đa 40

In (kA) Dòng xả danh định 20

Isccr (kA) Dòng ngắn mạch sự cố 100

Ifi (kA) Dòng qua SPD sau dòng xung quá áp -/0,1

Un (V) Điện áp danh định hệ thống TT/

Uc (V) Điện áp tối đa hệ thống 275

Up (kV) Điện áp dư, điện áo còn lại tối đa sau quá trình phóng dòng xung

Bảng 5 8: Thông số kỹ thuật chính chống sét của OVR T2 3N 40-275 P.QS

5.4.2.3 Lắp 1 cái OVR type 2 1 pha cho CB cấp nguồn cho hệ thống máy tính scada, tủ điều khiển của nhà máy.

Dựa vào tiêu chuẩn IEC 61643-11(EN 61643-11)

Chọn OVR T2 1N 40-275 P.QS (type 1 1 pha cho chống sét lan truyền đường nguồn) ID: 2CTB803973R1100

Hình 5 6: Thiết bị chống sét lan truyền OVR T2 1N 40-275 P.QS.

Iimp(10/350) (kA) Dòng xung tối đa 2

Imax(8/20) (kA) Dòng xả tối đa 40

In (kA) Dòng xả danh định 20

Isccr (kA) Dòng ngắn mạch sự cố 100

Ifi (kA) Dòng qua SPD sau dòng xung quá áp -/0,1

Un (V) Điện áp danh định hệ thống TT/TNS:230

Uc (V) Điện áp tối đa hệ thống 275

Up (kV) Điện áp dư, điện áo còn lại tối đa sau quá trình phóng dòng xung

Bảng 5 9: Thông số kỹ thuật chính chống sét của OVR T2 1N 40-275 P.QS.

5.5 Tính toán hệ thống nối đất chống sét và hệ thống nối đất an toàn cho trạm biến áp 110kV KCN Châu Đức- tỉnh Bà Rịa Vũng tàu

5.5.1 Tính toán nối đất chống sét trực tiếp Điện trở của một hệ thống tiếp đất có dạng bất kỳ gồm các dây hoặc dải đặt nằm ngang trong đất đồng nhất có thể được xác định bằng công thức sau:

2 =2m Độ sâu chôn tiếp đất

L = 3x2,4= 7,2 (m) Tổng chiều dài của tiếp đất. ρ = 200 (Ω.m) điện trở suất của đất tra trong Bảng 4.1- Phụ lục 4

Chọn cọc đồng ỉ20 dài 2,4m d = 0,02 (m) đường kính của dây làm tiếp đất.

A - trị số xét đến sự ảnh hưởng lẫn nhau của các bộ phận tiếp đất riêng rẽ, có giá trị đối với một số dạng tiếp đất được trình bày trong bảng 3.4-Phụ lục 3.

5.5.2 Tính toán nối đất an toàn cho trạm biến áp 110kV theo tiêu chuẩn IEEE 80-2000

- Diện tích trạm biến áp : A = 63 x49 = 3087 (m 2 )

Hình 5 7: Diện tích của trạm và bố trí cọc

- Thông số cơ bản để tính toán tc = 0,15 (s): Thời gian tồn tại ngắn mạch

IN = 24,5 (kA) : Dòng điện ngắn mạch của hệ thống

+ Hệ thống nối đất: h= 0,8 (m) Độ chôn sâu của hệ thống nối đất

L = 63 (m) Chiều dài của lưới nối đất

W = 49 (m) Chiều rộng của lưới nối đất

+ Khoảng cách trung bình giữa các dây dẫn trong lưới :

+ Cọc nối đất : nr = 31 Số lượng cọc trong lưới nối đất

Lr = 2,4 (m) Chiều dài của 1cọc nối đất

LR = 75 (m) Tổng chiều dài của các cọc nối đất

5.5.2.1 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn cho lưới nối đất a) Hệ số tính tới ảnh hưởng của thành phần không chu kì:

Trong đó: tc = 0,15 (s): Thời gian tồn tại ngắn mạch

Ta = 0,05 (s) Hằng số thời gian tắt dần của dòng điện ngắn mạch không chu kì

IN = 24,5 (kA) : Dòng điện ngắn mạch của hệ thống b) Giá trị dòng tản xuống đất:

I F =I N × D f $,5×1,154(,273(kA) (4.3) c) Tiết diện tối thiểu của dây nối đất và cọc nối đất tính theo công thức:

Trong đó: Kf = 7 Hệ số phụ thuộc vào vật liệu Tra bảng 4.2- Phụ lục 4

5.5.2.2 Xác định điện trở hệ thống lưới nối đất Điện trở của hệ thống lưới nối đất được xác định theo công thức 53 tiêu chuẩn IEEE-80- 2000:

R1: Điện trở của lưới nối đất gồm các thanh ngang (Ω)

R2: Điện trở của cọc nối đất (Ω)

Rm: Điện trở tương hỗ giữa cọc và thanh (Ω) a) Điện trở của lưới nối đất gồm các thanh ngang (Ω)

Trong đó: ρ 0(Ω)Điện trở suất của đất Tra trong hình 4.1-Phụ lục 4

Lc = 994 (m) Tổng chiều dài của lưới nối đất bao gồm thanh và cọc

Chọn thanh ngang là thép dẹt không gỉ 70x7mm a ' =√ a×2h=√0,035×2×0,8=0,237(m) Kích thước hiệu chỉnh d g =2a=2×0,035=0, 07(m) : Đường kính thanh nối đất

A = 3087 (mm 2 ) Diện tích lưới nối đất k 1 =−0,04× L

49+5,5=5,693 b) Điện trở của cọc nối đất (Ω)

Lr = 2,4 (m) Chiều dài của 1 cọc nối đất

LR = 75 (m) Tổng chiều dài của các cọc nối đất

Chọn cọc hình chữ V thép mạ kẽm V70x7mm d2 =0,95.70 f,5mm=0,0665(m) Đường kính cọc nối đất nR = 31 cọc nối đất c) Điện trở tương hỗ giữa cọc và thanh (Ω)

Kết luận điện trở hệ thống của lưới nối đất:

1,77+0,146−2×1,69=1,774(Ω)>0,5(Ω)Không đạt yêu cầu d) Sử dụng giếng nối đất tăng cường để giảm điện trở của hệ thống.

- Tính toán điện trở giếng nối đất:

Lgieng = 40m chiều dài của giếng nối đất

Dgieng = 160mm=0,16m đường kính của giếng nối đất ngieng = 8 số lượng giếng nối đất

- Điện trở tổng các giếng nối đất

- Điện trở tổng của hệ thống nối đất

5.5.2.3 Tính điện áp bước và điện áp tiếp xúc a) Điện áp bước cho phép

√ 0,15 × (1000+ 6 × 1 × 2000)894 (V ) b) Điện áp tiếp xúc cho phép

Trong đó: t =0,15 thời gian duy trì sự cố (s) ρ 00 Điện trở suất của lớp cát san nền trạm (Ω.m) ρ s 00 Điện trở suất của lớp đá rải nền trạm (Ω.m)

Tra trong bảng 4.3- Phụ lục 4 theo tiêu chuẩn IEEE std 80-

Cs: Hệ số tính đến sự tiếp xúc giữa lớp đá bề mặt với lớp đất phía dưới

2000 0,106+2×0,1=1 hs cm=0,1m Độ dày lớp đá dăm rải nền trạm (m) c) Tính toán điện áp tiếp xúc

- Điện áp tiếp xúc lớn nhất được tính theo công thức sau:

L M ρ = 200 Điện trở suất của đất nền trạm (Ω.m)

Km : Hệ số khoảng cách được xác định theo công thức

D = 7 Khoảng cách giữa các thanh dẫn của lưới (m) n=n a ×n b × n c × n d n a =2× L c

Dm: Khoảng cách lớn nhất giữa 2 điểm bất kì trên lưới nối đất nc=1: Lưới nối đất hình vuông, hình chữ nhật nd=1: Lưới nối đất hình vuông, hình chữ nhật

Lc4 Tổng chiều dài thanh nối đất của lưới (m)

Lp = (L+W)x2 = (63+49)x2= 224 Chu vi của lưới nối đất (m)

Lx: Chiều dài trung bình của lưới nối đất (m)

Ly: Chiều rộng trung bình của lưới nối đất (m)

Lr = 2,4 Chiều dài của mỗi cọc nối đất (m)

LR = 75 Chiều dài của tất cả các cọc nối đất (m)

- Hệ số ảnh hưởng của độ chôn sâu (h) của lưới nối đất:

Với h0 = 1 (m) Hệ số cho độ sâu lưới được chôn

- Hệ số liên hệ đến sự phân bố cọc:

- Hệ số có xét đến gia tăng mật độ dòng điện ở các góc lưới:

- Vậy hệ số khoảng cách :

- Dòng điện tản vào lưới tính bằng công thức sau:

Sf = 0,7 Hệ số phân bố dòng điện sự cố tản vào đất thông qua chống sét

Df = 0,5 Hệ số suy giảm của thành phần 1 chiều

Cp = 0,5 Hệ số hiệu chỉnh thiết kế khi xét đến sự tăng của dòng điện sự cố

IN= 24,5 kA= 24500 (A)Trị số dòng điện ngắn mạch 1 pha (A)

- Chiều dài hiệu quả của lưới nối đất (m)

 Điện áp tiếp xúc lớn nhất:

1113 '2(V)< E bước cp 894(V) ạt yêu cầu.đạt yêu cầu. d) Tính Toán điện áp bước lớn nhất

- Điện áp tiếp xúc lớn nhất được tính theo công thức:

K s : Hệ số khoảng cách trong tính toán được xác định như sau:

- Chiều dài hiệu quả của lưới nối đất

 Điện áp bước lớn nhất:

809,25 Y2(V)

Ngày đăng: 07/03/2024, 10:59

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w