Khi các đám mây được tích điện khoảng 80% số trường hợp phóng điện sét xuống đất điện tích của đám mây có cực tính âm tới mức độ có thể tạo nên cường độ trường lớn sẽ hình thành dòng phá
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT TRẠM BIẾN ÁP 110 kV LE LONG
Mục đích thiết kế
- Trạm biến áp 110 kV Le Long công suất lắp đặt 1x40 MVA, có nhiệm vụ:
Trạm 220kV Đức Hòa 2 và trạm 500/110kV Phú Lâm sẽ truyền tải công suất đến trạm biến áp 110/22kV Le Long, nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất của nhà máy sản xuất ắc quy Le Long thuộc công ty TNHH Le Long Việt Nam, với 100% vốn đầu tư từ Đài Loan.
+ Giảm tải cho trạm 110kV Đức Hòa, cải thiện chất lượng điện áp, giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối khu vực;
+ Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho nhà máy, giảm thời gian cúp điện
+ Góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội khu vực Đức Hòa nói riêng và tỉnh Long
Vị trí địa lý và diện tích
Trạm biến áp 110kV Le Long, tọa lạc tại tọa độ 663191mE và 1195190mN, thuộc Công ty TNHH Le Long Việt Nam, là một dự án đầu tư của doanh nghiệp tư nhân Trạm nằm trong khuôn viên nhà máy Le Long Việt Nam - CNSX Đức Hòa, tại cụm công nghiệp Đức Mỹ, xã Đức Hòa Đông, huyện Đức Hòa, tỉnh Long An.
- Vị trí địa lý của trạm:
+ Mặt trước: Khu đất trống chưa xây dựng thuộc công ty Le Long ,cách kênh nội bộ khoảng 150m;
+ Mặt sau: Khu dân cư đang xây dựng
+ Phía hông bên trái: Xưởng sản xuất dây thừng
+ Phía hông bên phải: Khu đất trống chưa xây dựng thuộc công ty Le Long
Diện tích của trạm là 2529 m², với kích thước ngang 40m, dài 60m và nở hậu 44.3m, có hình thang vuông Trạm được bảo vệ bằng tường rào xây gạch cao 0.2m, với móng và giằng móng bằng bê tông cốt thép B15, có bố trí khe lún Bên hông trái trạm tiếp giáp với xưởng sản xuất dây thừng, được lắp thêm hàng rào lưới B40 cao 2m, các trụ rào bằng bê tông cốt thép B15 được đặt cách nhau 3m.
Đường giao thông trong trạm có chiều rộng 3.5m, được xây dựng với cấu trúc gồm: lớp bê tông cốt thép mặt đường đá 1x2 mác B15 dày 20cm, lớp bê tông lót đá 4x6 mác B7,5 dày 10cm, và lớp cát hạt thô kẹp đá 5x7 dày 20cm được đầm chặt Dưới cùng là nền đất tự nhiên được đầm chặt với hệ số k=0,95.
Đường giao thông ngoài trạm có chiều rộng 4m và chiều dài 500m, kết nối từ xưởng sản xuất đến cổng trạm Kết cấu đường được làm bằng nhựa với độ dày 20cm, bên dưới là lớp cấp phối đá 0-4cm cũng dày 20cm, và nền được đắp bằng cát với hệ số dầm nén đạt 0,95.
- Trạm biến áp 110/22kV Le Long các thiết bị 110kV được lắp đặt ngoài trời, các thiết bị 22kV được lắp đặt trong nhà
- Nhà điều hành là loại nhà một tầng (có hầm cáp bên dưới) có kích thước 8x24m, với chiều cao tới sàn là 2m, tới mái là 5m.
Các thông số cơ bản của trạm biến áp 110KV LE LONG
- Tổng công suất máy biến áp là 40 MVA
+Phía 110kV: sử dụng sơ đồ thanh cái đơn,mạch vòng
+Phía 22kV: hệ thống phân phối 22kV đặt trong nhà với sơ đồ 1 thanh cái 5 phát tuyến
Sơ đồ nhất thứ, mặt bằng và mặt cắt của trạm:
Bản vẽ ở cuối tập (file PDF)
Thiết bị của trạm
1.4.1 Máy Biến Áp T1: dung lượng 40.000kVA
1 Giới thiệu máy biến áp:
- Nhà sản xuất: Shihlin-Taiwan
+Khi có quạt gió: 40/40MVA
+Khi không có quạt gió: 32/40MVA
- Điện áp định mức: 115/23/(11)kV
- Dòng điện định mức: HV 160.7/200.8A; LV 803.3/1004.1A; WDG 524.9/699.6A
- Máy biến áp là loại: 3 pha, 2 cuộn dây và cuộn cân bằng, ngâm trong dầu, làm việc ngoài trời
ONAN / ONAF (Làm mát tự nhiên / Quạt gió cưỡng bức)
- Điện áp cuộn cao áp: 115kV 9 x 1,25% (điều chỉnh điện áp dưới tải)
- Điện áp cuộn hạ áp: 23 kV
- Điện áp cuộn cân bằng: 11 kV, đấu tam giác hở, có đưa ra ngoài 2 đầu sứ xuyên để nối tắt và nối đất
5 Công suất danh định (ONAF/ONAN):
- Cao áp: Đấu sao, có trung tính nối đất trực tiếp
- Hạ áp: Đấu sao, có trung tính nối đất trực tiếp
- Cuộn cân bằng: Đấu tam giác hở, có hai đầu sứ xuyên để nối tắt và nối đất
7 Mức cách điện : Đầu ra Điện áphoạt Điện áp thử tần số Điện áp chịu động cực đại (kV) công nghiệp AC (kV) xung sét LI Giá trị đỉnh (kVp)
8 Khả năng chịu ngắn mạch của các cuộn dây:
- Điện kháng ngắn mạch (Uk) giữa cuộn dây, ở các nấc N, tần số và điện áp định mức, nhiệt độ 30 0 C độ ẩm 62% và công suất 40 MVA:
- Giữa cao áp – hạ áp: Uk115-23kV = 11,7% (test report)
- Giữa cáo áp – cân bằng: Uk115-11kV = 11,0% (Theo thiết kế)
- Giữa hạ áp – cân bằng: Uk23-11kV = 25,0% (Theo thiết kế) Điện áp, dòng điện định mức:
Cuộn dây Nấc Điện áp (kV) Dòng điện (A)
_Tổn hao có tải (100% tải) : Pcu = 200910 W
Dầu cách điện mới, chưa qua sử dụng, được bổ sung chất phụ gia kháng oxy hóa, mang lại hiệu quả cao trong việc bảo vệ máy biến áp và bộ điều chỉnh điện áp dưới tải (OLTC).
- Loại dầu: Shell Diala Oils X
1.4.2 Máy Biến Áp TD: dung lượng 100 kVA:
6 Chế độ làm mát :ONAN
9 Công suất định mức :100KVA
13 Trọng lượng cả máy :525 Kg
I Các thông số cơ bản của máy cắt 110kV:
- Nước sản xuất :Ấn Độ
- Điện áp định mức :145 KV
- Tần số định mức :50 Hz
- Dòng điện cắt ngắn mạch định mức :62.5 KA
- Thời gian chịu đựng dòng ngắn mạch :3s
- Điện áp định mức của mạch điều khiển :110VDC
- Điện áp định mức của mạch mô – tơ :220VAC
- Chu trình thao tác :O - 0.3S - CO - 3min - CO
- Tiêu chuẩn thiết kế :IEC 62271-100
- Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp :275 KV
- Mức chịu điện áp xung :650 KV
- Trọng lượng máy cắt :1500 Kg
- Trọng lượng khí SF6 :8.1 Kg
+ Báo động cấp 1 (thiếu SF6) :054 Mpa
- Nhiệt độ môi trường vận hành :-30 0 C đến +55 0 C
II Các thông số cơ bản của máy cắt hợp bộ:
1 Máy cắt hợp bộ MÍTUBISHI :
- Điện áp định mức :24 kV
- Điện áp chịu xung sét :125 kV
- Điện áp chịu tần số công nghiệp :50 kV
- Tần số định mức :50/60 Hz
- Dòng điện cắt ngắn mạch định mức :25 kA
- Thời gian chịu dòng ngắn mạch định mức:3s
- Chu trình thao tác :O - 0.3S - CO - 1min - CO
- Trọng lượng máy cắt tổng :110 Kg
- Trọng lượng máy cắt đường dây :110 Kg
- Độ cao so với mực nước biển : τđs, dòng điện có thể được coi là không thay đổi và bằng trị số biên độ Ngược lại, nếu quá trình diễn ra trong thời gian dài, cần xem xét các yếu tố khác.
Hình 1-3 Xác suất dòng điện sét
Khi tính toán hiệu ứng nhiệt của dòng điện sét, có thể bỏ qua giai đoạn đầu của sóng và chọn dạng sóng theo hàm số mũ.
1.5.1.3 Cường độ hoạt động của sét:
Cường độ hoặc động của sét được biểu thị bằng số ngày có dông sét hằng năm
bảo vệ chống sét đánh thẳng cho thiết bị điện phân phối ngoài trời của trạm biến áp
Hiện nay, việc bảo vệ các công trình khỏi sét đánh thẳng thường được thực hiện bằng hệ thống thu sét, bao gồm cột thu sét, dây thu sét và các bộ phận như kim thu sét, dây nối đất Hệ thống này kết nối các bộ phận với nhau thông qua dây dãn, đảm bảo an toàn cho công trình trước hiện tượng thiên nhiên nguy hiểm này.
Hệ thống thu sét có tác dụng bảo vệ bằng cách tập trung điện tích tại đỉnh, tạo ra một trường điện lớn nhất giữa nó và đầu tia tiên đạo Điều này giúp thu hút các phóng điện sét, đồng thời tạo ra khu vực an toàn ở bên dưới và xung quanh hệ thống thu sét.
Bộ phận nối đất của hệ thống thu sét cần có điện trở thấp để dễ dàng tập trung điện tích cảm ứng từ mặt đất Khi dòng điện sét đi qua, điện áp trên các bộ phận của hệ thống sẽ không đủ để gây phóng điện ngược tới các công trình lân cận Độ cao định hướng của sét (H) là độ cao từ đó phóng điện tiên đạo bắt đầu phát triển, phụ thuộc vào độ cao của bộ phận thu sét (h) Nếu bộ phận thu sét cao dưới 30m, H được tính theo công thức H = k.h, với hệ số k từ 10 đến 20 Để nghiên cứu tác dụng bảo vệ của hệ thống thu sét, khi điểm định hướng của sét nằm trên đỉnh cột thu sét, phóng điện sẽ phát triển về phía cột Ngược lại, khi điểm này di chuyển ra xa hai bên, khả năng phóng điện xuống đất sẽ tăng lên.
Khi điện áp phóng điện U01 = U02, khả năng phóng điện về cột thu sét và xuống đất là như nhau Nếu điểm định hướng xa hơn, sét sẽ chủ yếu phóng điện xuống đất Để đảm bảo an toàn cho công trình, cần thiết phải đảm bảo điện áp phóng điện từ điểm định hướng đến công trình lớn hơn điện áp phóng điện tới cột thu sét (U01) hoặc tới mặt đất.
(U02) Điều đó có nghĩa là công trình có độ cao thấp hơn và đặt gần cột thu sét
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới với độ ẩm cao, nhiều nắng và gió, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành mây dông Trung bình mỗi năm có khoảng 75 đến 100 ngày có dông sét, do đó, việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp là vô cùng quan trọng Sét đánh vào dây dẫn điện, thiết bị và bộ phận mạng điện của trạm có thể gây ra quá điện áp nguy hiểm, dẫn đến ngắn mạch, chạm đất các pha, hư hỏng cách điện và gián đoạn cung cấp điện, gây thiệt hại cho nền kinh tế quốc dân.
Vì vậy hệ thống điện phải được bảo vệ một cách có hiệu quả chống sét đánh trực tiếp
Việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp được thực hiện bằng thiết bị thu sét (hình 9.1) Đó là kết cấu bao gồm:
Bộ phận thu sét (1): làm bằng thép ống hoặc thanh, tiết diện không nhỏ hơn 100mm 2
Bộ phận nối đất bao gồm một hệ thống cọc và thanh kim loại được kết nối với nhau, được chôn trong đất có điện trở thấp, giúp tản dòng sét hiệu quả.
Dòng điện sét (Hình 9.1) được tạo ra khi hai bộ phận được kết nối với nhau bằng dây thép có tiết diện tối thiểu 50mm² Phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm chiều cao, số lượng và cách bố trí của các cột thu sét cũng như các điều kiện thủy văn tại vị trí lắp đặt hệ thống.
1.6.2 Bảo vệ sét chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp 110 kV:
Trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, đặc biệt là với những trạm có công suất lớn và điện áp cao Thiết bị phân phối tại các trạm này thường có giá trị cao và chủ yếu được lắp đặt ngoài trời, đặc biệt là với các trạm cấp điện áp 110 kV trở lên Việc bị sét đánh trực tiếp có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị, dẫn đến gián đoạn cung cấp điện và ảnh hưởng đến các ngành kinh tế khác Do đó, việc thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho trạm biến áp là cần thiết để đảm bảo an toàn cho thiết bị và duy trì sự ổn định của hệ thống điện Cột thu lôi thường được sử dụng để bảo vệ chống sét, có thể được lắp đặt độc lập hoặc trên các kết cấu của trạm phân phối Các cột thu lôi cần được thiết kế sao cho dòng điện sét được khuyếch tán an toàn vào đất qua hệ thống nối đất, đồng thời mỗi trụ cũng cần có nối đất bổ sung để cải thiện điện trở nối đất.
Cuộn dây của máy biến áp là phần yếu nhất trong trạm phân phối ngoài trời có điện áp 110kV trở lên Để bảo vệ máy biến áp bằng chống sét van, khoảng cách giữa hai điểm nối vào hệ thống nối đất của cột thu lôi và vỏ máy biến áp cần phải lớn hơn 15m.
Khi bố trí cột thu lôi trên trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110kV trở lên phải thực hiện các điều sau:
Tại các vị trí nối giữa các kết cấu, cột thu lôi trong hệ thống nối đất cần được bổ sung nối đất tập trung để đảm bảo điện trở khuyếch tán không vượt quá 4Ω, phù hợp với dòng điện tần số công nghiệp.
- Khi bố trí cột thu lôi trên xà của trạm phân phối 35kV phải tăng cường cách điện của nó lên mức cách điện của cấp 110kV
Trên đầu ra của cuộn dây 610kV của máy biến áp, cần lắp đặt các chống sét van Các thiết bị chống sét này có thể được đặt ngay trên vỏ máy để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình hoạt động.
Để bảo vệ cuộn dây 35kV, cần lắp đặt các chống sét van với khoảng cách giữa điểm nối vào hệ thống nối đất của vỏ máy biến áp và của chống sét van không được vượt quá 5m Khoảng cách này có thể tăng lên nếu điểm nối đất của chống sét van nằm ở giữa hai điểm nối đất của vỏ máy biến áp và cấu trúc có đặt cột thu lôi.
Khoảng cách giữa kết cấu của trạm và cột thu lôi, cũng như bộ phận mang điện, trong không khí không được nhỏ hơn chiều dài của chuỗi sứ.
Cột thu lôi độc lập có thể được kết nối với hệ thống nối đất của trạm phân phối điện áp 110kV, với điều kiện các yêu cầu kỹ thuật cần thiết được tuân thủ đầy đủ.
Không nên lắp đặt cột thu lôi trên cấu trúc của trạm phân phối 2035kV và cũng không nên kết nối các cột thu lôi với hệ thống nối đất của trạm này.
tính toán bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trạm biến áp 110kv le long
Trạm 110kV Le Long có sơ đồ mặt bằng và cách bố trí các cột thu lôi như hình vẽ ở cuối tập Trong thiết kế, các cột thu sét được đánh số từ 1 đến 3, với số lượng cột thu sét hạn chế do trạm lắp đặt trụ vô tuyến bộ đàm cao 35m.
Hai cột 2, 3 đặt trên cột trụ cổng cao 16m; cột 1 được lắp trên trụ sóng vô tuyến cao 35m
Trong trạm, chiều cao của các thanh xà cần bảo vệ lần lượt là 7m và 4m Để tính toán và chọn chiều cao cột thu sét, ta sẽ lấy chiều cao lớn nhất là 7m (hx = 7m).
Từ sơ đồ bố trí các cột thu sét ta sẽ dễ dàng tính toán theo hình tam giác123 Điện trở suất của đất: 50 Ωm
1.7.1 Xác định đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác, độ cao các cột thu sét:
Các cột 1,2,3 tạo thành một tam giác với độ dài các cạnh là:
Cạnh 2,3 = c = 26(m) Đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác được tính theo công thức:
− ; với p là nửa chu vi tam giác p 2 c b a+ +
− = 56,11 (m) Để cho toàn bộ diện tích giới hạn bởi tam giác được bảo vệ thì:
Ta có ha = 7,01 (m) nên chọn ha = 8 (m)
Các xà trong trạm có độ cao lớn nhất là: hx = 7m
=> Độ cao tối thiểu của các cột thu lôi là: h = hx + ha = 7 + 8 = 15 (m)
Vậy chiều cao cột thu sét là: h = 15 (m)
Chiều cao cột thu sét cần thiết là 15m, thấp hơn chiều cao của hai trụ cổng và trụ vô tuyến liên lạc hiện có Do đó, chúng ta có thể tận dụng chiều cao này để lắp đặt cột thu sét.
- Cột thu sét số 1 đặt trên trụ vô tuyến 35m (2+357m tính từ mặt đất)
- Cột thu sét số 2,3 đặt trên 2 trụ cổng cao 16m (2+16m tính từ mặt đất)
1.7.2 Tính phạm vi bảo vệ của các cột thu lôi
1.7.2.1 Bán kính bảo vệ của từng cột thu lôi số 1 đặt trên trụ vô tuyến
1.7.2.2 Bán kính bảo vệ của từng cột thu lôi số 2,3 đặt trên trụ cổng
Tính bán kính của khu vực bảo vệ ở giữa hai cột thu lôi cặp biên
Ta có h2 = h3m Khoảng cách giữa 2 cột c = 26m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ ở giữa 2 cột thu sét là: h0 = h -
Bán kính khu vực bảo vệ ở giữa 2 cột thu lôi là:
1.7.2.2.2 Cặp cột: 1-2 độ cao khác nhau
Ta có h1 7m,h2m Khoảng cách giữa 2 cột 50,3m
Trước tiên ta tìm bán kính bảo vệ ở độ cao 18m cột thu sét số 1: hx = 18m <
a’P,3-21,75(,55(m) Độ cao cột thu sét ảo h0 = h -
Bán kính khu vực bảo vệ ở giữa 2 cột thu lôi là (cột ảo h0):
Ta có h1 7m,h3m Khoảng cách giữa 2 cột 56.1m
Trước tiên ta tìm bán kính bảo vệ ở độ cao 18m cột thu sét số 1: hx = 18m <
a’V,1-21,754,35(m) Độ cao cột thu sét ảo h0 = h -
Bán kính khu vực bảo vệ ở giữa 2 cột thu lôi là (cột ảo h0):
1.7.2.3 Bảng tổng hợp kết quả tính toán:
1.7.2.3.1 Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ của từng cột:
1.7.2.3.2 Kết quả tính toán phạm vi bảo vệ xét cho từng cặp cột
Dựa vào số liệu tính toán và mặt bằng bố trí thiết bị, chúng tôi đã xác định được phạm vi bảo vệ chống sét cho toàn bộ trạm Cụ thể, chiều cao của cột thu sét số 1 là 37m, trong khi cột số 2 và số 3 có chiều cao là 18m.
Toàn bộ thiết bị phân phối đều nằm trong phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu sét, như thể hiện trong bản vẽ mặt bằng phạm vi bảo vệ chống sét đánh thẳng.
Các cột thu sét số 1 được lắp đặt trên trụ vô tuyến, trong khi cột số 2 và 3 được gắn trên các cột trụ cổng Việc này tận dụng chiều cao sẵn có của các trụ xà, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể.
Bảo vệ thoả mãn yêu cầu đặt ra.
TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT CHO THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN NGOÀI TRỜI
1.8 YÊU CẦU KỸ THUẬT KHI NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP
Nối đất là việc kết nối các bộ phận kim loại có nguy cơ tiếp xúc với điện với hệ thống nối đất nhằm tản dòng điện xuống đất, đảm bảo điện thế trên vật nối đất ở mức an toàn Hệ thống nối đất đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ quá điện áp, và được phân chia thành ba loại khác nhau tùy theo nhiệm vụ và hiệu quả của chúng.
Nhiệm vụ chính là đảm bảo thiết bị hoặc các bộ phận của thiết bị hoạt động bình thường theo chế độ đã được quy định.
+ Nối đất điểm trung tính máy biến áp
+ Hệ thống điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất
+ Nối đất của máy biến áp đo lường và các kháng điện dùng trong bù ngang trên các đường dây cao áp truyền tải điện
Nối đất an toàn là biện pháp quan trọng nhằm bảo vệ con người khi cách điện bị hư hỏng Việc nối đất các bộ phận kim loại không mang điện như vỏ máy, thùng dầu máy biến áp và các giá đỡ kim loại giúp giảm thiểu nguy cơ điện giật Khi cách điện bị lão hóa, các bộ phận kim loại có thể xuất hiện điện thế, nhưng nhờ vào hệ thống nối đất, điện thế này sẽ ở mức thấp và không gây nguy hiểm cho người tiếp xúc.
Hệ thống nối đất chống sét có vai trò quan trọng trong việc dẫn dòng điện sét xuống đất khi xảy ra hiện tượng sét đánh vào cột thu lôi hoặc đường dây Nó giúp hạn chế sự hình thành và lan truyền của sóng quá điện áp do phóng điện sét, đồng thời kiểm soát hiệu điện thế giữa các điểm trên cột điện và mặt đất Nếu không có hệ thống này, sóng điện áp có thể phóng điện ngược, gây hại cho các thiết bị điện và máy biến áp, dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng cho các công trình cần được bảo vệ.
Theo nguyên tắc, các hệ thống nối đất cần được tách rời, nhưng trong thực tế, thường sử dụng một hệ thống nối đất chung cho nhiều nhiệm vụ Hệ thống này phải đảm bảo yêu cầu của các thiết bị khi xảy ra dòng ngắn mạch lớn, do đó, điện trở nối đất cần phải được duy trì ở mức thấp.
Điện trở nối đất nhỏ giúp tản dòng điện hiệu quả hơn, mang lại sự an toàn cao hơn Tuy nhiên, việc giảm điện trở nối đất đòi hỏi chi phí lớn Do đó, trong thiết kế, cần cân nhắc để đảm bảo cả yếu tố kỹ thuật và tính hợp lý về kinh tế.
Một số yêu cầu về kỹ thuật của điện trở nối đất:
Trị số điện trở nối đất an toàn được thiết lập để đảm bảo rằng điện áp bước và điện áp tiếp xúc không vượt quá giới hạn cho phép trong mọi tình huống.
+ Đối với các thiết bị điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất yêu cầu điện trở nối đất phải thoả mãn: R0,5
+ Đối với các thiết bị có điểm trung tính cách điện thì:
Đối với hệ thống điện có điểm trung tính cách điện với đất, khi chỉ sử dụng một hệ thống nối đất chung cho cả thiết bị cao áp và hạ áp, yêu cầu về điện trở nối đất cần được đảm bảo ở mức dưới một giá trị nhất định.
Dòng điện I tùy theo mỗi trường hợp sẽ có trị số khác nhau:
* Trong hệ thống không có thiết bị bù thì dòng điện tính toán I là dòng điện khi có chạm đất một pha (cả mạng trên không và mạng cáp):
C là điện dung của một pha của hệ thống nối đất
Uf là điện áp pha
Khi hệ thống có thiết bị bù, dòng điện tính toán I là phần dòng điện chưa được bù của dòng điện ngắn mạch chạm đất trong mạng, sau khi đã cắt đi thiết bị bù có công suất lớn nhất Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phần dòng điện này không được vượt quá 30 A.
* Dòng điện tính toán trong hệ thống nối đất mà trong đó có nối thiết bị bù được lấy bằng 125% dòng điện định mức của thiết bị bù
Khi sử dụng nối đất tự nhiên, nếu điện trở của nó đáp ứng yêu cầu cho các thiết bị có dòng ngắn mạch chạm đất nhỏ, thì không cần thiết phải thực hiện nối đất nhân tạo Tuy nhiên, nếu điện trở nối đất tự nhiên không đạt tiêu chuẩn cho các thiết bị cao áp với dòng ngắn mạch chạm đất lớn, thì cần phải tiến hành nối đất nhân tạo, với yêu cầu điện trở nối đất nhân tạo phải nhỏ hơn hoặc bằng 1Ω.
Khi thực hiện nối đất, có thể tận dụng các hình thức nối đất sẵn có như đường ống và kết cấu kim loại chôn trong đất Việc tính toán điện trở tản của các đường ống này tương tự như điện cực hình tia.
Điện trở suất của đất là một yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống nối đất, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần hóa học, độ ẩm, nhiệt độ và điều kiện khí hậu Ở Việt Nam, sự biến đổi khí hậu theo mùa dẫn đến sự thay đổi đáng kể về độ ẩm của đất, từ đó ảnh hưởng đến điện trở suất Do đó, để đảm bảo an toàn, trị số điện trở suất cần được xác định từ kết quả đo lường thực địa và điều chỉnh theo hệ số mùa.
Công thức hiệu chỉnh như sau: m do
= (2.1) Trong đó: tt: là điện trở suất tính toán của đất
đo: điện trở suất đo được của đất
Km: hệ số mùa của đất
Hệ số Km phụ thuộc vào dạng điện cực và độ chôn sâu của điện cực
1.8.1 CÁC SỐ LIỆU DÙNG ĐỂ TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT Điện trở suất đo được của đất: d = 75 m Điện trở nối đất cột đường dây: R c
Dây chống sét sử dụng loại C- 70 có điện trở đơn vị là: r 0 =2,38/km
Chiều dài khoảng vượt đường dây là: l 0m Điện trở tác dụng của dây chống sét trong một khoảng vượt là :
Cho phép sử dụng nối đất an toàn với nối đất làm việc thành một hệ thống Điện trở nối đất của hệ thống là :
Trong đó : RTN: điện trở nối đất tự nhiên
RNT: điện trở nối đất nhân tạo R NT 1
1.9.1 Điện trở nối đất tự nhiên
Nối đất tự nhiên của trạm là hệ thống chống sét đường dây và cột điện 110kV
Ta có công thức sau:
Trong đó : n: số lộ dây
Rcs: điện trở tác dụng của dây chống sét trong một khoảng vượt
Rc : điện trở nối đất của cột điện
Ta thấy RTN>0,5Ω ,do vậy phải nối đất nhân tạo Điện trở nói đất nhân tạo :
Kết hợp với điều kiện khi nối đất nhân tạo thì RNT1() ta có điều kiện đối với điện trở nhân tạo là: RNT1()
1.9.2 Điện trở nối đất nhân tạo
Nối đất có thể thực hiện bằng cách sử dụng các loại cọc dài từ 2-3m, được làm từ sắt tròn hoặc sắt góc, chôn theo hướng thẳng đứng Ngoài ra, thanh dài cũng có thể được chôn nằm ngang ở độ sâu từ 0,5-0,8m, được sắp xếp theo hình tia, mạch vòng hoặc sự kết hợp của hai hình thức này.
- Đối với nối đất chôn nằm ngang có thể dùng công thức chung sau: dt
L: chiều dài tổng của điện cực d: đường kính điện cực khi điện cực dùng thanh sắt tròn Nếu dùng sắt dẹt thì trị số d thay bằng b 2 với b là chiều rộng của sắt dẹt t: độ chôn sâu
K: hệ số hình dạng phụ thuộc sơ đồ nối đất
- Hệ thống nối đất gồm nhiều cọc bố trí dọc theo chiều dài tia hoặc theo chu vi mạch vòng:
RC: điện trở tản của một cọc
Trong thiết kế hệ thống nối đất nhân tạo cho trạm biến áp 110kV Le Long, chúng tôi áp dụng hình thức nối đất mạch vòng xung quanh trạm bằng dây đồng trần 120mm² Mạch vòng được đặt cách móng tường bao quanh mặt sau 1m và cách mặt trước cùng 2 bên 0,5m, tạo thành hình chữ nhật với kích thước chiều dài l1 = 58,5m và chiều rộng l2 = 39m Điện trở mạch vòng của trạm được xác định là t d.
