Chng 8 : Tính toán nối đất chống sét cho phía 22 kV Trạm 22 kV là trạm đ-ợc thiết kế gồm có : các đ-ờng cáp ngầm đ-ợc lấy từ phía 22 kV của MBA 110 kV , đ-ợc dẫn vào bộ tủ phân phối đ-ợc đặt trong nhà . Do vậy để bảo vệ nối đất chống sét 22 kV ta dùng nối đất cho các cột thu sét và dòng sét đ-ợc tản xuống đất nhờ vào hệ thống nối đất kiểu tia và cọc đ-ợc nối với nhau . )5( .4 .4 ln. 2 1.2 ln. 2 II lt lt d l l R coc Trong đó: Chiều dàI của cọc l = 2,5m và cọc đ-ợc làm bằng thép góc 40x40x4mm t ' 0,8m l Hình (II 4): Các kích th-ớc nối đất cọc b = 40mm ( bề rộng của cọc ) là điện trở suất của đất đối với cọc: = đo .K mùa (cọc) . đo =0,95.10 2 (.m); K mùa (cọc) = 1,4. (Tra bảng (2-1) sách h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp KTĐCA) = 0,95.10 2 .1,4 = 1,33.10 2 (.m). d là đ-ờng kính cọc (m) đ-ợc tính nh- sau: d = 0,038m. t là độ chôn sâu: t = 0,8m. Giá trị t / đ-ợc tính: )(05,28,0 2 5,2 8,0 2 m l t Thay số liệu vào (II 5 ) ta có: 95,37 5,205,2.4 5,205,2.4 ln. 2 1 038,0 5,2.2 ln. 5,2.14,3.2 10.33,1 2 coc R Tính đIện trở thanh nằm ngang làm bằng thép dẹt : Rt = dt Ka a tt , ln 2 2 t _ độ chôn sâu : t = 0,8 k _ hệ số hình dạng ( tia ngang ) d _ là đ-ờng kính quy đổi của thanh thép dẹt với b = 40mm Vậy d = mmm b 2 10.220 2 40 2 a _ độ dài của thanh : a = 10m Vậy : Rt = 7,15 02,0.8,0 10.1 ln 10.14,3.2 10.33,1 22 Ngoài ra phía 22 kV thì hệ thống nối đất chống sét phải nối đất riêng biệt với nối đất an toàn . Hệ thống nối đất phải đảm bảo đIều kiện không gây phóng điện từ hệ thống nối đất chống sét sang hệ thống nối đất an toàn từ cột thu sét sang thiết bị . Để không gây phóng đIện trong không khí thì yêu cầu khoảng cách : S KK > 5m ; S đất > 3m Trong tính toán dòng đIện sét I S = 150 KA và dt dis = 30 KA/ S Cho nên U K < K K Pd SK Pd SEU . U d < d dK Pd Sd Pd SEU . Có : U K = 150.R XK + 501 U d = 150.R XK Vậy : S K > K Pd XK E R 501150 S d > d Pd Xd E R 501150 Lấy : mKVE K pd /300 Trị số đIện cảm theo đon vị dài có trị số L 0 = 1,7 mH / Do đó : S K > 0,3.R XK + 0,11 S d > 0,5.R XK Từ cách bố trí cột ta có : S d = 5m Vậy R XK = 10 5,0 5 5,0 d S Vì vậy ta phảI tính toán thiết kế sao cho R XK < 10 mới đạt yêu cầu kỹ thuật . Ta có sơ đồ thay thế : Có I S = 3I C + 2I T U d = R xk . I S = xk xktT xk xkcC n RI n RI U d = xk xktxktT xk xkccC n RI n RI Tính toán U d bằng ph-ơng pháp đồ thị Trị số xung kích cọc xkc Tra bảng 9 _ trang 86 ( sách h-ớng dãn thiết kế tốt nghiệp ) ta có : 5 KA 0,87 10 KA 0,8 I S = 20 KA xkc = 0,71 40 KA 0,57 Trị số xung kích của thanh xkc 5 KA 0,75 10 KA 1 I S = 20 KA xkc = 0,9 40 KA 0,8 Trị số n xk từ bảng 10 trang 87 sách h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp , ta tra đ-ợ hệ số sử dụng với dòng xung kích là 0,8 . Từ các giá trị I S (KA) ta tính đ-ợc giá trị U dT và U dC t-ơng ứng với chúng : I S ( KA ) 10 20 30 xkc 0,8 0,71 0,57 R xkc ( ) 30,36 26,95 21,63 U §( c ) (KV) 360,67 652,58 1236,14 xkt 1 0,9 0,8 R xkc ( ) 15,6 14,04 12,48 U §( t) (KV) 234,41 382,18 684,4 Víi gi¸ trÞ I C = 10,20,40 KA ta dãng lªn ®-êng cong U §C råi sÎ ngang c¾t ®-êng U §t vµ h¹ vu«ng gãc víi trôc I ta ®-îc c¸c gi¸ trÞ I T vµ I S cho c¸c tr-êng hîp : I S = 3 I C + I t 0 100 I(KA) V 40 652,58 684,4 1236,14 652,58 382,18 200 234,41 2010 U đc ( KV ) 360,67 652,58 1236,14 I c ( KA ) 10 20 40 I t ( KA ) 18,4 39,2 67 I s ( KA ) 66 138 260 Từ các giá trị U ĐC và I S ta sẽ thu đ-ợc đồ thị quan hệ giữa U d và ta xác định đ-ợc U d bằng cách tính từ I= 150 KA dóng lên đồ thị và dóng sang trục U ta có : U d = 998,73 KV Vậy điện trở xung kích là : R xk = 658,6 150 73,998 S d I U Vậy điện trở xung kích R xk = 6,658 < 10 đã đạt yêu cầu đề ra . Nếu không đạt thì ta phải tính toán lại khoảng cách phóng điện trong đất giữa nối đất an toàn và nối đất chống sét . * Kết luận : Trong tính toán nối đất cho TBA 110/22 kV Văn Điển thì ta có thể tổng kết nh- sau : + Phía 110 kV thì các thiết bị của trạm đều đ-ợc nói đất Nối đất an toàn gồm có nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo . Trạm đ-ợc thiết kế có dây chống sét để bảo vệ sét đánh trục tiếp vào đ-ờng dây và các thiết bị trong trạm , phần điện trở nối đất tự nhiên là điện trở của hệ thống dây chống sét cột nh- ta đã tính đ-ợc hệ thống nối đất nhân tạo ta dùng mạch vòng hình chữ nhật có kích th-ớc L = 260m , mạch vòng ta dùng thanh thép dẹt 40x4, đ-ợc chôn sâu t = 0,8m , do không đạt trị số điện trở theo yêu cầu nên ta phải đóng thêm cọc dọc theo mạch vòng nhằm mục đích giảm đIện trở của hệ thống nối đất ( số cọc phải đóng thêm là 100 cọc ) Mỗi cọc dài 3m , gồm các thanh sắt góc L 50x50 đ-ợc chôn sâu cách mặt đất 0,8m. Nhờ đó trạm đ-ợc bảo vệ một cách an toàn cho ng-ời và các thiết bị trong trạm . + Phía 22kV gồm có các tủ phân phối đ-ợc đặt trong nhà nên nối đất an toàn cho phía 22 kV ta dùng mạch vòng hình chữ nhật có chu vi L = với bề rộng của thép dùng làm mạch vòng b = 0,05m , chôn sâu cách mặt đất t = 0,8m Điện trở mạch vòng R mv = đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nên không phải đóng thêm cọc . b . Về tính toán nối đất chống sét cho trạm : + Trạm 110 kV bộ phận thu sét đ-ợc đặt trên xà cho nên phần nối đất chống sét buộc phải nối chung với mạch vòng nối đất an toàn của trạm nh- vậy sẽ gặp tr-ờng hợp nối đất phân bố dài và tổng trở Z xk có thể rất lớn và lớn hơn rất nhiều so với đIện trở xoay chiều . Do đó ta phải tính toán , kiểm tra yêu cầu của nối đất chống sét tr-ờng hợp có dòng sét đi vào hệ thống nối đất . + Phía 22 kV thì nối đất chống sét tách riêng biệt với nối đất an toàn và khoảng cách phóng điện trong đất S đ > 3m , trong không khí S K > 5m . Để dẫn dòng điện sét từ cột thu lôi xuống đất nhờ có đóng cọc kiểu tia _ cọc đ-ợc nối với nhau . Cọc đ-ợc đóng bằng thép góc L 40x40x4mm , chiều dài cọc là 2,5m , độ chôn sâu t = 2,05m , R c = 37,95 Thanh đ-ợc dùng bằng thép dẹt b = 40mm , độ dài thanh là 10m , độ chôn sâu t = 0,8m , R c = 15,6 II.5- Kết luận. Hệ thống nối đất đã thiết kế ở trên đảm bảo an toàn cho toàn bộ thiết bị trạm khi có sét đánh trực tiếp vào trạm .Qua kết quả tính toán ở trên ta thấy rằng mạch vòng nối đất nhân tạo nh- đã thiết kế tính toán thoả mãn đ-ợc các yêu cầu kỹ thuật của nối đất an toàn và nối đất làm việc cũng nh- nối đất chống sét. . I t 0 100 I(KA) V 40 652, 58 684 ,4 1236,14 652, 58 382 , 18 200 234,41 2010 U đc ( KV ) 360,67 652, 58 1236,14 I c ( KA ) 10 20 40 I t ( KA ) 18, 4 39,2 67 I s ( KA ) 66 1 38 260 Từ các giá trị U ĐC . 10 20 30 xkc 0 ,8 0,71 0,57 R xkc ( ) 30,36 26,95 21,63 U §( c ) (KV) 360,67 652, 58 1236,14 xkt 1 0,9 0 ,8 R xkc ( ) 15,6 14,04 12, 48 U §( t) (KV) 234,41 382 , 18 684 ,4 Víi gi¸ trÞ. xk xktxktT xk xkccC n RI n RI Tính toán U d bằng ph-ơng pháp đồ thị Trị số xung kích cọc xkc Tra bảng 9 _ trang 86 ( sách h-ớng dãn thiết kế tốt nghiệp ) ta có : 5 KA 0 ,87 10 KA 0 ,8 I S = 20 KA xkc