Giáo trình kỹ thuật cao áp - Chương 3 ppsx

1 Chương 3: NỐI ĐẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2 3.1 KHÁI NIỆM Cọc nối đất: được đóng thẳng xuống mặt đất ở độ sâu từ 0,5m đến 0,8m Đất Không khí độ chôn sâu t 0 dây dẫn dòng sự cố, dòng sét Cọc nối đất bằng đồng hay thép mạ kẽm 3 3.1 KHÁI NIỆM Thanh nối đất: được chôn trong đất ở độ sâu từ 0,5m đến 0,8m Đất Không khí độ chôn sâu t 0 dây dẫn dòng sự cố, dòng sét Thanh nối đất bằng đồng hay thép mạ kẽm 4 3.1 KHÁI NIỆM Lưới nối đất: do nhiều cọc hay thanh ghép nối với nhau, chôn trong đất ở độ sâu 0,5m đến 0,8m các thanh nối đất hay dây cáp kết nối thành lưới Cọc nối đất đóng ven chu vi (học dọc theo đường chéo) 5 3.1 KHÁI NIỆM Các mối ghép kỹ thuật 6 3.1 KHÁI NIỆM  Nối đất làm việc: là nối đất điểm trung tính của máy phát, máy biến áp công suất, TI, TU…Đảm bảo sự làm việc của trang thiết bị điện lúc bình thường và sự cố.  Nối đất an toàn: là nối đất vỏ trang thiết bị điện hoặc kết cấu kim loại. Đảm bảo an toàn cho người vận hành khi có sự cố rò cách điện.  Nối đất chống sét: là nối đất các bộ phận thu sét ( KTS, DCS…) Nhằm tản dòng sét vào đất, tránh phóng điện ngược từ phần tử đó đến các bộ phận mang điện. C B R đ A N Muốn điện áp tại N = 0 R đ R đ KTS 7 3.1 KHÁI NIỆM Cấu tạo của nối đất: thông thường được thực hiện bằng một hệ thống những cọc bằng thép hoặc đồng ( có thể tròn hoặc dẹt) đóng vào đất, hoặc những thanh ngang chôn vào đất. Hoặc cọc và thanh nối liền với nhau và chôn vào đất. Trạm phân phối: 3 hệ thống nối đất phải được nối riêng lẻ. Trạm truyền tải ( >=110 kV): 3 hệ thống nối đất được dùng chung. Điện trở nối đất R đ là tỉ số giữa điện áp trên cực U đ và dòng điện qua nó I đ . Điện trở R đ bao gồm điện trở của bản thân điện cực và điện trở tản trong đất.  Khi tản dòng một chiều hay xoay chiều thì điện trở bản thân điện cực rất bé có thể bỏ qua. R đ I đ U đ 8 3.1 KHÁI NIỆM  Khi tản dòng một chiều hay xoay chiều thì điện trở bản thân điện cực rất bé có thể bỏ qua. Hình : Mô hình điện cực nối đất đơn giản ( thanh hay cọc nối đất) 9 3.1 KHÁI NIỆM  Khi tản dòng sét, quá trình truyền sóng trên cực nối đất tương tự như trên đường dây tải điện. Do có điện cảm cản trở dòng điện đi sâu vào chiều dài điện cực nên điện thế phân bố không đều trên điện cực. T < <T đs ( l bé): Nối đất tập trung. R x =R ∞ T >=T đs ( l lớn): Nối đất kéo dài ( nối đất phân bố). R x ≥ R ∞ R x (Ω) t (µs) R ∞ Ảnh hưởng của điện cảm sẽ giảm dần theo thời gian. Điện trở tản của cực nối đất lớn nhất gần đúng vào lúc dòng sét đạt giá trị cực đại. T=L 0 .g 0 .l 2 T đs 10 3.1 KHÁI NIỆM Hình : Quá điện áp tại các vị trí trên các thanh nối 20 m và 100m [...]... chạy qua hệ thống nối đất là 120 kA Is α= It 1500lt ( ρtt + 32 0 ) ( I t + 45) 23 3 .3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 3. 3.2 Điện trở tản xung của nối đất kéo dài bằng thanh ngang a Khi bỏ qua quá trình phóng điện trong đất (ρ lớn, is nhỏ) is is l  l  L0 = 0.2  ln − 0 .31 ÷ µ H / m  r  1 g0 = 1/ Ωm R~ l U(0) g0 L0 L0 L0 g0 g0 L0 U(l) g0 g0 Phương trình truyền sóng qua điện cực có dạng:  −   −  ... 3  T1π 2  1  2T1 ∞ 1  Z (0, Tds ) = ∑ k 2  = R∞ 1 + 3T  1 + g 0l  Tds k =1  ds   Z (0, Tds ) = R∞ + L0l 3Tds 26 3. 3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 3. 3.2 Điện trở tản xung của nối đất kéo dài bằng thanh ngang b Khi xét đến quá trình phóng điện trong đất  Phóng điện dọc theo chiều dài thanh làm cho khu vực phóng điện thu hẹp dần, dẫn đến điện dẫn tản xung không còn là hằng số Hệ phương trình. .. điện cực có dạng:  −   −   ∂u ∂i = L0 ∂x ∂t ∂i = g 0u ∂t  Dòng sét có độ dốc đầu sóng không đổi is(0,t) = at 24 3. 3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 3. 3.2 Điện trở tản xung của nối đất kéo dài bằng thanh ngang a Khi bỏ qua quá trình phóng điện trong đất (ρ lớn, is nhỏ)  Điện áp tại vị trí bất kỳ theo thời gian t: t ∞ − a  1  u ( x, t ) = t + 2T1 ∑ 2 1 − e Tk  g 0l  k =1 k     kπ x ... 1 + ∑ k 2 1 − e Tk is (0, t ) g 0l  t k =1    L0 g 0l 2 T T1 = ; Tk = 1 π2 k2  ÷ ÷  Hằng số thời gian của quá trình truyền sóng điều hòa bậc 1 và bậc k 25 3. 3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 3. 3.2 Điện trở tản xung của nối đất kéo dài bằng thanh ngang a Khi bỏ qua quá trình phóng điện trong đất (ρ lớn, is nhỏ)  Một cách gần đúng khi dòng sét đạt trị số cực đại (t = Tđs) thì tổng trở xung... màn che của tổ hợp khi tản dòng điện xung 20 3. 3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT Trình tự tính toán điện trở tản xung của một tổ hợp nối đất tập trung B1: Chọn km (nối đất chống sét) ρtt = km.ρđo B2: Tính R~ của từng loại điện cực riêng lẻ (R~c, R~t) B3: Tính Rx của từng loại điện cực rriêng lẻ (Rxc, Rxt) - Tính dòng sét phân bố qua mỗi điện cực riêng lẻ - Tính αx : có thể tra bảng hoặc tính bằng công... điện tia lữa chiếm ưu thế Nối đất kéo dài: αx ≥ 1, ảnh hưởng của điện cảm dọc theo chiều dài của thanh dẫn trong HTNĐ chiếm ưu thế 14 3. 1 KHÁI NIỆM  Một số phương pháp đo điện trở suất đất U ρ = 2π a I Phương pháp Wenner ρ= 2π l U 4l I ln d Phương pháp Driven Rod 15 3. 2 ĐIỆN TRỞ TẢN DÒNG XOAY CHIỀU R~  Khi dòng điện xoay chiều chạy qua điện cực tản vào đất, tạo nên trong đất quanh nó một điện trường... nằm sâu trong đất 0.8 m có điện trở suất đo lúc khô ráo là 120 Ωm Bỏ qua hiệu ứng màn che Tính điện trở tản xoay chiều của tổ hợp b) a) l2 = 2l1 l1 c) 22 3. 3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT BT 3: Cho một hệ tổ hợp phức như hình gồm 3 cọc, mỗi cọc dài 3 m, đường kính 25 mm, đóng cọc dọc theo thanh dạng tròn đường kính 15 mm dài 12 m Cả tổ hợp nằm sâu trong đất 0.5 m có điện trở suất đo lúc khô ráo là 150... Rt × nηc ηt Rc ×Rt Rth = = Rc Rt Rcηt + Rt ×n × c η + nηc ηt n Rc, Rt: điện trở của từng cọc riêng lẻ và thanh cọc ηc,ηt hệ số sử dụng của cọc và thanh trong tổ hợp 3m VD 12 m ηc = 0.7 , ηt = 0.74 19 3. 3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 3. 3.1 Điện trở tản xung của dạng nối đất tập trung  Kích thước thật của điện cực có thể IS Biên độ lớn Phóng điện trong đất thay thế bằng kích thước của khu vực E > Epđ(đ)... dụng xung của tổ hợp ( ηx < η~ ) 21 3. 3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT BT 1: Chúng ta có một thanh sắt tròn dài 40 m đường kính 20 mm Hỏi dạng nối đất nào sau đây, có điện trở tản xoay chiều nhỏ nhất? Biết nối đất được chôn sâu 0.8 m trong đất Đất có điện trở suất đo vào mùa mưa là 100 Ωm BT 2: Cho một hệ tổ hợp phức như hình gồm 5 cọc, mỗi cọc dài 3 m, đường kính 30 mm, đóng cọc dọc theo thanh dạng... sét, tức làm điện trở tản xung giảm 11 3. 1 KHÁI NIỆM a) b) Hình: Bán kính của các phân đoạn trên thanh tại các thời điểm a) 0.2 μs và b) 0.5μs 12 3. 1 KHÁI NIỆM a) b) Hình: Quá điện áp tại vị trí vào dòng sét và vị trí cuối trên thanh từ a) FEM và b) FDTD 13 3.1 KHÁI NIỆM  Đối với nối đất chống sét cần phân biệt điện trở tản xung Rx với điện trở tản ổn định R∞ R∞ cũng chính là điện trở tản dòng xoay . đến 0,8m các thanh nối đất hay dây cáp kết nối thành lưới Cọc nối đất đóng ven chu vi (học dọc theo đường chéo) 5 3. 1 KHÁI NIỆM Các mối ghép kỹ thuật 6 3. 1 KHÁI NIỆM  Nối đất làm việc:. trong HTNĐ chiếm ưu thế 15 3. 1 KHÁI NIỆM  Một số phương pháp đo điện trở suất đất 2 U a I ρ π = Phương pháp Wenner 2 4 ln l U l I d π ρ = Phương pháp Driven Rod 16 3. 2 ĐIỆN TRỞ TẢN DÒNG XOAY. trong tổ hợp 12 m 3 m η c = 0.7 , η t = 0.74 VD c t c t c t th c t c t t c c t R R n R R R R R R R n n η η η η η η × × = = + × × + 20 3. 3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 3. 3.1 Điện trở tản