luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế trạm biến áp 220kv - 110kv - 22kv - võ ngọc tùng (01 - 2005)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22KV GVHD : SVTH : MSSV : LỚP : HUỲNH NHƠN VÕ NGỌC TÙNG 00ĐĐC134 00ĐC01 Tp Hồ Chí Minh Tháng 01 -2005 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN MỤC LỤC PHẦN A: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN Chương I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP Trang Chương II: PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Trang Chương III: CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM Trang Chương IV: CHỌN MÁY BIẾN ÁP Trang 10 Chương V: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Trang 15 Chương VI: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Trang 19 Chương VII: TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG Trang 29 Chương VIII: CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN Trang 33 Chương IX: TÍNH TOÁN KINH TẾ – KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Trang 43 Chương X: PHẦN DẪN ĐIỆN Trang 45 PHẦN B: CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT Chương I: BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO HỆ THỐNG Trang 59 Chương II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM Trang 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP CỦA HUỲNH NHƠN KĨ THUẬT CAO ÁP CỦA HOÀNG VIỆT THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP NGUYỄN HỮU KHÁI HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHAN THỊ THANH BÌNH DƯƠNG LAN HƯƠNG PHAN THỊ THU VÂN Luận n Tốt Nghiệp GVHD :HUỲNH NHƠN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP Những năm gần , thực sách đổi mới, ngành công nghiệp thiết bị điện vật liệu điện có bước phát triển đáng kể.với mục đích không ngừng phát triển , đẩy mạnh công nghiệp thiết bị điện vật liệu điện để phục vụ cho công phát triển điện thời kỳ công nghiệp hoá , đại hoá đất nước Trạm biến áp vấn đề hệ thống cung cấp điện.Trạm biến áp dùng để biến đổi điện từ cấp điện sang cấp điện khác để đến người sử dụng Khi thiết kế trạm biến áp ,ta quan tâm đến công suất máy biến áp chọn cho phù hợp , mà xem đến phụ tải.Vì việc lựa chọn máy biến áp gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện cho phù hợp để không ảnh hưởng đến tiêu kinh tế kỹ thuật Công suất tham số khác máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải cấp điện mạng Vì , để lựa chọn trạm biến áp tốt phải xét đến nhiều mặt phải tiến hành tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật phương án đưa Trong thiết kế vận hành mạng điện thừơng gặp : Trạm phân phối điện trạm biến áp Trạm phân phối điện bao gồm : Các thiết bị điện , cầu dao ,máy cắt , góp … dùng để nhận phân phối điện cho phụ tải thiết bị biến đổi điện Trạm biến áp có thiết bị mà có máy biến áp dùng để biến điện áp từ cao xuống thấp ngược lại.Do người ta phân loại trạm biến áp theo nhiệm vụ sau :  Trạm biến áp tăng áp :Là trạm biến áp thường đặt nhà máy điện hay nơi thích hợp với nhiệm vụ biến đổi điện áp đầu cực máy phát lên cấp điện áp cao thích hợp với hệ thống điện truyền tải xa  Trạm biến áp trung gian :Là trạm biến áp liên lạc hai hay nhiều cấp điện áp khác hệ thống điện  Trạm biến áp khu vực : Là trạm nhận điện từ hệ thống để biến đổi xuống cấp điện áp thích hợp , phù hợp với nhu cầu sử dụng điện Những yêu cầu thiết kế trạm biến áp :     Phụ tải cung cấp liên tục Hạn chế tối đa việc xảy cố điện Thao tác ,vận hành đơn giản phù hợp với cấp điện áp Tính kinh tế cao SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang Luận n Tốt Nghiệp GVHD :HUỲNH NHƠN Tất yêu cầu phải lựa chọn kó trước đưa vào thiết kế , vấn đề tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ , khả đầu tư , điều kiện mặt để thiết kế cho trạm SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang Luận n Tốt Nghiệp GVHD :HUỲNH NHƠN CHƯƠNG II: PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT I/KHÁI NIỆM CHUNG Phụ tải thiết bị hay tập hợp khu vực gồm nhiều thiết bị sử dụng điện để biến đổi thành dạng lượng khác : quang , nhiệt năng, năng, hoá Do phụ tải đóng vai trò quan trọng người vận hành thiết kế Vì , công trình cung cấp điện dù lớn hay nhỏ đảm bảo thông số vận hành , giữ vững chất lượng điện áp , tiết liệm điện Từ góp phần giảm giá thành tổn thất khâu chuyển tải điện Chính điều kiện mà phải cần người thiết kế tiến hành xác định phân loại phụ tải nhằm đáp ứng yêu cầu chất lượng điện phụ tải Có loại phụ tải theo mức độ quan trọng:  Phụ tải loại 1: Khi điện ảnh hưởng đến tính mạng người , thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân ảnh hưởng đến trị  Phụ tải loại 2: Khi điện có ảnh hưởng đến kinh tế , sản xuất không nghiêm trọng loại  Phụ tải loại 3: Về nguyên tắc co ùthể điện thời gian ngắn không ảnh hưởng nhiều đến hộ tiêu thụ Khi thiết kế cung cấp điện cho phụ tải cần ý:  Đối với phụ tải loại 1: Khu công nghiệp , thành phố lớn, khu vực ngoại giao, công sở quan trọng , bệnh viện … cần phải đảm bảo điện liên tục Do phải có nguồn độc lập phải có nguồn dự phòng thường trực  Đối với phụ tải loại 2: khu công nghiệp nhỏ, khu vực sinh hoạt đông dân, …nói chung quan trọng không loại 1.Khi thiết kế cân nhắc yếu tố kỹ thuật với vốn đầu tư Nếu không làm tăng vốn đầu tư nhiều không phức tạp khó khăn nên thiết kế nguồn cung cấp chuyển đổi có cố nguồn  Đối với phụ tải loại 3: Chủ yếu khu dân cư thiết kế có nguồn cung cấp Theo nhiệm vụ thiết kế trạm biến áp 220/110/22 KV đặt địa bàn có nhận điện từ nguồn : nguồn vào 220KV hạ áp xuống  Cấp 110KV cung cấp cho phụ tải có Smax=40MVA, Smin=30MVA, cos  =0,8 từ đường dây  Cấp 110KV cung cấp cho phụ tải có Smax=20MVA, Smin=15MVA, cos  =0,78 từ đường dây Tự dùng trạm biến áp không phụ thuộc hoàn toàn vào công suất trạm biến áp Vì trạm phải có thống tự dùng để phục vu ïcho : Hệ thống làm lạnh máy biến áp (quạt, hệ thống bơm dầu, nước cưỡng bức) hệ thống truyền động , điều SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang Luận n Tốt Nghiệp GVHD :HUỲNH NHƠN khiển , chiếu sáng sinh hoạt Tất nhu cầu lấy tư øcấp điện áp 0,4KV.Do , công suất tự dùng Std=500KVA(STD=0,5MVA) cos  =0,76 II/ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT Cân công suất đóng vai trò quan trọng thiết kế cung cấp điện hay thiết kế trạm biến áp Biết vận hành hệ thống không đảm bảo công suất hệ thống bị thiếu so với công suất phụ tải phát Vì , hệ thống phải cung cấp đảm bảo cho phụ tải lúc cực đại mà phải lớn Phần lớn công suất mà trạm phát triển thêm Cân công suất làcân công suất tác dụng công suất phản kháng Sự thiếu hụt đại lượng ảnh hưởng đến chất lượng điện yêu cầu cung cấp điện Trong mạng điện thường tổn thất công suất phản kháng lớn công suất tác dụng , thiếu hụt công suất phản kháng ảnh hưởng đến chất lượng điện hộ tiêu thụ Trạm biến áp cung cấp từ hệ thống đường dây 220KV dài 120KM có S=4000MVA,xht=0,4  Phụ tải110KV có Smax=40MVA,Smin=30MVA, cos  =0,8 từ đường dây  Phụ tải22KV có Smax=20MVA,Smin=15MVA, cos  =0,78 từ đường dây  Cấp tự dùng 0,4KV có Std=500KVA(STD=0,5MVA) cos  =0,76 III/ĐỒ THỊ PHỤ TẢI Đồ thị phụ tải hình vẽ biểu diễn quan hệ công suất phụ tải ( S,P,Q) theo thời gian (t) ta quan tâm đến đồ thị phụ tải ngày , thời gian 24 , Nhưng để dễ dàng tính toán ta chọn móc thời gian đến 24 Phụ tải vẽ trị thực theo tỉ lệ chọn thích hợp hay vẽ phần trăm so với trị cực đại(SMAX, PMAX).đồ thị phụ tải thường vẽ dạng bậc thang Đồ thị phụ tải ngày sử dụng thiết kế chọn công suất máy biến áp , tính toán phần dẫn điện, tính toán tổn thất điện máy biến áp S(MVA) 1/ đồ thị phụ tải cấp 110KV 40 35 32 30 30 SVTH : VÕ NGỌC TÙNG 12 16 20 24 Trang T(giờ) Luận n Tốt Nghiệp GVHD :HUỲNH NHƠN Ta có Smax=40MVA Smin=30MVA P=S cos Q=P sin cos=0,8  tg=0,75 Bảng cân công súât STT T(H) ĐẾN 4 ĐẾN 8 ĐẾN 12 12 ĐẾN 16 16 ĐẾN 20 20 ĐẾN 24 S(MVA) 30 32 40 40 35 30 P(MW) 24 25,5 32 32 28 24 Q(MVAR) 18 19,2 24 24 21 18 2/ ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CẤP 22KV S(MVA) 20 16 15 20 19 15 12 16 20 24 T(giờ) Ta có Smax=20MVA Smin=15MVA P=S cos Q=P sin cos=0,78  tg=0,8 SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN 19  11 *  8,1(m) 19  11 2)Phạm vi bảo vệ cột thu sét (7-8 ) (9-10)  rx11 =1,6*19* rx=8,1 7-8 r0x=1,9 9-10 a =41 m p dụng công thức : a h0=h7p Ta coù a=41 m p=1 41  13,14(m)  h0 = 19  h  hx 13,14  11 * p =1,6*13,14  rx0=1,6*h0*  1,9(m) h0  hx 13,14  11 3)Phạm vi bảo vệ cột thu sét (7-9 ) (8-10) rx=8,1 7-9 r0x=3,6 8-10 a =29 m p dụng công thức : a h0=h7p Ta có a=29 m p=1 SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 71 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN 29  14,9(m) h  hx 14,9  11 * p =1,6*14,9*  rx0=1,6*h0*  3,6(m) h0  hx 14,9  11  h0 = 19  5)Phạm vi bảo vệ cột thu seùt (7-8-9-10) a=41 D a2 b=29 a1 a2 r0x2 D=50,21 a1 r0x1 10 Ta coù a=41m b=29m  D= a  b  412  29  50,21(m) * Kiểm tra điều kiện D ≤ 8(h-hx) Maø 8(h-hx) =8(19-11)=64(m) Suy D=50,21(m) ≤ 8(h-hx) =64(m) Như điều kiện thỏa C)Phạm vi bảo vệ cột thu sét có(5-7) độ cao khác nhau: Ta có a=30 m p=1 * Với h1=25,5 m h2=19 m hx=11 m h 19  22,35  a/ = a  30 * h1 25,5 a' 22,35  19   15,8(m)  h0  h2  7p *1 ' ' ' '  r0 x  1,6 * h0 * SVTH : VÕ NGỌC TUØNG h0  hx ' h0  hx  1,6 *15,8 * 15,8  11  4,52(m) 15,8  11 Trang 72 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN * Với h1=25,5 m h2=19 m hx=8 m ' ' '  r0 x  1,6 * h0 * SVTH : VÕ NGỌC TÙNG h0  hx ' h0  hx  1,6 *15,8 * 15,8   8,2(m) 15,8  Trang 73 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN Chương II : Tính Toán Hệ Thống Nối Đất Cho Trạm I / Khái niệm chung Nối đất trạm đóng vai trò quan trọng việc phát huy tác dụng bảo vệ hệ thống thu sét Nếu nối đất không đạt yêu cầu nhiều hậu xấu không đặt hệ thống thu sét Đối với trạm trời có điện áp ≥ 110KV , hệ thống thu sét đặt kết cấu công trình trạm Nên phần dòng sét tản qua mạch nối đất an toàn Vì , trứơc tiên phải thiết kế hệ thống nối đất an toàn cho trạm sở tính toán hệ thống nối đất theo yêu cầu chống sét, tản dòng sét điện áp giáng xung hệ thống nối đất phải bé để không gây phóng điện ngược trạm II / Tính toán thiết kế hệ thống nối đất (HTNĐ) Lưới điện áp 110KV trở lên thuộc hệ thống có trung tính trực tiếp nối đất , có dòng ngắn mạch chạm đất lớn 500A Theo quy phạm nối đất trang thiết bị điện có điện trở nối đất an toàn trạm phải thỏa yêu cầu R≤ 0,5  Điều kiện để giảm bớt chi phí xây dựng hệ thống nối đất , tiết kiệm vật liệu xây dựng Trong thiết kế cần tận dụng kết cấu kim loại chôn đất vốn phục vụ cho mục đích khác tham gia tản dòng điện chạm đất , coi loại nối đất sẵn có nối đất tự nhiên có điện trở tản Rtn Nếu gọi phần nối đất phải thiết kế nối đất nhân tạo có điện trở tản Rnt theo quy phạm điện trở tản tổng toàn hệ thống nối đất phải thỏa yêu cầu : R * Rnt  0,5  R= tn Rtn  Rnt Rtn ≤  Quy định Rtn ≤  nhằm tăng cường dự phòng cho trường hợp nối đất tự nhiên thay đổi 1) Nối đất tự nhiên Phần nối đất sẵn có cần tận dụng đường ống kim loại chôn ngầm tiếp xúc trực tiếp với đất , trừ ống dẫn chất dễ cháy nổ , vỏ cáp chì chôn ngầm đất (không dùng vỏ cáp nhôm có lớp bảo vệ chống ăn mòn) , cốt thép móng bê tông xà , cột trạm nối đất dây chống sét, cột điện đường dây dây chống sét kéo đến tận xà trạm Điện trở tản nối đất tự nhiên tính sơ gần , có tính chất ước lượng theo công thức tính điện trở tản điện cực ( ống kim loại vỏ cáp ) , điện trở nối đất cột điện đường dây truyền tải ( móng trụ , xà) số liệu tin cậy có cách đo đạt chỗ SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 74 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN Việc xác định đầy đủ xác số liệu loại nối đất tự nhiên khó khăn , thường xét đến tham gia điện trở nối đất hệ thống (dây chống sét, cột) đường dây truyền tải nối vào trạm Sơ đồ thay tính RCS-C RCS RCS RCS RC RC RC Đó điện trở đầu vào mạch địên thông số tập trung tạo nên điện trở nối đất cột điện điện trở tác dụng dây chống sét cột RC RCS-C = ( ) RC 0,5   RCS Đối với đường dây bảo vệ bàng dây chống sét toàn tuyến số cột đặt dây chông sét lớn ,thường m< 20 nên tính gần :  RCS  *m RCS-C = RC * RCS * coth  R  C   Các thông số cần biết: RC : Điện trở nối đất cột điện tới trạm.Nếu điện trở suất đất khu vực cógiá trị sau:  < 500  * m chọn RC =10   > 500  * m chọn RC =15  RCS: Điện trở tác dụng dây chống sét khoảng vượt ( giả thiết khoảng vượt nhau) Ta có : RCS = k* r0*l Trong o l : Chiều dài trung bình khoảng vượt o r0 : Điện trở đơn vị dài dây chống sét o k: Hệ số phụ thuộc số dây chống sét đường dây k=1 có dây chống sét SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 75 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN k=0,5 có dây chống sét Nếu có nối đất đường dây chống sét nối vào trạm thì: R Rtn= CS C n 2) Nối đất nhân tạo Hệ thống nối đất nhân tạo phận nối đất phải thiết kế thêm để thoả mãn yêu cầu điện trở nối đất , để tiếp đất trang thiết bị điện trạm cách thuận lợi để cân điện Nó gồm mạch vòng nối đất chạy theo ven chu vi (RMV) , thân mạch vòng thanh(RT) nối với nhiều cọc (RC) rải ven chu vi ( điện trở suất đất lớn kích thước trạm tương đối bé) Trong phạm vi trạm có hệ thống ngang dọc tạo thành lưới nối đất có nhiệm vụ cân khu vực trạm để tiếp đất thuận lợi cho thiết bị điện Ngoài ra, theo yêu cầu quy phạm chống sét cho trạm phân phối điện , trường hợp nối đất chống sét nối chung với nối đất an toàn ( trường hợp lợi dụng kết cấu công trình trạm để đặt hệ thống thu sét) , chân cột thu sét chân xà đỡ dây chống sét của đường dây nối vào trạm phải có nối đất bổ sung (RBS) để tản dòng sét thuận lợi Toàn hệ thống nối đất bổ sung (RBS) tham gia tản dòng ngắn mạch chạm đất tần số công nghiệp Trong phương pháp tính gần bỏ qua điện trở tản lưới cân điện trở nối đất nhân tạo gồm: Rnt = RMV // Rbs  Nếu mạch vòng : t k *l2 RMV = Rt = ln *  * l h0 * d Với  t =  * k t ( m) : Điện trở suất tính toán đất kt : Hệ số mùa l: Tổng chiều dài ven chu vi (m) l=2(l1+l2) d: Đường kính đường kính dẹp có bề rộng b d= b h0 :Độ chôn sâu (m) k :Hệ số hình dáng mạch vòng , phụ thuộc tỉ số l1 l2 1,5 K 5,53 5,81 6,42 8,17 l1 l2 10,4 SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 76 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN Nếu mạch vòng có cọc thì: RC * RT RMV = RC * T  RT *  C * n Trong : n : Số cọc  C : Hệ số sử dụng cọc T : Hệ số sử dụng RT :Điện trở vòng RC : Điện trở tản cọc Đối với cột chôn chìm , điện trở tính theo: C * lc * h  lc (ln  ln RC = ) 2 * l c d 4h  l c Trong :  c   * k m o km: Hệ số mùa cọc o lc : Chiều dài cọc ( lấy ÷ m) o d: Đường kính cọc, cọc dẹp d= b lc (m) Thanh thường thép tròn đường kính từ 1÷2( cm) , thép dẹp 4x20 ÷ 4x40(mm2), chôn sâu cách mắt đất 0,5 ÷ 0,8(m) Ta dùng thêm cọc trường hợp điện trở tản xoay chiều mạch vòng chưa đạt yêu cầu Để chọn số lượng cọc cho hợp lý kinh tế kỹ thuật cần xác định quan hệ RMV = f(n) R * Rbs  Maø RMV = nt Rnt  Rbs  o h: Độ sâu tính từ mặt đất đến 0,5 cọc , h= h0 + 3) Nối đất bổ sung Dùng để tản dòng điện sét cách thuận lợi nên thực theo hình thức nối đất tập trung Tuỳ theo điện trở suất đất bé hay lớn mà dùng cách nối đất hợp lý cho trường hợp  Trường hợp nối đất bổ sung gồm tổ hợp nhiều tia (nt) , dọc theo tia có nhiều cọc (nc) RC * RT * Rbs = ( ) nt *  RC *T  RT * C * n Trong : RT :Điện trở tản (tia) RC : Điện trở tản cọc nc,nt : Số cọc tia số tia SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 77 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN  C ,T : Hệ số sử dụng cọc theo hình tia  : Hệ số sử dụng nối đất bổ sung tần số công nghiệp  Trường hợp nối đất bổ sung dạng nối đất đơn giản R Rbs = T () nT Điện trở tản xoay chiều toàn nối đất bổ sung traïm : R Rbs   bs () m * Trong m: số điểmđặt nối đất bổ sung cho toàn trạm , gồm nối đất bổ sung kim thu sét , cột thu sét dây chống sét nối vào mạch vòng trạm III / Tính tổng trở sung hệ thống nối đất có nối đất bổ sung Tổng trở xung hệ thống nối đất tính gần theo giả thiết sau:  Ta xem có hệ thống nối đất đặt chân cột (kim) thu sét trực tiếp sét đánh vào mạch vòng nối đất ven chu vi trạm tham gia vào trình tản dòng sét  Bỏ qua ảnh hưởng che nối đất bổ xung mạch vòng nối đất trạm  Bỏ qua tượng phóng điện đất kể đến ảnh hưởng điện cảm mạch vòng nối đất  SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 78 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN TÍNH TOÁN –THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM A/NỐI ĐẤT TỰ NHIÊN 1) Tính toán cho tram 220KV Điện trở suất đất vị trí trạm  =150 .m ta chọn loại đất khô  tt =km*  Trong km=1,6 chọn vòng chôn ngang có độ sâu 0,8 m đo lú đất khô raùo   tt =km*  =1,6*150 =240 .m < 500 .m Nên ta chọn điện trở nối đất cột điện đoạn đến trạm RC=10   Điện trở tác dụng đoạn dây chống sét khoảng vượt ( giả thiết khoảng vượt ) RCS= k* r0* l Trong : k: Hệ số phụ thuộc vào số dây chống sét đường dây Ta chọn k=0,5 có dây chống sét r0=2,38  / km dùng dây chống sét loại TK-70 L:Chiều dài trung bình khoảng vượt lấy l=0,3 km  RCS=0,5*2,38*0,3 =0,357   Điện trở tổng hệ dây chống sét –cột RC 10 RCS-C =   1,719() RC 10 0,5   0,25 0,5   0,357 RCS Trạm 220KV có đường dây nối vào hệ thống nên : R 1,719  0,85() Rtn= CS C = n 2) Tính toán cho trạm 110KV Điện trở suất đất vị trí trạm  =150 .m ta chọn loại đất khô  tt =km*  Trong km=1,6 chọn vòng chôn ngang có độ sâu 0,8 m đo lú đất khô raùo   tt =km*  =1,6*150 =240 .m < 500 .m SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 79 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN Nên ta chọn điện trở nối đất cột điện đoạn đến trạm RC=10   Điện trở tác dụng đoạn dây chống sét khoảng vượt ( giả thiết khoảng vượt ) RCS=k*r0*l Trong : k : Hệ số phụ thuộc vào số dây chống sét đường dây Ta chọn k=1 có dây chống sét r0=3,7  / km dùng dây chống sét loại TK-50 L:Chiều dài trung bình khoảng vượt lấy l=0,2 km  RCS=1*3,7*0,2 =0,74   Điện trở tổng hệ dây chống sét –cột RC 10 RCS-C =   2,37() RC 10 0,5   0,25 0,5   0,74 RCS Traïm 110KV có đường dây nối vào hệ thống nên : R 2,37  0,59() Rtn= CS C = n  Vậy điện trở nối đất tự nhiên toàn trạmlà: 0,85 * 0,59 Rtn=Rtn-220 // Rtn-110 =0,85 // 0,59 =  0,34() 0,85  0,59 B/ THIEÁT KEÁ NỐI ĐẤT NHÂN TẠO Điện trở nối đất nhân tạo thiết kế nhằm thoả mãn yêu cầu điện trở nối đất phương pháp gần bỏ qua điện trở tản lưới cân điện trở nối đất nhân tạo gồm : Rnt=RMV // Rbs Trong : RMV : Điện trở mạch vòng ven chu vi trạm bao gồm mạch vòng Nếu điện trở suất trạm bé trạm có kích thước lớn hay kết hợp với cọc rải ven chu vi Rbs : Điện trở tản xoay chiều toàn nối đất bổ xung 1) Thiết kế mạch vòng nối đất Chọn mạch vòng ven chu vi trạm có kích thướt : - Chiều dài ven chu vi : l1=154 m - Chiều rộng ven chu vi : l2=85 m - Chu vi mạch vòng l = 2(l1+l2) = 2(154+85) = 478m a) Điện trở nối đất mạch vòng t t k *l2 RMV = Rt = ln *  * l t0 * d Với  tt =  * k m ( m) : Điện trở suất tính toán đất km : Hệ số phụ thuộc vào mùa có điện trở suất đất SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 80 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN km=1,6 đất khô   tt =150*1,6=240( .m) Dùng loại thép dẹt có tiết diện (4x40 mm2 ) b  d=  20mm  0,02m Thanh chôn sâu có t0 =0,8 m k:Hệ số hình dáng mạch vòng phụ thuộc vào l1 l2 l 154  1,81 Với  l2 85 Tra bảng (4-2) dùng phương pháp nội suy ta được: 1,81  1,5 k=5,81+ (6,42  5,81)  6,18  1,5 240 6,18 * 478 ln  1,46()  RMV = Rt = * 3,14 * 478 0,8 * 0,02 b) Xác định RC mạch voøng C * lc * t  lc [ln( )  ln( )] RC = 2 * l c d * t  lc Trong ñoù :  c   * k m km=1,4 (vì đất khô, cọc chôn đứng)  =150 ( .m )   C =150*1,4 =210 ( .m) lc: Chiều dài cọc(2-3 m) ta lấy lc=3m d: Đường kính cọc , lấy d=0,03m (vì dùng thép tròn) t0=0,8 m, lc =3m l  t= t0 + c  0,8   2,3(m) 2 210 * * 2,3   RC = [ln( )  ln( )] = 62,83 ( ) * 3,14 * 0,03 * 2,3  Như ta có điện trở tản mạch vòng có thêm cọc ven chu vi trạm xác định : RC * RT RMV = RC *T  RT *  C * n  xác định cọc đóng vào mạch vòng: a Chọn tỉ số =1,2,3,4 … lc a Ta choïn =3 lc SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 81 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN Bằng cách chọn khoảng cách cọc từ suy cọc cần thiết :n= l a a =3 suy a=3*3=9(m) lc l 478  53,1 cọc  n=  a Như ta chọn số cọc 60 cọc Tra bảng (1-4) ta có: a o n=60 vaø  lc Suy  c =0,62 Tra bảng (1-5) ta có: a o n=60  lc Suy  t =0,36 Từ số liệu tính thay vào công thức : 62,83 * 1,46 RMV=  1,19() 62,83 * 0,36  1,46 * 0,62 * 60 2)Thiết kế nối đất bổ xung Tại chân cột thu sét bố trí thêm nối đất bổ xung , hệ thống nối đất bổ xung nối vào hệ thống nối đất an toàn trạm nhằm giảm tổng trở xung Do chúng tham gia tản dòng điện ngắn mạch chạm đất tần số công nghiệp : o Chọn dạng nối đất đơn giản dùng tia o Thanh dùng làm tia thép dẹt (4x40 mm2) o Mỗi tia dài lt =15 m o Thanh chôn nằm ngang có độ sâu t0 =0,8 m o Đường kính d=0,02m o Khoảng cách cọc l c =3 m + Điện trở tia tính theo công thức :  tt l ln t Rtia = *  * lt t * d Ta coù  tt   * k m  150 *1,6  240() 240 15 ln  24,33()  Rtia = * 3,14 *15 0,8 * 0,02 *Tính Rbs Rbs= Rtia n *  tia SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 82 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN n: số tia ,chọn n=3  tia :hệ số sử dụng Tra baûng (1-7)   tia = 0,85 24,33  Rbs=  9,54() * 0,85  Điện trở tản xoay chiều toàn nối đất bổ xung trạm R Rbs = bs m M: số kim thu sét ,theo thiết kế toàn trạm có 10 vị trí đặt kim thu sét nên m=10 9,54  0,954()  Rbs = 10  Điện trở tản toàn hệ thống nối đất nhân tạo Rnt  Rmv // Rbs  Trong Rmv=1,19( ) Rbs =0,954( ) 1,19 * 0,954  0,52()  1() 1,19  0,954 Như ta tính toán thoả điều kiện Điện trở tản toàn hệ thống nối đất là: Rnđ=Rtn // Rnt Trong Rnt = 0,34( ) Rnt = 0,52( ) 0,34 * 0,52  Rnñ=Rtn // Rnt =  0,205()  0,5() 0,34  0,52 Như ta tính toán thoả điều kiện Kết luận : hệ thống nối đất thiết kế thoả mãn yêu cầu nối đất an toàn mặt kỹ thuật 3) Điện trở tản nối đất chống sét trạm biến áp nhà máy điện điều kiện định , cột thu sét đặt kết cấu công trình trạm nhà máy : cột ,xà, cột đèn pha, anten … Nhờ lợi dụng độ cao sẵn có mà tận dụng phạm vi bảo vệ giảm giá thành xây dựng cột thu sét Nhưng sét đánh vào cột thu sét , dòng điện truyền qua thân cột tản qua điện trở nối đất phóng điện ngược từ kết cấu công trình (xà ,cột ) trạm đến thiết bị mang điện ( dây dẫn , góp ) điện áp giáng hệ thống nối đất vượt điện áp phóng cách điện trạm  Rnt  Rmv // Rbs  = SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 83 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN Như xuất phát từ điều kiện an toàn ta cần phải xác định điện trở nối đất cần phải đạt để tránh xảy phóng điện ngược  Điện trở tản xung dạng nối đất tập trung Đối với dạng nối đất tập trung , chiều dài điện cực không lớn , ảnh hưởng điện cảm thân điện cực không đáng kể ,trong tượng phóng tia lửa điện đất tạo nên xung quanh điện cực khu dẫn điện tốt Trong tính toán gần xem tia lửa điện phát triển đồng , đất khu vực có độ dẫn điện tương đương với kim loại làm điện cực Để tính toán gần điện trở tản xung loại điện cực dùng công thức tính điện trở tản tần số công nghiệp  Điện trở tản xung tổ hợp nối đất o Để xác định điện trở tản xung tổ hợp nối đất tập trung (của cột thu sét độ lập, cột điện đường dây …) cần tiến hành bước sau : o Tính điện trở tản xoay chiều tần số công nghiệp loại điện cực riêng lẻ o Xác định phân bố dòng sét loại điện cực theo tỉ lệ nghịch trị số điện trở tản xoay chiều chúng o Xác định hệ số xung loại điện cực phụ thuộc dòng sét qua chúng điện trở suất đất cách tra bảng hay đường cong tương ứng điều kiện thiết kế chống sét Từ xác định điện trở tản xung loại điện cực riêng lẻ Rxc=RC*  xc Rxtia=Rtia*  xtia Điện trở tản nối đất tổ hợp xác định theo : R xC * R xTIA * Rx= R xC  n * R xTIA  x n : Số cọc mắc bổ xung điểm thu sét : n=10*9=90 cọc Với   150() ,  ds =3,5 s biên độ 10KA Tra bảng 1-8 ta coù: l coc =3 m   xC  0,85  R xC  62,83 * 0,85=53,4( ) l tia  15m   xtia  1,15  R xtia = 24,33*1,15=27,97( ) Với nối đất đơn giản hình tia gồm tia , tia gắn coïc   x  0,82 53,4 * 27,97  Rx= *  0,7() 53,4  90 * 27,97 0,82 4) Kiểm tra điều kiện an toàn nối đất SVTH : VÕ NGỌC TÙNG Trang 84 Luận Án Tốt Nghiệp GVHD: HUỲNH NHƠN Dòng sét tản qua hệ thống nối đất trạm tạo nên điện áp giáng tổng trở xung Trị số cực đại giá trị điện áp giáng IS*Z(0,  ds ) Với IS : Biên độ dòng sét đầu vào hệ thống nối đất Để không xảy hư hỏng cách điện trang thiết bị gây phóng điện ngược đến phận mang điện giá trị điện áp giáng không lớn mức cách điện xung trạm IS*Z(0,  ds )≤ min(U0,5) Đối với trạm thiết kế mức cách điện xung bé mức cách điện xung cấp 110KV với U0,5=660 KV Theo qui phạm chống sét , trạm có công suất lớn thông số dòng sét chọn theo: Is=150KA Thời gian đầu sóng :  ds  3,5s Kiểm tra theo điều kiện ta thấy: Ugiáng=150* 0,7=105KV