Luận văn tốt nghiệp TBA 110kV Đầm Hà

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Luận văn Đề tài: TRẠM BIẾN ÁP 110 kV ĐÔNG HÀ ……… , tháng … năm …… Svth: trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Mục lục CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110 kV ĐÔNG HÀ .3 1.1Mục đích thiết kế: 1.3.Lịch sử phát triển: .3 1.4.Các thông số trạm biến áp 110KV Đông Hà: 1.5.Sơ đồ thứ,mặt mặt cắt trạm: 1.6.Thiết bị trạm: .5 2.1.1 GIỚI THIỆU VỀ QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN: 29 2.2 BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNG CHO THIẾT BỊ ĐIỆN PHÂN PHỐI NGOÀI TRỜI CỦA TRẠM BIẾN ÁP 35 2.3 TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNG CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV ĐÔNG HÀ – QUẢNG TRỊ: 44 CHƯƠNG TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CÁC THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN NGOÀI TRỜI THEO TIÊU CHUẨN IEEE Std 80 – 2000 120 5.1 Các khái niệm an toàn điện : 120 5.1.1 Trở kháng điện thể người : 120 5.1.2.2 Ngưỡng tự buông, ngưỡng buông thả: .121 5.1.2.3 Ngưỡng rung tim, ngưỡng rung tim : 122 5.2.1 Lưới nối đất: 123 5.3 Tính toán hệ thống nối đất trạm biến áp 110kV Đông Hà theo tiêu chuẩn IEEE std 80 – 2000: 127 Svth: trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110 kV ĐÔNG HÀ 1.1Mục đích thiết kế: Trạm biến áp 110 kV Đông Hà công suất lắp đặt 2x25 MVA, có nhiệm vụ cung cấp điện cho địa bàn Đông Hà, Cam Lộ, Gio Linh, Triệu Phong tỉnh Quảng Trị, cần cấp điện cho huyện Vĩnh Linh, Hải Lăng Trạm biến áp 110 kV Đông Hà trạm trung gian sơ đồ nối điện phía 110 kV sơ đồ có phân đoạn có vòng Trên 110 kV trạm có mạch cấp cho trạm 110 kV Khe Sanh 110 kV Lao Bảo nhận điện từ nhà máy thủy điện Rào Quán cấp 1.2.Vị trí địa lý diện tích: Trạm biến áp 110 kV Đông Hà nằm phía nam thị xã Đông Hà - tỉnh Quảng Trị, trạm nằm ven đường tránh thị xã Đông Hà ( đường 9D) - Phía Đông: Nằm gần khu dân cư cách quốc lộ 1A 300m - Phía Nam: Tiếp giáp đường 9D - Phía Tây: Tiếp giáp với văn phòng Chi nhánh điện Cao Quảng Trị, cách trường Trung học y tế Quảng Trị 100m - Phía bắc: Cách khu dân cư 100m Qua nhiều lần mở rộng, nâng công suất trạm, đến trạm có diện tích tường rào trạm là: 11093,7 m2 1.3.Lịch sử phát triển: Năm 1989 trạm biến áp 110 kV Đông Hà xây dựng để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho tỉnh Quảng Trị phần phía bắc tỉnh Thừa Thiên Huế Khi T.B.A 110 kV Đông Hà thuộc Sở Truyền tải điện thành viên Công ty điện lực tiền thân Công ty Truyền tải điện ngày Ngày 04/6/1990, sau nhiều nỗ lực, Sở Truyền tải điện tổ chức đóng điện thành công đưa vào vận hành T.B.A 110 kV Đông Hà với dung lượng 16 MVA Đây công trình Sở truyền tải điện hệ thống tải điện quốc gia khu vực Miền Trung - Tây Nguyên Lúc T.B.A 110 kV Đông Hà có MBA T1 dung lượng 16 MVA cấp điện áp 110/35/10 kV, sơ đồ kết lưới cấp điện áp đơn giản, số lượng thiết bị xuất tuyến Thiết bị trạm chủ yếu Liên Xô cũ Ngày 07/02/1999 T.B.A 110 kV Đông Hà đóng điện đưa vào vận hành MBA T2 có dung lượng 25 MVA cấp điện áp 110/35/22 kV Sơ đồ nối điện phía Svth: trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: 35 kV hoàn thiện sơ đồ có phân đoạn máy cắt hai dao cách ly Ngày 23/01/2003 MBA T1 Trạm thay MBA có công suất lớn ( 25 MVA cấp điện áp 110/35/22 kV) Đây bước khởi đầu dự án nâng công suất, hoàn thiện sơ đồ nối điện T.B.A 110 kV Đông Hà Ngày 31/3/2007 T.B.A 110 kV Đông Hà hoàn thiện việc lắp đặt để đưa vào đóng điện hệ thống tụ bù 110 kV có tổng dung lượng bù 21 MVAR Sơ đồ nối điện trạm hoàn thiện dần bước Hiện sơ đồ nối điện trạm hoàn thiện với phía 110 kV sơ đồ hệ thống có phân đoạn có vòng, máy cắt phân đoạn vừa làm nhiệm vụ máy cắt phân đoạn vừa làm nhiệm vụ máy cắt vòng Phía 35 kV 22 kV sử dụng sơ đồ hệ thống có phân đoạn máy cắt hai dao cách ly Trước thời điểm 31/3/2007 TBA 110kV Đông Hà đơn vị trực thuộc quản lý Truyền tải điện Quảng Trị -Công ty Truyền tải điện Theo yêu cầu thay đổi quản lý phân cấp lưới điên Tập đoàn Điện lực Việt Nam, từ ngày 01/4/2007 TBA 110kV Đông Hà thuộc quản lý Chi nhánh điện cao Quảng Trị - Xí nghiệp điện cao Miền Trung trực thuộc Công ty Điện lực Trạm biến áp 110kV Đông Hà xây dựng lắp đặt thiết bị nửa nhà, nửa trời Trạm có nhiện vụ nhận điện 110kV qua máy biến áp đưa cấp điện áp 35 kV, 22 kV cấp cho tỉnh Quảng Trị phần cho phía Bắc tỉnh T.T Huế Nhà vận hành nhà làm việc trạm biến áp 110 kV Đông Hà xây dựng kiên cố, thuận tiện giao thông, đường nội trạm đảm bảo cho xe chữa cháy vào 1.4.Các thông số trạm biến áp 110KV Đông Hà: -Sơ đồ vận hành sơ đồ vận hành có góp vòng,máy cắt phân đoạn vừa máy cắt vòng -Tổng công suất máy biến áp 50 MVA -Công suất tối đa đo qua đồng hồ theo nhật kí vận hành 20 MVA -Xuất tuyến: +Phía 110KV: đường dây kép +Phía 35KV: đường dây đơn,1 đường dây kép +Phía 22KV: cáp ngầm -Dòng điện chạm đất cực đại qua hệ thống nối đất 7600 (A) Svth: trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: 1.5.Sơ đồ thứ,mặt mặt cắt trạm: Bản vẽ A3 cuối tập 1.6.Thiết bị trạm: 1.6.1 Các thiết bị lắp đặt trời a MBA T1 dung lượng: 25 000 kVA Kiểu: TDTN 25000/115-T1 Chủng loại: Máy biến áp lực pha cuộn dây Số pha: 03 pha Số máy: 155846 Nhà chế tạo: Zaporozh Transformation- Ucraina Năm sản xuất: 1997 Năm lắp đặt: 2003 Năm vận hành: 2003 Tần số định mức: 50 Hz 10 Điện áp định mức: - Cao áp: 115 ± x 1,78% KV - Trung áp: 38,5 KV - Hạ áp: 23 ± 2x2,5% KV 11 Dòng điện định mức: - Cao áp: 125,5 A - Trung áp: 187,4 A - Hạ áp: 627,5 A 12 Điện áp dòng điện tương ứng phía nấc phân áp: 13 Hệ thống làm mát: ONAN/ONAF 14 Công suất định mức: 25/12,5/25 MVA Cuộn dây Cao áp Trung áp Hạ áp 15 Tổ đấu dây: 16 Sự gia tăng nhiệt độ: - Trung bình cuộn dây: - Lớp dầu trên: Svth: Kiểu hệ thống làm mát ONAN 15 MVA 7,5 MVA 15 MVA ONAF 25 MVA 12,5 MVA 25 MVA Y0/Δ-11/Y0-0 600C 550 C trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: 17 Nhiệt độ cho phép làm việc lớn nhất: 800 C 18 Sứ đầu vào MBA: - Cao áp: Pha-GOB 550/1250, Trung tính-GOB 325/800 - Trung áp: BCTb-35 - Hạ áp(Pha, trung tính): BCTb-35 19 Biến dòng chân sứ đầu vào MBA: 20 Điện áp ngắn mạch: - Short circuit impedance referred to 25 MVA, %: CA/TA 11,2 Sự kết hợp cuộn dây Công suất tương ứng Vị trí nấc phân áp Điện áp ngắn mạch (UN % UK%) CA/HA 20,5 CA/HA TA/HA 8,7 CA/TA TA/HA 10 19 10 19 152 109 77 84.7 59.2 41.4 21 Tổn thất ngắn mạch: 5.2 PN115-24 = 100±15% KW, PN115-38,5 = 28,7KW, PN38,5-24 = 26,1KW 22 Dòng điện không tải: I0 = 0,35% 23 Tổn thất không tải: P0 = 25KW 24 Hệ thống điều chỉnh nấc phân áp: - Phía cao áp:Loại điều áp tải  + Kiểu chuyển nấc: + Kiểu hộp truyền động: - Phía trung áp: Không tải MR QA37/WA 37 MA7 Loại điều áp tải Không tải  + Kiểu chuyển nấc: + Kiểu hộp truyền động: - Phía hạ áp: Loại điều áp tải Không tải  + Kiểu chuyển nấc: + Kiểu hộp truyền động: 25 Loại dầu cách điện: Castrol 26 Trọng lượng dầu ngăn điều áp: 27 Trọng lượng dầu máy: 20 28 Tổng trọng lượng MBA: 79 b MBA T2 dung lượng: 25 000 kVA Svth: trang Đồ án tốt nghiệp Kiểu: Chủng loại: Số pha: Số máy: Nhà chế tạo: Năm sản xuất: Năm lắp đặt: Năm vận hành: Tần số định mức: 50 Hz 10 Điện áp định mức: GVHD: TDTN 25000/115-T1 Máy biến áp lực pha cuộn dây 03 155845 Zaporozh Transformation- Ucraina 1997 1998 1999 - Cao áp: 115 ± x 1,78% KV - Trung áp: 38,5 KV - Hạ áp: 23 ± 2x2,5% KV 11 Dòng điện định mức: - Cao áp: 125,5 A - Trung áp: 239,9 A - Hạ áp: 627,5 A 12 Điện áp dòng điện tương ứng phía nấc phân áp: 13 Hệ thống làm mát: ONAN/ONAF 14 Công suất định mức: 25/16/25 MVA Cuộn dây Cao áp Trung áp Hạ áp 15 Tổ đấu dây: Kiểu hệ thống làm mát ONAN 15 MVA 9,6 MVA 15 MVA ONAF 25 MVA 16 MVA 25 MVA Y0/Δ-11/Y0-0 16 Sự gia tăng nhiệt độ: - Trung bình cuộn dây: 600C - Lớp dầu 550 C 17 Nhiệt độ cho phép làm việc lớn nhất: 800 C 18 Sứ đầu vào MBA: - Cao áp: Pha-GOB 550/1250, Trung tính-GOB 325/800 - Trung áp: BCTb-35 - Hạ áp(Pha, trung tính): BCTb-35 Svth: trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: - Trung tính: 19 Biến dòng chân sứ đầu vào MBA: 20 Điện áp ngắn mạch: Sự kết hợp cuộn dây Công suất tương ứng Vị trí nấc phân áp Điện áp ngắn mạch (UN% UK%) CA/HA 25/25 MVA 10 19 152 109 77 CA/TA 25/16 MVA 10 19 84,7 59,2 TA/HA 16/25 MVA 41,4 5,2 21 Tổn thất ngắn mạch: 22 Dòng điện không tải: I0 = 0,39% 23 Tổn thất không tải: P0 = 25KW 24 Hệ thống điều chỉnh nấc phân áp: - Phía cao áp:Loại điều áp tải  + Kiểu chuyển nấc: + Kiểu hộp truyền động: - Phía trung áp: Không tải MR QA37/WA 37 MA7 Loại điều áp tải Không tải  + Kiểu chuyển nấc: + Kiểu hộp truyền động: - Phía hạ áp: Loại điều áp tải Không tải  + Kiểu chuyển nấc: + Kiểu hộp truyền động: 25 Loại dầu cách điện: Castrol 26 Trọng lượng dầu ngăn điều áp: 27 Trọng lượng dầu máy: 20 28 Tổng trọng lượng MBA: 79 c MBA TD 1,2 dung lượng: 100 kVA Tên vận hành: TD1 Kiểu: TCO Số máy: 1LVN 2031380; 800307-ODA 189 Nhà chế tạo: ABB Transformer-Hà Nội-Việt Nam Năm sản xuất: 2002; 1998 Năm lắp đặt: 2003; 11/2001 Năm vận hành: 2003; 11/2001 Điện áp định mức Svth: trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: - Cao áp (CA): 22000 (V) - Hạ áp (HA): 400 (V) Dòng điện định mức: - Cao áp: 2,62 (A) - Hạ áp: 144,3 (A) 10 Công suất định mức: 100KVA 11 Tổ đấu dây: Y0/Y0-0 12 Loại dầu cách điện: 13 Trọng lượng dầu: 165 Kg 14 Trọng lượng máy: 560 Kg c Máy cắt  CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN MÁY CẮT 131, 132, 171 172, 174, 176, 100 Kiểu: 3AP1-FG-123 Chủng loại: Máy cắt điện SF6, truyền động lò xo Số máy: 02/35077038 Nhà chế tạo: SIEMENS Năm sản xuất: 2002 Năm lắp đặt: 18/10/2003 Năm vận hành: 18/10/2003 Tần số định mức: 50 Hz Điện áp định mức: 123 KV 10 Điện áp làm việc lớn nhất: 145 KV 11 Mức cách điện với đất: - Điện áp xung tần số 50 Hz: 230 KV - Điện áp chịu đựng xung: 550 KV - Điện áp xung thao tác: 12 Dòng điện định mức: 2000 A 13 Dòng điện cắt định mức: 31,5 kA 14 Dòng điện ổn định động: 79 kA 15 Dòng điện ngắn mạch chịu đựng thời gian giây: 31,5 kA 16 Thời gian đóng riêng: 55ms ± ms 17 Thời gian cắt riêng: 30ms ± ms 18 Thời gian cắt toàn phần: ≤57ms 19 Thời gian nghỉ chu trình AR: ≥277 ms 20 Thời gian căng lò xo: Svth: trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: 21 Điện trở tiếp xúc ( Với dòng đo 100A chiều): 22 µΩ 22 Chu trình thao tác định mức: O-0,3s-CO-3min-CO 23 Áp lực khí SF6 20 0C: - Định mức: bar - Báo tín hiệu: 5,2 bar - Khóa mạch thao tác: 5,0 bar - Tối thiểu cho phép thao tác: 3,0 bar 24 Độ ẩm khí SF6 cho phép: - Khi lắp mới: 157 ppm - Trong vận hành: 157 ppm 25 Điện áp cấp cho nguồn nam châm điện đóng cắt: 220VDC 26 Điện áp cấp cho điện trở sấy: 220VAC 27 Điện áp cấp cho động tích lò xo: 220VAC 28 Trọng lượng pha: 29 Trọng lượng toàn máy cắt: 1500 Kg  CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN MÁY CẮT T101, T102 Kiểu: GL 312 – F3 Chủng loại: Máy cắt điện SF6, truyền động lò xo, pha truyền động Số máy: 5861 – 10 – 2010075/1 Nhà chế tạo: AREVA Năm sản xuất: 2006 Năm lắp đặt: 2007 Năm vận hành: 2007 Tần số định mức: 50 Hz Điện áp định mức: 145 KV 10 Điện áp làm việc lớn nhất: 145 KV 11 Mức cách điện với đất: - Điện áp xung tần số 50 Hz: 275 KV - Điện áp chịu đựng xung: 650 KV - Điện áp xung thao tác: 12 Dòng điện định mức: 3150A 13 Dòng điện cắt định mức: 40kA 14 Dòng điện ổn định động: 100 kA 15 Dòng điện ngắn mạch chịu đựng thời gian giây: 40 kA 16 Thời gian đóng riêng: Svth: ≤ 70 ms trang 10 Đồ án tốt nghiệp Đặt K = GVHD: SB DALZEL tìm lượng điện giật mà số người cân 50Kg chiệu đựng chiếm 99,5% số người kết tìm S B = 0,0135 từ suy K = 0,116 ta có: IB = 0,116 ts (5.3) Đến năm 1968 DALZIEL đưa nghiên cứu giá trị K = 0,157 với thể nặng 70Kg IEEE chấp nhận từ ta có hai công thức: I= 0,116 : Đối với người cân nặng 50kg ts (5.4) I= 0,157 : Đối với người cân nặng 70kg ts (5 5) Trong đó: I: Ngưỡng dòng điện để 99,5% số người chịu đựng mà không bị tử vong rung tim Trong tiêu chuẩn quốc tế, điện áp tiếp xúc cho phép thời gian trì dòng điện (thời gian trì cố) kéo dài từ 3sec trở lên chọn 50V Có thể hiểu điện áp xác định từ tích số I.R ng với Rng = 1000Ω I = 50mA, trị số 50mA ngưỡng rung tim ứng với xác suất rung tim 5% 5.2 Giới thiệu chung cách tính toán thiết bị nối đất an toàn theo tiêu chuẩn IEEE std 80-2000 5.2.1 Lưới nối đất: Na D1 D2 b Nb a Hình 5.2 Lưới (điện cực) nối đất Lưới nối đất gồm điện cực chôn nằm ngang đất hình 5.2, số ngang (Nb) số dọc (Na) xác định theo công thức: Svth: Na = a +1 D1 (5.6a) Nb = b +1 D2 (5.6b) trang 123 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Tổng chiều dài điện cực hình thành lưới: Lc = Na.b + Nb.a (5.7) Khi có đóng thêm cọc (điện cực chôn thẳng đứng), với tổng chiều dài cọc Lr, tổng chiều dài điện cực nối đất (gồm tất điện cực chôn thẳng đứng chon nằm ngang) xác định bởi: L = Lc + Lr (5.7a) L = Lc + 1,15.Lr (5.7b) (5.7a) Khi có cọc cọc đóng bên xa chu vi lưới (5.7b) Khi có cọc đóng chu vi lưới gần chu vi lưới Hệ số 1,15 mật độ dòng điện tản vào đất từ cọc lớn tương ung với tăng chiều dài cọc 5.2.2 Cách tính toán TBNĐ cho TBA: Bước 1: Với số liệu ban đầu diện tích mặt phẳng trạm, điện trở suất đất, dòng điện cố chạm đất, thời gian cố… Người ta xác định điện áp tiếp xúc cho phép điện áp bước cho phép: + Đối với người cân nặng 50Kg: Et.x.c.p50 = 0,116 (1000 + 1,5CSρS) t (5.8a) Eb.c.p50 = 0,116 (1000 + 6CSρS) t (5.8b) + Đối với người cân nặng 70Kg : Et.x.c.p70 = 0,157 (1000 + 1,5CSρS) t (5.9a) Eb.c.p70 = 0,157 (1000 + 6CSρS) t (5.9b) Bước : Kế tiếp ta đưa thiết kế sơ nối đất sử dụng điện cực nằm ngang nối với thành ô mắt lưới (chưa sử dụng cực).Với ô lưới ta xác định trị số sau: + Điện trở mạng nối đất Rg Rg = ρtt [ 1 + (1 + )] L 20.S + h 20/S (5.10) Trong đó: L: Tổng chiều dài điện cực nối đất Svth: trang 124 Đồ án tốt nghiệp GVHD: S: Diện tích lưới nối đất h: Độ chôn sâu lưới + Dòng cực đại tản vào lưới nối đất, IG xác định theo công thức sau: IG = Sf.Df.Cp.I (5.11) Trong đó: I: giá trị hiệu dụng dòng cố chạm đất đối xứng Df: Hệ số tắt dần Cp: hệ số hiệu chỉnh thiết kế xét đến gia tăng dòng điện cố Sf: hệ số phân dòng điện có phần dòng điện cố tản vào đất thông qua dây chống sét, dây trung tính nối đất + Độ dâng thế: Edâng = IG.Rg (5.12) Bước 3: Bước tiếp ta tính điện áp ô lưới, điện áp bước tính toán sau so sánh độ dâng đất, điện áp ô lưới với giá trị điện áp tiếp xúc cho phép điện áp bước cho phép + Điện áp ô lưới: ρ I K K Eô lưới = tt G m i (5.13) L Trong đó: L: Tổng chiều dài điện cực nối đất ρtt: Điện trở suất tính toán đất Km: Hệ số khoảng cách (hình học) hệ thống nối đất, định theo công thức Several:  K ii (D + 2.h) h  D2   (5.14) ln( + − ) + ln Km = 2.π  16.h.d 8.D.d 4.d K h π(2.n − 1)    Trong đó: D: Khoảng cách dẫn lưới D = n: Số dẫn trung bình, n = D1 D N a N b làm số nguyên Kh: Hệ số biểu thị ảnh hưởng độ sâu (h) lưới nối đất Kh = + h/h , h0 = 1m từ lưới nối đất đến đất Kii : Hệ số liên hệ phân bố cọc + Kii = cọc đóng khắp diện tích lưới hay đóng theo chu vi lưới,ở góc lưới Svth: trang 125 Đồ án tốt nghiệp + Kii = GVHD: Khi lưới nối đất cọc điện cực (2.n) 2/n Ki : hệ số hiệu chỉnh với Ki = 0,644 + 0,148.n + Điện áp bước tính toán: E bước tính toán = ρ tt K S K i I G Với L = L1 + 1,15Lcọc L (5.15) (5.16) Còn KS hệ số hình học lưới nối đất: KS = 1 1 + + (1 − 0,5 n−2 ) ] [ π 2.h D + h D (5.17) Nếu Edâng > Etiếp xúc cho phép Và Eô lưới > Etiếp xúc cho phép điều tất yếu phải bổ sung điện cực nối đất nằm ngang đóng thêm cọc điện cực nối đất thẳng đứng vào mạng nối đất thiết kế sơ Sau tính toán lại từ bước tính Rg, Edâng thế, Eô lưới, … lần bổ sung điện cực nối đất phải tính lại đạt tiêu Eô lưới tính toán < Etiếp xúc cho phép (5.18a) E bước tính toán < E bước cho phép (5.18b) Hệ thống nối đất an toàn TBA có phận chủ yếu lưới điện cực nằm ngang chôn đất Tiêu chuẩn nối đất an toàn giá trị điện trở nối đất mà thể giá trị điện áp bước điện áp tiếp xúc, điện áp không gây nên tử vong rung tim Điện áp tiếp xúc điện áp bước lớn cho phép chạm điện gián tiếp xác định công thức: + Đối với người cân nặng 50Kg: (5.8a), (5.8b) + Đối với người cân nặng 70Kg: (5.9a), (5.9b) Trong công thức trên: 1000: Trị số điện trở thể người ts:Thời gian trì dòng điện qua người, thời gian trì cố (s) Csρs: Do khu vực TBA thường có rải lớp sỏi đá bề mặt đất nên chân ngưòi môi trường đất không đồng hình 4.1 Lớp sỏi đá có độ dày hs có điện trở suất ρs, thông thường hs = (0,08 ÷ 0,15)m ρs = (2000 ÷ 3000)Ωm bên lớp đất với điện trở suất ρs Dùng phương pháp soi gương để dưa môi trường đất không đồng (hình 5.3a) môi trường đồng (hình 5.3b) với điện trở suất hình vẽ Svth: trang 126 Đồ án tốt nghiệp GVHD: hs ρs ////////////////////////////// /// Csρs ρ ////////////////////////////////////// (a) (b) Hình 5.3: Chuyển môi trường không đồng thành môi trường đồng Hệ số hiệu chỉnh điện trở Cs, theo ρ, ρs, xác định gần theo công thức Jackson Several 1ρ− /ρ tt s Cs = 1- 0,09 (5.19) 0,09 + 2.hs Khi: ρs = ρ hs = Cs.ρs = ρ Như biết điện cực nối đất đĩa kim loại tròn bán kính r đặt bề mặt đất có điện trở suất ρ cho điện trở nối đất là: R= ρ tt 4.r (5.20) Do điện trở nối đất bàn chân người với giả thiết bàn chân người dẫn điện lý tưởng có đường kính 16cm Rch = ρ tt ρ = tt ≈ 3ρtt 4.0,08 0,32 (5.21) Nếu bỏ qua điện trở nối đất tương hổ bàn chân điện trở nối đất hệ hai bàn chân là: + Trong tính toán điện áp tiếp xúc: Rch = 1,5Csρs (5.22) (do điện trở nối đất bàn chân ghép song song với nhau) + Trong tính toán điện áp bước: 2×Rch = 6Csρs (5.23) (do điện trở bàn chân ghép nối tiếp với nhau) 5.3 Tính toán hệ thống nối đất trạm biến áp 110kV Đông Hà theo tiêu chuẩn IEEE std 80 – 2000: 5.3.1 Xác định điện áp tiếp xúc cho phép điện áp bước cho phép: Với số liệu ban đầu diện tích mặt trạm, điện trở suất đất, dòng điện cố chạm đất, thời gian cố…ta xác định điện áp tiếp xúc cho phép điện áp bước cho phép: + Đối với người cân nặng 50Kg: Svth: trang 127 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Et.x.c.p50 = 0,116 (1000 + 1,5CSρS) t Eb.c.p50 = 0,116 (1000 + 6CSρS) t + Đối với người cân nặng 70Kg : Et.x.c.p70 = 0,157 (1000 + 1,5CSρS) t Eb.c.p70 = 0,157 (1000 + 6CSρS) t Trong đó: Số 1000: điện trở thể người (theo IEEE IEC) tính ( Ω ) Các hệ số Ebước 1,5 Etiếp xúc tính đến dòng qua thể có điện trở bàn chân, chân có điện trở tương hổ chúng tính toán người ta lấy khoảng cách chân 0,8 m Hệ số 0,157 hệ số kinh nghiệm Dalziel đưa qua nhiều thí nghiệm với thể cân nặng 70kg, thể cân nặng 50kg 0,116 ts = 0,5s thời gian cố Cs hệ số hiệu chỉnh điện trở suất xác định theo công thức gần Jacksson Several: 1ρ/ρ − s Cs = 1- 0,09 0,09 + 2.h s = – 0,09 − 250 / 3000 = 0,788 0,09 + 2.0,15 Thay vào công thức ta được: Etx (50) = (1000 + 1,5.0,788.3000) Eb(50) = (1000 + 6.0,788.3000) 0,116 = 2490,916 (V) 0,5 Etx (70) = (1000 + 1,5.0,788.3000) Eb(70) = (1000 + 6.0,788.3000) 0,116 = 745,766 (V) 0,5 0,157 = 1009,355 (V) 0,5 0,157 = 3371,327 (V) 0,5 5.3.2 Thiết kế hệ thống nối đất : Svth: trang 128 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Do mặt trạm hình chữ nhật nên ta chia thành hai phần diện tích để tính toán sau tính điện trở nối đất song song hai phần diện tích + Phần ABFG có kích thước 91,7 x 97,5 m + Phần CDEF có kích thước 46,3 x 51 m 138m G F E 46,3m 51m 97,5m C D 46,5m A B 91,7m Hình 5.4:Kích thước mặt trạm 5.3.2.1 Phần diện tích ABFG : Thiết kế lưới nối đất : Ta bố trí hệ thống nối đất đơn giản sau : + Sử dụng điện cực nối đất thép tròn có đường kính d = 0.02m (20 mm) tạo thành mạng ô mắt lưới với khoảng cách ô lưới D = m, chôn sâu 0,8 m chưa dùng đến cọc thẳng đứng + Số ngang lưói : Nb = b 91,7 +1 = + = 19 (thanh) D2 + Số dọc lưới : Na = a 97,5 +1 = + = 21 ( thanh) D1 Na D1 D2 b Nb a Hình 5.5:Lưới (điện cực) nối đất Svth: trang 129 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Như ta có tổng chiều dài điện cực dùng làm lưới là: Lc = Na b + Nb a = 21.91,7 + 19.97,5 = 3778,2 (m) Xác định điện trở nối đất hệ thống : + Áp dụng công thức Several để tính toán: 1 (1 + )] Rg1 = ρ[ + L 20.S + h 20/S Với : ρ = 250.1,6=400( Ω m) L = 3778,2 m h = 0,8m S = 8940,75 m2 + ⇒ Rg1 = 400.[ 3778,2 1 (1 + ) ] = 1,963 20.8940,75 + 0,8 20 / 8940,75 Ω Xác định dòng điện cực đại vào nối đất cực đại IG : Dòng điện cực đại tản vào lưới nối đất, IG xác định theo công thức sau: IG = Sf.Df.Cp.I Trong đó: I: Giá trịhiệu dụng dòng cố chạm đất đối xứng, I = 7600A Df: Hệ số tắt dần hay hệ số suy giảm thành phần chiều, chọn D f = Cp: Hệ số hiệu chỉnh thiết kế xét đến gia tăng dòng điện cố, chọn Cp = Sf: Hệ số phân dòng điện có phần dòng điện cố tản vào đất thông qua dây chống sét, dây trung tính nối đất, chọn S f = 0,35 ⇒ IG = Sf.Df.Cp.I = 0,35.1.1.7600 = 2660 (A) Tính độ dâng đất Edâng = IG.Rg1 = 2660.1,227 = 3263,82 (V) Ta thấy Edâng > Etxcp 70 > Etxcp 50 ⇒ (3263,82V > 1009,355 V > 745,766 V) Do phải tính điện áp ô lưới tính toán Tính điện áp ô lưới Eô lưới tính toán : Công thức tính điện áp ô lưới: ρ I K K Eô lưới tính toán = tt G m i L Trong đó: ρ: điện trở suất đất, ρ = 250 Ω m Svth: trang 130 Đồ án tốt nghiệp GVHD: L: tổng chiều dài điện cực nối đất hệ thống nối đất, L = 3778,2 m IG: dòng điện cực đại tính IG = 2660 (A.) Km: hệ số hình học hệ thống nối đất tính theo công thức sau: 2 K ii Km = [ ln( D + (D + 2.h) − h ) + ln ] K h π(2.n − 1) 2.π 16.h.d 8.D.h 4.d Kii = (2.n) 2/n ô lưới nối đất cọc điện cực Kii = lưới có cọc điện cực đóng theo chu vi Ki = 0,644 + 0,148.n hệ số hiệu chỉnh Và n số dẫn trung bình n = 19.21 = 19,97 chọn n = 20 Ki = 0,644 + 0,148.20 = 3,604 Kii = 1 (2.n) 2/n = (2.20) 20 = 0,69 D: khoảng cách dẫn lưới D= D1 D = m Kh = 1+ h h0 = 1m từ lưới nối đất đến đất h0 Thay số vào ta được: Km =    52 (5 + 2.0,8) 0,8  0,69  + + − ln ln  = 0.2858 2.3,14   16.0,8.0,02 8.5.0,02 4.0,02  3,14(2.20 − 1)  + 0,8 Vậy Eô lưới tính toán = 250.2660.0, 2858.3, 604 = 181, 294 ( V ) (1) 3778, Kết ta thấy E ô lưới tính toán = 181,294 V < Etxcp50 = 745,766 V (1) E ô lưới tính toán = 171,294 V < Etxcp70 = 1009,355 V Điện áp bước tính toán: E bước tính toán = ρ tt K S K i I G L Với L = Lα + 1,15Lcọc = Lα Lcọc = ( Do thiết kế sơ cọc) Còn KS hệ số hình học lưới nối đất: KS = Svth: 1 1 + + (1 − 0,5 n−2 ) ] [ π 2.h D + h D trang 131 Đồ án tốt nghiệp KS = GVHD:  1  + + − 0,5 20−2  = 0,318  3,14  2.0,8 + 0,8  ( ) Thay vào ta được: E bước tính toán = 250.0,318.3, 604.2660 = 201, 72 ( V ) 3778, Kết ta thấy : Ebước tính toán = 201,72 V < Eb(50) = 2490,916 V (2) Ebước tính toán = 229,257 V < Eb(70) = 3371,327 V Từ (1) (2) ta thấy Eô lưới tính toán < Etiếp xúc cho phép E bước tính toán < E bước cho phép Vậy lưới nối đất thiết kế cho phần diện tích ABFG thỏa mãn điều kiện an toàn điện áp tiếp xúc điện áp bước người cân nặng 50 kg 70 kg vào trạm 5.3.2.2 Phần diện tích CDEF Thiết kế lưới nối đất Ta bố trí hệ thống nối đất đơn giản sau : + Sử dụng điện cực nối đất thép tròn có đường kính d = 0.02m (20 mm)tạo thành mạng ô mắt lưới với khoảng cách ô lưới D = 5m,chôn sâu 0,8m chưa dùng đến cọc thẳng đứng Na D1 D2 b Nb a Hình 5.6:Lưới (điện cực) nối đất + Số ngang lưói : Nb = b 46,3 +1 = + = 10 (thanh) D2 + Số dọc lưới : Svth: trang 132 Đồ án tốt nghiệp Na = GVHD: a 51 + = + = 11 ( thanh) D1 Như ta có tổng chiều dài điện cực dùng làm lưới là: Lc = Na b + Nb a = 11.46,3 + 10.51 = 1019,3 (m) Xác định điện trở nối đất hệ thống Áp dụng công thức Several để tính toán: 1 (1 + )] Rg2 = ρ[ + L 20.S + h 20/S Với : ρ = 250 Ω m L = 1019,3 m h = 0,8m S = 2361,3 m2 1 + (1 + ) ] = 2,467 Ω ⇒ Rg2 = 250.[ 1019,3 20.2361,3 + 0,8 20 / 2361,3 Xác định dòng điện cực đại vào nối đất cực đại IG.: Dòng điện cực đại tản vào lưới nối đất, IG xác định theo công thức sau: IG = Sf.Df.Cp.I Trong đó: I: Giá trịhiệu dụng dòng cố chạm đất đối xứng, I = 7600A Df: Hệ số tắt dần hay hệ số suy giảm thành phần chiều, chọn D f = Cp: Hệ số hiệu chỉnh thiết kế xét đến gia tăng dòng điện cố, chọn Cp = Sf: Hệ số phân dòng điện có phần dòng điện cố tản vào đất thông qua dây chống sét, dây trung tính nối đất, chọn S f = 0,35 ⇒ IG = Sf.Df.Cp.I = 0,35.1.1.7600 = 2660 (A) Tính độ dâng đất Edâng = IG.Rg2 = 2660.2,467 = 6586,16 (V) Ta thấy Edâng > Etxcp (6586,16 V > 745,766 V) Do Etxcp < Edâng nên phải tính Eô lưới Tính điện áp ô lưới Eô lưới tính toán : Công thức tính điện áp ô lưới: ρ I K K Eô lưới tính toán = tt G m i L Trong đó: Svth: trang 133 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ρ: điện trở suất đất, ρ = 250 Ω m L: tổng chiều dài điện cực nối đất hệ thống nối đất, L = 1019,3 m IG: dòng điện cực đại tính IG = 2660 (A.) Km: hệ số hình học hệ thống nối đất tính theo công thức sau: 2 K ii Km = [ ln( D + (D + 2.h) − h ) + ln ] K h π(2.n − 1) 2.π 16.h.d 8.D.h 4.d Kii = (2.n) 2/n ô lưới nối đất cọc điện cực Kii = lưới có cọc điện cực đóng theo chu vi Ki = 0,644 + 0,148.n hệ số hiệu chỉnh Và n số dẫn trung bình n = 10.11 = 10,49 chọn n = 11 Ki = 0,644 + 0,148.11 = 2,272 Kii = (2.n) 2/n = (2.20)11 = 0,51 D: khoảng cách dẫn lưới D= D1 D = m Kh = 1+ h h0 = 1m từ lưới nối đất đến đất h0 Thay số vào ta được: Km = Vậy :    52 (5 + 2.0,8) 0,8   + + − ln ln  = 0,15 2.3,14   16.0,8.0,02 8.5.,08 4.0,02  3,14.(2.11 − 1)  + 0,8 Eô lưới tính toán = 250.2660.0,15.2, 272 = 222,34 ( V ) (1) 1019,3 Kết ta thấy : E ô lưới tính toán = 222,34 V < Etxcp50 = 745,766 V Điện áp bước tính toán: E bước tính toán = ρ tt K S K i I G L Với : L = Lα + 1,15Lcọc = Lα Lcọc = ( Do thiết kế sơ cọc) Còn KS hệ số hình học lưới nối đất: Svth: KS = 1 1 + + (1 − 0,5 n−2 ) ] [ π 2.h D + h D KS =  1  + + − 0,511−2  = 0,317  3,14  2.0,8 + 0,8  ( ) trang 134 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Thay vào ta được: E bước tính toán = 250.0,317.2, 272.2660 = 469,88 ( V ) 1019,3 Kết ta thấy Ebước tính toán = 469,88 V < Eb(50) = 2490,916 V (2) Từ (1) (2) ta thấy : Eô lưới tính toán < Etiếp xúc cho phép E bước tính toán < E bước cho phép Vậy lưới nối đất thiết kế cho phần diện tích CDEF thỏa mãn điều kiện an toàn điện áp tiếp xúc điện áp bước người cân nặng 50 kg 70 kg vào trạm 5.3.3 Điện trở nối đất nhân tạo toàn diện tích trạm : Sau thiết kế lưới nối đất riêng cho phần diện tích ta phải tính điện trở nối đất chung cho toàn phần diện tích trạm Điện trở tính dựa sở nối song song hai lưới nối đất lại thành lưới nối đất thống Ta có: Rg = R g1 R g R g1 + R g = 1,227.2,467 = 0,819 (Ω) 1,227 + 2,467 Qua phương pháp tính TBNĐ cho TBA 110 kV Đông Hà theo tiêu chuẩn IEEE Std 80-2000, hệ thống nối đất thõa mãn điều kiện an toàn điện áp tiếp xúc, điện áp bước người nặng 50Kg, 70Kg vào trạm số lượng thép sử dụng là: + Tổng chiều dài điện cực hình thành lưới là: L = 3778,2+1019,3 = 4797,5 (m) + Tổng chiều dài sắt thép dùng cho TBNĐ là: L = 3778,2+1019,3 = 4797,5 (m) 5.4 So sánh đánh giá phần tính toán theo phương pháp tính: 5.4.1 Nối đất theo tiêu chuẩn TCVN 4756 – 1989: Điện trở nối nhân tạo toàn hệ thống : Rntht = 0,991( Ω ) Tổng chiều dài kim loại dùng làm điện cực ( cọc ) : L = 564+99= 663(m ) Tổng chiều dài kim loại dùng làm điện cực ( ) là: L = 471+ 78= 549 (m) 5.4.2 Nối đất theo tiêu chuẩn IEEE std 80 – 2000: Điện trở nhân tạo toàn diện tích trạm là: Rg = R g1 R g R g1 + R g = 1,227.2,467 = 0,819 (Ω) 1,227 + 2,467 Điện áp tiếp xúc cho phép điện áp bước cho phép: + Đối với người cân nặng 50Kg: Svth: trang 135 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Et.x.c.p50 = 745,766 ( V ) Eb.c.p50 = 2490,916 ( V ) + Đối với người cân nặng 70Kg : Et.x.c.p70 = 1009,355 ( V ) Eb.c.p70 = 3371,327 ( V ) Tổng chiều dài sắt thép dùng cho TBNĐ là: L = 3778,2+1019,3 = 4797,5 (m) 5.4.3 Đánh giá: Qua tính toán hai phương pháp tính theo tiêu chuẩn TCVN 4756 – 1989 tiêu chuẩn IEEE Std 80 – 2000, đạt yêu cầu mặt kỹ thuật Phương pháp tính theo tiêu chuẩn IEEE Std 80 – 2000 cần sử dụng khối lượng kim loại nhiều Tuy nhiên so sánh tiêu chuẩn nối đất an toàn, ta thấy có nhiều phương pháp đánh giá hiệu TBNĐ an toàn cần đánh giá theo tiêu điện áp tiếp xúc điện áp bước không giá trị điện trở nối đất Giới hạn cho phép điện áp tiếp xúc điện áp bước phụ thuộc vào nhiều yếu tố kinh tế - kỹ thuật quan điểm quốc gia vấn đề an toàn Tiêu chuẩn IEC 479-1 IEEE std.80 đưa Các tiêu chuẩn IEEE Std 80 đánh giá hiệu nối đất an toàn theo tiêu điện áp tiếp xúc điện áp bước Cách đánh giá có nhiều điểm ưu việt có xét đến quy mô TBA, thời gian trì cố, điện trở suất đất lớp đá dăm trạm…, giới hạn cho phép điện áp tiếp xúc đưa cao so với tiêu chuẩn TCVN 4756:1989 Hiện nay, tiêu chuẩn sử dụng nhiều nước giới nên cần áp dụng thử nghiệm vào điều kiện thực tế Việt Nam Svth: trang 136 Đồ án tốt nghiệp Svth: GVHD: trang 137 [...]... din tớch t nhiờn), nhúm t phự sa 40.492 ha (8,53%), nhúm t cỏt 34.732 ha (7,32%), nhúm t mn v t phốn 1.848 ha (0,39%), nhúm t xỏm bc mu 1.304 ha (0,27%),v nhúm t mựn vng 10.871 ha (2,29%) Trm bin ỏp 110KV ụng H nm trong khu vc t tht pha cỏt nờn trong tớnh toỏn ta ly in tr sut ca t l: o= 250 (.m) Svth: trang 27 ỏn tt nghip GVHD: 1.7.2 Khớ hu Qung Tr nm phớa nam ca Bc Trung B, trn vn trong khu vc