Thiết kế đường dây và trạm biến áp

Header Page of 161 Đồ án Đề Tài: Thiết kế đường dây trạm biến áp Footer Page of 161 Header Page Đồ ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp LỜI NÓI ĐẦU Nền kinh tế nước ta có bước phát triển vượt bậc, hội nhập với khu vực giới Chúng ta tiến trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngành công nghiệp đặc biệt ngành công nghiệp Điện đóng vai trò then chốt, điện nguồn lượng ngành công nghiệp, điều kiện quan trọng để phát triển đô thị, khu dân cư Một quan tâm hàng đầu xây dựng nhà máy, Xí nghiệp, đô thị ta phải có hệ thống cung cấp điện để cung cấp điện cho Xí nghiệp, nhà máy, nhà cao tầng Chúng ta hiểu theo nghĩa rộng, cung cấp điện bao gồm khâu phát điện, truyền tải phân phối điện Còn theo nghĩa hẹp cung cấp điện hệ thống truyền tải phân phối điện năng, làm nhiệm vụ cung cấp điện cho khu vực định Ngày nay, với giúp đỡ ngành công nghiệp điện, ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ đà phát triển mạnh Điện góp phần tạo cải vật chất cho xã hội gấp hàng triệu lần so với thời kỳ người chưa biết đến điện, góp phần tạo nên văn minh công nghiệp hậu công nghiệp Tình hình điện lực Việt Nam tính đến tháng 1/2006 (số liệu thực tế theo www.evn.vn): Sản lượng cung cấp cho KTQD đạt khoảng 60 tỷ kWh; công nghiệp xây dựng chiếm 47,96%; Quản lý tiêu dùng dân cư chiếm 42,16% Điện nông thôn (số liệu đến hết tháng 12/2005) • Số huyện có điện lưới Quốc gia 529/540 (97,96%) • Số xã có điện lưới Quốc gia 8.675/9.046 (95,9%) Bản Footer PageBùi2Nguyên of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page Đồ ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp • Số hộ có điện lưới Quốc gia 12.055.000/13.335.000 (90,4%) • Số xã có điện lưới 700đ/kWh: 8.588/8.675 (99%) • Số xã có điện lưới 700đ/ kWh: 87/8.675 (1%) Chương trình phát triển nguồn điện từ 2004 - 2010; định hướng đến 2020: • Mục tiêu phát triển ngành điện đến năm 2010 là: • Sử dụng tốt nguồn thủy năng, kết hợp thủy lợi, than để phát triển cân đối nguồn điện Xây dựng cụm phát triển Điện - đạm Phú Mỹ khu vực Tây Nam Xúc tiến xây dựng thủy điện Sơn La Nghiên cứu phương án sử dụng lượng nguyên tử, đồng hóa, điện hóa mạng lưới phân phối điện Quốc gia Đa dạng hóa phương thức đầu tư kinh doanh điện, có sách thích hợp sử dụng điện nông thôn, miền núi Tăng sức mạnh tranh giá điện so với khu vực • Chiến lược phát triển nguồn điện: + Ưu tiên phát triển thủy điện, khuyến khích phát triển nguồn thủy điện nhỏ với nhiều hình thức để tận dụng nguồn lượng tái sinh Trong khoảng 20 năm tới xây dựng hết nhà máy thủy điện nơi có khả xây dựng • Chiến lược phát triển lưới điện • Chiến lược phát triển điện nông thôn miền núi • Chiến lược tài huy động vốn • Chiến lược phát triển khoa học công nghệ • Chiến lược phát triển viễn thông CNTT • Định hướng phát triển khí điện • Định hướng phát triển tư vấn xây dựng điện Quy định cải tạo phát triển mạng điện Việt Nam: • Việc cải tạo phát triển Thành phố phải nằm đáp ứng nhu cầu phụ tải, có dự phòng phải thực đồng từ cao hạ thế, khắc phục tình trạng lưới điện an toàn, chắp vá, tổn thất cao Bản Footer PageBùi3Nguyên of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page Đồ ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp • Quan điểm tiêu chuẩn thiết kế sơ đồ lưới điện truyền tải phân phối Thành phố giai đoạn 2002 - 2010: • Đường dây 220 KV: Xây dựng 45km, cải tạo 18km • Đường dây 110 KV: Xây dựng 60,1km, cải tạo 71km • Trạm biến áp 220KV: Xây dựng trạm với tổng công suất 1.5000MVA; cải tạo nâng công suất trạm với tổng công suất tăng thêm 375MVA; • Trạm biến áp 110 KV: Xây dựng 10 trạm với tổng công suất 873 MVA; cải tạo nâng công suất 17 trạm với tổng công suất 1.435 MVA; • Lưới điện phân phối trung thế: Đường dây 35 KV xây dựng 54,4km, đường dây 22 KV xây dựng 1.568 km, đường dây cải tạo nâng cấp điện áp lên 22 KV 473 km Đẩy nhanh tiến độ ngầm hóa lưới điện trung thế, bảo đảm tới 2010 tỷ lệ ngầm hóa đạt 60%; xây dựng 3.561 trạm biến áp với dung lượng máy biến áp 1.522.143 KVA, cải tạo 2.649 trạm với tổng dung lượng máy biến áp 1.097.854 KVA; xây dựng 2.250 km đường dây hạ Bản Footer PageBùi4Nguyên of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page Đồ ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp LỜI CẢM ƠN Việc làm đồ án tốt nghiệp giúp em có kiến thức tổng hợp, đồ án có liên quan nhiều môn học mà em học giảng đường Ngoài có thêm kiến thức thực tế, kiến thức kinh nghiệm bổ sung cho lý thuyết học trường Tuy nhiên hạn chế kiến thức, hạn chế kinh nghiệm thực tế, thời gian thực nên tập đồ án tránh khỏi sai sót, kính mong thầy hướng dẫn thầy cô môn góp ý bảo thêm, đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, khoa Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt thầy Nguyễn Đình Thiên giành nhiều thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án thời hạn mà môn đề Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Bùi Nguyên Bản Bản Footer PageBùi5Nguyên of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page Đồ ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: Cơ sở lý thuyết cung cấp điện I Những vấn đề chung cung cấp điện Chương 2: Xác định phụ tải điện I Các khái niệm, hệ số, đại lượng tính toán II Các đại lượng đại số thường gặp: III Các phương pháp tính phụ tải tính toán Chương 3: Tính toán cung cấp điện cho khu cấp nước Nhà máy xi măng I Phụ tải tính toán II Xác định công suất số lượng máy bơm nước khu xử lý nước Nhà máy xi măng III Chọn vị trí dung lượng máy biến áp cho trạm cấp nước nhà máy IV Vạch sơ đồ cấp điện lựa chọn phần tử hệ thống cấp điện V Chọn tiết diện dây dẫn từ trạm biến áp trung tâm 110/6 KV trạm biến áp trạm cấp nước VI Tính tổn thất đường dây tổn thất công suất máy biến áp trạm cấp nước VII Tính tổn thất đường dây tổn thất điện máy biến áp Chương Tính khí đường dây I Tính toán dây dẫn II Tính toán lựa chọn cột III Tính toán kiểm tra móng cột Bản Footer PageBùi6Nguyên of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page Đồ ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp Chương 5: Tính toán lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp I Đặt vấn đề II Lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp Chương 6: Tính toán ngắn mạch I Đặt vấn đề II Tính toán ngắn mạch kiểm tra lại thiết bị lựa chọn Chương 7: Nối đất chống sét đảm bảo an toàn cho đường dây I Đặt vấn đề II Tính toán nối đất KV cấp điện cho trạm biến áp trạm cấp nước III Tính toán nối đất cho trạm biến áp trạm cấp nước IV Sét thiết bị chống sét KẾT LUẬN Bản Footer PageBùi7Nguyên of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page Đồ ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CUNG CẤP ĐIỆN I NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CUNG CẤP ĐIỆN Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện năng: Điện dạng lượng có nhiều ưu điểm như: dễ dàng chuyển thành lượng khác, dễ truyền tải phân phối Vì ngành lượng công nghiệp sống sinh hoạt người Điện không tích trữ được, trừ pin, ắc quy có công suất nhỏ Vì sản xuất tiêu thụ điện phải đảm bảo cân Quá trình sản xuất điện trình điện từ Quá trình xảy nhanh Vì để đảm bảo trình sản xuất cung cấp điện an toàn, tin cậy, đảm bảo chất lượng điện phải áp dụng nhiều biện pháp đồng như: điều độ, thông tin, đo lường, bảo vệ, tự động hóa Đo điện dùng rộng rãi ngành công nghiệp đô thị lập kế hoạch phát triển điện phải bước một, nhằm thỏa mãn nhu cầu điện tương lai Trong trìnhq nghiên cứu thiết kế, xây dựng, vận hành khai thác sản xuất, phân phối tiêu thụ điện đặc điểm quan trọng Nguồn điện Hiện có nhiều dạng nguồn điện Do có nhiều phương pháp biến đổi dạng lượng khác nhiệt năng, thủy năng, lượng hạt nhân a) Nhà máy nhiệt điện: Đây dạng Nguồn điện kinh điển: Nó giữ tỷ lệ quan trọng tổng công suất hệ thống điện Quá trình biến đổi lượng nhà máy nhiệt điện xảy sau: Bản Footer PageBùi8Nguyên of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page Đồ ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp Nhiệt (của than) -> (tuabin) -> điện (máy phát điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy than Nhiệt (của khí gas) -> (tuabin khí) -> điện (máy phát điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy khí Nhiệt (của dầu) -> (động diezel) -> điện (máy phát điện) => Nhà máy nhiệt điện chạy diezel Miền Bắc có nhà máy nhiệt điện Phả Lại (400 MW), Phả Lại (600 MW), Uông Bí (300 MW) Miền Nam có nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ (900 MW), Phú Mỹ (600 MW) b) Nhà máy thủy điện: Quá trình biển đổi lượng nhà máy thủy điện: Thủy (của cột nước) -> (tua bin nước) -> điện (máy phát điện) => nhà máy thủy điện Nhà máy thủy điện phân bố nước ta Miền Bắc có nhà máy thủy điện Hòa Bình (1920 MW), nhà máy thủy điện Thác Bà (108 MW) Miền Trung có nhà máy thủy điện Yaly (700 MW) Miền Nam có nhà máy thủy điện Trị An (400 MW) Công trình thủy điện kết hợp với: tưới tiêu, chống lũ, giao thông, nuôi cá nên đưa lại nhiều lợi ích Bên cạnh nước ta lại có nguồn thủy dồi nên cần ưu tiên phát triển thủy điện Tuy nhiên lập sơ đồ phát triển hệ thống điện quốc gia cần có tỷ lệ hợp lý thủy điện nhiệt điện để đảm bảo vận hành an toàn kinh tế c) Nhà máy điện nguyên tử: Bản Footer PageBùi9Nguyên of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 10 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp Do lo ngại vấn đề an toàn ô nhiễm phóng xạ nên việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử xem xét đến nguồn điện khác khai thác hết • Bên cạnh việc nắm vững đặc điểm nguồn điện cung cấp điện nhiệm vụ đặt với người kỹ sư nghiên cứu, thiết kế cấp điện cần phải thỏa mãn yêu cầu về: độ tin cậy cấp điện, chất lượng điện, an toàn cuối vấn đề kinh tế Đặc điểm hộ tiêu thụ: Hộ tiêu thụ phận quan trọng hệ thống cung cấp điện Hộ tiêu thụ phân thành loại tùy theo mức độ quan trọng: Hộ loại 1: hộ tiêu thụ mà bị ngừng cung cấp điện dẫn đến nguy hiểm tính mạng người, gây thiệt hại lớn kinh tế (hư hỏng máy móc, thiết bị, gây hàng loạt phế phẩm), ảnh hưởng lớn đến trị, quốc phòng Ví dụ hộ loại 1: Văn phòng Chính Phủ, Quốc hội, nhà máy hóa chất, sân bay, bến cảng, phòng mổ, lò luyện thép, hệ thống đa quân sự, trung tâm máy tính Hộ loại 2: hộ tiêu thụ mà bị ngừng cung cấp điện gây thiệt hại lớn kinh tế hư hỏng phận máy móc thiết bị, gây phế phẩm, ngừng trệ sản xuất Ví dụ hộ loại 2: Nhà máy khí, nhà máy thực phẩm, khách sạn lớn Cung cấp điện cho hộ loại thường có thêm nguồn dự phòng Vấn đề phải so sánh vốn đầu tư cho nguồn dự phòng hiệu kinh tế đưa lại bị ngừng cung cấp điện Hộ loại 3: hộ tiêu thụ điện lại khu dân cư, trường học, phân xưởng phụ, nhà kho nhà máy Đối với hộ tiêu thụ loại cho phép điện thời gian ngắn để sửa chữa khắc phục cố Nguyên Bản Footer PageBùi10 of 161 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 77 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp Bảng 6-2: Bảng kiểm tra áptomát tổng Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra UđmA ≥ Uđmmax Điện áp định mức (KV) 0,5 > 0,4 IđmA ≥ Ilvmax Dòng điện định mức (A) 400 > 288,67 Iđmcắt ≥ I” Dòng điện cắt định mức (KA) 18 > 6,4 c) Tính toán ngắn mạch N3 = = N6 Ta cần tính toán ngắn mạch N3 Xác định điện trở điện kháng áptomát nhánh (AN) 100A, tra PLIV 14 IV 15-TL2, có: RAN = 1,3 (mΩ) XAN = 0,86 (mΩ) RtxAN = 0,75 (mΩ) Chiều dài dây dẫn từ máy biến áp đồng tới trạm bơm 100m, với tiết diện 25mm2 tra PLIV.7 - TL1, ta có: RCAP (BA ÷ bơm) = r0 l (mΩ) XCAP (BA ÷ bơm) = x0 l (mΩ) Trong đó: r0 = 0,8 (Ω/km) x0 = 0,07 (Ω/km) Điện trở đoạn cáp từ máy biến áp tới trạm bơm: RCAP (BA ÷ bơm) = 80 (mΩ) Điện kháng đoạn cáp từ máy biến áp tới trạm bơm: XCAP (BA ÷ bơm) = Nguyên Bản Footer PageBùi77 of 161 (mΩ) 76 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 78 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp Điện trở tổng: RΣ = RB + RCAP + RAT + RtxAT + RTG + RAN + RtxAN + RCAP (BA÷ bơm) = 13,8 + 1,26 + 0,15 + 0,4 + 0,75 + 1,3 + 80 + 0,75 + 96,99 + 0,75 = 97,74 Điện kháng tổng: XΣ = XB + XCAP + XAT + XTG + XAN + XCAP (BA÷ bơm) = 31,99 + 0,36 + 0,1 + 0,093 + 0,086 + = 40,4 (mΩ) Tổng trở máy biến áp tới trạm bơm: ZΣ = RΣ2 + X Σ2 = 97,74 + 40,4 =105,76 (mΩ) Trị số dòng ngắn mạch N3: IN3 = I” = I∞ = 400 U = = 2,18 (KA) 3.Z ∑ 3.105,76 Trị số ngắn mạch xung kích điểm N3: ixk = k xk lN = 1,25.2,18 = 3,85( KA) Trong đó: kxk = 1,25 Bảng 6-3: Bảng kiểm tra áptomát tổng Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra UđmA ≥ Uđmmax Điện áp định mức (KV) 0,5 > 0,4 IđmA ≥ Ilvmax Dòng điện định mức (A) 100 > 56 Iđmcắt ≥ I” Dòng điện cắt định mức (KA) 15 > 2,18 d) Kiểm tra góp hạ áp: Nguyên Bản Footer PageBùi78 of 161 77 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 79 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp Kiểm tra góp chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài, cho phép khả ổn định nhiệt ổn đinh động Thanh góp hạ áp sử dụng dẫn cứng đặt nằm ngang Tiết diện góp đặt theo điều kiện cho phép k1 k2 Icp ≥ Itt Trong đó: ITT = 288,67A VÀ ICP = 400A k1 - hệ số điều chỉnh đặt góp Do góp đặt nằm ngang nên lấy: k1 = 0,95 k2 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường k2 = 0,9 • 0,95 0,9 400 = 342 A > 288,67A thỏa mãn Lực tính toán tác động dòng điện ngắn mạch: Ftr = 1,76.10-2.70/7.11,32 = 22,470 (N) Mô men uốn tính toán: M= Ftt l 22,47.70 = 157,29 (kG.cm) = 10 10 Mô men chống uốn góp: W= b.h 0,4.3 = = 0,6cm 6 Ứng suất tính toán xuất góp ngắn mạch: σtt = M 157,29 = = 262,15 (kG/cm ) ¦W 0,6 Với: Thanh đồng có σtt = 1400 (kG/cm2) Vậy σtt < σcp Kiểm tra ổn định nhiệt: F ≥ α.I∞ t qd Trong đó: Nguyên Bản Footer PageBùi79 of 161 78 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 80 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp α - hệ số nhiệt độ, với ống đồng α = tqd - thời gian tính toán quy đổi, tqd = 0,8 • F = 30.4 = 120 mm2 > 6.6,4 Thỏa mãn Bảng 6-4: Bảng kiểm tra góp hạ áp: Đại lượng kiểm tra Điều kiện kiểm tra Dòng diện phát nóng lâu dài cho phép k1.k2.Icp ≥ Itt (A) 342 > 288,67 Khả ổn định động (kG/cm2) σtt ≥ σcp F ≥ α.I∞ t qd Khả ổn định nhiệt (mm2) 120 > 34,35 d) Kiểm tra cáp từ máy biến áp đến tủ phân phối hạ áp: Ta kiểm tra ổn định nhiệt cáp, tiết diện cáp chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: F ≥ α.I∞ t qd Do ngắn mạch cung cấp điện coi ngắn mạch xa nguồn nên I∞ = I” = IN Trong đó: α - hệ số nhiệt độ, α = Chọn thời gian I cắt = 1s, tra đồ thị thời gian với tỷ số β = l" ta được: l∞ tqđ = 0,8 • F = 95 mm2 > 6.6,4 0,8 = 34,35mm2 Thỏa mãn Nguyên Bản Footer PageBùi80 of 161 79 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 81 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp CHƯƠNG VII NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO ĐƯỜNG DÂY I ĐẶT VẤN ĐỀ: Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải phân phối điện đến hộ tiêu dùng điện Vì đặc điểm hộ tiêu thụ dùng điện phân bố diện tích rộng thường xuyên có người làm việc với thiết bị điện Cách điện thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành không tuân theo quy tắc an toàn nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tai nạn điện giật Sét đánh trực tiếp gián tiếp vào thiết bị điện làm hỏng thiết bị điện mà gây nguy hiểm cho người vận hành Vì hệ thống cung cấp điện thiết phải có biện pháp an toàn, có hiệu tương đối đơn giản thực nối đất đặt thiết bị chống sét Mức độ tổn thương điện giật phụ thuộc vào cường độ, thời gian tác dụng đường dòng điện chạy qua người, đồng thời phụ thuộc vào tình trạng sức khỏe tính chất cách điện thể người bị điện giật Nói chung dòng điện có trị số khoảng 100mA chết người, song có trường hợp người bị chết dòng điện khoảng - 10mA mà thôi, phụ thuộc vào sức khỏe nạn nhân Để tránh điện giật trước tiên phải chấp hành nghiêm chỉnh quy tắc vận hành thiết bị điện, thứ nữa, người ta thực nối đất phận bị mang điện cách điện bị hỏng: thông thường vỏ máy kim loại phải nối đất Trong hệ thống cung cấp điện có ba loại nối đất: • Nối đất an toàn: thiết bị nối đất loại nối vào vỏ thiết bị điện Nó có nhiệm vụ bảo đảm làm việc bình thường không mang diện tích (vỏ máy, thùng máy biến áp, máy cắt điện, gá đỡ kim loại, chân sứ) Nguyên Bản Footer PageBùi81 of 161 80 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 82 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp Khi cách điện hư hỏng, phận xuất điện nôíi đất nên giữ mức điện thấp Do đó, đảm bảo an toàn co người tiếp xúc với điện • Nối đất chống sét: thiết bị nối đất nối vào cột thu lôi Nối đất chống sét nhằm tản dòng điện sét đất (khi có sét đánh vào cột thu lôi đường dây) để giữ cho điện thân cột không lớn Do hạn chế dòng điện ngược tới công trình bảo vệ • Nối đất làm việc: thiết bị nối đất nối vào vỏ thiết bị điện Nó có nhiệm vụ đảm bảo làm việc bình thường thiết bị số phận làm việc định sẵn Loại nối đất gồm có nối đất điểm trung tính máy biến áp hệ thống có điểm trung tính nối đất, nối đất máy biến áp đo lường kháng điện đường dây tải điện qua II TÍNH TOÁN TRANG BỊ NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP CỦA TRẠM CẤP NƯỚC: Để thiết bị điện như: xà, sứ, cột làm việc an toàn điều kiện có giông bão, lúc sét đánh trực tiếp vào đường dây tải điện, dẫn đến cố đường dây tải điện, làm ngưng trệ cấp điện cho trạm cấp nước nhà máy Vì phải nối đất trực tiếp cho xà, sứ Chọn điểm cao xà, sứ làm điểm cần đấu dây để tránh xác suất sét đánh vào xà, ta nối dây tiếp địa cho xà xà Dùng thép góp L60x60x6 dài 2,5cm để làm cọc thẳng đứng thiết bị nối đất Với tham số cọc Xác định điện trở nối đất cọc (TL2) R1c = 0,0298 ρmax = 0,0298 0,3 104 = Ω Với: ρmax - Điện trở suất lớn nhất: ρmax = k 1,5 0,2.104 = 0,3.104 Ω/ cm Trong đó: Nguyên Bản Footer PageBùi82 of 161 81 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 83 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp k - hệ số mùa K = 1,5 (PLVII.15 - TL2) Với vùng đất có ρ ≤ 104 Ω/ cm, cần Rđ= ≤ 10Ω (bảng 3.1 - TL2) Ta có: R1c = 9Ω < Rđ = 10Ω, thỏa mãn điều kiện Vậy cần dùng cọc thép L60 x 60 x dài 2,5m, nối đất cho cột đường dây đảm bảo an toàn cho cột, xà, sứ làm việc bình thường có sét tác động Hình: 7.1: Sơ đồ nối đất III TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP CỦA TRẠM CẤP NƯỚC: Tiếp đất để đảm bảo có cố xảy vùng điều khiển như: đoản mạch dây dây trung tính máy biến áp nguy hiểm Nguyên Bản Footer PageBùi83 of 161 82 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 84 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp người súc vật gần trạm, có điện trở nhỏ nên dễ dàng tạo điều kiện cho dòng điện qua Khi có cố dòng diện chạy từ dây tiếp địa thiết bị điện tới cực nối đất trạm biến áp qua môi trường đất Ở Thành phố lớn trạm phân phối thường dùng cáp ngầm, lớp bọc cáp tiếp đất trực tiếp tạo nên điện trở tiếp đất nhỏ, có mặt mặt kim loại ống nước lòng đất hỗ trợ giúp làm giảm điện trở tiếp đất nơi tiêu thụ trạm biến áp Ở vùng nông thôn, Thành phố nhỏ nhà máy không lớn thường dùng cáp tải điện không Vì pha có cố trạm đất chạy dọc theo mạng dây điện không người ta thấy không đảm bảo an toàn chiều dài lớn (hàng chục km) điện trở tiếp đất khó đạt thấp Do người ta đặt tiếp đất trạm biến áp để đảm bảo an toàn cho thiết bị có cố tiếp xúc với trạm Mặt khác, đường dây tải điện phân phối có chiều dài lớn chặng 1,6 km có tiếp địa dây trung tính để đảm bảo an toàn Tiếp đất, điện trở suất tiếp đất: Tiếp đất tạo đầu nối điện cực tiếp đất, thực theo phương pháp an toàn ngành điện Từ người thiết kế đưa dự kiến thông số tiếp đất phù hợp với điều kiện địa hình, địa lý có tiếp đất Trở kháng điện cực có kích thước cho phụ thuộc vào điện trở suất đất Độ dẫn điện đất độ dẫn điện li điều kiện tự nhiên, ảnh hưởng khí hậu, độ ẩm, nhiệt độ, nồng độ muối đất Để điện trở giảm xuống, người ta đào hố sâu chôn quanh cột tiếp địa với đường kính 1m sâu 0,3m đổ đầy NaCl vào sau tưới nước vài lần để giữ cho hố ẩm liên tục Cách điện cực tiếp đất: Những nơi có hệ thống cáp ngầm điểm tiếp đất vỏ kim loại bọc cáp, lớp vỏ làm việc điện cực tiếp đất Ở nơi mạng cáp Nguyên Bản Footer PageBùi84 of 161 83 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 85 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp ngầm chạy qua phải chọn vật liệu nối đất cho chịu ăn mòn loại đất nơi đặt điện cực tiếp đất Dây tiếp đất: Dây tiếp địa cần phải đủ cứng, chịu ăn mòn tốt Mọi tiếp địa dây dẫn liên tục đất phải chế tạo đồng, sắt, sắt mạ Các dây tiếp địa nối với theo phương pháp hàn hồ quang Khoảng cách an toàn dây tiếp đất người lớn tốt.Dây trung tính không dùng dây nối đất Tính toán nối đất cho trạm biến áp: Hệ thống nối đất cho trạm biến áp làm việc theo chức năng: • Nối đất làm việc • Nối đất an toàn • Nối đất chống sét Chọn sơ cọc thép góc có kích thước L60x60x6, cọc dài 2,5m nối với thép dẹt 40 x40 đặt nằm ngang, tạo thành mạch vòng nối đất xung quanh trạm biến áp Khoảng cách cọc cách 4m, chôn sâu 0,7m thép dẹt hàn chặt với cọc độ sâu 0,8m Điện trở nối đất cọc: R1c = 0,0298 ρ (Ω) Trong đó: ρ - điện trở suất đất ρ = 0,4.104 Ω/cm Nếu ρ số liệu đo mùa mưa phải tìm giá trị ρmax: ρmax = kmax ρ = 1,5 0,4.104 = 0,6.104 Ω/cm Với: kmax - hệ số mùa kmax = 1,5 (PL6.4-TL1) • R1c = 0,0298 0,6.104 = 17,88 Ω Điện trở khuếch tán cọc thẳng đứng: Rc = R1c 17,88 = = 4,08 Ω n.η c 6.073 Nguyên Bản Footer PageBùi85 of 161 84 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 86 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp Trong đó: ηc - hệ số sử dụng cọc (PL6.6 - TL1) ηc = 0,73 Điện trở nối đất nằm ngang: Rt = 0,36 2.l ρ max lg Ω l b.t ρmax - điện trở suất đất, ρmax = 0,6.104 Ω/cm l - chiều dài mạch vòng tạo nên nối, cm l = 4.6 = 24m = 2400 cm b) Chiều rộng nối, cm Thường lấy: b = 40cm • Rt = 2.2400 0,36 0,6.10 lg = 4,17 Ω 2400 4.8 Điện trở nối đất thực tế cần phải xét đến hệ số sử dụng ηt: Rt = Rt ηt = 4,17 = 8,68 Ω 0,48 Với ηt = 0,48 (PL 6.6 - TL1) Số cọc cần phải đóng là: n= R1c 17,88 = = cọc η c Rc 0,37.4,08 Vậy thiết bị nối đất đạt yêu cầu Cách thực nối đất trạm biến áp trạm cấp nước: Từ hệ thống tiếp địa làm sẵn đầu nối Trung tính 0,4 KV nối với đầu số dây thép φ = 10mm Các phần sắt trạm như: cổng trạm, vỏ máy biến áp, vỏ tủ phân phối nối với đầu số thép φ = 10mm IV SÉT VÀ THIẾT BỊ CHỐNG SÉT: Sét phóng điện khí đám mây tích điện đất hay đám mây mang điện tích trái dấu Các công trình điện đường Nguyên Bản Footer PageBùi86 of 161 85 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 87 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp dây, cột vượt sông, vượt đường quốc lộ, đường sắt, trạm biến áp, trạm phân phối nơi dễ bị sét đánh Vì phải có biện pháp bảo vệ chống sét để tránh cho công trình bị sét đánh trực tiếp Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện: Trong vận hành, cố cắt điện sét đánh vào đường dây tẳi điện không chiếm tỷ lệ lớn toàn hệ thống điện Vì vậy, bảo vệ chống sét cho đường dây có tầm quan trọng lớn việc đảm bảo vận hành an toàn cung cấp điện liên tục Để đảm bảo chống sét cho đường dây, tốt đặt dây chống sét toàn tuyến đường dây Song biện pháp đắt, nên dùng cho đường dây 110KV 220KV cột sắt cột bê tông cốt sắt Đường dây điện áp đến 35 KV cột sắt cột bê tông cốt sắt bảo vệ toàn tuyến Tuy nhiên, cột đường dây cột đường dây 110KV đến 220 KV phải nối đất Trang bị nối đất tính mục -2 Điện trở nối đất quy định: Rđ ≤ 10Ω Để tăng cường khả chống sét đường dây đạt chống sét ống tăng thêm bát sứ nơi cách điện yếu, cột vượt cao, chỗ giao chéo với đường dây khác, đoạn tới chạm Còn yêu cầu mức an toàn cung cấp điện cao tốt dùng đường dây cáp Dây chống sét: Tùy theo cách bố trí dây dẫn cột treo hai dây chống sét Các dây chống sét treo đường dây tải điện cho dây dẫn ba pha nằm phạm vi bảo vệ dây chống sét Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp: a) Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho thiết bị điện công trình khác đặt trạm biến áp thực cột thu lôi Cột thu lôi gồm kim lôi Nguyên Bản Footer PageBùi87 of 161 86 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 88 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp kim loại đặt cột cao vật bảo vệ để thu sét dây dẫn sét xuống đất với trang thiết bị nối đất Khoảng không gian gần cột thu lôi mà vật bảo vệ đặt khả bị sét đánh gọi phạm vi cột thu lôi Phạm vi bảo vệ cột thu lôi hình nón cong cong tròn xoáy có tiết diện ngang hình tròn độ cao hx, có bán kính Rx Trị số bán kính bảo vệ Rx xác định theo công thức đơn giản sau: hx ) p 0,8h - Ở độ cao hx < 2/3h; Rx = 1,5 (1- - Ở độ cao hx < 2/3h; Rx = 0,75 (1- hx ) p h Trong đó: Hx - chiều cao đối tượng bảo vệ nằm vùng bảo vệ cột thu lôi p- hệ số, với h < 30m P = 1, với h > 30m P = 5,5 h Nếu diện tích trạm biến áp lớn, người ta phải đặt nhiều trạm thu lôi cho trạm biến áp nằm phạm vi bảo vệ b) Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm: Các đường dây không dù có bảo vệ chống sét hay không thiết bị điện có nối với chúng phải chịu tác động từ sóng sét truyền từ đường dây đến Biên độ điện áp khí lớn điện áp cách điện thiết bị, dẫn đến chọc thủng cách điện, phá hoại thiết bị mạch điện bị cắt Vì để bảo vệ thiết bị trạm biến áp tránh sóng điện áp truyền hạ thấp đường dây vào phải dùng thiết bị chống sét Các thiết bị chống sét hạ thấp biên độ sóng qua điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần bảo vệ (cách điện máy biến áp thiết bị khác đặt trạm) Nguyên Bản Footer PageBùi88 of 161 87 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 89 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp Thiết bị chống sét chủ yếu cho trạm biến áp chống sét van (CSV) kết hợp với chống sét ống (CSO) khe hở phóng điện Khe hở phóng điện thiết bị chống sét đơn giản gồm hai điện cực, điện cực mối với mạch điện điện cực nối đất Khi làm việc bình thường khe hở cách li phần tử mang điện với đất Khi có sóng điện áp chạy đường dây, khe hở phóng điện truyền xuống đất Ưu điểm loại thiết bị đơn giản, rẻ tiền Song phận dập hồ quang nên làm việc bảo vệ rơle cắt mạch điện Vì khe hở phóng điện thường làm bảo vệ phụ (bảo vệ máy biến áp) làm phận loại chống sét khác Chống sét ống gồm khe hở phóng diện S1, S2 Trong khe hở phóng điện đặt ống làm vật liệu sinh khí Khi có sóng điện áp S1 S2 phóng điện Dưới tác dụng hồ quang, chất sinh khí phát nóng sản sinh nhiều khí làm cho áp suất ống tăng tới hàng chục atm thổi tắt hồ quang Khả dập hồ quang CSO hạn chế, ứng với trị số dòng điện giới hạn định, dòng điện lớn, hồ quang không bị dập gây ngắn mạch tạm thời làm cho bảo vệ rơle cắt mạch điện CSO chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho đường dây không treo đường dây chống sét làm phần tử phụ sơ đồ bảo vệ biến áp Chống sét van gồm có phần tử khe hở phóng điện điện trở làm việc Khe hở làm việc CSV chuỗi khe hở làm nhiệm vụ xét Điện trở làm việc điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế dòng điện kế tục (dòng ngắn mạch chạm đất) qua CSV sóng điện áp chọc thủng khe hở phóng điện Dòng diện trì điện áp định mức mạng điện Nguyên Bản Footer PageBùi89 of 161 88 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 90 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp Cần hạn chế dòng điện kế tục để dập tắt hồ quang khe hở phóng điện sau chống sét van làm việc Nếu tăng điện trở làm việc làm cho dòng kế tục giảm xuống Nhưng cần ý sóng điện áp tác dụng lên CSV, dòng xung kích đạt tới vài ngàn ampe qua điện trở làm việc, tạo nên điện trở điện áp xung kích gọi điện áp dư CSV Để bảo vệ cách điện phải giảm điện điện dư, nên cần phải giảm điện trở làm việc Trị số điện trở làm việc phải thỏa mãn hai yêu cầu: cần phải có trị số lớn để hạn chế dòng kế tục lại cần có trị số nhỏ để hạn chế điện áp dư Chất vilít thỏa mãn hai yêu cầu nên chọn làm điện trở CSV Điện trở giảm tăng điện áp đặt vào điện trở tăng điện áp giảm xuống điện áp mạng Bảo vệ chống sóng điện áp truyền từ đường dây biến áp đạt cách đặt CSV biện pháp bảo vệ đường dây gần trạm Đoạn trần trạm từ - 2km bảo vệ dây chống sét để ngăn ngừa sét đánh trực tiếp vào đường dây Nhằm hạn chế biên độ sóng sét CSO1 đặt đầu đoạn dây Nếu đường dây bảo vệ dây chống sét toàn tuyến không cần đặt CSO1 CSO2 dùng để bảo vệ máy cắt vị trí cắt Với trạm - 10 KV bảo vệ theo sơ đồ đơn giản hơn, không cần đặt dây chống sé gần trạm mà cần đặt CSO cách trạm khoảng 200m, góp trạm hay sát máy biến áp đặt CSV Để bảo vệ chống điện áp cho trạm cần phải phối hợp cách điện trạm biến áp Nối đất cho trạm cần đảm bảo quy định sau: • Với trạm có công suất bé (< 100 KVA) điện trở nối đất cho phép 10Ω • Với trạm có trung tính cách điện, U < 110 KV điện trở nối đất cho phép 4Ω Nguyên Bản Footer PageBùi90 of 161 89 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện Header Page of nghiệp 161 Đồ 91 án tốt Thiết kế đường dây trạm biến áp • Với trạm có trung tính trực tiếp nối đất điện áp từ 110KV trở lên điện trở nối đất cho phép 0,5Ω Nguyên Bản Footer PageBùi91 of 161 90 Lớp: 13B2 - Trường ĐHBK - Khoa điện ... Thiết kế đường dây trạm biến áp Chọn dây dẫn khâu quan trọng việc thiết kế cung cấp điện Chọn dây dẫn vào tiêu kinh tế, kỹ thuật Đường dây dẫn điện từ trạm biến áp trung tâm trạm biến áp trạm. .. ta đặt trạm biến áp hạ áp nhận điện từ trạm biến áp trung gian 110/6 KV, cách trạm biến áp trạm cấp nước 1900m, 100m cáp ngầm 1800m cáp đường dây không Trạm đặt hai máy biến áp, phía cao áp đặt... ánof tốt161 nghiệp Thiết kế đường dây trạm biến áp Chương 5: Tính toán lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp I Đặt vấn đề II Lựa chọn thiết bị cho trạm biến áp Chương 6: