Tính toán thiết kế chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110- 22KV

Đồ án : Tính toán thiết kế chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110/22KV Hệ thống điện là một hệ thống quan trọng của hệ thống năng lượng Việt Nam và không thể thiếu được trước công

Đồ án

Tính toán thiết kế chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110/22KV

Đồ án : Tính toán thiết kế chống sét cho đường

dây và trạm biến áp 110/22KV

Hệ thống điện là một hệ thống quan trọng của hệ thống năng lượng Việt Nam và không thể thiếu được trước công cuộc hiện đại hoá, công nghiệp hoá Đất nước Do nguồn điện thường đặt xa nơi tiêu thụ điện năng nên phải chuyển qua các trạm biến áp tăng hoặc giảm điện áp Đối với nước ta là nước

có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mà hệ thống điện lại kéo dài từ Bắc vào Nam do

đó phải đi qua nhiều vùng khí hậu khác nhau đặc biệt là những nới có độ ẩm cao, mật độ giông sét nhiều Thiệt hại do sét gây ra cho ngành điện và nền kinh tế quốc dân là rất lớn

Vì vậy chúng ta phải đầu tư vào nghiên cứu, tìm ra những giải pháp để chống sét đánh vào các nhà máy, trạm biến áp, đường dây để giảm đến mức tối thiểu thiệt hại do sét gây ra cho nền kinh tế Với yêu cầu như vậy, đồ án thiết kế của em gồm bản thuyết minh này và kèm theo bản vẽ thiết kế về bảo

vệ chống sét cho trạm biến áp 110/22/0,4KV và đường dây 110KV

Do thời gian có hạn nên việc thiết kế của em không tránh khỏi những sai sót, em mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn hệ thống điện Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đình Thắng đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án thiết kế naỳ và em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn đã quan tâm chỉ bảo, hướng dẫn chúng

em trong việc thiết kế đồ án tốt nghiệp

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Ngày 29 tháng 4 năm 2003

Sinh viên thiết kế

Đoàn Văn Minh

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

-o0o -

TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ

TỚI LƯỚI ĐIỆN

iệc nghiên cứu giông sét và biện pháp chống sét có lịch sử lâu dài cùng với sự phát triển của ngành điện Ngày nay người ta đã tìm ra được các phương pháp, những hệ thống thiết bị và kỹ thuật cao để đề phòng sét đánh một cách hữu hiệu và an toàn

Tuy nhiên mật độ, thời gian xẩy ra sét đánh không thể dự đoán được trước nên việc nghiên cứu chống sét là rất quan trọng đặc biệt là ngành điện

I - TÌNH HÌNH GIÔNG SÉT Ở VIỆT NAM

- Theo đề tài KC - 03 - 07 ở viện Năng Lượng, trong một năm số ngày sét đánh ở miềm Bắc khoảng từ 70 - 100 ngày và số lần có giông từ 150 - 300 lần Vùng có giông nhiều nhất trên miền Bắc là khu vực: Móng Cái, Tiên Yên (Quảng Ninh) hàng năm có từ 100 - 110 ngày giông sét, tháng 7 - 8 có thể có đến 25 ngày giông trên một tháng

- Một số vùng có địa hình chuyển tiếp giữa các vùng núi và vùng đồng bằng, số lần giông cũng đến 200 lần/ 1 năm, với số ngày cũng đến 100 ngày/năm Nơi ít giông nhất là Quảng Bình, hàng năm chỉ có khoảng 80 ngày giông Xét về diễn biến của mùa giông trong năm, mùa giông không hoàn toàn đồng nhất giữa các vùng Nói chung ở miềm Bắc mùa giông tập trung từ tháng 4 đến tháng 9, ở miền Tây Bắc tập trung khoảng từ tháng 5 đến tháng 8 trong năm

V

- Trên vùng duyên hải Trung Bộ ở phía Bắc đến Quảng Ngãi là khu vực tương đối nhiều giông trong tháng 4 đến tháng 8 số ngày giông xấp xỉ 10 ngày/tháng Tháng nhiều nhất là tháng 5 có thể từ 12 đến 15 ngày Những ngày đầu mùa và cuối mùa chỉ có 2 đến 5 ngày/ tháng

- Từ Bình Định trở vào là khu vực ít giông nhất thường chỉ có vào tháng 5 với số ngày xấp xỉ bằng 10 ngày (Tuy hoà: 10 ngày; Nha Trang 8 ngày; Phan Thiết: 13 ngày), còn các tháng khác của mùa đông chỉ quan sát được từ 5 đến

7 ngày giông sét

- Ở Miền Nam cũng có khá nhiều giông hàng năm quan sát được từ 40 - 50 ngày tuỳ từng nơi Khu vực nhiều nhất là đồng bằng Nam Bộ, số ngày giông sét có thể lên tới 120 đến 140 ngày Mùa đông ở Nam Bộ từ tháng 4 đến tháng 11 số ngày giông trung bình 10 ngày/tháng còn từ tháng 5 đến tháng 10

có khoảng trên 20 ngày giông ( Sài Gòn: 22 ngày; Hà Tiên: 28 ngày)

- Ở Tây Nguyên mùa dông thường chỉ có từ các tháng 4,5 và tháng 9 Tháng cực đại (tháng 5) trung bình quan sát được 15 ngày giông và ở Tây Nguyên trung bình số ngaỳ giông từ 10 - 12 ngày(Plây cu: 17 ngày; Kon Tum: 14 ngày, Đà Lạt: 10 ngày) còn các tháng khác của Mùa đông trung bình có từ 5 đến 7 ngày/tháng

- Qua số liệu khảo sát ta thấy rằng trung bình giông sét 3 miền Bắc - Trung - Nam, những vùng lân cận lại có mật độ tương đối giống nhau Kết quả nghiên cứu người ta đã lập được bản đồ - phân vùng sét Việt Nam (các thống số cho trong bảng 1-1)

Bảng 1-1:

Vùng

Ngày giông trung bình (ngày/năm)

Giờ giông trung bình(h/năm)

Mật độ sét trung bình

Tháng giông cực đại ĐồngBằngven

Đồng bằng ven biển

Miền núi trung du Bắc

Bộ

Cao nguyên miền trung

Ven biển miền trung

Đồng bằng Miền Nam

II SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÔNG SÉT TỚI HỆ THỐNG ĐIỆN:

các thiết bị ghi sét và bộ ghi tổng hợp trên các đường dây tải điện trong nhiều năm liên tục, kết quả thu thập tình hình sự cố lưới điện 220 KV ở miền Bắc từ năm 1987 đến năm 1992 được ghi trong bảng 3

- Trong tổng hợp sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không 220 KV Phả Lại

- Hà Đông, nguyên nhân do sét là 8/11 chiếm 72,7% Sở dĩ lấy kết quả sự cố của đường dây Phả Lại - Hà Đông làm kết quả chung cho sự cố lưới định ở Miền Bắc vì đây là đường dây quan trọng của Miền Bắc và sự cố đường dây

này ảnh hưởng rất lớn đến tình hình truyền tải điện năng trên lưới điện Ngoài

ra theo đề tài nghiên cứu khoa học - nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hoàn thiện

hệ thống chống sét bảo vệ lưới điện trung áp của Viện Năng Lượng đã tập trung thống kê, phân biệt tình hình sự cố lưới điện 35 đến 110 KV của Miền Bắc nói chung và lưới điện quốc gia nói riêng từ năm 1976 đến năm 1982

Kết quả thống kê được thể hiện ở bảng 1- 3

1,85 6,00

1,46 5,40

1981 110 1150 5,6 2,50

2,50 5,10

*Kết luận: Qua nghiên cứ tình hình giông sét ở Việt Nam và những thiệt

hại do sé gây ra cho lưới điện là rất lớn nên việc đảm bảo chống sét cho đường dây điện và trạm biến áp là rất cần thiết nhằm giảm đến mức thấp nhất sự cố cắt điện đường dây Vì vậy việc đầu tư nghiên cứu chống sét là rất quan trọng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và trong vận hành lưới điện quốc gia

CHƯƠNG I

-o0o -

TÍNH TOÁN TRỐNG SÉT ĐÁNH TRỰCTIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP

rong hệ thống điện (HTĐ), trạm biến áp (TBA) đóng vai trò quan trọng Nó quyết định rất lớn về độ tin cậy cung cấp điện của toàn HTĐ và một yếu tố quan trọng dẫn đến sự mất ổn định của HTĐ trong nhiều yếu tố là do sóng sét quá điện áp truyền vào trạm từ đường dây và do sét đánh trực tiếp vào trạm

- Qua thống kê, người ta thấy số lần sự cố của HTĐ do bị sét đánh chiếm tỷ

lệ rất lớn so với các trường hợp khác Vì vậy việc tính toán bảo vệ TBA do sét đánh để hạ đến mức tối thiểu là một nhiệm vụ hết sức quan trọng và cần thiết

Khi bị sét đánh vào trạm, các thiết bị điện sẽ bị hư hỏng và có thể dẫn đến việc cung cấp điện bị ngừng toàn bộ , động thời có thể làm ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất điện năng và các ngành kinh tế khác

- Để đảm bảo chống sét đánh trực tiếp vào trạm cần dùng các cột thu sét và dây chống sét Các cột thu sét này có thể được đặt độc lập hoặc trong điều kiện cho phép ta vận dụng chiều cao của các cột, xà cột đèn chiếu sáng Riêng cột độc lập thường tốn kém hơn về kinh tế nên chỉ dùng khi không thể tận dụng được chiều cao của các cột, xà

T

- Nếu đặt các cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối ngoài trời và dùng dây chống sét để bảo vệ cho doạn dây dẫn nối từ sà cuối cùng của trạm đến cột đầu tiên của đường dây thì chúng sẽ được nối đất chung với hệ thống nối đất chung của trạm và độ tăng lớn nhỏ này còn tuỳ thuộc vào thông số của dòng điện sét và điện trở nối đất xung kích của hệ thống Khi điện áp này vượt quá giới hạn cho phép thì có thể gây nên nguy hiểm cho các thiết bị điện,

do vậy chỉ trong điều kiện cho phép mới được đặt cột thu sét trên các công trình trong trạm hoặc dây chống sét ở trong trạm

- Khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp, ngoài các yêu cầu về kỹ thuật cần phải chú ý đến vấn đề kinh tế và vấn đề mỹ thuật

I CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT:

- Với mục đích giảm vốn đầu tư khi thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp ngoài trời, người ta thường bố trí cột trên các độ cao có sẵn như cột, xã đối với trạm 110KV do có mức cách định cao nên các cột thu sét có thể đặt trực tiếp trên các kết cấu của trạm Các trụ của các kết cấu trên

đó có đặt các cột thu sét phải là ngắn nhất sao cho dòng điện sét (Is) khuyếch tán vào đất theo 3 ÷ 4 thanh cái của hệ thống nối đất

- Đối với trạm 22KV khi bố trí cột thu sét trực tiếp trên xà thì phải tăng cường cách điện đến câp 110KV, do vậy sẽ có tổn thất về kinh tế Khi dùng cột thu sét độc lập thì phải chú ý đến khoàng cách giữa các cột thu sét tới các

bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột đến các thiết bị bảo vệ Khi dùng cột đến chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét thì phải cho dây dẫn điện đến bảng đèn vào ống chì và chôn dưới đất

- Để đảm bảo cho cơ giới và chống ăn mòn kim loại cần phải theo đúng quy định về các loại vật liệu, tiết diện dây khi dùng trên mặt đất và dưới đất

II GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ THIẾT KẾ TRẠM 110/22KV:

-Trạm có kích thước: 60 x 100m2 -Tổng diện tích trạm: 6000m2

- Chiều cao lớn nhất cần được bảo vệ phía 110KV là 11m phía 22KV là 8m

- Trong trạm có 2 máy biến áp 110/22KV, có 2 lộ đường dây 110KV đi vào

và 5 lộ đường dây 22KV đi ra

- Trên các lộ 110KV đã có dây chống sét nên các thiết bị của trạm nằm dưới đoạn đường dây vào trạm đến xà đón dây đều được bảo vệ nên ta thiết kế chống sét cho phía 110KV có thể không cần tính đến phạm vi này

- Trong phần thiết kế này ta đưa ra các phương án bố trí cột thu sét để bảo

vệ trạm biến áp ngoài trời theo các yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật và kinh tế sau

đó chọn phương án hợp lý để tính toán

III - PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CỘT THU SÉT:

1 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét (H1-1):

- Bán kính bảo vệ cho độ cao hx là:

h1

6,1

r x( > 30 ) = x. (với P là hệ số hiệu chỉnh)

5 , 5

h

P =

2 Phạm vi bảo vệ của hai cột và nhiều cột thu sét :

- Nếu hai cột có chiều cao bằng nhau: giả sử 2 cột cách nhau một khoảng là

0

a h h a h

0 0

0 0

1 75 , 0 3

2

8 , 0 1 5 , 1 3

2

h

h h r

h h

h

h h

r h h

x ox

x

x x

x

+ Khi cột thu sét có h> 30 thì

P

a h h

x h h h

D≤ 8 ( − ) = 8

Trong đó:

D - Đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác do các cột tạo thành

h – Là chiều cao của các cột thu sét

hx - Là chiều cao của vật cần bảo vệ

Hình 1- 4

IV KHOẢNG CÀCH AN TOÀN TRONG KHÔNG KHÍ VÀ ĐẤT

- Khoảng cách an toàn trong không khí SK

- Biên độ điện cứ xung (Dmax) trong trường hợp chung xác định theo công thức:

[R R (WL) ] (KV)2

axImmax

Trong đó:

Imax - Dòng điện sét tính toán (KA)

RXK - Điện trở xung kích của bộ phận nối đất (R)

L - Độ cảm ứng của dây dẫn từ bộ phận nổi đất đến điểm khảo sát ( Hμ )còn gọi là hệ số điện cảm

- Khi ta thay Imax = 150 KA; độ bền cách điện của không khí là 500KV/m và

ax

I W

μ

60

=

′ thì ta sẽ được công thức tính toán dùng để xác định

khoảng cách an toàn cho phép của không khí như sau:

[ 0 , 8 ] ( ) 15

, 0 150

60 2 15

, 0

) ( ) ( 2

500

150 500

max

2 2

2 2

2 2

m L R

R L

R R

KV WL

R R

U S

XK XK

XK XK

XK XK

x

+ +

=

+ +

=

=

- Khoảng cách an toàn trong đất Sđ

- Tiêu chuẩn khoảng cách an toàn Sđ được xác định bằng biểu thức sau:

xk 0,5R d

S =

⇒

Hình 1- 5

V TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP

1 - Bố trí các cột thu sét :

2 - Xác định chiều cao hiệu dụng của cột :

- Tìm đường kính D của đường tròn ngoại tiếp đa giác đi qua đỉnh thu cột sét sao cho diện tích đa giác đó được bảo vệ cho hx, áp dụng toàn trạm Ta phải tính độ cao L của cột thu sét: h = hx + ha

3- Kiểm tra khả năng bảo vệ đối với vật nằm ngoài phạm vi cột thu sét bảo vệ:

- Tính bán kính bảo vệ của một cột thu sét

- Tính bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét và tính bán kính r0x

mà h0 bảo vệ được

- Vẽ khu vực bảo vệ theo kích thước đã tính được

4 Kiểm tra lại toàn bộ:

- Kiểm tra lại toàn bộ bản vẽ thiết kế nếu có độ cao xà nào đó mà cần bảo vệ còn nằm ngoài bán kính bảo vệ ro x thì cần phải xem xét lại thiết kế: tăng độ cao cột hoặc bố trí thêm cột sao cho các độ cao cần được bảo vệ phải nằm trong phạm vi bảo vệ của các cột thu sét

VI LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CỘT:

)m(30l

)m(8l10 1

2 1

l2−10 = 2 + 2 =

)m(88,38

318

Dh

)m(31)05,3153,34)(

3053,34)(

853,34(53,342

05,31.30.8D

)m(05,312

05,31308P

)m(05,31l

)m(30l

2 2 10

3

10 2

3 2

=+

21,418

Dh

)m(21,41)04,4105,51)(

05,3105,51)(

3005,51(05,512

05,41.05,31.30D

)m(05,512

04,4105,3130P

Ta c

)m(56l

)m(04,41l

)m(99,343018l

10 4

10 3

2 2 4

3

=

=

=+

15,568

Dh

)m(15,56)5602,66)(

04,4102,66)(

99,3402,66(02,662

56.04,41.99,34D

)m(02,662

5604,4199,34P

l

)m(30l

l

9 5 10 4

10 9 5 4

53,638

Dh

)m(53,635630D

a

2 2

=

Chiều cao của các cột thu sét với hx = 11m là 11+ 7,94 = 18,94m

Vậy ta chọn chiều cao của các cột là :19(m)

- Các cột 5 - 6 -7:

)m(28l

)m(33l

7 6

6 5

)m(41,58

28,438

Dh

)m(28,43)28,4314,52)(

2814,52)(

3314,52(14,522

28,43.28.33D

)m(14,522

28,432833P

)m(28,432833l

a

2 2 7

+

=

=+

)m(56l

)m(28,43l

2 2 9

7

9 5

7 5

=+

76,568

Dh

)m(76,56)28,4328,71)(

5628,71)(

28,4328,71(28,712

28,43.56.28,43D

)m(28,712

28,435628,43P

)m(33l

)m(28l

9 7

9 8

8 7

28,438

Dh

)m(28,43)28,4314,52)(

3314,52)(

2814,52(14,522

28,43.33.28D

)m(14,522

28,433328P

x

8 , 0 1 5 ,

3

2m11

19.8,0

111

19.5,

ox

1 o

h8,0

h1h,1r

)m(86,177

8197

ahh

vì h 11,91(m)

3

2m11

hx = < 0 =

86,17.8,0

111

86,17.5,

h1h75,0r

)m(76,10h3

2m11h

)m(14,167

20197

ahh

o

x 0

x

0 x

11114.75,0h

h1h75,0r

)m(33,9h3

2m11h

)m(147

99,34197

ahh

0

x 0

x

0 x

1 0

Vì:

)m(75,316

11116.75,0h

h1h75,0r

)m(67,10h3

2m11h

5

x 5

x

2 x

Vì:

)m(25,219

16119.75,0h

h1h75,0r

)m(67,12h3

2m16h

4

x 4

4

4 x

a′= − 4 = − =

7

75,27167

ah

h0 = 5 − ′= −

Vì:

)m(06,304,12.8,0

81

04,12.5,1h8,0

h1h5,1r

)m(03,8h3

2m8h

0

x 0

x

o x

ox o

h

h1h.75,0r

)m(29,117

33167

ahh

vì h 7,53(m)

3

2m8

hx = > o =

)m(47,229,11

8129,11.75,0

+ Bán kính bảo vệ của mỗi cột cao 16m là: 3,75 (m) + Phạm vi bảo vệ giữa hai cột:

6 0

h

h1h75,0r

)m(127

28167

ahh

Vì h 8(m)

3

2m8

hx = = 0 =

3(m)

12

8112.75,0

ah

h0 = 6 − = − =

= ⎜⎜⎝⎛ − ⎟⎟⎠⎞

0

x 0

ox

h

h1h75,0r

Vì: h 8(m)

3

2)m(8

3(m)

12

8112.75,0

8128,11.75,0

)m(52,7h3

2m8hvih

h1h75,0r

)m(28,117

33167

ahh

o x

o

x o

ox

8 o

+ Bán kính bảo vệ của cột 9 cao 16m là 3,75m

Bán kính bảo vệ của 10 cột cao 19m là 7,88m +Phạm vi bảo vệ giữa 2 cột: Vì 2 cột có độ cao khác nhau nên bán kính bảo vệ của cột 10 với độ cao h h =16m là:

10

h

h1h75,0r

3

2m16

hx = > 10 =

)m(25,219

16119.75,0

a′= − 10 = − =

)m(04,127

75,27167

ah

3

2m8

hx = < 0 =

)m(06,304,12.8,0

81

04,12.5,1h8,0

h1h,1r

o

x 0

+ Bán kính bảo vệ của mỗi cột cao 19m là 7,88(m)

+ Phạm vi bảo vệ giữa 2 cột:

)m(71,147

30197

ah

h0 = 10 − = − =

3

2m11

hx = > 0 =

)m(78,271,14

11171,14.75,0h

h1h75,0r

o

x 0

l1−2 =

)m(30

l1−11 =

Do các cột tạo thành một tam giác vuông nên:

)m(88,38

318

Dh

)m(31)05,3153,34)(

3053,34)(

853,34(53,342

05,31.30.8D

)m(53,342

05,31308P

)m(05,31308l

a

2 2 11 2

+

=

=+

)m(05,31l

)m(30l

2 2 11

3

11 2

3 2

=+

21,418

Dh

)m(21,41)04,4105,51)(

05,3105,51)(

3005,51(05,512

04,41.05,31.30D

)m(05,512

04,4105,3130P

+

=

Với hx = 11m chiều cao của các cột là: 11+ 5,15 = 16,15(m).Vậy chọn chiều cao của các cột là 18(m)

- Các cột 3 -11- 12:

)m(73,292810l

)m(40l

)m(04,41l

2 2 12

11

12 3

11 3

=+

58,438

Dh

)m(58,43)73,2942,55)(

4042,55)(

05,4142,55(42,552

73,29.40.05,41D

)m(42,552

73,294005,41P

)m(40l

)m(28l

2 2 12

4

12 3

4 3

=+

8,488

Dh

)m(8,48)83,4842,58)(

4042,58)(

2842,58(42,582

83,48.40.28D

)m(42,582

83,484028P

+

=

)m(30l

2 2 12

5

12 4

5 4

=+

86,518

Dh

)m(86,51)63,2928,54)(

83,4828,54)(

3028,54(28,542

73,29.83,48.30D

)m(28,542

75,2983,4830P

)m(73,29l

)m(30l

2 2 12

6

12 5

6 5

=+

54,368

Dh

)m(54,36)41,3407,47)(

73,2907,47)(

3007,47(07,472

41,34.73,29.30D

)m(07,472

41,3473,2930P

+

=

Với hx = 8m chiều cao của các cột là: 11+4,57 =15,57 (m)

Vậy ta chọn chiều cao các cột là: 18 (m)

- Các cột 10 -11-12:

)m(41,343028l

)m(30l

)m(73,29l

2 2 12

10

11 10

12 11

=+

54,368

Dh

)m(54,36)41,3407,47)(

73,2907,47)(

3007,47(07,472

41,34.73,29.30D

)m(07,472

41,3473,2930P

)m(33l

8 7

7 6

28,438

Dh

)m(28,43)28,4314,52)(

2814,52)(

3314,52(14,522

28,43.28.33D

)m(14,522

28,432833P

)m(28,432833l

a

2 2 8

+

=

=+

=

−

Với hx = 8 m chiều cao của các cột là: 8+5,41= 13,41m Vậy ta chọn chiều cao của các cột là 16 (m)

- Các cột 6 -8 -10:

)m(56l

)m(28,432833l

)m(28,43l

10 6

2 2 10

8

8 6

=

=+

76,568

Dh

)m(76,56)5628,71)(

28,4328,71)(

28,4328,71(28,712

56.28,43.28,43D

28,712

5628,4328,43P

)m(28l

)m(33l

10 8

9 8

10 9

28,438

Dh

)m(28,43)28,4314,52)(

2814,52)(

3314,52(14,522

28,43.28.33D

)m(14,522

28,432833P

+

=

Với hx =8(m) thì chiều cao của các cột là 8+5,41=13,41(m) Vậy ta chọn chiều cao của các cột là 16(m)

* Vậy ta xác định được:

+ các cột 1 - 2 -3 -4 - 5 - 11 - 12 cao 18 (m) + các cột 6 - 7 - 8 -9 - 10 cao16 (m)

hx = < 1 =

)m(38,618.8,0

111

18.5,1h8,0

h1h,1

ox

1 0

h,0

h1h5,1r

)m(86,167

8187

ahh

3

2m11

hx = < 0 =

86,16.8,0

111

86,16.5,1

+ Bán kính bảo vệ của cột ở độ cao 18 m với hx = 11m là 6,38m + Phạm vi bảo vệ giữa hai cột

x 0

h

h1h75,0r

)m(14,157

20187

ahh

Vì: h 10,09(m)

3

2m11

hx = > 0 =

)m(11,314,15

11114,15.75,0

ox

3 o

h

h1h75,0r

)m(147

28187

ahh

Vì h 9,33(m)

3

2m11

hx = > o =

)m(25,214

11114.75,0

30187

ah

h0 = 1 − = − =

Vì h 9,14(m)

3

2m11

hx = > 0 =

2,03(m)

71,13

111h75,0

+ Bán kính bảo vệ của cột 5 cao 14m và hx= 8m là 6,38(m)

Bán kính bảo vệ của Cột 6 ở độ cao 16 m là:

3

2m8

hx = < 0 =

)m(916.8,0

8116.5,1h8,0

h1h,1r

6

x 6

ox

6 0

5

5

x 5

5

h

h1h75,0r

)m(93,117

5,28167

ahh

)m(5,285,130raa

)m(5,118

16118.75,0h

h1h75,0r

Vì: h 11,93(m)

3

2m8

hx = > 0 =

)m(95,293,11

8193,11.75,0

6 o

h

h1h75,0r

)m(28,117

33167

ahh

Vì h 7,52(m)

3

2m8

hx = > 0 =

28,11

8128,11.75,0

+ Bán kính bảo vệ của cột cao 16m là 9 (m) + Phạm vi bảo vệ giữa hai cột

ox

7 o

h

h1h75,0r

)m(127

28167

ahh

Vì h 8(m)

3

2m8

hx = = 0 =

12

8112.75,0

ox

8 o

h

h1h75,0r

)m(127

28167

ahh

Vì h 8(m)

3

2m8

hx = = 0 =

3(m)

12

8112.75,0

ox

9 o

h

h1h75,0r

)m(28,117

33167

ahh

Vì h 7,52(m)

3

2m8

hx = > x =

28,11

8128,11.75,0

+ Bán kính bảo vệ của cột 11 cao 18m là 6,38 (m)

Bán kính bảo vệ của cột 10 cao 16m là 9 (m)

+ Phạm vi bảo vệ giữa 2 cột: vì 2 cột có độ cao khác nhau cho nên bán kính bảo vệ ở cột 11 với độ cao hx = h10 = 16m là:

h1h75,0

hx = > 11 =

)m(5,118

16118.75,0

x

10 0

11

h

h1h75,0r

)m(93,117

5,28167

'ahh

)m(5,285,130raa

vì h 7,95(m)

3

2m8

hx = > 0 =

93,11

8193,11.75,0

+ Bán kính bảo vệ của cột cao18m là 6,38m +Phạm vi bảo vệ giữa hai cột:

ox o

h

h1h75,0r

)m(71,137

30187

ahh

Vì h 9,14(m)

3

2m11

hx = > o =

)m(03,271,13

11171,13.75,0

10 10 -11 11,93 8 2,95

11 11-1 13,71 11 2,03

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được phạm vi bảo vệ của các cột thu sét (theo

sơ đồ bố trí cột thu sét)

Do vậy ta chọn phương án 1 để thiết kế thi công bảo vệ trạm biến áp 110/22KV

CHƯƠNG II

-o0o -

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TOÀN TRẠM

hiệm vụ của nối đất là tản dòng điện xuống đất để đảm bảo an toàn cho vật cần nối có trị số bé Trong HTĐ người ta chia làm 3 loại nối như sau:

- Nối đất làm việc: Nhiệm vụ là đảm bảo cho sự làm việc bình thường của thiết bị theo chế độ đã được quy định sẵn Loại nối đất này gồm nối đất điểm trung tính MBA đo lường và của kháng dòng trong bù ngang trên các đường dây tải điện

- Nối đất an toàn (nối đất bảo vệ): có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi cách điện bị hư hỏng tức là nối đất mỗi bộ phận kim loại bình thường không mang điện như: vỏ MBA, máy cắt, các giã đỡ kim loại khi cách điện hư hỏng trên các bộ phận này sẽ xuất hiện điện như thế nhưng

do được nối đất nên giữ được mức điện thế thấp đảm bảo an toàn cho người

và thiết bị khi tiếp xúc với những bộ phận này

- Nối đất chống sét: Mục đích là nhằm đảm bảo tản dòng điện sét vào trong đất khi có sét đánh xuống cột thu sét hoặc trên đường dây Do đó sẽ hạn chế được dòng điện sét tới các thiết bị điện cần được bảo vệ

- Ở trạm biến áp về nguyên tắc phải thiết kế tách rời 2 hệ thống nối đất

là nối đất làm việc và nối đất chống sét Để đề phòng khi có dòng ngắn mạch lớn hay dòng điện sét đi vào hệ thống nối đất làm việc lớn hay nhỏ sẽ không gây nên điện thế cao trên hệ thống nối đất an toàn

- Trong thực tế công việc này rất khó thực hiện được vì nhiều lí do nên người ta thường chỉ dùng một hệ thống nối đất chung để thực hiện cả 2 nhiệm

N

vụ Vì lẽ đó nên hệ thống nối đất chung là phải đảm bảo yêu cầu của cả 2 loại nối đất, nghĩa là phải có điện trở nối đất nhỏ hơn hoặc bằng điện trở nối đất nhỏ nhất của một trong hai hệ thống nối đất kể trên

- Các yếu tố cần chung cho hệ thống nối đất

+ Bộ phận nối đất có trị số điện trở nối đất càng nhỏ thì sẽ thực hiện được càng tốt nhiệm vụu tản dòng điện sét trong đất và điện thế trên các thiết

bị được nối đất ở mức ổn định Tuy nhiên việc giảm điện trở nối đất sẽ làm cho chi phí về đầu tư xây dựng tăng lên nhiều (do số lượng kim loại tăng…)

Do đó cần phải có quy định tiêu chuẩn trị số cho phép của điện trở nối đất

* Với các thiết bị điện nối đất trực tiếp thì điện trở nối đất yêu cầu là R

) ( 5 ,

≤

* Với các thiết bị có điểm trung bình tính nối đất trực tiếp thì điện trở nối đất yêu cầu là R≤ 250 /I (nếu hệ thống nối đất chỉ dùng cho các thiết bị cao áp)

* Với hệ thống có điểm trung tính cách điện và hệ thống nối đất cho cả thiết bị cao áp và hạ áp thì điện trở yêu cầu là: R≤ 125 /I (nhưng R chỉ được

) (

≤ Dòng điện I tuỳ theo mỗi trường hợp có trị số khác nhau

+ Đối với nối đất an toàn thì điện trở được chọn sao cho các giá trị điện áp bước và điện áp tiếp xúc trong mọi trường hợp đều phải không vượt quá trị số cho phép

+ Ngoài việc đảm bảo trị số điện trở nối đất quy định và giảm điện trở nối đất của hệ thống nối đất còn cần phải chú ý đến việc cải thiện sự phân bố điện thế trên toàn bộ diện tích trạm

- Hệ số mùa: Ta biết rằng đất là một môi trường phức tạp không đồng nhất về kết cấu và thành phần mà chủ yếu là do khí hậu Do vậy thiết kế hệ

thống nối đất cần tập trung và chú ý đến trị số lớn nhất về trị số tính toán điện trở suất của đất có thể cả trong các mùa

ρđ0: Điện trở suất được theo mùa

- Phương pháp nối đất: Theo chức năng người ta phân làm nhiều loại

Hệ thống nối đất bao gồm các điện cực trong đất để làm giảm điện trở nối đất theo tiêu chuẩn của từng loại nối đất Các điện cực thường là các thanh dài nằm ngang hoặc cọc thẳng đứng để điện áp bước nhỏ Khi tính toán ta phân ra làm các loại nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo

Nối đất tự nhiên là sử dụng các nối đất có sẵn như dây chống sét, cột thu sét, các kết cấu kim loại của công trình các đường ống nước Còn nối đất nhân tạo nhằm mục đích thoả mãn các yêu cầu nối đất của các công trình khi nối đất tự nhiên không đảm bảo được

- Các tham số ảnh hưởng đến nối đất : + Ảnh hưởng của kích thước hình học + Ảnh hưởng của các bố trí điện cực

+ Ảnh hưởng của trị số điện trở đất

+ Hiện tượng phóng điện xung kích: Khi có dòng xét đi vào điện cực nối đất, thì gây ra một điện trường lớn trên bề mặt điện cực và trong đất Điện trường đạt đến độ giới hạn thì xảy ra quá trình phóng điện trong đất Các tia lửa điện phóng điện phát triển xung quanh điện cực tạo ra vùng hồ quang, cực nối đất xem như là to ra và điện trở nối đất giảm, điện trở nối đất được tính bằng công thức:

α

χ =

R