Ngày nay thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đang được đầu tư và phát triển mạnh mẽ để đạt được mục tiêu trở thành nước công nghiệp hóa, với sự phát triển đó thì nhu cầu về điện năng đóng vai trò đặt biệt quan trọng. Nó được thể hiện từ việc các nhà máy điện, các trạm biến áp trung gian, và các đường dây truyền tải và phân phối được đầu tư xây dựng quy mô và lẫn công nghệ theo các tiêu chuẩn trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Như đã biết, trạm biến áplà một phần tử đặc biệt quan trọng trong hệ thống điện, nó giúp phân phối và điều hành hệ thống năng lượng điện.Để đảm bảo trạm biến áp hoạt động lâu dài và hạn chế các sự cố xảy ra thì việc xây dựng và thiết kế hệ thống bảo vệ là đều không thể thiếu. Hệ thống nối đất là một phần rất rất quan trọng trong hệ thống điện. Do vậy việc tính toán và thiết kế chính xác hệ thống nối đất là yêu cầu cần thiết và đảm bảo an toàn. Tính toán thiết kế hệ thống nối đất của nước ta từ trước đến nay chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và chỉ lấy một tiêu chuẩn duy nhất là giá trị điện trở của hệ thống nối đất và tính toán thiết kế hệ thống nối đất cũng chủ yếu tính trong mô hình đất đồng chất. Khi thiết kế hệ thống nối đất chúng ta phải chắc chắn rằng tất cả những thiết bị được nối đất thì phải đảm bảo an toàn khi tiếp xúc. Điện trở nối đất của hệ thống nối đất có giá trị nhỏ, mà chỉ xét giá trị điện trở nối đất của hệ thống nối đất và giá trị lớn nhất dòng điện sự cố rất phức tạp. Vì vậy giá trị điện trở nối đất của trạm biến áp có giá trị nhỏ cũng có thể nguy hiểm trong khi đó trạm biến áp khác có giá trị điện trở nối đất lớn hơn nhưng an toàn Đề tài luận văn tốt nghiệp bao gồm nội dung như sau : Chương 1 Tìm hiểu về tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 1.1. Giới thiệu tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 1.2. Hệ thống lưới nối đất cho trạm biến áp 1.3. Tính toán hệ thống lưới nối đất cho trạm biến áp dựa trên tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Chương 2 Nghiên cứu hệ thống nối đất cho trạm biến áp dựa trên tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 2.1. Phạm vi 2.2. Mục đích 2.3. Ý nghĩa Chương 3 Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa trên tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÍNH TỐN THIẾT KẾ LƯỚI NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP THEO TIÊU CHUẨN IEEE.std 80 - 2000 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Đăng Khoa Võ Thị Hồng Vân(MSSV:ND1561P537) Ngành : Kỹ thuật điện - Khóa 2015 12/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MƠN KỸ THUẬT ĐIỆN CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Cần Thơ, ngày tháng năm 2018 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN HỌC KỲ II NĂM HỌC 2018-2019 Họ tên sinh viên: Võ Thị Hồng Vân MSSV: ND1562P537 Ngành: Kỹ thuật điện Khố: 2015 Tên đề tài: Tính tốn thiết kế lưới nối đấtcho trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 Địa điểm thực hiện: Khoa công nghệ - Trường Đại học Cần Thơ Thời gian thực hiện: 14 tuần (bắt đầu từ 13/08/2018 – 18/11/2018) Họ tên cán hướng dẫn khoa học: Thầy ThS Nguyễn Đăng Khoa Mục tiêu đề tài: Tính tốn thiết kế lưới nối đất cho trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 Các nội dung giới hạn đề tài: - Chương 1: Tìm hiểu tiêu chuẩn IEEE.sdt 80 - 2000 - Chương 2: Nghiên cứu hệ thống lưới nối đất cho trạm biến áp dựa tiêu chuẩn IEEE.sdt 80 - 2000 - Chương 3: Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.sdt 80 - 2000 - Kết luận: Các yêu cầu hỗ trợ việc thực đề tài: Kinh phí dự trù cho việc thực đề tài: SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ Ý KIẾN CỦA NHDKH (nếu có) Ý KIẾN CỦA NHDKH Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LV& TLTN CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận văn này, với đề tài “Tính tốn thiết kế lưới nối đất cho trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000”, sinh viên < Võ Thị Hồng Vân> thực theo hướng dẫn giảng viên Luận văn báo cáo hội đồng chấm luận văn thông qua ngày tháng năm Giảng viên phản biện Giảng viên phản biện TS Đỗ Nguyễn Duy Phương Ths Nguyễn Hào Nhán Chủ tịch Hội đồng, giảng viên phản biện ………………………………………… TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Cán hướng dẫn: Thầy ThS Nguyễn Đăng Khoa Tên đề tài: Tính tốn thiết kế lưới nối đất cho trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEEE std 80 - 2000 Sinh viên thực hiện: Võ Thị Hồng Vân MSSV: ND1561P537 Ngành: Kỹ thuật điện Khóa: 2015 Nội dung nhận xét: Điểm đánh giá: Cần Thơ, ngày….tháng… năm 2018 Cán hướng dẫn ThS NGUYỄN ĐĂNG KHOA TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 Cán phản biện: Thầy Đỗ Nguyễn Duy Phương Tên đề tài: Tính tốn thiết kế lưới nối đất cho trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEEE std 80 - 2000 Sinh viên thực hiện: Võ Thị Hồng Vân MSSV: ND1561P537 Ngành: Kỹ thuật điện Khóa: 2015 Nội dung nhận xét: Điểm đánh giá: Cần thơ, ngày….tháng… năm 2018 Cán phản biện TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán phản biện: Thầy Nguyễn Hào Nhán Tên đề tài: Tính toán thiết kế lưới nối đất cho trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEEE std 80 - 2000 Sinh viên thực hiện: Võ Thị Hồng Vân MSSV:ND1561P537 Ngành: Kỹ thuật điện Khóa: 2015 Nội dung nhận xét: Điểm đánh giá: Cần Thơ, ngày….tháng… năm 2018 Cán phản biện LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn đến quỳ thầy cô Khoa Công Nghệ trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt quý thầy mơn kỹ thuật điện tận tình dạy truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập vừa qua Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Nguyễn Đăng Khoa dành nhiều thời gian, công sức, quan tâm theo dõi, tận tình hướng dẫn, động viên nhắc nhở em, hoàn thành tốt luận văn Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo anh chị đồng nghiệp công ty TNHH Tư Vấn Thiết kế điện Sao Kim tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn,cảm ơn bạn bè người anh giúp đỡ em suốt trình học tập thực luận văn Tuy nhiên thời gian có hạn, dù có nhiều cố gắng thân tự nhận thấy nhiều hạn hẹp yếu kiến thức kinh nghiệm thực tế, song khó tránh khỏi thiếu sót hạn chế lúc thực luận văn Em mong nhận đóng góp ý kiến nhận xét từ thầy anh chị.Em mong quý thầy dẫn giúp đỡ em để hoàn thiện kiến thức tự tin bước vào sống với vốn kiến thức có Cuối em kính chúc quý thầy, cô dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Đồng kính chúc anh chị giúp đỡ em dồi sức khỏe, đạt nhiều thành công công việc ! Đồng Tháp, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Võ Thị Hồng Vân LỜI NÓI ĐẦU Ngày thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước đầu tư phát triển mạnh mẽ để đạt mục tiêu trở thành nước cơng nghiệp hóa, với phát triển nhu cầu điện đóng vai trò đặt biệt quan trọng Nó thể từ việc nhà máy điện, trạm biến áp trung gian, đường dây truyền tải phân phối đầu tư xây dựng quy mô lẫn cơng nghệ theo tiêu chuẩn giới nói chung Việt Nam nói riêng Như biết, trạm biến áplà phần tử đặc biệt quan trọng hệ thống điện, giúp phân phối điều hành hệ thống lượng điện.Để đảm bảo trạm biến áp hoạt động lâu dài hạn chế cố xảy việc xây dựng thiết kế hệ thống bảo vệ thiếu Hệ thống nối đất phần rất quan trọng hệ thống điện Do việc tính tốn thiết kế xác hệ thống nối đất yêu cầu cần thiết đảm bảo an tồn Tính tốn thiết kế hệ thống nối đất nước ta từ trước đến chủ yếu dựa vào kinh nghiệm lấy tiêu chuẩn giá trị điện trở hệ thống nối đất tính tốn thiết kế hệ thống nối đất chủ yếu tính mơ hình đất đồng chất Khi thiết kế hệ thống nối đất phải chắn tất thiết bị nối đất phải đảm bảo an toàn tiếp xúc Điện trở nối đất hệ thống nối đất có giá trị nhỏ, mà xét giá trị điện trở nối đất hệ thống nối đất giá trị lớn dòng điện cố phức tạp Vì giá trị điện trở nối đất trạm biến áp có giá trị nhỏ nguy hiểm trạm biến áp khác có giá trị điện trở nối đất lớn an toàn Đề tài luận văn tốt nghiệp bao gồm nội dung sau : Chương Tìm hiểu tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 1.1 Giới thiệu tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 1.2 Hệ thống lưới nối đất cho trạm biến áp 1.3 Tính tốn hệ thống lưới nối đất cho trạm biến áp dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 Chương Nghiên cứu hệ thống nối đất cho trạm biến áp dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 2.1 Phạm vi 2.2 Mục đích 2.3 Ý nghĩa Chương Bài tốn thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 MỤC LỤC Nội dung Trang Chương Tìm hiểu tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 1.1 Giới thiệu tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 1.2 Hệ thống lưới nối đất cho trạm biến áp 1.3 Tính tốn hệ thống lưới nối đất cho trạm biến áp dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 1.3.1 An toàn tiếp đất 1.3.2 Tác hại dòng điện thể người 1.3.3 Giới hạn dòng điện thể người chịu đựng 1.3.4 Giới hạn điện trở thể người 1.3.5.Mạch tương đương ngẫu nhiên .7 1.3.6 Ảnh hưởng bề dày lớp đất bề mặt 1.3.7 Gía trị lớn cho phép điện áp bước điện áp tiếp xúc 11 1.3.8 Phương pháp tính điện áp bước mắt lưới 11 1.3.8.1 Điện áp mắt lưới Em : 12 1.3.8.2 Điện áp bước ES: 13 1.3.9 Lựa chọn tiết diện dây dẫn nối đất .14 1.3.10 Cấu trúc đất lựa chọn mơ hình đất 16 1.3.10.1 Khảo sát điện trở suất đất 16 1.3.10.2 Mơ hình đất lớp 17 1.3.11 Đánh giá kháng đất (điện trở đất) 17 1.3.11.1 Các yêu cầu 17 1.3.11.2 Các tính tốn 17 1.3.11.3 Điện trở nối đất hệ thống theo phương trình Schwarz 19 1.3.12 Xác định lưới điện tối đa 20 1.3.12.1 Các loại dòng cố hệ thống nối đất 21 1.3.12.2 Điện cực bọc bê tông 22 Chương Nghiên cứu hệ thống nối đất cho trạm biến áp dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 .24 2.1 Phạm vi 24 2.2 Mục đích .24 2.3 Ý nghĩa 25 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đấ tdựa Tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 26 - Kết luận: .35 Tài liệu tham khảo 37 Chương Tìm hiểu tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 Trong : 𝜌𝑐 điện trở suất bê tơng (Ωm) ρ điện trở suất đất (Ω · m) 𝐿𝑟 chiều dài que đất (m) d đường kính đất (m) 𝐷𝑐 đường kính vỏ bê tơng tính mét Phương trình (1.53) liên quan đến cơng thức sử dụng phổ biến cho que đất có chiều dài 𝐿𝑟 đường kính d, sau: 𝑅𝑟𝑜𝑑 = 𝜌 2𝜋𝐿𝑟 [ln( 8𝐿𝑟 𝑑 ) − 1] (1.56) Phương trình (1.53) giải thành 𝑅𝐶𝐸−𝑟𝑜𝑑 = 2𝜋𝐿𝑟 {𝜌[ln ( 8𝐿𝑟 𝑑 ) − 1] + 𝜌𝑐 [ln ( 8𝐿𝑟 𝑑 ) − 1] − 𝜌𝑐 [ln ( 8𝐿𝑟 𝐷𝑐 ) − 1]}(1.57) Hình 1.9 Khả tải dòng ngắn thời gian ngắn điện cực bê tông SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 23 Chương Nghiên cứu hệ thống nối đất cho chạm biến áp dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP DỰA TRÊN TIÊU CHUẨN IEEE.std 80 2000 2.1 Phạm vi Hướng dẫn chủ yếu liên quan đến trạm biến áp ngồi trời, cách điện thơng thường cách điện khí.Các trạm biến áp phân phối, truyền tải Với thận trọng thích hợp, phương phápđược mơ tả đâu áp dụng cho phận nhà trạm biến áp đó, trạm biến áp hồn tồntrong nhà 2.2 Mục đích Mục đích hướng dẫn để cung cấp hướng dẫn thông tin liên quan đến phương pháp tiếp đất an toàn thiết kế trạm biến áp AC Các mục đích cụ thể hướng dẫn để a) Thiết lập, làm sở cho thiết kế, giới hạn an toàn khác biệt điện áp tồn trạm biến áp điều kiện lỗi vị trí thể người tiếp xúc b) Xem xét tính thực tảng trạm biến áp có tham chiếu đặc biệt đề cập đến an toàn xây dựng tiêu chí chothiết kế an tồn c) Cung cấp quy trình thiết kế hệ thống nối đất thực tế dựa tiêu chí d) Phát triển phương pháp phân tích trợ giúp hiểu biết giải pháp vấn đề gradient điển hình Hướng dẫn chủ yếu liên quan đến phương pháp nối đất an toàn cho tần số công suất khoảng50-60 Hz Các vấn đề đặc biệt trạm biến áp dc ảnh hưởng sét vượt phạm vicủa hướng dẫn Một hệ thống nối đất thiết kế mô tả đây, nhiên cung cấp số mức độbảo SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 24 Chương Nghiên cứu hệ thống nối đất cho chạm biến áp dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 vệ chống lại dâng sóng dốc đứng trước vào trạm biến áp qua trái đất qua mặt đấtđiện cực Cần phải tham khảo tài liệu tham khảo khác để biết thêm thông tin đối tượng 2.3 Ý nghĩa Làm phân tán nhanh dòng điện cố xảy vào đất mà khơng có gia tăng điện lớn giới hạn cách điện thiết bị đảm bảo gới hạn điện áp bước tiếp xúc không gây nguy hiểm cho người điều kiện vận hành hệ thống không làm hư hỏng thiết bị điện SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 25 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 CHƯƠNG BÀI TOÁN THIẾT KẾ LƯỚI NỐI ĐẤT DỰA TRÊN TIÊU CHUẨN IEEE.std 80 2000 * Bài toán hệ thống nối đất trạm 220kV A1.Dữ liệu hệ thống nối đất : A2 Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện nhiệt: A3 Tính tốn điện áp tiếp xúc điện áp bước Ebước, Etiếp xúc tối đa cho phép: A4 Xác định điện trở riêng lưới nối đất Rg điện trở tổng tất thành phần A5 Xác định giá trị dòng lớn qua lưới nối đất IG A6 Tính tốn kiểm tra giá trị điện áp đất cực đại GPR, điện áp mắt lưới Em điện áp bướcEs : - Diện tích trạm biến áp : A = 217 x146 = 31682 (m2) Hình 1.10 Diện tích trạm A1.Dữ liệu hệ thống nối đất : IN = 33,6 (kA) Dòng cố chạm đất lớn ts = (s ) Theo độ bền nhiệt SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 26 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 * Dữ liệu mơ hình đất trạm: ρ2 = (Ωm) Điện trở suất đất bên ( từ độ sâu H trở xuống) ρ1 = 500 (Ωm) Điện trở suất lớp đất đắp(điện trở suất cao ) H =2,4 (m) Bề dày lớp đất điện trở suất cao ρs = 3000 (Ωm) Điện trở suất đất lớp bề mặt (đá 1x2) hs= 0,1 (m) Độ dày lớp đá bề mặt *Hệ thống nối đất: + Lưới nối đất Vật liệu lựa chọn dây dẫn nối đấtĐồng mềm h = 0,8 (m) Độ sâu lưới chôn đất W=146 (m) Bề rộng lưới nối đất L=217 (m) Bề dày lưới nối đất, + Cách bố trí dây tiếp địa lưới : n1 = 27 Số dây dẫn mắc song song theo chiều rộng n2 = 20 Số dây dẫn mắc song song theo chiều dài Khoảng cách trung bình dây dẫn lưới : D1 = 5,62 (m) Theo chiều rộng D2 = 11,42 (m) Theo chiều dài + Cọc nối đất : nr = 27 Số lượng cọc lưới nối đất Lr = (m) Chiều dài trung bình cọc nối đất dr = 0,016 (m) Đường kính cọc nối đất, + Giếng nối đất : nr = Số lượng giếng Lr = 30 (m) Chiều dài giếng d= 0,0016 (m) Đường kính giếng Lrgt = Tổng chiều dài cọc giếng nối đất ρ= 11(Ωm) SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 27 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Điện trở giếng nối đất : 𝜌 Rrod= 2𝜋𝐿𝑟 (ln 11 = (2×3,14×30) 8𝐿𝑟 𝑑 (ln − 1) 8×30 0,016 (1.56) − 1) = 0,503 (Ω) Điện trở giếng nối đất : Rrgt = 𝑅𝑟𝑜𝑑 𝑛𝑟 = 0,503 = (Ω) + Điện trở lưới nối đất bổ sung lưới hữu : Có lưới nối đất bổ sung lưới hữu không? :Không Rs = (Ω) Điện trở bổ sung Ks = 0,7 Hệ số phối hợp với điện trở lưới nối đất A = 31682 (m2) Tổng diện tích lưới nối đất Lc = 8282 (m) Tổng chiều dài dây dẫn lưới nối đất Lrt = 81 (m) Tổng chiều dài cọc nối đất Tổng chiều dài dây đồng chôn đất kể cọc nối đất , Ltot = Lrt +Lc + Lrgt = 8363 (m) + Nhiệt độ : Nhiệt độ môi trường xung quanh : 400 C + Đường dây cao áp đấu vào trạm có dây chống sét , (OHEW) : Số dây nối đất đầu đường dây nối với lưới nối đất trạm : Ước lượng tổng trở mắt xích cho đường dây : 2,5 (Ω) Ước lượng tổng trở chân tháp đầu đường dây : 10 (Ω) Tổng trở hệ thống nối đất Z = 0,5(Ω) Gía trị tổng trở lớn phép theo tiêu chuẩn A2 Chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện nhiệt: Tiết diện tối thiểu dây dẫn Amm2 = I√ 𝑡𝑐 × ⍺𝑟 × 𝜌𝑟 × 104 𝑇𝐶𝐴𝑃 𝑇 −𝑇 ln[1+ 𝑚 𝑎 ] 𝐾0 + 𝑇𝑎 SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 (1.37) 28 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Với : A= Tiết diện dây dẫn (mm2) I = 33,6 Dòng ngắn mạch hiệu dụng (kA) Tm = 1083 Nhiệt độ cực đại qua dây dẫn điều kiện cố , (0 C) Ta = 40 Nhiệt độ môi trường xung quanh, (0 C) ρr = 1,72 Điện trở suất dây tiếp đất nhiệt độ xét Tr , (mΩ/cm) tc = Thời gian trì cố, (s) TCAP = 3,42 Hệ số khả chịu nhiệt, (J/cm3/0 C) Tr = 20 Hằng số nhiệt độ vật liệu, (0 C) ⍺r = 0,00393 Hệ số tản nhiệt đất nhiệt độ Tr K0= ( ) − 𝑇𝑟 ⍺𝑟 = 0,00393 − 20 = 234 Với : loại vật liệu cho lưới nối đất : Đồng mềm (Các thông số vật liệu cho lưới nối đất tra bảng Chương 11, Tài liệu IEEE 80-2000) * Tiết diện dâycủa lưới nối đất Có tính đến hệ số tản dòng lưới Amm2 = 33,6 × 0,7 √ × 0,00393 × 1,72 × 104 3,42 1083− 40 ln[1+ ] 234+ 40 = 144,6 (𝑚𝑚2 ) Tiết diện dây chọn CV-120mm2 Đường kính dây : 12,36mm Tiết diện dây nối liên kết với lưới Amm2 = 33,6√ × 0,00393 × 1,72 × 104 3,42 1083− 40 ln[1+ ] 234+ 40 = 206,6 (𝑚𝑚2 ) Tiết diện dây chọn CV-150mm2 Đường kính dây : 13,82mm A3 Tính tốn điện áp tiếp xúa điện áp bước Ebước, Etiếp phép: SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 xúc tối đa cho 29 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Trong : ρs = 3000(Ω/m) Điện trở suất lớp đá mặt ρ = 500(Ω/m) Điện trở suất lớp đất bên lớp đá hs= 0,1(m) Chiều dày lớp đá ts= 3(s) Thời gian trì cố 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 tốn người ta lấy khoảng cách chân 0,8 m Hệ số suy giảm điện trở suất lớp đá mặt Cs =1 − 0,09× (1− 𝜌 ) 𝜌𝑠 2ℎ𝑠 +0,09 =1− 500 ) 3000 0,09× (1− 2×0,1 +0,09 = 0,74 (1.14) * Điện áp bước với trọng lượng thể người 50kg Ebước 50=(1000 + 𝐶𝑠 𝜌𝑠 ) × 0,116 (1.16) √𝑡𝑠 =(1000 + × 0,74 × 3000) × 0,116 √3 = 960 (𝑉) * Điện áp bước với trọng lượng thể người 70kg Ebước 70=(1000 + 𝐶𝑠 𝜌𝑠 ) × 0,157 (1.17) √𝑡𝑠 =(1000 + × 0,74 × 3000) × 0,157 √3 = 1298 (𝑉) * Điện áp tiếp xúc với trọng lượng thể người 50kg: Etiếp.xúc 50=(1000 + 1,5 𝐶𝑠 𝜌𝑠 ) × =(1000 + 1,5 × 0,74 × 3000) × 0,116 (1.19) √𝑡𝑠 0,116 √3 = 290 (𝑉) * Điện áp tiếp xúc với trọng lượng thể người 70kg: Etiếp.xúc 70=(1000 + 1,5 𝐶𝑠 𝜌𝑠 ) × =(1000 + 1,5 × 0,74 × 3000) × 0,157 (1.20) √𝑡𝑠 0,157 √3 = 392 (𝑉) Vậy : Etiếp.xúc 50= 290(V) Etiếp.xúc 70= 392(V) Ebước 50= 960(V) SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 30 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Ebước 70= 1298(V) A4 Xác định điện trở riêng lưới nối đất Rg điện trở tổng tất thành phần A4.1 Điện trở riêng lưới cọc nối đất Rg Rg= 𝑅1 ×𝑅2 −𝑅𝑚 (1.45) 𝑅1 +𝑅2 −2.𝑅𝑚 Trong : R1 : Điện trở lưới nối đất (Ω) R2 : Điện trở cọc nối đất (Ω) Rm : Điện trở tương hỗ dây dẫn R1 , cọc đất R2(Ω) * Điện trở lưới nối đất R1: R1 = 𝜌1 𝜋𝐿𝑐 = [ln ( 2𝐿𝑐 𝑎′ 500 3,14×8282 )+ [ln ( 𝑘1 𝑘2 √𝐴 − 𝑘2 ] × 8282 0,0994 )+ (1.46) 1,351 ×5,723 √31682 − 5,723 = 1,329Ω] Trong : ρ1 = 500(Ω/m) Điện trở suất đất vị trí đặt lưới nối đất ρ2 = 6(Ω/m) Điện trở suất lớp đất h=1 Độ chôn sâu cọc nối đất Lc = 8282(m) Tổng chiều dài lưới nối đất LR = 3(m) Chiều dài cọc nối đất H =2,4(m) Bề dày lớp đất a = 0,0062(m) Bán kính dây dẫn lưới nối đất h = 0,8(m) Độ chôn sâu lưới nối đất a′ = √2ℎ𝑎 = √2 × 0,8 × 0,0062 = 0,0994 (𝑚) A = 31682m2) Diện tích lưới nối đất b = 0,008 (m) 𝑛𝑅 = 27 k1 ; k Bán kính cọc nối đất Số lượng cọc nối đất Hệ số tính tốn, SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 31 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 L ; W : Chiều dài chiều rộng lưới nối đất 𝑘1 = −0,04 × 𝐿 𝑊 + 1,41 = −0,04 × 𝑘2 = 0,15 × 𝐿 𝑊 217 (1.48a) + 1,41 = 1,351 146 + 5,5 (1.48b) = 0,15 × 217 + 5,5 = 5,723 146 ρ (Ωm)Điện trở suất biểu kiến cọc nối đất tính theo mơ hình đất hai lớp ρ= 𝐿𝑟 ×𝜌1 ×𝜌2 = 𝜌2 (𝐻−ℎ)+ 𝜌1(𝐿 +ℎ−𝐻) 𝑅 3×500×6 6×(2,4−0,8)+ 500×(3+0,8−2,4) = 13,204225 (Ω𝑚) * Điện trở cọc nối đất R2: R2 = = 𝜌 4𝐿𝑅 𝜋𝑛𝑅 𝐿𝑅 [ln ( 𝑏 2𝑘1 𝐿𝑅 )−1+ √𝐴 (√𝑛𝑅 − 1)2 ] (1.47) 13,204 ×3 × 1,351 × [ln ( )−1+ (√27 − 1)2 ] = 0,708 (Ω) × 3,14 × 27 × 0,008 √31682 * Điện trở tương hỗ cọc lưới nối đất Rm: Rm = = 𝜌 𝜋𝐿𝑐 [ln ( 500 3,14×8282 Rg= 2𝐿𝑐 𝐿𝑅 [ln ( )+ 𝑘1 𝐿𝑐 √𝐴 × 8282 − 𝑘2 + 1] )+ 1,351 ×8282 √31682 1,329 ×0,708 −1,2822 1,329 +0,708 − × 1,282 (1.48) − 5,723 + 1] = 1,282 (Ω) = 1,333 (Ω) A4.2 Điện trở tổng tất thành phần * Các thành phầntham gia vào điện trở tổng gồm : Rg = 1,3327 (Ω) Điện trở lưới cọc đất Rrgt = 0(Ω) Điện trở giếng nối đất ROHEW = 0,4167 (Ω)Điện trở nối đất đường dây không SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 32 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Điện trở nối đất khác Rs = 0(Ω) * Gía trị điện trở nối đất tổng cộng trạm xác định : Rtot = 1 (1,3327 +0+ 0,4167+0) = 0,32 (Ω) A5 Xác định giá trị dòng lớn qua lưới nối đất IG * Giá trị dòng tản xuống đất IG IG = 𝐷𝑓 × 𝑆𝑓 × 𝐼𝑁 ×𝑅𝑡𝑜𝑡 (𝑅𝑔 ) = = ×0,8 ×0,32 1,3327 = 6,402224 (𝑘𝐴) (1.50) Trong : Df = Hệ số tính tới ảnh hưởng thành phần khơng chu kỳ, thời gian tính tốn ngắn mạch lựa chọn Ts = (s) nên lựa chọn Sf = 0,8 Hệ số tính tới hệ số phân dòng qua dây chống sét, khơng qua lưới nối đất trạm IN = 33,6 (kA)Dòng ngắn mạch chạm đất hệ thống Rtot = 0,32 (Ω) Tổng điện trở nối đất hệ thống Rrgt = 0(Ω) Điện trở giếng nối đất Rst = 0(Ω) Điện trở lưới nối đất bổ sung A6 Tính tốn kiểm tra giá trị điện áp đất cực đại GPR, điện áp lưới Em điện áp bước : A6.1 Gía trị điện áp đất cực đại GPR trạm theo công thức GPR = IG x Rtot = 6,402224 x 0,32 x 1000 = 2032 (V) A6.2 Gía trị điện áp mắt lưới Em điện áp bước Ebước * Gía trị điện áp mắt lưới Em Em = 𝜌𝐾𝑚 × 𝐾𝑖 × 𝐼𝐺 (1.21) 𝐿𝑀 Với : LM = 8263 (m) Chiều dài dây dẫn chôn đất Ls = 6280,35 (m) Chiều dài hiệu chỉnh cho công thức Ls = 0,75 x Lc +0,85 x Lrt = 0,75 x 8282 + 0,85 x 81= 6280,35(m) SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 33 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Km , Ki , Ks : Các hệ số hiệu chỉnh Công thức xác định Km , Ki , Ks sau : Km = 2𝜋 ([ln ( 𝐷2 16 ×ℎ ×𝑑 )+ (𝐷+2 ×ℎ)2 × 𝐷 ×𝑑 − ℎ ×𝑑 ]+ 𝐾𝑖𝑖 𝐾ℎ × ln )(1.22) 𝜋×(2 ×𝑛−1) Hình 1.11 Khoảng cách trung bình dây dẫn với lưới có cạnh D1 D2 Với : D = √𝐷1 × 𝐷2 Khoảng cách trung bình dây dẫn (m) với lưới hình chữ nhật có cạnh D1 , D2 D = 8,0083458 (m) d = 0,0124 (m) Đường kính dây dẫn lưới nối đất h = 0,8 (m) Độ chôn sâu lưới nối đất Kii = Hệ số cho cọc cách bố trí cọc lưới nối đất với cấu hình trạm có cọc bố trí bên chu vi lưới nối đất , Kii = (82) tiêu chuẩn IEEE 80-2000 Kh = √1 + = √1 + 0,8 ℎ ℎ0 Hệ số cho độ sâu lưới chôn h0 = (m) (1.23) = 1,3416408 n = 𝑛𝑎 × 𝑛𝑏 × 𝑛𝑐 × 𝑛𝑑 (1.25) = 22,815427 × 1,0097995 × × = 3,039008 na = 2.𝐿𝐶 𝐿𝑝 = 22,815427 SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 34 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 𝐿𝑝 nb = √ = 1,0097995 4.√𝐴 nc = nd = Km ln = ×3,14 ([ln ( 8,012 16 ×0,8 ×0,0124 (8,01+2 ×0,8)2 × 8,01 ×0,0124 − 0,8 ×0,0124 ]+ 1,3416408 × ) = 0,65 3,14×(2 ×23,034 −1) Ki = 0,644 + 0,148 = 4,054 Ks = [ 𝜋 2×ℎ = )+ [ + 3,14 2×0,8 𝐷+ℎ + + 𝐷 8,01+0,8 (1.31) × (1 − 0,5𝑛−2 )] + 8,01 (1.36) × (1 − 0,523,04−2 )] Ks = 0,2749676 * Tính giá trị điện áp mắt lưới Em điện áp bước Es : Em = Es = 13,20 ×0,65 ×4,054 × 6402,22 8363 13,20 ×0,27 ×4,05 × 6402,22 6280,35 = 26,6514 (𝑉) = 15,00 (𝑉) Tóm lại : Hệ thống nối đất trời trạm thiết kế thỏa mãn yêu cầu điện trở lưới nối đất * Yêu cầu hệ thống nối đất trạm thỏa mãn Điện áp bước Ebước 50 = 961(V) Điện áp tiếp xúc Etiếp xúc50 = 290(V) Điện trở hệ thống nối đất cho phép Zgmax = 0,5(Ω) thời điểm năm * Kết tính tốn Tiết diện dây đồng cho lưới nối đất : 120 (mm2) Tiết diện dây đồng cho dây nối lên thiết bị : 150 (mm2) Chiều sâu rãi dây cho lưới : 0,8 m Tổng số dây nối đất chôn lưới : 8363 (m) Tổng số cọc đất đặt lưới : 27 cọc, cọc dài (m) Chiều dài lớp đá x phải rãi : 100 (mm) Gía trị tính toán : SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 35 Chương Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Gía trị điện áp GPR : 2023 (V) Điện áp bước tính toán, Es : 15 (V)(đạt) Điện áp chạm cực đại, Et : 27 (V) (đạt) Tổng trở hệ thống nối đất , Rtot : 0,23 (V) (đạt) * Kết luận hệ thống nối đất trạm đạt yêu cầu - Sau trình làm luận văn tốt nghiệp em tìm hiểu nắm số vấn đề - Từ việc tìm hiểu lý thuyết ứng dụng trình tự thiết kế lưới nối đất theo tiêu chuẩn vào toán cụ thể, em nhận thấy tầm quan trọng việc nối đất bảo vệ trạm biến áp - Khi ứng dụng trình tự thiết kế lưới nối đất, em nhận thấy kế tính toán thu đáp ứng điều kiện vận hành hệ thống không làm hư hỏng thiết bị điện đảm bảo giới hạn điện áp bước điện áp tiếp xúc không gây nguy hiểm cho người - Tuy nhiên khả hạn chế thời gian kiến thức hạn hẹp nên đề tài số hạn chế gặp khó khăn việc tìm hiểu tài liệu tiếng anh - Các thông số thiết lập tiếng anh, tuân thủ theo tiêu chuẩn giới, em chưa hiểu hết hiểu chất thông số - Việc thiết kế lưới nối đất theo phương pháp tính tốn cho kết thu sai số nhỏ, có khuyết điểm ta khơng mơ hình dạng lưới - Nếu có thời gian em tìm hiểu thêm phần mềm ứng dụng thêm cho việc tính tốn thiết kế lưới nối đất để mơ thấy hình dạng lưới sau tính tốn SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 36 Chương 3Bài toán thiết kế lưới nối đất dựa tiêu chuẩn IEEE.std 80 2000 Tài liệu tham khảo [1] IEEE.sdt 80 - 2000, IEEE Guide for Safcty in AC Substation Grounduig, The Institute of Electrical and Electronic Engineers, Inc., New York, USA [2] Quy phạm trang bị điện, TCVN, Nhà xuất xây dựng, 2001 SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 37 ... TLTN CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận văn này, với đề tài “Tính tốn thiết kế lưới nối đất cho trạm biến áp theo tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000”, sinh viên < Võ Thị Hồng Vân> thực theo hướng dẫn giảng... thay đổi phương pháp tính hệ số suy giảm bề mặt: tính tốn theo phương pháp giải tích với sai số 5% SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 Chương Tìm hiểu tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 Thay đổi. .. hồn thành Nếu điện áp lưới lớn điện áp tiếp xúc chịu đựng thiết kế ban đầu phải thay đổi SVTT: Võ Thị Hồng Vân - MSSV: ND1561P537 Chương Tìm hiểu tiêu chuẩn IEEE.std 80 - 2000 Bước 10 : Nếu điện