Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nối đất lớp bảo vệ của cáp ngầm thuộc lưới điện phân phối thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo NGUYỄN NHƯ KHOA NAM C C NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỐI ĐẤT LỚP BẢO VỆ CÁP NGẦM THUỘC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo NGUYỄN NHƯ KHOA NAM C C NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỐI ĐẤT LỚP BẢO VỆ CÁP NGẦM THUỘC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG R L T DU Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS TRỊNH TRUNG HIẾU Đà Nẵng - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp thực hướng dẫn TS Trịnh Trung Hiếu đề tài làm mới, không chép hay trùng với đề tài thực hiện, sử dụng tài liệu tham khảo nêu báo cáo Các số liệu, kết nêu đề tài trung thực chưa công bố cơng trình khác Nếu sai, tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Tác giả luận văn C C Nguyễn Như Khoa Nam DU R L T ii NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NỐI ĐẤT LỚP BẢO VỆ CÁP NGẦM THUỘC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Học viên: Nguyễn Như Khoa Nam Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã số: 8520201 Khóa:K36 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Lưới điện phân phối Thành phố Đà Nẵng chủ yếu đường dây không, một vài vị trí khu vực đông dân cư đường Trần Phú, đường Lê Duẫn, đường Trần Hưng Đạo… ngầm hóa Với ưu điểm vượt trội cáp ngầm so với đường dây không (DDK) là: Sự chiếm đất, hạn chế việc sử dụng đất đai, ảnh hưởng mỹ quan, mơi trường, đợ tin cậy … lãnh đạo thành phố Đà Nẵng với công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng hướng tới việc dùng cáp ngầm để vận hành thay hoàn toàn cho DDK một số khu vực đông dân cư địa bàn thành phố Tuy nhiên, việc lắp đặt đầu nối vận hành cáp ngầm lại chưa quan tâm thống vấn đề nối đất lớp bảo vệ kim loại, cần có mợt nghiên cứu cụ thể để đánh giá cách nối đất lớp bảo vệ kim loại để từ đề xuất phương án nối đất hợp lý cho lưới điện phân phối công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng C C R L T DU Từ khóa – Lớp bảo vệ kim loại cáp ngầm; tổn thất cáp ngầm; dịng điện t̀n hồn; tính tốn tổn thất việc vận hành cáp ngầm RESEARCH CHOOSE THE EARTH SOLUTION SHEATH CABLES FOR DA NANG CITY Abstract - The distribution network of Danang City is mainly an overhead line, some locations of densely populated areas such as Tran Phu Street, Le Duan Street, Tran Hung Dao Street, etc have been underground With the outstanding advantages of underground cables compared to overhead lines (DDK) such as: Land acquisition, restrictions on land use, aesthetic impact, environment, reliability Da Nang city and Da Nang Electric One Member Company Limited are aiming to use underground cables to operate and completely replace DDK in some densely populated areas in the city However, the installation of connectors and the operation of underground cables are currently not considered and agreed upon in the grounding of the metal protective layer, so a specific study is needed to assess the ways of grounding this metal protection layer from which to propose the most reasonable grounding plan for the distribution grid of Danang Power One Member Company Limited Keywords: Sheaths cables, losses in cables; sheath circulating currents, calculate losses in cables iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH .vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn Bố cục đề tài Tổng quan tài liệu nghiên cứu Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG C C R L T 1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng DU 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Chế độ vận hành lưới phân phối 22kV thành phố Đà Nẵng 1.1.3 Ưu nhược điểm 1.2 Kết luận 10 Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NỐI ĐẤT LỚP BẢO VỆ CÁP NGẦM TRUNG THẾ 11 2.1 Giới thiệu cáp ngầm 11 2.2 Các loại tổn thất cáp ngầm 12 2.2.1 Tổn thất điện môi 12 2.2.2 Tổn thất điện trở dây dẫn 13 2.2.3 Tổn thất lớp bảo vệ kim loại 13 2.2.3.1 Giới thiệu vệ lớp bảo vệ kim loại cáp ngầm 13 2.2.3.2 Các phương pháp nối đất lớp bảo vệ kim loại 14 2.2.3.3 Lựa chọn hệ thống nối đất lớp bảo vệ 20 2.3 Kết luận 22 Chương 3: TÍNH TỐN VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP NỐI ĐẤT LỚP BẢO VỆ KIM LOẠI CÁP NGẦM 23 3.1 Tổn thất phụ thuộc vào điện áp 23 3.2.Tổn thất phụ tḥc vào dịng điện 24 iv 3.2.1 Tổn thất điện trở dây dẫn 25 3.2.2 Tổn thất lớp bảo vệ kim loại 27 3.2.2.1 Nối đất hai đầu lớp bảo vệ 27 3.2.2.2 Nối đất một điểm lớp bảo vệ 35 3.3 Tính toán tổn thất vận hành cáp ngầm cho lưới điện phân phối Thành phố Đà Nẵng 45 3.3.1 Xuất tuyến 475/110 Liên Trì 45 3.3.2 Tính toán tương tự cho tồn bợ hệ thống cáp ngầm lưới điện phân phối Thành phố Đà Nẵng 48 3.4 Kết luận 51 KẾT LUẬN CHUNG VÀ CÁC KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC C C DU R L T v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DDK TC EVN Đường dây khơng Tiêu chuẩn Tập đồn Điện lực Việt Nam TBA XT DC Trạm biến áp Xuất tuyến Điện áp một chiều AC IEC Điện áp xoay chiều Ủy ban kỹ thuật Điện quốc tế IEEE Viện kỹ nghệ Điện Điện tử C C DU R L T vi DANH MỤC CÁC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 3.1 Cáp đồng 240 mm2 với chắn đờng có thơng số 23 3.2 Tổn thất điện môi cáp ngầm cáp M(3x240) & 3M(1x240) 24 3.3 3.4 So sánh giá trị tổn thất dịng điện AC với cáp nhơm đồng Các hệ số tổn thất lớp bảo vệ kim loại cáp ngầm với việc bố trí dạng cáp khác 27 31 3.5 Các hệ số tổn thất cáp ngầm với dây dẫn cáp đồng dây dẫn cáp nhôm 32 3.6 Các hệ số tổn thất lớp bảo vệ với thay đổi dòng điện tải 35 3.7 Thông số lớp bảo vệ kim loại chế tạo từ đồng nhôm 39 3.8 Tính toán giá trị cảm ứng trường hợp cáp bố trí dạng hình 40 3.9 Tính toán giá trị cảm ứng trường hợp cáp bố trí dạng phẳng 40 3.10 Tính tốn điện áp dừng với sợi cáp M(3x240) 41 3.11 Tính toán điện áp dừng với sợi cáp M(3x150) 42 3.12 Điện áp dừng lớp bảo vệ một số quốc gia châu Á 44 3.12 Các thông số tổn thất điện môi cáp ngầm XT 475E11 46 3.13 Các thông số tổn thất điện trở dây dẫn cáp ngầm XT 475E11 46 3.14 Các thông số chắn cáp ngầm XT 475E11 46 3.15 Tính toán giá trị cảm ứng trường hợp cáp bố trí dạng hình XT 475E11 47 3.16 Tính toán tổn thất điện môi cáp ngầm lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng 48 3.17 Tính tốn tổn thất cơng suất nối đất hai đầu cáp ngầm lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng 49 3.18 So sánh hai hệ thống nối đất lớp bảo vệ kim loại 51 R L T U D C C vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 2.1 Cấu tạo cáp ngầm trung cấp điện áp từ 3kV đến 36 kV 11 2.2 Các tổn thất cáp ngầm 12 2.3 Cấu trúc dây dẫn - cách điện – lớp bảo vệ kim loại 12 2.4 Cấu trúc cáp ngầm 13 2.5 Lớp chắn kim loại không nối đất 15 2.6 Việc nối đơn điểm 15 2.7 Việc nối đất đơn điểm một phía 16 2.8 Việc nối đất đơn điểm tách rời 17 2.9 Mặt cắt cáp lực có lớp bảo vệ kim loại nối đất hai đầu 2.10 Sơ đồ nối lớp bảo vệ cáp ngầm qua một trở kháng 18 2.11 Sơ đồ nối chéo lớp bảo vệ cáp ngầm 19 2.12 Sơ đồ nối chéo lớp bảo vệ cáp ngầm khơng có hốn vị 19 2.13 Sơ đờ nối chéo lớp bảo vệ cáp ngầm có hốn vị 19 3.1 Dịng t̀n hồn lớp bảo vệ cáp ngầm 28 3.2 Ảnh hưởng khoảng cách với tổn thất dịng điện t̀n hồn – lắp đặt cáp hình 32 3.3 Ảnh hưởng khoảng cách với tổn thất dịng điện t̀n hồn – lắp đặt cáp hình phẳng 33 3.4 Hệ số tổn thất lớp bảo vệ điện trở lớp bảo vệ với dạng cáp hình với khoảng cách cáp De 2De 33 3.5 Dịng điện t̀n hồn lớp bảo vệ điện trở lớp bảo vệ với dạng cáp hình với khoảng cách cáp De 2De 34 3.6 Hệ số tổn thất lớp bảo vệ điện trở lớp bảo vệ với dạng cáp hình phẳng 34 3.7 Sơ đờ nối một đầu lớp bảo vệ cáp ngầm 36 C C R L T DU 17 Đặc tính quan hệ dịng điện t̀n hồn lớp bảo vệ điện trở 3.8 lớp bảo vệ với việc bố trí dạng cáp hình có khoảng cách khác 39 3.9 Độ dốc điện áp cảm ứng lớp bảo vệ với dịng điện 1000A 43 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Lưới điện phân phối Thành phố Đà Nẵng có đặc điểm đặc trưng chung lưới điện phân phối: Phân bố diện rộng, mạng lưới chằng chịt, nhiều nhánh rẽ… chủ yếu đường dây không, một vài vị trí khu vực đông dân cư đường Trần Phú, đường Lê Duẫn, đường Trần Hưng Đạo… ngầm hóa Với ưu điểm vượt trội cáp ngầm so với đường dây không (DDK) là: Sự chiếm đất, hạn chế việc sử dụng đất đai, ảnh hưởng mỹ quan, môi trường, đợ tin cậy … lãnh đạo thành phố Đà Nẵng với công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng hướng tới việc dùng cáp ngầm để vận hành thay hồn tồn cho DDK mợt số khu vực đông dân cư địa bàn thành phố Tuy nhiên, việc lắp đặt đầu nối vận hành cáp ngầm lại chưa quan tâm thống vấn đề nối đất lớp bảo vệ kim loại, cần có mợt nghiên cứu cụ thể để đánh giá cách nối đất lớp bảo vệ kim loại để từ đề xuất phương án nối đất hợp lý cho lưới điện phân phối công ty TNHH MTV Điện lực C C Đà Nẵng R L T DU Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nối đất lớp bảo vệ cáp ngầm thuộc lưới điện phân phối Thành phố Đà Nẵng” nghiên cứu phương pháp nối đất lớp bảo vệ kim loại cáp ngầm, tính toán số liệu, so sánh ưu nhược điểm phương pháp Và đưa phương án nối đất lớp bảo vệ cáp ngầm phù hợp với điều kiện để vận hành lưới điện cho hiệu Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu đưa phương pháp nối đất lớp bảo vệ kim loại cáp ngầm theo tiêu chuẩn quốc tế - Tính toán so sánh phương pháp nối đất lớp bảo vệ kim loại cáp ngầm để áp dụng cho thực tế vận hành cáp ngầm lưới điện Thành phố Đà Nẵng Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Cáp ngầm điện lực 22kV - Phạm vi nghiên cứu: Đề tài xét đến việc nghiên cứu đưa phương pháp nối đất lớp bảo vệ cáp ngầm theo tiêu chuẩn IEEE 575-2014 so sánh ưu nhược điểm phương pháp để lựa chọn việc nối đất lớp bảo vệ cho phù hợp với hệ thống lưới điện thành phố Đà Nẵng Phương pháp nghiên cứu Để giải vấn đề nêu trên, luận văn đưa phương pháp nghiên cứu sau: - Đưa phương pháp nối đất lớp bảo vệ cáp ngầm theo tiêu chuẩn quốc tế C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T PHỤ LỤC C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T C C DU R L T ... điện phân phối công ty TNHH MTV Điện lực C C Đà Nẵng R L T DU Vì vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nối đất lớp bảo vệ cáp ngầm thuộc lưới điện phân phối Thành phố Đà Nẵng? ?? nghiên cứu. .. 1.1.2 Chế độ vận hành lưới phân phối 22kV thành phố Đà Nẵng Lưới điện phân phối Thành phố Đà Nẵng có đặc điểm đặc trưng chung lưới điện phân phối: phân bố diện rộng, mạng lưới chằng chịt, nhiều... QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng 1.1.1 Giới thiệu chung Thành phố Đà Nẵng nhận điện từ Trạm biến áp 500kV Đà Nẵng (E51) qua 09