Phân tích các phương pháp làm giảm trị số tiếp địa ở những vùng có điện trở suất cao áp dụng thực tế vào trạm biến áp 25000KVA 110 35 22KV kỳ anh hà tĩnh

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội LuËn văn thạc sĩ khoa học Phân tích phương pháp làm giảm trị số tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, áp dụng thực tế vào trạm biến áp 25000KVA-110/35/22kV Kỳ anh - Hà tĩnh Ngành: HƯ thèng ®iƯn M· sè: 2-06-07 Ngun trÝ dịng Ngi hướng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Đình THắng Hà nội 2006 Mục lục Trang Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương I: Những phương pháp thiết bị nghiên cứu dông sét để xây dựng đồ mật độ sét Việt nam 1.1.ảnh hưởng dông sét đến kinh tế xà hội hệ thống điện 1.2.Phương pháp thiết bị nghiên cứu dông sét 1.Số liệu phóng ®iƯn qua vƯ tinh 2.Sè liƯu qua m¹ng tr¹m đa thời tiết sân bay 3.Thiết bị nghiên cứu dông sét đại 1.3.Phương pháp xử lý sè liƯu 1.Sè liƯu: 2.PhÇn mỊm xư lý số liệu định vị phóng điện 11 1.4.Các kết 13 1.Tiến trình ngày hoạt động dông sét 13 2.Số xung sét phóng điện 15 3.Các dạng xung sét 16 1.5.Xây dựng đồ mật độ sét 19 1.6.Kết luận 22 Chương II: Vai trò của nối đất vận hành đường dây 23 trạm biến áp ảnh hưởng điện trở nối đất tới suất cắt đường dây tải 23 điện trung áp 1.ảnh hưởng điện trở nối đất tới suất cắt đường dây không treo dây chống sét 23 2.ảnh hưởng điện trở nốt đất đến suất cắt đường dây 23 không treo dây chống sét có điểm trung tính không nối đất 3.ảnh hưởng điện trở nốt đất đến suất cắt đường dây 27 không treo dây chống sét có ®iĨm trung tÝnh nèi ®Êt 4.NhËn xÐt 2.2.Vai trß cđa nối đất trạm biến áp 31 32 1.Nối ®Êt chèng sÐt 32 2.Nèi ®Êt lµm viƯc 33 3.Nèi đất an toàn 34 4.Mối liên hệ điện trở nối đất với điện áp tiếp xúc điện áp 35 bước 2.3.Kết luận 44 Chương III: Phương pháp tính toán nối đất trạm biến áp 46 3.1.Tính điện trở nối đất trạm biến áp theo phương pháp Nga 46 1.Cơ sở tính toán nối đất theo phương pháp mô hình tương tự 46 2.Phương pháp tính điện trở nối đất trạm 48 3.2.Tính điện trở nối đất dạng lưới trạm biến áp theo phương 53 pháp IEEE 3.2.1.Tính toán nối đất dạng lưới 53 3.3.Chọn phương pháp tính cho đề tài 59 3.4 Sử dụng chương trình đà lập để xem xét trị số tiếp địa số 61 trạm biến áp điển hình 3.5 Kết luận 67 Chương IV:Những biện pháp làm giảm trị số hệ thống tiếp địa 68 vùng có ®iƯn trë st ®Êt cao 4.1.HƯ thèng tiÕp ®Þa ë vùng có điện trở suất đất cao, biện 68 pháp khắc phục 1.Lợi dụng vật tiếp đất tự nhiên có sẵn 69 2.Thay đất gốc có điện trë st ®Êt cao b»ng ®Êt míi cã ®iƯn trë 69 suất đất thấp 3.áp dụng hệ thống tiếp đất hỗn hợp 69 4.Dùng cực tiếp đất chôn sâu 69 5.Dùng cực tiếp đất kéo dài 71 6.Trộn muối ăn đất 71 7.Trộn hoá chất dẫn điện vào đất 73 8.Cực tiếp đất hoá học 76 9.Sử dụng công nghệ hàn nhiệt hoá- Cadweld 77 4.2.ứng dụng biên pháp để giảm trị số tiếp địa trạm 110kV Kỳ 78 anh 1.Thực trạng trạm biến áp 110kV Kỳ anh 78 2.Đánh giá kết nhận lần xử lý hệ thống tiếp 79 địa TBA Kỳ anh 3.Phân tích thiết kế hệ thống nối đất phù hợp với địa hình, địa 79 chất trạm biến áp 110kV Kỳ anh 4.Phân tích hệ thống nối đất phổ biến 79 5.Khảo sát phân tích địa chất khu vực trạm khu vực xung quanh 80 trạm biến áp 6.Xác định trị số hệ thống tiếp địa cần phải đạt trạm biến 85 áp 110kV Kỳ anh 7.Xác định vị trí xây dựng hệ thống tiếp địa bổ sung 86 8.Lựa chọn vật liệu 86 9.Phương án kỹ thuật thi công 88 10.Tính toán hệ thống tiếp địa bổ sung 88 11.Nhận xét, đánh giá kết 93 Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục 94 Danh mục bảng Trang Bảng 1.1: Số lần cố số lần cố sét số đường dây tải điện năm 2005 Bảng 1.2 Mẫu số liệu với y vĩ độ, x kinh độ tính từ vị trí tâm trạm 10 Bảng 2.1: Giá trị ®iƯn trë nèi ®Êt cét ®iƯn phơ thc ®iƯn trë suất đất 32 Bảng 2.2: Hệ số tắt dần D f theo thêi gian sù cè t s 37 R R R R Bảng 3.1: Giá trị hệ thống nối đất tính theo công thức Nga 60 IEEE Bảng 3.2: Thông số hệ thống tiếp địa dạng lưới 62 Bảng 3.3: Thông số hệ thống tiếp địa dạng lưới chôn điện cực 63 thẳng đứng góc ô lưới Bảng 3.4: Khối lượng sắt thép dùng hệ thống tiếp địa trạm 66 Bảng 4.1: Hệ số giảm điện trở suất đất cải tạo muối 72 Bảng 4.2: Giá trị điện trở suất mẫu hoá chất 87 Bảng 4.3: Số liệu tính toán hệ thống tiếp địa trạm 110/35/22kV Kỳ anh 90 Bảng 4.4: Tính kinh tế phương án 91 Bảng 4.5: Tính kinh tế phương án 91 Bảng 4.6: Khối lượng vật tư phương án 92 Bảng 4.7: Tính kinh tế phương án 92 Danh mục hình vẽ Trang Hình 1.1: Kênh xung sét qua máy GPI 10 Hình 1.2: Phóng điện Phú Thụy theo máy ESID 11 Hình 1.3: Biến trình sét theo ngày trạm Nghĩa đô 13 Hình 1.4: Biến trình sét ngày số trạm định vị sét 14 Hình 1.5: Tần suất xuất sét theo tháng năm 2004 15 Hình 1.6: Số xung sét phóng điện sét 15 Hình 1.7: Dạng sóng kênh điện đặc trưng cho sét âm xung đầu ngày 16 22/05/2003 trạm Nghĩa đô Hình 1.8: Dạng kênh sóng điện đặc trưng cho sét mây ngày 17 22/5/2003 Nghĩa đô Hình 1.9: Dạng sóng kênh điện đặc trưng cho sét dương ngày 25/5/2003 17 Nghĩa đô Hình 1.10a,b,c,e: Dạng xung sét 19 Hình 1.11: Bản đồ mật độ sét 20 Hình 1.12: Bản đồ ngày dông sét trung bình 21 Hình 2.1: Sơ đồ khối chương trình tính suất cắt đường dây trung áp 28 Hình 2.2: ảnh hưởng điện trở chân cột tới suất cắt đường dây 35kV 29 trung tính không nối đất Hình 2.3: ảnh hưởng điện trở chân cột tới suất cắt đường dây 10kV 29 trung tính không nối đất Hình 2.4: ảnh hưởng điện trở chân cột tới suất cắt đường dây 30 6kVtrung tính không nối đất Hình 2.5: ảnh hưởng điện trở chân cột đến suất cắt đường dây22kV 30 trung tính nối đất Hình 2.6: ảnh hưởng điện trở chân cột đến suất cắt đường dây10kV 31 trung tính nối đất Hình 2.7: Sơ đồ xác định điện áp bước, điện áp tiếp xúc trạm biến áp 35 Hình 2.8: Sơ đồ khối chương trình tính điện áp bước điện áp tiếp xúc 39 trạm biến áp Hình 2.9: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện áp 40 bước lưới nối đất có diện tích S= 40x40m P Hình 2.10: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 41 áp bước lưới nối đất có diện tích S= 60x60m P Hình 2.11: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 41 áp bước lưới nối đất có diện tích S= 80x80m P Hình 2.12: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 42 áp bước lưới nối đất chôn thêm 32 điện cực thẳng đứng l b =2,5m, cã diÖn tÝch S= 40x40m R R P Hình 2.13: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 42 áp bước lưới nối đất chôn thêm 48 điện cực thẳng ®øng l b =2,5m, cã diÖn tÝch S= 60x60m R R P Hình 2.14: Quan hệ điện trở suất đất với điện áp tiếp xúc điện 43 áp bước lưới nối đất chôn thêm 64 điện cực thẳng đứng l b =2,5m, có diện tích S= 80x80m R R P Hình 3.1: Hệ số tương tự A lưới phụ thuộc vào số lượng 49 mắt lưới m theo cạnh bên lưới tỷ số khác d / S R R Hình 3.2: Hệ số ∆ h tính đến ảnh hưởng độ sâu bố trí đến điện R R 49 trở lưới Hình 3.3: Điện trở suất tương đương đất để tính tốn điện trở lưới 50 Hình 3.4: Hệ số ∆ 51 Hình 3.5: Hệ số ∆ h 51 Hình 3.6: Điện trở suất tương đương tương đối 52 Hình 3.7: Nối đất dạng lưới 54 Hình 3.8: Điện trở điện cực nối đất hình bán cầu 55 Hình 3.9: Giá trị hệ số K K với hệ thống tiếp đất dạng lưới phụ 58 R R R R R R thuộc vào tỷ số chiều dài chiều rộng diện tích tiếp đất Hình 3.10: Cọc nối đất chơn lớp đất có điện tr sut khỏc 58 Hình 3.11: Sơ đồ khối chương trình tính điện trở nối đất theo phương 59 pháp Nga IEEE Hình 3.12: Sơ đồ bố trí hệ thống tiếp địa làm ví dụ để tính toán 60 Hình 3.13: Hệ thống tiếp địa định hình trạm biến áp 110kV 62 Hình 3.14: Giá trị điện trở tiếp đất trạm phụ thuộc vào điện trở suất đất, 63 lưới không chôn cọc thẳng đứng Hình 3.15: Giá trị điện trở tiếp đất trạm phụ thuộc vào điện trở suất đất, 64 lưới chôn điện cực thẳng đứng Hình 3.16: Điện trở nối đất phơ thc vµo chiỊu dµi cäc víi hƯ thèng 64 nối đất có S=40x40m P Hình 3.17: Điện trở nối đất phụ thuộc vào chiều dài cọc với hệ thống nối đất có S=60x60m P 65 P Hình 3.18: Điện trở nối đất phụ thuộc vào chiều dài cäc víi hƯ thèng 65 nèi ®Êt cã S=80x80m2 P Hình 4.1: Quan hệ điện trở suất đất với hàm lượng muối theo độ 73 ẩm đất Hình 4.2: Lượng RES-LO loại đất khác 75 Hình 4.3: Sơ đồ bố trí hệ cực đo sâu đối xứng Wener-Schumberger 81 cách biễu diễn giá trị k điểm đo sâu tuyến R R Hình 4.4: Mặt cắt địa điện tuyến 82 Hình 4.5: Mặt cắt địa điện tuyến 84 Hình 4.6: Sơ đồ bố trí hệ thống tiếp địa trạm bổ sung 90 Mở đầu Mở đầu Việc phát triển nguồn điện hệ thống điện vào năm gần đà nhà nước đầu tư xây dựng, đặc biệt chiến lược phát triển kinh tế xà hội Việt nam năm Đảng đà xác định ngành lĩnh vực khoa học công nghệ cần ưu tiên có lĩnh vực phát triển lượng điện Vì năm qua công trình điện không ngừng xây dựng thuỷ điện Yaly, nhiệt điện Phú Mỹ, thuỷ điện Sơn la, đường dây siêu cao áp 500kV mạch hàng loạt tuyến đường dây 220kV, 110kV địa bàn toàn quốc Việt nam mét n­íc thc vïng khÝ hËu nhiƯt ®íi nãng Èm mưa nhiều có cường độ hoạt động dông sét mạnh Thực tế sét đà gây nhiều tác hại đến đời sống sinh hoạt tính mạng người gây hư hỏng thiết bị, gây nên cố vận hành hệ thống điện Trong thời gian qua đà có nhiều công trình nghiên cứu đà phân vùng mật độ sét lÃnh thổ nước ta, việc lựa chọn đưa đồ mật độ sét chi tiết để phục vụ cho công tác thiết kế bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện trạm biến áp việc cần làm Nối đất khâu quan trọng để bảo vệ an toàn, đảm bảo chế độ làm việc tin cậy cho hệ thống cấp điện trang thiết bị điện Nối đất có tác dụng cân điện tiêu tán lượng áp, dòng xuống đất Những lượng áp, dòng hệ thống điện phóng điện khí ( dông, sét) gây ra, mục đích chung hệ thống nối đất đảm bảo cho thiết bị làm việc theo chế độ đà xác lập bảo vệ an toàn cho người, thiết bị tài sản khác có cố, nguồn điện ngắn mạch, dòng áp sét thiết bị đóng, cắt nguồn điện gây Vì cần phải xây dựng sở tính toán lập chương trình tính để xem xét ảnh hưởng trị số điện trở nối đất suất cắt lưới điện Nguyễn Trí Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp Mở đầu trung áp làm sở để đưa giải pháp hữu hiệu giảm suất cắt đường dây trung áp Trong năm gần đường dây cao áp trạm biến áp trung gian xây dựng nhiều đặc biệt trạm biến áp 110kV/35/22(10)kV Những vấn đề gặp phải đường dây qua trạm biến áp đặt vùng có điện trở suất đất cao, nên việc lắp đặt hệ thống tiếp địa đảm bảo trị số cho phép công việc khó khăn tốn Mặt khác công tác khảo sát thiết kế hệ thống nối đất số trạm biến áp chưa thật kỹ lưỡng năm qua riêng Công ty Điện lực I đà có số trạm biến áp 110/35/22(10)kV đưa vào vận hành không đạt trị số tiếp địa theo quy định trạm biến áp 110kV Kỳ anh, Trạm biến áp 110kV Xuân mai số vị trí cột đường dây 110kV ĐZ 171 E18-1, 172 E15.1 không đạt trị số quy định Nghiên cứu biện pháp làm giảm trị số tiếp địa hệ thống nối đất vùng có điện trở suất đất cao công việc cần thiết Để giải vấn đề nêu đà thực đề tài Phân tích phương pháp làm giảm trị số tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, áp dụng thực tế vào trạm biến áp 25000KVA-110/35/22kV Kỳ anh Hà tĩnh Toàn nội dung luận văn trình bày với nội dung sau đây: Những phương pháp thiết bị nghiên cứu dông sét để xây dựng đồ mật độ sét Việt nam 2.Vai trò nối đất đường dây trạm biến áp Lựa chọn phương pháp tính toán nối đất trạm biến áp Các giải pháp làm giảm trị số hệ thống tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, áp dụng thực tế trạm biến áp 110kV Kỳ Anh, Hà tĩnh Do tài liệu tham khảo khả nghiên cứu nhiều hạn chế luận văn chắn không tránh khỏi sai sót định Kính mong bảo giúp đỡ đóng góp thầy cô bạn đồng nghiệp Nguyễn Trí Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 80 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa pháp đơn giản, chi phí thấp đà gặp phải số hạn chế sau: -Dưới tác dụng muối, cọc, dẫn phận kết nối dễ dàng bị ăn mòn dẫn đến giảm tuổi thọ hệ thống nối đất Đồng thời muối, than phân tán rửa trôi Điều dẫn đến giá trị nối đất không ổn định đòi hỏi phải có chế độ kiểm tra bảo dưỡng theo định kỳ -Việc liên kết phận nối đất ốc xiết, mối hàn điện mối liên kết tốt bền mặt điện Mối hàn không đạt chất lượng cao tượng tản nhiệt nhanh -Sử dụng biện pháp tiếp địa bề mặt bị ảnh hưởng theo thời tiết theo mùa thường làm giảm tăng điện trở suất đất Dẫn đến giá trị điện trở hệ thống nối đất không ổn định Vậy để khắc phục nhược điểm nêu cần áp dụng công nghệ Về điện trở nối đất không giảm tuyến tính theo số lượng cọc, nghĩa vùng đất có giá trị điện trở suất đất lớn, việc tăng số cọc đến số lượng cọc định không đem lại hiệu cao, đồng thời làm gia tăng chi phí xây dựng hệ thống nối ®Êt bëi v× tỉng trë nèi ®Êt cđa hƯ thèng nối đất phụ thuộc vào: Điện trở thân ®iƯn cùc nèi ®Êt nh­ c¸c bé phËn kÕt nèi, điện trở tiếp xúc đất điện cực nối ®Êt, ®iƯn trë cđa khèi ®Êt bao quanh ®iƯn cùc, dung kháng lưỡng cực tiếp giáp điện cực đất Khảo sát phân tích địa chất khu vực trạm khu vực xung quanh trạm biến áp Nhiệm vụ công tác địa vật lý đo sâu điện theo số tuyến mà địa hình, địa vật cho phép, sau xử lý kết để tìm hiểu cấu trúc địa điện khu vực dựa mặt cắt địa điện, đặc biệt xác định tầng vËt chÊt cã ®iƯn trë st thÊp ®Ĩ phơc vơ cho công tác làm tiếp địa cho trạm 110/35/22kV Kỳ anh Ngun TrÝ Dịng - Cao häc HƯ thèng ®iƯn 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 81 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa Phương pháp xác định điện trở suất đất trạm Tại khu vực trạm 110/35/22kV Kú Anh, bè trÝ tuyÕn ®o T1, T2 TuyÕn T1 phía sau trạm, dọc theo đường mòn với phương vị 1500, cọc mốc gần tường bao sau trạm Tuyến T2 bố trí cắt ngang khu ruộng nhỏ phía tây bắc trạm Để phân tích chương trình 2D, tuyến bố trí kiếu hệ cực đối xứng 2D : Wenner - Schlumberger Trên tuyến đo, cực cách khoảng a = 10m đánh số thứ tự 1, 2, 18 từ đầu tuyến hết tuyến với khoảng cách khảo sát 180m 18 điểm đo tuyến Trên tuyến, cực thu M, N bố trí cực phát A; B, tâm O (điểm M; N ) coi điểm đo Chiều sâu khảo sát tỷ lệ thuận với khoảng cách hai cực phát Nếu tâm điểm O cố định ta tăng dần khoảng AB ( cách dịch dần A; B bên với lần dịch a khoảng cách cọc ) ảnh hưởng dòng điện xuống sâu Tại điểm O với nhiều cự ly AB lớn dần lên, khảo sát chiều sâu lớn hơn, đo sâu điểm O Các giá trị k quan trắc điểm đo sâu xử lý tự động R R chương trình 2D chuyên dụng máy tính điện tử ( phần mềm Mỹ hệ có Công ty Công nghệ Địa Vật lý) Kết quả, chương trình xử lý cho mặt cắt địa điện ( hay gọi lát cắt ảnh ®iƯn ) t­¬ng øng víi tõng tun ®o ρ1 ρ2 Hình 4.3: Sơ đồ bố trí hệ cực đo sâu đối xứng Wener-Schumberger cách biễu diễn giá trị k điểm đo sâu tun R R Ngun TrÝ Dịng - Cao häc HƯ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 82 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa Kết đo sâu điện trở: Từ giá trị đo tuyến, chương trình sử lý đà cho mặt cắt địa điện tương ứng Trên mặt cắt địa điện đà thể rõ đặc điểm phân bố điện trở suất biểu kiến thành tạo vật chất theo tuyến tương ứng (hình 4.4, 4.5) Mặt cắt địa điện tuyến T1 trạm biến áp 110/35/22 KV Kỳ Anh Hình 4.4: Mặt cắt địa điện tuyến Ghi chú: Tuyến đo dọc theo đường mòn sau TBA a: phần diện tích bị ảnh hưởng cọc tiếp địa cũ điện trở suất biểu kiến từ 335 đến 989 m b: lớp cùng, sản phẩm phong hoá chỗ ( sườn tích ) bao gồm đất, sạn sỏi, khô cứng Chiều sâu phân bố thay đổi từ đến 8m Điện trở suất biĨu kiÕn tõ 1297 ®Õn 1700 Ω.m - c: líp thứ 2, sản phẩm phong hoá chỗ ( sườn tích ) bao gồm đất, sạn sỏi, tầng ®Êt tỉ ong, ®é Èm rÊt thÊp ChiỊu s©u ph©n bố thay đổi từ đến 30m Điện trở suất biĨu kiÕn tõ 989 ®Õn 1297 Ω.m - d: líp thứ 3, tầng đá gốc rắn Điện trở suất biểu kiến từ 1297 đến 2500 .m Mặt cắt địa ®iƯn tun T2 c¸ch TBA 110/35/22 KV Kú Anh 600m Hình 4.5: Mặt cắt địa điện tuyến Ghi chú: a: Lớp đất ruộng trồng lúa hoa màu, phân bố tới độ sâu từ ữ 5m Điện trở st biĨu kiÕn tõ 122 ®Õn 350 Ωm Ngun TrÝ Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 83 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa b: Tầng đá rắn chắc, hai bên phần bị phong hoá, lớp phong hoá khô, cứng §iƯn trë st biĨu kiÕn tõ 1292 ®Õn 3000 Ωm c: lớp sản phẩm phong hoá tầng đất tổ ong ẩm Điện trở suất biểu kiến từ 350 đến 750 m d: Tầng vật chất bị dập vỡ mạnh, có sét lấp đầy khe nứt Độ sâu phân bố từ 20 ữ 34 m Điện trở suất biểu kiến từ 122 đến 500 m Căn vào số liệu ta thấy cấu trúc địa lý t¹i tr¹m 110kV Kú anh nh­ sau: -Líp cã độ dày từ 1ữ8m khu vực đặt trạm biến áp sát tường bao đến 30m có điện trở thấp biến thiên từ 335 đến 989 .m, có giá trị thấp bị ảnh hưởng hệ thống tiếp đất vận hành hệ thống tiếp đất đà cải tạo nhiều lần Phạm vi cách trạm 30m trở điện trở suất thực tế lớp đất bề mặt biến thiên từ 1297.m đến 1700 .m -Lớp có độ dày từ 8ữ18m có điện trở suất biến thiên từ 989 .m đến 1297.m -Lớp có độ dày từ 18 đến 33m có điện trở suất biến thiên từ 1297 .m đến 2500.m xuống có xu điện trở suất đất cao Nhận xét: Tại vùng đặt trạm biến áp điện trở suất đất có độ dày từ 1ữ33m biến thiên từ 1015.m đến 2213.m xuống sâu cao vùng xung quanh cách trạm 500m sử dụng phương pháp tiếp địa sâu để hệ thống tiếp địa đạt trị số quy định Xác định trị số hệ thống tiếp địa cần phải đạt trạm biến áp 110/35/22kV Kỳ anh -áp dụng tiêu chuẩn TCVN 4756-1989 mục 2.5.2 2.5.3 Quy phạm nối đất nối không thiết bị điện -áp dụng điều I.7.55 Quy phạm trang bị điện Nguyễn Trí Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 84 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa -Căn vào trình khảo sát địa chất khu vực trạm đà nêu trên, để đảm bảo an toàn ta lấy trị số điện trở suất bé đất khu vực trạm =989 .m theo tiêu chuẩn điện trở suất hệ thống nối đất trạm phải đạt trị số R= .0,002.0,5 =989.0,002.0,5 =0,989 Xác định vị trí xây dựng hệ thống tiếp địa bổ sung Với kết tình trạng địa chất đà nêu phân tích mục việc bổ sung tiếp hệ thống tiếp địa trạm xung quanh cách trạm 500m khó xử lý tiếp địa tầng sâu công nghệ xử lý tiếp địa khác để đạt trị số theo quy định Vì vào địa hình thực tế kết thăm dò địa chất tác giả nhóm khảo sát định lựa chọn vị trí bổ sung hệ thống tiếp địa vùng có giá trị điện trở suất đất thấp cách trạm biến áp 600m phía Đông ( Kết phân tích địa chất thĨ hiƯn ë h×nh 4.5) Lùa chän vËt liệu Hệ thống tiếp địa công trình ngầm nên cần thiết phải sử dụng vật liệu có chất lượng tốt tuổi thọ cao nhằm nâng cao độ an toàn vận hành tin cậy trạm Nguyên vật liệu sử dụng cho hệ thống tiếp địa bổ sung bao gồm: dây đồng trần, cọc nối đất thép mạ đồng, hàn hoá nhiệt Cadweld để liên kết mối nối, hoá chất làm giảm điện trở suất đất phù hợp Dây đồng trần Sử dụng dây đồng trần với tiết diện danh định 67,67mm ( 70mm ) P P P P thả xuống giếng tiếp địa rải dọc theo rÃnh tiếp địa để liên kết giếng tiếp địa với Dây đồng trần cho phép nâng cao khả tản dòng điện cố, dây liên kết nâng cao tuổi thọ hệ thống tiếp địa Cọc nối ®Êt Sư dơng cäc nèi ®Êt b»ng thÐp m¹ ®ång Cọc hàn với cáp đồng thả sâu xuống giếng làm điện cực tiếp đất Toàn điện cực giÕng Ngun TrÝ Dịng - Cao häc HƯ thèng điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 85 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa bao bọc hoá chất làm giảm điện trở, làm tăng tính dẫn điện thời tiết bảo vệ điện cực bị ăn mòn Hàn Cadweld Nhằm bảo vệ mối liên kết hệ thống tiếp đất không bị gỉ ăn mòn điện hoá, tất mối nối tiếp đất sử dụng mối hàn hoá nhiệt Cadweld làm tăng độ bền hệ thống tiếp đất, không làm tăng tổng trở mối nối phận tiếp đất với Hoá chất làm giảm điện trở suất đất Với hoá chất sẵn có thị trường việc tìm hoá chất phù hợp việc làm cần thiết Tác giả với Công ty địa vật lý đà lấy mẫu hoá chất có thị trường đến xác định phòng xác định tiêu chuẩn vật liệu đá quặng thuộc Liên đoàn đồ địa chất miền bắc có kết bảng (4.2) Bảng 4.2: Giá trị điện trở suất mẫu hoá chất TT Số hiệu mẫu Tên mẫu §iÖn trë suÊt (Ω.m) MÉu GEM 0,17 MÉu POWER FILL 0,02 MÉu EEC 0,11 MÉu SAN - EARTH 0,08 MÉu RES -LO 0,15 Từ số liêu chọn hoá chất POWER FILL làm hoá chất giảm điện trở suất đất đợt cải tạo Sử dụng hoá chất có tác dụng: -Cải thiện điện trở nối đất hiệu (đà chứng minh trên) -Không độc hại, đáp ứng tiêu chuẩn EPA (tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ) Nguyễn Trí Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 86 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa -Tuổi thọ 30 năm -Bảo vệ điện cực bị ăn mòn ( hoá chất bao quanh lấy điện cực) Phương án kỹ thuật thi công Hệ thống tiếp đất bổ sung bao gồm điện cực chôn sâu đất, cách khoan giếng tiếp địa đến độ sâu có điện trở suất đất thấp ( lớp đất ẩm mực nước ngầm) Các giếng tiếp địa liên kết với tạo thành hệ thống tiếp địa Hệ thống tiếp địa bổ sung liên kết với hệ thống tiếp địa có trạm để làm giảm trị số điện trở tiếp địa theo quy định quy phạm -Khoan giếng tiếp địa: Giếng tiếp địa khoan với đường kính 130mm Độ sâu giếng thiết kế 30m Mỗi giếng gồm 01 điện cực 16 dài 2,4m 27,6m dây đồng trần 70mm liên kÕt víi b»ng P P mèi hµn Cadweld chóng thả sâu xuống đáy giếng tạo thành điện cực tiếp đất -Xử lý hoá chất giảm điện trở Power Fill cách bơm xuống giếng, sau lấp đất lèn chặt Hoá chất hút ẩm toạ thành dạng rắn bao quanh lấy điện cực Hoá chất len lỏi vào đất tăng bề mặt tiếp xúc điện cực môi trường đất bên giúp giảm điện trở suất đất bảo vệ hệ thống nối đất -Các giếng tiếp địa liên kết với nhau, liên kết lưới liên kết vào hệ thống tiếp đất có trạm 10 Tính toán hệ thống tiếp địa bổ sung Thực tế qua công tác khảo sát ta thấy địa hình có nhiều lớp đất đà nêu phép tính đơn giản ta coi có lớp đất có điện trở suất đặc trưng đà nêu Vì chiều dài ống cọc 30m hệ thống tiếp địa chôn sâu 0,8 m nên coi hệ thống tiếp địa nằm lớp đất có điện trở suất vµ ρ R R R R Ngun TrÝ Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 87 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa Coi hệ thống tiếp địa cần bổ sung nối song song với hệ thống tiếp địa có ¸p dơng c«ng thøc (4.3) RHT = RBS RHC RBS + RHC (4.3) Trong đó: R HT -Trị số tiếp địa trạm cần phải đạt Như đà tính R HT = R R R R 0,989 R BST -Trị số điện trở nối đất cần bổ sung R R R HC -Trị số điện trở nối ®Êt hiÖn cã, R HC = 1,92Ω R R R R Tõ c«ng thøc (4.3) ta suy c«ng thøc (4.4) RBS = RHT RHC RHC − RHT (4.4) Thay số vào công thức 4.4 ta tính R BS = 2,036 R R Giá trị điện trở hệ thống nối đất bổ sung bao giá trị điện trở nối đất hệ thống cọc chôn sâu giá trị điện trở hệ thống lưới, tính toán theo c«ng thøc IEEE (3.13a, 3.15, 3.16, 3.17- sư dơng chương trình tính đà lập) áp dụng cho hệ thống nối đất chôn sâu môi trường không đồng Tính toán kỹ thuật kinh tế cho phương án lắp đặt hệ thống tiếp đất bổ sung U U Phương án : Sử dụng đồng, dây đồng hoá chất đà nêu U Phương án : Sử dụng dây đồng làm liên kết, ống đồng làm cọc U (có tiết diện tương đương với đường kính lỗ khoan (không dùng hoá chất) U Phương án : Sử dụng đồng dây đồng có tiết diện phương U án 1, không sử dụng hoá chất Tính toán cho phương án 1: Nguyễn Trí Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 88 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa Khi sử dụng hoá chất d r xem đường kính lỗ khoan, R R hoá chất bao bọc quanh cọc tạo thành khối đồng thống cọc hoá chất lỗ khoan Trong trường hợp ta lấy lỗ d r =12cm =0,12m hệ R R thống tiếp đất bổ sung phù hợp với thực địa hình vẽ 4.6 Hệ thống tiếp địa trạm có Hệ thống tiếp địa trạm bổ sung Hình 4.6: Sơ đồ bố trí hệ thống tiếp địa trạm bổ sung Từ số liệu khảo sát thực địa trạm biến áp ta có số liệu tính toán thể bảng (4.3) Bảng 4.3: Số liệu tính toán hệ thống tiếp địa trạm 110/35/22kV Kỳ anh Thông số Số liệu Đơn vị ρ1 1500 Ω.m ρ2 450 Ω.m H m R R K1 1,35 K2 5,5 lb 30 m S 10000 m2 h 0,8 m Lc 2000 m dc 0,0092 m R R R R R Ngun TrÝ Dịng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 P P Luận văn tốt nghiệp 89 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa db 0,12 m nb 21 Cọc R R Lần l­ỵt cho thư sè liƯu S, l , n vào chương trình tính đà lập ta có R R số liệu sau: R =7,6982 , R =2,0369Ω, R 12 =2,0681 Ω vµ R=R BS =2,0367 Ω R R R R R R R R Tính kinh tế phương án 1: Bảng 4.4: Tính kinh tế phương án TT I II H¹ng mơc Vật liệu Dây đồng trần 70mm2 Cọc đồng d=14.4mmx2,4m) Hoá chất POWER FILL Mối hàn Cadweld Nhân công Kéo rải dây đồng Lắp ráp cọc đồng Đào đất Lấp đất Đổ hoá chất Khoan giếng (30m) Hàn Cadweld Tổng cộng Đơn vị Số lượng Đơn giá m Cọc kg mối 000 20 747 40 40 500 202 000 37 037 150 000 m cäc m3 m3 kg giÕng mèi 000 20 640 640 747 20 40 438 217 44 158 20 152 000 600 000 713 Thành tiền (đ) 303 893 622 81 000 000 040 000 212 853 622 000 000 60 154 308 876 000 104 340 28 261 120 12 897 280 747 048 12 000 000 268 520 364 047 930 Phương án 2: Sử dụng ống đồng có đường kính lỗ khoan (để đảm bảo trị số tiếp địa phương án (R BS =2,0367 ) Tính kinh tế phương án R R Bảng 4.5: Tính kinh tế phương án Ngun TrÝ Dịng - Cao häc HƯ thèng ®iƯn 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 90 Chương IV TT I II BiÖn pháp giảm trị số tiếp địa Hạng mục Vật liệu Dây đồng trần 70mm2 ống đồng (d=120mm, dài 30m) Mối hàn Cadweld Nhân công Kéo rải dây đồng Lắp ráp ống đồng Đào đất Lấp đất Khoan giếng (30m) Hàn Cadweld Tổng cộng Đơn vị Số lượng Đơn giá m Cäc mèi 000 40 500 20 14 000 000 40 150 000 m cäc m3 m3 giÕng mèi 000 20 640 640 20 40 438 150 000 44 158 20 152 600 000 713 Thành tiền (đ) 367 000 000 81 000 000 280 000 000 000 000 57 302 920 876 000 000 000 28 261 120 12 897 280 12 000 000 268 520 424 302 920 Phương án 3: Khi sử dụng đồng dây đồng trần có tiết diện phương án (thanh đồng có đường kính =16mm, chiều dài 25m, dây đồng trần có tiết diện 70mm ), để đảm bảo trị số tiếp đất bổ sung P P R BS =2,0367 , khối lượng vật tư cần thiết là: R R Bảng 4.6: Khối lượng vật tư phương án TT Vật tư Đơn vị Số lượng Cọc đồng Cọc 38 Dây đồng trần m 3400 Tính kinh tế: Bảng 4.7: Tính kinh tế phương án Nguyễn Trí Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 91 Chương IV TT Hạng mục I Vật liệu Dây đồng trần 70mm2 Cọc đồng (d=16mm, dài 30m) Hoá chất POWER FILL Mối hàn Cadweld Nhân công Kéo rải dây đồng Lắp ráp ống đồng Đào đất Lấp đất Khoan giÕng (30m) Hµn Cadweld Tỉng céng II BiƯn ph¸p giảm trị số tiếp địa Đơn vị Số lượng Đơn giá Thành tiền (đ) m Cọc kg mối 40 500 400 38 525 000 37 037 65 150 000 m cäc m3 m3 giÕng mèi 400 38 088 088 38 65 438 150 000 44 158 20 152 600 000 713 243 400 000 137 700 000 95 950 000 750 000 100 394 825 489 200 700 000 48 043 904 21 925 376 22 800 000 436 345 343 794 825 Nhận xét: Từ ba phương án xét mặt kinh tế hai phương án ba tương đương, phương án ba đòi hỏi số cọc nhiều hơn, số lượng dây đồng nhiều hệ thống tiếp đất phải thi công địa hình rộng phương án 1, gặp nhiều khó khăn địa hình thực tế không đáp ứng được, mặt khác phải tốn nhiều kinh phí cho công tác đền bù ta sử dụng phương án để thiết kế Sau tiến hành thi công thiết kế( phương án 1) vào ngày 22 tháng năm 2006 đà đo xác định giá trị tiếp địa trạm 110kV Kỳ anh sau bổ sung là: 0,69 Đạt yêu cầu quy phạm đề 11 Nhận xét, đánh giá kết -Sử dụng hệ thống nối đất chôn sâu biện pháp hiệu để giảm trị số tiếp đất trạm biến áp có điện trở suất đất cao xuống trị số quy định, sử dụng biện pháp nối đất đơn giản thông thường thực Nguyễn Trí Dũng - Cao học Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp 92 Chương IV Biện pháp giảm trị số tiếp địa -Sử dụng hoá chất để cải tạo đất, thị trường có nhiều loại hoá chất khác theo thí nghiệm đà kiểm chứng nêu sử dụng hoá chất POWER FILL hiệu kinh tế -Trong phần lắp đặt hệ thống tiếp đất bổ sung cho trạm biến áp Kỳ anh để kiểm chứng trị số thực tế thấp tính toán số nguyên nhân sau: Chưa tính xác tác dụng hoá chất làm giảm trị số tiếp địa, Các trị số , lấy giới hạn số sai số phép đo gây R R R R Nguyễn TrÝ Dịng - Cao häc HƯ thèng ®iƯn 2004-2006 Ln văn tốt nghiệp 94 Kết luận Kết luận Qua kết nghiên cứu, tính toán đà trình bày luận văn ta rút số kết luận sau đây: 1.Sự phân bố mật độ sét nước ta không đồng Mật độ sét, số ngày dông sét lớn nằm khu vực vùng ven biển phía bắc tỉnh Quảng ninh, số huyện phía nam, tây nam tỉnh Hoà bình, vùng núi phía tây tỉnh Nghệ an, Thanh hoá, số tỉnh Nam Phước long, Tây ninh, Đồng tháp, Long an, Kiên giang Mật độ sét số ngày dông sét bé bao gồm huyện phía tây nam tỉnh Kon Tum phía tây tỉnh Gia Lai, huyện phía đông nam tỉnh Bình Định, phía đông tỉnh Phú Yên, Khánh Hoà, Ninh Thuận Vì tính toán thiết kế bảo vệ chống sét, thời gian thi công cho công trình điện cần nắm rõ mật độ sét, thời gian cao điểm mùa dông sét để đưa phương án phòng chống sét hiệu quả, an toàn kinh tế Hai đồ phân vùng mật độ sét tập luận văn sở đáng tin cậy cho công tác tra cứu 2.Suất cắt đường dây trung lớn để giảm suất cắt xuống trị số phù hợp theo nhiệm vụ cung cấp điện đường dây cần quan tâm tới việc giảm trị số điện trở tiếp đất Suất cắt biến đổi lớn điện trở cột tăng đến 35 , trị số điện trở chân cột lớn 35 ảnh hưởng đến suất cắt đường dây không nhiều, đường dây qua vùng có điện trở suất đất lớn, việc giảm trị số tiếp địa xuống giá trị phù hợp khó khăn ta cần phải xem xét đến việc tăng chiều dài dòng rò cách điện (trên thực tế sử dụng cách điện Polime thay cho cách điện thường dùng) Đối với đường dây trung áp số lần nhảy máy cắt dẫn đến điện tương đối lớn, mặt khác với đặc thù số lần nhảy máy cắt sét trường hợp tính toán cố tạm thời, không yêu cầu sửa chữa Nguyễn TrÝ Dịng - Cao häc HƯ thèng ®iƯn 2004-2006 Ln văn tốt nghiệp 95 Kết luận thay phận đường dây việc dùng thiết bị tự động đóng lại hợp lý, hiệu cao nhÊt ®èi víi l­íi ®iƯn trung tÝnh nèi ®Êt trùc tiếp Sử dụng điện cực dài thay vào chỗ điện cực ngắn cho tổng chiều dài điện cực không đổi ( n l =n l ) cách hợp lý sÏ R R R R R R R R đạt hiệu việc giảm trị số hệ thống tiếp địa Điện áp tiếp xúc điện áp bước hệ thống nối đất đạt giá trị cho phép tương ứng với giá trị điện trở hệ thống tiếp địa trạm lớn nhiều so với giá trị 0,5 theo quy phạm đề Vì cần phải có nghiên cứu chi tiết để xác định xác giá trị cần thiết hệ thống nối đất cấu trúc địa chất đất, điều kiện cụ thể không cần thiết phải đưa giá trị 0,5 gây tốn kém, lÃng phí, đặc biệt vùng có điện trë st ®Êt cao ViƯc thiÕt kÕ hƯ thèng tiếp đất trạm biến áp cần phải biết xác cấu hình địa chất khu vực để có phương án hợp lý vùng có địa chất phức tạp sử dụng chương trình 2D chuyên dụng (Phần mền Mỹ có Công ty Công nghệ Địa Vật lý) để thấy toàn cảnh cấu hình địa chất Nên sử dụng hệ thống tiếp địa tầng sâu hoá chất làm giảm điện trở suất đất thị trường có GEM, POWER FILL, EEC, SAN EARTH, RES LO, (đặc biệt ý sử dụng hoá chất POWER FILL có giá trị ®iƯn trë st thÊp nhÊt- ®· ®­ỵc kiĨm chøng) ®Ĩ thiết kế hệ thống tiếp địa trạm khu vực có điện trở suất đất cao, nhằm đảm bảo trị số tiếp địa theo quy định với chi phÝ hỵp lý nhÊt Ngun TrÝ Dịng - Cao häc Hệ thống điện 2004-2006 Luận văn tốt nghiệp ... cao công việc cần thiết Để giải vấn đề nêu đà thực đề tài Phân tích phương pháp làm giảm trị số tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, áp dụng thực tế vào trạm biến áp 25000KVA- 110/ 35/ 22kV Kỳ. .. trạm biến áp Lựa chọn phương pháp tính toán nối đất trạm biến áp Các giải pháp làm giảm trị số hệ thống tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, áp dụng thực tế trạm biến ¸p 110kV Kú Anh, Hµ tÜnh... biến áp điển hình 3.5 Kết luận 67 Chương IV :Những biện pháp làm giảm trị số hệ thống tiếp địa 68 vùng có điện trở suất đất cao 4.1.Hệ thống tiếp địa vùng có điện trở suất đất cao, biện 68 pháp