Thiết kế hệ thống chống sét và nối đất cho trạm biến áp 110/22 kV

KHÁI NIỆM CHUNG

Tác dụng của nối đất là tản nhanh dòng điện và giữ mức điện thế thấp trên các vật được nối đất khi có phóng điện sét hay khi cách điện của vật bị hư hỏng. - Nối đất làm việc: nhiệm vụ của nối đất này là đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị hoặc của một số bộ phận của thiết bị theo chế độ làm việc đã quy định sẵn. Nối đất an toàn (bảo vệ): có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người khi cách điện bị hư hỏng.

Thực hiện nối đất an toàn bằng cách đem nối đất mọi bộ phận kim loại bình thường không mang điện ( vỏ máy, thùng máy biến áp, máy cắt điện, các giá đỡ kim loại, chân sứ…). Khi cách điện bị hư hỏng, trên các bộ phận này sẽ xuất hiện điện thế nhưng do đã được nối đất nên giữ được mất điện thế thấp…do đó đảm bảo an toàn cho người tiếp xúc với chúng. - Nối đất chống sét: nhằm tản dòng điện sét trong đất (khi có sét đánh vào cột thu sét hoặc trên đường dây) để giữ cho điện thế tại mọi điểm trên thân cột không quá lớn…do đó hạn chế được các phóng điện ngược tới công trình cần bảo vệ.

- Ngoài ra , ở các nhà máy điện và trạm biến áp về nguyên tắc là phải tách rời hệ thống nối đất làm việc và an toàn để đề phòng khi dòng điện ngắn mạch lớn( hay dòng điện sét ) đi vào hệ thống nối đất làm việc sẽ không gây điện thế cao trên hệ thống nối đất an toàn. Nhưng trong thực tế điều đó khó thực hiện vì nhiều lý do, cho nên thường chỉ dung một hệ thống nối đất để làm hai nhiệm vụ. Do đó hệ thống nối đất chung ấy phải thỏa mãn các yêu cầu của các thiết bị, cần có điện trở nối đất bé nhất.

Nếu điện trở nối đất tự nhiên đó thừa món cỏc yờu cầu của thiết bị cú dũng điện ngắn mạch, chạm đất bộ thỡ khụng cần làm them nối đất nhân tạo nữa. Nhưng đối với các thiết bị có dòng điện ngắn mạch, chạm đất lớn thì cần phải nối đất nhân tạo và yêu cầu trị số điện trở nối đất nhân tạo vẫn phải nhỏ hơn 1Ω.

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT AN TOÀN

Ngoài việc đảm bảo trị số điện trở nối đất đã qui định và giảm nhỏ điện trở nối đất của trạm và nhà máy điện, còn phải chú ý đến việc cải thiện sự phân bố thế trên toàn diện tích của trạm. Lkv: chiều dài khoảng vượt của đường dây( khoảng cách giữa hai cột) số lượng dây chống sét trên các đường dây tải điện. Trước khi tính toán nối đất an toàn phải lợi dụng nối đất tự nhiên có sẵn trong đất, cú thể là cỏc ống nươc ngầm, cỏc cỏp ngầm vừ kim loại chụn trong đất, các móng của công trình, các điện trở nối đất ở các cột điện ở các đường dây.

Rcs-c là điện trở của dây chống sét trong một khoảng vượt (Ω) M: là số lượng cột trên một xuất tuyến đường dây tải điện. - Ứng với mỗi cấp điện áp thì có khoảng vượt tương ưng là như nhau. K là hệ số phụ thuộc hình dạng nối đất ptt là điện trở suất tính toán và được xát định ptt = pdo.

L : là chiều dài toàn bộ thanh nối( chu vi trạm phân phối) d: là đường kín thanh nối (m). k: là hệ số phụ thuộc hình dáng của hệ thống nối đât ρtt: là điện trở suất tính toán và được xát định. Chọn khoảng cách giữa các cọc al=1. Nếu chọn hệ thống nối đất nhân tạo gồm nhiều cọc và thanh nối. Khi đó trị số điện trở của hệ thống nối đất gồm n cọc liên kết với nhau bằng thanh nằm ngang được xác định bởi công thức sau:. ηclà hệ số sử dụng của cọc không tính đến ảnh hưởng của thanh ηtlà hệ số sử dụng của thanh đối với tổ hợp cọc nghĩa là khi thanh có cọc bố trí dọc theo thanh. Tra bảng xác định ηc, ηt. a) Tính toán nối đất tự nhiên. Đây là mạng trung tính trực tiếp nối đất hay còn gọi là mạng điện có dòng chạm đất lớn, nên phải thực hiện nối đất nhân tạo xung quanh mạch vòng của trạm và điện trở nối đất của trạm thỏa mãn điều kiện Rnt ≤1 (Ω). Khi người vận hành đi lại trong trạm đảm bảo điện áp bước và tiếp xúc không gây nguy hiểm cho người. b) Nối đất nhân tạo. Tra phụ lục PL03: Trị số trung bình của hệ số Km ứng với các loại nối đất.

TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT

Trong dó: Zxk : là điện trở xung kích của nối đất phân bố dài(Ω) Is là biên độ dòng điện sét (KA). Khi cường độ điện trường trong đất đạt đến một trị số nào đó thì trong đất phát sinh các quá trình lý hoá phức tạp làm cho điện trở suất của đất thay đổi nếu cường độ trường đạt đến trị số tới hạn thì trong đất sẽ có hiện tượng phóng điện. Kết quả là xung quanh điện cực hình thành khu vực có hồ quang, có tia lửa, do đó có thể xem là kích thước của điện cực tăng lên và điện trở nối đất sẽ giảm.

Nối đất phân bố dài là dùng những thanh nối đất rất dài để làm điện cực. Quá trình quá độ của sự phân bố điện áp dọc theo chiều dài điện cực.Quá trình phóng điện trong đất. Nhưng để đơn giản bỏ qua ảnh hưởng của quá trình phóng điện tia lửa trong đất và coi như điện trở suất của đất là không đổi ρ =const; do đó trong tính toán tổng trở xung kích của nối đất phân bố dài thì sơ đồ thay thế tương tự như sơ đồ thay thế của đường dây trên không.

Mặt khác, điện trở bản thân điện cực bé hơn rất nhiều so với điện cảm của nó và ảnh hưởng của điện dung C cũng rất nhỏ so với ảnh hưởng của điện dẫn G nên bỏ qua R và C, vì vậy trong sơ đồ thay thế chỉ còn lại điện cảm L và điện dẫn G. * Xác định điện trở xung kích cho cột thu lôi độc lập:để không gây phóng điện ngược từ cột thu lôi đến công trình, cần tìm Rxk theo yêu cầu. Nối đất bổ sung dùng hình thức nối đất tập trung đặt ở tất cả các chân của cột thu sét.

Bằng phương pháp đồ thị, xác định được các giá trị xk ( thường lấy 4 nghiệm xk). Tra phụ lục PL03: Trị số trung bình của hệ số Kmset ứng với các loại nối đất. Vì để không có phóng điện ngược ta phải tiến hành nối đất bổ sung - Chọn thanh nối đất bổ sung là loại thép dẹp có: chiều dài l =.

Như trên ta có sơ đồ thay thế của hệ thống nối đất gồm điện cảm và điện dẫn. Nhờ phép biến đổi Laplace ta tìm được giá trị của tổng trở sóng đầu vào hệ thống nối đất bổ sung.