Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn kết cấu phân pha của đường dây siêu cao áp

TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TRẠM BIẾN ÁP 220/110 kV

Để bảo vệ sét đánh trực tiếp ở các nhà máy điện và trạm biến áp cần dùng cột thu lôi. Nếu đặt cột thu lôi trên các kết cấu của trạm phân phối điện ngoài trời và dùng dây chống sét để bảo vệ cho đoạn dây dẫn nối từ xà cuối của trạm đến cột đầu tiên của đường dây thì chúng sẽ được nối đất chung vào hệ thống nối đất của trạm. Vì vậy khi sét đánh vào dây thu lôi hay vào dây chống sét thì toàn bộ dòng điện sét sẽ đi vào hệ thống nối đất của trạm và do đó làm tăng thế của các thiết bị được lối đất chung với hệ thống nối đất của trạm.

- Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn dây của máy biến áp, vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa 2 điểm nối vào hệ thống nối đất của cột thu lôi và vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn hơn 15 m. - Có thể nối dây chống sét bảo vệ đoạn đến trạm vào hệ thống nối đất của trạm nếu như khoảng cách từ chỗ nối đất của trạm đến điểm nối đất của máy biến áp lớn hơn 15 m. Nhưng kinh tế nhất là dùng cột thu lôi có giá đỡ bằng gỗ nếu như độ cao h của cột thu lôi không quá 20 m và giá đỡ bằng cột bê tông cốt thép đối với cột thu lôi cao quá 20 m, khi đó nên tận dụng cốt thép của cột làm dây dẫn dòng điện sét từ phần thu sét đến hệ thống nối đất.

Các phần bên ngoài giống như các trường hợp một cột còn phần bên trong được giới hạn bởi vòng tròn đi qua 3 điểm hai đỉnh cột và điểm ở giữa có độ cao h0, mặt cắt thẳng đứng theo mặt phẳng vuông góc đặt giữa hai cột của phạm vi bảo vệ được vẽ giống như một cột có độ cao h0, từ hai mặt cắt này có thể vẽ được phạm vi bảo vệ của các mức cao khác nhau. Để tính được độ cao tác dụng ha của các cột chống sét trên mặt bằng bản vẽ coi những nhóm cột đó như những đa giác hình học, từ đó xác định được bán kính đường tròn ngoại tiếp đa giác đó. Để tính được độ cao tác dụng ha của các cột chống sét trên mặt bằng bản vẽ coi những nhóm cột đó như những đa giác hình học từ đó xác định được bán kính đường tròn ngoại tiếp đa giác đó.

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP 220/110 kV

Nhưng việc giảm trị số của điện trở nối đất sẽ làm tăng giá thành xây dựng lên nhiều vì số lượng kim loại tăng lên, do đó cần phải qui định trị số cho phép của điện trở nối đất. - Nếu hệ thống có thiết bị bù thì dòng điện tính toán I là phần dòng điện còn lại hay chưa được bù của dòng điện ngắn mạch chạm đất trong mạng khi đã cắt đi thiết bị bù có công suất lớn nhất, nhưng chú ý là không được quá 30 A. 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, còn cần phải chú ý đến việc cải thiện sự phân bố thế trên trên toàn diện tích của trạm.

Trong phạm vi đồ án này ta chỉ xét nối đất tự nhiên của trạm là hệ thống dây chống sét - điện trở của cột điện của đường dây 110 kV, 220 kV tới trạm. Trong lưới điện trung tính cách đất khi trị số điện trở nối đất đã đảm bảo thì không cần thực hiện nối đất nhân tạo, tuy nhiên lưới 220 kV và lưới 110 kV là lưới trung tính nối đất dòng điện ngắn mạch lớn cho nên ta vẫn phải thực hiện nối đất nhân tạo và yêu cầu điện trở nối đất nhân tạo là RNT ≤1 Ω và đảm bảo yêu cầu về nối đất chống sét. Tuy nhiên cần kiểm tra thêm về điều kiện nối đất chống sét, nếu như đã đảm bảo về điều kiện nối đất chống sét thì không cần phải tiến hành nối đất bổ sung, còn nếu không đảm bảo yêu cầu của nối đất chống sét thì cần phải tiến hành nối đất bổ sung.

Khi có dòng điện sét đi vào bộ phận nối đất và tốc độ biến thiên của dòng điện sét theo thời gian rất lớn trong thời gian đầu điện cảm của khu vực nối đất rất lớn sẽ ngăn cản không cho dòng điện sét đi tới phần cuối của điện cực khiến cho điện áp phân bố không đều. Từ công thức trên ta thấy rằng khi dòng tản trong đất là dòng điện một chiều hoặc dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp thì ảnh hưởng của L là không đáng kể và bất kỳ hình thức nối đất nào (thẳng đứng hay nằm ngang) cũng đều biểu thị trị số điện trở tản. Khi dòng điện đi vào trong đất là dòng điện sét, tham số biểu thị của nối đất tùy thuộc vào tương quan giữa hằng số thời gian T và thời gian đầu sóng của dòng điện.

Với T<< τđs quá trình quá độ diễn ra rất nhanh, khi dòng điện sét đạt tới trị số cực đại thì quá trình quá độ cũng kết thúc và hệ thống nối đất thể hiện như một điện trở tản, trường hợp này ứng với trường hợp nối đất tập trung. Nếu điện cực dài, l lớn, hằng số thời gian lớn có thể đạt đến τđs và tại thời điểm dòng điện sét đạt tới trị số cực đại, quá trình quá độ chưa kết thúc, nối đất thể hiện như một tổng trở Z và có trị số rất lớn so với trị số điện trở tản. Trong hệ thống bảo vệ chống sét cho trạm thì hệ thống nối đất chống sét được nối chung với mạch vòng nối đất an toàn, tạo thành một hệ thống nối đất chung (chỉ áp dụng cho trạm có cấp điện áp lớn hơn 10 kV).

Khi có dòng điện sét đi vào hệ thống nối đất, tổng trở xung kích Zxk có thể lớn gấp nhiều lần so với điện trở nối đất an toàn và điện áp trên các bộ phận nối đất có thể cao dẫn đến phóng điện ngược tới các thiết bị điện của trạm. Vì Uđ = 734 kV > U50%MBA = 460 kV nên phương án nối đất mạch vòng kết hợp với đóng cọc xung quanh mạch vòng chưa đảm bảo yêu cầu nối đất chống sét, để đảm bảo an toàn cho thiết bị thì ta phải tiến hành nối đất bổ sung. Như vậy với việc kiểm tra phương án nối đất mạch vòng kết hợp với thanh đóng xung quanh mạch vòng và phương án nối đất mạch vòng có nối đất bổ sung, thì phương án nối đất mạch vòng có nối đất bổ sung đảm bảo về yều cầu của nối đất an toàn và nối đất chống sét.