D. Bố cục đề tài
2.2.4. Hệ thống nối đất hiệu quả
Thực tế của việc nối đất có các dạng sau:
a) Hệ thống nối đất điện tr ở:
Một hệ thống nối đất qua điện trở điển hình được vẽ trên Hình 2.11. Thông thường, điện trở có trị số cao hơn đáng kể so với điện kháng HT tại vị trí lắp đặt điện trở. Từ đó dòng ngắn mạch (NM) chạm đất bị giới hạn do chính điện trở này. Trong những trường hợp đặc biệt khác như đường dây dài điện áp cao hoặc HT có mạng cáp lớn dòng điện dung là bé so với dòng điện trở nên có thể bỏ qua.
Một xem xét quan trọng trong HT nối đất điệ n trở là tổn thất công suất ở điện trở trong lúc sự cố chạm đất.
b. Hệ thống nối đất hiệu quả :
Về mặt ý nghĩa thuật ngữ nối đất hiệu quả đã được thay thế cho từ cũ là nối đất trực tiếp. Một trung tính MBA có thể được nối đất trực tiếp mà ở đó không có tổng trở giữa trung tính và đất. Tuy nhiên dung lượng của MBA được nối đất trực tiếp như thế có thể rất bé so với qui mô HT để có thể ảnh hưởng đến việc ổn định điện áp trên các pha đối với đất khi có NM chạm đất xảy ra. Điều này đặc biệt trong trường hợp các MBA nối đất nhỏ được dùng để c ấp nguồn dòng TTK cho bảo vệ rơle.
Theo tiêu chuẩn AIEE (Viện kỹ sư điện Hoa Kỳ ) mục 32-1.05 và ANSI (ViệnTiêu chuẩnQuốc gia Hoa Kỳ) C62.92 đã định nghĩa nối đất hiệu quả như sau:
“ Một HTĐ hay một phần tử của HT có thể đư ợc xem là nối đất có hiệu quả khi tất cả các điểm trên hệ thống hay một phần xác định của HT khi tỉ lệ điện kháng TTK đối với điện kháng TTT (thứ tự thuận) không lớn hơn 1 trong bất kỳ điều kiện vận hành nào và với bất kỳ số lượng dung lượng nguồn phát như thế nào.”
Một ví dụ về hệ thống nối đất hiệu quả :
Hình 2.12. Ví dụ mạng điện nối hiệu quả.
Trên cơ sở nguồn phát tại TG A, điện kháng TTT và TTN ứng với ngắn mạch tại TG A là như sau:
Do đó dòng ngắn mạch 3 pha là: IN3 = 100 / 32 = 3,12 Iđm Tỷ số: 0 X / 1 X = 7/ 32 = 0,219
Với NM tại TG B, cách TG A 130km, điện kháng TTT và TTN tăng lên 34% và điện kháng TTK là 120 % của đường dây truyền tải.
Lúc này: 1 X = 2 X = 25 +7 + 34 = 66% ; 0 X = 7 + 120 = 127 % Dòng ngắn mạch 3 pha là:IN(3) = 100 / 66 = 1,51 Iđm Dòng ngắn mạch 1 pha là:IN(1) = 300 / (66 +66 + 127) = 1,16 Iđm Tỷ số: 0 X / 1 X = 127/ 66 = 1,92 Với NM tại TG A có tỉ số: 0 X / 1 X = 0,219 thì điện áp pha với đất bằng khoảng 0,9
pđm
U (
0
R / 1
X khoảng 0,1 nếu không có điện trở tại nơi NM). Với sự cố tại
TG B, tỉ số tương ứng 0
X / 1
X = 1,92 và điện áp pha - đất trên pha không sự cố khoảng 1,15
pđm
U .
c) Nối đất qua điện kháng :
Hình 2.13. HT nối đất qua điện kháng.
Tiêu chuẩn AIEE (Viện kỹ sư điện Hoa Kỳ) số 32-1.08 (thay đổi từ 35.15.215 ) và ANSI (Viện quốc gia Hoa Kỳ) C62.92 đã xác định:
“ Điện kháng nối đất _điện kháng nối đất có ý nghĩa là nối đất qua tổng trở mà thành phần chính của nó là điện kháng .
Lưu ý: Điện kháng có thể được đặt hoặc trực tiếp trong dây nối xuống đất hay gián tiếp bằng cách gia tăng điện kháng của mạch vòng trở về đất. Cách sau có thể thực hiện bằng cách tăng chủ định điện kháng TTK của các thiết bị nối đất hay bằng cách cho phép cách ly một số mạch nối từ trung tính thiết bị xuống đất ’’.
Theo định nghĩa này nối đất qua điện kháng bao hàm thành phần tham gia của điện kháng trong phần nối đất. Với ý nghĩa này HT nối đất qua điện kháng không phải là nối đất trực tiếp, nó có thể là nối đất hiệu quả hay không, hoặc có thể là nối đất cộng hưởng hay không. Như đã trình bày nối đất qua điện kháng được x ác định về mặt tỉ số điện kháng
0
X / 1
X , một HT là nối đất qua điện kháng khi 0
X / 1
X > 3 nhưng nhỏ hơn trị số cần thiết cho nối đ ất cộng hưởng. Việc đặt một điện kháng bé theo định nghĩa này giữa trung tính máy phát hay MBA với đất mà để cho trị số
0
X / 1
X > 3, HT được xem như là nối đất qua điện kháng .
Ví dụ HTĐ ở Hình 2.12 có thể chuyển thành nối đất điện kháng nếu kháng điện có trị số điện kháng đủ lớn được nối giữa trung tính MBA và đất tại TG A.
Nếu điện kháng có trị số 16 Ohm ở tần số công nghiệp được sử dụng sẽ tương đương với 8,4% ở cấp 25.000kVA.
Lúc này: 0 X = 3 x 8,4 + 7 = 32,2% ≈ 1 X = 2 X
Có nghĩa là điện kháng TTK trở nên bằng với điện kháng TTT và TTN. Do đó dòng NM một pha tại TG A bằng với dòng NM 3 pha.
Vậy nếu dòng NM chạm đất cao ở MBA nối đất trực tiếp cần phải có MC (máy cắt) công suất cắt lớn hơn khả năng cần thiết đối với NM 3 pha thì việc thêm vào điện kháng sẽ khắc phục được điều này.
Tại TG B dòng NM 1 pha là: I1N = 300/(66 + 66 + 152) = 1,06 Iđm. Tỉ số: 0 X / 1 X = 152/66 = 2,30
Như vậy, việc thêm vào một điện kháng tại TBA nguồn có thể làm dòng NM 1 pha hay 3 pha bằng nhau mà không gây sự thay đổi lớn ở dòng NM 1 pha cực tiểu hay điện áp ở pha cực đại với đất.
Việc lắp đặt một trị số điện kháng tính toán như thế không đủ để thay đổi cấp HT từ nối đất hiệu quả sang nối đất điện kháng cũng như sự dịch chuyển trung tính không xảy ra với NM chạm đất. Điều này áp dụng thích hợp trong vùng gần TG A, nhưng không hợp lý ở vùng gần TG B.
Nếu một điện kháng trung tính 50 Ohm được l ắp đặt tại TG A, trị số điện kháng TTK tại vị trí này trở thành 86%. Tại TG A tỉ số 0 X / 1 X = 86/32 = 2,7 Tại TG B tỉ số 0 X / 1 X = 206/66 = 3,1
Do đó trên cơ sở xác định của AIEE và ANSI ở trên, HT xem như nối đất hiệu quả tại TG A còn tại TG B thì không. Như vậy đối với hệ thống như Hình 2.11, trung tính có trị số điện kháng nối đất 50 Ohm thì được xem như nối đất qua điện kháng .
Chương III:
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN
CÁC PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT LƯỚI TRUNG ÁP .