- ĐDK điệnáp đến1kV khôngđược che chắn bởi các cây cao, nhà cao
3. Cơ sở lý thuyết
Khi xảy ra sự cố chạm đất thì đất dẫn dòng sự cố sẽ luân chuyển giữa vị trí xảy ra sự cố và máy biến áp (MBA). Để thiết lập đường dẩn trở về có điện trở thấp cho dòng sự cố, hệ thống nối đất như làm một vật liệu dẩn điện, điện trở thấp kết nối giữa đất và trung tính của mạng lưới tương ứng xảy ra sự cố (ví dụ như tại trụ điện). Một hệ thống nối đất chủ yếu bao gồm các thành phần dẩn điện như dây, cọc… các thành phần này tiếp xúc trực tiếp với đất vì thế cho phép dòng điện chạy giữa đất và trung tính. Càng nhiều thành phần dẫn điện thì hệ thống nối đất càng tốt (điện trở thấp)
Hình 1: Phân bố điện thế khi sự cố chạm đất
Hình 1 biểu diển phân bố điện thế trong sự cố chạm đất tại trụ của đường dây truyền tải trên không. Dòng điện trở về đi qua đất tạo nên sự gia tăng điện thế của hệ thống nối đất và trụ điện nơi xảy ra sự cố. Điện thế đất tham chiếu tương trưng vùng màu xanh lá. Trong vùng lân cận của hệ thống nối đất và vùng lân cận của trụ xảy ra sự cố tạo nên tăng điện thế hình nón hướng lên và hình nón hướng xuống, phù hợp với lý thuyết trường điện từ.
Kết quả độ gia tăng điện thế đất VG như là điện áp giữa hệ thống nối đất và vị trí xa vô cùng. Trong thực tế điện thế của vị trí xa thì được hình dung bởi vùng phẳng (V = 0) xung quanh vùng gia tăng hệ thống nối đất. Vùng này được xem như không chịu ảnh hưởng bất kỳ hệ thống nối đất nào khác. Theo đó tổng trở đất ZG được định nghĩa như sau:
ZG =
Một độ tăng điện thế lớn tương ứng tổng trở đất cao thể hiện thông qua tiếp xúc xấu đến vùng đất tham chiếu. Để giảm tổng trở đất của hệ thống nối đất cần phải mở rộng thêm thành phần điện dẫn của mạng lưới hoặc thay thế những thành phần dẫn điện xấu (mục nát, thối rữa). Hướng dẫn đo tổng trở nối đất ở mục 4
Hình 2: Gradient điện thế lưới đất
Hình 3: Đi n áp bệ ước, đi n áp ti p xúcệ ế
Hình 2 và 3 thể hiện tăng điện thế chi tiết của lưới nối đất. Một cách minh họa cho đơn giản rút ra từ hình 1 đường biểu diễn điện thế bên trong hệ thống nối
đất thì không bằng phẳng, do đó điện áp bước và điện áp tiếp xúc phải được xem xét bên trong và bên ngoài trạm để đảm bảo an toàn cho người.
Điện áp tiếp xúc được định nghĩa như là sự chênh lệch điện thế giữa đối tượng được tiếp đất và vị trí với khoảng cách 1m. Điều này đã giả định trường hợp xấu nhất người chạm vào đối tượng có cánh tay dài nhất là 1m.
Điện áp bước được định nghĩa như sự chênh lệch điện thế giữa hai vị trí với khoảng cách là 1m. Điều này đã giả định trường hợp xấu nhất người có bước chân lớn 1m.
Hình 4: Dòng điện cho phép qua người và điện áp bước& tiếp xúc
- Xanh lá : Tiêu chuẩn IEEE do Dalziel dòng điện cho phép qua người 50 kg - Màu Tím : Tiêu chuẩn IEEE do Dalziel dòng điện cho phép qua người 70 kg - Màu Đỏ : Tiêu chuẩn IEEE do Biegelmeiers đường cong Z
- Màu Xanh: Tiêu chuẩn EN 50522 (châu âu)
Tiêu chuẩn 50522:2011 và IEEE 80-2000 khuyến cáo giới hạn điện áp bước, điện áp tiếp xúc theo dòng điện qua người cho phép như hình 4. Hơn nữa IEEE 80 còn đề xuất đến 3 đường giới hạn khác nhau (theo Biegelmeiers và Dalziel 70 & 50) nhưng không dứt khoát rỏ ràng theo đường nào cả. Dòng điện qua người cho phép phụ thuộc vào thời gian sự cố lớn nhất, thời gian dòng sự cố
lớn hơn thì dòng điện qua người cho phép nhỏ hơn. Để đánh giá điện áp bước (Ub) và điện áp tiếp xúc (Utx) cả hai tiêu chuẩn trên đều xem tổng trở người là 1 KΩ. Đều này có nghĩa rằng Ub và Utx cho phép thì giống giá trị trên hình 4 nhân giá trị dòng điện qua người cho phép bằng cách đọc trên trục đứng với đơn vị là V. Tuy vậy việc đo và đánh giá Ub và Utx của cả 2 tiêu chuẩn được xác định gần như nhau. Việc đo Ub, Utx được chỉ dẫn trong mục 5.
Thông thường các đường dây trên không thì được trang bị với một dây nối đất điều đó dẫn đến sự chia dòng khi có sự cố chạm đất. Điều này có nghĩa một phần dòng điện sự cố trở về thông qua dây nối đất (dây chống sét) và phần còn lại trở về thông qua đất. Kết quả là độ tăng điện thế đất (GPR) thấp hơn cũng như là Ub, Utx thấp hơn bởi vì chúng chỉ tạo nên chỉ dòng điện qua đất (dòng điện lưới đất IG). Vấn đề này cũng áp dụng cho trang bị cho cáp có vỏ giáp dẫn điện (shield). Cách đo hệ số giảm nhỏ này được hướng dẫn ở mục 6.