Dũng chạm đất khi pha A chạm đất là: . ' A I = 1 2 3 o X X X . E = 1 3 2 o X X . E (1.17) Điện ỏp cỏc pha: CN BN AN U U U A B C N(1)
- 28 - . ' A U = 0 . ' B U = . . 1 1 ( ) 2 A o B o E X X U X X Tỉ số
cú trị số bộ hơn 1. Vỡ vậy, nếu X0 X1 ta cú cỏc giỏ trị của
. ' B U <U.B , . ' C U < . C U .
Nếu X0 X1 ta cú cỏc giỏ trị của
. ' B U >U.B , . ' C U > . C U . Khi 1 o X X 3 thỡ điện ỏp ' B U , ' C
U luụn cú giỏ trị khụng lớn hơn 0,8Ud, tức là lỳc đú ta cú hệ thống đó đạt tới nối đất hiệu quả.
Thực tế cỏc hệ thống, với 1km đường dõy X0 X1 nờn khi chiều dài đường dõy tăng thỡ tỷ số
1
o
X
X cũng tăng và cú thể vượt quỏ giỏ trị
1
o
X
X = 3, cú nghĩa là lỳc này nối đất trực tiếp khụng phải là nối đất hiệu quả (ngay cả khi điện trở nối đất bằng 0) và khụng thể chọn cỏch điện của thiết bị theo điện ỏp pha được.
Ngày nay ở Việt Nam cũng như trờn thế giới, phương thức nối đất trực tiếp được nhiều nước ỏp dụng khụng chỉ cho những cấp điện ỏp cao (U ≥ 110kV) mà cũn được ỏp dụng cho cỏc lưới điện trung thế bởi những hiệu quả rừ rệt mà trong thực tế vận hành đó chứng minh được điều đú.
Ở lưới điện cú trung tớnh cỏch đất, khi xảy ra chạm đất một pha sẽ sinh ra hiện tượng hồ quang chỏy lập loố khụng ổn định, hiện tượng này là nguyờn nhõn dẫn đến quỏ điện ỏp, cú thể lờn đến 2,5-3 lần điện ỏp định mức. Trong mạng điện 6- 20kV, dự trữ cỏch điện lớn, vỡ vậy quỏ điện ỏp do hồ quang chỏy lập loố khụng nguy hiểm. Tuy nhiờn với lưới điện 20-35kV cú dự trữ cỏch điện thấp hơn thỡ quỏ điện ỏp cú thể làm phỏ hỏng cỏch điện ở những vị trớ yếu gõy nờn sự cố ngắn mạch hai pha hoặc ba pha rất nguy hiểm.
Cỏc mạng điện cú cấp điện ỏp từ 110kV trở lờn đều cú trung tớnh nối đất trực tiếp vỡ cỏc lý do sau đõy:
- 29 -
- Dũng điện dung của nú lớn do điện ỏp cao và chiều dài đường dõy lớn và hiện tượng hồ quang chỏy sẽ gõy nguy hiểm đến cỏc pha bờn cạnh. Mặt khỏc, dũng chạm đất cú thành phần tỏc dụng khụng được cuộn dập hồ quang triệt tiờu, do vậy hồ quang khú dập tắt và cuộn dập hồ quang sẽ khụng cũn tỏc dụng.
- Chi phớ về cỏch điện giảm nhiều do cỏch điện chỉ phải chịu mức điện ỏp pha trong chế độ vận hành bỡnh thường cũng như chế độ sự cố. Đối với mạng điện từ 110kV trở lờn, cỏch điện của đường dõy và thiết bị thiết kế ở mức điện ỏp dõy là khụng kinh tế.
Tuy vậy, mạng điện ba pha trung tớnh nối đất trực tiếp cũng cú những nhược điểm sau:
- Khi xảy ra chạm đất một pha là ngắn mạch, dũng điện ngắn mạch một pha là rất lớn, rơ le bảo vệ đường dõy sẽ tỏc động cắt đường dõy sự cố, làm giỏn đoạn cấp điện cho phụ tải. Để nõng cao hiệu quả làm việc của mạng điện, nờn dựng cỏc bảo vệ theo từng pha hoặc phải trang bị tự động đúng lại cho đường dõy vỡ trong thực tế vận hành phần lớn cỏc sự cố là ngắn mạch một pha và cú tớnh chất thoỏng qua.
- Dũng điện ngắn mạch một pha lớn nờn thiết bị nối đất phức tạp và đắt tiền. - Dũng ngắn mạch một pha cú những trường hợp cũn lớn hơn cả dũng ngắn mạch ba pha. Để hạn chế nú phải tăng điện khỏng thứ tự khụng bằng cỏch khụng nối đất trung điểm một vài mỏy biến ỏp của hệ thống hay nối đất trung tớnh qua điện trở hoặc điện khỏng.
KẾT LUẬN
Chương này đó khỏi quỏt cỏc dạng QĐA tồn tại trong lưới điện trung ỏp và đỏnh giỏ cỏc xỏc suất xảy ra của nú. QĐA của lưới điện trung ỏp cú nguồn gốc từ cỏc QĐA khớ quyển và QĐA thao tỏc. Nghiờn cứu QĐA khớ quyển trước hết cần xỏc định xỏc suất xuất hiện cỏc cỳ sột cú biờn độ lớn và đầu súng dốc cũng như cường độ hoạt động của sột trong khu vực. Với QĐA thao tỏc, phỏt sinh do cỏc thao tỏc đúng cắt và sự cố trong lưới điện, bao gồm QĐA quỏ độ (Transient
- 30 -
Overvoltage) và QĐA tạm thời (TOV). TOV là dạng QĐA thao tỏc chủ yếu quan tõm xem xột ở lưới điện trung ỏp, trong đú tập trung nghiờn cứu QĐA phỏt sinh trờn cỏc pha lành khi cú sự cố chạm đất một pha do cú xỏc suất xảy ra là lớn nhất.
TOV đặc trưng bởi biờn độ QĐA và thời gian tồn tại của TOV. Hai thụng số này của TOV khi xảy ra ngắn mạch chạm đất một pha ở lưới trung ỏp phụ thuộc chủ yếu vào tỉ số X0/X1 của lưới điện, tức phụ thuộc vào chế độ nối đất trung tớnh cũng như vấn đề vận hành tương ứng của lưới điện với cỏc chế độ nối đất trung tớnh khỏc nhau.
- 31 -
CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ QUÁ ĐIỆN ÁP DO CHẠM ĐẤT MỘT PHA TRONG LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP
Ở chương 1 ta đó thấy biờn độ quỏ điện ỏp do ngắn mạch chạm đất một pha phụ thuộc chủ yếu vào tỉ số X0/X1. Tỉ số X0/X1 của phần lưới điện nhỡn từ phớa điểm sự cố phụ thuộc vào sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch cũng như thứ tự khụng của lưới điện. Đối với sơ đồ thay thế thứ tự khụng, kộo dài từ điểm sự cố đi về hai phớa đường dõy và kết thỳc ở phần tử MBA cú cuộn dõy đấu tam giỏc hoặc đấu sao cú trung tớnh cỏch điện. Sơ đồ thay thế thứ tự khụng của MBA hoàn toàn rừ ràng, vấn đề cũn lại là xỏc định tổng trở thứ tự khụng của đường dõy tải điện.
2.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN TỔNG TRỞ THỨ TỰ KHễNG CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN
2.1.1. Khỏi niệm cơ bản về tổng trở trong hệ tọa độ pha ABC
Xột lưới điện ba pha trung điểm nối đất khụng cú dõy chống sột hoặc cỏc vật dẫn khỏc đi kốm, dũng điện khộp mạch qua đất trở về nguồn. Từ hỡnh vẽ 2.1, mạch điện xem xột cú 3 mạch vũng dũng điện pha A, B và C, mỗi mạch đều khộp vũng qua đất, đặc trưng bởi điện trở đất RG do đú dũng điện đất IG là tổng của ba dũng điện pha IA, IB, IC: IG IA IB IC