CHƯƠNG 3 VẤN ĐỀ NỐI ĐẤT PHA CỦA HỆ THỐNG CÁP NGẦM TRUNG ÁP
3.6 THIẾT BỊ GIỚI HẠN ĐIỆN ÁP VỎ
Như kết luận ở mục 3.5 các tuyến đường dây cáp ngầm cần phải có thiết bị giới hạn điện áp để bảo vệ quá điện áp võ cáp.
Tụ điện dùng làm thiết bị hạn chế diện áp vỏ cáp là tốt nhất, nhưng giá thành Tụ điện quá đắt và lắp đặt phức tạp nên ngày nay không còn được dùng nhiều nữa, mà chủ yếu người ta dùng 3 loại hạn chế điện áp sau đây:
Khe hở phóng điện.
Điện trở phi tuyến.
Điện trờ phi tuyến mắc nối tiếp khe hở phóng điện có hoặc không có điện trở phân bố thế (kiểu chống sét).
3.6.1 Khe hở phóng điện.
Hạn chế điện áp vỏ cáp bằng khe hở phóng điện là hình thức đơn giản nhất, nhưng nó có nhược điểm là bị phá hỏng khi có dòng điện công nghiệp lớn sau khi phóng điện và nó tác động chậm khi sóng quá điện áp có độ dốc tăng nhanh.
Do nhược điểm này người ta phải thiết kế sao cho không bị hồ quang phá hỏng.
Khe hở cũng đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên hơn các loại khác vì vậy chỉ dùng để bảo vệ cho mạch nối vỏ tại 1 điểm, tại đầu cáp, chổ dễ lắp, không được dùng cho mạch nối đất đảo pha vì chổ chôn ngầm khó lắp được khe hở.
Khi thiết kế lựa chọn cách hạn chế điện áp bằng khe hở phóng điện cũng cần phải chú ý các yêu cầu sau:
Điện áp phóng điện tần số công nghiệp của khe hở phải cao hơn điện áp đặt vào vỏ khi đầy tải hoặc khi quá tải khẩn cấp và cao hơn điện áp tần số công nghiệp cao nhất đặt vào khi sự cố hệ thống.
Mức bảo vệ của khe hở vào khoảng 1,4 lần điện áp phóng điện của sét toàn sóng (dạng 1,2/50), phải bằng hoặc thấp hơn mức cách điện của hệ thống (hệ số 1,4 là hệ số an toàn có xét đến hoạt động trễ của khe hở khi điện áp đầu sóng rất dốc).
Cũng phải cân nhắc xem khe hở nên đấu sao hay tam giác.
Khe hở phải thiết kế sao cho hồ quang chuyển động tới chổ thích hợp trên điện cực để giảm hư hỏng tới tối thiểu.
3.6.2 Điện trở phi tuyến.
Điện trở phi tuyến có tác dụng tốt khi điện áp đầu sóng lớn không bị giảm chất lượng trong quá trình vận hành, nếu không bị làm việc ngoài giới hạn cho phép.
Điện trở phi tuyến chỉ có hạn chế về mặt tiêu tốn năng lượng. Tuy nhiên, khi sử dụng ta phải lựa chọn cẩn thận phù hợp với tần số công nghiệp và quá điện áp đóng cắt. Điện trở phi tuyến khi vận hành phải có võ bọc thích hợp chống ẩm. Rất khó để chế tạo được điện trở phi tuyến có đặc tính hấp thụ, khống chế năng lượng thật chính xác. Điện trở phi tuyến có thể mắc nối tiếp, nhưng không thích hợp để mắc song song.
Khi lựa chọn điện trở phi tuyến để hạn chế điện áp vỏ cáp cần lưu ý các điểm sau:
Làm việc được liên tục với điện áp đặt bằng điện áp chịu được của vỏ khi đầy tải và khi quả tải trong quy định. Chú ý để cân nhắc lựa chọn đấu sao hay tam giác cho phù hợp.
Có khả năng chịu được quá điện áp tần số công nghiệp do các dạng sự cố không chỉ bên trong mà cả bên ngoài mạch cáp. Chú ý cân nhắc lựa chọn đấu sao hay tam giác cho phù hợp. Thời gian tối đa chịu đựng phải là 2 lần thời gian cắt sự cố lớn nhất hệ thống, để chịu được tự đóng lại.
Có khả năng khuếch tán năng lượng mà không gây hư hỏng điện trở khi thao tác, kể cả khi đóng cắt sự cố ngoài mạch cáp. Năng lượng khuyếch tán trong điện trở khó tính toán do 2 nguyên nhân. Nguyên nhân thứ nhất là dạng sóng của dòng dịch chuyển trong ruột cáp là độc lập với các hằng số ngoài hệ thống cáp, và chúng có thể thay đổi theo thiết kế và không biết được đầy đủ. Nguyên nhân thứ hai là dòng cảm ứng ở mạch vỏ cáp và năng lượng khuyếch tán ở điện trở không thể tính bằng cách thông thường vì là mạch phi tuyến.
Đã lựa chọn điện trở thích hợp theo các tiêu chuẩn trên, mức độ bảo vệ xác định theo mức cỏch điện hệ thống là điện ỏp dư của điện trở khi cú dũng 10kA, 8/20às, sóng phù hợp tiêu chuẩn áp dụng cho chống sét.
3.6.3 Điện trở phi tuyến lắp nối tiếp với khe hở (chống sét).
Điện trở phi tuyến lắp nối tiếp với khe hở đã được dùng rộng rãi làm chống sét.
Nó có thể lựa chọn phù hợp để cắt được dòng điện thông tần số công nghiệp, giảm năng lượng hấp thụ so với loại không khe hở nói trên. Mặt khác, kiểu thiết kế mới có khả năng phóng điện với quá điện áp tối thiểu khi dầu sóng dốc, tránh được hiện tượng trễ của điện trở phi tuyển không khe hở.
Khi dùng chống sét không có diện trở phân bổ điện áp, sẽ có ưu điểm là không đòi hỏi phải tách nó ra khi cần làm thi nghiệm một chiều cách điện vỏ cáp.
Kết luận: Từ các kết quả nghiên cứu ở trên ta nhận thấy rằng việc nối đất của hệ thống cáp ngầm là rất cần thiết.
Khi tính toán thiết kế lựa chọn cách nối đất cho tuyến cáp ngầm ta dựa trên các cơ sở chính như sau:
Từ chiều dài của tuyến cáp ngầm ta lựa chọn chiều dài của từng cuộn cáp.
Chiều dài của từng cuộn cáp được lựa chọn phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Lực kéo cho phép của từng loại cáp, được tính sao cho ruột kim loại của cáp chịu được, không bị kéo giãn và cách điện, cũng như vỏ ngoài của cáp không bị nứt, vỡ, biến dạng. Lực kéo phải lấy bằng giá trị nhỏ nhất đàm bảo được các yếu cảu chính sau đây:
+ Lõi cáp chịu được lực kéo với ứng suất tối đa 5kg/mm2. + Không phá huý cách điện, khi kéo cáp qua chỗ cong.
+ Hệ số ma sát: bằng 0,4 - 0,5 khi kéo trong ống; 0,1 - 0,2 khi kéo cáp trượt trên ru - lô, con lăn.
Điều kiện chuyên chở, lắp đặt tại hiện trường và các phương tiện, máy móc khả dụng.
Điện áp cảm ứng cho phép trên vỏ cáp, trong khi vận hành bình thường. Với sơ đồ nổi đất võ cáp một điểm, điện áp cảm ứng trên vỏ cáp sẽ càng lớn khi chiều dài của một cuộn cáp càng lớn.
Hiệu quả kinh tế của dự án: chiều dài cuộn cáp càng lớn, số lượng hộp nối và các cấu trúc kèm theo sẽ giảm, chi phí tương ứng cũng giảm, nhưng có thể chi phí thi công cáp sẽ tăng, cần tính toán chi tiết để quyết định.
Cần kiểm tra trên thực tế tính khả thi của các vị trí đặt hộp nối cáp và có điều chỉnh hợp lý, nếu cần.
2 2 2 2
2 2 2
divgrad
x y z
2 2 2
2
2 2 2 4
x y z
CHƯƠNG 4