************
Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ.Vì vậy đặc điểm quan trọng của hệ thống cung cấp điện là phân bố trên diện tích rộng và thường xuyên có người làm việc với thiết bị điện.Cách điện của thiết bị điện có thể bị hỏng,người vận hành không tuân theo các quy trình về an toàn điện…đó là những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tai nạn về điện.Sét đánh trực tiếp hoăc gián tiếp vào các thiết bị điện không những làm hư hỏng thiết bị điện mà mặt khác còn gây nguy hiểm cho người vận hành.Vì vậy trong hệ thống điện nhất thiết phải có những biện pháp an toàn có hiệu quả,đơn giản là thực hiện nối đất;đặt thiết bị chống xét.
Để dễ dàng cho việc mua thiết bị và thi công ta chọn 1 kiểu thiết kế hệ thông nối đất cho toàn bộ các trạm biến áp.
Để nối đất cho trạm biến áp phân xưởng, ta sử dụng các điện cực nối đất chôn trực tiếp trong đất, các dây nối đất dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất. Cụ thể ở đây ta dự định nối đất với hệ thống nối đất bao gồm các cọc nối đất làm bằng thép góc L 60 x 60 x 6mm, dài 2,5m chôn sâu 0,8m. Các cọc chôn cách nhau 5m và được nối với nhau bằng các thanh thép nối có bề rộng 4cm tạo thành mạch vòng nối đất.
Các thanh nối được chôn sâu 0,8m.
- Xác định điện trở nối đất của một cọc.
Điện trở suất ρ(Ω.cm)
(tra theo loại đất) của đất biến đổi trong phạm vi rộng. Trị số mùa mưa và mùa khô khác xa nhau nên trong tính toán phải chỉnh theo hệ số mùa.
Loại đất ρ(104Ω.cm) Loại đất ρ(104Ω.cm)
Cát 7 Đất vườn 0,4
Cát lẫn đất 3 Đất đen 2
Đất sét 0,6 Đất bùn 0,2
Ở đây ta lấy khu vực đường dây đi qua có điện trở suất vào mùa mưa là 0,2.10 ( .4 cm)
ρ = Ω
Tra bảng 2- 1 Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp của tác giả Nguyễn Minh Chước, với nối đất an toàn và làm việc ta có:
Hệ số mùa của cọc 2÷3m, chôn sâu 0,5÷0,8m: kmuaC = 1,2÷2,0 (lấy =2,0) . Hệ số mùa của thanh khi đặt ngang sâu 0,8m: kmuaT = 1,5÷7 (lấy =3,0).
Điện trở nối đất của 1 cọc:
c mua
k R1 =0,00298.ρ.
(Ω).
Thay số: R1c = 0,00298.0,2.104.2 = 11,92(Ω).
- Xác định sơ bộ số cọc:
Số cọc được xác định theo công thức sau:
c d
tc
R n R
η .
=
Trong đó:
Rtc: Điện trở nối đất của 1 cọc, Ω.
Rd: Điện trở nối đất của thiết bị nối đất theo quy định, Ω.
ηc: Hệ số sử dụng của cọc, tra bảng ηc = 0,6 Thay số:
11,92 0,6.4 4,97
n= = 11,92
0,6.4 4,97
n= =
Vậy lấy tròn là 5 cọc.
- Xác định điện trở của thanh nối
Điện trở của thanh nối được xác định theo công thức:
0,366. . 2. 2
.lg .
t
k l
R l b t
ρ
= ÷
Trong đó:
Ρmax: Điện trở suất của đất ở độ chôn sâu thanh nằm ngang, Ω/km.
l: Chiều dài mạch vòng tạo bởi các thanh nối, cm.
b: Bề rộng thanh nối, cm. Lấy b = 4cm.
t: Chiều sâu chôn thanh nối, t = 0,8m Tra bảng tìm được ηt = 0,45.
Mạch vòng nối đất sẽ chôn bên trong tường trạm có chu vi (5+6).2 = 22m.
Vậy
4 2
0,366.0,2.10 .3 2.2200
.lg( ) 4, 47( )
2200 4.80
Rt = = Ω
Điện trở thực tế của thanh nối đất:
' 4, 47
9,93( ) 0,45
t t t
R R
=η = = Ω
Điện trở của toàn bộ số cọc
' '
4 4.9,93
6,698( ) 4 9,93 4
c t t
R R
= R = = Ω
− −
. Số cọc thực tế phải đóng
1 17,88
. 0,6.6,698 4,5
c
c c
n R η R
= = =
Tóm lại thiết kế hệ thống nối đất cho trạm như sau : Dùng 8 cọc thếp góc L 60.60.6 dạ 2,5 m chôn thành mạch vòng 22m nối với nhau bằng thanh thép dẹt 4.40 đặt cách mặt đất 0,8m.
Kiểm tra lại: Điện trở của hệ thống nối đất
Cọc Thanh nối
TBA 2,5m
0,7m 0,8m
( )
1 1
. 17,88.4,47
. . . 17,88.0,45.8 4,47.0,6 1,3
c t
ht
c t t c
R R R
R η n R η
= = = Ω
− −
< Ryc = 4Ω ? Hình vẽ: Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt của hệ thống nối đất.
6.2. Tính toán chống sét
Sét là sự phóng điện trong không khí giữa các đám mây tích điện và đất hay các đám mây mang điện tích trái dấu. Các công trình về điện như đường dây , các cột vượt sông, vượt đường quốc lộ, đường sắt, các trạm biến áp , trạm phân phối… là những nơi dễ bị sét đánh. Vì vậy phải có biện pháp bảo vệ chống sét để tránh cho các công trình bị sét đánh trực tiếp
Chống sét van được chọn để bảo vệ chống sét lan truyền. Điều kiện chọn sao cho Un của thiết bị chống sét bằng điện áp định mức phía cao của máy biến áp, như vậy ta chọn chống sét van laoij PBC- 10T1 do Nga sản xuất có Un=10(kV), điện áp cho phép 12,7 (kV), điện áp phóng xung 48(kV), điện áp phóng ở f=50Hz là 26÷30,5(kV)
Do các trạm biến áp phân xưởng có cùng 1 kích thước nên ta chỉ cần tính toán chống sét cho 1 trạm biến áp.Ta sử dụng 2 cột chống sét đặt bên cạnh trạm biến áp như hình vẽ:
Từ hình vẽ của trạm biến áp ta có các thông số cần tính toán và kiểm tra:
Ta có: a=8(m), hx = 4,5(m), h = 8,5(m).
ha = h - hx = 8,5 - 4,5 = 4(m).
Sử dụng công thức:
1,5. . 1 .
0,8.
hx
Rx h h P
= − ÷÷
Với chiều cao của hai cột treo máy biến áp h = 8,5 (m) < 30 (m) nên ta chọn P = 1.
Thay số vào công thức ta có:
1,5. . 1 . 1,5.8,5. 1 4,5 .1 4,3125
0,8. 0,8.8,5
hx
R h P m
x h
= − ÷÷ = − ÷ =
Ta có:
2. . 7 14
ha a
bx Rx h a
a
−
÷
= − ÷
Thay số vào ta có.
7 7.4 8
2. . 2.4,3125. 3,5938( )
14 14.4 8
ha a
bx Rx ha a m
− −
÷
= − ÷= − ÷=
Dùng công thức h0 = h – a/7 để tìm chiều cao thấp nhất của vùng bảo vệ.
h0 = 8,5 - 8 /7 = 7,3571 (m).
Theo tính toán ta được.
hx = 4,5 (m) < h0 = 7,3571 (m).
Chiều rộng của trạm biến áp = 1,64 (m) < 2bx = 7,1875 (m).
Chiều dài của máy biến áp = 7,5 (m) < a = 8 (m) Vậy trạm biến áp được bảo vệ an toàn.
CHƯƠNG VII