I. Tổng quan về nối đất
b. Trạm phía 110kV:
Thường thì trạm có số cột đặt dây chống sét lớn hơn 20 cột nên có thể tính điện trở đầu vào của hệ “dây chống sét – cột “ gần đúng theo công thức sau:
(2.5) Trong đó : Rc: điện trở nối đất của cột điện tới trạm.
Rcs: điện trở tác dụng của đoạn dây chống sét trong một khoảng vượt (thường thì các khoảng vượt đều bằng nhau):
Rcs =k.r0.l (2.6) Với: r0 : Điện trở của một đơn vị chiều dài của dây chống sét.
l : Chiều dài trung bình của khoảng vượt.
k : Hệ số phụ thuộc số dây chống sét trên đường dây. Điện trở tự nhiên của trạm phía 110kV là: (tương tự như 220kV)
(2.7) Với : m là số đường dây 110kV ra khỏi trạm.
Vậy, điện trở nối đất tự nhiên của trạm là:
Rt n = Rtn220kV // Rtn110kV (2.8)
2. Điện trở nối đất nhân tạo:
Hệ thống nối đất nhân tạo được thiết kế thêm để thoả mãn yêu cầu về điện trở nối đất, để tiếp đất các trang thiết bị điện và để cân bằng điện thế.
Hệ thống nối đất nhân tạo gồm mạch vòng nối đất chạy ven chu vi trạm (Rmv). Bản thân là mạch vòng thanh (Rt) thuần túy (điện trở suất đất bé, kích thước trạm lớn) hoặc mạch vòng thanh kết hợp với nhiều cọc (Rc) rải đều ven chu vi (điện trở suất đất lớn và diện tích trạm tương đối bé).
Trong phạm vi trạm có một hệ thống thanh ngang, dọc tạo thành một lưới nối đất có nhiệm vụ cân bằng thế trong khu vực trạm và để tiếp đất thuận lợi các thiết bị điện.
Theo yêu cầu về qui phạm chống sét cho trạm phân phối điện, dưới chân các cột thu sét và dưới chân các trụ xà đỡ các dây chống sét phải có nối đất bổ sung (Rbs) để việc tản dòng điện sét sẽ thuận lợi hơn. Toàn bộ các thiết bị nối đất bổ sung này (Rbs∑) cũng tham gia vào việc tản dòng điện ngắn mạch chạm đất tần số công nghiệp.
Trong phương pháp tính gần đúng thì:
Rnt = Rmv // Rbs∑ (2.9)
a. Tính toán điện trở nối đất mạch vòng (Rmv):
Nếu mạch vòng thuần tuý thanh thì:
(2.10) Trong đó:
- ρtt = ρđo.kmùa : điện trở suất của đất đối với thanh.
- kmùa : hệ số mùa trong nối đất an toàn của thanh chôn ngang.
- t : độ chôn sâu của điện cực.
- d: đường kính của thanh tròn.
- L = 2(l1 +l2): tổng chiều dài của thanh ven chu vi (m).
l2 l1
h IS
lt lt
(Các thông số tra sách “Bài tập kỹ thuật cao áp” của tác giả Hồ Văn Nhật Chương)
Quan hệ k = f( ) cho trong bảng dưới đây: Bảng 2.1: Bảng hệ số hình dạng k
l1/l2 1 1,5 2 3 4
k 5,53 5,81 6,42 8,17 10,4
b. Tính toán nối đất bổ sung Rbs :
Nhiệm vụ chủ yếu của nối đất bổ sung là để tản dòng sét một cách thuận lợi nhằm giảm bớt thành phần dòng sét chạy vào mạch vòng nối đất an toàn. Do đó để có hiệu quả tốt cần sử dụng các dạng nối đất tập trung. Vì là nối đất tập trung nên khi dòng sét chạy qua trị số cực đại (t =τđs) thì quá trình quá độ đã kết thúc (τđs << T).
Thông thường, ta sử dụng hệ thống nối đất bổ sung dạng 2 tia được bố trí như hình vẽ:
Điện trở nối đất của hệ thống trên được tính theo công thức:
Rbs = Rt =
(2.11) Trong đó: ρtt = ρđo.kmùa : điện trở suất tính toán của đất đối với thanh.
η : hệ số sử dụng thanh dạng tia. L : chiều dài một tia.
Ta có m: số cột có nối đất bổ sung của cột thu sét:
(2.12) Từ điều kiện:
Rnt = // Rmv≤ 1 Ω ↔ ↔ (2.13)
Từ đó, xác định được chiều dài của mỗi tia nối đất bổ sung lt theo phương pháp lập bảng hay phương pháp đồ thị. Sau đó, tính toán và kiểm tra xem giá trị điện trở nối đất an toàn của toàn bộ hệ thống nối đất có thỏa điều kiện ban đầu không.
Vậy điện trở nối đất nhân tạo:
Rnt = Rmv // =
(2.14) Điện trở của hệ thống:
Rht =Rtn // Rnt= (2.15)
Nếu : Rht < 0,5Ω thì thoả mãn điều kiện nối đất an toàn.
III. Tính toán hệ thống nối đất chống sét