Làm theo trình tự của phần IV ở trên và áp dụng các công thức (2.25), (2.26) và (2.27).
VI. Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp 220/110/22kV
Ta áp dụng tính toán đối với trạm có các thông số được trình bày theo chương 1.
A. Điện trở nối đất tự nhiên
Điện trở suất của đất đo vào lúc ẩm: ρđo = 120 (Ωm). Giả sử nối đất dạng thanh, chôn sâu 0,8m.
Tra bảng phụ lục PL03 sách “Bài tập kỹ thuật điện cao áp” của tác giả Hồ Văn Nhật Chương được kmùa = 3.
⇒ρtt = ρđo.kmùa = 120*3 = 360 (Ωm).
1. Trạm phía 220kV:
Trạm có 2 đường dây đều 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:
Trong đó :
- Rc: Đối với đường dây 220kV có ρtt < 500Ωm nên chọn Rc = 10Ω.
- Rcs: Rcs = k.r0.l Với:
- l : Chọn l = 300m = 0,3km.
- k : Do đường dây có 2 dây chống sét nên chọn k = 0,5. Rcs =k.r0.l = 0,5 * 2,38 * 0,3 = 0,357Ω
Trạm có 2 đường dây có DCS nối đến trạm nên điện trở tự nhiên của trạm là:
2. Trạm phía 110kV :
Trạm có 2 đường dây ra đều 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:
Trong đó :
- Rc: Đối với đường dây 110kV có ρtt < 500Ωm nên chọn Rc = 10Ω.
- Rcs: Rcs =k.r0.l Với:
- r0 :đường dây 110kV nên dùng dây chống sét loại : TK-50 có r0=3,7 (Ω/km)
- l : Chọn l = 200m = 0,2km.
- k : Chọn k=1 do đường dây có 1 dây chống sét. Rcs = k.r0.l = 1*3,7*0,2 = 0,74Ω
Trạm có 2 đường dây có DCS nối vào trạm nên điện trở tự nhiên của trạm là:
Vậy, điện trở nối đất tự nhiên của trạm là:
Rtn = Rtn220KV // Rtn110KV (Ω)=
Trong tính toán gần đúng (bỏ qua điện trở tản), điện trở nối đất nhân tạo: Rnt = Rmv // Rbs∑
1. Tính toán điện trở nối đất mạch vòng:
Trong đó:
- ρtt = ρđo.kmùa;
- ρđo = 120 Ωm đo lúc ẩm;
- kmùa = 3 : hệ số mùa trong nối đất an toàn của thanh chôn ngang, cách mặt đất 0,8m vào mùa mưa.
ρtt = 120*3 = 360 Ωm
- t = 0,8 m
- d = 0,02m
- L = 2(l1 +l2)
- k: hệ số hình dáng của mạch vòng phụ thuộc tỷ số .
Quan hệ k = f( ) cho trong bảng dưới đây:
l1/l2 1 1,5 2 3 4 k 5,53 5,81 6,42 8,17 10,4 l2 l1 = 134,5m và l2 = 113m. Suy ra = =1,19.
Tra bảng và nội suy ta được: k = 5,6364. L =2.(134,5 + 113) = 495m
Rmv = Rt = = = 2,115 Ω.
Vì Rmv > 1Ω nên ta cần tính toán thêm phần nối đất bổ sung để thoả điều kiện nối đất nhân tạo.
0,8 m IS
L L
2. Tính toán nối đất bổ sung:
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:
Rt = Trong đó:
- ρtt = ρđo.kmùa ⇒ ρtt = 120*3 = 360 Ωm
- η: hệ số sử dụng thanh dạng tia. Với n = 2 tia thì η = 1.
- t = 0,8m; d = 0,02m
- L : chiều dài một tia.
- k = 1
Rbs = Rt =
Ta có m: số cột có nối đất bổ sung của cột thu sét , m = 16
Từ điều kiện:
Rnt = // Rmv≤ 2Ryc max = 1 Ω
↔
Để giải phương trình (*) ta lần lượt cho các giá trị của L sao cho thoả điều kiện ≤ 1,8726 Ω theo phương pháp lập bảng và từ đó suy ra nghiệm gần đúng. Bảng kết quả tính toán như sau:
L (m) Rbs∑ (Ω) Rbs (Ω)1 7,4019 118,4725 1 7,4019 118,4725 2 4,9417 79,0949 3 3,7783 60,4743 4 3,0912 49,4768 5 2,6327 42,1387 6 2,3027 36,8567 7 2,0526 32,8533 8 1,8558 29,7031 Chọn L =8 m ; =1,8558 suy ra Rbs = 29,7031(Ω) Vậy điện trở nối đất nhân tạo:
Rnt = Rmv // = (Ω) ≤ 1 Ω
Điện trở của hệ thống:
Rht =Rtn // Rnt= = 0,3314 Ω
Vậy: Rht < 0,5Ω. Thoả mãn điều kiện nối đất an toàn.