Đề tài Tính toán chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110/22kv

Lêi më ®Çu HÖ thèng ®iÖn lµ mét hÖ thèng quan träng cña hÖ thèng n¨ng l­îng ViÖt Nam vµ kh«ng thÓ thiÕu ®­îc tr­íc c«ng cuéc hiÖn ®¹i ho¸, c«ng nghiÖp ho¸ §Êt n­íc. Do nguån ®iÖn th­êng ®Æt xa n¬i tiªu thô ®iÖn n¨ng nªn ph¶i chuyÓn qua c¸c tr¹m biÕn ¸p t¨ng hoÆc gi¶m ®iÖn ¸p. §èi víi n­íc ta lµ n­íc cã khÝ hËu nhiÖt ®íi giã mïa, mµ hÖ thèng ®iÖn l¹i kÐo dµi tõ B¾c vµo Nam do ®ã ph¶i ®i qua nhiÒu vïng khÝ hËu kh¸c nhau ®Æc biÖt lµ nh÷ng níi cã ®é Èm cao, mËt ®é gi«ng sÐt nhiÒu. ThiÖt h¹i do sÐt g©y ra cho ngµnh ®iÖn vµ nÒn kinh tÕ quèc d©n lµ rÊt lín. V× vËy chóng ta ph¶i ®Çu t­ vµo nghiªn cøu, t×m ra nh÷ng gi¶i ph¸p ®Ó chèng sÐt ®¸nh vµo c¸c nhµ m¸y, tr¹m biÕn ¸p, ®­êng d©y ®Ó gi¶m ®Õn møc tèi thiÓu thiÖt h¹i do sÐt g©y ra cho nÒn kinh tÕ. Víi yªu cÇu nh­ vËy, ®å ¸n thiÕt kÕ cña em gåm b¶n thuyÕt minh nµy vµ kÌm theo b¶n vÏ thiÕt kÕ vÒ b¶o vÖ chèng sÐt cho tr¹m biÕn ¸p 110/22/0,4KV vµ ®­êng d©y 110KV. Do thêi gian cã h¹n nªn viÖc thiÕt kÕ cña em kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt, em mong ®­îc sù chØ b¶o gióp ®ì cña c¸c thÇy c« gi¸o bé m«n hÖ thèng ®iÖn. §ång thêi em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o NguyÔn §×nh Th¾ng ®· tËn t×nh h­íng dÉn em hoµn thµnh ®å ¸n thiÕt kÕ naú vµ em còng xin c¶m ¬n c¸c thÇy c« gi¸o bé m«n ®· quan t©m chØ b¶o, h­íng dÉn chóng em trong viÖc thiÕt kÕ ®å ¸n tèt nghiÖp. Mét lÇn n÷a em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Ngµy 29 th¸ng 4 n¨m 2003 Sinh viªn thiÕt kÕ §oµn V¨n Minh Ch­¬ng më ®Çu ------o0o----- t×nh h×nh gi«ng sÐt ë viÖt nam vµ ¶nh h­ëng cña nã tíi l­íi ®iÖn V iÖc nghiªn cøu gi«ng sÐt vµ biÖn ph¸p chèng sÐt cã lÞch sö l©u dµi cïng víi sù ph¸t triÓn cña ngµnh ®iÖn. Ngµy nay ng­êi ta ®· t×m ra ®­îc c¸c ph­¬ng ph¸p, nh÷ng hÖ thèng thiÕt bÞ vµ kü thuËt cao ®Ó ®Ò phßng sÐt ®¸nh mét c¸ch h÷u hiÖu vµ an toµn. Tuy nhiªn mËt ®é, thêi gian xÈy ra sÐt ®¸nh kh«ng thÓ dù ®o¸n ®­îc tr­íc nªn viÖc nghiªn cøu chèng sÐt lµ rÊt quan träng ®Æc biÖt lµ ngµnh ®iÖn . I - T×nh h×nh gi«ng sÐt ë viÖt nam. - Theo ®Ò tµi KC - 03 - 07 ë viÖn N¨ng L­îng, trong mét n¨m sè ngµy sÐt ®¸nh ë miÒm B¾c kho¶ng tõ 70 - 100 ngµy vµ sè lÇn cã gi«ng tõ 150 - 300 lÇn. Vïng cã gi«ng nhiÒu nhÊt trªn miÒn B¾c lµ khu vùc: Mãng C¸i, Tiªn Yªn (Qu¶ng Ninh) hµng n¨m cã tõ 100 - 110 ngµy gi«ng sÐt, th¸ng 7 - 8 cã thÓ cã ®Õn 25 ngµy gi«ng trªn mét th¸ng. - Mét sè vïng cã ®Þa h×nh chuyÓn tiÕp gi÷a c¸c vïng nói vµ vïng ®ång b»ng, sè lÇn gi«ng còng ®Õn 200 lÇn/ 1 n¨m, víi sè ngµy còng ®Õn 100 ngµy/n¨m. N¬i Ýt gi«ng nhÊt lµ Qu¶ng B×nh, hµng n¨m chØ cã kho¶ng 80 ngµy gi«ng. XÐt vÒ diÔn biÕn cña mïa gi«ng trong n¨m, mïa gi«ng kh«ng hoµn toµn ®ång nhÊt gi÷a c¸c vïng. Nãi chung ë miÒm B¾c mïa gi«ng tËp trung tõ th¸ng 4 ®Õn th¸ng 9, ë miÒn T©y B¾c tËp trung kho¶ng tõ th¸ng 5 ®Õn th¸ng 8 trong n¨m. - Trªn vïng duyªn h¶i Trung Bé ë phÝa B¾c ®Õn Qu¶ng Ng·i lµ khu vùc t­¬ng ®èi nhiÒu gi«ng trong th¸ng 4 ®Õn th¸ng 8 sè ngµy gi«ng xÊp xØ 10 ngµy/th¸ng. Th¸ng nhiÒu nhÊt lµ th¸ng 5 cã thÓ tõ 12 ®Õn 15 ngµy. Nh÷ng ngµy ®Çu mïa vµ cuèi mïa chØ cã 2 ®Õn 5 ngµy/ th¸ng. - Tõ B×nh §Þnh trë vµo lµ khu vùc Ýt gi«ng nhÊt th­êng chØ cã vµo th¸ng 5 víi sè ngµy xÊp xØ b»ng 10 ngµy (Tuy hoµ: 10 ngµy; Nha Trang 8 ngµy; Phan ThiÕt: 13 ngµy), cßn c¸c th¸ng kh¸c cña mïa ®«ng chØ quan s¸t ®­îc tõ 5 ®Õn 7 ngµy gi«ng sÐt. - ë MiÒn Nam còng cã kh¸ nhiÒu gi«ng hµng n¨m quan s¸t ®­îc tõ 40 - 50 ngµy tuú tõng n¬i. Khu vùc nhiÒu nhÊt lµ ®ång b»ng Nam Bé, sè ngµy gi«ng sÐt cã thÓ lªn tíi 120 ®Õn 140 ngµy. Mïa ®«ng ë Nam Bé tõ th¸ng 4 ®Õn th¸ng 11 sè ngµy gi«ng trung b×nh 10 ngµy/th¸ng cßn tõ th¸ng 5 ®Õn th¸ng 10 cã kho¶ng trªn 20 ngµy gi«ng ( Sµi Gßn: 22 ngµy; Hµ Tiªn: 28 ngµy) - ë T©y Nguyªn mïa d«ng th­êng chØ cã tõ c¸c th¸ng 4,5 vµ th¸ng 9. Th¸ng cùc ®¹i (th¸ng 5) trung b×nh quan s¸t ®­îc 15 ngµy gi«ng vµ ë T©y Nguyªn trung b×nh sè ngaú gi«ng tõ 10 - 12 ngµy(Pl©y cu: 17 ngµy; Kon Tum: 14 ngµy, §µ L¹t: 10 ngµy) cßn c¸c th¸ng kh¸c cña Mïa ®«ng trung b×nh cã tõ 5 ®Õn 7 ngµy/th¸ng. - Qua sè liÖu kh¶o s¸t ta thÊy r»ng trung b×nh gi«ng sÐt 3 miÒn B¾c - Trung - Nam, nh÷ng vïng l©n cËn l¹i cã mËt ®é t­¬ng ®èi gièng nhau. KÕt qu¶ nghiªn cøu ng­êi ta ®· lËp ®­îc b¶n ®å - ph©n vïng sÐt ViÖt Nam (c¸c thèng sè cho trong b¶ng 1-1). B¶ng 1-1: Vïng Ngµy gi«ng trung b×nh (ngµy/n¨m) Giê gi«ng trung b×nh(h/n¨m) MËt ®é sÐt trung b×nh Th¸ng gi«ng cùc ®¹i §ångB»ngven biÓn MiÒm B¾c 81,1 215,6 6,47 8 MiÒn nói trung du B¾c Bé. 61,6 219,1 6,33 7 Cao nguyªn MiÒnTrung 47,6 216,21 3,31 5,8 Ven biÓn MiÒnTrung 40,0 95,2 3,55 5,8 §ång B»ng MiÒn Nam 60,1 89,32 5,37 5,9 - Tõ c¸c sè liÖu vÒ ngµy giê gi«ng, sè l­îng ®o l­êng nghiªn cøu ®· thùc hiÖn qua c¸c giai ®o¹n cã thÓ tÝnh to¸n ®­a ra c¸c sè liÖu dù kiÕn vµ mËt ®é phãng ®iÖn xuèng c¸c khu vùc (sè liÖu dù b¸o trong b¶ng 1-2 ). B¶ng 1-2: Sè ngµy d«ng §ång b»ng ven biÓn MiÒn nói trung du B¾c Bé Cao nguyªn miÒn trung Ven biÓn miÒn trung §ång b»ng MiÒn Nam 20 ¸ 40 2,43 ¸ 4,68 2,1 ¸ 4,2 1,2 ¸ 2,4 1,22 ¸ 2,44 1,26 ¸ 2,52 40 ¸ 60 4,68 ¸ 7,92 4,2 ¸ 6,3 2,4 ¸ 3,6 2,44 ¸ 3,65 2,52 ¸ 3,78 60 ¸ 80 7,92 ¸ 9,82 6,3 ¸ 8,4 3,6 ¸ 4,8 3,65 ¸ 4,87 3,78 ¸ 5,06 80 ¸ 100 9,82 ¸ 12,15 8,4 ¸ 10,5 4,8 ¸ 6,0 4,87 ¸ 6,09 5,06 ¸ 6,3 100 ¸ 120 12,15¸14,58 10,5 ¸ 12,6 6,0 ¸ 7,2 6,09 ¸ 7,31 6,3 ¸ 7,76 II. Sù ¶nh h­ëng cña gi«ng sÐt tíi hÖ thèng ®iÖn: - ë ViÖt Nam, trong khu«n khæ ®Ò tµi cÊp nhµ n­íc KC - 03 - 07 ®· l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ ghi sÐt vµ bé ghi tæng hîp trªn c¸c ®­êng d©y t¶i ®iÖn trong nhiÒu n¨m liªn tôc, kÕt qu¶ thu thËp t×nh h×nh sù cè l­íi ®iÖn 220 KV ë miÒn B¾c tõ n¨m 1987 ®Õn n¨m 1992 ®­îc ghi trong b¶ng 3. - Trong tæng hîp sù cè vÜnh cöu cña ®­êng d©y trªn kh«ng 220 KV Ph¶ L¹i - Hµ §«ng, nguyªn nh©n do sÐt lµ 8/11 chiÕm 72,7%. Së dÜ lÊy kÕt qu¶ sù cè cña ®­êng d©y Ph¶ L¹i - Hµ §«ng lµm kÕt qu¶ chung cho sù cè l­íi ®Þnh ë MiÒn B¾c v× ®©y lµ ®­êng d©y quan träng cña MiÒn B¾c vµ sù cè ®­êng d©y nµy ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn t×nh h×nh truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng trªn l­íi ®iÖn. Ngoµi ra theo ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc - nghiªn cøu gi¶i ph¸p kü thuËt hoµn thiÖn hÖ thèng chèng sÐt b¶o vÖ l­íi ®iÖn trung ¸p cña ViÖn N¨ng L­îng ®· tËp trung thèng kª, ph©n biÖt t×nh h×nh sù cè l­íi ®iÖn 35 ®Õn 110 KV cña MiÒn B¾c nãi chung vµ l­íi ®iÖn quèc gia nãi riªng tõ n¨m 1976 ®Õn n¨m 1982. KÕt qu¶ thèng kª ®­îc thÓ hiÖn ë b¶ng 1- 3. B¶ng 1- 3: N¨m D­íi 220 KV §­êng d©y Ph¶ L¹i - Hµ §«ng Tæng sè VÜnh cöu Tæng sè VÜnh cöu Do sÐt 1987 1988 1989 1990 1991 1992 2 5 24 25 30 19 1 2 3 4 2 1 2 5 6 2 3 4 1 2 2 1 1 4 1 1 1 1 1 3 Tæng sè 105 16 22 11 8 - Tõ thèng kª nµy cho ta thÊy r»ng: Tæng sù cè do sÐt g©y ra ®èi víi ®­êng d©y trung ¸p lµ lín h¬n tæng sè cña ®­êng d©y cao ¸p, nh­ng t¸c h¹i cña nã mang l¹i ®èi víi hÖ thèng ®iÖn lµ rÊt lín. Sè lÇn sù cè l­íi ®iÖn 35KV chiÕm tû lÖ kh¸ lín ®Õn 54%. B¶ng 1- 4: N¨m theo dâi CÊp ®iÖn ¸p KV Tæng chiÒu dµi ®­êng d©y (Km) SuÊt sù cè (lÇn /100Km) Tæng sè Do sÐt 1979 110 35 1050 3400 8,5 11,5 1,85 6,00 1980 110 35 1100 3400 6,8 10,7 1,46 5,40 1981 110 35 1150 3800 5,6 7,7 2,50 1,20 1982 110 35 3300 11200 6,9 10,8 2,50 5,10 *KÕt luËn: Qua nghiªn cø t×nh h×nh gi«ng sÐt ë ViÖt Nam vµ nh÷ng thiÖt h¹i do sÐ g©y ra cho l­íi ®iÖn lµ rÊt lín nªn viÖc ®¶m b¶o chèng sÐt cho ®­êng d©y ®iÖn vµ tr¹m biÕn ¸p lµ rÊt cÇn thiÕt nh»m gi¶m ®Õn møc thÊp nhÊt sù cè c¾t ®iÖn ®­êng d©y. V× vËy viÖc ®Çu t­ nghiªn cøu chèng sÐt lµ rÊt quan träng ®Ó n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn vµ trong vËn hµnh l­íi ®iÖn quèc gia. ch­¬ng i ------o0o----- tÝnh to¸n trèng sÐt ®¸nh trùctiÕp vµo tr¹m biÕn ¸p T rong hÖ thèng ®iÖn (HT§), tr¹m biÕn ¸p (TBA) ®ãng vai trß quan träng. Nã quyÕt ®Þnh rÊt lín vÒ ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn cña toµn HT§ vµ mét yÕu tè quan träng dÉn ®Õn sù mÊt æn ®Þnh cña HT§ trong nhiÒu yÕu tè lµ do sãng sÐt qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn vµo tr¹m tõ ®­êng d©y vµ do sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m. - Qua thèng kª, ng­êi ta thÊy sè lÇn sù cè cña HT§ do bÞ sÐt ®¸nh chiÕm tû lÖ rÊt lín so víi c¸c tr­êng hîp kh¸c. V× vËy viÖc tÝnh to¸n b¶o vÖ TBA do sÐt ®¸nh ®Ó h¹ ®Õn møc tèi thiÓu lµ mét nhiÖm vô hÕt søc quan träng vµ cÇn thiÕt. Khi bÞ sÐt ®¸nh vµo tr¹m, c¸c thiÕt bÞ ®iÖn sÏ bÞ h­ háng vµ cã thÓ dÉn ®Õn viÖc cung cÊp ®iÖn bÞ ngõng toµn bé , ®éng thêi cã thÓ lµm ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®iÖn n¨ng vµ c¸c ngµnh kinh tÕ kh¸c. - §Ó ®¶m b¶o chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m cÇn dïng c¸c cét thu sÐt vµ d©y chèng sÐt. C¸c cét thu sÐt nµy cã thÓ ®­îc ®Æt ®éc lËp hoÆc trong ®iÒu kiÖn cho phÐp ta vËn dông chiÒu cao cña c¸c cét, xµ cét ®Ìn chiÕu s¸ng. Riªng cét ®éc lËp th­êng tèn kÐm h¬n vÒ kinh tÕ nªn chØ dïng khi kh«ng thÓ tËn dông ®­îc chiÒu cao cña c¸c cét, xµ... - NÕu ®Æt c¸c cét thu sÐt trªn c¸c kÕt cÊu cña tr¹m ph©n phèi ngoµi trêi vµ dïng d©y chèng sÐt ®Ó b¶o vÖ cho do¹n d©y dÉn nèi tõ sµ cuèi cïng cña tr¹m ®Õn cét ®Çu tiªn cña ®­êng d©y th× chóng sÏ ®­îc nèi ®Êt chung víi hÖ thèng nèi ®Êt chung cña tr¹m vµ ®é t¨ng lín nhá nµy cßn tuú thuéc vµo th«ng sè cña dßng ®iÖn sÐt vµ ®iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch cña hÖ thèng. Khi ®iÖn ¸p nµy v­ît qu¸ giíi h¹n cho phÐp th× cã thÓ g©y nªn nguy hiÓm cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, do vËy chØ trong ®iÒu kiÖn cho phÐp míi ®­îc ®Æt cét thu sÐt trªn c¸c c«ng tr×nh trong tr¹m hoÆc d©y chèng sÐt ë trong tr¹m. - Khi thiÕt kÕ b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m biÕn ¸p, ngoµi c¸c yªu cÇu vÒ kü thuËt cÇn ph¶i chó ý ®Õn vÊn ®Ò kinh tÕ vµ vÊn ®Ò mü thuËt. I. c¸c yªu cÇu kü thuËt: - Víi môc ®Ých gi¶m vèn ®Çu t­ khi thiÕt kÕ b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m biÕn ¸p ngoµi trêi, ng­êi ta th­êng bè trÝ cét trªn c¸c ®é cao cã s½n nh­ cét, x·... ®èi víi tr¹m 110KV do cã møc c¸ch ®Þnh cao nªn c¸c cét thu sÐt cã thÓ ®Æt trùc tiÕp trªn c¸c kÕt cÊu cña tr¹m. C¸c trô cña c¸c kÕt cÊu trªn ®ã cã ®Æt c¸c cét thu sÐt ph¶i lµ ng¾n nhÊt sao cho dßng ®iÖn sÐt (Is) khuyÕch t¸n vµo ®Êt theo 3 ¸ 4 thanh c¸i cña hÖ thèng nèi ®Êt. - §èi víi tr¹m 22KV khi bè trÝ cét thu sÐt trùc tiÕp trªn xµ th× ph¶i t¨ng c­êng c¸ch ®iÖn ®Õn c©p 110KV, do vËy sÏ cã tæn thÊt vÒ kinh tÕ. Khi dïng cét thu sÐt ®éc lËp th× ph¶i chó ý ®Õn khoµng c¸ch gi÷a c¸c cét thu sÐt tíi c¸c bé phËn cña tr¹m ®Ó tr¸nh kh¶ n¨ng phãng ®iÖn tõ cét ®Õn c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ. Khi dïng cét ®Õn chiÕu s¸ng lµm gi¸ ®ì cho cét thu sÐt th× ph¶i cho d©y dÉn ®iÖn ®Õn b¶ng ®Ìn vµo èng ch× vµ ch«n d­íi ®Êt. - §Ó ®¶m b¶o cho c¬ giíi vµ chèng ¨n mßn kim lo¹i cÇn ph¶i theo ®óng quy ®Þnh vÒ c¸c lo¹i vËt liÖu, tiÕt diÖn d©y khi dïng trªn mÆt ®Êt vµ d­íi ®Êt. II. giíi thiÖu s¬ l­îc vÒ thiÕt kÕ tr¹m 110/22KV: -Tr¹m cã kÝch th­íc: 60 x 100m2 -Tæng diÖn tÝch tr¹m: 6000m2 - ChiÒu cao lín nhÊt cÇn ®­îc b¶o vÖ phÝa 110KV lµ 11m phÝa 22KV lµ 8m - Trong tr¹m cã 2 m¸y biÕn ¸p 110/22KV, cã 2 lé ®­êng d©y 110KV ®i vµo vµ 5 lé ®­êng d©y 22KV ®i ra. - Trªn c¸c lé 110KV ®· cã d©y chèng sÐt nªn c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m n»m d­íi ®o¹n ®­êng d©y vµo tr¹m ®Õn xµ ®ãn d©y ®Òu ®­îc b¶o vÖ nªn ta thiÕt kÕ chèng sÐt cho phÝa 110KV cã thÓ kh«ng cÇn tÝnh ®Õn ph¹m vi nµy. - Trong phÇn thiÕt kÕ nµy ta ®­a ra c¸c ph­¬ng ¸n bè trÝ cét thu sÐt ®Ó b¶o vÖ tr¹m biÕn ¸p ngoµi trêi theo c¸c yªu cÇu kü thuËt, mü thuËt vµ kinh tÕ sau ®ã chän ph­¬ng ¸n hîp lý ®Ó tÝnh to¸n. III - Ph¹m vi b¶o vÖ cña cét Thu sÐt: Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu sÐt (H1-1): - B¸n kÝnh b¶o vÖ cho ®é cao hx lµ: Trong ®ã: h - Lµ ®é cao cña cét. hx - Lµ ®éc cao cÇn b¶o vÖ. h - hx = ha - Lµ chiÒu cao hiÖu dông cña cét. NÕu th× th× - NÕu chiÒu cao cña cét h > 30m th× ta ph¶i kÓ ®Õn hÖ sè ®iÒu chØnh nghÜa lµ: (víi P lµ hÖ sè hiÖu chØnh) 2. Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét vµ nhiÒu cét thu sÐt : - NÕu hai cét cã chiÒu cao b»ng nhau: gi¶ sö 2 cét c¸ch nhau mét kho¶ng lµ a. + NÕu a = 7h th× bÊt kú ®iÓm nµo trªn mÆt ®Êt ë gi÷a hai cét sÏ ®­îc b¶o vÖ an toµn. + NÕu a = 7h th× cét b¶o vÖ ®­îc ®é cao lµ ®­îc x¸c ®Þnh tõ h). + Ta xem h0 nh­ ®é cao mét cét vµ tÝnh ph¹m vi b¶o vÖ cho ®é cao hx + Khi cét thu sÐt cã h> 30 th× H×nh 1-2 -NÕu hai cét cã ®é cao kh¸c nhau: H×nh 1 - 3 - NÕu cã nhiÒu cét: Ta ph¶i x¸c ®Þnh cho tõng nhãm cét gÇn nhau (3 hay 4 cét) phèi hîp b¶o vÖ thu sÐt sao cho ®Ønh c¸c cét cïng n»m trªn mét ®­êng trßn ngo¹i tiÕp, c¸c cét ®ã t¹o thµnh mét tam gi¸c hoÆc ®a gi¸c th× phÇn bªn trong sÏ ®­îc b¶o vÖ hoµn toµn nÕu: Trong ®ã: D - §­êng kÝnh ®­êng trßn ngo¹i tiÕp ®a gi¸c do c¸c cét t¹o thµnh. h – Lµ chiÒu cao cña c¸c cét thu sÐt. hx - Lµ chiÒu cao cña vËt cÇn b¶o vÖ. H×nh 1- 4 IV. Kho¶ng cµch an toµn trong kh«ng khÝ vµ ®Êt. - Kho¶ng c¸ch an toµn trong kh«ng khÝ SK. - Biªn ®é ®iÖn cø xung (Dmax) trong tr­êng hîp chung x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: Imax - Dßng ®iÖn sÐt tÝnh to¸n (KA) RXK - §iÖn trë xung kÝch cña bé phËn nèi ®Êt (R) L - §é c¶m øng cña d©y dÉn tõ bé phËn næi ®Êt ®Õn ®iÓm kh¶o s¸t cßn gäi lµ hÖ sè ®iÖn c¶m. - Khi ta thay Imax = 150 KA; ®é bÒn c¸ch ®iÖn cña kh«ng khÝ lµ 500KV/m vµ víi th× ta sÏ ®­îc c«ng thøc tÝnh to¸n dïng ®Ó x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch an toµn cho phÐp cña kh«ng khÝ nh­ sau: - Kho¶ng c¸ch an toµn trong ®Êt S® - Tiªu chuÈn kho¶ng c¸ch an toµn S® ®­îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc sau: S®= a.Rxk Trong ®ã: a- HÖ sè phô thuéc trÞ sè dßng ®iÖn sÐt chän trong tÝnh to¸n víi Imax = 150 th× a = 0,5. Rxk- TrÞ sè ®iÖn trë t¶n xung kÝch cña dßng ®iÖn sÐt ®i qua bé phËn nèi ®Êt H×nh 1- 5 V. tr×nh tù tÝnh to¸n chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp. 1 - Bè trÝ c¸c cét thu sÐt : 2 - X¸c ®Þnh chiÒu cao hiÖu dông cña cét : - T×m ®­êng kÝnh D cña ®­êng trßn ngo¹i tiÕp ®a gi¸c ®i qua ®Ønh thu cét sÐt sao cho diÖn tÝch ®a gi¸c ®ã ®­îc b¶o vÖ cho hx, ¸p dông toµn tr¹m. Ta ph¶i tÝnh ®é cao L cña cét thu sÐt: h = hx + ha. 3- KiÓm tra kh¶ n¨ng b¶o vÖ ®èi víi vËt n»m ngoµi ph¹m vi cét thu sÐt b¶o vÖ: - TÝnh b¸n kÝnh b¶o vÖ cña mét cét thu sÐt. - TÝnh b¸n kÝnh cña khu vùc b¶o vÖ gi÷a 2 cét thu sÐt vµ tÝnh b¸n kÝnh r0x mµ h0 b¶o vÖ ®­îc. - VÏ khu vùc b¶o vÖ theo kÝch th­íc ®· tÝnh ®­îc. 4. KiÓm tra l¹i toµn bé: - KiÓm tra l¹i toµn bé b¶n vÏ thiÕt kÕ nÕu cã ®é cao xµ nµo ®ã mµ cÇn b¶o vÖ cßn n»m ngoµi b¸n kÝnh b¶o vÖ ro x th× cÇn ph¶i xem xÐt l¹i thiÕt kÕ: t¨ng ®é cao cét hoÆc bè trÝ thªm cét sao cho c¸c ®é cao cÇn ®­îc b¶o vÖ ph¶i n»m trong ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét thu sÐt. VI. lùa chän ph­¬ng ¸n bè trÝ cét: 1. Ph­¬ng ¸n 1: Bè trÝ 10 cét thu sÐt trong ®ã cã 2 cét thu sÐt ®Æt thªm 2 ®Çu cña xµ ®ßn d©y ®Çu tr¹m cßn 8 cét dùng ®éc lËp a. XÐt c¸c cÆp cét: - C¸c cÆp cét 1 - 2 -10 ta cã: Do t¹o thµnh mét tam gi¸c vu«ng nªn: víi hx =11m cho nªn chiÒu cao cña c¸c cét lµ : 11+3,88=14,88(m) VËy ta chän chiÒu cao c¸c cét lµ 19 (m) C¸c cét 2 - 3 - 10: Do c¸c cét nµy t¹o thµnh mét tam gi¸c th­êng nªn. Víi hh = 11m chiÒu cao cña c¸c cét thu sÐt lµ 11+5,15 = 16,15 (m) VËy ta chän chiÒu cao cét lµ 19 (m). - C¸c cét 3 -4 -10. Ta c Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c th­êng nªn: Víi hx = 11m ta cã chiÒu cao cña c¸c cét lµ : 11+7,02 = 18,02(m) VËy ta chän chiÒu cao cét lµ 19 (m) - C¸c cét 4-5-9-10: Do c¸c cét t¹o thµnh h×nh ch÷ nhËt nªn: ChiÒu cao cña c¸c cét thu sÐt víi hx = 11m lµ 11+ 7,94 = 18,94m VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ :19(m). - C¸c cét 5 - 6 -7: Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c vu«ng nªn: Víi hx = 8m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 8+ 5,41=13,41(m) VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ : 16 (m) - C¸c cét 5 - 7 - 9: Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c nªn ta cã: Víi hx = 8m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 8+ 7,09 = 15,09(m) VËy ta chän chiÒu c¹o cña c¸c cét lµ: 16(m) -C¸c cét 7 - 8 -9: Do t¹o thµnh tam gi¸c th­êng nªn: Víi hx = 8m cho nªn chiÒu cao cña c¸c cét thu sÐt lµ 8+5,41=13,41(m). VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 16(m). * VËy ta x¸c ®Þnh ®­îc: +C¸c cét 1-2-3 -4 -10 cao lµ 19 m +C¸c cét 5 - 6 -7 - 8 -9 cao lµ: 16m. b. XÐt c¸c cÆp cét bao quanh tr¹m: - CÆp cét 1 -2: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét ë ®é cao 19m lµ: v× = +Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét lµ: v× = - CÆp cét 2-3: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét ë ®é cao 19m lµ 7,88 (m) +Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét lµ: v× - CÆp cét 3-4: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét ë ®é cao 19m lµ 7,88m +Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét lµ: v×: - CÆp cét 4-5: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 4 lµ 7,88m B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5 lµ: V×: + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét: v× 2 cét cã ®é cao kh¸c nhau nªn b¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5 víi ®é cao hx = 16(m) lµ: V×: V×: -CÆp cét 5-6: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5,6 lµ 3,75 (m) + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét: v× -CÆp cét 6-7: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét cao 16m lµ: 3,75 (m) + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét: V× -CÆp cét 7-8: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 3,75(m) + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét: V×: - CÆp cét 8- 9: +B¸n kÝnh b¶o vÖ cña c¸c cét ë ®é cao 16m lµ 3,75(m) +Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét lµ: -CÆp cét 9 -10 + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 9 cao 16m lµ 3,75m. B¸n kÝnh b¶o vÖ cña 10 cét cao 19m lµ 7,88m +Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét: V× 2 cét cã ®é cao kh¸c nhau nªn b¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 10 víi ®é cao h h =16m lµ: V×: V×: -CÆp cét 10 -1: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét cao 19m lµ 7,88(m) + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét: V×: *Tõ c¸c sè liÖu tÝnh to¸n trªn ta cã b¶ng sau: B¶ng 1-6 STT C¸c cÆp cét hx(m) ho(m) rox(m) 1 1-2 11 17,86 6,17 2 2-3 11 16,14 3,84 3 3-4 11 14 2,25 4 4-5 8 12,04 3,06 5 5-6 8 11,29 2,47 6 6-7 8 12 3 7 7-8 8 12 3 8 8-9 8 11,28 2,46 9 9-10 8 12,04 3,06 10 10-1 11 14,71 2,78 - Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta vÏ ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét thu sÐt (theo s¬ ®å bè trÝ cét thu sÐt) 2 - Ph­¬ng ¸n 2: Bè trÝ 12 cét thu sÐt trong ®ã 2 cét ®Æt trªn xµ ®¬n ë ®Çu tr¹m, cét cßn l¹i ®Æt ®éc lËp. a. XÐt c¸c cÆp cét: - CÆp cét 1 - 2 - 11 Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c vu«ng nªn: Víi hx = 11m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+ 3,88 = 14,88 (m) VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 18 (m) - C¸c cét 2 -3 -11: Do c¸c cét t¹o thµnh mét tam gi¸c cho nªn: Víi hx = 11m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+ 5,15 = 16,15(m).VËy chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 18(m) - C¸c cét 3 -11- 12: Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c th­êng nªn: Víi hx = 11m th× chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+ 5,45 = 16,45(m). VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ18 (m) - C¸c cét 3 - 4 -12: Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c th­êng nªn: Víi hx = 11m th× chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+ 6,1 = 17,1 (m). VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 18(m) - C¸c cét 4 -5 -12: Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c th­êng nªn ta cã: Víi hx = 11m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+6,48 = 17,48 (m) VËy ta chän chiÒu cao c¸c cét lµ 18 (m) - C¸c cét: 5 -6 -12: Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c th­êng nªn ta cã: Víi hx = 8m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+4,57 =15,57 (m) VËy ta chän chiÒu cao c¸c cét lµ: 18 (m) - C¸c cét 10 -11-12: Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c c©n nªn: Víi hx = 11m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 11+4,57 =15,57(m). VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 18(m) -C¸c cét 6 -7 - 8: Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c vu«ng nªn: Víi hx = 8 m chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 8+5,41= 13,41m VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 16 (m) - C¸c cét 6 -8 -10: Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c th­êng nªn: Víi hx = 8m th× chiÒu cao cña c¸c cét lµ: 8+7,09 = 15,09(m) VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 16(m) - C¸c cét 8 -9 - 10: Do c¸c cét t¹o thµnh tam gi¸c vu«ng nªn: Víi hx =8(m) th× chiÒu cao cña c¸c cét lµ 8+5,41=13,41(m) VËy ta chän chiÒu cao cña c¸c cét lµ 16(m) * VËy ta x¸c ®Þnh ®­îc: + c¸c cét 1 - 2 -3 -4 - 5 - 11 - 12 cao 18 (m) + c¸c cét 6 - 7 - 8 -9 - 10 cao16 (m) b. XÐt c¸c cÆp cét bao quanh tr¹m: -CÆp cét 1 - 2: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña mçi cét ë ®é cao 18 (m) V×: + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét : V×: -CÆp cét 2 -3: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét ë ®é cao 18 m víi hx = 11m lµ 6,38m . + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét V×: - CÆp cét 3 - 4: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét ë ®é cao 18m víi hx = 11m lµ 6,38 (m) + Ph¹m vi b¶o vÖ cña 2 cét V× - CÆp cét 4 - 5: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 4 ë ®é cao h = 18m lµ 6,38m +Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét: V× - CÆp cét 5 - 6: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5 cao 14m vµ hx= 8m lµ 6,38(m) B¸n kÝnh b¶o vÖ cña Cét 6 ë ®é cao 16 m lµ: V×: + Ph¹m vi b¶o vÖ cña 2 cét: V× 2 cét cã ®é cao kh¸c nhau nªn b¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 5 ë ®é cao hx = 16(m) lµ: V× V×: V×: CÆp cét 6-7: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 9 (m) + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét: V× -CÆp cét 7- 8: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 9 (m) + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét. V× -CÆp cét 8 -9: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 9 (m) + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét. V× -CÆp cét 9 -10: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao 16m lµ 9m + Ph¹m vi b¶o vÖ cña 2 cét: V× -CÆp cét 10 -11: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 11 cao 18m lµ 6,38 (m). B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét 10 cao 16m lµ 9 (m). + Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a 2 cét: v× 2 cét cã ®é cao kh¸c nhau cho nªn b¸n kÝnh b¶o vÖ ë cét 11 víi ®é cao hx = h10 = 16m lµ: v× v× -CÆp cét 11-1: + B¸n kÝnh b¶o vÖ cña cét cao18m lµ 6,38m +Ph¹m vi b¶o vÖ gi÷a hai cét: V× * Tõ nh÷ng sè liÖu tÝnh to¸n trªn ta cã b¶ng tæng kÕt sau ®©y: B¶ng 1-8 STT C¸c cÆp cét h0 (m) hx = (m) r0x (m) 1 1 - 2 16,86 11 4,39 2 2 - 3 15,14 11 3,11 3 3 - 4 14 11 2,25 4 4 - 5 13,71 11 2,03 5 5 - 6 11,93 8 2,95 6 6 - 7 11,28 8 2,46 7 7 - 8 12 8 3 8 8- 9 12 8 3 9 9 - 10 11,28 8 2,46 10 10 -11 11,93 8 2,95 11 11-1 13,71 11 2,03 Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta vÏ ®­îc ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét thu sÐt (theo s¬ ®å bè trÝ cét thu sÐt)  * So s¸nh 2 ph­¬ng ¸n: + VÒ mÆt kü thuËt th× c¶ 2 ph­¬ng ¸n ®Òu ®¶m b¶o thiÕt kÕ b¶o vÖ tr¹m + VÒ mÆt kinh tÕ th× ph­¬ng ¸n 1 kinh tÕ h¬n v× ph­¬ng ¸n 1 chØ ph¶i dùng 10 cét trong ®ã cã 8 cét ®éc lËp so víi ph­¬ng ¸n 2 lµ ph¶i dùng tíi 12 cét trong ®ã cã tíi 10 cét ph¶i dùng ®éc lËp. Do vËy ta chän ph­¬ng ¸n 1 ®Ó thiÕt kÕ thi c«ng b¶o vÖ tr¹m biÕn ¸p 110/22KV. Ch­¬ng II -----o0o----- tÝnh to¸n nèi ®Êt cho toµn tr¹m N hiÖm vô cña nèi ®Êt lµ t¶n dßng ®iÖn xuèng ®Êt ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho vËt cÇn nèi cã trÞ sè bÐ. Trong HT§ ng­êi ta chia lµm 3 lo¹i nèi nh­ sau: - Nèi ®Êt lµm viÖc: NhiÖm vô lµ ®¶m b¶o cho sù lµm viÖc b×nh th­êng cña thiÕt bÞ theo chÕ ®é ®· ®­îc quy ®Þnh s½n. Lo¹i nèi ®Êt nµy gåm nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh MBA ®o l­êng vµ cña kh¸ng dßng trong bï ngang trªn c¸c ®­êng d©y t¶i ®iÖn. - Nèi ®Êt an toµn (nèi ®Êt b¶o vÖ): cã nhiÖm vô ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi vµ thiÕt bÞ khi c¸ch ®iÖn bÞ h­ háng tøc lµ nèi ®Êt mçi bé phËn kim lo¹i b×nh th­êng kh«ng mang ®iÖn nh­: vá MBA, m¸y c¾t, c¸c gi· ®ì kim lo¹i... khi c¸ch ®iÖn h­ háng trªn c¸c bé phËn nµy sÏ xuÊt hiÖn ®iÖn nh­ thÕ nh­ng do ®­îc nèi ®Êt nªn gi÷ ®­îc møc ®iÖn thÕ thÊp ®¶m b¶o an toµn cho ng­êi vµ thiÕt bÞ khi tiÕp xóc víi nh÷ng bé phËn nµy. - Nèi ®Êt chèng sÐt: Môc ®Ých lµ nh»m ®¶m b¶o t¶n dßng ®iÖn sÐt vµo trong ®Êt khi cã sÐt ®¸nh xuèng cét thu sÐt hoÆc trªn ®­êng d©y. Do ®ã sÏ h¹n chÕ ®­îc dßng ®iÖn sÐt tíi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ®­îc b¶o vÖ. - ë tr¹m biÕn ¸p vÒ nguyªn t¾c ph¶i thiÕt kÕ t¸ch rêi 2 hÖ thèng nèi ®Êt lµ nèi ®Êt lµm viÖc vµ nèi ®Êt chèng sÐt. §Ó ®Ò phßng khi cã dßng ng¾n m¹ch lín hay dßng ®iÖn sÐt ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt lµm viÖc lín hay nhá sÏ kh«ng g©y nªn ®iÖn thÕ cao trªn hÖ thèng nèi ®Êt an toµn. - Trong thùc tÕ c«ng viÖc nµy rÊt khã thùc hiÖn ®­îc v× nhiÒu lÝ do nªn ng­êi ta th­êng chØ dïng mét hÖ thèng nèi ®Êt chung ®Ó thùc hiÖn c¶ 2 nhiÖm vô. V× lÏ ®ã nªn hÖ thèng nèi ®Êt chung lµ ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu cña c¶ 2 lo¹i nèi ®Êt, nghÜa lµ ph¶i cã ®iÖn trë nèi ®Êt nhá h¬n hoÆc b»ng ®iÖn trë nèi ®Êt nhá nhÊt cña mét trong hai hÖ thèng nèi ®Êt kÓ trªn. - C¸c yÕu tè cÇn chung cho hÖ thèng nèi ®Êt. + Bé phËn nèi ®Êt cã trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt cµng nhá th× sÏ thùc hiÖn ®­îc cµng tèt nhiÖm vôu t¶n dßng ®iÖn sÐt trong ®Êt vµ ®iÖn thÕ trªn c¸c thiÕt bÞ ®­îc nèi ®Êt ë møc æn ®Þnh. Tuy nhiªn viÖc gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt sÏ lµm cho chi phÝ vÒ ®Çu t­ x©y dùng t¨ng lªn nhiÒu (do sè l­îng kim lo¹i t¨ng…). Do ®ã cÇn ph¶i cã quy ®Þnh tiªu chuÈn trÞ sè cho phÐp cña ®iÖn trë nèi ®Êt. * Víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nèi ®Êt trùc tiÕp th× ®iÖn trë nèi ®Êt yªu cÇu lµ R * Víi c¸c thiÕt bÞ cã ®iÓm trung b×nh tÝnh nèi ®Êt trùc tiÕp th× ®iÖn trë nèi ®Êt yªu cÇu lµ (nÕu hÖ thèng nèi ®Êt chØ dïng cho c¸c thiÕt bÞ cao ¸p) * Víi hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn vµ hÖ thèng nèi ®Êt cho c¶ thiÕt bÞ cao ¸p vµ h¹ ¸p th× ®iÖn trë yªu cÇu lµ: (nh­ng R chØ ®­îc Dßng ®iÖn I tuú theo mçi tr­êng hîp cã trÞ sè kh¸c nhau. + §èi víi nèi ®Êt an toµn th× ®iÖn trë ®­îc chän sao cho c¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p b­íc vµ ®iÖn ¸p tiÕp xóc trong mäi tr­êng hîp ®Òu ph¶i kh«ng v­ît qu¸ trÞ sè cho phÐp. + Ngoµi viÖc ®¶m b¶o trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt quy ®Þnh vµ gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng nèi ®Êt cßn cÇn ph¶i chó ý ®Õn viÖc c¶i thiÖn sù ph©n bè ®iÖn thÕ trªn toµn bé diÖn tÝch tr¹m. - HÖ sè mïa: Ta biÕt r»ng ®Êt lµ mét m«i tr­êng phøc t¹p kh«ng ®ång nhÊt vÒ kÕt cÊu vµ thµnh phÇn mµ chñ yÕu lµ do khÝ hËu. Do vËy thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt cÇn tËp trung vµ chó ý ®Õn trÞ sè lín nhÊt vÒ trÞ sè tÝnh to¸n ®iÖn trë suÊt cña ®Êt cã thÓ c¶ trong c¸c mïa. K lµ hÖ sè mïa r®0: §iÖn trë suÊt ®­îc theo mïa - Ph­¬ng ph¸p nèi ®Êt: Theo chøc n¨ng ng­êi ta ph©n lµm nhiÒu lo¹i. HÖ thèng nèi ®Êt bao gåm c¸c ®iÖn cùc trong ®Êt ®Ó lµm gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt theo tiªu chuÈn cña tõng lo¹i nèi ®Êt. C¸c ®iÖn cùc th­êng lµ c¸c thanh dµi n»m ngang hoÆc cäc th¼ng ®øng ®Ó ®iÖn ¸p b­íc nhá. Khi tÝnh to¸n ta ph©n ra lµm c¸c lo¹i nèi ®Êt tù nhiªn vµ nèi ®Êt nh©n t¹o. Nèi ®Êt tù nhiªn lµ sö dông c¸c nèi ®Êt cã s½n nh­ d©y chèng sÐt, cét thu sÐt, c¸c kÕt cÊu kim lo¹i cña c«ng tr×nh c¸c ®­êng èng n­íc. Cßn nèi ®Êt nh©n t¹o nh»m môc ®Ých tho¶ m·n c¸c yªu cÇu nèi ®Êt cña c¸c c«ng tr×nh khi nèi ®Êt tù nhiªn kh«ng ®¶m b¶o ®­îc. - C¸c tham sè ¶nh h­ëng ®Õn nèi ®Êt : + ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h×nh häc + ¶nh h­ëng cña c¸c bè trÝ ®iÖn cùc. + ¶nh h­ëng cña trÞ sè ®iÖn trë ®Êt. + HiÖn t­îng phãng ®iÖn xung kÝch: Khi cã dßng xÐt ®i vµo ®iÖn cùc nèi ®Êt, th× g©y ra mét ®iÖn tr­êng lín trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc vµ trong ®Êt. §iÖn tr­êng ®¹t ®Õn ®é giíi h¹n th× x¶y ra qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt. C¸c tia löa ®iÖn phãng ®iÖn ph¸t triÓn xung quanh ®iÖn cùc t¹o ra vïng hå quang, cùc nèi ®Êt xem nh­ lµ to ra vµ ®iÖn trë nèi ®Êt gi¶m, ®iÖn trë nèi ®Êt ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: Víi lµ hÖ sè xung kÝnh. TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m ®­îc thiÕt kÕ: tr¹m thiÕt kÕ lµ tr¹m 110/22KV ta t¸ch ra lµm 2 phÇn: 110KV vµ 22KV ®Ó thiÕt kÕ. I. TÝnh to¸n nèi ®Êt an toµn : 1. Nèi ®Êt an toµn cho tr¹m 110KV: PhÇn tr¹m 110KV lµ m¹ng ®iÖn cã trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt nªn yªu cÇu cña nèi ®Êtan toµn lµ . §iÖn trë nèi ®Êt gåm 2 phÇn. §iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn (ë tr¹m 110KV sö dông lµ d©y chèng sÐt vµ cét chèng sÐt) vµ ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o yªu cÇu a- TÝnh to¸n ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn: Tr¹m ®­îc thiÕt kÕ cã d©y chèng sÐt dïng ®Ó b¶o vÖ ®­êng d©y ®­îc kÐo vµo ®Õn xµ ®ãn d©y cña tr¹m nªn phÇn ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn lµ ®iÖn trë cña hÖ thèng d©y chèng sÐt cét vµ nã ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: + Rcs lµ®iÖn trë cña d©y chèng sÐt ( ta dïng lo¹i C- 70 cã ®iÖn trë trªn mét ®¬n vÞ dµi lµ ) + Rc lµ ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét víi n- sè lé ®­êng d©y b- HÖ thèng nèi ®¸t nh©n t¹o cña nèi ®Êt an toµn: HÖ thèng nèi ®Êt an toµn ta sö dông m¹ch vßng h×nh ch÷ nhËt cã kÝch thÝch nh­ sau: H×nh 2-1 M¹ch vßng ®­îc ch«n d­íi phÇn ®iÖn tÝch tr¹m 110KV ë ®é s©u 0,8m. PhÇn m¹ch vßng nµy c¸ch t­êng rµo 5m. Ta chän lo¹i thÐp dÑp 50 x 1mm = b = 50 mm = 0,05 m ®Ó lµm m¹ch vßng. Ta cã: L- Chu vi m¹ch vßng L = ( 50+60).2 = 220 m t- ®é chÌn s©u cña m¹ch vßng t = 0,8 m. d- §­êng kÝnh quy ®æi cña thanh dÑt K- HÖ sè phô thuéc tû lÖ tra b¶ng ta ®­îc K = 5,64. víi Ta thÊy cho nªn ta ta ph¶i ®ãng cäc däc theo m¹ch vßng ®Ó gi¶m ®iÖn trë cña hÖ thèng nèi ®Êt. Ta ®ãng c¸c cäc däc theo m¹ch vßng cø 3m mät cäc vµ mçi cäc dµi 3m cã ®­êng kÝnh lµ 40mm vµ nh­ vËy sè cäc lµ ( cäc). §iÖn trë t¶n cña hÖ thèng nèi ®Êt ®­îc tÝnh nh­ sau: Tra b¶ng ta ®­îc: tho¶ m·n. VËy ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng lµ: Nh­ vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn 2- Nèi ®Êt an toµn cho tr¹m 22KV: HÖ thèng nèi ®Êt an toµn ta sö dông m¹ch vßng h×nh ch÷ nhËt cã kÝch th­íc nh­ sau: H×nh 2-2 M¹ch vßng ®­îc ch«n d­íi phÇn diÖn tÝch tr¹m 22KV ë ®éc s©u 0,8m phÇn m¹ch vßng nµy ®­îc c¸ch t­êng rµo 5m Ta chän lo¹i thÐp dÑp 50 x 1mm = b = 50mm = 0,05m ®Ó lµm m¹ch vßng. Ta cã: Trong ®ã: L - Chu vi m¹ch vßng: L= (30+50) 2 = 160(m) t - §é ch«n s©u cña m¹ch vßng t = 0,8m d - §­êng kÝnh quy ®æi cña thµnh dÑp K - hÖ sè phô thuèc tû lÖ Tra b¶ng ta ®­îc K = 6,05 víi Kmt = 1,6 Nh­ vËy cho nªn ®¶m b¶o yªu cÇu mµ kh«ng ph¶i ®ãng cäc. II. tÝnh to¸n nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m: 1. Më ®Çu: Khi cã dßng ®iÖn ®i vµo bé phËn nèi ®Êt nÕu tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn theo thêi gian rÊt lín th× trong thêi gian ®Çu ®iÖn c¶m sÏ ng¨n c¶n kh«ng cho dßng ®iÖn ®i tíi c¸c phÇn cuèi cña ®iÖn cùc, khiÕn cho ®iÖn ¸p ph©n bè kh«ng ®Òu, sau mét thêi gian ¶nh h­ëng ®iÖn c¶m mÊt dÇn vµ ®iÖn ¸p sÏ ph©n bè ®Òu h¬n. Thêi gian cña qu¸ tr×nh qu¸ ®é nãi trªn phô thuéc vµo h»ng sè thêi gian:(T lµ tû träng víi ®iÖn c¶m tæng L .1 vµ ®iÖn dÉn gl cña ®iÖn cùc) Tõ biÓu thøc trªn cho thÊy khi dßng ®iÖn t¶n trong ®Êt lµ dßng mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu tÇn sè c«ng nghiÖp ¶nh h­ëng cña L kh«ng ®¸ng kÓ vµ bÊt kú h×nh thøc nèi ®Êt nµo (th¼ng ®øng hoÆc n»m ngang) còng ®Òu biÓu thÞ biir trÞ sè ®iÖn trë t¶n. Khi dßng ®iÖn t¶n trong ®Êt lµ dßng ®iÖn sÐt tham sè biÓu thÞ bëi nèi ®Êt tuú thuéc vµo t­¬ng quan h»ng sè thêi gian T vµ thêi gian ®Çu sãng ®iÖn. Khi T<< T®s (khi dßng ®iÖn ®¹t ®Õn trÞ sè cùc ®¹i) th× cÇn xÐt qu¸ tr×nh qu¸ ®é ®· kÕt thóc vµ nèi ®Êt ®· thÓ hiÖn nh­ mét ®iÖn trë t¶n. Tr­êng hîp nµy øng víi c¸c h×nh thøc nèi ®Êt dïng cäc hoÆc thanh n»m ngang cã chiÒu dµi kh«ng lín l¾m vµ ®­îc gäi lµ nèi ®Êt tËp trung. NÕu ®iÓm cùc dµi h»ng sè thêi gian cã thÓ ®¹t tíi møc T®s vµ t¹i thêi ®iÓm dßng ®iÖn ®¹t trÞ sè cùc ®¹i - Qu¸ tr×nh qu¸ ®é ch­a kÕt thóc vµ nh­ ®· ph©n tÝch t¸c dông cña ®iÖn c¶m nèi ®Êt sÏ ®­îc thÓ hiÖn nh­ mét tæng trë Z cã trÞ sè rÊt lín so víi trÞ sè ®iÖn trë t¶n, tr­êng hîp nµy gäi lµ nèi ®Êt ph©n bè dµi. Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m 110/22KV bé phËn thu sÐt­ ®Æt trªn xµ cña tr¹m th× phÇn nèi ®Êt chèng xÐt buéc ph¶i nèi chung víi m¹ch vßng nèi ®Êt an toµn cña tr¹m. Nh­ vËy sÏ gÆp tr­êng hîp nèi ®Êt ph©n bè dµi, tæng trë xung kÝch ZXK cã thÓ rÊt lín vµ lín gÊp nhiÒu lÇn so víi trÞ sè ®iÖn trë t¶n xo¹y chiÒu lµ ®iÖn ng­îc lªn c¸c phÇn mang ®iÖn cña tr¹m. Do ®ã ta ph¶i tÝnh to¸n kiÓm tra yªu cÇu cña nèi ®Êt chèng sÐt tr­êng hîp cã dßng ®iÖn sÐt ®i vaß hÖ thèng nèi ®Êt. + D¹ng sãng tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn sÐt. Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ ta chän d¹ng sãng tÝnh to¸n c¶u dßng ®iÖn sÐt lµ sãng xiªn gãc cã biªn ®é kh«ng ®æi. D¹ng sãng tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn sÐt ®­îc biÓu diÔn nh­ sau: H×nh 2-3 Trong ®ã: a - §éc dèc dßng ®iÖn sÐt quy ®Þnh a = tga = 30(KA/ms). I = 150KA - Biªn ®é dßng ®iÖn sÐt ®èi víi tr¹m biÕn ¸p Nh­ vËy thêi gian ®Çu sãng: * C¸c yªu cÇu kü thuËt ®èi víi nèi ®Êt chèng sÐt Ta sÏ kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn ®Èm b¶o an toµn cho c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p ( ë ®©y ta xÐt ®iÖn ¸p ë t¹i thêi ®iÓm khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt). Trong ®ã: I- Biªn ®é cña dßng ®iÖn sÐt lÊy b»ng 150 (KA) Z(0,T®s)- Tæng trë xung kÝch t¹i thêi t = T®s vµ ngay t¹i chç dßng ®iÖn sÐt ®i vµo ®iÖn cùc. U50%- TrÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch ®Æt lªn c¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p. - NÕu ®iÒu kiÖn trªn kh«ng tho¶ m·n th× ph¶i tiÕn hµnh tÝnh to¸n nèi ®Êt bæ xung t¹i n¬i ®i vµo hÖ thèng nèi ®Êt ( tøc lµ nèi thªm 1 ®iÖn trë song song víi hÖ thèng nh»m môc ®Ých lµm gi¶m tæng trë xung kÝnh ). 2- TÝnh to¸n nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m 110 KV: - Do ta dïng nèi ®Êt an toµn lµm nèi ®Êt chèng sÐt cho nªn tr­íc hÕt ta ph¶i hiÖu chØnh l¹i trÞ sè Rnt ( ®iÖn trë nh©n t¹o) theo yªu cÇu cña nèi ®Êt chèng sÐt cã nghÜa lµ ta ph¶i hiÖu chØnh hÖ sè mïa cña nèi ®Êt an toµn theo hÖ sè mµu cña nèi ®Êt chèng sÐt ( Tra b¶ng 19 - 2 gi¸o tr×nh kü thuËt ®iÖn cao ¸p). Kmïa( N§CS ) = 1,4 - §èi víi thanh ch«n s©u 0,8m Theo tÝnh to¸n cña phÇn nèi ®Êt an toµn: Cßn ®èi víi ®Êt chèng sÐt. Ta cã: Chia c¶ hai vÕ cña ( 2) cho ( 1) ta ®­îc: VËy ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o øng víi nèi ®¸t chèng sÐt lµ: a- TÝnh to¸n tæng trë sãng xung kÝch: - §Ó tÝnh to¸n tæng trë sãng xung kÝch ta cã vµi gi¶ thiÕt sau: + Bá qua ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn. +Bá qua c¸c thanh nèi ®Êt c©n b»ng ¸p trong tr¹m biÕn ¸p + Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®Ó d¬n gi¶n ho¸ ta bá qua qu¸ tr×nh phãng tia löa ®iÖn trong ®Êt vµ gi¶ thiÕt ®iÖn trë suÊt cña ®Êt lµ kh«ng ®æi. MÆt kh¸c ®iÖn trë cña b¶n th©n vËt liÖu dïng lµ nèi ®Êt bÐ h¬n rÊt nhiÒu so víi ®iÖn kh¸ng wL cña nã ( øng víi trÞ sè dßng ®iÖn sÐt) vµ ¶nh h­ëng ®Õn ®iÖn dung C cña ®iÖn nèi ®Êt còng rÊt nhá h¬n nhiÒu so víi ¶nh h­ëng cña ®iÖn dÉn nèi ®Êt. Nh­ vËy ta cã thÓ coi m¹ch vßng nãi ®Êt gåm hai tai dµi L1 vµ L2 ghÐp song song víi nhau vµ mçi tia cã chiÒu dµi lµ: H×nh2-4 S¬ ®å thay thÕ cña 1 tia hÖ thèng nèi ®Êt. H×nh2-5 Dùa vµo s¬ ®å thay thÕ trªn ta cã c¸c gi¸ trÞ ®iÖn c¶m Lo vµ ®iÖn dÉn Go ®­îc tÝnh to¸n nh­ sau: Go - §iÖn dÉn cña ®iÖn cùc tÝnh trªn mét ®¬n vÞ dµi Lo- ®iÖn cÈm cña ®iÖn cùc nèi ®Êt tÝnh trªn 1 ®¬n vÞ dµi Trong ®ã: l = L1 = L2 = 110 (m) ( chiÒu dµi mét tia) - §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o øng víi nèi ®Êt chèng sÐt. P- B¸n kÝnh cña cùc nèi ®Êt do ta chän b = 40 mm. Thay c¸c th«ng sè vµo ta tÝnh ®­îc. TÝnh to¸n ph©n bè dµi khi kh«ng xÐt ®Õn qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt tõ s¬ ®å thay thÕ ta cã thÓ lËp ®­îc hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n nh­ sau: Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh trªn ta ®­îc ®iÖn ¸p t¹i thêi ®iÓm bÊt kú trªn ®iÖn cùc: Víi h»ng sè thêi gian: víi MÆt kh¸c: Tæng trë xung kÝch®Çu vµo ®iÖn cùc nèi ®Êt (®èi víi 1 tia) Tæng trë xung kÝch t­¬ng ®­¬ng ®Çu vµo ®iÖn cùc nèi ®Êt gåm hai tia ghÐp song song t¹i thêi ®iÓm: §Ó tÝnh ta xÐt chuçi: (sæ tay to¸n häc) Ta cã: e-3 = 0,0497 e-4 = 0,0183 e-5 = 0,0067 e-6 = 0,0024 e-7 = 0,00091 Cho nªn ta lÊy cÊp chÝnh x¸c lµ 0,001 th× khi th× ta coi: Do ®ã giíi h¹n: MÆt kh¸c ta cã: Víi (v× K lµ sè nguyªn d­¬ng ) VËy ta chØ tÝnh ®Õn gi¸ trÞ K < 3,74 TÝnh K = 1 Víi K = 1ta cã c¸c gi¸ trÞ t­¬ng øng lµ: Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh ®­îc ë trªn vµo biÓu thøc cña Z(0,5) ta ®­îc: Víi ta kiÓm tra ®iÒu kiÖn nèi ®Êt chèng sÐt xem cã tho¶ m·n kh«ng nÕu kh«ng tho¶ m·n th× ta ph¶i tiÕn hµnh nèi ®Êt bæ sung. Ta thÊy ®iÒu kiÖn nèi ®Êt chèng sÐt hoµn toµn tho¶ m·n nªn ta kh«ng ph¶i nèi ®Êt bæ sung. 3. TÝnh to¸n nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m 22KV: Tiªu chuÈn cña nèi ®Êt chèng sÐt cho tr¹m 22KV ®­îc x¸c ®Þnh bëi c¸c ®iÒu kiÖn sau: - Kh«ng phãng ®iÖn trong kh«ng khÝ gi÷a c¸c cét thu sÐt vµ c«ng tr×nh. - Kh«ng phãng ®iÖn trong ®Êt tõ nèi ®Êt cña cét thu sÐt ®Õn c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m, kho¶ng c¸ch yªu cÇu: Trong tÝnh to¸n lÊy dßng ®iÖn sÐt Is = 150KA; a = 30KA/®iÖn ¸p trªn bé phËn nèi ®Êt ®­îc x¸c ®Þnh. §ång thêi tÝnh tõ ®©y ta x¸c ®Þnh ®­îc sK vµ S® Tõ c¸ch bè trÝ cét ta cã: SK = 6,5m ; S® = 5m víi L = 10hx (víi hx = 8m) = 10.8=80(m) Ta cã: víi L- chiÒu dµi cäc = 2,5m. VËy muèn b¶o ®¶m yªu cÇu cña chèng sÐt tr¹m 22KV ta ph¶i thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt cã ®iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch nhá h¬n . §Ó nèi ®Êt cho c¸c cét thu sÐt phÝa 22KV ta dïng nèi ®Êt kiÓu tia vµ cäc ®­îc nèi víi nhau. TÝnh ®iÖn trë cäc: H×nh 2-6 Trong ®ã: L- ChiÒu dµi cäc = 2,5 m vµ cäc ®­îc lµm b»ng thÐp gãc 4040.4mm. d- §­êng kÝnh cña cäc = 0,95.40.10-3= 0,038 m TÝnh ®iÖn trë thanh n»m ngang b»ng thÐp dÑt : Trong ®ã: t = 0,8 m - Lµ ®é ch«n s©u . K = 1 – Lµ hÖ sè h×nh d¸ng ( tia ngang). D - Lµ ®­êng kÝnh quy ®æi cña thanh thÐp dÑp víi b = 40 mm a = 10 m - Lµ ®é dµi cña thanh . Ta cã s¬ ®å thay thÕ: H×nh2-7 TÝnh to¸n Ud b»ng ph­¬ng ph¸p ®å thÞ. * TrÞ sè xung kÝch cña cäc : Tra b¶ng 9- trang 86 ( s¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp) ta cã c¸c dßng vÏ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ vµ ®iÖn trë suÊt cña ®Êt sÐt. Tõ ®å thÞ nµy x¸c®Þnh ®­îc øng víi c¸c tr­êng hîp dßng ®iÖn sÐt: víi th× H×nh 2-8 TrÞ sè xung kÝch cña tia . Tra bµng 10 (trang 87 - s¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp) ta cã c¸c dßng sÐt vÏ ®­îc ®å thÞ quan hÖ vµ . Tõ ®å thÞ ta cã: IS = 5KA 10KA 20KA 40KA Th× = 1,05 0,93 0,83 0,74 H×nh2-9 * TrÞ sè tõ b¶ng 10 (trang 87 - s¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp) ta tra ®­îc hÖ sè sö dông víi c¸c dßng ®iÖn xung kÝch lµ 0,8. Tõ c¸c gi¸ trÞ IS(KA) ta tÝnh ®­îc c¸c gÝa trÞ U®t t­¬ng ÷ng víi chóng nh­ b¶ng 2-11 B¶ng 2-10 Is (KA) 5 10 20 40 0,87 0,8 0,171 0,57 RXKC 32,174 47,976 42,579 34,183 U®c(KV) 326,087 399,70 1064,467 1709,145 1,05 0,93 0,85 0,74 RXKC 19,221 25,882 23,655 20,594 U®t(KV) 182,634 323,524 59,387 1029,71 Víi c¸c gi¸ trÞ IC = 5;10; 20;40 KA ta giãng lªn ®­êng cong U®c råi xÎ ngang c¾t ®­êng U®t vµ h¹ vu«ng gãc víi trôc I ta ®­îc c¸c gi¸ trÞ I® vµ tÝnh ®­îc IS = 3IC + 2I H×nh 2-11 U®c(KV) 326,087 599,70 1064,467 1709,146 IC(KA) 5 10 20 40 It (KA) 11 19 42 67 IS (KA) 37 68 144 254 B¶ng 2-13 Tõ c¸c gi¸ trÞ U®c vµ IS ta sÏ thu ®­îc ®å thÞ quan hÖ gi÷a U® vµ IS vµ ta x¸c ®Þnh U® b»ng c¸ch tõ I = 150KA dãng lªn ®å thÞ vµ dãng sang trô U ta cã U® = 1200KV Ph­¬ng ¸n nèi ®Êt ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt víi cét thu sÐt ®éc lËp phÝa tr¹m 22KV. Tõ c¸c phÇn tÝnh to¸n trªn, ta vÏ ®­îc s¬ ®å nèi ®Êt cho toµn tr¹m H×nh 2-14 Ph­¬ng ¸n nèi ®Êt ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt víi cét thu sÐt ®éc lËp phÝa tr¹m 22KV. Tõ c¸c phÇn tÝnh to¸n trªn ta sÏ ®­îc s¬ ®å nèi cho toµn tr¹m B¶ng tæng kÕt sè l­îng kim lo¹i dïng cho toµn tr¹m ThÐp dÑp 50 x 1mm 300m Cäc 40 x 40 x 4mm 24 cäc = 60m H×nh 2.12. S¬ ®å nèi ®Êt toµn tr¹m 110/22kV  III. TÝnh to¸n nèi ®Êt cét ®­êng d©y 110KV: 1- NhiÖm vô: NhiÖm vô chñ yÕu cña nèi cét ®­êng d©y lµ ®Ó tho¸t dßng ®iÖn sÐt khi cã sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y chèng sÐt. Ngoµi ra ®èi víi c¸c ®­êng d©y 3 ¸ 20KV khi ®i qua khu vùc ®«ng d©n c­ th× nèi ®Êt cßn cã nhiÖm vô b¶o vÖ an toµn cßn trong hÖ thèng ®­êng d©y cã dßng ng¾n m¹ch lín () do trong hÖ thèng ®iÖn cã r¬ le b¶o vÖ t¸c ®éng nhanh do ®ã ë ®©y nhiÖm vô b¶o vÖ an toµn kh«ng ®Æt ra. Nh­ ta ®· biÕt khi cã sÐt ®¸nh dßng sÐt rÊt lín cã thÓ lµm háng ®­êng d©y vµ tr¹m, do vËy nèi ®Êt cét ®iÖn tr­êng d©y lµ hÕt søc cÇn thiÕt trong x©y dùng vµ vËn hµnh hÖ thèng ®iÖn. Gäi R lµ RXK lµ ®iÖn trë nèi ®Êt æn ®Þnh vµ ®iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch, ta cã: víi R lµ hÖ sè xung kÝch Th­êng ®èi víi ®­êng d©y ng­êi ta quy ®Þnh ®iÖn trë nèi ®Êt øng víi tÇn sè c«ng nghiÖp. §èi víi ®iÖn trë nèi ®Êt cña ®­êng d©y còng cÇn ph¶i chó ý ®Õn qu¸ tr×nh sãng ®iÖn ¸p vµ sãng ®iÖn lan truyÒn ®Õn c¸c cùc. Do ®ã t¸c dông cña ®iÖn c¶m cña cùc trong viÖc khuyÕch t¸n dßng ®iÖn sÐt nªn ®èi víi nèi ®Êt cña cét ®­êng d©y còng chia ra lµ nèi ®Êt tËp trung vµ nèi ®Êt kÐo dµi. §iÖn trë nèi ®Êt cña ®­êng d©y phô thuéc vµo ®iÖn trë xuÊt cña ®Êt , ®iÒu ®ã xuÊt ph¸t tõ chç nÕu ®iÖn trë suÊt cao th× dßng ®iÖn sÏ bÐ vµ c¸c vïng Êy viÖc thiÕt kÕ x©y dùng vµ l¾p ®Æt hÖ thèng ®Êt sÏ gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n vµ gi¸ thµnh x©y dùng rÊt cao. TrÞ sè quy ®Þnh cña ®iÖn trë nèi ®Êt ë tÇn sè c«ng nghiÖp cho b¶ng d­íi ®©y: §iÖn trë suÊt cña ®Êt r §iÖn trë cña cét < 10 < 15 < 20 < 30 B¶ng 2-15 * Chó ý: +NÕu cét cao h¬n 40m th× R ph¶i bÐ h¬n 2 lÇn so víi c¸c gi¸ trÞ trong b¶ng, víi th× c¸c cét gÇn tr¹m yªu cÇu ph¶i cã R < 20 + Khi tÝnh to¸n th× ph¶i hiÖu chØnh theo mïa, ®iÒu kiÖn khÝ hËu. + Khi thiÕt kÕ, x©y dùng c¸c ®­êng d©y ta cã thÓ lîi dông c¸c cét s¾t cña c¸c mãng hay phÇn cét chÌn d­íi ®Êt ®Ó lµm vËt nèi ®Êt ®ã lµ nèi ®Êt tù nhiªn. ViÖc tËn dông nèi ®Êt tù nhiªn sÏ tiÕt kiÖm tõ 50 ¸ 10% vËt liÖu. §èi víi nh÷ng vïng ®Êt cã th× khi tÝnh to¸n nèi ®Êt cét vµ ®­êng d©y cã thÓ chØ cÇn nèi ®Êt tù nhiªn còng cã thÓ ®¶m b¶o trÞ sè nèi ®Êt quy ®Þnh. Tuy nhiªn ë ®©y ta kh«ng sö dông ®Õn nèi ®Êt tù nhiªn nµy trong tÝnh to¸n mµ chØ tiÕn hµnh nèi ®Êt nh©n t¹o. 2. H×nh thøc nèi ®Êt nh©n t¹o: - H×nh thøc nèi ®Êt c¨n cø vµo h×nh d¹ng cña mãng cét ®­êng d©y. + Víi mãng “Lä mùc” th× chØ cÇn ®Æt thªm m¹ch vßng d­íi hè mãng hoÆc lµm thªm tia - cäc lµ ®ñ. + Víi lo¹i “mãng cäc” th× cã thÓ ch«n cäc ngµy vµo lç mãng hay dïng nèi ®Êt d¹ng tia - cäc. §èi víi tia th× ®é dµi giíi h¹n lµ: ChiÒu dµi giíi h¹n cña tia §iÖn trë suÊt cña ®Êt 40m 60m 100m B¶ng 2-16 - Ta chän mãng lä mùc ®Ó lµm mãng cho cét ®­êng d©y cã treo mét d©y chèng sÐt 110KV vµ ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n nèi ®Êt víi d¹ng lµ tia - cäc. Ta cã ®iÖn trë nªn ta tÝnh to¸n nèi ®Êt sao cho ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®­êng d©y lµ R<15 Ta gi¶ thiÕt r»ng tÊt c¶ c¸c cét ®­êng d©y ®Òu ®­îc thiÕt kÕ x©y dùng trªn mét vïng ®Êt cã ®iÖn trë suÊt lµ t­¬ng ®èi nh­ tr­íc: - S¬ ®å mãng ®­êng d©y: + mãng cét ®­êng d©y lµ mãng lä mùc cã 4 trô 1 hè + Nèi ®Êt b»ng tia - cäc H×nh 2-17 3 - C¸c ph­¬ng ¸n nèi ®Êt: a. ph­¬ng ¸n 1: Tia dµi 6m b»ng thÐp cã b = 40mm = 0,04m tia ®­îc ch«n s©u 1,5m Cäc dïng lo¹i cäc b»ng thÐp gãc 40 x 40 x4mm Kho¶ng c¸ch c¸c cäc lµ 3m, chiÒu dµi cäc lµ 3m - HÖ sè mïa: Kmt = 1,6 ; Kmc = 1,45 * §iÖn trë cña thanh nèi: Trong ®ã: l = 6m, t = 1,5m ; b = 0,04m * §iÖn trë cña cäc thÐp gãc 40 x 40 x 4mm Trong ®ã: l = 3m t/ = 1/2 = 1,5m d = 0,04m * §iÖn trë cña hÖ thèng nèi ®Êt tia - cäc: Trong ®ã: n - Lµ sè cäc cÇn sö dông lµ 2 cäc vµ - Lµ hÖ sè sö dông ®­îc x¸c ®Þnh trong b¶ng s¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp cao ¸p víi a/l =1 Ta cã: Ta thÊy r»ng do vËy hÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o nh­ trªn lµ ®¹t yªu cÇu. b. Ph­¬ng ¸n 2: - Gåm 2 tia mçi tia dµi 6m chÌn s©u 1,5m - Cäc b»ng thÐp gãc 40 x 40 x 4mm gåm 3 cäc cã chiÒu dµi 3m vµ ®­îc bè trÝ nh­ h×nh d­íi. - HÖ sè mïa: Kmt= 1,6; Kmc= 1,45. * §iÖn trë cña thanh nèi víi : l = 6m t = 1,5 m b = 0,04 m * §iÖn trë cña cäc thÐp 40 x 40 x 4mm Víi: L = 3 ( m) D = 0,038( m) T/ = 1,5 m §iÖn trë cña hÖ thèng nèi ®Êt tia cäc: Trong ®ã: n = 4 ( lµ sè l­îng cäc sö dông) vµ tra trong b¶ng 3,5 s¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ tèt nghiÖp kü thuËt ®iÖn cao ¸p víi . Ta thÊy r»ng do vËy hÖ thèng nèi ®¸t nh©n t¹o nh­ trªn lµ ®Ët yªu cÇu. * KÕt luËn: c¶ hai ph­¬ng ¸n nèi ®Êt nh©n t¹o trªn ®Òu ®Èm b¶o yªu cÇu . Tuy nhiªn ta chän ph­¬ng ¸n mét lµm ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ nèi ®Êt cét ®­êng d©y 110Kv v× cã trÞ sè ®iÖn trë yªu cÇu, ®Ó thiÕt kÕ tèn Ýt vËt liÖu, gi¸ thµnh rÎ... ch­¬ng III TÝnh to¸n chØ tiªu chèng sÐt cho ®­êng d©y 110Kv §­êng d©y t¶i ®iÖn lµ phÇn tö dµi nhÊt cña HT§ nªn th­êng bÞ sÐt ®Ênh vµ chÞu t¸c ®éng cña ®iÖn ¸p khÝ quyÓn, cã thÓ dÉn ®Õn c¾t m¸y, c¾t ®­êng d©y ¶nh h­ëng tíi sù cung cÊp ®iÖn cña l­íi ®ång thêi ph¸ ho¹i thiÕt bÞ trong tr¹m. Do ®ã ta ph¶i nghiªn cøu chèng sÐt cho ®­êng d©y t¶i ®iÖn, ®Æc biÖt lµ nh÷ng ®o¹n gÇn tr¹m, v× khi sÐt ®¸nh cã thªr t¹o nªn s¸ng truyÒn vµo tr¹m g©y nguy hiÓm cho ng­êi vµ thiÕt bÞ trong tr¹m. Qua ®iÖn ¸p khÝ quyÓn xuÊt hiÖn trªn ®­êng d©y lµ do sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo ®­êng d©y dÉn, d©y chèng sÐt, cét hoÆc xuèng ®Êt gÇn ®­êng d©y. Khi xÐt ®Õn chØ tiªu kinh tÕ ta chØ cã thÓ chän theo møc ®é hîp lý vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt, tan kh«ng thÓ chän ®­îc møc c¸ch ®iÖn theo yªu cÇu cña qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn v× trÞ sè cña nã lµ lín. Víi møc ®é treo cao trung b×nh cña d©y trªn cïng ( d©y chèng sÐt) lµ h, ®­êng d©y sÏ thu vÒ c¸c phãng ®iÖn sÐt trªn d·i ®Êt réng 6h vµ chiÒu dµi b»ng chiÒu dµi ®­êng d©y. Tæng sè lÇn sÐt ®¸nh th¼ng lªn ®­êng d©y h»ng n¨m ®­îc tÝnh lµ: Trong ®ã: hTB- §é cao trung b×nh cña d©y cao nhÊt ( m) Nngs- sè ngµy sÐt ®¸nh h»ng n¨m trong khu vùc d©y ®i qua ngµy. L- chiÒu dµi ®­êng d©y ( km) Do tham sè dßng sÐt ®¸nh lµ kh¸c nhau, kh«ng ph¶i lÇn nµo còng dÉn ®Õn phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn. §Ó x¶y ra phãng ®iÖn khi sÐt ®¸nh th× trÞ sè qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn ph¶i lín h¬n møc c¸ch ®iÖn xung kÝch cña ®­êng d©y. Do vËy sè lÇn phãng ®iÖn trªn trªn c¸ch ®iÖn phô thuéc vµo gi¸ trÞ x¸c suÊt phãng ®iÖn rp® vµ sè lÇn phãng ®iÖn ®­îc x¸c ®Þnh: Phãng ®iÖn trªn c¸nh ®iÖn chØ g©y c¾t ®iÖn khi phãng ®iÖn xung kÝch trªn c¸ch ®iÖn chuyÓn thµnh hoß quang duy tr× bëi ®iÖn ¸p lµm viÖc x¸c suÊt trë thµnh hå quang phô thuéc vµo gra®ien ®iÖn ¸p lµm viÖc däc theo ®­êng d©y phãng ®iÖn: víi Trong ®ã: ULV- ®iÖn ¸p lµm viÖc cña ®­êng d©y. Lp®- chiÒu dµi ®­êng phãng ®iÖn. VËy sè lÇn c¾t ®iÖn hµng n¨m do sÐt ®Ênh vµo ®­êng d©y t¶i ®iÖn lµ: §Ó so s¸nh kh¶ n¨ng chÞu sÐt cña ®­êng d©y t¶i ®iÖn cã tham sè kh¸c nhau ng­êi ta dïng trÞ sè su©ts c¾t ®­êng d©y tøc lµ sè lÇn c¾t khi ®­êng d©y cã chiÒu dµi L = 100km ®­îc tÝnh lµ: Do ®ã ®Ó gi¶m sè lÇn c¾t diÖn ta ph¶i gi¶m rp® hoÆc . + Gi¶m rp®: b»ng c¸ch t¨ng c­êng c¸ch ®iÖn ®­êng d©y vµ treo d©y chèng sÐt. Treo d©y chèng sÐt lµ cã hiÖu qu¶ nhÊt. Víi vïng ®Êt cã th× d©y chèng sÐt sÏ kh«ng ph¸t huy t¸c dông. Gi¶m: gi¶m ®­îc khi gi¶m ®­îc c­êng ®é ®iÖn tr­êng däc theo ®­êng phãng ®iÖn hay phi¶i t¨ng Lp®( t¨ng sè b¸t sø). Ta thÊy r»ng ®­êng d©y 110KV ®i qua vïng cã sÐt ®¸nh ho¹t ®éng m¹nh cÇn ®­îc b¶o vÖ b»ng d©y chèng sÐt. §­êng d©y 22KV cã trung tÝnh c¸ch ®iÖn vµ c¸ch ®iÖn cña ®­êng d©y lµ rÊt yÕu nªn kh«ng treo d©y chèng sÐt. I.§­êng d©y 110Kv. 1.Tham sè cét ®­êng d©y 110KV - D©y dÉn dïng lo¹i AC - 185 cã ®­êng kÝnh d = 18,8 mm = 18,8.10-3m pha A1, A2 treo cao 20,8m, B1 vµ B2 treo cao 17,8 m, C1 vµ C2 treo cao 14,8 m.Cét ®­êng d©y 110kv - 2lé - 1 d©y chèng sÐt. H×nh 3-1:Cét ®­êng d©y 110KV- 2 lé- 1 d©y chèng sÐt - D©y chèng sÐt lµ d©y thÐp C- 70 cã ®­êng kÝnh d = 11,4 mm, r = 5,7 mm treo ë ®é cao h = 25 m. §é vâng cña d©y chèng sÐt lµ fcs= 6 m. ®é vâng cña d©y dÉn ®iÖn lµ fdd= 8,5 m. - Chuçi c¸ch ®iÖn dïng lo¹i sø treo cã 7 b¸t sø. Kho¶ng v­ît ®­êng d©y lµ lKV= 200m. U50% c¸ch ®iÖn 110Kv lµ 650 Kv/7 b¸t sø. - HÖ sè hiÖu chØnh vÇng quang ë cÊp ®iÖn ¸p 110Kv lµ 2. C¸c sè liÖu tÝnh to¸n: - §é treo trung b×nh cña d©y chèng sÐt. Hcstb= hcs- 2/3 fcs= 25 - 6(2/3)o= 21 m. - §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn pha A1, A2. - §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn B1, B2. - §é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn C1, C2. - Tæng trë sãng cña d©y dÉn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: h - ®é treo cao trung b×nh cña d©y dÉn. + r lµ b¸n kÝnh cña d©y dÉn: - Tæng trë sãng cña d©y dÉn pha A1, A2 Tæng trë sãng cña d©y dÉn B1, B2 Tæng trë sãng cña d©y dÉn pha C1, C2. Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt: Tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt khi cã vÇng quang: Gãc b¶o vÖ pha A1, A2: Trong ®ã: lx- chiÒu dµi xµ treo d©y pha tÝnh tõ t©m cét. lµ ký hiÖu gi÷a chiÒu cao cét vµ chiÒu cao d©y dÉn c¸c pha. Gãc b¶o vÖ pha B1, B2: Gãc b¶o vÖ pha C1, C2: Ta thÊy r»ng c¸c gãc b¶o vÖ c¸c pha ®Õn < 30o. VËy ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ chèng sÐt nªn ta chän lo¹i cét s¾t vµ treo d©y dÉn, d©y chèng sÐt nh­ trªn ®Î tÝnh to¸n. * HÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt. HÖ sè ngÉu hîp pha A1-2 vµ d©y chèng sÐt: D12- kho¶ng c¸ch gi÷a d©y chèng sÐt vµ ¶nh h­ëng c¶u pha A1-2 d12- kho¶ng c¸ch gi÷a d©y chèng sÐt vµ d©y dÉn pha A1-2 h2- b¸n kÝnh d©y chèng sÐt. Ta cã: Khi cã ¶nh h­ëng cña vÇng quang th×: HÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha B1-2 vµ d©y chèng sÐt. Ta cã: Khi cã ¶nh h­ëng cña vÇng quang th×: HÖ sè ngÉu hîp gi÷a pha C1-2 vµ d©y chèng sÐt. Ta cã: Khi cã ¶nh h­ëng cña vÇng quang th×: Qua tÝnh to¸n ta thÊy r»ng hÖ sè ngÉu hîp gi÷a d©y chèng sÐt vµ pha A1-2 lµ lín nhÊt do ®ã: + §Ó tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµod©y dÉn ta xÐt cho pha A1-2 cã gãc b¶o vÖ lín vµ treo cao h¬n. + §Ó tÝnh sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît cña d©y chèng sÐt ta tÝnh cho pha cã ®iÖn ¸p khÝ quyÓn ®Æt lªn lín h¬n tøc lµ pha cã hÖ sè ngÉu hîp nhá h¬n. + §Ó tÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét ta ph¶i x¸c ®Þnh qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn ®Æt lªn c¸ch ®iÖn c¸c pha vµ ta tÝnh víi tr­êng hîp nguy hiÓm tøc lµ cã Uc®(a,t) lín h¬n. II.TÝnh to¸n tham sè khi sÐt ®¸nh lªn ®­êng d©y 110kv 1.Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®­êng d©y: C«ng thøc tÝnh: Trong ®ã: + hcstb=21 m + L - chiÒu dµi ®­êng d©y t¶i ®iÖn lÊy 110 km + nngs- sè ngµy sÐt ®¸nh trong n¨m lÊy 100ngµy Ta cã: lÇn / n¨m. Mµ: N = N + Nc +NKV Trong ®ã: N- sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn . Nc- sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét. NKV- sè lÇn sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît. 2. Sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt nµo d©y dÉn. §Æc tr­ng cho sè x¸c suÊt kh«ng nh÷ng chØ phô thuéc vµo gãc b¶o vÖ ma cßn t¨ng theo chiÒu cao cét ®­îc tÝnh lµ: lµ gãc b¶o vÖ tÝnh víi pha A1 - 2 = 25,460 hc lµ chiÒu cao cña cét = 25m VËy sè lÇn sÐt ®¸nh vßng qua dßng d©y chèng sÐt vµo pha A12 lµ: Ta lÊy N = 189 lµ gi¸ trÞ lín nhÊt ®Ó tÝnh. 3. Sè lÇn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét hoÆc l©n cËn vµ kho¶ng tr­ît 4. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn. Theo c«ng thøc: Vp® lµ x¸c suÊt phãng ®iÖn do qu¸ ®iÖn ¸p ®­êng d©y khi cã sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn. lµ x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang. * TÝnh Vp® : Khi sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn m¹ch cña khe s¾t ghÐp nèi tiÕp víi tæng trë sãng nµy cã trÞ sè lµ Zdd/2 (ta gi¶ sö sÐt ®¸nh vµo chÝnh gi÷a ®­êng d©y). Ta cã: §iÖn ¸p trªn d©y khi sÐt ®¸nh vµo lµ: Khi ®iÖn ¸p trªn d©y dÉn Udd v­ît qua møc ®iÖn xung kÝch cña chuçi c¸ch ®iÖn th× d©y ®Õn phãng ®iÖn trªn chuçi c¸ch ®iÖn. nªn Khi ®ã x¸c suÊt phãng ®iÖn khi qu¸ ¸p trªn ®­êng d©y chÝnh lµ x¸c suÊt ®Ó cho: Víi Zdd lµ tæng trë sãng pha A1-2 * TÝnh : trÞ sè phô thuéc vµo tØ sè + ULV- ®iÖn ¸p lµm viÖc + lcs- chiÒu dµi chuçi sø. ë cÊp ®iÖn ¸p 110 Kv ta chän lo¹i sø c¸ch ®iÖn cho ®­êng d©y lµ lo¹i sø cã 7 b¸t sø. Ta cã: Tõ b¶ng x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang ( trang 205 - s¸ch kü thuËt ®iÖn cao ¸p) ta cã B¶ng 3-2: Elv 50 30 20 10 0,6 0,45 0,25 0,01 Theo b¶ng sè liÖu trong b¶ng ta vÏ ®­îc ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ ELV vµ . Sau ®ã ELV ta x¸c ®Þnh ®­îc gi¸ trÞ t­¬ng øng lµ ELV= 47,68(kv/km) =0,58. Thay vµo c«ng thøc: (lÇn/100 km.n¨m) Ta thÊy r»ng ®Ó gi¶m ndd cã thÓ gi¶m b»ng c¸ch t¨ng c­êng chuçi c¸ch ®iÖn ... hoÆc gi¶m b»ng c¸ch gi¶m gãc b¶o vÖ t¨ng ®é cao d©y chèng sÐt. H×nh 3-3 5. TÝnh suÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît: Khi cã sÐt ®¸nh vµo d©y chèng sÐt trong kho¶ng th× t¹i vÞ trÝ sÐt ®¸nh coi nh­ dßng ®iÖn sÐt sÏ chia ®Òu cho 2 phÇn cña d©y chèng sÐt. Gi¶ thiÕt lµ sãng sÐt cã d¹ng xiªn gãc, ph­¬ng tr×nh dßng ®iÖn do sÐt lµ: Is= at nÕu t < T®s Is= I nÕu Khi tÝnh to¸n ta ph¶i tÝnh víi c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau cña dßng sÐt víi a = 10,...100 vµ t = 1,2 ...10 vµ gi¸ trÞ . Khi cã sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît cña d©y chèng sÐt sÏ sinh ra c¸c ®iÖn ¸p lµ ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn kh«ng khÝ gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt, ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn chuçi sø. Thµnh phÇn ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn kh«ng khÝ phô thuéc vµo ®é dèc dßng ®iÖn sÐt, vµ kho¶ng c¸ch gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt. Trong thiÕt kÕ vµ trong x©y dùng ng­êi ta ®Æt kho¶ng c¸ch gi÷a d©y dÉn vµ d©y chèng sÐt kh¸ lín ®Ó tr¸nh ch¹m d©y nªn kh¶ n¨ng phãng ®iÖn trong kho¶ng v­ît do thµnh phÇn ®iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn kh«ng khÝ lín h¬n møc cho phÐp, ®ång thêi nÕu cã th× x¸c suÊt h×nh thµnh hå quang lµ rÊt nhá, do ®ã kh¶ n¨ng c¾t ®iÖn ®­êng d©y lµ kh«ng ®¸ng kÓ, v× vËy trong tÝnh to¸n ta bá qua thµnh phÇn nµy. §iÖn ¸p t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn cña chuæi sø. §iÖn ¸p t¸c dông lªn chuçi sø khi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît cña d©y chèng sÐt lµ: Dßng ®iÖn sÐt cã d¹ng is(t) = at nªn cã: Trong ®ã c¸c thµnh phÇn cña Uc® ®­îc x¸c ®Þnh nh­ ë phÇn sau. b. §iÖn ¸p lµm viÖc ( ®· tÝnh ë phÇn tr­íc) §iÖn ¸p t¹i ®Ønh cét khi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît khi cã ¶nh h­ëng cña hå quang. Trong ®ã: a- ®é dèc cña dßng ®iÖn sÐt. Lccs- ®iÖn c¶m cña th©n cét ®iÖn tÝnh tõ mÆt ®Êt lªn ®Õn ®iÓm treo d©ychèng sÐt vµ Lccs= Lo.hc. Víi Lo lµ ®iÖn c¶m ®¬n vÞ cña th©n cét: ; hc- chiÒu cao cét ®iÖn. Rc- ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®­êng d©y k- hÖ sè ngÉu hîp cña d©y chèng sÐt ®èi víi d©y dÉn cã ¶nh h­ëng cña hå quang ( k cña d©y dÉn pha A K pha B). Trong c«ng thøc trªn ta thÊy tû lÖ nghÞch víi K, vËy ta sÏ lÊy gi¸ trÞ K nhá h¬n ®Ó tÝnh víi U lín, ta cã: KA1-2= 0,275. KB1-2= 0,183. KC1-2=0,131. Vµ ta lÊy KC1-2 lµ hÖ sè ngÉu hîp ®Ó tÝnh to¸n. Tõ ®ã ta cã: Nh­ vËy khi thay vµo ta ®­îc biÓu thøc tÝnh Uc® theo a vµ t ta ®­îc kÕt qu¶ sau: a t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 170,18 217,98 265,77 313,57 361,36 490,16 456,96 504,75 552,54 600,34 20 283,15 378,74 474,33 569,92 665,51 761,10 866,69 952,28 1077,87 1143,36 30 396,12 539,51 862,99 826,28 969,66 1113,05 1256,43 1399,82 1543,20 1686,59 40 509,09 700,27 891,45 1082,63 1273,81 1464,99 1656,17 1847,35 2038,53 2229,71 50 622,06 861,04 1100,01 1338,99 1577,96 1816,94 2055,91 2294,89 2533,86 2772,84 60 735,03 1021,80 1308,57 1595,34 1822,11 2168,88 2455,65 2742,42 3029,19 3315,96 70 848,00 1182,57 1517,13 1851,70 2186,26 2520,83 2855,39 3189,96 3524,52 3859,09 80 960,97 1343,33 1725,69 2108,05 2490,41 2872,77 3255,13 3637,49 4019,82 4402,21 90 1073,94 1504,10 1934,25 2364,41 2794,56 3224,72 3654,87 4085,03 4515,18 4945,34 100 1186,91 1664,86 2142,81 2620,76 3098,71 3576,66 4054,61 4532,56 5010,51 5488,46 Tõ gi¸ trÞ ta cã b¶ng ®Æc tÝnh Vc®(a,t) phô thuéc vµo thêi gian vµ ®é dèc ®Çu sãng sÐt a. Tõ b¶ng nµy ta vÏ ®­îc ®å thÞ Vc® theo a,t vµ vÏ ®­îc ®Æc tÝnh phãng ®iÖn cña chuçi sø.  §å thÞ gi¸ trÞ cña Uc® theo a vµ t víi víi sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît. Ta cã b¶ng sau: t(MS) 1 2 3 4 5 6 7 8 Ucs(KV) 1020 930 860 818 790 780 770 770 B¶ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn cña chuçi sø Ucs(KV) Tõ ®å thÞ ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c gi¸ trÞ ai vµ ti lµ giao ®iÓm cña Uc® vøi ®Æc tÝnh V - S cña chuçi sø, do ®ã ta sÏ x¸c dÞnh ®­îc c¸c cÆp th«ng sè nguy hiÓm (Ii;ai). Sau ®ã ta x¸c ®Þnh ®­îc ®­êng cong nguy hiÓm I = f(a). d. X¸c suÊt phãng ®iÖn Vp®: lµ x¸c suÊt ®Ó cÆp th«ng sè (I,a) cña phãng ®iÖn sÐt thuéc miÒn nguy hiÓm. Vp®= f{I,a} thuéc miÒn nguy hiÓm 3 hay dVp®=f{a = ai}* mµ ( r1 lµ x¸c suÊt ®Ó dßng ®iÖn sÐt lín h¬n ®é dèc i Ii nµo ®ã ) ( dra lµ x¸c suÊt ®Ó dßng ®iÖn sÐt lín h¬n ®é dèc ai nµo ®ã ) Tõ ®ã ta x¸c ®Þnh ®­îc dVp®= r1dra hay Vp®= Str1dra, ta chia ®o¹n lµm thµnh thµnh phÇn nhá khi ®ã: víi Tõ ®å thÞ Uc® víi ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c cÆp gi¸ trÞ (a,t) tõ ®ã x¸c ®Þnh ®­îc I, Vi, Va, nh­ trong b¶ng sau: a(KA/ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T( 11,8 6,7 3,7 2,8 2,3 1,8 1,5 1,2 0 0 I(KA) 118 134 111 112 115 108 105 96 0 0 V1(10-1 0,11 0,05 0,14 0,14 0,12 0,16 0,18 0,25 0 0 Va 0,0019 0,0005 0,0037 0,0034 0,0026 0,0049 0,065 0,0149 0 0 1,0014 0,9968 1,0003 1,0008 0,9977 0,9984 0,9976 1,0149 0 0 110,15 49,84 140,04 140,11 119,72 178,49 178,49 253,73 0 0 Víi ta cã: SuÊt c¾t do sÐt ®¸nh vµo kho¶ng v­ît: (lÇn/100km.n¨m) Do ®ã ta cã thÓ cã ®å thÞ I = f(a) lµ giíi h¹n cña miÒn nguy hiÓm: a MiÒn nguy hiÓm I(kA)  6. TÝnh to¸n su¸t c¾t do sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét. Ta xÐt tr­êng hîp sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét: khi ®ã dßng ®iÖn sÏ ®i vµo bé phËn nèi ®Êt cña cét ®iÖn, ®ång thêi mét phÇn nhá sÏ ®i vµo bé phËn nèi ®Êt cña c¸c cét l©n cËn. Khi cã qu¸ ¸p khÝ quyÓn t¸c dông lªn c¸ch ®iÖn ®­êng d©y th× ®èi víi c¸c pha kh¸c lµ kh«ng gièng nhau, ta ph¶i tÝnh to¸n ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn tõng pha vµ xÐt tr­êng hîp cã gi¸ trÞ lín nhÊt. Ñieän ¸p ®¾t lªn c¸ch ®iÖn c¸c pha. Gi¶ sö ta tÝnh Uc® (a;t) víi 1 gi¸ trÞ a = 30 Vµ t = 5 víi , khi ®ã c¸ch ®iÖn lªn mçi pha ®­îc tÝnh bëi c«ng thøc sau: Trong ®ã: + ULV- thµnh phÇn ®iÖn ¸p lµm viÖc cña ®­êng d©y 57,12Kv. + K- hÖ sè ngÉu hîp cã ¶nh h­ëng cña hå quang víi pha. KA1-2= 0,257; KB1-2= 0,183; KC1-2= 0,131. + - trÞ sè ®iÖn c¶m cña phÇn cét ®iÖn tÝnh tõ mÆt ®Êt tíi ®é cao cña ®­êng d©y: = L0.hdd. + L0- ®iÖn c¶m ®¬n vÞ cña th©n cét ®iÖn ta lÊy + hdd- ®é treo cao cña d©y dÉn pha: A1-2: hdd= 20,8 = 0,6.20,8 = 12,48 + B1-2: C1-2: hdd= 14,8 m =0,6.14,8 = 8,88 + - trÞ sè ®iÖn c¶m phÇn cét ®iÖn tÝnh tõ mÆt ®Êt tíi ®é treo cao d©y chèng sÐt. + Mdd(t)- hç c¶m gi÷a khe phãng ®iÖn sÐt víi m¹ch vßng d©y dÉn vµ ®Êt ®­îc tÝnh: . V- vËn tèc ph¸t triÓn víi phãng ®iÖn ng­îc khe víi Vt= .C - tèc ®é t­¬ng ®èi phãng ®iÖn ng­îc cña sÐt (= 0,3) C- tèc ®é truyÒn sãng trong kh«ng khÝ ( C = 300 ) Vt= 0,3.300.5 = 450 () ( lÊy t = 5) . H = hc+ hdd: Pha A1-2: H = 25 + 20,8 = 45,8 (m) B1-2: H = 25 + 17,8 = 42,8 (m) C1-2: H = 25 + 14,8 = 39,8 (m) . = hc- hdd: Pha A1-2: =25 - 20,8 = 4,2 (m) B1-2: = 25 - 17,8 = 7,2 (m) C1-2: = 25 - 14,8 = 10,2 (m) Víi pha A1-2: Víi pha B1-2: Víi pha C1-2: + Mcs(t)- trë c¶m gi÷a m¹ch khe sÐt vµ m¹nh d©y chèng sÐt ®­îc tÝnh: + Udc­- thµnh phÇn ®iÖn c¶m øng lªn ®­êng d©y vµ c¸c pha g©y ra bìi diÖn tr­êng cña c¸c ®iÖn tÝch khe sÐt vµ trong cét. Víi pha A1-2: Víi pha B1-2: Víi pha C1-2: + is lµthµnh phÇn dßng®iÖn sÐt ®i vµo trong th©n cét ®­îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: ) Víi: + Lcs- ®iÖn c¶m cña d©y chèng sÐt + L- lµ chiÒu dµi kho¶ng v­ît L = 200 m. + Zcs- tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt Zcs= 410,998 + C- tèc ®é truyÒn sãng C = 300 + VËy ta cã: + §é biÕn thiªn dßng ®iÖn sÐt : Thay vµo ta cã: B©y giê ta thay c¸c tham sè ®· tÝnh ®­îc vµ c¸c tham sè cho tr­íc vµo c«ng thøc tÝnh Uc® ta tÝnh ®­îc ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn c¸c pha: §iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha A1-2 = 57,12 + 855,655 + 102,68.11(1 - 0,257) +30 [11,98 - 0,257.15,2] + (12,48 - 0,257.15)18,7 = 2155,474 Kv §iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha B1-2 = 57,12 + 756,096 + 102,68.11( 1- 0,183) + 30 [10,64 - 0,183.152] + (10,68 - 0,183.15) 18,7 = 2120,138 Kv §iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha C1-2 = 57,12 + 643,214 + 102,68.11 (1- 0,131) + 30 [5,76 - 0,131.15,2] + (8,88 - 0,131.15).18,7 = 1924,227 Kv Qua tÝnh to¸n ë trªn ta thÊy ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch®iÖn pha A1-2 lµ lín nhÊt so víi c¸c pha kh¸c nªn ta lÊy pha A1-2 ®ÓtÝnh to¸n ®iÖn ¸p t¸c dông lªn chuçi sø khi sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét ®­êng d©y ®iÖn. §iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha A1-2 trong tr­êng hîp vµo ®Ønh cét. §iÖn ¸p ®Æt lªn c¸ch ®iÖn pha A1-2 ®­îc tÝnh bëi c«ng thøc: Trong ®ã: ULV= 57,21 KV ( ®· tÝnh) - thµnh phÇn ®iÖn ¸p c¶m øng ®iÖn. Víi c¸c gi¸ trÞ cña a = 10, 20, 30….100 vµ t = 1, 2, 3….10 (s) Thay U®c­ ta cã kÕt qu¶ b¶ng sau: A t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 148,49 204,41 239,1 263,75 285,12 301,75 315,92 328,26 339,19 349,00 20 296,97 408,83 478,24 527,49 570,24 603,51 631,85 656,53 678,39 698,00 30 445,46 613,25 957,65 791,25 855,36 905,26 947,77 984,79 1017,58 1047,00 40 593,95 817,66 1197,06 1054,99 1140,48 1207,02 1263,69 1313,05 1356,77 1396,00 50 742,44 1022,08 1436,47 1318,75 1425,59 1508,77 1579,62 1641,31 1695,96 1745,00 60 890,92 1226,49 1675,88 1582,49 1710,71 1810,53 1895,54 1969,58 2035,16 2094,01 70 1039,41 1430,91 1915,29 1846,25 1995,83 2112,28 2211,48 2297,84 2374,35 2443,01 80 1187,89 1635,33 2154,71 2109,99 2280,95 2414,04 2527,40 2626,10 2713,54 2792,01 90 1336,39 1839,74 2154,71 2373,75 2566,07 2715,79 2843,33 2954,37 3052,73 3141,01 100 1484,87 2044,16 2394,12 2637,49 2851,19 3017,55 3159,25 3282,63 3391,93 3494,02 lµ thµnh phÇn ®iÖn c¶m tõ. Ta cã: Trong ®ã: - ®iÖn c¶m cét tÝnh tõ mÆt ®¸t ®Õn xµ treo d©y d·n. - tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét, gi¸ trÞ nµy phô thuéc vµo sù biÕn thiªn ®ã lµ cã ph¶n x¹ hay ch­a cã tõ cét l©n cËn trë vÒ. Thay c¸c gi¸ trÞ t = 0, 1, 2, 3….10 vµo c«ng thøc Mdd(t) ta cã kÕt qu¶ ë b¶ng sau: T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Mdd(t) 6,592 8,707 10,102 11,145 11,98 12,673 12,267 13,783 14,25 14,666 Thµnh phÇn ®iÖn ¸p ic Rc: Khi ch­a cã ph¶n x¹ tõ cét l©n cËn trë vÒ Víi L lµ chiÒu dµi kho¶ng v­ît = 200 m C lµ vËn tèc truyÒn sãng = 300 + Dßng ®iÖn trong cét ic(t): ta cã s¬ ®å thay thÕ nh­ h×nh vÏ: i Thay vµo biÓu thøc tÝnh ic(a,t) ta cã b¶ng kÕt qu¶ Tèc ®é biÕn thiªn:  Gi¸ trÞ ®­îc tÝnh trong b¶ng kÕt qu¶ . Ta cã s¬ ®å thay thÕ: i: Zcs- tæng trë sãng cña d©y chèng sÐt kh«ng cã ¶nh h­ëng cña hå quang  + Dßng ®iÖn ®i trong cét ic(a,t) lµ: Gi¸ trÞ MCS(t) ë b¶ng sau: B¶ng 3.7 T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 MCS(t) 9,19 9,24 9,28 9,29 9,32 9,33 9,34 9,35 9,36 9,37 B¶ng 3.8 a(KA/ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T( 11,3 4,9 3,5 2,4 1,6 1,3 0 0 0 0 I(KA) 113 98 105 9,6 80 78 0 0 0 0 V1(10-1) 0,132 0,234 0,179 0,253 0,466 0,504 0 0 0 0 Va .10-3 0,031 0,125 0,066 0,149 0,649 0,780 0 0 0 0 0,906 1,059 0,917 0,5 0,869 1,78 0 0 0 0 11,96 24,78 16,41 12,65 40,49 89,71 0 0 0 0 Ta cã: (lÇn/100Km.n¨m) 7. TÝnh x¸c suÊt phãng ®iÖn khi sÐt ®¸nh vµo ®Ønh cét vµ l©n cËn ®Ønh cét. (lÇn/100km.n¨m) chØ tiªu chèng sÐt ®­êng d©y t¶i ®iÖn (lÇn /100km.n¨m) * KÕt luËn : ta thÊy r»ng suÊt c¾t ®iÖn trªn ®­êng d©y 110KV lµ cã thÓ chÊp nhËn ®­îc (kh«ng cao qu¸), tham sè cña cét lµ ®¶m b¶o chØ tiªu vÒ suÊt c¾t cho ®­êng d©y khi cã sÐt ®¸nh vµo nã. VËy ®Ó gi¶m sè lÇn c¾t ®iÖn do sÐt cã thÓ dïng c¸c biÖn ph¸p sau ®©y. - Gi¶m x¸c suÊt phãng ®iÖn VP® b»ng c¸ch gi¶m ®iÖn trë nèi ®Êt cét ®iÖn vµ t¨ng c­êng c¸ch ®iÖn ®­êng d©y. - Gi¶m trÞ sè gãc b¶o vÖ ®Ó gi¶m kh¶ n¨ng sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn. Tr­êng hîp sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn ®­îc xem lµ nguy hiÓm nhÊt. V× rÊt dÔ g©y phãng ®iÖn, nh­ ë ®­êng d©y 110KV x¸c suÊt phãng ®iÖn cã thÓ ®¹t tíi 80%, ë ®­êng d©y ®iÖn ¸p cao h¬n x¸c suÊt nµy vÉn cßn gi÷ c¸c trÞ sè kh¸ lín. Tuy nhiªn cÇn ph¶i b¶o vÖ se yªu cÇu cét ph¶i cao vµ nh­ thÕ sÏ lµm t¨ng gi¸ thµnh. Baûng giaù trò cuûûa dit/ dt =0,949 a/t t a 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 9,492 18,984 28,476 37,968 47,460 56,952 66,444 75,936 85,428 94,920 2 4,746 9,492 14,238 18,984 23,730 28,476 33,222 37,968 42,714 47,460 3 3,164 6,328 9,494 12,656 15,820 18,984 22,148 25,312 18,476 31,640 4 2,373 4,746 7,121 9,492 11,865 14,238 16,611 18,984 21,357 23,73 5 1,898 3,797 5,696 7,594 9,492 11,390 13,289 15,187 17,086 18,984 6 1,582 3,164 4,747 6,328 7,910 9,492 11,074 12,656 14,238 15,820 7 1,356 2,712 4,069 5,424 6,780 8,136 9,492 10,848 12,204 13,560 8 1,187 2,373 3,560 4,746 5,933 7,119 8,306 9,492 10,679 11,865 9 1,055 2,109 3,165 4,219 5,273 6,328 7,383 8,437 9,492 10,547 10 0,949 1,898 2,848 3,797 4,746 5,695 6,644 7,594 8,543 9,492 B¶ng gi¸ trÞ cña t a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 9,064 18,554 28,044 37,535 47,026 56,517 66,009 75,500 84,992 94,483 20 18,128 37,108 56,088 75,071 94,052 113,035 132,017 151,000 169,983 188,966 30 12,192 55,661 84,131 112,605 141,077 169,552 198,026 226,500 254,975 283,449 40 36,257 74,115 112,175 150,141 188,103 226,069 264,035 302,000 339,966 377,932 50 45,321 92,769 140,219 187,676 235,129 282,586 330,044 377,501 424,958 472,415 60 54,385 111,323 168,263 225,212 282,155 339,104 396,052 453,000 509,949 566,898 70 63,449 129,876 196,307 262,747 329,181 395,621 462,061 528,501 594,941 661,381 80 72,513 148,430 224,315 300,282 376,206 452,138 528,069 604,001 679,933 755,865 90 81,577 166,984 252,394 337,817 423,232 508,655 594,078 679,501 764,924 850,348 100 90,642 185,538 280,438 375,553 470,258 565,173 660,087 755,002 849,916 944,831 Tµi liÖu tham kh¶o 1. Kyõ thuaät ñieän cao aùp cuûa VOÕ VIEÁT ÑAÏN 2. Huôùng daãn kyõ thuaät ñieän cao aùp cuûa NGUYEÃN THÒ MINH CHÖÔÙC 3. Nhaø maùy ñieän vaø traïm bieán aùp cuûa NGUYEÃN HÖÕU KHAÙI 4. Choáng seùt cho nhaø vaø coâng trình cuûa VIEÃM SUM Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng ®H b¸ch khoa hµ néi céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam §éc lËp - Tù do - H¹nh phóc ----------*******------------- nhiÖm vô thiÕt kÕ kü thuËt Gi¶ng viªn h­íng dÉn : TS NguyÔn §×nh Th¾ng Hä vµ tªn sinh viªn : §oµn V¨n Minh Ngµnh häc : HÖ thèng ®iÖn I/ - §Çu ®Ò thiÕt kÕ: TÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ chèng vµ chèng sÐt cho ®­êng d©y vµ tr¹m biÕn ¸p 110/22KV. II/- Dù liÖu ban ®Çu: Tr¹m biÕn ¸p 110/22 KV cã: - 2 lé 110 KV vµo. - 5 lé 22 KV ra. - 1 lé 0,4 KV ra. - 2 MBA 110/22KV. - KÝch th­íc tr¹m: 60 x 100m2. - §iÖn trë suÊt ®Êt 4(W cm) - §iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®­êng d©y 110KV lµ Rc =11(W). III/- Néi dung thiÕt kÕ. 1- Ch­¬ng më ®Çu: T×nh h×nh gi«ng sÐt ë ViÖt Nam sù ¶nh h­ëng cña hÖ thèng ®iÖn. 2- Ch­¬ng 1: TÝnh to¸n chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp vµo tr¹m biÕn ¸p. 3- Ch­¬ng 2: TÝnh to¸n hÖ thèng nèi ®Êt cho tr¹m. 4- Ch­¬ng 3: TÝnh to¸n chØ tiªu chèng sÐt cho ®­êng d©y 110KV. IV/- C¸c lo¹i b¶n vÏ thiÕt kÕ: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… V/- Ngµy giao nhiÖm vô thiÕt kÕ: Ngµy / /2003 VI/- Ngµy hoµn thµnh thiÕt kÕ: Ngµy / /2003 Ngµy th¸ng n¨m 2003 Chñ nhiÖm khoa gi¶ng viªn h­íng dÉn (Ký vµ ghi râ hä tªn) ( Ký vµ ghi râ hä tªn) NguyÔn ®×nh th¾ng Hoµn thµnh ngµy 29 th¸ng 4 n¨m2003 Sinh viªn thiÕt kÕ §oµn V¨n Minh KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Môc lôc Trang