Bảo vệ chống sét trạm biến áp và đường dây 110/220kV

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam Tr­êng ®H B¸ch khoa hµ néi §éc lËp – Tù do – H¹nh phóc NhiÖm vô thiÕt kÕ tèt nghiÖp Hä vµ tªn sinh viªn: Khoa : §iÖn Ngµnh : HÖ thèng ®iÖn Líp : HÖ Thèng §iÖn K1 H¶i D­¬ng §ÇU §Ò THIÕT KÕ B¶o vÖ chèng sÐt tr¹m biÕn ¸p vµ ®­êng d©y Tr¹m biÕn ¸p + S¬ ®å 110kV 2TG+TGV 220kV 2TG+TGV + §é cao cÇn b¶o vÖ 110kV 11 m 220kV 16.5m + MÆt b»ng: …………………………… + MÆt c¾t : …………………………… + M¸y biÕn ¸p 2AT 110/220kV + §­êng d©y vµo tr¹m 110kV 2 220kV 5 + §iÖn trë suÊt cña ®Êt 80W.m ®­êng d©y + CÊp ®iÖn ¸p 220kV + Cét Lo¹i cét S¾t ChiÒu cao cét 26,8m §é treo cao d©y dÉn pha A………………20,8m §é treo cao d©y dÉn pha B………………16,8m §é treo cao d©y dÉn pha C………………16,8m Gãc b¶o vÖ pha A 250 Gãc b¶o vÖ pha B 15,60 Gãc b¶o vÖ pha C 15,60 + D©y dÉn Lo¹i d©y AC-240 §é vâng cña d©y dÉn …6m…… + D©y chèng sÐt Lo¹i d©y C70 Sè d©y chèng sÐt 1 §é vâng d©y chèng sÐt …4m……. + C¸ch ®iÖn Lo¹i c¸ch ®iÖn Treo §Æc tÝnh 14 + Kho¶ng v­ît PhÝa 220 kV: 290m + §iÖn trë nèi ®Êt cét ®iÖn 9; 16; 23W + Vïng « nhiÔm II + Sè ngµy gi«ng sÐt 80 Néi dung c¸c phÇn tÝnh to¸n B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp cho tr¹m biÕn ¸p TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m biÕn ¸p TÝnh to¸n chØ tiÕu chèng sÐt cña ®­êng d©y 220kV B¶o vÖ chèng sãng truyÒn vµo tr¹m biÕn ¸p tõ phÝa ®­êng d©y 220 kV c¸c b¶n vÏ Ph¹m vi b¶o vÖ cña cét thu sÐt, c¸c ph­¬ng ¸n b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n nèi ®Êt an toµn vµ nèi ®Êt chèng sÐt cña tr¹m Ph­¬ng ph¸p vµ kÕt qu¶ tÝnh to¸n chØ tiªu b¶o vÖ chèng sÐt cña ®­êng d©y C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n b¶o vÖ tr¹m biÕn ¸p chèng sãng truyÒn. c¸n bé h­íng dÉn : Ngµy giao nhiÖm vô thiÕt kÕ : Ngµy hoµn thµnh nhiÖm vô Nép quyÓn B¶o vÖ C¸n bé h­íng dÉn (Ghi râ hä tªn vµ ký tªn) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------------------- BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tªn sinh viªn: Ngành: HÖ Thèng §iÖn Kho¸: 1 H¶i D­¬ng Gi¸o viªn hướng dẫn: Gi¸o viªn duyÖt : Nội dung thiết kế tốt nghiệp: ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Nhận xÐt của gi¸o viªn : .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Ngày th¸ng năm Gi¸o viªn duyÖt ( Ký, ghi râ họ và tªn ) Lời nói đầu * * * Đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành điện giữ một vai trò quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế quốc dân. Trong cuộc sống điện năng rất cần cho phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Cùng với sự phát triển của xã hội đòi hỏi việc cung cấp điện phải đảm bảo liên tục và có chất luợng cao. Xuất phát từ thực tế đó việc đảm bảo cho các trạm biến áp và đường dây truyền tải làm việc an toàn, không gặp sự cố, không gây gián đoạn cung cấp điện đặc biệt quan trọng. Nhằm hoàn thiện kiến thức đã được học và bước đầu làm quen với thực tế em đã được khoa Điện và bộ môn Hệ Thống Điện trường đại học Bách Khoa Hà Nội giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp với đề tài: ”Bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm biến áp 110/220kV”. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn đặc biệt là trong suốt quá trình hoàn thành đồ án. Hµ néi th¸ng 6-2007 Sinh viªn Môc lôc ®Æt vÊn ®Ò Trong hÖ thèng ®iÖn tr¹m biÕn ¸p ®­îc dïng rÊt réng r·i, lµm nhiÖm vô truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng tõ l­íi ®iÖn cã ®iÖn ¸p U1 sang l­íi ®iÖn cã ®iÖn ¸p U2 phôc vô cho viÖc truyÒn t¶i vµ ph©n phèi n¨ng l­îng ®iÖn. Do vËy qu¸ tr×nh vËn hµnh cña tr¹m biÕn ¸p ¶nh h­ëng lín tíi viÖc cung cÊp vµ chÊt l­îng ®iÖn n¨ng. B¶o vÖ chèng sÐt tr¹m biÕn ¸p bao gåm c¸c phÇn: + B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp: c¸c tr¹m biÕn ¸p ®­îc b¶o vÖ b»ng d©y chèng sÐt (treo trªn c¸c thiÕt bÞ vµ c¸c xµ ®ì d©y, thanh c¸i) hoÆc c¸c cét chèng sÐt kiÓu Franklin. + M¹ng l­íi nèi ®Êt: ®Ó t¶n dßng ®iÖn sÐt trong ®Êt h¹n chÕ c¸c phãng ®iÖn ng­îc trªn c¸c c«ng tr×nh cÇn b¶o vÖ. + B¶o vÖ chèng sãng qu¸ ®iÖn ¸p truyÒn tõ ®­êng d©y vµo tr¹m. Yªu cÇu ®Ò ra lµ thiÕt kÕ chèng sÐt cho tr¹m 110/220kV víi sè liÖu sau : S¬ ®å: 110kV S¬ ®å hai thanh gãp cã thanh gãp vßng. 220kV S¬ ®å hai thanh gãp cã thanh gãp vßng. §é cao cÇn b¶o vÖ: 220kV lµ 16,5 m 110kV lµ 11 m M¸y biÕn ¸p: 2AT 110/220 kV §­êng d©y vµo tr¹m: 110kV 2 220kV 5 §iÖn trë suÊt cña ®Êt: 80 Ω.m S¬ ®å mÆt b»ng, mÆt c¾t ®i kÌm. ch­¬ng I b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp 1.1. c¸c yªu cÇu: TÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ cÇn b¶o vÖ ph¶i ®­îc n»m trän trong ph¹m vi b¶o vÖ an toµn cña hÖ thèng b¶o vÖ. Tuú thuéc vµo ®Æc ®iÓm mÆt b»ng tr¹m vµ c¸c yªu cÇu cô thÓ, hÖ thèng c¸c cét thu sÐt cã thÓ ®­îc ®Æt trªn c¸c ®é cao cã s½n nh­ xµ, cét ®Ìn chiÕu s¸ng... hoÆc ®­îc ®Æt ®éc lËp. Khi ®Æt hÖ thèng cét thu sÐt trªn kÕt cÊu cña tr¹m sÏ tËn dông ®­îc ®é cao vèn cã cña c«ng tr×nh nªn sÏ gi¶m ®­îc ®é cao cña cét thu sÐt. Tuy nhiªn ®Æt hÖ thèng thu sÐt trªn c¸c thanh xµ cña tr¹m th× khi cã sÐt ®¸nh sÏ g©y nªn mét ®iÖn ¸p gi¸ng trªn ®iÖn trë nèi ®Êt vµ trªn mét phÇn ®iÖn c¶m cña cét. PhÇn ®iÖn ¸p nµy kh¸ lín vµ cã thÓ g©y phãng ®iÖn ng­îc tõ hÖ thèng thu sÐt sang c¸c phÇn tö mang ®iÖn khi c¸ch ®iÖn kh«ng ®ñ lín. Do ®ã ®iÒu kiÖn ®Ó ®Æt cét thu sÐt trªn hÖ thèng c¸c thanh xµ tr¹m lµ møc c¸ch ®iÖn cao vµ ®iÖn trë t¶n cña bé phËn nèi ®Êt nhá. §èi víi tr¹m ngoµi trêi tõ 110kV trë lªn do cã c¸ch ®iÖn cao nªn cã thÓ ®Æt cét thu sÐt trªn c¸c kÕt cÊu cña tr¹m ph©n phèi. C¸c trô cña kÕt cÊu trªn ®ã cã ®Æt cét thu sÐt th× ph¶i nèi ®Êt vµo hÖ thèng nèi ®Êt cña tr¹m ph©n phèi theo ®­êng ng¾n nhÊt vµ sao cho dßng ®iÖn IS khuyÕch t¸n vµo ®Êt theo 3 - 4 cäc nèi ®Êt. Ngoµi ra ë mçi trô cña kÕt cÊu Êy ph¶i cã nèi ®Êt bæ sung ®Ó c¶i thiÖn trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt. N¬i yÕu nhÊt cña tr¹m ph©n phèi ngµi trêi ®iÖn ¸p 110kV trë lªn lµ cuén d©y cña m¸y biÕn ¸p. V× vËy khi dïng chèng sÐt van ®Ó b¶o vÖ m¸y biÕn ¸p th× yªu cÇu kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm nèi ®Êt trong hÖ thèng nèi ®Êt cña cét thu sÐt vµ vá m¸y biÕn ¸p theo ®­êng ®iÖn ph¶i lín h¬n 15m. Khi bè trÝ cét thu sÐt trªn xµ cña tr¹m ngoµi trêi 110kV trë lªn cÇn chó ý nèi ®Êt bæ sung ë chç nèi c¸c kÕt cÊu trªn cã ®Æt cét thu sÐt vµo hÖ thèng nèi ®Êt nh»m ®¶m b¶o ®iÖn trë khuÕch t¸n kh«ng ®­îc qu¸ 4Ω. Khi dïng cét thu sÐt ®éc lËp ph¶i chó ý ®Õn kho¶ng c¸ch gi÷a cét thu sÐt ®Õn c¸c bé phËn cña tr¹m ®Ó tr¸nh kh¶ n¨ng phãng ®iÖn tõ cét thu sÐt ®Õn vËt ®­îc b¶o vÖ. ViÖc l¾p ®Æt c¸c cét thu sÐt lµm t¨ng x¸c suÊt sÐt ®¸nh vµo diÖn tÝch c«ng tr×nh cÇn b¶o vÖ, do ®ã cÇn chän vÞ trÝ l¾p ®Æt c¸c cét thu sÐt mét c¸ch hîp lý TiÕt diÖn c¸c d©y dÉn dßng ®iÖn sÐt ph¶i ®ñ lín ®Ó ®¶m b¶o tÝnh æn ®Þnh nhiÖt khi cã dßng ®iÖn sÐt ch¹y qua. Khi sö dông cét ®Ìn chiÕu s¸ng lµm gi¸ ®ì cho cét thu sÐt th× c¸c d©y dÉn ®iÖn ®Õn ®Ìn ph¶i ®­îc cho vµo èng ch× vµ chÌn vµo. 1.2. ph¹m vi b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt: 1.2.1. Ph¹m vi b¶o vÖ cña cét thu sÐt. Cét thu sÐt lµ thiÕt bÞ kh«ng ph¶i ®Ó tr¸nh sÐt mµ ng­îc l¹i dïng ®Ó thu hót phãng ®iÖn sÐt vÒ phÝa nã b»ng c¸ch sö dông c¸c mòi nhän nh©n t¹o sau ®ã dÉn dßng ®iÖn sÐt xuèng ®Êt. Sö dông c¸c cét thu sÐt víi môc ®Ých lµ ®Ó sÐt ®¸nh chÝnh x¸c vµo mét ®iÓm ®Þnh s½n trªn mÆt ®Êt chø kh«ng ph¶i lµ vµo ®iÓm bÊt kú nµo trªn c«ng tr×nh. Cét thu sÐt t¹o ra mét kho¶ng kh«ng gian gÇn cét thu sÐt (trong ®ã cã vËt cÇn b¶o vÖ), Ýt cã kh¶ n¨ng bÞ sÐt ®¸nh gäi lµ ph¹m vi b¶o vÖ. a. Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu sÐt ®éc lËp. Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu sÐt ®éc lËp lµ miÒn ®­îc giíi h¹n bëi mÆt ngoµi cña h×nh chãp trßn xoay cã ®­êng kÝnh x¸c ®Þnh bëi ph­¬ng tr×nh. (1-1) Trong ®ã : h: ®é cao cét thu sÐt. hX: ®é cao cÇn b¶o vÖ. ha=h-hX: ®é cao hiÖu dông cét thu sÐt. rX: b¸n kÝnh cña ph¹m vi b¶o vÖ. §Ó dÔ dµng vµ thuËn tiÖn trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ th­êng dïng ph¹m vi b¶o vÖ d¹ng d¹ng ®¬n gi¶n ho¸ ®­êng sinh cña h×nh chãp cã d¹ng ®­êng gÉy khóc nh­ h×nh sau: H×nh 1.1: Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu sÐt. B¸n kÝnh ®­îc tÝnh to¸n theo c«ng thøc sau: NÕu th× (1.2) NÕu th× (1.3) C¸c c«ng thøc trªn chØ ®óng khi cét thu sÐt cao d­íi 30m. HiÖu qu¶ cña cét thu sÐt cao trªn 30m gi¶m ®i do ®é cao ®Þnh h­íng cña sÐt gi÷ h»ng sè. Cã thÓ dïng c¸c c«ng thøc trªn ®Ó tÝnh to¸n ph¹m vi b¶o vÖ nh­ng ph¶i nh©n thªm hÖ sè hiÖu chØnh vµ trªn hoµnh ®é lÊy c¸c gi¸ trÞ vµ . b. Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu sÐt cã ®é cao b»ng nhau. Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai hoÆc nhiÒu cét thu l«i th× lín h¬n tæng ph¹m vi b¶o vÖ c¸c cét ®¬n céng l¹i. Nh­ng ®Ó c¸c cét thu l«i cã thÓ phèi hîp ®­îc th× kho¶ng c¸ch a gi÷a hai cét ph¶i tho¶ m·n (trong ®ã h lµ ®é cao cña cét thu sÐt). PhÇn bªn ngoµi kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét cã ph¹m vi b¶o vÖ gièng nh­ cña mét cét. PhÇn bªn trong ®­îc giíi h¹n bëi vßng cung ®i qua 3 ®iÓm lµ hai ®Ønh cét vµ ®iÓm cã ®é cao h0 - ph¹m vi b¶o vÖ ë ®é cao lín nhÊt gi÷a hai cét ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (1.4) Kho¶ng c¸ch nhá nhÊt tõ biªn cña ph¹m vi b¶o vÖ tíi ®­êng nèi hai ch©n cét lµ rx0 vµ ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: NÕu th× (1.5) NÕu th× (1.6) Khi ®é cao cña cét thu sÐt v­ît qu¸ 30m th× cã c¸c hiÖu chØnh hÖ sè ; trªn hoµnh ®é lÊy c¸c gi¸ trÞ vµ ; khi ®ã h0 tÝnh theo c«ng thøc (1.7) H×nh 1.2: Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu sÐt cã ®é cao gièng nhau. c. Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu sÐt cã ®é cao kh¸c nhau. Tr­êng hîp hai cét thu sÐt cã ®é cao h1 vµ h2 kh¸c nhau th× viÖc x¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: VÏ ph¹m vi b¶o vÖ cña cét cao (cét 1) vµ cét thÊp (cét 2) riªng rÏ. Qua ®Ønh cét thÊp (cét 2) vÏ ®­êng th¼ng ngang gÆp ®­êng sinh cña ph¹m vi b¶o vÖ cét cao ë ®iÓm 3 ®iÓm nµy ®­îc xem lµ ®Ønh cña mét cét thu sÐt gi¶ ®Þnh. Cét 2 vµ cét 3 h×nh thµnh ®«i cét cã ®é cao b»ng nhau vµ b»ng h2 víi kho¶ng c¸ch a’. B»ng c¸ch gi¶ sö vÞ trÝ x cã ®Æt cét thu l«i 3 cã ®é cao h2. §iÓm nµy ®­îc xem nh­ ®Ønh cña mét cét thu sÐt gi¶ ®Þnh. Ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét cã cïng ®é cao h2 lµ a' vµ x nh­ sau: H×nh 1.3: Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu sÐt cã ®é cao kh¸c nhau. NÕu ta cã c«ng thøc : NÕu ta cã c«ng thøc: (1.8) (1.9) PhÇn cßn l¹i gièng ph¹m vi b¶o vÖ cét 1. d. Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét nhãm cét thu sÐt (sè cét >2). §Ó b¶o vÖ ®­îc mét diÖn tÝch giíi h¹n bëi mét ®a gi¸c th× ®é cao cña cét thu l«i ph¶i tho¶ m·n: (1.10) Trong ®ã: D lµ ®­êng kÝnh vßng trßn ngo¹i tiÕp ®a gi¸c t¹o bëi c¸c ch©n cét. Nhãm cét tam gi¸c cã ba c¹nh lµ a, b,c cã: + (1.11) víi p lµ nöa chu vi : (1.12) Nhãm cét t¹o thµnh h×nh ch÷ nhËt: (1.13) víi a, b lµ ®é dµi hai c¹nh h×nh ch÷ nhËt. §é cao t¸c dông cña cét thu sÐt ha ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: (1.14) H×nh1.4: Ph¹m vi b¶o vÖ cña nhãm cét t¹o thµnh tam gi¸c vµ ch÷ nhËt. 1.2.1. Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y thu sÐt. a. Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y thu sÐt. Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y thu sÐt lµ mét d¶i réng. ChiÒu réng cña ph¹m vi b¶o vÖ phô thuéc vµo møc cao hx ®­îc biÓu diÔn nh­ sau : H×nh1.5 : Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y thu sÐt. MÆt c¾t th¼ng ®øng theo ph­¬ng vu«ng gãc víi d©y thu sÐt t­¬ng tù cét thu sÐt ta cã c¸c hoµnh ®é 0,6h vµ 1,2h. NÕu th× (1.15) NÕu th× (1.16) Khi ®é cao cét lín h¬n 30m th× ®iÒu kiÖn b¶o vÖ cÇn ®­îc hiÖu chØnh theo p. b. Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai d©y thu sÐt. §Ó phèi hîp b¶o vÖ b»ng hai d©y thu sÐt th× kho¶ng c¸ch gi÷a hai d©y thu sÐt ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn Víi kho¶ng c¸ch trªn th× d©y cã thÓ b¶o vÖ ®­îc c¸c ®iÓm cã ®é cao h0. (1.17) PhÇn ngoµi cña ph¹m vi b¶o vÖ gièng ph¹m vi b¶o vÖ cña mét d©y, cßn phÇn bªn trong ®­îc giíi h¹n bëi vßng cung ®i qua ba ®iÓm lµ hai ®iÓm treo d©y thu sÐt vµ ®iÓm cã ®é cao h0. H×nh 1.6: Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai d©y thu sÐt. 1.3. ph­¬ng ¸n b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt: 1.3.1. Ph­¬ng ¸n 1. 1.3.1.1. S¬ ®å mÆt b»ng bè trÝ cét thu sÐt. Ta bè trÝ c¸c cét thu sÐt nh­ sau: PhÝa 220kV ®Æt 12 cét PhÝa 110kV ®Æt 8 cét: Hai cét 15, 19, ®Æt trªn xµ cao 11 m;c¸c cét 13, 14, 16, 17, 18, 20 ®­îc x©y dùng. H×nh 1.7: S¬ ®å mÆt b»ng bè trÝ cét thu sÐt 1.3.1.2. TÝnh to¸n cho ph­¬ng ¸n 1 a). TÝnh ®é cao t¸c dông cña cét thu sÐt: §Ó tÝnh ®­îc ®é cao t¸c dông ha cña c¸c cét thu sÐt ta cÇn x¸c ®Þnh ®­êng kÝnh D cña ®­êng trßn ngo¹i tiÕp tam gi¸c (hoÆc tø gi¸c) qua ba (hoÆc bèn) ®Ønh cét. §Ó cho toµn bé diÖn tÝch giíi h¹n bëi tam gi¸c (hoÆc bèn) ®ã ®­îc b¶o vÖ th× ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : phÝa 220kV: NHÓM CỘT ĐỘC LẬP PHÍA 220kV Loại cột Nhóm cột a (m) b (m) D (m) ha (m) ha.max (m) Chữ nhật 1-2-6-5 34.00 35.30 49.01 6.13 6.13 5-6-9-10 34.00 34.00 48.08 6.01 Tõ b¶ng trªn ta thÊy ®é cao lín nhÊt cÇn b¶o vÖ lµ hx=16.5 m vµ hmax=6.13m. Ta chän ha=6.5 m Do ®ã ®é cao thùc tÕ cña c¸c cét thu sÐt phÝa 220 kV lµ : phÝa 110kV: NHÓM CỘT ĐỘC LẬP PHÍA 110kV Loại cột Nhóm cột a (m) b (m) D (m) ha (m) ha.max (m) Chữ nhật 17-18-19-20 35,80 42,30 55,42 6,93 6,93 13-14-15-16 35,80 29,30 46,26 5,78 15-16-17-18 35,80 24,70 43,49 5,43 Nhóm cột a (m) b (M) c (m) p (m) D (m) ha (m) ha.max (m) Tam giác 4-17-19 44,45 42,30 56,33 71,54 57,04 7,13 7,13 8-12-15 50,37 44,87 34,00 64,62 51,49 6,43 12-13-15 29,3 48,24 44,87 61,21 49,31 6,16 Tõ b¶ng trªn ta thÊy ®é cao lín nhÊt cÇn b¶o vÖ lµ hx=11m vµ hmax=7,13m. Ta chän ha=7.5 m. Do ®ã ®é cao thùc tÕ cña c¸c cét thu sÐt phÝa 110kV lµ : b). Ph¹m vi b¶o vÖ cña tõng cét : Ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét phÝa 220kV cao 23m. B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 11m Do vËy B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 16.5m. Do vËy Ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét phÝa 110kV cao 18,5m. B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 11 Do vËy c). Ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cÆp cét biªn : Ta chØ xÐt ®¹i diÖn c¸c cét : NHÓM CỘT CẠNH NHAU 220kV Cặp cột Độ cao cột (m) a (m) h0 (m) 2/3*h0 (m) r0x (m) hx=16.5 1-2 23,00 34.0 18.14 12.10 1.23 1-5 23,00 35.30 17.96 11.97 1.09 5-9 23,00 34.00 18.14 12.10 1.23 110kV Cặp cột Độ cao cột (m) a (m) h0 (m) 2/3*h0 (m) r0x (m) hx=11 19-20 18,50 35.80 13.39 8.92 1.79 20-18 18,50 42.30 12.46 8.30 1.09 18-16 18,50 24.70 14.97 9.98 2.98 16-14 18,50 29.30 14.31 9.54 2.49 14-13 18,50 35.80 13.39 8.92 1.79 NHÓM CỘT CÓ ĐỘ CAO KHÁC NHAU Cặp cột Độ cao cột (m) a (m) x (m) a' (m) h'o (m) r0x (m) hx=11 4-19 23-18.5 44.45 3.38 41.07 12.63 1.22 12-13 23-18.5 48.24 3.38 44.86 12.09 0.82 1.3.1.3. Ph¹m vi b¶o vÖ ph­¬ng ¸n 1. H×nh 1.8: Ph¹m vi b¶o vÖ ph­¬ng ¸n 1 1.3.1.4. KÕt luËn: Ph­¬ng ¸n b¶o vÖ tho¶ m·n yªu cÇu ®Æt ra. Tæng sè cét: 20 cét trong ®ã cã 12 cét 23 m , 8 cét 18.5 m. Tæng chiÒu dµi : 12.(23-16.5)+2.(18.5-11)+6.18,5=197.5 m. 1.3.2. Ph­¬ng ¸n 2. 1.3.2.1. S¬ ®å mÆt b»ng bè trÝ cét thu sÐt. Ta bè trÝ c¸c cét thu sÐt nh­ sau: PhÝa 220kV ®Æt 9 cét:S¸u cét 1, 3, 4, 6, 7, 9 ®Æt trªn xµ ; 3 cét 2, 5, 8 ®­îc x©y dùng. PhÝa 110kV ®Æt 6 cét: Hai cét 12,14 ®Æt trªn xµ cao .Con l¹i bèn cét 10,11,13,15 ®­îc x©y dùng. H×nh 1.9: S¬ ®å mÆt b»ng bè trÝ cét thu sÐt 1.3.2.2. TÝnh to¸n cho ph­¬ng ¸n 2 a). TÝnh ®é cao t¸c dông cña cét thu sÐt: phÝa 220kV: NHÓM CỘT ĐỘC LẬP PHÍA 220kV Loại cột Nhóm cột a (m) b (m) D (m) ha (m) ha.max (m) Chữ nhật 1-2-4-5 51 35.3 62.02 8.86 9.17 2-5-6-3 51 35.3 62.02 8.86 4-7-8-5 51 39 64.20 9.17 5-6-8-9 51 39 64.20 9.17 Tõ b¶ng trªn ta thÊy ®é cao lín nhÊt cÇn b¶o vÖ lµ hx=16.5 m vµ hmax=9.17 m. ta chän ha=9.5m. Do ®ã ®é cao thùc tÕ cña c¸c cét thu sÐt phÝa 220kV lµ : phÝa 110kV: NHÓM CỘT ĐỘC LẬP PHÍA 110kV Loại cột Nhóm cột a (m) b (m) D (m) ha (m) ha.max (m) Chữ nhật 12-13-15-14 35.8 48.55 60.32 8.62 8.62 10-11-13-12 35.8 47.75 59.68 8.53 Nhóm cột a (m) b (m) c (m) p (m) D (m) ha (m) ha.max (m) Tam giác 3-14-12 44.45 48.55 60.45 76.73 61.21 7.65 7.65 9-10-12 46.39 54.77 47.81 74.49 57.89 7.23 6-9-12 38.94 54.77 44.34 69.13 55.31 6.91 3-6-12 35.36 60.44 44.34 70.07 61.04 7.63 Tõ b¶ng trªn ta thÊy ®é cao lín nhÊt cÇn b¶o vÖ lµ hx=11m vµ hmax=7.65m. Ta chän ha=8m. Do ®ã ®é cao thùc tÕ cña c¸c cét thu sÐt phÝa 110kV lµ : b). Ph¹m vi b¶o vÖ cña tõng cét : Ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét phÝa 220kV cao 26m. B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 16.5m. Do vËy B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 11m. Do vËy Ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét phÝa 110kV cao 19 m. B¸n kÝnh b¶o vÖ ë ®é cao 11 m. Do vËy c). Ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cÆp cét biªn : NHÓM CỘT CẠNH NHAU 220kV Cặp cột Độ cao cột (m) a (m) h0 (m) 2/3*h0 (m) r0x (m) hx=16.5m 1-2 26 51 18.71 12.48 1.66 2-3 26 51 18.71 12.48 1.66 1-4 26 35.3 20.96 13.97 3.34 4-7 26 39 20.43 13.62 2.95 7-8 26 51 17.71 12.48 1.66 8-9 26 51 18.71 12.48 1.66 NHÓM CỘT CẠNH NHAU 110kV Cặp cột Độ cao cột (m) a (m) h0 (m) 2/3*h0 (m) r0x (m) hx=11m 10-11 19 35.8 13.89 9.26 2.16 11-13 19 47.75 12.18 8.12 0.88 13-15 19 48.55 12.06 7.04 0.80 15-14 19 35.8 13.89 9.26 2.16 NHÓM CỘT CÓ ĐỘ CAO KHÁC NHAU Cặp cột Độ cao cột (m) a (m) x (m) a' (m) h'o (m) r0x (m) hx=11 m 3-14 26-19 44.45 5.25 39.20 13.40 1.80 9-10 26-19 48.24 5.25 42.99 12.86 1.40 1.3.2.3. Ph¹m vi b¶o vÖ cña ph­¬ng ¸n 2: H×nh 1.10 Ph¹m vi b¶o vÖ ph­¬ng ¸n 2 1.3.2.4. KÕt luËn: Ph­¬ng ¸n cã ph¹m vi b¶o vÖ tho¶ m·n yªu cÇu ®Æt ra. Tæng sè cét: 15 cét trong ®ã cã 9 cét 26 m , 6 cét 19 m. Tæng chiÒu dµi cét: 9.(26-16.5)+2.(19-11)+4.19=177.5 m. 1.3.3. Ph­¬ng ¸n 3. 1.3.3.1. S¬ ®å mÆt b»ng bè trÝ cét thu sÐt: PhÝa 220kV cã treo 3 d©y chèng sÐt C-70 kho¶ng c¸ch gi÷a hai d©y lÇn l­ît lµ: S14=35.3 m; S47=34 m. §Ó b¶o vÖ toµn bé xµ trong tr¹m th× . Do d©y thu sÐt bÞ vâng nªn ®é cao cña cét treo d©y ph¶i tÝnh ®Õn ®é vâng cña d©y. §é vâng cña d©y chèng sÐt lµ f=4 m. VËy ®é cao cét treo d©y thu sÐt : Chän ®é cao cña cét thu sÐt la h1= 29.5 (m) PhÝa 110kV ®Æt 3 cét: Kho¶ng c¸ch giöa c¸c d©y thu sÐt lµ:S36=35.3 m;S6 10=43.15 m. §Ó b¶o vÖ toµn bé xµ trong tr¹m th× TÝnh ®Õn ®é vâng cña d©y ta chän ®é cao treo d©y cña d©y thu sÐt lµ: Ta chän h1 = 26 m. H×nh 1.11 S¬ ®å mÆt b»ng bè trÝ cét thu sÐt vµ d©y chèng sÐt 1.3.3.2. TÝnh to¸n cho ph­¬ng ¸n 3 a.)Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y thu sÐt: -PhÝa 220 kV TÝnh cho hai vÞ trÝ cao nhÊt vµ thÊp nhÊt. T¹i vÞ trÝ ®Çu cét: B¶o vÖ ë ®é cao 16.5m: Do th× B¶o vÖ ë ®é cao 11m: Do th× §é cao lín nhÊt ®­îc b¶o vÖ gi÷a hai d©y: T¹i vÞ trÝ thÊp nhÊt: B¶o vÖ ë ®é cao 16.5 m: Do t h× B¶o vÖ ë ®é cao 11m: Do th× §é cao lín nhÊt ®­îc b¶o vÖ gi÷a hai d©y: -PhÝa 110 kv T¹i vÞ trÝ ®Çu cét: B¶o vÖ ë ®é cao 11 m: Do th× §é cao lín nhÊt ®­îc b¶o vÖ gi÷a hai d©y: T¹i vÞ trÝ thÊp nhÊt: B¶o vÖ ë ®é cao 11 m: Do t h× b.)Ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cét thu sÐt: Nhãm cét ®éc lËp -PhÝa 220 kV Ta ®Æt cét thu sÐt bao biªn cã ®é cao 29,5m. Do vËy Do vËy -phÝa 110kV: Ta ®Æt cét thu sÐt bao biªn cã ®é cao 26 m. Do vËy c). Ph¹m vi b¶o vÖ cña c¸c cÆp cét biªn : NHÓM CỘT CẠNH NHAU 220kV Cặp cột Độ cao cột (m) a (m) h0 (m) 2/3*h0 (m) r0x (m) hx=16.5m 1-4 29.50 35.30 24.46 16.3 5.97 4-7 29.50 34.00 24.64 16.43 6.11 NHÓM CỘT CẠNH NHAU 110kV Cặp cột Độ cao cột (m) a (m) h0 (m) 2/3*h0 (m) r0x (m) hx=11m 3-6 26.00 35.3 20.96 13.97 10.82 6-9 26.00 43.15 19.84 13.22 9.14 1.3.3.3. Ph¹m vi b¶o vÖ cña ph­¬ng ¸n 3: H×nh 1.12 Ph¹m vi b¶o vÖ ph­¬ng ¸n 3 1.3.3.4. KÕt luËn: Ph­¬ng ¸n cã ph¹m vi b¶o vÖ tho¶ m·n yªu cÇu ®Æt ra. Tæng sè cét: 9 cét trong ®ã cã 6 cét 29,5 m , 3 cét 26 m. Tæng chiÒu dµi cét: 6.(29.5-16.5)+3.(26-11)=123 m. Tæng chiÒu dµi d©y thu sÐt :181,7.2+102+80.3=545.7m. * NHËn xÐt: C¶ ba ph­¬ng ¸n trªn ®Òu tho¶ m·n nhu cÇu kü thuËt ®Ò ra. Qua tÝnh to¸n ta thÊy ph­¬ng ¸n 2 cã chiÒu dµi cét tÝnh to¸n nhá nhÊt do vËy chi phÝ x©y dùng còng nhá nhÊt v× vËy ta chän ph­¬ng ¸n 2 ®Ó thiÕt kÕ. ch­¬ng ii TÝnh to¸n nèi ®Êt cho tr¹m 2.1. yªu cÇu kü thuËt khi nèi ®Êt tr¹m biÕn ¸p. Nèi ®Êt lµ ®em c¸c bé phËn b»ng kim lo¹i cã nguy c¬ bÞ tiÕp xóc víi dßng ®iÖn (h­ háng c¸ch ®iÖn) nèi víi hÖ thèng nèi ®Êt. NhiÖm vô cña nèi ®Êt lµ t¶n dßng ®iÖn xuèng ®Êt ®Ó ®¶m b¶o cho ®iÖn thÕ trªn vËt nèi ®Êt cã trÞ sè bÐ. HÖ thèng nèi ®Êt lµ mét phÇn quan träng trong viÖc b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p. Tuú theo nhiÖm vô vµ hiÖu qu¶ mµ hÖ thèng nèi ®Êt ®­îc chia lµm ba lo¹i. Nèi ®Êt lµm viÖc. NhiÖm vô chÝnh lµ ®¶m b¶o sù lµm viÖc b×nh th­êng cña thiÕt bÞ, hoÆc mét sè bé phËn cña thiÕt bÞ yªu cÇu ph¶i lµm viÖc ë chÕ ®é lµm viÖc ®· ®­îc quy ®Þnh s½n. + Nèi ®Êt ®iÓm trung tÝnh m¸y biÕn ¸p. + HÖ thèng ®iÖn cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt. + Nèi ®Êt cña m¸y biÕn ¸p ®o l­êng vµ c¸c kh¸ng ®iÖn dïng trong bï ngang trªn c¸c ®­êng d©y cao ¸p truyÒn t¶i ®iÖn. Nèi ®Êt an toµn. Cã nhiÖm vô ®¶m b¶o an toµn cho con ng­êi khi c¸ch ®iÖn bÞ h­ háng. Thùc hiÖn nèi ®Êt an toµn b»ng c¸ch nèi ®Êt c¸c bé phËn kim lo¹i kh«ng mang ®iÖn nh­ vá m¸y, thïng dÇu m¸y biÕn ¸p, c¸c gi¸ ®ì kim lo¹i. Khi c¸ch ®iÖn bÞ h­ háng do l·o ho¸ th× trªn c¸c bé phËn kim lo¹i sÏ cã mét ®iÖn thÕ nh­ng do nèi ®Êt nªn ®iÖn thÕ nµy cã gi¸ trÞ nhá kh«ng nguy hiÓm cho ng­êi tiÕp xóc. Nèi ®Êt chèng sÐt. Cã t¸c dông lµm t¶n dßng ®iÖn sÐt vµo trong ®Êt khi sÐt ®¸nh vµo cét thu l«i hay ®­êng d©y. H¹n chÕ h×nh thµnh vµ lan truyÒn cña sãng qu¸ ®iÖn ¸p do phãng ®iÖn sÐt g©y nªn. Nèi ®Êt chèng sÐt cßn cã nhiÖm vô h¹n chÕ hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm bÊt kú trªn cét ®iÖn vµ ®Êt. NÕu kh«ng, mçi khi cã sÐt ®¸nh vµo cét chèng sÐt hoÆc trªn ®­êng d©y, sãng ®iÖn ¸p  cã kh¶ n¨ng phãng ®iÖn ng­îc tíi c¸c thiÕt bÞ vµ c«ng tr×nh cÇn b¶o vÖ, ph¸ huû c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ m¸y biÕn ¸p VÒ nguyªn t¾c lµ ph¶i t¸ch rêi c¸c hÖ thèng nèi ®Êt nãi trªn nh­ng trong thùc tÕ ta chØ dïng mét hÖ thèng nèi ®Êt chung cho c¸c nhiÖm vô. Song hÖ thèng nèi ®Êt chung ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu cña c¸c thiÕt bÞ khi cã dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt lín do vËy yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt ph¶i nhá. Khi ®iÖn trë nèi ®Êt cµng nhá th× cã thÓ t¶n dßng ®iÖn víi mËt ®é lín, t¸c dông cña nèi ®Êt tèt h¬n an toµn h¬n. Nh­ng ®Ó ®¹t ®­îc trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt nhá th× rÊt tèn kÐm do vËy trong tÝnh to¸n ta ph¶i thiÕt kÕ sao cho kÕt hîp ®­îc c¶ hai yÕu tè lµ ®¶m b¶o vÒ kü thuËt vµ hîp lý vÒ kinh tÕ. Mét sè yªu cÇu vÒ kü thuËt cña ®iÖn trë nèi ®Êt: TrÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt cña nèi ®Êt an toµn ®­îc chän sao cho c¸c trÞ sè ®iÖn ¸p b­íc vµ tiÕp xóc trong mäi tr­êng hîp ®Òu kh«ng v­ît qu¸ giíi h¹n cho phÐp. + §èi víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt ph¶i tho¶ m·n: + §èi víi c¸c thiÕt bÞ cã ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn th×: . + §èi víi hÖ thèng cã ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn víi ®Êt vµ chØ cã mét hÖ thèng nèi ®Êt dïng chung cho c¶ thiÕt bÞ cao ¸p vµ h¹ ¸p th×: . + Khi dïng nèi ®Êt tù nhiªn nÕu ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn ®· tho¶ m·n yªu cÇu cña c¸c thiÕt bÞ cã dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt bÐ th× kh«ng cÇn nèi ®Êt nh©n t¹o n÷a. Cßn nÕu ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn kh«ng tho¶ m·n ®èi víi c¸c thiÕt bÞ cao ¸p cã dßng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt lín th× ta ph¶i tiÕn hµnh nèi ®Êt nh©n t¹o vµ yªu cÇu trÞ sè cña ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o lµ: . Thùc tÕ dï RTN 0,5 th× ta vÉn ph¶i nèi ®Êt nh©n t¹o v× RTN cã thÓ x¶y ra biÕn ®éng nh­ ®Êt ®©y chèng sÐt t¹i kho¶ng v­ît gÇn tr¹m. + Trong khi thùc hiÖn nèi ®Êt cã thÓ tËn dông c¸c h×nh thøc nèi ®Êt s½n cã nh­ c¸c ®­êng èng vµ c¸c kÕt cÊu kim lo¹i cña c«ng tr×nh ch«n trong ®Êt...ViÖc tÝnh to¸n ®iÖn trë t¶n cña c¸c ®­êng èng ch«n trong ®Êt hoµn toµn gièng víi ®iÖn cùc h×nh tia. + V× ®Êt lµ m«i tr­êng kh«ng ®ång nhÊt, kh¸ phøc t¹p do ®ã ®iÖn trë suÊt cña ®Êt phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: thµnh phÇn cña ®Êt nh­ c¸c lo¹i muèi, a xÝt ... chøa trong ®Êt, ®é Èm, nhiÖt ®é vµ ®iÒu kiÖn khÝ hËu. ë ViÖt nam khÝ hËu thay ®æi theo tõng mïa ®é Èm cña ®Êt còng thay ®æi theo dÉn ®Õn ®iÖn trë suÊt cu¶ ®Êt còng biÕn ®æi trong ph¹m vi réng. Do vËy trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ vÒ nèi ®Êt th× trÞ sè ®iÖn trë suÊt cña ®Êt dùa theo kÕt qu¶ ®o l­êng thùc ®Þa vµ sau ®ã ph¶i hiÖu chØnh theo hÖ sè mïa, môc ®Ých lµ t¨ng c­êng an toµn. C«ng thøc hiÖu chØnh nh­ sau: (2.1) Trong ®ã: rtt: lµ ®iÖn trë suÊt tÝnh to¸n cña ®Êt. r®o: ®iÖn trë suÊt ®o ®­îc cña ®Êt. Km: hÖ sè mïa cña ®Êt. HÖ sè Km phô thuéc vµo d¹ng ®iÖn cùc vµ ®é ch«n s©u cña ®iÖn cùc. 2.2- C¸c sè liÖu dïng ®Ó tÝnh to¸n nèi ®Êt. §iÖn trë suÊt ®o ®­îc cña ®Êt: . §iÖn trë nèi ®Êt cét ®­êng d©y: . D©y chèng sÐt sö dông lo¹i C- 70 cã ®iÖn trë ®¬n vÞ lµ: . ChiÒu dµi kho¶ng v­ît ®­êng d©y lµ: . PhÝa 220 kv . PhÝa 110 kv §iÖn trë t¸c dông cña d©y chèng sÐt trong mét kho¶ng v­ît lµ : . . Sè lé trong tr¹m: PhÝa 220 kv . PhÝa 110 kv . 2.2.1. Nèi ®Êt an toµn. Cho phÐp sö dông nèi ®Êt an toµn víi nèi ®Êt lµm viÖc thµnh mét hÖ thèng.§iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng lµ : .  (2.2) Trong ®ã : RTN: ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn. RNT: ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o . a) §iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn. Nèi ®Êt tù nhiªn cña tr¹m lµ hÖ thèng chèng sÐt ®­êng d©y vµ cét ®iÖn 110kV vµ 220kV tíi tr¹m. Ta cã c«ng thøc sau: . (2.3) Trong ®ã : n: sè lé d©y. Rcs: ®iÖn trë t¸c dông cña d©y chèng sÐt trong mét kho¶ng v­ît. Rc : ®iÖn trë nèi ®Êt cña cét ®iÖn. -PhÝa 220 kv . -PhÝa 110 kv . RTN_1 = (RTN220_1) // (RTN110_1) = 0,295 . RTN_2 = (RTN220_2) // (RTN110_2) = 0,431 . RTN_3 = (RTN220_3) // (RTN110_3) = 0,495 . Ta thÊy c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë RTN<0,5Ω ®¹t yªu cÇu vÒ lý thuyÕt. Tuy vËy nèi ®Êt tù nhiªn cã nhiÒu thay ®æi v× vËy ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta ph¶i nèi ®Êt nh©n t¹o. b. §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o. Nèi ®Êt cã c¸c h×nh thøc cäc dµi 2-3m b»ng s¾t trßn hay s¾t ch«n th¼ng ®øng. Thanh dµi ch«n n»m ngang ë ®é s©u 0,5 - 0,8m ®Æt theo h×nh tia; m¹ch vßng hoÆc tæ hîp cña hai h×nh thøc trªn. - §èi víi nèi ®Êt ch«n n»m ngang cã thÓ dïng c«ng thøc chung sau: . (2.4) Trong ®ã : L: chiÒu dµi tæng cña ®iÖn cùc. d: ®­êng kÝnh ®iÖn cùc khi ®iÖn cùc dïng s¾t trßn. NÕu dïng s¾t dÑt th× trÞ sè thay b»ng víi b lµ chiÒu réng cña s¾t dÑt. t: ®é ch«n s©u. K: hÖ sè h×nh d¹ng phô thuéc s¬ ®å nèi ®Êt. - HÖ thèng nèi ®Êt gåm nhiÒu cäc bè trÝ däc theo chiÒu dµi tia hoÆc theo chu vi m¹ch vßng: . (2.5) Trong ®ã: RC: ®iÖn trë t¶n cña mét cäc. RT: ®iÖn trë t¶n cña tia hoÆc cña m¹ch vßng. n: sè cäc. ηT: hÖ sè sö dông cña tia dµi hoÆc cña m¹ch vßng. ηC: hÖ sè sö dông cña cäc. §èi víi tr¹m biÕn ¸p khi thiÕt kÕ hÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o ta sö dông h×nh thøc nèi ®Êt m¹ch vßng xung quanh tr¹m b»ng c¸c thanh dÑt. M¹ch vßng c¸ch mãng t­êng bao quanh tr¹m mçi chiÒu 1m. §iÖn trë m¹ch vßng cña tr¹m lµ: (2.6) Trong ®ã: L: chu vi m¹ch vßng Víi s¬ ®å mÆt b»ng tr¹m ®· cho ta cÇn quy ®æi m¹ch vßng tr¹m vÒ m¹ch vßng h×nh ch÷ nhËt cã c¸c c¹nh lµ l5, l6. L5, l6 ®­îc x¸c ®Þnh nhê hÖ ph­¬ng tr×nh: LMV= 625 m SMV= 19272.5 (m2) Thay vµo hÖ ph­¬ng tr×nh trªn ta gi¶i ®­îc: t: §é ch«n s©u cña thanh lÊy t = 0,8m. ρtt: ®iÖn trë xuÊt tÝnh to¸n cña ®Êt ®èi víi thanh lµm m¹ch vßng ch«n ë ®é s©u t. Tra b¶ng víi thanh ngang ch«n s©u t = 0,8m ta cã kmïa = 1,6. d: ®­êng kÝnh thanh lµm m¹ch vßng. Chän thanh cã bÒ réng lµ b = 4cm. K: hÖ sè h×nh d¹ng phô thuéc h×nh d¸ng cña hÖ thèng nèi ®Êt. Gi¸ trÞ cña ®­îc cho ë b¶ng sau: l5/l6 1 1.5 2 3 4 K 5.53 5.81 6.42 8.17 10.4 B¶ng 2.1: B¶ng Ta cã ®å thÞ sau: H×nh 2.1: HÖ sè h×nh d¹ng . Tra ®å thÞ ta cã: VËy ®iÖn trë m¹ch vßng lµ: ®¹t yªu cÇu. Ta cã ®iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng: Max( ®¹t yªu cÇu. 2.2.2. Nèi ®Êt chèng sÐt. ë ®©y ph¶i ®Ò cËp ®Õn c¶ hai qu¸ tr×nh ®ång thêi x¶y ra khi cã dßng ®iÖn t¶n trong ®Êt: - Qu¸ tr×nh qu¸ ®é cña sù ph©n bè ®iÖn ¸p däc theo chiÒu dµi ®iÖn cùc. - Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt. Khi chiÒu dµi ®iÖn cùc ng¾n (nèi ®Êt tËp trung) th× kh«ng cÇn xÐt qu¸ tr×nh qu¸ ®é mµ chØ cÇn xÐt qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt. Ng­îc l¹i khi nèi ®Êt dïng h×nh thøc ph©n bè dµi (tia dµi hoÆc m¹ch vßng) th× ®ång thêi ph¶i xÐt c¶ hai qu¸ tr×nh cã ¶nh h­ëng kh¸c nhau ®Õn hiÖu qu¶ nèi ®Êt. §iÖn trë t¶n xung kÝch cña nèi ®Êt tËp trung: §iÖn trë t¶n xung kÝch kh«ng phô thuéc vµo kÝch th­íc h×nh häc cña ®iÖn cùc mµ nã ®­îc quy ®Þnh bëi biªn ®é dßng ®iÖn I, ®iÖn trë suÊt ρ vµ ®Æc tÝnh xung kÝch cña ®Êt. V× trÞ sè ®iÖn trë t¶n xoay chiÒu nèi ®Êt tû lÖ víi ρ nªn hÖ sè xung kÝch cã gi¸ trÞ : (2.7) hoÆc ë d¹ng tæng qu¸t: (2.8) TÝnh to¸n nèi ®Êt ph©n bè dµi kh«ng xÐt ®Õn qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt: S¬ ®å ®¼ng trÞ cña nèi ®Êt ®­îc thÓ hiÖn nh­ sau: H×nh 2.2: S¬ ®å ®¼ng trÞ cña hÖ thèng nèi ®Êt. Trong mäi tr­êng hîp ®Òu cã thÓ bá qua ®iÖn trë t¸c dông R v× nã bÐ so víi trÞ sè ®iÖn trë t¶n, ®ång thêi còng kh«ng cÇn xÐt tíi phÇn ®iÖn dung C v× ngay c¶ trong tr­êng hîp sãng xung kÝch, dßng ®iÖn dung còng rÊt nhá so víi dßng ®iÖn qua ®iÖn trë t¶n. H×nh 2.3: S¬ ®å ®¼ng trÞ rót gän Trong ®ã: L: ®iÖn c¶m cña ®iÖn cùc trªn mét ®¬n vÞ dµi. G: ®iÖn dÉn cña ®iÖn cùc trªn mét ®¬n vÞ dµi. (2.9) Víi: l: chiÒu dµi cùc. r: b¸n kÝnh cùc ë phÇn tr­íc nÕu cùc lµ thÐp dÑt cã bÒ réng b(m). Do ®ã Gäi Z(x,t) lµ ®iÖn tr­êng xung kÝch cña nèi ®Êt kÐo dµi, nã lµ hµm sè cña kh«ng gian vµ thêi gian. (2.10) Trong ®ã U(x,t); I(x,t) lµ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p x¸c ®Þnh tõ hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n: (2.11) Gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh nµy ta ®­îc ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm bÊt kú vµ t¹i thêi ®iÓm t trªn ®iÖn cùc: (2.12) Tæng trë xung kÝch ë ®Çu vµo cña nèi ®Êt: (2.13) Víi: ; ; TÝnh to¸n nèi ®Êt ph©n bè dµi khi cã xÐt qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt. ViÖc gi¶m ®iÖn ¸p vµ mËt ®é dßng ®iÖn ë c¸c phÇn xa cña ®iÖn cùc lµm cho qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong ®Êt ë c¸c n¬i nµy cã yÕu h¬n so víi ®Çu vµo cña nèi ®Êt. Do ®ã ®iÖn dÉn cña nèi ®Êt (trong s¬ ®å ®¼ng trÞ) kh«ng nh÷ng chØ phô thuéc vµo I, ρ mµ cßn phô thuéc vµo to¹ ®é. Tuy nhiªn viÖc tÝnh to¸n tæng trë sÏ rÊt phøc t¹p v× vËy ta cã thÓ bá qua trong ph¹m vi ®å ¸n nµy. TÝnh to¸n cho tr¹m thiÕt kÕ: §©y lµ tr¹m 110/220kV nªn cho phÐp nèi ®Êt chèng sÐt nèi chung vµo víi nèi ®Êt an toµn. Do ®ã nèi ®Êt chèng sÐt lµ nèi ®Êt ph©n bè dµi d¹ng m¹ch vßng. Lóc nµy m¹ch vßng ®­îc xem nh­ hai tia ghÐp song song. ChiÒu dµi mçi tia lµ: §iÖn c¶m cña ®iÖn cùc trªn mét ®¬n vÞ dµi lµ: Cã b¸n kÝnh ®iÖn cùc VËy: §iÖn dÉn cña ®iÖn cùc trªn mét ®¬n vÞ dµi: (2.14) Víi (2.15) kmua.AT=1,6 vµ kmua.set=1,2 Trong thiÕt kÕ tÝnh to¸n ta chän d¹ng sãng cña dßng ®iÖn sÐt lµ d¹ng sãng xiªn gãc cã biªn ®é kh«ng ®æi. Ph­¬ng tr×nh sãng cã d¹ng sau: (2.16) Biªn ®é dßng ®iÖn sÐt ®­îc quy ®Þnh lµ . §é dèc cña dßng sÐt lµ . Thêi gian ®Çu sãng lµ Tæng trë xung kÝch cña hÖ thèng nèi ®Êt nh©n t¹o lµ: (2.17) Do coi m¹ch vßng lµ sù ghÐp song song cña hai tia nªn: (2.18) §Ó x¸c ®Þnh ®­îc Z∑(0,τds) ta xÐt chuçi sè sau: (2.19) (2.20) Trong d·y sè nµy ta chØ xÐt ®Õn sè h¹ng chøa e-4, tõ sè e-5 trë ®i cã gi¸ trÞ rÊt nhá so víi c¸c sè h¹ng tr­íc nªn ta cã thÓ bá qua. ta tÝnh ®Õn k sao cho: (2.21) ; Ta lÊy gi¸ trÞ k tõ 1-8:  K 1 2 3 4 5 6 7 8 K2 1 4 9 16 25 36 49 64 TK 70.93935 17.73484 7.88215 4.43371 2.83757 1.97054 1.44774 1.10843 0.07048 0.28193 0.63434 1.12772 1.76207 2.53738 3.45365 4.51090 0.93194 0.75433 0.53028 0.32377 0.17169 0.07907 0.03163 0.01099 0.93194 0.18858 0.05892 0.02024 0.00687 0.00220 0.00065 0.00017 B¶ng 2.2: B¶ng tÝnh to¸n chuçi sè Ta cã VËy: Do m¸y biÕn ¸p lµ phÇn tö yÕu nhÊt nªn ta chØ cÇn kiÓm tra víi m¸y biÕn ¸p. Khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i vµo nèi ®Êt ®Ó ®¶m b¶o an toµn ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: (2.22) Trong ®ã I: Biªn ®é cña dßng sÐt. ZXK(0,τds): Tæng trë xung kÝch ë ®Çu vµo nèi ®Êt cña dßng ®iÖn sÐt. U50%MBA : §iÖn ¸p 50% cña m¸y biÕn ¸p. Ta cã =460kV; = 900 kV. VËy lÊy U50%MBA = 460 kV. KiÓm tra ®iÓu kiÖn: > =460 kV. Cã vËy cÇn ph¶i tiÕn hµnh nèi ®Êt bæ sung. 2.2.3. Nèi ®Êt bæ sung. Trong nối đất bổ sung ta sử dụng dạng nối đất tập trung gồm thanh và cọc tại chân các cột thu sét. Do việc xác định Zbs bằng lý thuyết lại rất khó khăn nên ta chọn hình thức nối đất bổ sung như sau: Chọn thanh nối đất bổ sung là loại thép dẹt có: Chiều dài lT = 12(m). Bề rộng bT = 0,04(m). Dọc theo chiều dài thanh có chôn 3 cọc tròn có: Chiều dài cọc lcọc = 3(m). Đường kính d = 0,04(m). Khoảng cách giữa hai cọc a = 6(m). Độ chôn sâu t = 8(m). Nối đất được tính toán cho chống sét nên ta lấy hệ số kmùa như sau: Đối với thanh ngang chôn sâu t = 0,8(m); kmùa = 1,2. Đối với cọc dài 3m chôn sâu t = 0,8(m); kmùa = 1,15. Sơ đồ nối đất của hệ thống khi có nối đất bổ sung như sau: t=0,8m lT lcäc a H×nh 2.4: S¬ ®å nèi ®Êt bæ sung. Điện trở thanh Công thức sử dụng để tính toán: (2.23) Trong đó: l: chiều dài của thanh l = 12(m). t: độ chôn sâu của thanh làm tia t = 0,8(m) ρtt.T: điện trở suất tính toán của đất đối với thanh làm tia chôn ở độ sâu t d: đường kính thanh làm tia. Chọn thanh dẹt có bề rộng b = 0,04(m) nên: k: hệ số hình dáng lấy do nối đất là tia ngang. Vậy điện trở của thanh bổ sung là: Điện trở cọc (2.24) Trong đó : ρttC: điện trở suất của đất đối với cọc chôn ở độ sâu t=0,8(m). d: đường kính của cọc: . Điện trở bổ sung của cọc là: Điện trở bổ sung Công thức sử dụng để tính toán: (2.25) Trong đó: n: số cọc ηT,ηC: hệ số sử dụng của thanh và cọc. Với n=3; lcọc = 3(m); a=6(m); a/l=2. Tra bảng 3 phần phụ lục(trang 82) sách hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp ta được: ηC=0,87. Tra bảng 5 phần phụ lục(trang 84) sách hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp ta được: ηT=0,89. Điện trở bổ sung là: Tổng trở của hệ thống khi có nối đất bổ sung Ta có công thức tính tổng trở xung kích khi có nối đất bổ sung như sau (2.26) Trong đó: Xét chuỗi số Tương tự như trên ta chỉ xét đến số hạng e -4 với T1 = 70,93μs và τds = 5μs Ta tính đến Xk sao cho: Trong đó XK là nghiệm của phương trình: Gi¶i ph­¬ng tr×nh trªn b»ng ph­¬ng ph¸p ®å thÞ vµ x¸c ®Þnh ®­îc nghiÖm nh­ sau : X1=2,91; X2=5,85; X3= 8,81; X4= 11,81; X5 = 14,84; X6 = 17,89 X7 = 20,96; X8 = 24,04; X9 = 27,14 H×nh 2 – 7: §å thÞ x¸c ®Þnh nghiÖm ph­¬ng tr×nh tgXk = - 0,08.Xk. Ta thÊy X7 = 24,04 >23,66 lªn ta chØ xÐt ®Õn X7 Ta cã T1 = 70,93(μs); Rbs = 5,65 (Ω); RMVS = 0,462 (Ω). k 1 2 3 4 5 6 7 Xk 2.8874 5.802 8.7573 11.7529 14.7812 17.8359 20.96 cos(Xk) -0.96787 0.886447 -0.78539 0.686981 -0.60043 0.528761 -0.51383 1.067503 1.272608 1.621192 2.118903 2.773842 3.576686 3.787517 1.149273 1.354377 1.702962 2.200673 2.855612 3.658456 3.869287 0.942135 0.786095 0.577929 0.372478 0.209702 0.102856 0.043241 BK 0.757464 0.536299 0.313575 0.156393 0.067854 0.025978 0.010326 B¶ng 2.3: B¶ng tÝnh to¸n chuçi sè =1,85 Tæng trë xung kÝch lµ : §iÖn ¸p khi cã dßng ®iÖn ®i vµo nèi ®Êt t¹i thêi ®iÓm dßng ®iÖn sÐt ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i lµ: Ta thÊy tho¶ m·n yªu cÇu.