Chng 7: Các số liệu dùng để tính toán nối đất Điện trở suất đo đ-ợc của đất: đ = 0,8.10 2 .m. Điện trở nối đất cột đ-ờng dây: R c = 10. Dây chống sét sở dụng loại C-70 có điện trở đơn vị là: R o =2,38/km. Chiều dài khoảng v-ợt đ-ờng dây là: Đối với 110kV đã cho l = 200m. Dạng sóng tính toán của dòng điện sét: ta xét với dạng sóng chuẩn I s = ds ds t khiI t khiat Trong đó: + a: độ dốc dòng điện sét a = 30kA/s + I: biên độ dòng điện sét I = 150kA + đs : thời gian đầu sóng lấy bằng: s a I s ds 5 30 150 Hình 2.1: Hình dạng sóng sét. I S (kA) I max III- tính toán hệ thống nối đất 1. Tính toán nối đất an toàn. 1.1 Phía điện áp 110kV Trạm điện thiết kế có điện áp là 110/35kV, phía 110kV là mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất nên yêu cầu của nối đất an toàn là: R 0,5 . Thành phần điện trở nối đất R gồm hai thành phần: + Điện trở nối đất tự nhiên (R tn ). + Điện trở nối đất nhân tạo (R nt ). Đối với các thiết bị có điểm trung tính trực tiếp nối đất (có dòng chạm đất lớn) thì yêu cầu điện trở nối đất nhân tạo phải có trị số nhỏ hơn 1 . Vậy điều kiện nối đất là: )(R )(,R//R t.n t.nn.t 1 50 Từ đó rút ra: )( ,R ,.R R n . t n.t t.n 50 50 a) Điện trở nối đất tự nhiên. Trong khi thiết kế việc tận dụng điện trở nối đất tự nhiên đem lại hiệu quả kinh tế. Đó là các hình thức nối đất đã có sẵn nh- các đ-ờng ống, các kết cấu kim loại của công trình chôn trong đất, móng bê tông cốt thép Ta có công thức tính giá trị R TN nh- sau: (2 1 ) (2 2 ) 2)-(2 R R R . n R CS C C TN 4 1 2 1 1 Trong đó:+ R TN là điện trở nối đất tự nhiên do ta lợi dụng cột thu sét và dây chống sét. + n là số đ-ờng dây vào trạm: n = 4 + R cs là điện trở của dây chống sét trong một khoảng v-ợt:R cs = R 0 .l ta dùng dây C70 nên: R 0 = 2,38/km. + l là chiều dài một khoảng v-ợt: l = 200m + R C là điện trở nối đất của cột: R C = 10 Thay tất cả các thông số trên vào công thức (2-2) ta có: )(4,0 4 1 2,0.38,2 10 2 1 10 . 4 1 R TN Vậy R tn = 0,4 < 0,5 (), R NT < 1 () b) Tính điện trở nối đất nhân tạo. * Tính nối đất mạch vòng quanh trạm: Mạch vòng bao quanh trạm có hình chữ nhật có kích th-ớc nh- sau: Chiều dài l 1 = 64m Chiều rộng l 2 = 40,5m Để nối đất mạch vòng ta sử dụng thanh dẫn dẹt có kích th-ớc: 50 5mm. Sơ đồ nối đất mạch vòng có chôn cọc của trạm nh- hình (1.2 ): l2 l1 Hình 2.2: Sơ đồ nối đất mạch vòng của trạm Ta có công thức tính điện trở mạch vòng của trạm theo công thức sau: Tính điện trở của mạch vòng quanh trạm R m.v : )()( d.t L.k ln L R tt v.m 32 2 2 Trong đó:+ tt = đo .K mùa (t) là điện trở suất tính toán của mạch vòng. Tra bảng (2- 1) 1 : K mùa (T) = 1,6 Vậy ta có: tt = .K mùa(T) = 80.1,6 = 120 (.m). + L là chu vi mạch vòng: L = 2.(l 1 + l 2 ) = 2.(40,5 + 64) = 209(m). + d là đ-ờng kính thanh nối: d = b/2 = 50/2 = 25 (m.m) = 2,5.10 -2 m. +t là độ chôn sâu: t = 0,8m. + k là hệ số phụ thuộc hình dạng của hệ thống nối đất hay phụ thuộc vào tỉ lệ l 1 /l 2 . Ta có: 58,1 5,40 64 l l 2 1 Căn cứ vào bảng 2-5 1 ta vẽ đ-ợc quan hệ giữa k và l 2 /l 1 theo đồ thị sau: từ đó ta tìm đ-ợc giá trị của k: k = 5,8 0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 3 4 5 hệ số hiệu chỉnh tỉ lệ l1/l2 Hình 2.3: Quan hệ giữa k và tỉ lệ l 2 /l 1 Thay số vào biểu thức (4-3) ta có: ).(5,1 10.5,2.8,0 209.8,5 ln 209.14,3.2 120 d.t L.k ln L 2 R 2 22 tt v.m Nhận xét: ta thấy rằng R m.v > 1 () vì vậy ta phải đóng cọc để giảm điện trở nối đất của hệ thống. * Tính điện trở đóng cọc quanh trạm: Để đóng cọc quanh trạm ta sử dụng loại thép góc 50x50x5mm, chiều dài l =2,5m. Sơ đồ bố trí mạch vòng cọc trong hệ thống nối đất của trạm nh- hình sau: t l t' a tl Hình 2.4: Sơ đồ đóng cọc trong trạm. Với:+a: là khoảng cách giữa các cọc theo chu vi mạch vòng. +l: chiều dài cọc l = 2,5m. +t: độ chôn sâu cọc t = 0,8m. Hình 2.5: Hình dạng cọc sử dụng trong hệ thống nối đất Đối với một cọc điện trở tản xoay chiều đ-ợc xác định theo công thức sau: )( lt. lt. ln. d l. ln. l R c 42 4 4 2 12 2 Trong đó: + Cọc có kích th-ớc: l = 2,5m. + : là điện trở suất của đất đối với cọc: = đo .K mùa (c) đo = 80 (.m); K mùa (c) = 1,4. (Tra bảng (2-1) 1 ) tt = 80.1,4 = 112(.m). + d: là đ-ờng kính cọc đ-ợc tính nh- sau: d = 0,95.b = 0,95.50. 10 -3 = 4,75. 10 -2 m. + t: là độ chôn sâu: t = 0,8m. Giá trị t / đ-ợc tính: )m(,, , , l t 05280 2 52 80 2 Thay số liệu vào công thức (2- 5 ) ta có: )(444,35 5,205,2.4 5,205,2.4 ln. 2 1 10.75,4 5,2.2 ln. 5,2.14,3.2 112 R 2 c Vậy ta có điện trở của một cọc là: R C = 35,444. Khi có nhiều cọc chôn theo mạch vòng thì ta có điện trở nối đất nhân tạo đ-ợc tính theo công thức sau: )( R n.R R.R R v.mcv.mc v.mc NT 52 Trong đó: + R c : là điện trở tản nối đất của cọc (). + R m.v : là điện trở tản nối đất của mạch vòng (). + n : là số cọc sử dụng trong hệ thống nối đất. + m.v và c : t-ơng ứng là hệ số sử dụng mạch vòng, hệ số sử dụng cọc phụ thuộc vào số cọc và tỷ số a/l. Theo công thức (2-5) ta chỉ mới biết R c và R mv vậy ta phải tìm số cọc để R NT đạt giá trị nhỏ nhất và phải đảm bảo sao cho R NT 1 . Mặt khác thì mv và c phụ thuộc số cọc ta sử dụng trong hệ thống nối đất. Bằng cách cho ứng với mỗi giá trị của n ta tính đ-ợc mỗi giá trị R NT . Bằng cách thay đổi các giá trị của n ta sẽ có các giá trị của R NT t-ơng ứng theo công thức (2-5). - Xét n 1 = 50; ta có: a/l = 2,296 Từ đó ta tra đ-ợc: C = 0,59; T = 0,3 Ta tính đ-ợc: ).(969,0 5,1.59,0.503,0.444,35 5,1.444,35 R NT Ta thấy rằng n = 50 cọc thì giá trị R NT = 0,969 đã thoả mãn điều kiện trên. Vậy ta đóng 50 cọc vào hệ thống nối đất nhân tạo. Khi đó : R HT = )(286,0 14,0 1.4,0 RR R.R nttn nttn . Vậy đảm bảo yêu cầu kĩ thuật là: R HT <0,5 1.2 Phía điện áp 35 kV nh- sau: Mạch vòng bao quanh trạm có hình chữ nhật có kích th-ớc nh- sau: Chiều dài l 1 = 64m Chiều rộng l 2 = 59,5m Để nối đất mạch vòng ta sử dụng thanh dẫn dẹt có kích th-ớc: 50 5mm. Sơ đồ nối đất mạch vòng có chôn cọc của trạm nh- hình (1.2 ): l2 l1 Hình 2.2: Sơ đồ nối đất mạch vòng của trạm Ta có công thức tính điện trở mạch vòng của trạm theo công thức sau: Tính điện trở của mạch vòng quanh trạm R m.v : )()( d.t L.k ln L R tt v.m 32 2 2 Trong đó:+ tt = đo .K mùa (t) là điện trở suất tính toán của mạch vòng. Tra bảng (2- 1) 1 : K mùa (T) = 1,6 Vậy ta có: tt = .K mùa(T) = 80.1,6 = 120 (.m). + L là chu vi mạch vòng: L = 2.(l 1 + l 2 ) = 2.(59,5 + 64) = 247(m). + d là đ-ờng kính thanh nối: d = b/2 = 50/2 = 25 (m.m) = 2,5.10 -2 m. +t là độ chôn sâu: t = 0,8m. + k là hệ số phụ thuộc hình dạng của hệ thống nối đất hay phụ thuộc vào tỉ lệ l 1 /l 2 . Ta có: 076,1 5,59 64 l l 2 1 Căn cứ vào bảng 2-5 1 ta vẽ đ-ợc quan hệ giữa k và l 2 /l 1 theo đồ thị sau: từ đó ta tìm đ-ợc giá trị của k: k = 5,8 0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 3 4 5 hệ số hiệu chỉnh tỉ lệ l1/l2 Hình : Quan hệ giữa k và tỉ lệ l 2 /l 1 Thay số vào biểu thức (4-3) ta có: ).(29,1 10.5,2.8,0 247.8,5 ln 247.14,3.2 120 d.t L.k ln L 2 R 2 22 tt v.m Vì R mv = 1,29 < R 0 = 4 nên hệ thống nối đất cho cột nh- đã tính đạt yêu cầu. . ta lợi dụng cột thu sét và dây chống sét. + n là số đ-ờng dây vào trạm: n = 4 + R cs là điện trở của dây chống sét trong một khoảng v-ợt:R cs = R 0 .l ta dùng dây C70 nên: R 0 = 2,38/km. . 5 30 150 Hình 2.1: Hình dạng sóng sét. I S (kA) I max III- tính toán hệ thống nối đất 1. Tính toán nối đất an toàn. 1.1 Phía điện áp 110kV Trạm điện thiết kế có điện áp là 110/3 5kV, phía 110kV là mạng. Chng 7: Các số liệu dùng để tính toán nối đất Điện trở suất đo đ-ợc của đất: đ = 0,8.10 2 .m. Điện trở nối đất cột đ-ờng dây: R c = 10. Dây chống sét sở dụng loại C -70 có điện trở