Giáo trình Kỹ thuật cao áp quá điện áp trong hệ thống điện

ân đạo bậc. 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 1 Kênh tiên đạo là một dòng plasma mật độ điện tích không cao lắm, khoảng 10 13 – 1014 ion/m3. Một phần điện tích âm tràn vào kênh và phân bố tương đối đều dọc theo chiều dài của nó. 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 1 Dưới tác dụng của điện trường của điện tích âm trên đám mây và trong kênh tiên đạo, vùng đất bên dưới sẽ có sự tập trung các điện tích cảm ứng trái dấu. Vị trí tập trung điện tích cảm ứng có thể ngay bên dưới đám mây, hay ở những nơi có điện dẫn cao 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 1 Trong giai đoạn đầu, hướng phát triển của các tia tiên đạo là ngẫu nhiên tuân thủ theo nguyên tắc là phát triển theo hướng có cường độ điện trường cao nhất 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 1 Khi kênh tiên đạo đạt đến một độ cao nhất định, gọi là độ cao định hướng, thì hướng phát triển của tia tiên đạo sẽ chịu ảnh hưởng của các vật bên dưới mặt đất, nơi có sự tập trung điện tích cảm ứng cao Do đó, vị trí đổ bộ của dòng sét có tính chọn lọc 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 1 Ở các vị trí tập trung điện tích trái dấu với mật độ cao, cường độ điện trường cục bộ trong không khí tại đó cao làm xuất hiện sự ion hóa không khí, tạo nên dòng tiên đạo phát triển từ bên dưới hướng lên đám mây, chiều dài của kênh tiên đạo ngược này có thể lên đến vài trăm m. Đây chính là quá trình phóng điện đón sét, tạo điều kiện định hướng dòng sét vào vị trí đó 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 2 Giai đoạn phóng điện chính, hay phóng điện ngược. Khi kênh tiên đạo xuất phát từ đám mây dông tiếp cận mặt đất hay kênh tiên đạo ngược, cường độ điện trường trong khoảng cách khí tăng cao gây ion hóa mãnh liệt không khí dẫn đến sự hình thành dòng plasma mới, có mật độ điện tích tăng cao hơn nhiều so với ban đầu 10 16 đến 10 19 ion/m 3 . 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 2 Các điện tích cảm ứng dưới mặt đất tràn lên trung hòa các điện tích trong kênh tiên đạo từ đám mây. Các điện tích cảm ứng này tiếp tục đi theo đường của phóng điện tiên đạo ban đầu, tiếp tục hướng lên đám mây, hình thành nên kênh phóng điện chính 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 2 Mật độ điện tích trong kênh phóng điện chính rất cao, làm đốt nóng mãnh liệt kênh phóng điện này, nhiệt độ có thể lên tời 2-3 chục ngàn độ C(gấp 3 lần nhiệt độ bề mặt mặt trời). Chính vì vậy, kênh phóng điện chính sáng chói chang, mà ta thấy dưới dạng các tia chớp. 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 2 Với lượng nhiệt khổng lồ này, lớp không khí xung quanh kênh phóng điện chính bị đốt nóng, giản nở đột ngột tạo ra những đợt sóng âm mãnh liệt, mà ta gọi là sấm 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 2 Khi kênh phóng điện chính lên đến đám mây dông, dòng sét có giá trị lớn nhất, đây chính là dòng ngắn mạch khoảng cách khí giữa mây và đất, có giá trị trong khoảng từ 1kA đến hàng trăm kA 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT Giai đoạn 3 Giai đoạn kết thúc Khi kênh phóng điện chính lên đến đám mây dông, các điện tích cảm ứng từ mặt đất lên theo, tràn vào và trung hòa các điện tích trái dấu trên đám mây, các điện tích (âm) còn thừa trên đám mây sẽ theo kênh phóng điện chạy xuống mặt đất. Dòng sét có trị giảm dần 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT 1-Giai đoạn phĩng điện tiên đạo 1 .4 C Á C G IA I Đ O Ạ N P H Ĩ N G Đ IỆ N S É T (2 0 -5 0 m s)2-Giai đoạn phĩng điện ngược 3-Giai đoạn kết thúc phĩng điện Phịng thí nghiệm nghiên cứu về hiện tượng phĩng điện sét 1.5 CÁC THƠNG SỐ DÕNG ĐIỆN SÉT Biểu thức toán học được viết như sau Trong đó : I : hằng số có thứ nguyên là dòng điện (kA).  1,  2 : hằng số có thứ nguyên là thời gian (µs).  đs : thời gian đầu sóng (µs).  s : thời gian sóng (µs). 1.5 CÁC THƠNG SỐ DÕNG ĐIỆN SÉT I ( / )m ds a kA s   Độ dốc đầu sóng của dòng sét Xác suất xuất hiện dòng sét có biên độ lớn hơn I m (kA) 26 13 , , m m m I I I e DB v e DN         1.5 CÁC THƠNG SỐ DÕNG ĐIỆN SÉT 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Vis Is (k A ) Dong bang Mien nui Xác suất xuất hiện dòng sét có độ dốc đầu sóng a(kA/ µs) 15,7 7,82 , , a a a e DB v e DN         1.5 CÁC THƠNG SỐ DÕNG ĐIỆN SÉT 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Va a (k A /  s ) Dong bang Doi nui 1.6 CƯỜNG ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA SÉT VÀ MẬT ĐỘ SÉT Cường độ hoạt động của sét là số ngày có dông sét trung bình trong năm: n (ngày sét/năm) Vùng cực: 2-3, ôn đới: 30-50, nhiệt đới: 75-100, xích đạo 100-150 (ngày sét/năm) Mật độ sét là số lần sét đánh trung bình trên 1 đơn vị diện tích mặt đất trong 1 ngày có dông sét: m (lần/km 2 .ngày sét) Mật độ sét trung bình trong năm: m.n (lần/km 2 /năm) Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở Việt Nam (2007) Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở Việt Nam (2007) Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở Việt Nam (2007) Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở Việt Nam (2007) Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở Việt Nam (2007) Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở Việt Nam Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở Việt Nam (2007) THE END ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN Mơn học KỸ THUẬT CAO ÁP 9/9/2011 2 Trao đổi trực tuyến tại: CHƯƠNG II BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN / / / / / // / / / / / R X (1) (2) (3) Bộ phận thu sét (100mm 2 ) Bộ phận dẫn dòng sét (50mm 2 ) Bộ phận nối đất 12 3 4 Mơ hình A.Kopian: Bằng thực nghiệm trên mơ hình và xử lý dữ liệu theo nguyên lý thống kê H h hx rx R Tỷ số k =H/h • Khi h ≤30m, k = 20 • Khi h >30m, H = 600m Mơ hình A.Kopian: H h R=3,5h Khu vực cĩ xác suất 100% sét đánh vào cột thu sét: R=3,5h Mơ hình A.Kopian: rx Phương pháp thực nghiệm trên mơ hình này đã đưa ra được cơng thức xác định phạm vi bảo vệ của cột thu sét sẽ được trình bày ở phần sau Mơ hình A.Kopian: Mơ hình A.Kopian: I. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CTS 1. Phạm vi bảo vệ của một CTS(<60m) Phạm vi bảo vệ của một CTS là hình chóp tròn xoay có đường sinh dạng hyperbol. Ở độ cao h x , r x được xác định như sau: CTS Vật được bảo vệ Vật không được bảo vệ I. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CTS 1,6 x x h h h p h h    x r p = 1 khi h 30m. 30 p = khi 30m < h < 60m. h      1. Phạm vi bảo vệ của một CTS (<60m) Phạm vi bảo vệ của một CTS là hình chóp tròn xoay có đường sinh dạng hyperbol. Ở độ cao h x , r x được xác định như sau: Với: -r x bán kính phạm vi bảo vệ. -h chiều cao của CTS. -h x chiều cao của vật được bảo vệ. -p hệ số phụ thuộc vào h. h a = h – h x : độ cao hiệu dụng của cột thu sét. 1,5 (1 ) 0,8 x x h r h p h   0,75 (1 )xx h r h p h   , khi h x ≤ 2h/3  r x = (1,5h –1,875h x ).p , khi h x > 2h/3  r x = (0,75h – 0,75h x ).p I. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CTS 1. Phạm vi bảo vệ của một CTS (<60m) Trong thiết kế, để đơn giản người ta thường thay thế đường sinh dạng hyperbol giới hạn khu vực bảo vệ bởi 2 đoạn thẳng. 2/3h h 0,2h h hx 2h/3 0,75ph 1,5ph 1,5 (1 ) 0,8 x x h r h p h   0,75 (1 )xx h r h p h   , khi h x ≤ 2h/3  r x = (1,5h –1,875h x ).p , khi h x > 2h/3  r x = (0,75h – 0,75h x ).p I. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CTS 1. Phạm vi bảo vệ của một CTS: (<60m) I. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA CTS 1. Phạm vi bảo vệ của một CTS: (>60m) Sét khơng những đánh vào đỉnh mà cịn đánh vào phần thân cột gần đỉnh 0,5( 60)h h   Đối với cột thu sét cĩ chiều cao từ 60m đến 100m: Đối với cột thu sét cĩ chiều cao từ 100m đến 250m: 0,2h h  Nếu chiều cao hiệu dụng ha ≥∆h, thì phạm vi bảo vệ của cột thu sét được tính với chiều cao hiệu chỉnh h’=h-∆h 7a p p7 a 0,2h h hx 2h/3 0,75hp 1,5hp a/2a/2rx p7 a hh 0  R Cột thu sét Cột thu sét rx rx r0x r0x 2. Phạm vi bảo vệ của hai CTS Trường hợp hai cột có độ cao bằng nhau Ta có thể xác định được rằng nếu hai CTS đặt cách nhau một khoảng cách a thì chúng có thể bảo vệ vật có độ cao h 0 đặt giữa chúng, với h 0 được xác định theo công thức: h 0 = h – a/7p 0,75h 1.5h0,75h rx x h x h rx 1.5h 1.5h O 0,75h O 0,75h O O1.5hrOX R a ho 2. Phạm vi bảo vệ của hai CTS Trường hợp hai cột có độ cao bằng nhau Nếu hai cột thu sét có độ cao khác nhau, ví dụ h 1 < h 2 thì phạm vi bảo vệ của chúng được xác định như sau - Phạm vi bảo vệ phía ngoài hai cột thu sét giống như phạm vi bảo vệ của từng cột riêng lẻ. - Phạm vi bảo vệ giữa hai cột thu sét có được bằng cách qua đỉnh cột thấp (h 1 ) vẽ một đường thẳng ngang, nó cắt đường sinh của phạm vi bảo vệ của cột cao h 2 ở một điểm , điểm này được coi như đỉnh của cột thu sét giả tưởng h’ = h 1 và khu vực bảo vệ giữa cột thấp h’ và h 1 cách nhau khoảng a như giữa hai cột có độ cao bằng nhau. 2. Phạm vi bảo vệ của hai CTS Trường hợp hai cột có độ cao khác nhau Khi công trình cần bảo vệ chiếm một diện tích rộng lớn thì người ta thường dùng một hệ thống nhiều cột thu sét để bảo vệ. Để xác định phạm vi bảo vệ, người ta chia hệ thống cột thu sét thành từng nhóm 3 hoặc 4 cột thu sét. Bên ngoài diện tích của đa giác đi qua chân các cột thu sét ( hình tam giác hoặc hình chữ nhật ) phạm vi bảo vệ được xác định như giữa từng đôi cột thu sét với nhau. Còn tất cả các thiết bị có độ cao lớn nhất h x đặt trong diện tích của đa giác sẽ được bảo vệ an toàn nếu điều kiện sau được thỏa mãn : D ≤ 8 (h – h x ) p Trong đó: h : độ cao của cột thu sét. h x : độ cao lớn nhất của cao trình. D : đường kính đường tròn ngoại tiếp đa giác. 3. Phạm vi bảo vệ của hệ nhiều CTS (n>2) 12 3 4 a b r0X1 r0X2D 1 2 3 a b c rX r0X12 r0X13 r0X23 rX 3. Phạm vi bảo vệ của hệ nhiều CTS (n>2) RÃNH CÁP LỰC 22 KV RÃNH CÁP ĐIỀU KHIỂN PHÒNG THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 22 KV PHÒNG VẬN HÀNH 2T 60 MVA 1T 60 MVA 2 5 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 4 5 0 0 7 0 0 0 5 0 0 0 1 0 0 0 0 4 0 0 0 1 0 0 0 0 35000 1 5 0 0 4 0 0 0 7 8 ,5 m B B A A GVHD TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN Ngày 12/11/2006 Bản vẽ số : 1 Người vẽ Đặng Như Tấn MẶT BẰNG BỐ TRÍ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kV ĐỒ ÁN MƠN HỌC CAO ÁP Xà đỡ dây Xà đỡ thanh góp RÃNH CÁP LỰC 22 KV RÃNH CÁP ĐIỀU KHIỂN PHÒNG THIẾT BỊ PHÂN PHỐI 22 KV PHÒNG VẬN HÀNH 2T 60 MVA 3000 30007000 1500 2500 25003000 30002500 25003000 30002500 25003000 30002500 2500 15001500 3000 3000 3000 1500 700015001500 7 8 ,5 m 5 1 ,7 9 m 35,23 m 1T 60 MVA 5 5 ,9 2 m 5 5 ,9 2 m 4 8 ,0 9 m 4 8 ,0 9 m 22 m15 m22m Chú thích : Vùng bảo vệ cao độ 6m Vùng bảo vệ cao độ 8m Vùng bảo vệ cao độ 11m 1 2 3 4 67 5 35,23 m 5 1 ,7 9 m Vùng I Vùng II Vùng III Vùng IV Vùng V 13,875 m 9,75 m 4,125 m 9,75 m 2,4 m 0,6375 m 1,77 m 5,04 m9,75 m4,125 m 36,18 m 32,56 m 6,54 m2,52 m GVHD TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN Ngày 12/11/2006 Bản vẽ số : 3 Vũ Phan Tú ĐỒ ÁN MƠN HỌC CAO ÁP PHẠM VI BẢO VỆ CỦA KIM THU SÉT TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kVNgười vẽ Đặng Như Tấn MSSV:402HT039 Cột anten Cột đèn chiếu sáng Cột đèn chiếu sáng CHÚ THÍCH : - CB : MÁY CẮT SF6 - DS : DAO CÁCH LY - ES : DAO NỐI ĐẤT - BI : MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN - BU : MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP - LA : CHỐNG SÉT VAN MẶT CẮT A-A MẶT CẮT B-B BU BU BIDS/ES LA/ES 14m 11m 8m 4000 1500 3000 3000 3000 3000 3000 4000 3000 2500 3000 3000 4500 BIDS/ES 1500 3000 1000 2500 1000 3000 BU BU BULA DS/ES BI CB DS/ES DS/ES DS/ES CB LA LA BU DS/ES DS/ES LABU 7000 ĐỒ ÁN MƠN HỌC CAO ÁP MẶT CẮT TRẠM BIẾN ÁP 110/22 kVGVHD TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN Ngày 12/11/2006 Bản vẽ số : 2 Người vẽ Đặng Như Tấn ĐỒ ÁN MƠN HỌC CAO ÁP II. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA DCS: 1. Phạm vi bảo vệ của một DCS: DCS DD không được bảo vệ DD được bảo vệ II. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA DCS: 1. Phạm vi bảo vệ của một DCS: a) Trường hợp DCS có độ treo cao (h) nhỏ hơn 30m : x x x h h b 1,2h h h p    x x x x x x h2 h > h: b 0,6h(1 )p 3 h h2 h: b 1,2h(1 )p 3 0,8.h h      Hay II. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA DCS (tt): 1. Phạm vi bảo vệ của một DCS: b) Trường hợp DCS có độ treo cao (h) lớn hơn 30m : 30m h 100m h 0,29(h-30) 100m h 250m Δh 0,2h          Phạm vi bảo vệ theo chiều cao (mặt cắt đứng) giảm một khoảng tính từ đỉnh: II. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA DCS (tt): 2. Phạm vi bảo vệ của hai DCS: Khi hai dây chống sét đặt cách nhau S = 2B = 4h thì mọi điểm trên mặt đất nằm giữa hai dây chống sét sẽ được bảo vệ an toàn. Nếu S < 4h thì giữa hai dây chống sét có thể bảo vệ được độ cao: 0 S h h 4p   II. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA DCS (tt): 2. Phạm vi bảo vệ của hai DCS: Khi dây dẫn 3 pha của đường dây tải điện cùng nằm trên một mặt phẳng ngang thì điều kiện để dây dẫn giữa hai cột được bảo vệ là khoảng cách S giữa hai dây chống sét phải thỏa mãn điều kiện: 4. .( )DCS DDs p h h  II. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA DCS (tt): 2. Phạm vi bảo vệ của hai DCS: II. CÁCH XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ CỦA DCS (tt): 3. Cách xác định phạm vi bảo vệ của dây chống sét của đường dây tải điện cao áp: 031gh  c α α h lgν 4 90    III. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KINH TẾ KHI DÙNG HỆ THỐNG CTS ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNH CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN: Cột thu sét cĩ thể đặt ngay trên các kết cấu cơng trình (cột xà, ống khĩi, cột đèn pha) của TBA và NMĐ khi thỏa một số điều kiện nhất định. Việc đặt CTS trên kết cấu trạm chỉ cho phép khi trạm cĩ mức cách điện xung lớn và điện trở nối đất bé.VD: -TBA 110kV trở lên dễ dàng thỏa mãn được yêu cầu này -TBA 35kV chỉ cho phép đặt CTS trên kết cấu trạm khi Rnđ 4 Ohms III. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KINH TẾ KHI DÙNG HỆ THỐNG CTS ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNH CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN: Chân kết cấu đặt CTS phải được nối theo đường ngắn nhất vào HT Nối đất an tồn của trạm tại điểm giao của các thanh cân bằng thế, đồng thời tăng cường thêm các nối đất bổ sung (các thanh, cọc tăng cường) III. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KINH TẾ KHI DÙNG HỆ THỐNG CTS ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNH CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN: Khi các điều kiện trên khơng thỏa mãn thì CTS phải đặt cách ly với các kết cấu trong trạm và nối đất của CTS phải được tách riêng khỏi nối đất an tồn của trạm. Khoảng cách trong khơng khí giữa CTS và các vật cần bảo vệ trong trạm phải đủ lớn. Tương tự, khoảng cách trong đất giữa nối đất CTS và nối đất an tồn trạm cũng phải đủ lớn. III. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KINH TẾ KHI DÙNG HỆ THỐNG CTS ĐỂ BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNH CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN: kS 0,3 0,1x AR l  dS 0,5 xR lA h VBV Sk Sd Rx 1Chương 3: NỐI ĐẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Trao đổi trực tuyến tại: 33.1 KHÁI NIỆM Cọc nối đất: được đĩng thẳng xuống mặt đất ở độ sâu từ 0,5m đến 0,8m Đất Khơng khí độ chơn sâu t0 dây dẫn dịng sự cố, dịng sét Cọc nối đất bằng đồng hay thép mạ kẽm 43.1 KHÁI NIỆM Thanh nối đất: được chơn trong đất ở độ sâu từ 0,5m đến 0,8m Đất Khơng khí độ chơn sâu t0 dây dẫn dịng sự cố, dịng sét Thanh nối đất bằng đồng hay thép mạ kẽm 53.1 KHÁI NIỆM Lưới nối đất: do nhiều cọc hay thanh ghép nối với nhau, chơn trong đất ở độ sâu 0,5m đến 0,8m các thanh nối đất hay dây cáp kết nối thành lưới Cọc nối đất đĩng ven chu vi (học dọc theo đường chéo) 63.1 KHÁI NIỆM Các mối ghép kỹ thuật 73.1 KHÁI NIỆM  Nối đất làm việc: là nối đất điểm trung tính của máy phát, máy biến áp cơng suất, TI, TUĐảm bảo sự làm việc của trang thiết bị điện lúc bình thường và sự cố.  Nối đất an tồn: là nối đất vỏ trang thiết bị điện hoặc kết cấu kim loại. Đảm bảo an tồn cho người vận hành khi cĩ sự cố rị cách điện.  Nối đất chống sét: là nối đất các bộ phận thu sét ( KTS, DCS) Nhằm tản dịng sét vào đất, tránh phĩng điện ngược từ phần tử đĩ đến các bộ phận mang điện. C B Rđ A N Muốn điện áp tại N = 0 Rđ Rđ KTS 83.1 KHÁI NIỆM Cấu tạo của nối đất: thơng thường được thực hiện bằng một hệ thống những cọc bằng thép hoặc đồng ( cĩ thể trịn hoặc dẹt) đĩng vào đất, hoặc những thanh ngang chơn vào đất. Hoặc cọc và thanh nối liền với nhau và chơn vào đất. Trạm phân phối: 3 hệ thống nối đất phải được nối riêng lẻ. Trạm truyền tải ( >=110 kV): 3 hệ thống nối đất được dùng chung. Điện trở nối đất Rđ là tỉ số giữa điện áp trên cực Uđ và dịng điện qua nĩ Iđ . Điện trở Rđ bao gồm điện trở của bản thân điện cực và điện trở tản trong đất.  Khi tản dịng một chiều hay xoay chiều thì điện trở bản thân điện cực rất bé cĩ thể bỏ qua. Rđ Iđ Uđ 93.1 KHÁI NIỆM  Khi tản dịng một chiều hay xoay chiều thì điện trở bản thân điện cực rất bé cĩ thể bỏ qua. Hình : Mơ hình điện cực nối đất đơn giản ( thanh hay cọc nối đất) 10 3.1 KHÁI NIỆM  Khi tản dịng sét, quá trình truyền sĩng trên cực nối đất tương tự như trên đường dây tải điện. Do cĩ điện cảm cản trở dịng điện đi sâu vào chiều dài điện cực nên điện thế phân bố khơng đều trên điện cực. T < <Tđs ( l bé): Nối đất tập trung. Rx =R∞ T >=Tđs ( l lớn): Nối đất kéo dài ( nối đất phân bố). Rx ≥ R∞ Rx (Ω) t (µs) R∞ Ảnh hưởng của điện cảm sẽ giảm dần theo thời gian. Điện trở tản của cực nối đất lớn nhất gần đúng vào lúc dịng sét đạt giá trị cực đại. T=L0.g0.l 2Tđs 11 3.1 KHÁI NIỆM Hình : Quá điện áp tại các vị trí trên các thanh nối 20 m và 100m 12 3.1 KHÁI NIỆM  Khi tản dịng sét, ngồi ảnh hưởng của điện cảm L làm giảm khả năng tản dịng sét của htnđ, cịn cĩ ảnh hưởng phi tuyến bởi hiện tượng phĩng điện tia lửa trong đất khi dịng sét cĩ biên độ lớn. Vùng đất quanh điện cực trở nên dẫn điện tốt, làm tăng khả năng tản dịng sét, tức làm điện trở tản xung giảm. 13 3.1 KHÁI NIỆM Hình: Bán kính của các phân đoạn trên thanh tại các thời điểm a) 0.2 μs và b) 0.5μs a) b) 14 3.1 KHÁI NIỆM Hình: Quá điện áp tại vị trí vào dịng sét và vị trí cuối trên thanh từ a) FEM và b) FDTD a) b) 15 3.1 KHÁI NIỆM  Đối với nối đất chống sét cần phân biệt điện trở tản xung Rx với điện trở tản ổn định R∞. R∞ cũng chính là điện trở tản dịng xoay chiều ( R~ ) hay dịng một chiều. x x R R    Nối đất tập trung: αx < 1, ảnh hưởng của phĩng điện tia lữa chiếm ưu thế Nối đất kéo dài: αx ≥ 1, ảnh hưởng của điện cảm dọc theo chiều dài của thanh dẫn trong HTNĐ chiếm ưu thế 16 3.1 KHÁI NIỆM Một số phương pháp đo điện trở suất đất 2 U a I   Phương pháp Wenner 2 4 ln l U l I d    Phương pháp Driven Rod 17 3.2 ĐIỆN TRỞ TẢN DỊNG XOAY CHIỀU R~  Khi dịng điện xoay chiều chạy qua điện cực tản vào đất, tạo nên trong đất quanh nĩ một điện trường. Mỗi điểm trong điện trường đĩ kể cả trên mặt đất cĩ một điện thế nhất định. Utx Ub Giảm Utx , Ub  Trên mặt đất khu vực nối đất được rải một lớp sỏi hoặc đá để giảm sự chên lệch điện thế. Uđ φr/Uđ  Giảm điện áp trên điện cực Uđ hay giảm điện trở tiếp đất. 18  Đối với điện cực nối đất đơn giản: cơng thức xác định điện trở tản ở tần số cơng nghiệp của một số dạng điện cực thường dùng (Bảng 4.1, 4.2) 3.2 ĐIỆN TRỞ TẢN DỊNG XOAY CHIỀU R~ 4 ln 2 tt c l R l d   Cọc chơn nổi: 0 2 1 4 (ln ln ) 2 2 4 2 tt c l t l R l d t l lt t         Cọc chơn chìm: 2 0 ln 2 tt t l R l dt   Thanh chơn chìm: 0 8 (ln ln ) 2 . 4 tt V D D R D d t       Thanh hình xuyến chơn chìm: 2 0 ln 2 tt t kL R L dt   Thanh cĩ hình dáng đặc biệt: d dang trịn b b dang gĩc d=0,95b dang dẹp d=0,5b dott mk Điện trở suất tính tốn của đất: 19 3.2 ĐIỆN TRỞ TẢN DỊNG XOAY CHIỀU R~  Đối với điện trở nối đất của tổ hợp nhiều điện cực:  Hiệu ứng màn che làm méo dạng vùng đẳng thế giữa hai điện cực, làm giảm khả năng tản của hệ thống nối đất. Để đặc trưng cho hiệu ứng màn che, người ta dùng hệ số η~. η~ là hệ số sử dụng khi tản dịng điện xoay chiều tần số cơng nghiệp. Đây là đại lượng tốn học thể hiện bản chất vật lý là hiệu ứng màn che. R1 R2 R3  Bỏ qua hiệu ứng màn che Rtđ = R1//R2//R3  Xét đến hiệu ứng màn che Rth~=Rtđ/η~ > Rtđ ~ ~ 1td th R R    20 3.2 ĐIỆN TRỞ TẢN DỊNG XOAY CHIỀU R~ Hệ số sử dụng phụ thuộc vào vào loại điện cực, số lượng và cách bố trí chúng. Nĩ cĩ thể tra cứu trong các bảng số hoặc các đường cong cho trong các tài liệu hướng dẫn(SBT PL 4 đến PL 7). Xét tổ hợp thanh và cọc cọc n Rc, Rt: điện trở của từng cọc riêng lẻ và thanh. ηc,ηt hệ số sử dụng của cọc và thanh trong tổ hợp 12 m 3 m ηc = 0.7 , ηt = 0.74VD c t c t c t th c t c t t c c t R R n R R R R R R R n n               21 3.3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 3.3.1 Điện trở tản xung của dạng nối đất tập trung  Kích thước thật của điện cực cĩ thể thay thế bằng kích thước của khu vực phĩng điện tia lửa. Rx = αx R~ (αx < 1 )  αx= f(Is , ρđ ): đặc trưng cho phĩng điện trong đất và giản nở điện cực nối đất.  Khi chiều dài của điện cực tăng lên thì αx tăng lên do ảnh hưởng của điện cảm. Phĩng điện trong đất E > Epđ(đ) IS Biên độ lớn E = Epđ(đ) ρđ  Nếu nối đất là tổ hợp Rthx = Rtđx/ηx > Rtđx ηx: thể hiện hiệu ứng màn che của tổ hợp khi tản dịng điện xung. 22 3.3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT Trình tự tính tốn điện trở tản xung của một tổ hợp nối đất tập trung B1: Chọn km (nối đất chống sét) . ρtt = km.ρđo B2: Tính R~ của từng loại điện cực riêng lẻ. (R~c, R~t) B3: Tính Rx của từng loại điện cực rriêng lẻ (Rxc, Rxt) - Tính dịng sét phân bố qua mỗi điện cực riêng lẻ - Tính αx : cĩ thể tra bảng hoặc tính bằng cơng thức Rxc = αxcR~c ; Rxt = αxtR~t B4: Điện trở tản xung của cả tổ hợp 1 1 xc xt xc xt th xc x xc xt x xt R R R RnR R R n R R n            n : số cọc ηx : hệ số sử dụng xung của tổ hợp. ( ηx < η~ ) 23 3.3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT BT 1: Chúng ta cĩ một thanh sắt trịn dài 40 m đường kính 20 mm. Hỏi dạng nối đất nào sau đây, cĩ điện trở tản xoay chiều nhỏ nhất? Biết nối đất được chơn sâu 0.8 m trong đất. Đất cĩ điện trở suất đo vào mùa mưa là 100 Ωm. a) b) c) l1 l2 = 2l1 BT 2: Cho một hệ tổ hợp phức như hình gồm 5 cọc, mỗi cọc dài 3 m, đường kính 30 mm, đĩng cọc dọc theo thanh dạng trịn đường kính 20 mm dài 12 m. Cả tổ hợp nằm sâu trong đất 0.8 m cĩ điện trở suất đo lúc khơ ráo là 120 Ωm. Bỏ qua hiệu ứng màn che. Tính điện trở tản xoay chiều của tổ hợp. 24 3.3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT BT 3: BT 4: Cho một hệ tổ hợp phức như hình gồm 3 cọc, mỗi cọc dài 3 m, đường kính 25 mm, đĩng cọc dọc theo thanh dạng trịn đường kính 15 mm dài 12 m. Cả tổ hợp nằm sâu trong đất 0.5 m cĩ điện trở suất đo lúc khơ ráo là 150 Ωm. Tính điện trở tản xoay chiều và tản xung của tổ hợp. Xác định điện trở xoay chiều và xung kích của ba thanh nối đất làm bằng thép dẹt 4x40 mm2, mỗi thanh dài 15 m chơn sâu trong đất 0.8 m. Điện trở suất đất đo vào mùa ẩm là 200 Ωm. Giả sử dịng sét chạy qua hệ thống nối đất là 120 kA. Is = 100kA    1500 320 45 t tt t l I      Is It 25 3.3 ĐIỆN TRỞ TẢN NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT 3.3.2 Điện trở tản xung của nối đất