Các vấn đề về tính toán nối đất

7/15/2019 Các vấn đề về tính toán nối đất

http://slidepdf.com/reader/full/cac-van-de-ve-tinh-toan-noi-dat 1/38

Chương 8

Bảo vệ nối đất

8.1. Một số khái niệm, định nghĩa

Hệ thống nối đất – tập hợp các cực tiếp địa và dây nối đất có nhiệm vụ truyềndẫn dòng điện xuống đất. Hệ thống nối đất bao gồm nối đất tự nhiên và nối đất

nhân tạo.

Cực tiếp địa – Cọc bằng kim loại dạng tròn, ống hoặc thép góc, dài 2÷3 mét

được đóng sâu trong đất. Các cọc này được nối với nhau bởi các thanh giằng bằng

phương pháp hàn.

Hệ thống nối đất tự nhiên – hệ thống các thiết bị, công trình ngầm bằng kim

loại có sẵn trong lòng đất như các cấu kiện bê tông cốt thép, các hệ thống ống dẫn bằng kim loại, vỏ cáp ngầm v.v.

Hệ thống nối đất nhân tạo – hệ thống bao gồm các cực tiếp địa bằng thép

hoặc bằng đồng được nối liên kết với nhau bởi các thanh ngang. Phân biệt hai dạng

nối đất là nối đất làm việc và nối đất bảo vệ.

Hệ thống nối đất làm việc – hệ thống nối đất mà sự có mặt của nó là điều

kiện tối cần thiết để các thiết bị làm việc bình thường, ví dụ nối đất điểm trung tính

của máy biến áp, nối đất của các thiết bị chống sét v.v.

Hệ thống nối đất bảo vệ – hệ thống nối đất với mục đích loại trừ sự nguy

hiểm khi có sự tiếp xúc của người với các phần tử bình thường không mang điện

nhưng có thể bị nhiễm điện bất ngờ do những nguyên nhân nào đó. Ví dụ nối đất vỏ

thiết bị, nối đất khung, bệ máy v.v.

8.2. Phân tích đặc điểm của quá trình phân tán dòng điện trong đất

Khi có sự cố chạm đất, dòng điện truyền vào đất qua các đầu cực tiếp xúc rồi

tỏa ra mọi hướng. Giả thiết đầu tiếp xúc có dạng hình cầu đường kính D. Mật độ

dòng điện đi vào đất chính là mật độ dòng điện tính trên một đơn vị diện tích củanửa bề mặt hình cầu Sc/2, được xác định theo biểu thức:

22.2

2

2

c

d d

c

d

r

I

D

I

S

I j

π π

===

, A/m2 (8.1)

r c- bán kính cực tiếp địa.

149



Ở một điểm cách trục tiếp địa

một khoảng x, mật độ dòng điện sẽ là:

2.2 x

I j d

xπ

= , A/m2 (8.2)

Cường độ điện trường tại điểm này là:

2.2 x

I j E d x x

π

ρ ρ == , V/m; (8.3)

Trong đó

Id- dòng điện chạy trong đất, A;

ρ - điện trở suất của đất, Ω.m.

Độ rơi điện áp trong dải đất dx:dx E d x x =ϕ (8.4)

Điện thế tại điểm xét:

x

I

x

dx I d d

x

d

x

x x.22 2

π

ρ

π

ρ ϕ ϕ === ∫ ∫

∞∞

(8.5)

Biểu thức (8.5) chính là phương trình Hypebol. Giá trị điện thế cực đại ở trên

cực tiếp địa (ứng với bán kính của cực tiếp địa r c) được xác định:

c

d

r

I

.2max

π

ρ ϕ = (8.6)

Vùng đất cách cực tiếp địa 20 mét trở lên được coi là vùng điện thế zero, có ϕ=0.

So sánh các giá trị điện áp tiếp xúc tại các điểm khác nhau, khi người đứng ở

vị trí M và N (hình 8.2), ta thấy U txM < UtxN, điều đó được thể hiện qua các biểu

thức:

UtxM = ϕmax- ϕM (8.7)

UtxN = ϕmax- ϕ N

150

UtxM

U b U

txN

O M N

Hình 8.2. Đặc tính điện thế do dòng điện chạy trong đất gây ra.

Id

Hình 8.1 Quá trình phân tán dòng điệđất và sự phân bố điện thế

dx r c

x

ϕ(x)

Id

20m20m

ϕmax



Nếu điểm N nằm cách vị trí đặt hệ thống nối đất trên 20 mét thì ϕ N=0, khi đó

điện áp tiếp xúc sẽ có giá trị lớn nhất (UtxN=ϕmax).

Phân tích đặc tính điện thế hình 8.2 ta rút ra một số nhận xét sau :

- Khi người ở vị trí càng gần với nơi đặt tiếp địa thì giá trị điện áp bước sẽ càng

cao ;- Người ở vị trí càng gần điểm tiếp địa mà chạm vào vỏ thiết bị thì điện áp tiếp xúc

sẽ nhỏ hơn so với trường hợp đứng ở vị trí xa (UtxM<UtxN).

8.3. Vai trò của bảo vệ nối đất

Từ đây, để đơn giản, điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ R d.bv được ký hiệu

chỉ đơn thuần là R d. Như đã biết, trong mạng điện hạ áp có trung tính nối đất, tất cả

các phần tử kim loại của các thiết bị bình thường không mang điện đều được nối

với hệ thống nối đất bảo vệ. Vai trò bảo vệ của hệ thống nối đất này được giải thíchnhư sau :

Khi có sự ngắn mạch chạm masse, nếu vỏ thiết bị không được nối đất (hình

8.3.a) thì trên vỏ sẽ xuất hiện điện áp bằng điện áp pha, do đó sẽ gây nguy hiểm khi

người tiếp xúc với nó. Nếu vỏ thiết bị được nối đất (hình 8.3.b), thì giá trị điện áp

tiếp xúc chỉ bằng độ rơi điện áp trên điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ, nếu hệ

thống nối đất bảo vệ có giá trị đủ nhỏ thì có thể đảm bảo được sự an toàn cho người

khi tiếp xúc với vỏ thiết bị.

Xét sơ đồ hình 8.4, khi có ngắn mạch chạm masse sẽ có dòng điện sự cố

chạy trong mạch kín Id , được xác định theo biểu thức:

phdntd

ph

d R R R

U I

++= (8.8)

151

Hình 8.3. Nguyên lý bảo vệ nối đấta) khi chưa có nối đất vỏ thiết bị; b) khi có nối đất vỏ thiết bị.

b)a)



Trong đó

U ph- điện áp pha, V;

R td- điện trở tương đương:

d ng

d ng

td R R

R R R

+= (8.9)

R ng- điện trở cơ thể người, Ω;

R d- điện trở hệ thống nối đất bảo vệ, Ω;

R dn- điện trở hệ thống nối đất nguồn, Ω;

R ph- điện trở dây pha, Ω;

Giá trị điện áp đặt lên cơ thể người là :

Utx= IdR td; (8.10)

Dòng điện chạy qua cơ thể người :

ng

txng

R

U I = (8.11)

Thay giá trị của Utx từ (8.10) vào (8.11)

và sau một vài biến đổi đơn giản ta được

d ng

d d

ng

td d ng

R R

R I

R

R I I

+==

..(8.12)

Nghĩa là dòng điện chạy qua cơ thể người phụ thuộc vào điện trở của hệ

thống nối đất bảo vệ R d. Trong thực tế người ta phải tính toán sao cho R d có giá trịđảm bảo an toàn cho người vận hành.

8.4. Cấu trúc của hệ thống nối đất

Theo phương thức bố trí, hệ thống nối đất

được phân biệt hai loại là nối đất ngoại

biên và nối đất bao quanh (hình 8.5). Nối

đất ngoại biên thường được bố trí xa vị trí

đặt thiết bị (hình 8.6). Nối đất bao quanhcó thể được thực hiện theo vòng kín hoặc

vòng hở.Ở hệ thống nối đất bao quanh, trường phân bố dòng điện từ các cực tiếp địa

đan vào nhau, do đó điện thế tại điểm bất kỳ trên mặt đất bên trong khung tiếp địa

khá cao. Tuy nhiên, hiệu điện thế giữa các điểm trên lãnh thổ bên trong khung của

hệ thống nối đất lại giảm, do đó điện áp tiếp xúc sẽ không lớn.

152

Hình 8.4. Giải thích vai trò của bảo vệ nối đất.a) Sơ đồ mạng điện có bảo vệ nối đất; b) Sơ đồ thay thế .

R d

R dn

R ng

R ph

Id

b)

R td

R dn

R ph

Id

R d

R dn

R ng

Id

Ing

a)

a)

b)

Hình 8.5. Các loại hệ thống nối đấta) Nối đất ngoại biên;

b) Nối đất bao quanh.



Trên hình 8.7 ta thấy giá trị điện

áp tiếp xúc trong trường hợp nối

đất bao quanh nhỏ hơn so với

trường hợp nối đất ngoại biên

(Utx2<Utx1). Do đó dòng điện

chạy qua cơ thể người khi tiếp

xúc với vỏ thiết bị nhiễm điện sẽ

nhỏ hơn so với trường hợp nối

đất ngoại biên. Để san bằng điện

thế, bên trong khung nối đất và

cả ở bên ngoài, các thanh thép

được bố trí theo kiểu mạng lưới,

gọi là nối đất đẳng thế.

8.5. Tính toán nối đất

Việc tính toán nối đất là để xác định số lượng cọc và thanh ngang cần thiếtđảm bảo điện trở của hệ thống nối đất nằm trong giới hạn yêu cầu. Điện trở của hệ

thống nối đất phụ thuộc vào loại và số lượng cọc tiếp địa, cấu trúc của hệ thống nối

đất và tính chất của đất nơi đặt tiếp địa.

8.5.1. Tính toán nối đất theo điện trở nối đất yêu cầu (R yc)

a) Trình tự tính toán đối với đất đồng nhất

Quá trình tính toán nối đất theo R yc đối với khu vực có đất đồng nhất được

thực hiện theo các bước sau:1) Xác định điện trở yêu cầu của hệ thống nối đất

Như đã phân tích ở trên, giá trị của điện trở nối đất phải đủ nhỏ sao cho điện

áp tiếp xúc không vượt quá giới hạn cho phép. Điện trở nối đất trong mạng điện

được xác định theo điều kiện

d

L yc

I

U R = Ω (8.13)

153

Hình 8.6. Nối đất ngoại biêna) mạch vòng; b) mạch thẳng;1- cực tiếp địa; 2- dây nối đất;3- thiết bị ; 4- thanh nối.

Hình 8.7. Điện áp tiếp xúcUtx1- Ở hệ thống nối đất ngoại biên;Utx2- Ở hệ thống nối đất bao quanh.

b)

b)a)

Utx1

Utx2

Cọc tiếp địa

Thanhnối



Trong đó

Id – dòng điện ngắn mạch chạy trong đất, A;

UL - điện áp tính toán có giá trị UL ≤ Ucp ;

Ucp- giá trị được áp tiếp xúc cho phép, phụ thuộc vào thời gian cắt của bảo vệ: đối

với mạng điện cao áp Ucp=250V, nếu hệ thống nối đất được xây dựng chung cho cảmạng cao và hạ áp thì Ucp=125V. Trong trường hợp có sử dụng các thiết bị tự động

cắt bảo vệ thì giá trị của Ucp có thể lấy theo bảng sau.

Bảng 8.1 Điện áp tiếp xúc cho phép phụ thuộc vào thời gian cắt

tc, s 0,3 0,2 0,007 0,004Ucp, V 50÷120 120÷ 230 230÷ 400 >400

Theo tính toán, nếu dòng điện ngắn mạch chạy trong đất có giá trị lớn hơn

500A, thì điện của hệ thống nối đất R yc ≤ 0,5 Ω. Điều đó thường xẩy ra đối với

mạng điện có hệ thống trung tính nối đất.

Các giá trị R yc tính theo (8.13) phải không được lớn hơn 10 Ω. Đối với các

trạm biến áp tiêu thụ, giá trị của điện trở nối đất R yc phụ thuộc vào công suất định

mức của trạm, còn giá trị của hệ thống nối đất lặp lại R d.L, phụ thuộc vào điện trở

của hệ thống nối đất chính như sau:

SBA, kVA < 100 ≥ 100

R yc, Ω ≤10 ≤4R d.L, Ω ≤30 ≤10

Điện trở nối đất cho các khu nhà ở nằm trong giới hạn 4 ÷30 Ω, phụ thuộc

vào điện áp cung cấp, đối với mạng điện 380/220V, R d≤10 Ω.

2) Xác định điện trở nối đất nhân tạo

Thông thường để tăng cường cho hệ thống nối đất và tiết kiệm cho hệ thống

nối đất nhân tạo, người ta tận dụng các công trình ngầm như ống dẫn bằng kim loại,các cấu kiện bê tông cốt thép, vỏ cáp, nền móng v.v. Tuy nhiên ở đây cần hết sức

lưu ý là không bao giờ được sử dụng các đường ống dẫn nhiên liệu. Điện trở của tất

cả các công trình kể trên gọi là điện trở nối đất tự nhiên R tn. Giá trị của điện trở nối

đất tự nhiên được xác định theo phương pháp đo, bằng thiết bị đo điện trở tiếp địa.

Nếu giá trị R tn < R yc thì không cần phải xây dựng thêm hệ thống nối đất nhân tạo.

154



Trong trường hợp ngược lại thì cần tiến hành xác định giá trị điện trở tiếp địa nhân

tạo R n.tao theo biểu thức:

yctn

yctn

taon R R

R R R

−=

.. , Ω (8.15)

R n.tao- điện trở của hệ thống nối đất nhân tạo;R tn- điện trở của hệ thống nối đất tự nhiên.

3) Chọn điện cực tiếp địa và xác định điện trở của chúng

Như đã trình bày, điện cực tiếp địa được làm bằng thép tròn, thép ống hoặc

thép góc, được đóng sâu trong đất và được nối liên kết với nhau bởi các thanh nối

dẹt nằm ngang. Các cọc tiếp địa bằng đồng có độ dẫn điện tốt, khả năng đề kháng

đối với ảnh hưởng của các yếu tố tác động của môi trường cao, nhưng vốn đầu tư

cao hơn nhiều so với hệ thống tiếp địa bằng thép.

Điện trở của cọc tiếp địa phụ thuộc vào điện trở suất của đất, và chiều dàicủa nó. Tuy nhiên, như thể hiện trên hình 8.8, chiều dài của cực tiếp địa chỉ có ảnh

hưởng nhiều khi nó có giá trị không lớn. Khi chiều dài l của điện cực tiếp địa lớn

hiệu quả giảm điện trở của nó không cao, đặc biệt khi điện trở suất của đất nhỏ, vì

vậy chỉ nên sử dụng các điện cực dài khi điện trở suất của đất lớn.

155

Hình 8.8. Mối quan hệ giữa điện trở của cực tiếp địa với điện trở suất của đất và chiều dài của điện cực, R dc=f(ρ, l)



Trong nhiều trường hợp bản thân hệ thống lưới nối đất chỉ bao gồm các

thanh nối đất ngang cũng có thể đảm bảo được giá trị điện trở nối đất yêu cầu. Tuy

nhiên, thông thường người ta kết hợp hệ thống lưới nối đất ngang và các cọc tiếp

địa thẳng đứng để đảm bảo độ ổn định của điện trở nối đất. Điện trở của một số

dạng cực tiếp địa cơ bản được biểu thị trong bảng sau: Bảng 8.1. Tính toán điện trở nối đất của các điện cực tiếp địa

Điện cực và đặc điểm Sơ đồ bố trí Biểu thức tính điện trở

Cọc bằng thép tròn,

đường kính d m, chiều

dài l m, chôn thẳng

đứng cách mặt đất h

m. Điện trở suất của

đất ρ, Ω.m.

)7

74ln

2

12(ln

.2 hl

hl

d

l

l Rdc

+

++=

π

ρ

(8.16)

Cọc bằng thép tròn,

đường kính d m, chiều

dài l m, chôn thẳng

đứng đầu trên sát mặtđất.

Ω= ,4

ln.2 d

l

l Rdc

π

ρ ; (8.17)

Thanh ngang dẹt có bề

dài L và rộng b,m nằm

cách mặt đất ở độ sâu

h m.

Ω= ,.

5,1ln

. hb

L

L Rnga

π

ρ ; (8.18)

Thanh ngang dẹt trònđường kính d, m có bề

dài L, nằm cách mặt

đất ở độ sâu h m.

Ω= ,.

ln.. hd

L

L Rnga

π

ρ

(8.18’)

Lưới nối đất diện tích

156

L

h

b

h

d

l

d

l

h d

L

a’

b ’



Fnd= a’ x b’ với tổng

chiều dài các thanh

ngang: L= n1.a’+n2.b’,

m.

1(.20

11[

nd

luoi F L

R ++= ρ

(8.19)Hệ thống gồm n tia

tròn đường kính d, dài

l mét, kết sao, đặt gần

mặt đất.

Ω+−= )],(1.4

.[ln..

n N d

l

l n R sao

π

ρ

N(n) ≈ (n-1).ln(3,414)-ln(n)

(8.20)

Diện tích nối đất Fnd (kích thước a’xb’) trong biểu thức (8.19) được xác định

trên cơ sở mặt bằng của vùng được tính toán nối đất. Có thể ước lượng gần đúng

theo biểu thức:

2

2

436,0 yc

nd R

F ρ

=

Điện trở của thanh thép góc bản rộng b m cũng được xác định tương tự như

thép tròn, nhưng thay giá trị d=0,95.b. Giá trị điện trở suất của một số loại đất đặctrưng được thể hiện trong bảng 8.2.

Nếu giá trị điện trở suất của đất được xác định theo phương pháp đo thì

ρ = ρdo.k hc (8.22)

ρdo- điện trở suất của đất theo chỉ số của thiết bị đo.

k hc – hệ số hiệu chỉnh điện trở suất của đất, phụ thuộc vào thời điểm đo, hay nói

chính xác hơn là phụ thuộc vào trạng thái của đất, được lấy gần đúng theo bảng 8.3.

Bảng 8.2. Điện trở suất trung bình của một số loại đất ở điều kiện tiêu chuẩnLoại đất ρ, Ω.m Loại đất ρ, Ω.mĐất đá 3000 Sét pha 150Đất pha sỏi 1000 Đất sét 100Cát 700 Đất vườn 40Cát pha 300 Đất mùn 30Đất đen 200 Đất bùn 20

157

F



Bảng 8.3. Giá trị hệ số k hc

Cực nối đất Đất ẩm Đất tr. bình Đất khôThanh ngang dẹt chôn sâu 0,5m 6,5 5 4,5Thanh ngang dẹt chôn sâu 0,8m 3 2 1,6

Cọc đóng sâu cách mặt đất 0,5÷0,8m 2 1,5 1,4

4) Xác định số lượng điện cực cần thiết khi chưa tính đến thanh nối ngang

taon

dc

R

Rn

.

1 = (8.23)

Các điện cực được bố trí thành từng dãy hoặc theo chu vi của thiết bị bảo vệ.

Nếu khoảng cách giữa các điện cực quá gần thì hiệu quả của hệ thống nối đất sẽ

thấp, do ảnh hưởng của hiệu ứng đan chéo. Sau khi sơ bộ phân bố vị trí của các

điện cực, ta có thể xác định được khoảng cách trung bình giữa chúng la, để từ đó

xác định hệ số sử dụng η, phục vụ cho quá trình tính toán tiếp theo.

5) Xác định điện trở của hệ thống nối đất nhân tạo có tính đến điện trở của

các thanh nối ngang

taonnga

taonnga

taon R R

R R R

.

.

.'

.''

−= (8.24)

R’nga- điện trở của thanh nối ngang có tính đến hệ số sử dụng.

nga

nga

nga R Rη

=' (8.25)

R nga- điện trở thanh nối ngang, Ω;

ηnga- hệ số sử dụng thanh nối ngang,

phụ thuộc vào tỷ số la/l và số lượng

điện cực n;

la- khoảng cách giữa các điện cực, m;

l- chiều dài của mỗi điện cực, m.

158

la

la l

Hình 8.9 Sơ đồ bố trí các cực tiếp địa

Hình 8.10 Sơ đồ thuật giải tính toán nối đất

Tính toán điện trở nối đất

Lưới điện

Id, R

tn, L

UL ≤ U

cp

Ucp

≤ 250V

Id

>500A R yc

≤ 0,5 Ω

R dc

=f(ρ,L)

taon

dc

R

Rn

.

1 =

ηnga= f(n1);η

dc= f(n

1)

taonnga

taonnga

taon R R

R R R

.

.

.

'

.''

−

=

taondc

dc

R

Rn

.'.η =

Ucp

≤ 125V

T

T

Kết thúc

Đ

S

Cao áp Cao+hạ áp

Ucp

= f(tk )



Hệ số sử dụng ηnga được cho trong bảng 7.pl). Do sử dụng nhiều cọc tiếp địa,

trường phân bố dòng điện trong đất đan chéo nhau làm cho mật độ dòng điện tănglên, điện trở nối đất cũng tăng lên làm giảm hiệu quả sử dụng của hệ thống nối đất.

Thường thì hệ số sử dụng η nằm trong khoảng 0,5÷ 0,8.

6) Xác định số lượng điện cực chính thức:

taondc

dc

R

Rn

.'.η = ; (8.26)

ηdc- hệ số sử dụng của các điện cực, tra theo bảng 5.pl tương tự như đối với hệ số

ηnga.7) Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của hệ thống nối đất

Tiết diện tối thiểu của thanh nối được xác định theo biểu thức:

C

t I F

k

d =min , mm2 (8.27)

tk - thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch chạm masse Id chạy trong đất, sec.

159



C – hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm thanh nối ( đối với thanh thép C=74).

Điều kiện ổn định nhiệt là Fmin≤ Fnga.

Sơ đồ thuật toán quá trình tính toán nối đất được thể hiện trên hình 8.10

b) Tính toán nối đất trong trường hợp có hai lớp đất khác nhau

Nếu vùng đất nơi đặt hệ thống tiếp địa có sự phân biệt rõ ràng của hai lớpđất, thì cần phải xét đến đặc điểm không đồng nhất này. Điện trở của cọc điện cực

lúc này được xác định theo biểu thức:

))1(2

2ln.

.4.(ln

)1.2

.(1

1

..2 1

1

−+

++

−+

+= ∑

∞

= nhl

hnl k

d

l

l

hk

k

l R

n

n

kdn

kdn

kdndc

π

ρ

(8.28)

Trong đó

k kdn- hệ số không đồng nhất được xác định theo biểu thức:

12

12

ρ ρ

ρ ρ

+

−=kdnk (8.29)

ρ1, ρ2 - điện trở suất của lớp đất trên và lớp đất dưới;

n – số thanh ngang.

Tuy nhiên, ta thấy biểu thức (8.28) quá phức tạp, nên trong thực tế có thể áp

dụng biểu thức gần đúng

d

l

l hl h

l Rdc

.4ln

)).(

.(.221 ρ ρ

π +

+

≈(8.30)

Biểu thức này có sai số dưới 3% nếu tỷ lệ l/h >6, còn ở tỷ lệ l/h =1,5 thì sai

số có thể đạt đến 15%.

Xác định độ sâu chôn điện cực cần thiết:

Trên nhánh phải của trục hoành (hình 8.11) đặt giá trị độ dày của lớp đất trên

hS, kẻ vuông góc từ điểm tương ứng với độ dày hs đến điểm gặp đường ρ2/ρ1, xác

định giá trị A trên trục tung. Sau đó, ứng với giá trị ρ2/R, kẻ đường từ trục tung một

đường thẳng song song với trục hoành cho đến khi gặp đường thẳng ρ2/R ở nhánhtrái của trục hoành.

160

ρ2/R= 5

32

10,1

0,01

30

25

20

15

10

ρ2/ρ

1= 0,75

0,5

0,3

0,2

0,1

0,010,001

60

50

40

30

20

10

h,m 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 hs,m

A



Ví dụ: Hãy xác định độ sâu cần thiết của cực tiếp địa, biết độ dày lớp đất trên là

hS=1,2m, điện trở cần nhận được là R= 10 Ω, điện trở suất của các lớp đất ρ1= 1000

Ω.m và ρ2= 200 Ω.m.

Trước hết ta cần xác định các đại lượng: ρ2/ρ1= 200/1000=0,2;

ρ2/R=200/10=20. Kẻ từ điểm hS=1,2 tên trục hoành đường thẳng vuông góc, gặp

đường ρ2/ρ1=0,2; Từ giao điểm này kẻ đường thẳng song song với trục hoành cho

đến khi gặp đường ρ2/R = 20, dóng xuống trục hoành ta tìm được chiều sâu cần

thiết là 3,8 m (đường chấm chấm trên hình 8.11).8.5.2 Tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc và điện áp bước cho phép

Theo tài liệu của IEEE /ANSI St 80-86, công thức thực nghiệm biểu thị

ngưỡng an toàn của dòng điện đối với cơ thể người phụ thuộc vào thời gian dòng

điện đi qua có dạng: Bk ng S t I =.2

Trong đó

Ing – ngưỡng an toàn của dòng dòng hiệu dụng qua cơ thể người, mA;

tk - là thời gian xuất hiện dòng điện, s;SB - hằng số kinh nghiệm liên quan đến năng lượng do điện giật.

Từ đó xác định giá trị:

k

Bng

t

k I = (8.31)

Trong đó

161

Hình 8.11. Biểu đồ xác định độ sâu của điện cực tiếp địa.



B B S k = – hệ số khả hồi, phụ thuộc vào trọng lượng của cơ thể người: k B= 0,116

với người nặng 50 kg và k B= 0,157 với người nặng 70 kg.

Điện áp cho phép:

k

BS S S ng

cp

t

k C b RU

)..( ρ += (8.32)

Trong đó

bS- hệ số phụ thuộc vào loại điện áp tính:

Đối với điện áp bước bS=6; đối với điện áp tiếp xúc bS=1,5;

tk – thời gian sự cố, s;

Trình tự tính toán hệ thống nối đất TBA theo điều kiện điện áp tiếp xúc cho phép

1) Xác định các số liệu ban đầu như diện tích mặt bằng của trạm, điện trở suất của

đất, dòng sự cố chạm đất, thời gian sự cố

2) Thiết kế sơ bộ mạng nối đất chỉ sử dụng các điện cực nằm ngang nối với nhau

thành một ô lưới (chưa sử dụng các cọc). Với mạng ô lưới này người ta xác định

các trị số sau :

- Điện trở mạng nối đất R d;

- Dòng điện cực đại vào mạng nối đất Id;

- Độ dâng thế đất, Edâng.

3) Tính điện áp các ô lưới sau đó so sánh độ

dâng thế đất, điện áp ô lưới với các giá trị điệnáp tiếp xúc cho phép và điện áp bước cho phép :

– Nếu Edâng > Utx.cp

– và Elưới > U b.cp

thì phải bổ sung các điện cực nối đất nằm ngang hay

đóng thêm các cọc điện cực nối đất thẳng đứng vào

mạng nối đất trong thiết kế sơ bộ.

Sơ đồ khối tính toán được thể hiện trên hình 8.12.Các điều kiện để tính toán:

- Thời gian sự cố : t

- Điện áp dây của lưới: U

- Điện trở suất của đất: ρ2

- Điện trở suất của lớp đá vụn: ρ1

162

Số liệu: ρ, ρS,

and

,bnd

, U, Z, h

012

.3

Z Z

U I k

+=

Thiết kế sơ bộ:D, L, n, d,

)]/20.1

11(

.20

11[

ndnd

d

F h F L R

+

++= ρ

L

k k I E imd

luoi

... ρ =

Edâng ≤

Utx.cp

Thiết kế chi tiết

Thay đổi:D, L, n

Đ

Đ

Đ

S

S

S

Id = CP.Df .Sf .Ik

Edâng

= Id.R

d

Elưới ≤

Utx.cp

T

iS d

ttb L

k k I U

...

.

ρ=

U b.tt ≤

U b.cp



- Độ dày của lớp đá: hS

- Độ chôn sâu mạng nối đất: h

- Tổng trở thứ tự thuận: Z1

- Tổng trở thứ tự không: Z0

- Diện tích mặt bằng của trạm:Ftr .Trình tự tính toán nối đất được tiến

hành theo các bước sau:

Bước 1

Căn cứ vào mặt bằng trạm biến áp

xác định diện tích bề mặt sử dụng làm hệ

thống nối đất a*b. Để thuận tiện ta

giả thiết mặt bằng là một hình vuông

(với giả thiết này để có thể tận dụng các

đường cong trong đồ biểu để thiết kế sơ bộ)

và lưới nối đất là một mạng các ô mắt lưới

nhưng không có các cọc điện cực.

Sơ bộ xác định kích thước các điện cực nối đất. Ta có một hệ thống nối đất đơn

giản như sau: sử dụng các điện cực nối đất ngang có đường kính d mét tạo thành

một mạng ô mắt lưới với khoảng cách mỗi ô là D chôn sâu h (m) và chưa dùng đến

cọc thẳng đứng theo sơ đồ hình 8.13. Trên cơ sở đó xác định tổng chiều dài của cácđiện cực.

L= 2.n.D (8.33)

Bước 2

Theo số liệu đã cho ta tính dòng sự cố

chạm masse coi (Z1=Z2):

021

.3

Z Z Z

U I

ph

k ++

=

012

.3

Z Z

U

+= (8.34)

Khi dòng sự cố đi vào đất

nó sẽ bị phân dòng theo hệ số phân

dòng Sf và thiết lập các dòng đối xứng

tuơng ứng: Idx = Sf . Ik

Sf : hệ số phân dòng liên quan đến biên

163

Hình 8.12 Sơ đồ thuật giải tính toán nối đất theođiện áp tiếp xúc và điện áp bước cho phép

D

bnd

a n d



độ của dòng sự cố và tỷ lệ truyền vào

giữa hệ thống nối đất và vùng xung quanh.

Theo kinh nhiệm Sf = 0,5÷ 0,6.

Giá trị dòng điện cực đại không đối xứng đi vào giữa lưới nối đất và vùng

xung quanh được xác định theo biểu thức:Id = CP.Df .Sf .Ik (8.35)

CP: hệ số hiệu chỉnh, tính đến sự tăng trưởng của dòng sự cố, (trong thời gian của

tuổi thọ của trạm, với hệ thống phát triển lấy CP= 1) ;

Df : hệ số tắt dần, phụ thuộc vào thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch (bảng 8.2);

Bảng 8.2 : Hệ số tắt dần theo thời gian sự cố.

Thời gian sự cố tk , s 0,08 0,1 0,25 ≥ 0,5Df 1,65 1,25 1,1 1

- Xác định tiết diện thanh dẫn: F= F0.Ik

Giá trị F0 được xác định phụ thuộc vào thời gian tk và loại điện cực, tra trong

nomogram (hình 8.14)

Đường kính thanh dẫn

π

F d

4= (8.36)

Căn cứ vào giá trị d, chọn đường kính điện cực hợp lý.

164

F0

0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0 10 20

2025304050

504030

20

100

200

400

600

8001000

10

5

2,5

1,0

1008060

40

20

10

543

2

1

A/mm2 mm2/kA Kích thước thanhdẫn ngang mils/A

NO.304 steel

30%CCS97% Cu (2500C)

97% Cu (đ.thau)40%CCS

tk

, sec

97% Cu & 100% Cu (thau)

Hình 8.13 Sơ đồ bố trí các điện cực ngang



Bước 3

Tính toán điện áp tiếp xúc cho phép và điện áp bước cho phép. Nếu các

điện áp tính toán không thoả mãn các điện áp cho phép thì phải thay đổi thiết kế sơ

bộ cho phù hợp.

Giá trị cho phép của điện áp bước:

k

BS S bS ng

cpbt

k C b RU

)..( .

.

ρ += (8.37)

Giá trị cho phép của điện áp tiếp xúc:

k

BS S txS ng

cptxt

k C b RU

)..( .

.

ρ += (8.38)

CS- hệ số suy giảm, phụ thuộc vào độ dày của lớp đá vụn hS và hệ số không đồng

nhất k kdn giữa các lớp đất;

12

12

ρ ρ

ρ ρ

+

−=kdnk (8.39)

ρ2, ρ1 - điện trở suất của lớp đất và lớp đá vụn phía trên;

165

Hình 8.14. Biểu đồ xác định kích thước thanh dẫn.

0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,20 0,24

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

k kdn

=-0,1

-0,2

-0,3

-0,4

-0,5

-0,6

-0,7

-0,8-0,9

k kdn

=0

hS, m

0

CS



Hình 8.15. Đường đặc tuyến CS = f (hS, k kdn)

CS=f(hS, k kdn), tra theo nomogram (hình 8.15) hoặc xác định gần đúng theo biểu

thức:

∑∞

= ++=

1

]2)/.2(1

21[96,0

1

n S

n

BS

bhn

k C (8.40)

n – số lượng thanh ngang song song

b – bán kính tương đương của bàn chân (0,08m)

Bước 4

Xác định điện trở của hệ thống nối đất theo công thức sau:

)]/20.1

11(

.20

11[

nd nd

luoi F h F L

R+

++= ρ (8.41)

Bước 5

Căn cứ vào giá trị R d vừa tìn được, xác định độ dâng thế đất theo biểu thức: :

Edâng = Id . R luoi (8.42)

Nếu Edâng < Utx.cp thì bài toán kết thúc, tức là điện trở của hệ thống nối đất R d đạt

yêu cầu. Trong trường hợp ngược lại thì cần xác định điện thế ô lưới và điện áp bước.

Bước 6

Điện thế ô lưới được xác định theo biểu thức:

L

k k I E imd

luoi

... ρ = (8.43)

Trong đó

ρ: điện trở suất của đất

L: tổng chiều dài cực nối đất của hệ thống nối đất .

k m: Hệ số hình học của hệ thống nối đất được tính theo công thức:

])1.2(

8ln)

4.8

)2(

..16[ln(

2

1 22

−+−

++=

nk

k

d

h

d D

h D

d h

Dk

h

iim

π π (8.44)

niin

k /2)2(

1= khi lưới nối đất không có cọc điện cực

166



k ii =1 khi lưới nối đất có cọc điện cực đóng theo chu vi

k i là hệ số hiệu chỉnh; k i = 0,656+0,172×n;

n - là số thanh dẫn nối // với nhau.

k h – hệ số hiệu chỉnh theo độ sâu:

0

1hhk h += (8.45)

h0- chiều sâu từ lưới nối đất đến mặt đất.

Nếu Eluoi > Utx.cp, thì cần phải bổ sung thêm điện cực dạng cọc đóng theo chu vi,

tăng thêm chiều dài các điện cực... Mỗi lần như vậy ta phải tính lại từ bước thứ 4.

Bước 7

Xác định điện áp ô lưới sau khi đã có bổ sung cọc tiếp địa.

T

imd

luoi L

k k I

E

... ρ

= (8.46)LT – tổng chiều dài của các cực tiếp địa trong hệ thống nối đất

LT =Lng+ 1,1.Lc (8.47)

Lng tổng chiều dài các điện cực nằm ngang

Lc - tổng chiều dài các cọc tiếp địa thẳng đứng.

Nếu Elưới < U tx.cp thì bài toán kết thúc, còn trong trường hợp ngược lại thì lặp lại

phép tính.

Bước 8Xác định điện áp bước tính toán:

T

iS d tt b

L

k k I U

....

ρ = (8.48)

k S là hệ số hình học của lưới nối đất:

])5,01(11

2

1[

1 2−−+

++=

n

S Dh Dh

k π

(8.49)

Nếu U b.tt < U b.cp thì coi như hệ thống nối đất đạt yêu cầu, trong trường hợp ngược

lại, cần bổ sung các cọc tiếp địa và lặp lại phép tính.8.6. Đo điện trở nối đất

Điện trở của đất phụ thuộc chủ yếu vào loại đất, độ ẩm và nhiệt độ của môi

trường đất. Vì vậy nó thay đổi theo mùa. Để đảm bảo an toàn, điện trở của hệ thống

nối đất phải nhỏ và ổn định trong giới hạn cho phép. Độ ẩm của đất khá ổn định ở

độ sâu nhất định, vì vậy nên đặt hệ thống nối đất sâu đến mức có thể.

167



8.6.1 Phương pháp đo điện trở suất của đất

Việc đo điện trở suất của đất được thực hiện theo phương pháp 4 cực còn có

tên gọi là « phương pháp Wenner ». Theo phương pháp này, điện trở suất của đất

được xác định theo biểu thức:

ρ=2π.a.R, Ω.m; (8.50)Trong đó

ρ - điện trở suát của đất, Ω.m ;

a - khoảng cách giữa các cọc thăm dò, m ;

R – điện trở hiển thị trên thiết bị đo, Ω.

Sơ đồ đo điện trở suất của đất theo phương pháp 4 cực được thể hiện trên

hình 8.16. Cắm bốn cọc thăm dò thẳng hàng, với khoảng cách đều nhau là a mét,

giá trị của khoảng cách a phụ thuộc vào độ sâu cần thử nghiệm. Các cọc thăm dòkhông được đóng sâu quá 1/3 khoảng cách giữa chúng. Ví dụ để xác định điện trở

suất của đất ở độ sâu 3m, cần có 4 cọc thăm dò đặt cách nhau 4m. Độ sâu cần đóng

của các cọc thăm dò là a/20, tức là 4/20 =0,5m.

Phép đo được thực hiện với sự trợ giúp của thiết bị SATURN GEO UNILAP

GEO hoặc UNILAP GEOX. Ví dụ nếu hiển thị trên thiết bị đo là 100 Ω, thì điện

trở suất của đất sẽ là

ρ=2π.a.R = 2.3,14.3.100 = 1885 Ω.m

168

Hình 8.16. Sơ đồ đo điện trở suất của đất theo phương pháp 4 cực.



Thiết bị đo sẽ phóng một dòng điện một chiều giữa hai cọc phía trong, độ rơi

điện áp phụ thuộc vào điện trở của đất sẽ được ghi nhận. Thiết bị đo sẽ tính toán và

hiển thị giá trị điện trở đất bằng Ω. Phương pháp đo này đôi khi gặp sai số, nếu như

trong đất có các mảnh kim loại. Vì vậy cần phải thực hiện thêm phép đo với việc

quay hướng của dãy cọc tham dò đi 900

. Ta cũng có thể thực hiện phép đo với độsâu và khoảng cách khác nhau để có thể chọn được loại sơ đồ nối đất hợp lý nhất.

Kết quả của các phép đo cũng có thể bị sai lệch do sự có mặt của những

dòng điện lạ, dòng điện sự cố và các sóng hài của chúng trong đất. Để khắc phục

điều đó, các thiết bị đo được trang bị chức năng AFC (Automatic Frequency

Control) cho phép lựa chọn tự động tần số đo hợp lý để loại bỏ các tần số ký sinh

khác nhau. Chức năng đó cho phép thu được kết quả đo chính xác và hiệu quả.

8.6.2. Đo điện trở nối đất

Việc đo điện trở nối đất có thể thực hiện theo nhiều phương pháp khác nhau,

tùy thuộc vào loại thiết bị hiện có và sơ đồ của hệ thống nối đất. Dưới đây trình bày

một số phương pháp đo thông dụng.

8.6.2.1. Phương pháp 3 cực

Phương pháp 3 cực được áp dụng trên cơ sở đo điện áp, dòng điện và xác

định độ dẫn của đất. Sơ đồ đo điện trở nối đất theo phương pháp 3 cực được thể

hiện trên hình 8.17.

Khi dòng điện đi vào trong đất, trước hết nó chạy qua điện trở tiếp xúc của

hệ thống nối đất, khi càng đi xa thì số lượng suất điện trở mắc song song càng

nhiều và dần đến không, bởi vậy cho dù giá trị dòng sự cố lớn đến thế nào thì điện

thế cũng sẽ bằng 0. Có nghĩa là, tồn tại xung quanh mỗi điện cực nối đất một vùng

ảnh hưởng, do đó để đo điện trở nối đất cần phải áp dụng một điện cực phụ trợ S

gọi là «điện cực điện thế không» cắm ở bên ngoài vùng ảnh hưởng gọi là cọc thăm

dò. Như vậy ba cực được sử dụng trong quá trình đo là cực E, S và H. Một voltmet

được sử dụng để đo hiệu điện thế giữa các cực E và S (UES) và một ampermet để đodòng điện giữa các cực nối đất E và H (IEH). Điện trở nối đất được xác định theo

định luật Ohm:

EH

ES E

I

U R =

169

Vùng ảnhhưởng

Vùng ảnhhưởng

Vùng ảnh hưởngVùng ảnh hưởng

Vùng ảnhhưởng

Vùng ảnhhưởng

H E

S

S Đo lần 2

Đo lần 1

Vùng ảnh hưởng

Vùng ảnh hưởng



Để đảm bảo độ chính xác cần thiết, cực S phải đặt ở ngoài vùng ảnh hưởng, theo

kinh nghiệm thực tế, khoảng cách từ cực phụ S đến cực E là 62% khoảng cách giữa

các cực E&H (vì lẽ đó mà phương pháp này còn có tên gọi là phương pháp 62%).

Phép đo được tiến hành lần đầu với cực phụ S ở một phía và lần thứ hai ở phía đối

diện. Nếu kết quả của hai phép đo khác nhau thì có ngĩa là vị trí của cực S còn nằm

trong vùng ảnh hưởng. Cần tăng thêm khoảng cách và tiến hành đo lại. Sơ đồ đo

điện trở nối đất được thể hiện trên hình 8.18.

Nối thiết bị đo theo sơ đồ đã cho. Ấn vào nút start là ta đã thực hiện phép đo

điện trở đất. Nếu hệ thống nối đất được mắc song song hoặc nối tiếp với hệ thống

khác, thì kết quả nhận được là điện trở của hệ thống chung, tương đương của tất cả

các hệ thống. Cần xác định riêng cho mỗi hệ thống. Để kiểm tra độ tin cậy của kết

quả đo và đảm bảo là phép đo được tiến hành nở ngoài vùng ảnh hưởng của hệ

thống nối đất, ta di chuyển cọc thăm dò S ở tất cả các hướng và tiến hành thực hiện

170

Hình 8.17. Sơ đồ giải thích vùng ảnh hưởng của các điện cực E và H.

Hình 8.18 Sơ đồ đo điện trở của hệ thống nối đất



lại phép đo. Khi mà tất cả các phép đo đều cho kết quả gần giống nhau, có nghĩa là

khoảng cách giữa các cọc thăm dò là vừa đủ. Nếu độ lệch của các kết quả >30%,

thì cần tăng khoảng cách giữa các hệ thống nối đất mà ta cần đo với các cọc thăm

dò S và H cho đến khi giá trị của các kết quả đo ổn định.

8.6.2.2 Phương pháp hai cựcTrong một số trường hợp không thể,

hoặc rất khó mắc các cực tiếp địa. Các

thiết bị đo HANDY GEO, SATURN

GEO, UNILAP GEO cho phép thực

hiện phép đo hai cực của điện trở hoặc

mạch vòng . Để thực hiện điều đó, cần

sử dụng một cực tiếp địa cơ sở, như

ống dẫn nước chẳng hạn (hình 8.19). Hình 8.19 Đo điện trở nối đất bằng pp hai cực

Lưu ý : Ống dẫn kim loại cần được để cách riêng và không có chỗ nối cách điện.

8.6.2.3 Phương pháp không dùng điện cực

Hệ thống đo gồm thiết bị UNILAP GEO (hoặc các thiết bị tương ứng) với sự

trợ giúp của 2 Amper kìm, cho phép đo điện trở nối đất nối đất của các thiết bị khác

nhau (hình 8.20). Hệ thống đo này không cần phải tháo các hệ thống nối đất mắc

song song. Điều đó hết sức thuận tiện.Phương pháp dựa trên cơ sở là trong các thiết bị điện với hệ thống nối đất

phức tạp gồm nhiều hệ thống mắc song song, điện trở nối đất của hệ thống chung

luôn nhỏ hơn điện trở nối đất của các hệ thống thành phần mà ta cần đo. Điện trở

nối đất của hệ thống mắc song song R 1, R 2 … R n rất nhỏ. Trong thực tế, sai số phép

đo của R X có thể bỏ qua. Amper kìm thứ nhất cấp vào một điện áp, trong khi đó

amper kìm thứ hai đo dòng điện chạy qua. Điều đó cho phép đo dòng và áp đồng

thời và do đó tính được điện trở R X.

Phương pháp đo điện trở bằng Amper kìm chỉ áp dụng đối với hệ thống nối

đất, được xây dựng với nhiều thiết bị song song. Do một phần của hệ thống không

mắc song song với cực tiếp địa cần đo nên không thể thực hiện được phép đo (do

không có mạch vòng), hoặc phép đo có kết quả sai số nhiều.

171



Phương pháp này cho phép đo điện trở nối đất độc lập của các hệ thống nối

đất trong hệ thống phức hợp gồm cả lưới đẳng áp, mà thường được sử dụng nhiều

trong mạng điện phân phối. Việc sử dụng một amper kìm đặc biệt để đo dòng điện

chạy qua điện cực nối đất độc lập cho phép loại trừ được ảnh hưởng của các hệ

thống nối đất song song. Với phương pháp phân tích đặc biệt, bằng cách lọc nhiễu,

ta có thể thu được kết quả đo cực kỳ chính xác. Bất cứ hệ thống nối đất đơn giản

hay phức tạp nào, đều có thể áp dụng các phương pháp đặt cọc thăm dò như đã

trình bày để thực hiện các phép đo. Vị trí đặt các điện cực phụ thuộc vào đường

chéo của lưới tiếp địa, cho trong bảng sau.

Bảng 8.1.Khoảng cách đặt các điện cực đo điện trở nối đất, mét.Đường

chéo của

HTNĐ kiểu

lưới

Khoảng

cách của cọc

thăm dò

điện áp P2/S

Khoảng

cách của

cọc nối đất

phụ C2/H20 30 5025 50 8030 70 10050 100 17070 130 200

Để có độ chính xác cao, nhất thiết phải đặt các cọc thăm dò điện áp (P2/S) tránh

vùng ảnh hưởng của các cực tiếp địa và cực phụ, nếu không thì kết quả đo sẽ bị sai

lệch. Để kiểm tra độ tin cậy của kết quả đo và đảm bảo là phép đo được tiến hành

ở ngoài vùng ảnh hưởng của hệ thống nối đất, người ta di chuyển cọc thăm dò

172

Hình 8.20. Sơ đồ đo điện trở nối đất của các thiết bị với sự trợ giúp của hai amper kìm.

Hình 8.21 Sơ đồ đo điện trở nối đất bằng Amper kìm.



P2/S khoảng 1 m ở tất cả các hướng và tiến hành thực hiện lại phép đo. Khi mà tất

cả các phép đo đều cho kết quả gần giống nhau, có nghĩa là khoảng cách giữa các

cọc thăm dò là vừa đủ.

Nếu độ lệch của các kết quả >30%, thì cần tăng khoảng cách giữa các giữa

các hệ thống nối đất mà ta cần đo với các cọc thăm dò P2/S và C2/H cho đến khigiá trị của các kết quả đo ổn định.

8.6.3. Đo điện trở nối đất của các thiết bị đang hoạt động

8.6.3.1 Đo điện trở nối đất mạch vòng

Việc đo điện trở nối đất của mạch vòng gồm hệ thống nối đất nguồn R dn và

hệ thống nối đất bảo vệ thiết bị R d được tiến hành như thể hiện trên hình 8.22, gồm

các bước sau:

1) Tháo điểm nối của dây trung tính (cắt cầu dao A) (hình 8.22.a)

- Nối các cực E và ES với N (Tiếp địa của trung tính của mạng điện hạ áp) với sự

trợ giúp của hai dây cáp 50m ;

- Nối cực S với cọc thứ nhất với sự trợ giúp của 50m cáp ;

- Nối cực H với cọc thứ 2 với sợi cáp 100m ;

- Đặt thiết bị đo giữa M và N ở khoảng cách 20m so với trục nối hai điểm này ;

- Tiến hành phép đo điện trở nối đất R d(N)

(Việc cắt điểm A là rất cần thiết để đo điện trở nối đất của trung tính)

2) – Tiến hành như trên, nhưng với các cực E và ES nối với hệ thống nối đất M(nối đất của mạng điện trung áp) (hình 8.22.b)

- Thực hiện các phép đo điện trở nối đất R dn(M)

3) - Nối các cực E và ES với M với sự trợ giúp của hai sợi cáp dài 50m (hình

8.22.c);

- Nối các cực S và H với N (tiếp địa của trung tính mạng hạ áp) với sự trợ giúp của

hai sợi cáp dài 50m.

- Tiến hành đo điện trở R M/N.

173



4) Tính toán nối đất của mạch vòng

2

/)()(

.

N M N d M dn

mvd

R R R R

−+=

5) Xác định hệ số

)(

.

M dn

mvd

R

Rk =

Hệ số k phải có giá trị nhỏ hơn 0,15.

8.6.3.2 Đo điện trở nối đất của cột điện cao thế

Sơ đồ đo điện trở nối đất của cột cao thế được thể hiện trên hình 8.23 và 8.24.

174

Hình 8.23. Sơ đồ đo điện trở nối đất cột cao thế.

Hình 8.22. Sơ đồ đo điện trở nối đất mạch vòng R dn&R d.



Để có kết quả đo chính xác điện

trở nối đất của các cột cao thế có

cáp bảo vệ, khi đo cần phải tháo

chúng ra. Nếu móng cột có nhiềudây nối đất, thì cần tách riêng

chúng với nhau.

Thiết bị UNILAP GEO có

trang bị máy biến dòng hình

xuyến (góc mở đến 310 mm) cho

phép đo điện trở nối đất của mỗichân cột mà không cần tháo cáp bảo vệ và các dây nối đất khác.

Như biểu thị trên sơ đồ, điện trở nối đất nối đất là chung của cột với các cựctiếp địa mắc song song. Cần tiến hành đo điện lần lượt trở nối đất của 4 chân cột

(hình 8.24) để tính toán theo biểu thức: đã biết.

8.6.3.3 Đo điện trở nối đất của trạm biến áp

Để khẳng định là hệ thống nối đất của trạm biến áp làm việc hiệu quả, cần tiến

hành đo điện trở nối đất mỗi năm một lần.

Khi kiểm tra trạm biến áp cần phải thực hiện 3 phép đo điện trở nối đất khácnhau. Bắt đầu bằng việc xác định loại hệ thống nối đất, ví dụ hệ thống nối đất lưới,

hệ thống cấp nước v.v.

Thông thường các máy biến

áp, cột điện cao áp v.v. được nói với

hệ thống nối đất. Việc tiến hành đo

điện trở nối đất của trạm biến áp

cũng được thực hiện tương tự nhưtrên với sự trợ giúp của các thiết bị

đo SATURN GEO, l’UNILAP

GEOX. Để chắc chắn rằng hệ thống

nối đất lưới không ảnh hưởng đến

175

Hình 8.24. Sơ đồ đo điện trở nối đất lần lượt từngchân của cột cao thế.

Hình 8.25 Đo điện trở nối đất của trạm biến áp



phép đo, cần phải di chuyển cọc thăm dò P2/S nhiều lần và thực hiện các phép đo

sau mỗi lần di chuyển. Nếu các kết quả đo lệch nhau quá 30%, thì cần tăng khoảng

cách của các cọc P2/S và C2/H so với hệ thống nối đất mà ta muốn đo, cho đến khi

nhận được kết quả gần nhau.

8.6.4. Các biện pháp giảm điện trở của hệ thống nối đất Trong quá trình vận hành điện trở của hệ thống nối đất tăng lên,

đôi khi có thể vượt quá giá trị cho phép, vì vậy cần áp dụng các biện

pháp giảm nó xuống đến giá trị yêu cầu. Trong thực tế có thể có nhiều

giải pháp khác nhau, tùy theo điều kiện cụ thể để áp dụng các biện pháp

thích hợp và kinh tế nhất.

8.6.4.1 Sử dụng các điện cực tiếp địa tăng cường

Một trong những giải pháp có hiệu quả là sử dụng các cực tiếp địa tăng

cường bổ sung cho hệ thống nối đất. Hiện nay trên thị trường có nhiều

loại điện cực tiếp địa chất lượng cao như cực tiếp địa mạ đồng của hãng

Kumwell, cực tiếp địa chất lượng cao ACE (hình 8.26) v.v.

Đặc điểm của các cực tiếp địa này là có hàm lượng cascbon thấp toàn bộ bề

mặt ngoài được mạ một lớp đồng nguyên chất dày khoảng 0,245mm.

Ưu điểm lớn của các loại cọc tiếp địa này là có khả năng chống ăn mòn caovì vậy tuổi thọ có thể kéo dài đến 30 năm, có khả năng tản dòng sự cố lớn do điện

trở thấp, có thể đóng sâu đến hàng chục mét.

8.6.4.1 Sử dụng các dung dịch hóa chất

Giải pháp sử dụng dung dịch hóa chất để giảm điện trở của hệ thống nối đất

được áp dụng khá phổ biến do sự đơn giản của nó. Một trong những hóa chất dùng

để giảm điện trở của hệ thống nối đất rất có hiệu quả là MEG (More Effective

Grounding). Đó là hợp chất gồm bột than chì, ximăng pooclăng và một số hóa chất

khác. Ưu điểm của loại hóa chất này là làm giảm điện trở nối đất rất nhiều, cho

phép kéo dài tuổi thọ của các cực tiếp địa vì nó có thể giúp cho các cực tiếp địa

chống ăn mòn, giữ cho điện trở của hệ thống nối đất ổn định trong thời gian dài.

Việc áp dụng biện pháp này cũng hết sức đơn giản : Người ta chỉ cần đơn thuần rải

trực tiếp bột MEG trong khu vực của hệ thống tiếp địa, hoặc pha với nước sạch

khoảng 7 lít/bao (mỗi bao nặng 11,5kg), mật độ sử dụng bột MEG là 1450 kg/m 3.

176

Hình 8.26. Cực tiếp địa chất lượng cao.



Có thể dùng MEG để bọc các cực tiếp địa và các thanh ngang. Hóa chất MEG đặc

biệt có hiệu quả đối với các vùng đất sỏi đá, các khu vực miền núi vùng cao.

8.7. Ví dụ và bài tập

Ví dụ 8.1. Hãy tính toán nối đất cho trạm biến áp 22/0,4kVcông suất 250 kVA đặt

trên một khu đất có diện tích 6x5m, không có điện trở của hệ thống tiếp địa tựnhiên, điện trở suất của đất là ρ=80 Ω.m; Cường độ dòng điện ngắn mạch một pha

chạy qua hệ thống tiếp địa là I(1)k = 320A, thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch là

t=0,5 giây.Giải:

Như đã biết, điện trở nối đất cho phép đối trạm biến áp có công suất >

100kVA là R yc=4 Ω. Ta giả thiết mặt bằng của hệ thống nối đất là một hình chữ

nhật có kích thước: 6 x 5 m. Sơ bộ chọn điện cực tiếp địa là các ống thép tròn

đường kính d=0,05m, dài lc=2m, chôn sâu h = 0,5m (tính từ đầu cọc đến mặt đất).Điện trở tiếp xúc của mỗi điện cực có giá trị

)7

74ln

2

12(ln

.2 hl

hl

d

l

l Rdc

+

++=

π

ρ Ω=

+

++= 26,30)

5,0.72

5,0.72.4ln

2

1

05,0

2.2(ln

2.14,3.2

80

Sơ bộ xác định số lượng điện cực

yc

dc

R

Rn = 57,7

4

26,30==

Ta chọn n = 12 cọc, phân bố theo chu vi của trạm biến áp ;với khoảng cách trung bình la=2 m. Các điện cực được

nối với nhau bởi thanh ngang dẹt rộng b=0,04m, dày 0,01m

Tổng chiều dài của các thanh ngang là

Lng=2.(a+b)=2(5+6)=22m

Điện trở nối đất của các thanh ngang

hb

L

L R

ng

ng

nga.

5,1ln

.π

ρ = Ω== 31,6

5,0.04,0

22.5,1ln

22.14,3

100

Xác định hệ số sử dụng của các cọc và thanh nối ngang ứng với tỷ số l a/lc=1 và số

lượng điện cực n=12 ta tìm được ηc=0,57 (bảng 5.pl) và ηng=0,34 (bảng 7.pl)

Giá trị điện trở của các điện cực thẳng và thanh nối ngang có xét đến hệ số sử dụng

n

R R

dc

dcdc

.η =Σ = Ω= 424,4

12.57,0

26,30

177



ng

ng

ng

R R

η =' = Ω= 57,18

34,0

31,6

Tổng trở của hệ thống nối đất

Σ

Σ

Σ+

=

dcng

dcng

d R R

R R R

'

.'. = Ω=

+572,3

424,457,18

424,4.57,18< 4 Ω

Như vậy R d.Σ < R yc

Kiểm tra độ ổn định nhiệt của hệ thống tiếp địa .Id = CP.Df .Sf .Ik = 1 . 1,1 . 0,6 . 320 = 211,2 A

CP: hệ số hiệu chỉnh tính đến sự tăng trưởng của dòng sự cố trong thời gian của

tuổi thọ của trạm, với hệ thống phát triển lấy bằng 1

Df : hệ số tắt dần lấy bằng 1,1 và hệ số Sf = 0,6

Fmin =t

k

d

C

t I = 202,2

74

5,02,211 mm= = Ftn = 40.10 = 400 mm2;

Vậy hệ thống tiếp địa thoả mãn về điều kiện ổn định nhiệt.Ví dụ 8.2 Hãy tính toán nối đất cho trạm biến áp 110/22kV, đặt trên một khu đất có

diện tích 80x95 m, điện trở của hệ thống tiếp địa tự nhiên là R tn= 84 Ω, điện trở

suất của đất là ρo= 110Ω.m, đo trong điều kiện độ ẩm trung bình (k cọc=1,5 và

k nga=2); Cường độ dòng điện ngắn mạch một pha chạy qua hệ thống tiếp địa làI(1)

k =2,59kA, thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch là t =0,5 giây.Giải:

Như đã biết, điện trở nối đất cho phép đối mạng điện có dòng ngắn mạchmột pha > 500A là R yc= 0,5 Ω.

Ta giả thiết mặt bằng của hệ thống nối đất là một hình vuông có kích thước:

Fnd = 80 x 80 = 6400m2. Ta có một hệ thống nối đất đơn giản như sau: các điện cực

nối đất ngang bằng thép, đường kính 6 mm, tạo thành một mạng ô mắt lưới với

khoảng cách mỗi ô là D=8 m chôn sâu h=0,8m: Như vậy ta có tất cả 2.11=22 thanh

ngang với tổng chiều dài các điện cực nằm ngang là:

L = 2 . 11 . 80 = 1760 m.Xác định điện trở của hệ thống nối đất.

)]/20.1

11(

.20

11[.0

nd nd

hcluoi F h F L

k R+

++= ρ

)]6400/208,0

11(

6400.20

1

1760

1.[2.110 ++=luoi R

= 0,757 Ω;

178

8

80m

8 0 m



Điện trở của hệ thống bao gồm tiếp địa tựnhiên và lưới thép ngang

luoitn

luoitnluoitn

R R

R R R

+

=+

.. = Ω=+

= 75,0757,084

757,0.84

Điện trở của hệ thống cọc tiếp địa nhân tạo cần phải xây dựng thêm

d luoitn

d luoitnnt

R R

R R R

−

=

+

+.. = Ω=

−5,1

5,075,0

5,0.75,0

Chọn cọc tiếp địa bằng thép tròn dài l = 5,5 m, đường kính d = 0,06 m đóng sâucách mặt đất h = 0,8 m. Điện trở tiếp xúc của điện cực này có giá trị

)7

74ln

2

12(ln

.2

.0

hl

hl

d

l

l

k R hcdc

+

++=

π

ρ

Ω=+

++= 07,27)

8,0.75,5

8,0.75,5.4ln

2

1

06,0

5,5.2(ln

5,5.14,3.2

5,1.110

Sơ bộ chọn số lượng cọc

t n

dc

R

Rn

.

= 04,185,1

07,27== chọn n = 20 cọc;

Khoảng cách trung bình giữa các cọc là la = 16 m;Tra bảng 5.pl. ứng với tỷ lệ la/l = 16/5,5 = 2,91 và số lượng cọc là 20, ta xác định

được hệ số lợi dụng của các cọc tiếp địa là ηcoc=0,68

Điện trở thực tế của hệ thống cọc tiếp địa là

n

R R

dc

dcdc

.η

=Σ = = 99,1

20.68,0

07,27

Điện trở tổng hợp của hệ thống tiếp địa nhân tạo có tính đến điện trở của lưới vàđiện trở tự nhiên

t dcluoitn

dcluoitnd

R R

R R R

Σ+

Σ+Σ

+=

.. = Ω=

+544,0

99,175,0

99,1.75,0

Giá trị điện trở này hơi lớn hơn so với điện trở yêu cầu, do đó ta điều chỉnh lại thiếtkế sơ bộ bằng cách tăng thêm số lượng cọc là n=26 (sơ đồ bố trí các điện cực như

hình bên), khi đó ηcoc=0,70:

487,126.7,007,27' ==

Σdc R Ω

t dcluoitn

dcluoitnd

R R

R R R

Σ+

Σ+Σ +=

'

'.' . = Ω=

+498,0

487,175,0

487,1.75,0

Như vậy R’d.Σ < R yc đảm bảo yêu cầu đề ra.

Kiểm tra độ ổn định nhiệt của hệ thống tiếp địa.Trước hết xác định dòng điện chạy qua tiếp địa

179



Id = CP.Df .Sf .Ik = 1 . 1,1 . 0,6 . 2,59 = 1,7094k A=1709,4A


tuổi thọ của trạm, với hệ thống phát triển lấy bằng 1

Df : hệ số tắt dần lấy bằng 1,1 và hệ số Sf = 0,6

Fmin =t

k d

C t I =

233,1674

5,04,1709 mm= < Ftn = (dluoi/2)2.π= 32.3,14 = 28,26 mm2;

Như vậy điều kiện ổn định nhiệt đảm bảo.

Ví dụ 8.3: Hãy Tính toán nối đất cho một công xưởng, biết điện trở yêu cầu là

R yc=10 Ω, điện trở suất của các lớp đất trên là ρ1= 2000 Ω.m và lớp đất dưới

ρ2=200 Ω.m, độ dày lớp đất trên là hS=0,8m.

Giải: Trước hết ta cần xác định các đại lượng: ρ2/ρ1=200/2000=0,1;

ρ2/R yc=200/10=20. Kẻ từ điểm hS=0,8 tên trục hoành đường thẳng vuông góc, gặpđường ρ2/ρ1=0,1 (hình 8.11); Từ giao điểm này kẻ đường thẳng song song với trục

hoành cho đến khi gặp đường ρ2/R yc=20, dóng xuống trục hoành ta tìm được chiều

sâu cần thiết là h= 3,8 m.

Chọn điện cực bằng thép ống có đường kính d=0,05m, chiều dài lc=4m, xác

định điện trở tiếp xúc của điện cực

d

l

l

hl

h

l Rdc

.4ln

)).(.(.2 21 ρ ρ π −+

≈=

Ω=

++

89,2305,0

4.4ln

)200

4

)8,34(2000

8,3

.(14,3.2

4

Sơ bộ xác định số lượng điện cực

yc

dc

R

Rn = 389,2

10

89,23== ,

Ta chọn n =3 phân bố theo dãy khoảng cách la=4 m. Chọn thanh nối là dây thépđường kính dng=6mm, có chiều dài là:

Lng=(n-1).la= (3-1).4 =8 mĐiện trở của thanh nối

hd

L

L R

ng

ng

ng

nga.

ln.

2

π

ρ = = Ω== 82,31

8,3.006,0

8ln

8.14,3

200

Ứng với tỷ số la/l=1 và n=3, tra bảng 5.pl và bảng 7.pl tìm được ηc= 0,8 và ηng=0,8

Điện trở nối đất của các phần tử có xét đến hệ số sử dụng

Ω===Σ 954,93.8,0

89,23

.'

n

R R

dc

dcdc

η

180



ng

ng

ng

R R

η =' = Ω= 8,40

78,0

82,31

Tổng trở của hệ thống nối đất

Σ

Σ

Σ+

=

dcng

dcng

d R R

R R R

'

.'. = Ω=

+8

954,98,40

954,9.8,40< 10 Ω

Như vậy thỏa mãn yêu cầuVí dụ 8.4: Tính toán nối đất cho trạm biến áp 110 kV với các dữ kiện cho trước

như sau:

- Thời gian sự cố t = 0,25 s

- Điện áp định mức U = 115 000 V

- Điện trở suất của lớp đất dưới ρ2 = 300 Ω m

- Điện trở suất của lớp đá vụn ρ1 = 1150 Ω m

- Độ dày của lớp đá vụn hS = 0,16 m- Độ chôn sâu mạng nối đất h = 0,5 m

- Tổng trở thứ tự thuận Z1 = 4,3+j10,5 Ω

- Tổng trở thứ tự không Z0 = 12+j40,3 Ω

- Diện tích mặt bằng của trạm Ftr = 58 x 75 m

Bước 1.

Ta giả thiết mặt bằng của hệ thống nối đất là một hình vuông có kích thước:

Fnd = 50 x 50 = 2500m2.. Ta có một hệ thống nối đất đơn giản như sau: sử dụng cácđiện cực nối đất ngang tạo thành một mạng ô mắt lưới với khoảng cách mỗi ô là

D=5 m chôn sâu h = 0,5m và chưa dùng đến cọc thẳng đứng theo hình sau :

Như vậy ta có tất cả 2.11=22 thanh ngang:

Tổng chiều dài các điện cực nằm

ngang là:

L = 2 . 11 . 50 = 1100 m.

Bước 2.Dòng sự cố chạm đất

021

.3

Z Z Z

U I

ph

k ++

=

)3,4012)5,103,4(2(3

115000.3

j j +++= = 3080,1 A

181

50

58

7 5

5m

50m

5 0 m



Dòng điện cực đại không đối xứng đi vào giữa lưới nối đất và vùng xung

quanh được xác định

Id = CP.Df .Sf .Ik = 1 . 1,1 . 0,6 . 3080,1 = 2032,9 A


tuổi thọ của trạm, với hệ thống phát triển lấy bằng 1Df : hệ số tắt dần với thời gian tk = 0,25 lấy bằng 1,1 và hệ số Sf = 0,6

Với tk và Ik ta xác định kích thước các điện cực nằm ngang theo đường cong cho

trong hình 14. Ứng với tk =0,25 ta chọn loại điện cực bằng thép, thì từ đường cong

trên ta được F’0 =7,5 mm2/kA.

Tiết diện thanh dẫn: F= F’0.Ik = 7,7.3,08 = 23,1 mm2

Đường kính thanh dẫn

π

F

d

4

= π

1,23.4

= = 5,425 mm= 0,00543mTrên cơ sở số liệu tính toán ta chọn đường kính điện cực chọn ngang là 6mm tức là

d=0,006 m.

Bước 3

Tính toán điện áp tiếp xúc và điện áp bước cho phép. Trước hết ta xác định hệ số

phản hồi giữa lớp đá vụn và lớp đất có điện trở suất khác nhau:

12

12

ρ ρ

ρ ρ

+

−=kdnk

1150300

1150300

+

−= =-0,586

Căn cứ vào k kdn=-0,586 và độ dày lớp đấ vụn hS=0,16 tra biểu đồ hình 15, ta xác

định được giá trị CS=0,28. Các tính toán được thực hiện đối với người có trọng

lượng trung bình là 70 kg.

k

BS S bS ng

cpbt

k C b RU

)..( .

.

ρ +=

25,0

157,0)1150.82,0.61000( += =2090,6 V

k

BS S txS ng

cptxt

k C b RU

)..( .

.

ρ +=

25,0

157,0)1150.82,0.5,11000( += = 758,15 V

Bước 4

Xác định điện trở của hệ thống nối đất.

)]/20.1

11(

.20

11.[

nd nd

luoi F h F L

R+

++= ρ

Thay các giá trị tương ứng:

182



Ω=++= 672,1)]2500/205,0

11(

2500.20

1

1100

1.[300luoi R

Bước 5

Tính độ dâng điện thế đất :

Edâng = Id . R luoi = 2032,8.1,672 = 3398,54 V

Ta thấy: Edâng > Utx.cp ; (3398,54 V > 758,15 V)

Như vậy cần tiến hành các bước tính tiếp

Bước 6

Xác định điện thế ô lưới

Để tính điện thế ô lưới trước hết ta cần xác định các hệ số:

- Hệ số hình học của hệ thống nối đất

])]1.(2[

8ln)

4.8

)2(

..16[ln(

2

12

−

+−+

+=nk

k

d

h

d D

h D

d h

Dk

h

iim

π π

])111.2(

8ln

225,1

57,0)

006,0.4

5,0

006,0.5.8

)5,0.25(

006,0.5,0.16

5[ln(

2

1 22

−+−

++=

π π =0,59

Do lưới nối đất không có cọc tiếp địa nên niin

k /2

)2(

1=

11/2)11.2(

1= =0,57;

k i = 0,656+0,172×n = 2,548

0

1h

hk h +=

1

5,01+= = 1,225

Điện thế ô lưới

L

k k I E imd

luoi

... ρ =

1100

548,2.59,0.9,2032.300=

= 831,68 V

Kết quả trên cho thấy

Eluoi > Utx.cp (831,68 > 758,15 V

Điều đó có nghĩa là thiết kế sơ bộ không đạt yêu cầu. Vậy cần phải bổ sung

thêm điện cực dạng cọc đóng theo chu vi. Ta dùng 20 cọc có chiều dài mỗi cọc là

5m, đường kính 6cm, đóng cách nhau 10m theo chu vi. Tổng chiều dài tính toán

của hệ thống nối đất gồm các điện cực nằm ngang và điện cực thẳng đứng là

LT = Lng+1,1.Lc = 2.11.50 + 1,1.20.5 = 1210 m

* Tính lại Điện trở hệ thống nối đất:

)]/20.1

11(

.20

11.[

nd nd T

luoi F h F L

R+

++= ρ

183

5m

50m

5 0 m



Thay các giá trị tương ứng:

)]2500/205,0

11(

2500.20

1

1210

1.[300 ++=luoi R = 1,647 Ω

* Tính lại độ dâng điện thế đất :

Edâng = Id . R luoi = 2032,8.1,647 = 3348,14 V

Edâng > Utx.cp ; (3398,54 V > 758,15 V)

Bước 7

Tính điện thế ô lưới sau khi đã bổ sung cọc tiếp địa.

Do có thêm cọc tiếp địa nên lúc này hệ số k ii=1;

T

imd luoi

L

k k I E

... ρ =

1210

548,2.59,0.9,2032.300= = 604,65 V

Kết quả trên cho thấy Eluoi < Utx.cp (604,64 < 758,15 V)

Bước 8

Xác định điện áp bước tính toán:

Để xác định điện áp bước, trước hết cần xác định hệ số hình học của lưới nối đất:

])5,01(11

2

1[

1 2−−+

++=

n

S Dh Dh

k π 5

5,0

5,05

1

5,0.2

1[

14,3

1 2−

++

+=

n

=0,38

T

iS d tt b

L

k k I U

....

ρ =

1210

55,2.38,0.2033.300= = 483,51 V

Như vậy ta thấy: U b.tt < U b.cp (483,51V < 2090,6 V)

Thỏa mãn yêu cầu an toàn của hệ thống nối đất.

Kiểm tra độ ổn định nhiệt

Fmin =t

k

d C

t I = =

74

25,02033 13,74 mm2 < Ft= (d/2)2.π = 32.3,14 = 28,26 mm2;

Vậy hệ thống tiếp địa thoả mãn về điều kiện ổn định nhiệt.Tóm lại theo kết quả tính toán thiết kế sơ bộ ta cần 1100 m thanh ngang bằng

thép đường kính 0,006m và 20 cọc thép dài 5m, đường kính 0,06m. Tuy nhiên đây

chưa phải là con số cuối cùng, vì có thể còn có nhiều phương án khác có thể hiệuquả hơn, mà chúng ta không xét đến trong khuôn khổ của chương trình này. Để có

được kết quả cuối cùng cần phải giải bài toán so sánh kinh tế - kỹ thuật.

Bài tập tự làm

Bài tập 8.1 Hãy tính toán nối đất cho trạm biến áp 10/0,4kV,công suất 400 kVA đặttrên một khu đất có diện tích 4x6m, không có điện trở của hệ thống tiếp địa tự

184



nhiên, điện trở suất của đất là ρ=75 Ω.m; Cường độ dòng điện ngắn mạch một pha

chạy qua hệ thống tiếp địa là I(1)k = 412A, thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch là

t=0,5 giây. Bài tập 8.2 Hãy tính toán nối đất cho trạm biến áp 110/22kV, đặt trên một khu đất

có diện tích 75x90 m, điện trở của hệ thống tiếp địa tự nhiên là R tn= 63 Ω, điện trở suất của đất là ρdo= 100Ω.m, đo trong điều kiện đất khô (k cọc=1,4 và k nga=1,6);

Cường độ dòng điện ngắn mạch một pha chạy qua hệ thống tiếp địa là I (1)k =2,07kA,

thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch là t =0,5 giây. Bài tập 8.3 Hãy Tính toán nối đất cho một công xưởng, biết điện trở yêu cầu là

R yc=20 Ω, điện trở suất của các lớp đất trên là ρ1= 1500 Ω.m và lớp đất dưới

ρ2=300 Ω.m, độ dày lớp đất trên là hS=0,8m.

Bài tập 8.4 Tính toán nối đất cho trạm biến áp 110 kV với các dữ kiện cho trước:

- Thời gian sự cố tk =0,3s - Độ dày lớp đá vụn hS = 0,24 m- Điện áp định mức U=115kV - Tổng trở t. tự thuận Z1=5,1+j12,4Ω- Điện trở suất của đất ρ2 = 100 Ω m - Tổng trở t. tự không Z0=14+j48,23Ω- ρ của lớp đá vụn ρ1=1500 Ω m - Mặt bằng của trạm Ftr = 70 x 95 m- Độ chôn sâu tiếp địa h=0,8m

Tóm tắt chương 8

Phân tích đặc điểm của quá trình phân tán dòng điện trong đất

Mật độ dòng điện đi vào đất: 22 .2

2

2

c

d d

c

d

r

I

D

I

S

I

j π π

===

, A/m2

Mật độ dòng điện tại một điểm 2.2 x

I j d

xπ

= , A/m2

Cường độ điện trường tại điểm này 2.2 x

I j E d x x

π

ρ ρ == , V/m;

Độ rơi điện áp trong dải đất dx: dx E d x x =ϕ

Điện thế tại điểm xét: x

I

x

dx I d d

x

d

x

x x

.222

π

ρ

π

ρ ϕ ϕ ===

∫ ∫

∞∞

Giá trị cực đại của điện thế :c

d

r

I

.2max

π

ρ ϕ =

Vai trò của bảo vệ nối đất

Dòng điện chạy trong đất: phdntd

ph

d R R R

U I

++=

185



Dòng điện chạy qua cơ thể người:d ng

d d

ng

td d ng

R R

R I

R

R I I

+==

..

Cấu trúc của hệ thống nối đất

- Nối đất ngoại biên thường được bố trí xa vị trí đặt thiết bị.

- Nối đất bao quanh có thể được thực hiện theo vòng kín hoặc vòng hở. Câu hỏi ôn tập

1. Hãy phân tích quá trình dòng điện đi trong đất

2. Hãy trình bài vai trò của nối đất bảo vệ

3. Cho biết cấu trúc cơ bản của hệ thống nối đất

4. Hãy trình bày phương pháp tính toán nối đất theo điện trở yêu cầu

5. Hãy trình bày phương pháp tính toán nối đất theo điện áp tiếp xúc

6. Phân tích vai trò của bảo vệ nối dây trung tính

7. Phân tích vai trò của nối đất lặp lại

8. Phương pháp đo điện trở suất của đất bằng 4 cực

9. Phương pháp đo điện trở nối đất bằng 3 cực và 2 cực

10. Đo điện trở nối đất của các thiết bị đang hoạt động

Ω= ,25,0 F

Rtb

ρ ; (8.21)

Tấm bản diện tích F, m2, chôn thẳng đứng trong đất.

Documents

Các vấn đề về tính toán nối đất