Luận văn Tính toán nối đất trạm biến áp và đường dây tải điện cao thế khu vực tỉnh Gia Lai (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Tính toán nối đất trạm biến áp và đường dây tải điện cao thế khu vực tỉnh Gia Lai (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH THẮNG TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ KHU VỰC TỈNH GIA LAI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520202 S K C0 0 5 2 5 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH THẮNG TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ KHU VỰC TỈNH GIA LAI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH THẮNG TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN CAO THẾ KHU VỰC TỈNH GIA LAI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: TRẦN MINH THẮNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 26/12/1976 Nơi sinh: Gia Lai Quê quán: Cát Khánh - Phù Cát - Bình Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 21 Lý Tự Trọng - P.Tây Sơn - Tp.Pleiku - Gia Lai. Điện thoại: 0963 111 163 E-mail: thangtrandlgl@yahoo.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/1994 đến 6/1999 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Ngành học: Điện kỹ thuật 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chinh quy Thời gian đào tạo từ 2014 đến 2017 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện Tên luận văn: Tính toán nối đất trạm biến áp và đường dây tải điện cao thế khu vực tỉnh Gia Lai. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Tháng 4/2017 - Hội đồng Trường ĐHSPKT-TP.HCM Người hướng dẫn: PGS.TS. Hồ Văn Nhật Chương III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 11/1999-07/02/2001 Phòng Kỹ thuật - Công ty Điện lực Gia Lai Chuyên viên kỹ thuật 08/02/2001-10/4/2010 Phòng Tổ chức nhân sự - Cty ĐL Gia Lai Chuyển viên đào tạo 11/4/2010-30/6/2014 Phòng Tổ chức nhân sự - Cty ĐL Gia Lai Phó trưởng phòng 01/7/2014-31/7/2015 Điện lực Mang Yang - Cty Điện lực Gia Lai Phó Giám đốc 01/8/2015-31/8/2016 Điện lực Mang Yang - Cty Điện lực Gia Lai Phó Giám đốc phụ trách Từ 01/9/2016 đến nay Điện lực Mang Yang - Cty Điện lực Gia Lai Giám đốc i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 5 năm 2017 Trần Minh Thắng ii
6. LỜI CẢM ƠN Trước hết em chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Điện - Điện tử và Bộ phận Sau đại học - Phòng Đào tạo Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập, nghiên cứu và thực hiện tốt đề tài trong thời gian qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS Hồ Văn Nhật Chương, Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian học tập cũng như trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Chân thành cảm ơn Quý thầy, cô đã tận tâm chỉ dẫn, truyền đạt kiến thức cho em trong quá trình học tại Trường. Bước đầu đi vào tìm hiểu về lĩnh vực nghiên cứu khoa học, kiến thức của em còn nhiều hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của Thầy hướng dẫn cùng quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em ngày được hoàn thiện hơn. Trân trọng! Học viên thực hiện Trần Minh Thắng iii
7. TÓM TẮT Nối đất hệ thống điện và thực hiện nối đất đã được áp dụng từ lâu. Tuy nhiên, việc tính toán thiết kế hệ thống nối đất ở nước ta chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và chỉ dựa vào giá trị điện trở của hệ thống nối đất. Khi thiết kế hệ thống nối đất, phải chắc chắn rằng tất cả các thiết bị được nối đất phải đảm bảo an toàn khi tiếp xúc. Điện trở của hệ thống nối đất phải luôn ổn định trong suốt thời gian tuổi thọ. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài dựa vào tiêu chuẩn IEEE Std 80 - 2013 và lý thuyết cở sở để tính toán thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp và đường dây 500KV khu vực tỉnh Gia Lai và tỉnh Hưng Yên. Từ kết quả tính toán đưa ra phân tích so sánh số liệu về hệ thống nối đất trạm biến áp và đường dây giữa hai khu vực vùng cao nguyên đồi núi và vùng đồng bằng. Đưa ra giải pháp thiết kế nối đất hiệu quả bằng việc sử dụng hóa chất cải tạo đất GEM cho hệ thống nối đất khu vực có điện trở suất của đất cao như tỉnh Gia Lai. Thông qua việc tính toán thiết kế này để có được giá trị điện trở của hệ thống nối đất theo tiêu chuẩn, đảm bảo an toàn tính mạng cho con người khi vận hành, và bảo vệ những thiết bị đang vận hành trong hệ thống điện trong điều kiện làm việc bình thường cũng như trong điều kiện xảy ra sự cố. iv
8. ABSTRACT Grounding problems and implement the grounding has been applied in the power system for a long time. However, the calculation and design of the grounding system in our country is mainly based on experience and resistance values of grounding system. The grounding system is designed to ensure that all equipment is grounded to ensure safety when exposed. Research target of this thesis are based on IEEE Std 80 - 2013 standard and basic theory to calculate and design the 500KV substations and transmission lines grounding systems in Gia Lai and Hung Yen provinces. From the results of calculations, to analyze and compare data of the substation and transmission lines grounding systems between of the highland area and delta area. Providing an effective grounding solution by using Ground Enhancement Material - GEM for grounding system at high soil resistance areas such as Gia Lai province. Since then, apply to the design and calculation of the substation and transmission line grounding system in case of the spacing between parallel conductors is even and uneven to ensure the safety for human and devices when operating in normal working and incident conditions. v
9. MỤC LỤC Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt xi Danh sách các bảng xii Danh sách các hình xiii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1 1.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2 1.3. MỤC TIÊU VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3 1.5. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 3 1.6. ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI 3 1.7. NỘI DUNG LUẬN VĂN 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1. MỞ ĐẦU 5 2.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NỐI ĐẤT 5 2.3. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 6 2.4. CỞ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT 8 2.4.1. Điện trở suất của đất 8 2.4.2. Nối đất an toàn 9 2.4.3. Nối đất tự nhiên 2.4.3.1. Điện trở nối đất tự nhiên hệ thống dây chống sét đường dây - cột điện đầu xuất tuyến 10 2.4.3.2. Điện trở nối đất tự nhiên của móng cột điện 11 2.4.2. Nối đất nhân tạo 12 2.4.2.1. Các kiểu nối đất 13 vi
10. 2.4.2.2. Điện trở nối đất 14 2.5 TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN STD 80-2013 18 2.5.1. Điều kiện tính toán điện trở nối đất 18 2.5.2. Cơ sở tính toán kiểm tra nối đất 18 2.5.3. Phương pháp tính toán nối đất 19 2.5.4. Tiết diện dây nối đất thiết bị 19 2.5.5. Điện trở nối đất của hệ thống 20 2.5.5.1. Công thức gần đúng của Sverak 20 2.5.5.2. Công thức Schwarz 20 2.5.5.4. Điện trở của cọc nối đất 21 2.5.5.5. Điện trở tương hỗ giữ cọc và thanh 22 2.5.6. Điện trở suất biểu kiến của cọc qua 2 lớp đất 22 2.5.7. Tính toán điện áp bước và điện áp tiếp xúc cho phép 22 2.5.7.1. Điện áp bước cho phép 22 2.5.7.2. Điện áp tiếp xúc cho phép 23 2.5.7.3. Tính toán điện áp tiếp xúc lớn nhất 23 2.5.7.4. Tính toán điện áp bước lớn nhất 26 2.5.7.5. Điều kiện thoản mãn điện áp bước 26 2.5.7.6. Điều kiện thỏa mãn điện áp tiếp xúc 26 2.5.8. Các bước thiết kế hệ thống nối đất 26 2.5.8.1. Trình tự thiết kế 26 2.5.8.2. Lưu đồ tính toán thiết kế hệ thống nối đất 28 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY 500KV TỈNH GIA LAI 29 3.1. SƠ LƯỢC VỀ TBA 500KV PLEIKU 2 29 3.2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA 500KV PLEIKU 2 29 3.2.1. Tính toán hệ thống nối đất TBA 500KV Pleiku 2 theo tiêu chuẩn Std 80 - 2013 29 3.2.1.1. Tính toán điện trở lưới nối đất 1 29 3.2.1.2. Tính toán điện trở lưới nối đất 2 40 3.2.2. Tính toán điện trở nối đất tự nhiên 43 vii
11. 3.2.2.1. Điện trở hệ thống dây chóng sét - cột điện 43 3.2.2.2. Điện trở hệ thống móng cột đỡ trong TBA 48 3.2.2.3. Điện trở nối đất tự nhiên trạm biến áp 54 3.2.3. Điện trở hệ thống nối đất trạm biến áp 54 3.3. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT MỘT VỊ TRÍ CỘT DZ 500KV PLEIKU 55 3.3.1. Tính toán điện trở nối đất nhân tạo một vị trí cột đỡ 55 3.3.1.1. Tính điện trở tản của một tia 56 3.3.1.2. Tính điện trở tản của một cọc 56 3.3.1.3. Điện trở tản của một tia và các cọc trên tia 57 3.3.1.4. Điện trở tản của hệ thống gồm n cụm giống nhau 57 3.3.2. Tính toán điện trở nối đất tự nhiên phần móng của vị trí cột đỡ 58 3.3.2.1. Điện trở tản phần thân trụ móng 1 phần tử 58 3.3.2.2. Điện trở tản phần đế móng 1 phần tử 59 3.3.2.3. Điện trở tản 1 phần tử móng 59 3.3.2.4. Điện trở tản toàn bộ móng cột 59 3.3.3. Điện trở tản của hệ thống nối đất 60 3.4. KẾT LUẬN 60 CHƯƠNG 4. SO SÁNH HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA VÀ DZ 500KV GIỮA KHU VỰC GIA LAI VÀ ĐỒNG BẰNG 61 4.1. SƠ LƯỢC VỀ TBA 500KV PHỐ NỐI 61 4.2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA 500KV PHỐ NỐI 61 4.3. TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT TẠO MỘT VỊ TRÍ CỘT ĐỠ 70 4.3.1. Tính điện trở nhân tạo của hệ thống nối đất cột đỡ 70 4.3.1.1. Tính điện trở tản của một tia 71 4.3.1.2. Tính điện trở tản của một cọc 71 4.3.1.3. Điện trở tản của một tia và các cọc trên tia 71 4.3.1.4. Điện trở tản của hệ thống gồm n cụm giống nhau 72 4.3.2. Tính toán điện trở nối đất tự nhiên của phần móng vị trí cột đỡ 72 4.3.2.1. Điện trở tản phần thân trụ 1 phần tử 72 4.3.2.2. Điện trở tản phần đế móng 1 phần tử 73 4.3.2.3. Điện trở tản 1 phần tử móng 73 viii
12. 4.3.2.4. Điện trở tản toàn bộ móng cột 74 4.3.3. Điện trở tản của hệ thống nối đất 74 4.4. SO SÁNH HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA VÀ ĐƯỜNG DÂY TBA 500KV PLEIKU VỚI KHU VỰC ĐỒNG BẰNG 75 4.4.1 Đối với TBA 500KV Pleiku 2 và TBA 500KV Phố Nối 75 4.4.2. Đối với vị trí cột trên đường dây 500KV tỉnh Gia Lai và khu vực Phố Nối - tỉnh Hưng Yên 76 4.4.3. Kết luận 76 CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA VÀ DZ 500KV PLEIKU 2 KHI SỬ DỤNG HÓA CHẤT GIẢM ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT GEM 77 5.1. GIỚI THIỆU VỀ HÓA CHẤT GIẢM ĐIỆN TRỞ SUẤT ĐẤT GEM 77 5.1.1. Giới thiệu 77 5.1.2. Ưu điểm của GEM 78 5.2. XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT KHI CÓ GEM 79 5.2.1. Hệ thống nối đất với cọc nối đất thẳng đứng 79 5.2.1.1. Điện trở nối đất đối với cọc thẳng đứng khi có lớp GEM 79 5.2.1.2. Điện trở nối đất của lưới có đường kính cọc nối đất tương đương không có lớp GEM 80 5.2.2. Hệ thống nối đất với thanh nối đất nằm ngang 80 5.2.2.1. Điện trở nối đất thanh điện cực nằm ngang khi có lớp GEM 81 5.2.2.2. Điện trở nối đất của lưới có đường kính thanh nối đất tương đương khi có lớp GEM 82 5.2.3. Hệ thống nối đất với nhiều cọc nối đất khi có GEM 82 5.2.4. Hệ thống nối đất tổ hợp thanh và cọc 83 5.3. CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN LƯỚI NỐI ĐẤT KHI CÓ GEM 83 5.4. TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT TBA 500KV PLEIKU 2 KHI SỬ DỤNG GEM 84 5.5. TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT VỊ TRÍ CỘT ĐỠ ĐƯỜNG DÂY 500KV PLEIKU KHI SỬ DỤNG GEM 91 5.5.1. Điện trở nối đất đối với cọc thẳng đứng 92 ix
13. 5.5.2. Điện trở nối đất của thanh nối đất khi có lớp GEM 92 5.5.3. Điện trở tản của tổ hợp thanh và cọc trên một thanh 93 5.5.4. Điện trở tản của hệ thống gồm n cụm giống nhau 93 5.6. SO SÁNH HỆ THỐNG NỐI ĐẤT KHI KHÔNG VÀ CÓ SỬ DỤNG GEM 94 5.6.1. So sánh hệ thống nối đất TBA 500KV Pleiku 2 khi không sử dụng và có sử dụng GEM 94 5.6.2. So sánh hệ thống nối đất của vị trí cột trên DZ 500KV Pleiku khi không và có sử dụng GEM 96 5.6.3. Kết luận 97 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 98 6.1. KẾT LUẬN NGHIÊN CỨU 98 6.2. HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỀN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 PHỤ LỤC 101 x
14. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT GEM : Ground Enhancement Material - Hóa chất làm giảm điện trở đất TBA : Trạm biến áp DZ : Đường dây MC : Máy cắt DCL : Dao cách ly MBA : Máy biến áp TC : Thanh cái TU : Máy biến điện áp TI : Máy biến dòng xi
15. DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Kích thước và sơ đồ vị trí các trụ móng thẳng. 11 Hình 2.2. Kích thước và sơ đồ vị trí các trụ móng lọ mực. 12 Hình 2.3. Hệ số k1 và k2 của công thức Schwarz: (a) hệ số k1, (b) hệ số k2 21 Hình 2.4. Lưu đồ tính toán thiết kế hệ thống nối đất 28 Hình 3.1. Kích thước tính toán thiết kế hệ thống nối đất TBA 500KV Pleiku 2 30 Hình 3.2. Móng cột đỡ thanh cái TBA 47 Hình 3.3. Móng cột đỡ thanh cái MC 49 Hình 3.4. Móng cột đỡ thanh cái DCL 50 Hình 3.5. Móng cột đỡ thanh cái MBA 52 Hình 3.6. Sơ đồ hệ thống nối đất TĐ-1T-6x30 vị trí cột đỡ DZ 500KV 54 Hình 3.7. Thanh dẫn nằm ngang. 55 Hình 3.8. Cọc nối đất chôn thẳng đứng 55 Hình 3.9. Móng cột đỡ đường dây 57 Hình 4.1. Kích thước tính toán thiết kế hệ thống nối đất TBA 500KV Phố Nối 61 Hình 4.2. Sơ đồ hệ thống nối đất TĐ-1T-4x20 vị trí cột đỡ đường dây 69 Hình 5.1. Thanh điện cực thẳng đứng có lớp GEM 78 Hình 5.2. Cọc nối đất tương đương 79 Hình 5.3. Thanh nối đất nằm ngang với lớp GEM 80 Hình 5.4. Thanh nối đất tương đương 81 Hình 5.5. Hệ nối đất nhiều cọc 81 xii
16. DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Trị số hệ số mùa km. 8 Bảng 2.2. Trị số điện trở suất của đất ρ. 9 Bảng 2.3. Điện trở tản theo các loại điện cực thường dùng 14 Bảng 2.4. Hệ số hình dáng K dùng tính điện trở tản thanh ngang. 16 Bảng 2.5. Hệ số sử dụng ηc của cọc chôn đứng và ηth của thanh/dây nối các cọc. 17 Bảng 2.6. Hằng số vật liệu 19 Bảng 2.2. Trị số điện trở suất của đất ρ. 29 Bảng 2.1. Trị số hệ số mùa km. 29 Bảng 2.2. Trị số điện trở suất của đất ρ. 29 Bảng 4.1. So sánh hệ thống nối đất TBA 500KV Pleiku2 và TBA 500KV Phố Nối, tỉnh Hưng Yên 74 Bảng 4.2. So sánh hệ thống nối đất DZ 500KV khu vực Pleiku và khu vực Hưng Yên. 75 Bảng 5.1. Bảng so sánh hệ thống nối đất TBA 500KV Pleiku 2 khi không và có sử dụng GEM. 93 Bảng 5.2. Bảng so sánh chênh lệch kim loại màu và chi phí nối đất của hệ thống nối đất TBA 500KV Pleiku 2 khi không và có sử dụng GEM. 94 Bảng 5.3. Bảng so sánh hệ thống nối đất của vị trí cột trên DZ 500KV Pleiku khi không và có sử dụng GEM. 95 Bảng 5.4. Bảng so sánh chênh lệch kim loại màu và chi phí nối đất vị trí cột trên DZ 500KV Pleiku khi không và có sử dụng GEM. 95 xiii
17. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Gia Lai là một tỉnh tập trung nhiều nhà máy thủy điện từ lớn đến vừa và nhỏ. Do vậy, cũng là nơi tập trung nhiều đầu mối đến và đi của nguồn điện trong hệ thống điện Quốc gia. Trong đó, trạm biến áp 500kV Pleiku và Pleiku 2 là các điểm nút lớn trong hệ thống điện Việt Nam; cùng với nó là hệ thống các đường dây truyền tải điện cấp điện áp 500KV và 220KV được xây dựng để chuyển tải điện năng cho lưới điện Quốc gia; đường dây và các trạm biến áp 110KV được hình thành để cấp nguồn cho lưới điện phân phối đáp ứng nhu cầu sử dụng điện trong phạm vi tỉnh Gia Lai và các khu vực lân cận. Tỉnh Gia Lai là một tỉnh Tây Nguyên thuộc vùng khí hậu cao nguyên nhiệt đới gió mùa. Khí hậu ở đây được chia làm hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô; vào mùa đông ít mưa và thời tiết khô hanh, mùa hạ ẩm, mưa nhiều, khí hậu mát mẻ. Địa chất đất chủ yếu là đất đỏ bazan, đồi núi, một số ít khu vực đất sét, á sét, cát-cát pha Do vậy, điện trở suất của đất trên địa bàn tỉnh hầu như cao so với các khu vực khác và vùng đồng bằng. Do đặc điểm của địa hình có nhiều đồi núi thay đổi liên tục, mấp mô, địa chất khá phúc tạp, mật độ dông sét trong năm nhiều. Vì vậy, tầng suất sét đánh trực tiếp vào trạm biến áp và đường dây truyền tải điện cao áp đi qua các khu vực đồng trống, đồi cao, núi xảy ra là rất lớn. Để bảo vệ an toàn quá trình vận hành cho thiết bị, hệ thống điện và đảm bảo liên tục cung cấp điện thì đòi hỏi hệ thống nối đất cho trạm biến áp và đường dây tải điện nói chung và với cấp cao áp nói riêng trên tỉnh Gia Lai phải được tính toán hợp lý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và điều kiện an toàn vận hành theo quy định. Tuy vậy, đối với khu vực có điện trở suất cao như tỉnh Gia Lai, hệ thống nối đất sẽ khó đạt giá trị điện trở nối đất thấp theo yêu cầu. Khi điện trở lớn thì khả năng tản dòng điện vào đất cũng hạn chế, để đảm bảo giá trị điện trở nối đất của hệ thống nhỏ thì HVTH: TRẦN MINH THẮNG 1
18. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG phải dùng thêm các biện pháp như tăng số lượng cọc nối đất, tăng diện tích hệ thống nối đất, tăng thanh dẫn ngang do vậy dẫn đến phát sinh thêm nhiều chi phí. Dựa trên cơ sở dữ liệu đầu vào của hệ thống nối đất lưới điện truyền tải cấp điện áp 500KV khu vực tỉnh Gia Lai, sử dụng lý thuyết cơ sở về nối đất trong hệ thống điện và tiêu chuẩn Std 80-2013 để khảo sát tính toán hệ thống nối đất qua đó đề xuất các giải pháp nối đất hệ thống tối ưu nhưng vẫn đảm bảo vận hành an toàn, ổn định lưới điện và tiết kiệm kinh phí trong đầu tư xây dựng tại khu vực tỉnh Gia Lai. Đề tài: ‟Tính toán nối đất trạm biến áp và đường dây tải điện cao thế khu vực tỉnh Gia Lai” sẽ nghiên cứu tính toán hệ thống nối đất các trạm biến áp và đường dây cao thế để thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp và đường dây cao thế cho khu vực Gia Lai thỏa mãn các điều kiện an toàn về điện trở nối đất và giải quyết các vấn đề nêu trên. 1.2. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN Hiện nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu cũng như các bài báo khoa học đã đề cập đến việc tính toán thiết kế hệ thống nối đất thỏa các điều kiện về điện áp bước và điện áp tiếp xúc theo tiêu chuẩn IEEE. Các luận văn thạc sỹ “Nối đất trạm biến áp cao thế có tính đến hóa chất cải tạo đất” [4] và “Sử dụng chất cải tạo đất trong tính toán nối đất an toàn theo tiêu chuẩn IEEE Std 80-2013” [5] đã đưa ra công thức tính toán giá trị điện trở của lưới nối đất làm việc cho trạm biến áp cao áp có sử dụng chất cải tạo đất và dựa vào tiêu chuẩn IEEE. Các đề tài đã tính toán, phân tích và so sánh tính hiệu quả của chất cải tạo đất trong tính toán nối đất cũng như tính kinh tế khi sử dụng chất cải tạo đất đối với các hệ thống nối đất khác nhau. Kết quả tính toán trong hai đề tài được tính theo điều kiện điện áp bước và điện áp tiếp xúc nhưng thực tế hệ thống nối đất được tính toán theo điện trở nối đất, do đó cũng không thuận lợi khi so sánh tính hiệu quả của sử dụng chất cải tạo đất trong lưới nối đất. Bên cạnh đó, các đề tài này chưa nghiên cứu đến hệ thống nối đất đường dây tải điện, hệ thống nối đất tự nhiên, nối đất nhân tạo và nối đất tại vùng đất có điện trở suất HVTH: TRẦN MINH THẮNG 2
19. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG cao Mặc dù vậy, hai đề tài này cũng đã cung cấp lý thuyết cơ sở về sử dụng chất cải tạo đất cho các đề tài liên quan sau này. 1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài này mang lại tối ưu kỹ thuật lưới nối đất an toàn với vùng đồi núi, vùng có điện trở suất cao mà việc thực hiện nối đất thông thường khó đạt được giá trị điện trở theo yêu cầu về tiêu chuẩn vận hành, giải quyết được bài toán về nối đất ở những khu vực có diện tích nhỏ, chật hẹp và có xét đến bài toán về chi phí xây dựng. Cung cấp cơ sở tính toán hệ thống nối đất trạm biến áp và đường dây, cho phép tính toán nhanh và chính xác về hệ thống nối đất cho các đơn vị ngành điện, đơn vị khảo sát tư vấn thiết kế về điện, đơn vị xây lắp điện. Làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên, học viên chuyên ngành kỹ thuật điện trong nghiên cứu nối đất hệ thống điện. 1.4. MỤC TIÊU VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là thông qua dữ liệu cơ sở ban đầu để phân tích các bước thiết kế hệ thống nối đất theo tiêu chuẩn IEEE Std 80 - 2013 và sử dụng lý thuyết cở sở để tính toán thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp 500KV Pleiku 2 và vị trí cột đỡ trên đường dây tải điện 500KV của tỉnh Gia Lai. Thông qua việc khảo sát, tính toán hệ thống nối đất của TBA và DZ 500KV tại khu vực đồng bằng - trong phạm vi luận văn này là TBA và DZ 500KV Phố Nối, tỉnh Hưng Yên để đưa ra kết quả phân tích so sánh số liệu về hệ thống nối đất TBA và DZ giữa khu vực tỉnh Gia Lai và khu vực đồng bằng. Trong phạm vi đề tài, việc tính toán hệ thống nối đất được thực hiện trên cả hai hệ thống nối đất nhân tạo và nối đất tự nhiên của trạm biến áp và đường dây tải điện cao áp. Từ kết quả tính toán và phân tích đạt được, đưa ra giải pháp thiết kế nối đất hiệu quả bằng việc sử dụng hóa chất cải tạo đất GEM cho hệ thống nối đất khu vực có điện trở suất của đất cao như tỉnh Gia Lai. HVTH: TRẦN MINH THẮNG 3
20. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS. HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chọn lọc, thu thập và đọc hiểu những tài liệu liên quan đến hệ thống nối đất. Nghiên cứu lý thuyết cơ sở và tiêu chuẩn IEEE Std 80 - 2013 thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp và đường dây. Sử dụng phương pháp giải tích để tích toán, so sánh và phân tích hệ thông nối đất. 1.6. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Thu thập các tài liệu liên quan đến đề tài của các tác giả trong và ngoài nước. Nghiên cứu và phát triển lý thuyết để phục vụ cho đề tài. Thu thập các tài liệu về hệ thống nối đất TBA và DZ 500KV được xây dựng trên tỉnh Gia Lai; tài liệu của TBA và DZ 500KV khu vực đồng bằng để nghiên cứu và phục vụ tính toán thiết kế. 1.7. ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI Hệ thống nối đất trạm biến áp và đường dây tải điện cao thế khu vực tỉnh Gia Lai từ trước đến nay chưa được nghiên cứu, phân tích và tính toán cụ thể. 1.8. NỘI DUNG LUẬN VĂN Chương 1. Tổng quan. Chương 2. Cơ sở lý thuyết. Chương 3. Tính toán nối đất TBA và DZ 500KV tỉnh Gia Lai. Chương 4. So sánh hệ thống nối đất TBA và DZ 500KV giữa khu vực Gia Lai và đồng bằng Chương 5. Tính toán điện trở hệ thống nối đất TBA và DZ 500KV Pleiku 2 khi sử dụng hóa chất giảm điện trở suất của đất GEM. Chương 6. Kết luận HVTH: TRẦN MINH THẮNG 4
21. S K L 0 0 2 1 5 4