Tài liệu đề xuất giải pháp cải tạo hệ thống nối đất cho đường dây 500kv hà tĩnh – đà nẵng nhằm giảm điện trở nối đất

MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài: ............................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu: .......................................................................................... 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ..................................................................... 1 4. Phương pháp nghiên cứu: ................................................................................... 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: ........................................................................... 2 6. Bố cục đề tài: ...................................................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NỐI ĐẤT CHÂN CỘT ĐƯỜNG DÂY 500KV ĐÀ NẴNG - HÀ TĨNH .......................................................................................................... 3 1.1. Tổng quan về đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng ............................................. 3 1.2. Yêu cầu về điện trở nối đất của đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng: ................ 7 1.3. Hiện trạng hệ thống nối đất đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng: ...................... 7 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT BẰNG EXCEL .............................................................................................................. 10 2.1. Yêu cầu Điện trở nối đất bổ sung: .......................................................................... 10 2.2. Cơ sở lý thuyết tính điện trở nối đất. ...................................................................... 11 2.2.1. Nối đất kiểu hình tia. .................................................................................. 11 2.2.2. Nối đất kiểu tia cọc: .................................................................................... 13 2.2.3. Nối đất kiểu tia cọc sử dụng GEM: ............................................................ 15 2.2.4. Nối đất giếng cọc. ....................................................................................... 19 2.3. Tính toán chi phí trực tiếp cho hệ thống: ............................................................... 24 2.3.1. Chi phí cho nguyên vật liệu (VL): .............................................................. 24 2.3.2. Chi phí cho máy móc (M): .......................................................................... 26 2.4. Chương trình tính toán` trên phần mềm Excel. ...................................................... 29 CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO HỆ THỐNG NỐI ĐẤT ĐƯỜNG DÂY 500kV HÀ TĨNH – ĐÀ NẴNG ........................................................................... 33 3.1. Giải pháp cải tạo chung: ......................................................................................... 33 3.2. Tính chọn hệ thống nối đất bổ sung: ...................................................................... 33 3.2.1. Vị trí 5906: .................................................................................................. 33 3.2.2. Vị trí 6013: .................................................................................................. 45 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............................................. 56 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 57 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 58 BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO ĐƯỜNG DÂY 500KV HÀ TĨNH – ĐÀ NẴNG NHẰM GIẢM ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT Học viên: Nguyễn Trường Đức Mã số: 8520201 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Khóa: K34 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Theo số liệu đo đạc thực tế về hệ thống tiếp địa tại nhiều vị trí cột trên đường dây 500kV Hà Tĩnh-Đà Nẵng, nhiều vị trí cột có điện trở tản của hệ thống tiếp địa không đạt yêu cầu theo quy định do sự xuống cấp của hệ thống tiếp địa theo thời gian. Vì vậy, trong luận văn này, tác giả đã nghiên cứu đề xuất giải pháp cải tạo hệ thống nối đất cho đường dây 500kV Hà Tĩnh-Đà Nẵng. Biện pháp cải tạo đưa ra trong luận văn là thiết kế một hệ thống tiếp địa bổ sung, hệ thống tiếp địa bổ sung này được nối song song với hệ thống tiếp địa hiện tại. Hệ thống tiếp địa bổ sung này phải đảm bảo điện trở tản đạt yêu cầu và tiết kiệm chi phí nhất. Trong luận văn này, tác giả sẽ xem xét đến các kiểu nối đất gồm nối đất kiểu tia, nối đất kiểu tia cọc, nối đất kiểu giếng cọc, nối đất kiểu lưới và nối đất sử dụng GEM. Để thuận tiện cho việc chọn lựa loại nối đất, tác giả đã xây dựng 1 chương trình tính toán điện trở tản và chi phí thực hiện hệ thống nối đất trên Excel cho các dạng nối đất ở trên. Dựa vào chương trình tính này, tác giả có thể đề xuất hệ thống tiếp địa bổ sung phù hợp nhất cho từng vị trí cột. Do đường dây 500kV Hà Tĩnh –Đà Nẵng có rất nhiều vị trí cột, ở đây tác giả chỉ đề xuất cải tạo cho 02 vị trí cột 5906 và 6013. Các vị trí cột khác có thể thực hiện tương tự dựa vào chương trình tính toán này. Kết quả tính chọn cho thấy, vị trí cột 5906 sử dụng loại nối đất bổ sung kiểu tia cọc sử dụng GEM TĐE2x10-2 có chi phí tính toán tiết kiệm nhất và hệ thống nối đất sau cải tạo đạt được 13.81 Ω, vị trí cột 6013 sử dụng loại nối đất bổ sung kiểu hình tia TĐ2x10-4 có chi phí tính toán tiết kiệm nhất và hệ thống nối đất sau cải tạo đạt được 7.16 Ω. Abstract: According to the actual data tested on the grounding system at many tower positions on Ha Tinh-Da Nang 500kV transmission line, the grounding resistance of many towers does not meet the technical requirements because of corrosion. Therefore, in this thesis, the author has proposed to improve the grounding system at towers of the Ha Tinh-Da Nang 500kV transmission line. The method proposed in the thesis is to design a complementary new grounding system that complements the grounding system in parallel with the existing grounding system. This complementary grounding system must ensure that the resistance meets the technical requirements and saving costs. In this dissertation, the author will take care popular grounding types including radial type, rod-conductor grounding type, well grounding type, grid grounding type and grounding type using GEM (Ground enhancement material). In order to facilitate the selection of the reasonable grounding type, the author has developed a program to calculate the grounding resistance and the cost of the grounding system on Excel for the above grounding types. Based on this calculating program, author can propose the most suitable complementary grounding system for each tower. Because the Ha TinhDa Nang 500kV transmission line has many tower positions, author only suggests improvement scheme for two tower positions including 5906 and 6013. The other tower positions can be made similarly based on that calculating program. As a result, at the tower position of 5906, the GEM grounding type of TĐE2x10-2 is suggested to save the investment and with this complementary new grounding system, the grounding system’s resistance becomes 13.81Ohm which satisfies the requirement. Similarly, at the tower position of 6013, the rod-conductor grounding type of TĐ2x104 is also suggested and the resistance of improved grounding system 7.16Ohm. DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 1.1. Điện trở nối đất yêu cầu theo điện trở suất Thống kê các loại nối đất có trên đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng. Kết quả các vị trí đo nối đất năm 2017 không đạt qui định: Danh mục công việc để tính chi phí điện trở nối đất Đơn giá: vật liệu , nhân công, máy thi công phục vụ tính Điện trở suất đo được ứng với các độ sâu của vị trí 5906: Kết quả lựa chọn kiểu nối đất hình tia cọc vị trí 5906: Kết quả lựa chọn nối đất kiểu lưới vị trí 5906: Kết quả lựa chọn nối đất kiểu hình tia vị trí 5906. Kết quả lựa chọn nối đất kiểu giếng cọc vị trí 5906: Kết quả lựa chọn nối đất kiểu tia cọc sử dụng GEM vị trí 5906 Bảng các phương án đạt kinh tế-kỹ thuật nhất vị trí 5096. Điện trở suất đo được ứng với các độ sâu của vị trí 5906: Kết quả lựa chọn nối đất kiểu tia cọc vị trí 6013 Kết quả lựa chọn nối đất kiểu lưới vị trí 6013 Kết quả lựa chọn nối đất kiểu hình tia vị trí 6013 Kết quả lựa chọn nối đất kiểu giếng cọc vị trí 6013 Kết quả lựa chọn nối đất kiểu tia cọc sử dụng GEM vị trí 6013 Bảng các phương án đạt kinh tế-kỹ thuật nhất vị trí 6013 3 1.2. 1.3. 2.1. 2.2. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 3.14. 6 8 26 28 35 37 38 38 39 40 41 47 48 49 50 50 51 52 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1. 1.2. 1.3. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.8. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 3.14. Tên hình Trang Ảnh cột đỡ của đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng Cột néo của đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng Ảnh đào nối đất kiểm tra vị trí 5096 Nối đất kiểu tia cho đường dây. Nối đất kiểu tia cọc cho đường dây. Nối đất kiểu tia cọc sử dụng GEM xung quanh tia để tăng tiết diện. Nối đất kiểu giếng cọc Nối đất kiểu lưới Hệ số phản ánh cấu trúc lưới Hệ số phản ánh cấu trúc lưới. Mặt cắt bố trí nối đất bột GEM Mặt cắt chôn sâu tia và cọc tiếp địa Giao diện chương trình tính điện trở nối đất Vị trí 5906 Bản vẽ bố trí hệ thống tiếp đất hiện hữu tại vị trí 5906 Điện trở suất của đất thay đổi theo độ sâu tại vị trí cột 5906 Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất tia cọc vị trí 5906 Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu lưới vị trí 5906 Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu tia vị trí 5906 Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu giếng vị trí 5906 Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu tia cọc có GEM vị trí 5906 So sánh kinh tế-kỹ thuật các phương án Giao diện kết quả tính cho vị trí 5906 Bố trí cải tạo hệ thống nối đất vị trí 5906 Vị trí 6013. Bản vẽ bố trí hệ thống tiếp đất hữu tại vị trí 6013. Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu tia cọc vị trí 6013 4 5 8 12 14 17 20 21 22 23 25 27 30 34 35 35 37 38 39 40 41 42 43 45 46 47 48 Số hiệu 3.15. 3.16. 3.17. 3.18. 3.19. 3.20. 3.21. Tên hình Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu lưới vị trí 6013. Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu hình tia vị trí 6013 Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu giếng cọc trí 6013 Biểu đồ về điện trở và chi phí đầu tư cho các loại nối đất kiểu tia cọc có GEM vị trí 6013 .Đối với kiểu nối đất kiểu tia cọc có sử dụng bột GEM chọn loại TĐE2x5-2. Đồ thị so sánh các kiểu tiếp địa được đề xuất cho vị trí cột 6013 Giao diện kết quả tính cho vị trí 6013. Bố trí cải tạo hệ thống nối đất vị trí 6013 Trang 49 50 51 52 53 54 55 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: Công ty truyền tải điện 2 có nhiệm vụ quản lý hệ thống Truyền tải điện bao gồm bao gồm các cấp điện áp 500kV, 220kV đi qua các tỉnh Miền Trung từ Quảng Bình đến Kon Tum. Tuyến đường dây 500kV do Công ty quản lý là tuyến huyết mạch Bắc Nam nên khi xảy ra sự cố có thể gây tác hại rất trầm trọng, có thể gây mất điện trên diện rộng, mất an ninh năng lượng, ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất và hoạt động xã hội tại khu vục rộng lớn. Vì vậy lưới điện 500kV có yêu cầu rất cao về cung cấp điện an toàn, liên tục. Trong những năm gần đây tại khu vực quản lý của Công ty truyền tải điện 2 vẫn còn xảy ra một số vụ sự cố, trong đó sự cố do sét đánh là chủ yếu. Thống kê số lần sự cố do sét trên tuyến đường dây 500kV đi qua địa bàn Miền Trung và Tây Nguyên thuộc sự quản lý vận hành của Công ty truyền tải điện 2 trong 5 năm 2013-2017 (Phụ lục 0.1 [1]) vẫn còn cao. Một trong những nguyên nhân gây ra mất điện do sét ở trên là do hệ thống nối đất của đường dây chưa đảm bảo. Hiện tại hệ thống nối đất của đường dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tĩnh đã bị suy giảm nhiều, có nhiều vị trí đo điện trở nối đất không đạt giá trị điện trở yêu cầu. Vì vậy đường dây này gần đây đã xảy ra các sự cố do sét đánh gây mất điện trên diện rộng. Như vậy cấp thiết phải có giải pháp bổ sung cho hệ thống tiếp đất hiện tại của đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng nhằm giảm điện trở nối đất của đường dây, góp phần giảm ảnh hưởng của sét đến suất cắt đường dây. 2. Mục tiêu nghiên cứu: Luận văn sẽ nghiên cứu cải tạo hệ thống tiếp địa nhằm giảm điện trở nối đất cho đường dây 500kV Hà Tĩnh-Đà Nẵng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3.1. Đối tượng nghiên cứu: Đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng. 3.2. Phạm vi nghiên cứu: - Hệ thống nối đất của đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng . 2 4. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để tiến hành tính toán điện trở của hệ thống nối đất đường dây. - Xây dựng chương trình tính toán điện trở nối đất cho các kiểu nối đất đường dây và giá thành (chi phí trực tiếp) cho các kiểu nối đất đường dây -Dựa vào chương trình tính toán nối đất, đề xuất các hệ thống nối đất đạt yêu cầu đặt ra. -So sánh kỹ thuật – kinh tế các giải pháp đã đề xuất để đề xuất giải pháp cải tạo phù hợp nhất. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: 5.1. Ý nghĩa khoa học: Hiện nay có rất nhiều cách bố trí hệ thống nối đất cho cột điện đường dây, nghiên cứu này đã xây dựng được chương trình tính toán hệ thống tiếp địa cho đường dây (tính điện trở tản và phi phí đầu tư) cho các hình thức nối đất thông dụng, dựa vào kết quả tính toán để có thể lựa chọn loại nối đất có hiệu quả về kỹ thuật – kinh tế nhất để cải tạo cho hệ thống tiếp địa đường dây. 5.2. Ý nghĩa thực tiễn: Đưa ra các giải pháp cải tạo hệ thống nối đất của mỗi vị trí cột trên đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng đảm bảo yêu cầu kinh tế- kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả trong vận hành đường dây. Nghiên cứu này áp dụng được cho các đường dây truyền tải điện khác để tính toán bổ sung hoặc tính toán thiết kế mới cho hệ thống tiếp địa. 6. Bố cục đề tài: Luận văn gồm 3 chương. Chương 1 - Tổng quan về nối đất chân cột đường dây 500kV Đà Nẵng – Hà Tĩnh. Chương 2 – Xây dựng chương trình tính toán hệ thống nối đất bằng Excel. Chương 3 – Đề xuất giải pháp cải tạo hệ thống nối đất đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỐI ĐẤT CHÂN CỘT ĐƯỜNG DÂY 500KV ĐÀ NẴNG - HÀ TĨNH 1.1 Tổng quan về đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa nên giông sét thường xuyên xuất hiện. Những nơi có độ ẩm càng cao thì mật độ giông sét càng nhiều. Một số tỉnh ở nước ta có mật độ sét cao như Hải Dương, Nghệ An, Hà Tỉnh, Quảng Nam và Đồng bằng sông Cửu Long... Thực tế, hệ thống điện nước ta trải rộng khắp các vùng miền và sự cố do sét đánh trên đường dây tải điện gây mất điện, gây thiệt hại lớn không chỉ cho khách hàng mà còn cho ngành điện. Với đường dây truyền tải cấp điện áp càng cao thì việc mất điện trên đường dây càng gây thiệt hại nặng nề do lượng công suất truyền tải lớn và diện cung cấp điện rộng, đặc biệt là đường dây 500kV. Vì vậy, chính phủ đã có Quyết định số 1944/QĐ-TTg ngày 04/12/2017 về việc đưa Hệ thống truyền tải điện 500kV vào danh mục công trình quan trọng liên quan đến an ninh Quốc gia. Vì vậy, việc thực hiện các biện pháp chống sét an toàn cho đường dây tải điện là vấn đề được đặt ra nhằm giảm thiểu thiệt hại do sét gây ra. Một trong các hạng mục của bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện là đảm bảo trị số điện trở tản tại các chân cột của đường dây phải nằm theo giới hạn cho phép vì suất sự cố do sét gây ra trên đường dây phụ thuộc vào điện trở nối đất tại các chân cột [2]. Khi xây dựng đường dây tải điện, điện trở của hệ thống nối đất đường dây phải đạt được yêu cầu theo qui định. Theo Quyết định số 19/2006/QĐ-BCN ngày 11/07/2006 ban hành Qui phạm trang bị điện thì điện trở nối đất yêu cầu cho hệ thống nối đất của đường dây tải điện như theo bảng 1.1. Bảng 1.1: Điện trở nối đất yêu cầu theo điện trở suất [3] Điện trở suất của đất (Ωm) Điện trở nối đất cột điện (Ω) Đến 100 10 Trên 100 đến 500 15 Trên 500 đến 1000 20 Trên 1000 đến 5000 30 Trên 5000 6.10-3.ρ Đối với cột cao trên 40m, điện trở nối đất của hệ thống nối yêu cầu lấy ½ trị số ở trên. 4 Tuy nhiên trong quá trình vận hành, do ảnh hưởng của môi trường nên điện trở tản của hệ thống nối đất sẽ bị gia tăng. Vì vậy, hệ thống tiếp địa của đường dây cần phải được đo kiểm tra để theo dõi theo tần suất quy định. Đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng đưa vào vận hành vào 22/05/2005 nhằm để truyền tải điện năng từ trạm 500kV Đà Nẵng đến trạm 500kV Hà Tĩnh và ngược lại nhằm cung cấp điện cho các phụ tải ở Đà Nẵng, Hà Tĩnh cũng như một số phụ tải lân cận. Một số thông số cơ bản của đường dây 500kV Hà Tĩnh-Đà Nẵng như sau: -Chiều dài đường dây: 391.5 km. -Tên xuất tuyến: 572 (tại trạm 500kV Hà Tĩnh) và 574 (tại trạm 500kV Đà Nẵng). - Số lượng dây chống sét: 02 dây, gồm 01 dây chống sét loại PHILOX 116.2 và 01 dây chống sét cáp quang loại OPGW-80. -Số pha trên đường dây: 3 pha, mỗi pha được phân thành 4 dây con được định vị thông qua các khung định vị bằng nhôm, dây con (trong dây pha) sử dụng loại ACSR 330/42. Hình 1.1: Ảnh cột đỡ của đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng 5 - Số lượng cột: 917 cột gồm có 766 cột đỡ và 151 cột néo. Cột đỡ sử dụng loại cột thép mạ kẽm nhúng nóng liên kết bằng bulon như hình 1.1. Cột néo cũng sử dụng loại cột thép mạ kẽm nhúng nóng liên kết bằng bulon, tuy nhiên mỗi pha sử dụng 1 cột như hình 1.2. -Cách điện sứ: Sử dụng cách điện gốm tráng men. Cách điện cho chuỗi sứ néo U300BS sử dụng 22 bát x 2 chuỗi/ pha, chiều dài 1 chuỗi kể cả phụ kiện là 6.3m. Cách điện cho chuỗi sứ đỡ sử dụng loại U160 BS, gồm 27 bát/ chuỗi, chiều dài mỗi chuỗi cả phụ kiện là 5.9m. -Móng cột: sử dụng móng bê tông cốt thép, thiết kế chủ yếu kiểu móng trụ, mỗi cột có 04 chân. Hình 1.2: Cột néo của đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng 6 -Hệ thống nối đất: Sử dụng các loại nối đất như Bảng 1.2, Theo [4] Bảng 1.2. Thống kê các loại nối đất có trên đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng. TT Loại nối đất gốc Số vị trí 1 IT-1 18 2 IT-10 45 3 IT-2A 6 4 IT-3 21 5 IT-4A 18 6 IT-5 22 7 IT-6 3 8 IT-7 14 9 IT-8 8 10 IT-9 9 11 ITC-1 21 12 ITC-2A 11 13 ITC-3 344 14 IT-MB 19 15 IT-MSDĐ 9 16 2-2TC 59 17 2TC 61 18 3-2TC 10 19 3T-1 3 20 3T-2 7 21 3T-3 2 22 3T-4 9 23 3T-5 5 24 3T-7 4 25 3T-8 4 26 3T-9 9 Ghi chú 7 TT Loại nối đất gốc Số vị trí 27 3TC-1 1 28 3TC-2 160 29 3T-MB 6 30 3T-MSDĐ 9 31 Tổng cộng 917 Ghi chú Như vậy ta thấy trên đường dây được thiết kế với rất nhiều kiểu nối đất khác nhau do đường dây dài đi qua rất nhiều địa hình khác nhau. 1.2. Yêu cầu về điện trở nối đất của đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng: Đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng nằm trong hệ thống đường dây truyền tải của hệ thống điện Việt Nam nên hệ thống nối đất ở cột đường dây phải tuân thủ theo qui định hiện hành của Bộ Công nghiệp như bảng 1.1. 1.3. Hiện trạng hệ thống nối đất đường dây 500kV Hà Tĩnh – Đà Nẵng: Do đường dây 500KV Hà Tĩnh – Đà Nẵng xây dựng từ năm 2005, thiết kế chủ yếu là quấn quanh trụ chân móng (khoảng 1.5 vòng), khi thi công được lấp tiếp địa song song với quá trình lấp đất móng. Sau nhiều lần sự cố đường dây, đơn vị đã tiến hành đào kiểm tra và phát hiện một số tồn tại như sau: - Ở một số vị trí có hiện tượng quấn cột tiếp địa bó lại với nhau, độ chôn sâu sợi nối đất chưa đạt yêu cầu, hướng đi sợi tiếp địa đi sát nhau, không đúng thiết kế, đè lên nhau dẫn đến hiệu quả tản sét kém. - Một số tiếp địa có trị số điện trở nối đất cao, hoặc thấp bất thường. - Một số vị trí cột cao hơn 40m chưa đáp ứng trị số điện trở theo quy phạm. - Một số vị trí tiếp địa đã bị ăn mòn rỉ sét, thậm chí đã bị đứt gãy như hình 1.3. Do nhiều yếu tố như trên, điện trở nối đất của hệ thống nối đất tại nhiều cột đã tăng lên so với thiết kế ban đầu hoặc khi nghiệm thu hoàn công. Thực tế, theo đo đạc vào năm 2017, điện trở nối đất của nhiều vị trí cột trên đường dây 500KV Hà Tĩnh – Đà Nẵng có điện trở nối đất đã vượt quá điện trở yêu cầu theo qui phạm trang bị điện năm 2016 như bảng 1.3. 8 Hình 1.3. Ảnh đào nối đất kiểm tra vị trí 5096 Bảng 1.3. Kết quả các vị trí đo nối đất năm 2017 không đạt qui định: Điện Nối đất Điện trở Đánh giá trở suất hiện nối đất đo theo Qui của đất hành năm 2017 phạm Đồng bằng 684 1TC2A 17.1 Không đạt 42 Đồng bằng 518 1TC-1 11 Không đạt Cột đỡ 34 Đồi núi 72 1T-1 23.8 Không đạt 0011 Cột đỡ 28 Đồi núi 201 3T-4 18.2 Không đạt 0012 Cột đỡ 38 Đồi núi 171 1T-5 16.8 Không đạt 0016 Cột đỡ 28 Đồi núi 2025 3TC-2 37 Không đạt 0201 Cột néo 28 Đồi núi 1526 3T-5 33.2 Không đạt Cột đỡ 28 Đồi núi 3966 3T-7 53 Không đạt Vị Loại Chiều Địa hình/vị trí cột cao cột trí địa lý 0002 Cột đỡ 38 0006 Cột đỡ 0007 0205 9 0206 Cột đỡ 28 Đồi núi 3099 1T-10 37 Không đạt 0210 Cột đỡ 28 Đồi núi 459 1T-4A 16.2 Không đạt 0301 Cột néo 38 Đồi núi 2289 3TC-2 31 Không đạt 0302 Cột đỡ 28 Đồi núi 2261 1T-7 41 Không đạt 0304 Cột đỡ 42 Đồi núi 2204 1TMSDĐ 16,7 Không đạt 0305 Cột đỡ 42 Đồi núi 2289 1T-6 31 Không đạt 0401 Cột néo 38 Đồi núi 2270 3T-9 48.7 Không đạt 5103 Cột đỡ 42 m Đất sỏi sét 661 1TC-3 26.75 Không đạt 5104 Cột đỡ 42 m Đất sỏi sét 323 1TC-3 14.9 Không đạt 5105 Cột đỡ 42 m Đất sỏi sét 325 1TC-3 14.47 Không đạt 5322 Cột đỡ 42 m Đồi núi 890 1TC-3 15.4 Không đạt 5323 Cột đỡ 42 m Đồi núi 870 1TC-3 16.6 Không đạt 5906 Cột đỡ 48 m Đồi núi 1192 1TC-3 16.5 Không đạt 6011 Cột đỡ 42 m Đồng bằng 931 1TC-3 16.7 Không đạt 6013 Cột đỡ 48 m Đồi thấp 251.6 1TC-3 7.67 Không đạt 6014 Cột đỡ 42 m Đồi núi 608 1TC-3 12.36 Không đạt 6407 Cột đỡ 42 m Đồng bằng 410 1TC-3 7.8 Không đạt 6409 Cột đỡ 48 m Đồi thấp 430 1TC-3 9.9 Không đạt 6410 Cột đỡ 48 m Đồng bằng 450 1TC-3 8.0 Không đạt Theo [2], xác suất phóng điện tia lửa do sét gây ra trên chuỗi sứ đường dây phụ thuộc vào điện trở nối đất ở chân cột, nên điện trở tiếp địa cao sẽ ảnh hưởng đến suất cắt của đường dây. Hiện nay, tại nhiều vị trí cột trên đường dây 500kV Hà Tĩnh-Đà Nẵng như bảng 1.3 có điện trở nối đất cao và không đạt yêu cầu theo qui phạm về điện trở nối đất. Vì vậy, trong luận văn này, tác giả sẽ nghiên cứu đề xuất cải tạo hệ thống nối đất hiện có ở các cột không đạt yêu cầu theo qui phạm nhằm giảm điện trở nối đất. 10 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NỐI ĐẤT BẰNG EXCEL Về nguyên lý, giá trị điện trở nối đất của đường dây càng thấp càng tốt vì sẽ tản dòng điện sét đi vào đất nhanh và giảm điện áp tác dụng lên cách điện của đường dây. Tuy vậy, đối với các cột điện trong các vùng khô cằn, cát sỏi, đồi núi… giá trị điện trở nối đất thường rất cao và khó đạt được yêu cầu. Nhiều vị trí cột, hệ thống tiếp địa bị ăn mòn do nằm trong vùng đất ẩm cao và các thành phần muối trong đất nên điện trở tản trở sau một thời gian làm việc đã không đạt yêu cầu như lúc nghiệm thu hoàn công. Do đó, việc cải tạo để giảm điện trở nối đất là quan trọng và cần thiết. Vấn đề đặt ra là làm sao có được một giải pháp cải tạo nối đất hiệu quả mà lại kinh tế. Biện pháp cải tạo đơn giản nhất là tận dụng hệ thống nối đất tự nhiên. Trong trường hợp không có hoặc đã kết nối các vật nối đất tự nhiên xung quanh nhưng trị số điện trở nối đất vẫn không đảm bảo theo quy phạm thì chúng ta phải bổ sung thêm vào hệ thống nối đất cũ một hệ thống nối đất mới. Tuy nhiên, điện trở nối đất không giảm tuyến tính theo số lượng tia cọc mà ta chôn vào đất, nghĩa là nếu chúng ta chôn sắt cọc đến một số lượng cọc nhất định việc tăng số lượng cọc không làm giảm theo giá trị điện trở nối đất, không đem lại hiệu quả cao, đồng thời làm gia tăng chi phí xây dựng (hệ số sử dụng sẽ giảm khi bổ sung khối lượng lớn vật liệu). Để phục vụ cho việc cải tạo hệ thống nối đất cho đường dây 500kV Hà Tĩnh-Đà Nẵng, trong chương này, tác giả sẽ xây dựng 01 chương trình tính điện trở nối đất và chi phí đầu tư của hệ thống nối đất trên Excel. Chương trình tính toán này được xây dựng cho các dạng nối đất thông dụng hiện nay gồm có nối đất kiểu tia, nối đất kiểu tia cọc, nối đất kiểu tia cọc có bột GEM, nối đất kiểu giếng cọc, nối đất kiểu lưới. Chương trình này sẽ được sử dụng để thuận tiện trong việc lựa chọn loại nối đất bổ sung phù hợp nhất. 2.1. Yêu cầu Điện trở nối đất bổ sung: Điện trở nối đất bổ sung tính như sau: (2.1) Với 11 Rbs: Giá trị yêu cầu cho điện trở nối đất bổ sung. Ryc: Điện trở nối đất yêu cầu cho vị trí theo Qui phạm Trang bị điện 2006 (Bảng 1.1) ở chương 1. Rcl : điện trở nối đất còn lại (đo được). Rcl= Rđo/Kcl với Kcl là hệ số còn lại do dự tính cho ảnh hưởng của hệ thống cũ lên hệ thống mới và dự phòng suy giảm nối đất. Như vậy chúng ta cần phải thiết kế hệ thống nối đất bổ sung sao cho điện trở tản của hệ thống nối đất bổ sung Rnđ< Rbs. 2.2. Cơ sở lý thuyết tính điện trở nối đất. Giả sử điện trở suất đo được tại vị trí cần thực hiện hệ thống nối đất ρđo thì điện trở suất tính toán sử dụng cho thiết kế được tính: ρtt = ρđo . km (2.2) Trong đó: ρtt : Điện trở suất tính toán. km: hệ số mùa, hệ số này được tra ở [2]. Hệ thống nối đất có trị số điện trở tản càng bé sẽ càng thực hiện tốt nhiệm vụ tản dòng điện trong đất và giữ được mức điện thế thấp trên các vật nối đất. Tuy nhiên, việc giảm thấp điện trở tản đòi hỏi phải tốn nhiều kim loại và khối lượng thi công. Do vậy, việc xác định tiêu chuẩn của nối đất và lựa chọn các phương án nối đất sao cho hợp lý về mặt kinh tế - kỹ thuật. Tất cả những dây kết nối ở trên mặt đất hay trong đất của hệ thống nối đất phải được lựa chọn đáp ứng các yêu cầu của dây dẫn như: điện dẫn suất cao, chống ăn mòn, độ bền cơ. Những mối nối này phải đủ chắc chắn khi nhiệt độ tăng và sự dẫn điện luôn là hằng số đối với nhiệt độ. Những mối nối cũng phải đảm bảo độ bền cơ do có lực điện từ sinh ra khi có dòng sự cố lớn. Vật liệu của hệ thống tiếp địa trong luận văn này chọn loại thép CT3 (thép carbon thấp), đảm bảo khả năng dẫn và tản dòng vào đất tốt, đảm bảo tính ăn mòn. 2.2.1. Nối đất kiểu hình tia. Nối đất kiểu tia là dạng nối đất đơn giản nhất trong các loại nối đất nhân tạo hiện nay. Ở nối đất kiểu tia, người ta chỉ sử dụng sắt thanh chôn song song với mặt đất. Một hệ thống nối đất kiểu tia có thể chỉ có 1 tia hoặc nhiều tia. Khi có nhiều tia, ta 12 có thể xem các tia nối song song nhau và khi đó ta xét đến ảnh hưởng giữa các tia. Hình 2.1 là 1 ví dụ về nối đất kiểu tia cho đường dây, ở đó, A là vị trí bắt tia nối đất vào cột. Cần lưu ý, với hệ thống nối đất cho cột điện đường dây thì chiều dài tia không nên vượt quá 40m để tránh ảnh hưởng của điện cảm của tia đến quá trình tản dòng điện sét. Hình 2.1: Nối đất kiểu tia cho đường dây. Theo [2], điện trở nối đất của 01 thanh nằm ngang chôn trong đất ở độ sâu: (2.3) Trong đó: Rt: Điện trở nối đất của tia. l: Chiều dài thanh. 13 d: Đường kính của thanh (0.02-0.03m); t: Độ chôn sâu. k: Hệ số phụ thuộc vào hình dáng nối đất. Điện trở nối đất của 1 hệ thống nối đất nhiều tia được tính (2.4) Trong đó: Rht: Điện trở nối đất của hệ thống. n: Số điện cực. : Hệ số sử dụng giữa các tia. Hệ số cực nối đất gần nhau và hệ số gần nhau thì này thể hiện ảnh hưởng của các điện luôn bé hơn 1. Như vậy, khi các điện cực nằm càng càng nhỏ và điện trở tản của hệ thống sẽ tăng lên, ngược lại khi các điện cực nằm càng xa nhau thì xấp xỉ bằng 1 nên điện trở tản của hệ thống được xem như là điện trở của các điện cực song song [2]. 2.2.2. Nối đất kiểu tia cọc: