Giáo trình Thiết kế chống sét - Chương 8: Tính toán nối đất chống sét cho phía 22 kV

Chương 8 : 
Tính toán nối đất chống sét cho 
phía 22 kV
Trạm 22 kV là trạm đ-ợc thiết kế gồm có : các đ-ờng cáp ngầm 
đ-ợc lấy từ phía 22 kV của MBA 110 kV , đ-ợc dẫn vào bộ tủ phân 
phối đ-ợc đặt trong nhà .
 Do vậy để bảo vệ nối đất chống sét 22 kV ta dùng nối đất cho 
các cột thu sét và dòng sét đ-ợc tản xuống đất nhờ vào hệ thống 
nối đất kiểu tia và cọc đ-ợc nối với nhau .
)5(
.4
.4
ln.
2
1.2
ln.
..2









 II
lt
lt
d
l
l
Rcoc 

Trong đó:
Chiều dàI của cọc l = 2,5m và cọc đ-ợc làm bằng thép góc 
40x40x4mm
t'
0,8m
l
Hình (II – 4): Các kích th-ớc nối đất cọc
b = 40mm ( bề rộng của cọc )
 là điện trở suất của đất đối với cọc:  = đo.Kmùa (cọc) .
đo =0,95.102 (.m); Kmùa (cọc) = 1,4.
(Tra bảng (2-1) sách “h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp 
KTĐCA”)
  = 0,95.102.1,4 = 1,33.102 (.m).
d là đ-ờng kính cọc (m) đ-ợc tính nh- sau:
d = 0,038m.
t là độ chôn sâu: t = 0,8m. Giá trị t/ đ-ợc tính:
)(05,28,0
2
5,2
8,0
2
m
l
t 
Thay số liệu vào (II – 5 ) ta có:









 95,37
5,205,2.4
5,205,2.4
ln.
2
1
038,0
5,2.2
ln.
5,2.14,3.2
10.33,1 2
cocR
Tính đIện trở thanh nằm ngang làm bằng thép dẹt :
 Rt = 
dt
Ka
a
tt
,
ln
..2
2


t _ độ chôn sâu : t = 0,8
k _ hệ số hình dạng ( tia ngang ) 
d _ là đ-ờng kính quy đổi của thanh thép dẹt với b = 40mm
Vậy d = mmmb 210.220
2
40
2

a _ độ dài của thanh : a = 10m
Vậy : Rt =  7,15
02,0.8,0
10.1
ln
10.14,3.2
10.33,1 22
Ngoài ra phía 22 kV thì hệ thống nối đất chống sét phải nối đất 
riêng biệt với nối đất an toàn . Hệ thống nối đất phải đảm bảo đIều 
kiện không gây phóng điện từ hệ thống nối đất chống sét sang hệ 
thống nối đất an toàn từ cột thu sét sang thiết bị .
Để không gây phóng đIện trong không khí thì yêu cầu khoảng cách 
:
 SKK > 5m ; Sđất > 3m
Trong tính toán dòng đIện sét IS = 150 KA và 



dt
dis = 30 KA/ S
Cho nên UK < KKPdSKPd SEU .
 Ud < ddKPdSdPd SEU .
Có : UK = 150.RXK + 501
Ud = 150.RXK
Vậy : SK > K
Pd
XK
E
R 501150 
Sd > d
Pd
Xd
E
R 501150 
Lấy : mKVE Kpd /300
Trị số đIện cảm theo đon vị dài có trị số L0 = 1,7 mH /
Do đó : SK > 0,3.RXK + 0,11
Sd > 0,5.RXK
Từ cách bố trí cột ta có : Sd = 5m
Vậy RXK =  105,0
5
5,0
dS
Vì vậy ta phảI tính toán thiết kế sao cho RXK < 10 mới đạt yêu 
cầu kỹ thuật .
Ta có sơ đồ thay thế :
Có IS = 3IC + 2IT
Ud = Rxk . IS = 
xk
xktT
xk
xkcC
n
RI
n
RI .. 
Ud = 
xk
xktxktT
xk
xkccC
n
RI
n
RI  .... 
Tính toán Ud bằng ph-ơng pháp đồ thị 
Trị số xung kích cọc  xkc
Tra bảng 9 _ trang 86 ( sách h-ớng dãn thiết kế tốt nghiệp ) ta có :
 5 KA 
0,87
 10 KA 0,8
 IS = 20 KA xkc = 0,71 
 40 KA 0,57 
Trị số xung kích của thanh xkc 
 5 KA 0,75
 10 KA 1
 IS = 20 KA xkc = 0,9 
 40 KA 0,8
Trị số nxk từ bảng 10 trang 87 sách h-ớng dẫn thiết kế tốt nghiệp , 
ta tra đ-ợ hệ số sử dụng với dòng xung kích là 0,8 . Từ các giá trị IS
(KA) ta tính đ-ợc giá trị UdT và UdC t-ơng ứng với chúng :
IS ( KA ) 10 20 30
xkc 0,8 0,71 0,57
Rxkc (  ) 30,36 26,95 21,63
UĐ( c ) (KV) 360,67 652,58 1236,14
xkt 1 0,9 0,8
Rxkc (  ) 15,6 14,04 12,48
UĐ( t) (KV) 234,41 382,18 684,4
 Với giá trị IC = 10,20,40 KA ta dóng lên đ-ờng cong UĐC rồi sẻ 
ngang cắt đ-ờng UĐt và hạ vuông góc với trục I ta đ-ợc các giá trị 
IT và IS cho các tr-ờng hợp : IS = 3 IC + It
0
100
I(KA)
V
40
652,58
684,4
1236,14
652,58 382,18
200
234,41
2010
Uđc ( KV ) 360,67 652,58 1236,14
Ic ( KA ) 10 20 40
It ( KA ) 18,4 39,2 67
Is ( KA ) 66 138 260
Từ các giá trị UĐC và IS ta sẽ thu đ-ợc đồ thị quan hệ giữa Ud và ta 
xác định đ-ợc Ud bằng cách tính từ I= 150 KA dóng lên đồ thị và 
dóng sang trục U ta có : 
 Ud = 998,73 KV
Vậy điện trở xung kích là : 
Rxk =  658,6150
73,998
S
d
I
U
Vậy điện trở xung kích Rxk = 6,658 < 10  đã đạt yêu cầu đề ra .
Nếu không đạt thì ta phải tính toán lại khoảng cách phóng điện 
trong đất giữa nối đất an toàn và nối đất chống sét .
* Kết luận :
Trong tính toán nối đất cho TBA 110/22 kV Văn Điển thì ta có thể 
tổng kết nh- sau : 
+ Phía 110 kV thì các thiết bị của trạm đều đ-ợc nói đất 
 Nối đất an toàn gồm có nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo . Trạm 
đ-ợc thiết kế có dây chống sét để bảo vệ sét đánh trục tiếp vào 
đ-ờng dây và các thiết bị trong trạm , phần điện trở nối đất tự nhiên 
là điện trở của hệ thống dây chống sét cột nh- ta đã tính đ-ợc 
hệ thống nối đất nhân tạo ta dùng mạch vòng hình chữ nhật có kích 
th-ớc L = 260m , mạch vòng ta dùng thanh thép dẹt 40x4, đ-ợc 
chôn sâu t = 0,8m , do không đạt trị số điện trở theo yêu cầu nên ta 
phải đóng thêm cọc dọc theo mạch vòng nhằm mục đích giảm đIện 
trở của hệ thống nối đất ( số cọc phải đóng thêm là 100 cọc )
Mỗi cọc dài 3m , gồm các thanh sắt góc L 50x50 đ-ợc chôn sâu 
cách mặt đất 0,8m. Nhờ đó trạm đ-ợc bảo vệ một cách an toàn cho 
ng-ời và các thiết bị trong trạm .
+ Phía 22kV gồm có các tủ phân phối đ-ợc đặt trong nhà nên nối 
đất an toàn cho phía 22 kV ta dùng mạch vòng hình chữ nhật có 
chu vi L = với bề rộng của thép dùng làm mạch vòng b = 0,05m , 
chôn sâu cách mặt đất t = 0,8m
Điện trở mạch vòng Rmv = đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nên không 
phải đóng thêm cọc .
b . Về tính toán nối đất chống sét cho trạm :
 + Trạm 110 kV bộ phận thu sét đ-ợc đặt trên xà cho nên phần 
nối đất chống sét buộc phải nối chung với mạch vòng nối đất an 
toàn của trạm 
nh- vậy sẽ gặp tr-ờng hợp nối đất phân bố dài và tổng trở Zxk có 
thể rất lớn và lớn hơn rất nhiều so với đIện trở xoay chiều . Do đó 
ta phải tính toán , kiểm tra yêu cầu của nối đất chống sét tr-ờng 
hợp có dòng sét đi vào hệ thống nối đất .
+ Phía 22 kV thì nối đất chống sét tách riêng biệt với nối đất an 
toàn và khoảng cách phóng điện trong đất Sđ > 3m , trong không 
khí SK > 5m . Để dẫn dòng điện sét từ cột thu lôi xuống đất nhờ có 
đóng cọc kiểu tia _ cọc đ-ợc nối với nhau .
Cọc đ-ợc đóng bằng thép góc L 40x40x4mm , chiều dài cọc là 
2,5m , độ chôn sâu t = 2,05m , Rc = 37,95
Thanh đ-ợc dùng bằng thép dẹt b = 40mm , độ dài thanh là 10m , 
độ chôn sâu t = 0,8m , Rc = 15,6
II.5- Kết luận.
 Hệ thống nối đất đã thiết kế ở trên đảm bảo an toàn cho 
toàn bộ thiết bị trạm khi có sét đánh trực tiếp vào trạm .Qua kết quả 
tính toán ở trên ta thấy rằng mạch vòng nối đất nhân tạo nh- đã 
thiết kế tính toán thoả mãn đ-ợc các yêu cầu kỹ thuật của nối đất 
an toàn và nối đất làm việc cũng nh- nối đất chống sét.