Quy định về nối đất và chống sét cho trạm biến áp
TRANG BỊ PHÂN PHỐI VÀ TRẠM BIẾN ÁP
ĐIỆN ÁP TRÊN 1KV
BẢO VỆ CHỐNG SÉT
III.2.141. TBA và TBPP ngoài trời điện áp 22 - 500kV phải được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp.
Không cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp đối với TBA điện áp 22 - 35kV ngoài trời có MBA công suất mỗi máy đến 1600kVA và không phụ thuộc vào số giờ sét trong năm.
III.2.142. Nhà đặt TBPP và TBA nên được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. Mái các nhà đặt TBPP và TBA bằng kim loại phải được nối đất.
III.2.143. Đối với hệ thống xử lý dầu, trạm máy bù đồng bộ, nhà điện phân, kho chứa các bình khí hydro, bố trí trong khu vực TBA việc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp phải thực hiện theo tiêu chuẩn chống sét cho các công trình xây dựng hiện hành.
III.2.144. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào TBA và TBPP ngoài trời được dùng kim thu sét bố trí trên các kết cấu xây dựng hoặc dây thu sét. Có thể sử dụng các cột cao (cột ĐDK, cột lắp đèn pha v.v.) làm cột thu sét. Cho phép bố trí các kim chống sét trên cột cổng gần MBA hoặc điện kháng phân mạch khi thoả mãn các yêu cầu của Điều III.2.145.
Có thể bố trí các kim thu sét trên các kết cấu xây dựng của TBPP điện áp 110kV trở lên khi điện trở nối đất đạt tiêu chuẩn.
Từ các cột có kim thu sét ở TBPP ngoài trời điện áp 110kV và cao hơn phải đảm bảo cho dòng điện sét chạy đến mạch nối đất chung không được ít hơn 2-3 tia. Ngoài ra còn phải đóng thêm 1-2 cọc nối đất dài 3-5m và cách cột có kim chống sét không ngắn hơn chiều dài cọc nối đất.
Từ các cột có kim thu sét ở TBPP ngoài trời điện áp 35kV phải đảm bảo dòng điện sét chạy đến mạch nối đất chung theo 3-4 tia. Ngoài ra phải đóng thêm 2 - 3 cọc nối đất dài 3 - 5m và cách cọc có kim chống sét không ngắn hơn chiều dài cọc nối đất.
Chuỗi cách điện ở cột cổng của TBPP điện áp 35kV có lắp dây chống sét hoặc kim thu sét và ở cột cuối ĐDK 35kV phải tăng thêm 2 bát hơn so với yêu cầu của đường dây, nếu dây chống sét của ĐDK không kéo vào trạm.
Khoảng cách trong không khí từ các kết cấu của TBPP ngoài trời có đặt kim chống sét đến các phần dẫn điện không được nhỏ hơn chiều dài chuỗi cách điện.
III.2.145. Cột cổng MBA, cột cổng của điện kháng phân mạch và kết cấu của TBPP ngoài trời cách xa MBA hoặc điện kháng theo mạch nối đất chung nhỏ hơn 15m thì có thể lắp kim thu sét khi điện trở suất tương đương của đất vào mùa sét nhỏ hơn 350Ùm và tuân theo các điều kiện sau:
1. Bố trí chống sét van (CSV) ngay trên các đầu ra của cuộn dây MBA 6 - 35kV hoặc cách các đầu ra không quá 5m theo chiều dài dây dẫn.
2. Phải đảm bảo nối đất từ cột đặt kim thu sét đến mạch nối đất chung bằng 3 - 4 tia.
3. Trên mạch nối đất chung cách cột có kim thu sét 3 - 5m phải đóng 2 - 3 cọc nối đất dài từ 3 đến 5m.
4. Ở các TBA đến 35kV có bố trí kim thu sét trên cột cổng MBA, điện trở của trang bị nối đất không được lớn hơn 4Ù (không tính đến các bộ phận nối đất bên ngoài mạch vòng nối đất của TBPP ngoài trời); nếu không có kim thu sét trên cột cổng MBA thì áp dụng theo Điều I.7.34 - Phần I.
5. Dây nối đất của CSV và MBA được đấu vào mạch nối đất nên bố trí sao cho điểm nối đất của CSV nằm giữa điểm nối đất của dây nối đất cột cổng có kim thu sét và điểm nối đất của MBA.
III.2.146. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào TBPP ngoài trời nếu vì lý do không lắp được kim thu sét trên kết cấu xây dựng, phải dùng cột thu sét độc lập có điện trở nối đất riêng không lớn hơn 80ôm.
Khoảng cách trong đất giữa trang bị nối đất riêng và mạch nối đất chung TBA phân phối ngoài trời cần phải bằng:
Sđ ≥0,2xRc (nhưng không nhỏ hơn 3m)
Trong đó: Sđ - khoảng cách trong đất tính bằng mét.
Rc - điện trở xung nối đất của cột thu sét độc lập tính bằng ôm khi dòng điện xung của sét là 60 kA.
Khoảng cách trong không khí từ cột thu sét độc lập có hệ thống nối đất riêng đến các phần dẫn điện của kết cấu nối đất và thiết bị của TBPP ngoài trời (TBA) phải bằng:
Sk ≥ 0,12 Rc + 0,1H (nhưng không nhỏ hơn 5m)
Trong đó: Sk: khoảng cách trong không khí tính bằng mét.
H: độ cao tới đất của đỉnh kim thu sét tính bằng mét.
Nối đất của cột thu sét độc lập có thể nối với mạch nối đất chung của TBA khi thoả mãn những điều kiện lắp kim thu sét trên các kết cấu xây dựng của TBPP ngoài trời (TBA) (xem Điều III.2.144 và 145).
Điểm đấu từ nối đất của cột thu sét độc lập (hoặc dây chống sét) vào mạch nối đất chung của TBA cách điểm nối đất từ MBA (điện kháng) vào mạch vòng đó không nhỏ hơn 15m tính theo mạch nối đất chung. Việc đấu từ nối đất độc lập vào mạch nối đất chung chung của thiết bị phân phối ngoài trời điện áp 35-110kV cần phải có 2-3 tia.
Nối đất của thu sét độc lập có lắp đèn pha phải nối vào mạch nối đất chung của TBA.
Khi không thoả mãn được các điều kiện nêu trong Điều III2.145, phải bổ sung thêm theo các yêu cầu sau:
1. Cách cột thu sét 5m phải đóng thêm 3 - 4 cọc nối đất dài 3 - 5m.
2. Nếu khoảng cách dọc theo mạch nối đất chung từ điểm nối đất của cột thu sét đến điểm nối đất của MBA (điện kháng) dài hơn 15m nhưng ngắn hơn 40m thì ở gần các đầu ra của cuộn dây đến 35kV của MBA phải đặt CSV.
Khoảng cách trong không khí từ cột thu sét độc lập có nối đất được nối vào vòng mạch nối đất chung của trạm đến các phần mang điện được xác định:
Sk ≥ 0,1 H + L
Trong đó: H - độ cao của phần dẫn điện tới mặt đất tính bằng mét.
L - chiều dài chuỗi cách điện tính bằng mét.
III.2.147. Dây chống sét của ĐDK điện áp 35kV không được nối vào kết cấu nối đất của TBA (TBPP) ngoài trời.
Dây chống sét của ĐDK không cho phép kéo vào trạm, dừng lại ở cột cuối đường dây.
Điện trở nối đất của cột cuối ĐDK 35kV trước trạm không được lớn hơn 10ôm.
Đoạn ĐDK vào trạm không có dây chống sét phải được bảo vệ bằng kim thu sét bố trí trong trạm, trên cột ĐDK hoặc gần ĐDK. Chỗ nối dây nối đất của các kết cấu có kim hoặc dây thu sét vào hệ thống nối đất chung của trạm phải cách chỗ nối của MBA (cuộn kháng) ít nhất 15m tính theo mạch nối đất chung.
Tuy nhiên, để bảo vệ sét cho đoạn dây dẫn kéo từ cột cuối ĐDK vào trạm, dây chống sét của ĐDK có thể kéo tiếp vào trạm, nhưng điểm cuối phải cách ly với đất bằng một chuỗi cách điện theo tiêu chuẩn cách điện của ĐDK 35kV.
Dây chống sét của ĐDK 110kV trở lên được nối vào kết cấu nối đất của TBA ngoài trời khi điện trở nối đất của trạm đạt tiêu chuẩn.
Từ cột có treo dây chống sét của TBA ngoài trời 110kV trở lên có dây chống sét ĐDK nối vào cần phải nối với đường nối đất chính bằng 2 - 3 tia. Ngoài ra phải đóng thêm 2 - 3 cọc nối đất dài 3 - 5 m, khoảng cách cọc với nhau và với cột này ít nhất bằng chiều dài cọc nối đất.
III.2.148. Việc bảo vệ các đoạn ĐDK nối vào TBA và TBPP ngoài trời còn phải tuân theo các điều quy định trong Chương II.5 - Phần II.
III.2.149. Không cho phép bố trí kim thu sét trên kết cấu của TBA ngoài trời trong phạm vi nhỏ hơn 15m kể từ:
ã MBA được nối bằng dây mềm hoặc thanh dẫn trần đến máy điện quay.
ã Thanh dẫn trần vào cột đỡ dây dẫn mềm nối vào máy điện quay.
Cột cổng MBA có thanh dẫn trần hoặc dây dẫn mềm nối đến máy điện quay cần phải bố trí trong phạm vi bảo vệ của cột thu sét độc lập hoặc kim thu sét đặt trên kết cấu xây dựng.
III.2.150. Khi dùng cột lắp đèn pha làm cột thu sét, đoạn dây dẫn cấp điện cho đèn pha (kể từ đoạn chui ra khỏi mương cáp tới tận cột đèn pha và dọc theo thân cột đèn pha) phải dùng cáp có vỏ kim loại, hoặc nếu cáp không có vỏ kim loại cần phải luồn trong ống kim loại. Đoạn gần cột chống sét của đường cáp này phải chôn trực tiếp dưới đất dài ít nhất10m.
Ở chỗ cáp chui vào mương cáp, các vỏ kim loại, đai thép của cáp và ống luồn cáp phải được nối vào nối đất chung của trạm.
III.2.151. Bảo vệ sét đánh trực tiếp đoạn ĐDK 35kV vào TBA 35kV có dung lượng MBA lớn hơn 1600kVA phải dùng dây chống sét. Chiều dài đoạn đường dây được bảo vệ của ĐDK 35kV từ 1 đến 2km. Đoạn đường dây đó phải đảm bảo các điều kiện sau:
ã Góc bảo vệ của dây chống sét ≤ 30o.
ã Điện trở nối đất cho phép lớn nhất của cột là 10Ù (khi điện trở suất của đất tới 100m), là 15Ù (khi điện trở suất của đất lớn hơn 100 tới 500m), là 20Ù (khi điện trở suất của đất lớn hơn 500m).
Dây chống sét phải được nối đất ở từng cột, trừ những trường hợp nêu trong Chương II.5 - Phần II.
Ở những vùng có điện trở suất lớn hơn 1000Ùm cho phép bảo vệ các đoạn ĐDK vào trạm bằng cột thu sét độc lập, điện trở nối đất của cột không quy định.
III.2.152. Ở những vùng có số giờ sét đánh trong năm không lớn hơn 60 hoặc TBA 35kV với 02 MBA công suất đến 1.600kVA hoặc 01 MBA công suất đến 1.600kVA nhưng có nguồn cấp điện dự phòng cho phụ tải từ phía hạ áp, cho phép không bảo vệ bằng dây chống sét các đoạn cuối ĐDK vào tram. Khi đó đoạn vào trạm có chiều dài không nhỏ hơn 0,5km, các cột phải nối đất với điện trở nối đất lấy theo các trị số nêu trong Điều III.2.153. Khoảng cách từ CSV đến MBA không được lớn hơn 10m.
III.2.153. Không cần đặt chống sét đường dây CS1 tại cột đầu đoạn đường dây được bảo vệ bằng dây chống sét đến trạm, tính từ phía đường dây.
Đối với ĐDK 35kV được bảo vệ bằng dây chống sét đoạn đầu trạm và vào mùa sét có thể bị cắt điện lâu dài một phía, nên đặt chống sét đường dây CS2 ở cột cổng vào trạm hoặc cột đầu tiên của ĐDK phía có thể bị cắt điện.
Khoảng cách từ CS2 đến thiết bị cắt điện không quá 40m đối với ĐDK 35kV.
Trên cột cuối của ĐDK 110 và 220kV phải nối đất các cột với điện trở không quá 5; 10; 15Ù khi đất có điện trở suất tương ứng tới 100, trên 100 tới 500, trên 500Ùm.
Ở những vùng ít sét cho phép tăng điện trở nối đất của cột ở cột cuối các ĐDK 110 - 220kV vào các TBA như sau:
+ 1,5 lần khi số giờ sét nhỏ hơn 20.
+ 3 lần khi số giờ sét nhỏ hơn 10.
Đối với các cột cuối đặt ở nơi có điện trở suất trên 1000Ùm cho phép điện trở nối đất trên 20ôm nhưng không quá 30ôm.
III.2.154. Đối với ĐDK vận hành tạm thời với điện áp thấp hơn điện áp danh định, tại cột đầu tiên của đoạn được bảo vệ nối vào trạm, tính từ phía đường dây phải đặt chống sét đường dây (CSĐD) có điện áp tương ứng với điện áp làm việc tạm thời của ĐDK. Khi không có CSĐD đúng mức điện áp hoặc không phù hợp về dòng điện ngắn mạch có thể đặt khe hở bảo vệ hoặc nối tắt một số bát của chuỗi cách điện trên 1 đến 2 cột liền nhau. Số lượng cách điện không nối tắt trong chuỗi cách điện phải đảm bảo mức cách điện phù hợp với điện áp làm việc tạm thời của ĐDK. Trên ĐDK vào trạm nằm trong vùng dùng cách điện tăng cường thì trên cột đầu tiên của đoạn ĐDK được bảo vệ đó phải đặt bộ CSĐD phù hợp với điện áp làm việc của ĐDK. Khi không có CSĐD đúng mức điện áp hoặc không đủ cắt dòng điện ngắn mạch, có thể đặt khe hở bảo vệ.
III.2.155. TBA 6kV trở lên có nối với ĐDK phải đặt CSV.
Khi chọn CSV phải phối hợp đặc tính bảo vệ của nó với cách điện thiết bị và điện áp dập tắt phóng điện của CSV phải phù hợp với điện áp tại vị trí đặt chống sét, khi chạm đất 1 pha. Khi tăng khoảng cách giữa chống sét và thiết bị cần bảo vệ để giảm số lượng chống sét cần lắp đặt, có thể dùng chống sét có đặc tính cao hơn so với yêu cầu nhưng vẫn phải phối hợp với cách điện thiết bị.
Khoảng cách theo dây dẫn từ CSV đến MBA và thiết bị càng gần càng tốt nhưng không được lớn hơn 10m.
Khi không thực hiện được yêu cầu này, việc tính toán khoảng cách cho phép lớn nhất giữa CSV và thiết bị được bảo vệ căn cứ theo số lượng đường dây và CSV nối với TBA trong chế độ làm việc bình thường. Nếu việc đặt CSV tại vị trí có khoảng cách lớn hơn khoảng cách tính toán nêu trên thì phải đặt thêm CSV trên thanh cái.
Số lượng và vị trí lắp đặt CSV cần chọn theo sơ đồ nối điện tính toán, số lượng đường dây trên không và MBA với mọi phương thức vận hành của trạm. Chế độ sự cố và sửa chữa không cần tính đến.
III.2.156. CSV có thể được nối trực tiếp với MBA (kể cả cuộn điện kháng) không qua dao cách ly.
III.2.157. Khi nối MBA với thanh cái TBPP bằng một hoặc nhiều cáp điện áp 110kV trở lên, ở điểm đấu nối cáp vào thanh cái phải đặt CSV, đầu nối đất của CSV phải nối vào vỏ kim loại của cáp.
III.2.158. Các cuộn dây hạ áp và trung áp không dùng đến của MBA (MBA tự ngẫu) phải được đấu sao hoặc tam giác và dùng CSV đấu vào từng pha. Bảo vệ các cuộn dây hạ áp không sử dụng bằng cách nối đất một trong các đỉnh của tam giác, một trong các pha của hình sao hoặc điểm trung tính, hoặc đặt CSV phù hợp với cấp điện áp ở từng pha.
Cuộn dây không dùng đến mà thường xuyên nối vào đường cáp có vỏ kim loại nối đất chiều dài 30m trở lên, không cần đặt thêm CSV.
III.2.159. Phải đặt CSV để bảo vệ điểm trung tính các cuộn dây 110 - 220kV của MBA có cách điện thấp hơn so với mức cách điện của đầu ra và vận hành với chế độ điểm trung tính không nối đất. Cấm đặt dao cách ly ở trung tính của MBA không được phép cách ly với đất.
III.2.160. Các cuộn điện kháng phân mạch 500kV phải được bảo vệ chống quá điện áp khí quyển và quá điện áp nội bộ bằng các bộ chống sét hoặc các bộ chống quá điện áp tổng hợp đặt tại các mạch của cuộn điện kháng.
III.2.161. Ở trạm phân phối điện áp 6 - 22kV khi MBA nối với thanh cái bằng cáp, khoảng cách từ CSV đến MBA và thiết bị khác không hạn chế (ngoại lệ xem Điều III.2.145). Khi nối MBA với thanh cái của trạm phân phối 6 - 22kV bằng đường dây trần, khoảng cách từ CSV đến MBA và thiết bị khác không được lớn hơn 90m.
Đoạn ĐDK điện áp 6 - 22kV vào trạm không cần bảo vệ bằng dây chống sét.
Trên đoạn ĐDK điện áp 6 - 22kV vào mùa sét có thể bị cắt điện lâu dài ở một phía thì phải đặt CSĐD trên kết cấu của trạm hoặc cột cuối của ĐDK ở phía có thể bị cắt điện lâu dài.
Khoảng cách từ CSĐD đến thiết bị cắt không được lớn hơn 15m.
Điện trở nối đất của CSĐD không được lớn hơn 10Ù khi điện trở suất của đất đến 1000Ùm và 15Ù khi điện trở suất của đất lớn hơn. Trên đoạn ĐDK điện áp 6 - 22kV vào trạm dùng cột thép và bê tông cốt thép cách trạm đến 200 - 300m cần phải nối đất với điện trở nối đất không lớn hơn 10ôm.
Để bảo vệ cho TBA điện áp 6 - 22kV nối với ĐDK điện áp 6 - 22kV phải dùng CSV bố trí cả ở phía cao áp và hạ áp.
Khi bố trí CSV cùng ngăn với máy biến điện áp thì chống sét nên đặt trước cầu chảy.
III.2.162. Đoạn cáp 35kV - 220kV nối xen với ĐDK ngắn hơn 1,5km phải được bảo vệ cả hai đầu bằng CSV. Khi chiều dài đoạn cáp từ 1,5km trở lên thì không cần đặt CSV.
Trường hợp nối ĐDK điện áp 6 - 22kV vào trạm bằng đoạn cáp dài đến 50m, ở điểm nối cáp với ĐDK phải đặt CSV.
Khi đoạn cáp dài hơn 50m thì, ở điểm nối với ĐDK nên đặt CSV.
Chống sét cần phải nối bằng đường ngắn nhất đến vỏ kim loại của cáp và cọc nối đất. Điện trở nối đất không được lớn hơn trị số nêu trong Điều III.2.161.
III.2.163. TBA có MBA công suất đến 40MVA đấu rẽ nhánh với ĐDK 35 – 110kV không có dây chống sét, khi nhánh rẽ có chiều dài ngắn, có thể bảo vệ trạm theo sơ đồ đơn giản như sau (xem hình III.2.13):
+ Đặt CSV trong trạm càng gần MBA càng tốt và không được quá 10m.
+ Bảo vệ toàn bộ chiều dài nhánh dây rẽ vào trạm bằng dây chống sét, khi chiều dài nhánh rẽ dưới 150m phải dùng dây chống sét hoặc cột chống sét bảo vệ thêm một khoảng cột của đường dây chính ở cả hai bên nhánh rẽ.
Khi chiều dài nhánh rẽ lớn hơn 500m thì không cần đặt CSĐD1. Bảo vệ TBA mà khoảng cách giữa CSV và MBA quá 10m phải theo các yêu cầu nêu trong Điều III.2.149 và III.2.155.
Cho phép dùng bảo vệ đơn giản theo yêu cầu trên cho trạm biến áp đấu vào ĐDK hiện có bằng hai đoạn nhánh rẽ vào và ra ngắn (hình III.2.14). Lúc đó MBA phải được bảo vệ bằng CSV.
Không cho phép dùng sơ đồ đơn giản để bảo vệ TBA nối vào ĐDK mới.
III.2.164. Trong vùng có điện trở suất của đất 1.000Ùm trở lên, điện trở nối đất của CSĐD1, CSĐD2 điện áp 35 - 110kV lắp đặt để bảo vệ TBA nối vào ĐDK hiện có bằng đoạn nhánh rẽ (hình III.2.13) hoặc bằng các đoạn vào và ra ngắn (hình III.2.14), có thể lớn hơn 10 nhưng không lớn hơn 30. Khi đó mạch nối đất của CSĐD2 phải nối vào mạch nối đất chung của trạm bằng các điện cực nối đất kéo dài.
III.2.165. ĐDK điện áp 35 - 110kV, ở cột rẽ nhánh có lắp dao cách ly phải lắp CSĐD. Trong mọi trường hợp CSĐD phải lắp trên cùng cột có dao cách ly về phía nguồn.
III.2.166. ĐDK được bảo vệ bằng dây chống sét trên toàn tuyến chính thì suốt chiều dài của nhánh rẽ cũng phải được bảo vệ bằng dây chống sét.
***
