..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN TRƯỜNG ĐỨC

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TẠO
HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO ĐƯỜNG DÂY 500KV
HÀ TĨNH – ĐÀ NẴNG NHẰM GIẢM ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. PHAN ĐÌNH CHUNG

Đà Nẵng, Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Trường Đức

MỤC LỤC

TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
TRANG TĨM 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 TỐN 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 tốn 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 tốn` 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 tốn 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 tốn 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 tốn 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 tốn 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 khơng đạt qui định:
Danh mục cơng việc để tính chi phí điện trở nối đất
Đơn giá: vật liệu , nhân công, máy thi cơng 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 chơn 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 tốn điện trở của hệ thống nối đất
đường dây.
- Xây dựng chương trình tính tốn 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 tốn 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 tốn hệ thống tiếp địa cho đường dây
(tính điện trở tản và phi phí đầu tư) cho các hình thức nối đất thơng dụng, dựa vào kết
quả tính tốn 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
tốn bổ sung hoặc tính tốn 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 tốn 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 giơng sét thường xun 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 tơng 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 vịng), khi thi cơng được lấp tiếp địa
song song với q 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 chơn 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 mịn 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 hồn cơng.
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

Khơng đạt

Cột đỡ

28

Đồi núi

3966

3T-7

53

Khơng 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


Khơng 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 khơng đạt u 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 TỐN 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
dịng 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 u 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 hồn cơng. 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 khơng 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 khơng 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 tốn này được xây
dựng cho các dạng nối đất thơng 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 tốn sử dụng cho thiết kế được tính:
ρtt = ρđo . km

(2.2)

Trong đó:

ρtt : Điện trở suất tính tốn.
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 dịng 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 dịng vào đất tốt,
đảm bảo tính ăn mịn.
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 q trình tản
dịng 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 chơn 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:



14

Hình 2.2: Nối đất kiểu tia cọc cho đường dây.
Với nối đất kiểu tia, đôi khi chúng ta không thể đạt được trị số điện trở tản yêu
cầu dù cho số tia lớn và chiều dài tia lớn. Vì vậy, người ta phải đóng thêm cọc dọc
theo thanh, giữa thanh và cọc có hàn với nhau để hình thành kiểu nối đất tia cọc.
Một hệ thống nối đất kiểu tia cọc có thể gồm nhiều tia như hình 2.2, với A là
điểm bắt tia nối đất vào cột và B điểm hàn điện giữa thanh và cọc.
Ưu điểm của nối đất tia cọc là tạo ra nhiều đường đi cho dịng điện vì vậy dịng
điện sẽ được tản vào đất nhanh hơn, cọc làm giảm được dòng sự cố nhanh vì lớp đất ở
trên cao có điện trở suất cao hơn lớp đất phía dưới. Tuy nhiên khả năng tản dòng của
thanh và cọc sẽ bị ảnh hưởng lẫn nhau, nếu khoảng cách giữa các cọc bé thì khả năng
tản dòng của các cọc trở nên kém.
-Theo [2], điện trở nối đất của 01 cọc
(

)

(2.5)

Trong đó:
Rc: Điện trở nối đất của cọc.
d: đường kính của cọc (0.02-0.05 m). d=0.95b với b là bề rộng của sắt góc nếu
dùng sắt góc và d=b/2 nếu là sắt dẹt.
h: Độ sâu đỉnh cọc. h=(0.5-0.8 m)
l: Chiều dài của cọc. l=2-3m
t: Độ chôn sâu tương đương. t=h+l/2.
-Điện trở nối đất của 01 thanh nằm ngang:

Điện trở nối đất của 01 thanh nằm ngang được tính giống như trường hợp nối đất hình
tia (2.3)
-Điện trở nối đất của hệ cọc và thanh liên kết với nhau:
(2.6)


15
Trong đó:
Rtc: Điện trở nối đất của hệ thanh cọc.
Rt: Điện trở nối đất của thanh.
Rc: Điện trở nối đất của cọc.
: Số cọc trong 1 tia.
ηt: Hệ số sử dụng của thanh khi khơng có cọc.
ηc: Hệ số sử dụng của cọc khi khơng có thanh.
-Điện trở nối đất của nhiều tia cọc:
(2.7)
Trong đó:
Rht: Điện trở nối đất của hệ thống.
Rtc: Điện trở nối đất của 01 tia cọc.
n: Số tia sử dụng.
: Hệ số sử dụng của hệ thống nhiều tia. Khi số tia càng nhiều thì hệ số sử
dụng càng bé.
2.2.3. Nối đất kiểu tia cọc sử dụng GEM:
Trong nhiều trường hợp, việc giảm điện trở xuống dưới mức u cầu là khó
khăn, chi phí để giảm giá trị điện trở nối đất xuống dưới giá trị yêu cầu là lớn [5]. Các
giải pháp thông thường là tăng số lượng thanh và cọc nối đất bằng kim loại, hoặc bổ
sung thêm muối, than, và các chất dẫn điện khác vào xung quanh thanh và cọc. Giải
pháp này thật ra cực kỳ tốn kém mà không bền vững, vì than, muối có thể bị rửa trơi
qua một thời gian không dài (1-2 năm).
Gần đây, giới khoa học đã tìm ra một loại hóa chất bền vững với thời gian,

không bị rửa trôi, không làm hại môi trường. Họ dùng các điện cực kim loại nhỏ
(đường kính cỡ 12-18 mm) chơn trong đất, sau đó phủ hóa chất dẫn điện ra ngồi.
Trong mơi trường ẩm, hóa chất đó tự liên kết thành một khối với điện cực kim loại
để tạo ra một điện cực biểu kiến mới có đường kính đến 100 – 200 mm. Vì thế giá
trị điện trở nối đất được giảm một cách rõ rệt, có thể từ 50% đến 90%.
Hóa chất đó, trong tiếng Anh, được goi là GEM (Ground Enhancing Material).
Bột GEM là hóa chất cấu tạo chủ yếu từ bột than chì, ximăng pooclăng, khi thi
công trộn với nước đổ lên vùng các điện cực tạo nên một lớp keo hồ cứng đồng nhất,


16
không bị rửa trôi và tồn tại dưới đất nhiều năm. Điện trở suất của GEM thường nhỏ
hơn 12Ω.cm tùy thuộc vào hãng sản suất. Vì vậy người ta tận dụng bột GEM để bao
phủ xung quanh điện cực nhằm giảm điện trở nối đất của điện cực.
Ưu điểm:
Độ bền cao
GEM khơng bị biến tính hay phân hủy theo thời gian sử dụng.
Khơng địi hỏi phải bảo trì định kỳ hay thay thế mới sau thời gian định kỳ.
Khơng địi hỏi phải có nước thường xun để duy trì khả năng dẫn điện của
GEM
Hiệu quả giảm điện trở
Điện trở suất của đất giảm từ 50% -90%
Giá trị điện trở nối đất được giữ ổn định.
GEM có hiệu quả đối với tất cả các loại đất đặc biệt là khi đất rất khô.