Luận văn thạc sĩ thiết bị mạng và nhà máy điện đánh giá hiệu quả của việc sử dụng chất gem ground enhancement material trong hệ thống nối đất

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết bị mạng và nhà máy điện đánh giá hiệu quả của việc sử dụng chất gem ground enhancement, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp

• Tác giả: Phan Trọng Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Hồ Văn Nhật Chương
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện
• Đề tài: Đánh Giá Hiệu Quả Của Việc Sử Dụng Chất Gem (Ground Enhancement Material) Trong Hệ Thống Nối Đất
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về chất gem ground enhancement material

Chất gem ground enhancement material (GEM) là một giải pháp công nghệ tiên tiến nhằm cải thiện hiệu suất của hệ thống nối đất. Trong các hệ thống điện, việc đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị là rất quan trọng. Nối đất giúp giảm thiểu nguy cơ điện giật và bảo vệ thiết bị khỏi các sự cố điện. Tuy nhiên, việc đạt được điện trở nối đất thấp thường gặp nhiều khó khăn, đặc biệt trong điều kiện đất không thuận lợi. GEM được thiết kế để cải thiện tính chất của đất, làm giảm điện trở suất, từ đó nâng cao hiệu quả của hệ thống nối đất. Sự ra đời của GEM không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn về mặt kinh tế, giảm chi phí cho các giải pháp nối đất truyền thống. Theo nghiên cứu, GEM có thể giúp giảm đáng kể điện trở nối đất, từ đó cải thiện tính ổn định của hệ thống điện.

II. Đánh giá hiệu quả của GEM trong hệ thống nối đất

Việc đánh giá hiệu quả của chất GEM trong hệ thống nối đất có thể được thực hiện thông qua nhiều chỉ tiêu khác nhau. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng GEM giúp giảm điện trở nối đất một cách đáng kể. Trong các thử nghiệm, điện trở nối đất của hệ thống sử dụng GEM thấp hơn so với hệ thống không sử dụng. Điều này có nghĩa là dòng điện sự cố có thể dễ dàng tản ra đất, giảm nguy cơ gây hư hại cho thiết bị và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Hơn nữa, việc sử dụng GEM còn giúp tiết kiệm chi phí cho các giải pháp nối đất phức tạp như cọc và thanh nối đất lớn hơn. Theo tiêu chuẩn IEEE 80-2000, việc áp dụng GEM trong thiết kế hệ thống nối đất đã cho thấy sự cải thiện rõ rệt về hiệu suất và an toàn.

III. Ứng dụng thực tiễn của GEM trong ngành điện

Chất GEM không chỉ đơn thuần là một sản phẩm hóa học mà còn là một giải pháp công nghệ quan trọng trong ngành điện. Ứng dụng gem ground enhancement material trong các trạm biến áp và hệ thống điện đã cho thấy những lợi ích rõ rệt. Việc áp dụng GEM giúp cải thiện đáng kể độ bền và độ tin cậy của hệ thống điện, đặc biệt là trong các khu vực có điều kiện đất yếu hoặc độ ẩm cao. Ngoài ra, GEM còn có thể được sử dụng trong các dự án xây dựng mới, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng GEM có thể giảm thiểu nguy cơ sự cố điện, từ đó bảo vệ thiết bị và đảm bảo an toàn cho con người. Chính vì vậy, GEM đã trở thành một phần không thể thiếu trong thiết kế và thi công hệ thống nối đất hiện đại.

IV. Kết luận và khuyến nghị

Luận văn đã chỉ ra rằng gem ground enhancement material là một giải pháp hiệu quả cho việc cải thiện hiệu suất của hệ thống nối đất. Việc đánh giá hiệu quả của GEM không chỉ dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật mà còn trên khía cạnh kinh tế. Các kết quả thu được từ nghiên cứu cho thấy rằng GEM có thể giảm điện trở nối đất một cách hiệu quả, từ đó nâng cao độ an toàn cho hệ thống điện. Để tối ưu hóa việc sử dụng GEM, cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn về tính năng và ứng dụng của nó trong các điều kiện khác nhau. Khuyến nghị cho các nhà thiết kế và kỹ sư là nên xem xét việc áp dụng GEM trong các dự án nối đất tương lai để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống điện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN TRỌNG TUẤN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG CHẤT GEM (GROUND ENHANCEMENT MATERIAL) TRONG HỆ THỐNG NỐI ĐẤT Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện Mã số: 60 52 50 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2013 i CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học : TS. HỒ VĂN NHẬT CHƢƠNG (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 :.

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :. Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG BỘ MÔN QUẢN LÝ ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHAN TRỌNG TUẤN MSHV: 11820131 Ngày, tháng, năm sinh: 02/09/1989 Nơi sinh: Cà Mau Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện Mã số : 60 52 50 I. TÊN ĐỀ TÀI : ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG CHẤT GEM (GROUND ENHANCEMENT MATERIAL) TRONG HỆ THỐNG NỐI ĐẤT II.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Khảo sát và đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sử dụng hóa chất cải tạo đất GEM trong hệ thống nối đất nói chung, cụ thể là hiệu quả kinh tế của GEM trong từng hệ thống thống nối đất đơn giản chỉ bao gồm cọc, thanh, hệ phức hợp cọc thanh và hệ thống nối đất cho trạm biến áp AC theo tiêu chuẩn IEEE 80-2000. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/01/2013 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS.

HỒ VĂN NHẬT CHƢƠNG Tp. HCM, ngày tháng năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA QUẢN LÝ NGÀNH (Họ tên và chữ ký) iii LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Hồ Văn Nhật Chƣơng, và các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện-Trƣờng Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, những ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, cung cấp những tài liệu quý giá và đã giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô, những ngƣời đã giảng dạy và truyền đạt cho em những tri thức khoa học giúp em trƣởng thành trong suốt quá trình theo học cao học. Vô cùng biết ơn đến Cha, Mẹ và gia đình đã luôn là chỗ dựa vững chắc về vật chất lẫn tinh thần, đã tạo mọi điều kiện để con đƣợc học tập, trƣởng thành cho đến ngày hôm nay.

Xin gửi lời cảm ơn đến các Anh, Chị và bạn bè cùng lớp Thiết bị, mạng và nhà máy điện khóa 03 (tại trƣờng Đại học Cần Thơ) đã giúp đỡ tôi quá trình học tập và làm luận văn này. Cần Thơ, tháng 06 năm 2013 Phan Trọng Tuấn iv TÓM TẮT Nối đất trong hệ thống điện nói chung và trong trạm biến áp nói riêng là một đề tài đã đƣợc nghiên cứu từ rất lâu, nhằm phục vụ cho việc bảo đảm an toàn cho con ngƣời, thiết bị cũng nhƣ đảm bảo tính ổn định cho một một hệ thống điện. Dựa theo mục đích của nối đất mà ta chia nối đất ra thành ba loại: nối đất làm việc, nối đất an toàn và nối đất chống sét. Ở mỗi một kiểu nối đất có một yêu cầu giá trị điện trở tối thiểu riêng.

Và để đạt đƣợc giá trị điện trở đó là một vấn đề khó cho các nhà thiết kế. Thông thƣờng ngƣời ta sử dụng cọc và thanh nối đất to hơn hoặc dài hơn để đạt đƣợc giá trị điện trở mong muốn. Nhƣng phƣơng pháp đó cần kinh phí rất lớn. Chính vì vậy mà một hóa chất làm giảm điện trở đất ra đời - GEM (Ground Enhancement Material) nhằm làm giảm điện trở suất của lớp đất bao quanh cọc hoặc thanh nối đất.

Từ đó làm giảm điện trở nối đất, giúp dòng sự cố dễ dàng tản trong đất hơn. Dù đã xuất hiện cách đây khá lâu nhƣng hiệu quả kinh tế của GEM trong việc làm giảm điện trở nối đất vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu rộng rãi. Vì vậy luận văn này đi vào nghiên cứu, tính toán và đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sử dụng chất GEM trong hệ thống nối đất nói chung và lƣới nối đất trong trạm biến áp xoay chiều nói riêng theo tiêu chuẩn IEEE 80-2000. v ABSTRACT Grounding of power systems in general and in particular substation is a topic has been studied for a long time, to serve for ensuring the safety of people, equipment and ensure stability for an power system.

Based on the purpose of grounding, grounding is divided into three categories: working grounding, safe grounding and lightning grounding. In each of these types has a different minimum grounding resistance values. To achieve this resistance value is a difficult problem for designers. Normally, people use bigger or longer grounding rods and bars to get the desired resistance value.

But such methods need very large budget. Therefore, a chemical material that reduces the soil resistivity was born - GEM (Ground Enhancement Material) to decrease the resistivity of the soil surrounding the grounding rods or bars. This decreases the earth resistance and helps fault currents flow into the ground more easily. Although GEM has appeared for a long time, but its economic efficiency in reducing grounding resistance has not been extensively studied.

So, This thesis will research, calculate and evaluate the economic efficiency of the use of GEM in general grounding system and particular grounding grid in AC substation followed by IEEE 80-2000 standard. vi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Cần Thơ, ngày tháng 06 năm 2013 Phan Trọng Tuấn vii MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ.

ii LỜI CẢM ƠN. v LỜI CAM ĐOAN .vi MỤC LỤC. vii Chƣơng 1: TỔNG QUAN. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu.

Các công trình nghiên cứu có liên quan. 4 Chƣơng 2: HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CỦA TRẠM BIẾN ÁP XOAY CHIỀU THEO TIÊU CHUẨN IEEE 80-2000. Bƣớc 1: Diện tích lƣới và điện trở suất của đất. Bƣớc 2: Kích cỡ dây dẫn nối đất.

Bƣớc 3: Tiêu chuẩn điện áp tiếp xúc và điện áp bƣớc. Bƣớc 4: Thiết kế ban đầu. Bƣớc 5: Xác định điện trở của lƣới nối đất. Bƣớc 6: Dòng điện lƣới cực đại.

Bƣớc 8: Điện áp lƣới và điện áp bƣớc. Bƣớc 9: So sánh điện áp lƣới Em và điện áp tiếp xúc cho phép Etouch. Bƣớc 10: So sánh Es và điện áp bƣớc cho phép Estep. Bƣớc 11: Thay đổi thiết kế sơ bộ.

Bƣớc 12: Thiết kế chi tiết cho lƣới. 12 Chƣơng 3: CÁC MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CÓ SỬ DỤNG HÓA CHẤT CẢI TẠO ĐẤT GEM. Điện trở nối đất của cọc thẳng đứng. Hố khoan có dạng hình trụ tròn.

Hố khoan có dạng hình hộp chữ nhật. Điện trở của điện cực nối đất ngang. Hố khoan có dạng hình trụ tròn. Hố khoan có dạng hình hộp chữ nhật.

Điện trở nối đất của điện cực chôn nổi. Khi chƣa sử dụng hóa chất cải tạo đất. Khi sử dụng hóa chất cải tạo đất. Quy đổi thanh (cọc) có sử dụng hóa chất cải tạo đất thành môi trƣờng đất tƣơng đƣơng.

Điện trở nối đất của hệ phức hợp thanh và cọc (hình 3. 24 Chƣơng 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA VIỆC SỬ DỤNG GEM TRONG CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT ĐƠN GIẢN. Đối với điện trở nối đất của cọc thẳng đứng. Trƣờng hợp hệ thống gồm một cọc nối đất.

Khi chƣa sử dụng GEM. Trƣờng hợp hệ thống gồm hai cọc nối đất. Khi chƣa sử dụng GEM. Khi sử dụng GEM.

Trƣờng hợp hệ thống gồm ba cọc nối đất. Khi chƣa sử dụng GEM. Khi sử dụng GEM. Đối với điện trở nối đất của thanh nằm ngang.

Trƣờng hợp hệ thống gồm một thanh nối đất. Khi chƣa sử dụng GEM. Trƣờng hợp hệ thống gồm hai thanh nối đất. Khi chƣa sử dụng GEM.

Trƣờng hợp hệ thống gồm ba thanh nối đất. Khi chƣa sử dụng GEM. Đối với điện trở nối đất của hệ phức hợp gồm thanh và cọc. Khi chƣa sử dụng GEM.

Khi sử dụng GEM .75 Chƣơng 5: HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA GEM TRONG HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP XOAY CHIỀU THEO TIÊU CHUẨN IEEE 80-2000. Đối với lƣới dạng hình vuông. Lƣới dạng hình vuông không có cọc tiếp đất. Khi chƣa sử dụng GEM.

Lƣới dạng hình vuông với cọc tiếp đất. Khi chƣa sử dụng GEM. Khi sử dụng GEM. Đối với lƣới dạng hình chữ nhật.

Lƣới dạng hình chữ nhật không có cọc tiếp đất. Khi chƣa sử dụng GEM. Lƣới dạng hình chữ nhật với cọc tiếp đất. Khi chƣa sử dụng GEM.

Khi sử dụng GEM. Đối với lƣới dạng hình chữ L. Lƣới dạng hình chữ L không có cọc tiếp đất. Khi chƣa sử dụng GEM.

Lƣới dạng hình chữ L với cọc tiếp đất. Khi chƣa sử dụng GEM. Khi sử dụng GEM .97 Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Đóng góp của Luận văn.

Hƣớng phát triển của đề tài .100 TÀI LIỆU THAM KHẢO.103 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG.171 xi PHỤ LỤC HÌNH Hình 3. Nối đất thẳng đứng với hố khoan hình trụ tròn có lớp GEM. Nối đất thẳng đứng với hố khoan hình chữ nhật có lớp GEM. Nối đất nằm ngang với hố khoan hình trụ tròn có lớp GEM.

Nối đất nằm ngang với hố khoan hình chữ nhật có lớp GEM. Hệ phức hợp gồm thanh và cọc. Giá vật tư theo đường kính cọc khi chưa dung GEM (1 cọc). Giá vật tư theo bề dày hóa chất C ứng với các giá trị chiều dài cọc.

Giá vật tư theo điện trở nối đất ở các trường hợp chỉ sử dụng cọc sắt và chỉ sử dụng cọc đồng (1 cọc). Giá vật tư theo đường kính cọc khi chưa dùng GEM (2 cọc). Giá vật tư theo C ứng với các giá trị chiều dài cọc (2 cọc). Giá vật tư theo Rth ở trường hợp sử dụng cọc Fe và Cu (2 cọc) .