Giáo trình kỹ thuật cao áp - Chương 1 pdf

CHƯƠNG I: HIỆN TƯỢNG PHĨNG ĐIỆN SÉT Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa đám mây dông mang điện tích với đất hoặc giữa các đám mây dông mang điện tích trái dấu nhau.. Giai đ

Trang 1

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN Nhóm môn học: CAO ÁP – VẬT LIỆU

Trang 2

Tài liệu tham khảo

 Kỹ thuật cao áp II – TS HỒNG VIỆT

 Bài tập KTCA – TS HỒ VĂN NHẬT

CHƯƠNG

 Extra High Voltage AC Transmission Engineering ( 3rd edition) – Rakosh Das Begamudre

Trang 3

MỤC TIÊU CỦA MÔN HỌC

 NGUỒN GỐC, ĐẶC ĐIỂM VÀ TÁC HẠI CỦA CÁC DẠNG QUÁ ĐIỆN ÁP XẢY

RA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

 CÁC BIỆN PHÁP ĐỂ NGĂN NGỪA,

HẠN CHẾ TÁC HẠI CỦA QUÁ ĐIỆN ÁP ĐỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ

THỐNG ĐIỆN

Trang 4

QUÁ ĐIỆN ÁP(OVERVOLTAGE) ?

LÀ THÀNH PHẦN ĐIỆN ÁP CÓ THỜI GIAN BIẾN THIÊN RẤT NGẮN ( 10-6 s)

VÀ BIÊN ĐỘ LỚN

Trang 5

NGUỒN GỐC SINH RA QUÁ

ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG

ĐIỆN?

HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN SÉT

QUÁ TRÌNH ĐÓNG CẮT CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

CÁC SỰ CỐ XẢY RA TRONG HỆ THỐNG

Trang 6

CHƯƠNG I:

HIỆN TƯỢNG PHĨNG ĐIỆN SÉT

Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa đám mây dông mang điện tích với đất hoặc giữa các đám mây dông mang điện tích trái dấu nhau Điện áp giữa mây dông và đất có thể đạt tới trị số hàng chục, thậm chí hàng trăm triệu volt Chiều dài trung bình của khe sét khoảng 3 – 5 km, phần lớn chiều dài đó phát triển trong các đám mây dông.

Trang 7

1.1 NGUỒN GỐC SINH RA PHÓNG ĐIỆN SÉT

Trang 8

1.2 CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN SÉT

Trang 9

Phóng

điện sét

mây-đất

Phóng điện bên trong đám mây

Phóng điện mây-mây

Trang 10

1.3 MỘT SỐ HÌNH ẢNH PHÓNG ĐIỆN SÉT

Trang 24

Giai đoạn 1

Thoạt tiên xuất phát từ mây dông một dãy sáng mờ kéo dài từng đợt gián đoạn về phía mặt đất với tốc độ trung bình khoảng 105 – 107 m/s Đây là giai đoạn phóng điện tiên đạo từng đợt được gọi là tiên đạo bậc

1.4 CÁC GIAI ĐOẠN PHĨNG ĐIỆN SÉT

Trang 25

Giai đoạn 1

Kênh tiên đạo là một dòng plasma mật độ điện tích không cao lắm, khoảng 1013 – 1014 ion/m3 Một phần điện tích âm tràn vào kênh và phân bố tương đối đều dọc theo chiều dài của nó

Trang 26

Giai đoạn 1

D i tác dụng của điện trường của điện tích âm trên ưới tác dụng của điện trường của điện tích âm trên đám mây và trong kênh tiên đạo, vùng đất bên dưới sẽ có sự tập trung các điện tích cảm ứng trái dấu

Vị trí tập trung điện tích cảm ứng có thể ngay bên dưới đám mây, hay ở những nơi có điện dẫn cao

Trang 27

Giai đoạn 1

Trong giai đoạn đầu, hướng phát triển của các tia tiên đạo là ngẫu nhiên tuân thủ theo nguyên tắc là phát triển theo hướng có cường độ điện trường cao nhất

Trang 28

Giai đoạn 1

Khi kênh tiên đạo đạt đến một độ cao nhất định, gọi là độ cao định hướng, thì hướng phát triển của tia tiên đạo sẽ chịu ảnh hưởng của các vật bên dưới mặt đất, nơi có sự tập trung điện tích cảm ứng cao

Do đó, vị trí đổ bộ của dòng sét có tính chọn lọc

Trang 29

Giai đoạn 1

Ở các vị trí tập trung điện tích trái dấu với mật độ cao, cường độ điện trường cục bộ trong không khí tại đó cao làm xuất hiện sự ion hóa không khí, tạo nên dòng tiên đạo phát triển từ bên dưới hướng lên đám mây, chiều dài của kênh tiên đạo ngược này có thể lên đến vài trăm m Đây chính là quá trình phóng điện đón sét, tạo điều kiện định hướng dòng sét vào vị trí đó

Trang 30

Giai đoạn 2

Giai đoạn phóng điện chính, hay phóng điện ngược

Khi kênh tiên đạo xuất phát từ đám mây dông

tiếp cận mặt đất hay kênh tiên đạo ngược, cường độ điện trường trong khoảng cách khí tăng cao gây ion hóa mãnh liệt không khí dẫn đến sự hình thành dòng plasma mới, có mật độ điện tích tăng cao hơn nhiều so với ban đầu 1016 đến 1019 ion/m3

Trang 31

Giai đoạn 2

Các điện tích cảm ứng dưới mặt đất tràn lên trung hòa các điện tích trong kênh tiên đạo từ đám mây

Các điện tích cảm ứng này tiếp tục đi theo đường của phóng điện tiên đạo ban đầu, tiếp tục hướng lên đám mây, hình thành nên

kênh phóng điện chính

Trang 32

Giai đoạn 2

Mật độ điện tích trong kênh phóng điện chính rất cao, làm đốt nóng mãnh liệt kênh phóng điện này, nhiệt độ có thể lên tời 2-3 chục ngàn độ C(gấp 3 lần nhiệt độ bề mặt mặt trời) Chính vì vậy, kênh phóng điện chính sáng chói chang, mà ta thấy dưới dạng các

tia chớp

Trang 33

Giai đoạn 2

Với lượng nhiệt khổng lồ này, lớp không khí xung quanh kênh phóng điện chính bị đốt nóng, giản nở đột ngột tạo ra những đợt sóng âm mãnh liệt, mà ta gọi là sấm

Trang 34

Giai đoạn 2

Khi kênh phóng điện chính lên đến đám mây dông, dòng sét có giá trị lớn nhất, đây chính là dòng ngắn mạch khoảng cách khí giữa mây và đất, có giá trị trong khoảng từ 1kA đến hàng trăm kA

Trang 35

Giai đoạn 3

Giai đoạn kết thúc

Khi kênh phóng điện chính lên đến đám mây dông, các điện tích cảm ứng từ mặt đất lên theo, tràn vào và trung hòa các điện tích trái dấu trên đám mây, các điện tích (âm) còn thừa trên đám mây sẽ theo kênh phóng điện chạy xuống mặt đất

Dòng sét có trị giảm dần

Trang 36

1-Giai đoạn phóng điện tiên đạo

Trang 38

Phòng thí nghiệm nghiên cứu về hiện tượng phóng điện sét

Trang 39

1.5 CÁC THÔNG SỐ DÒNG ĐIỆN SÉT

Trang 40

Biểu thức toán học được viết như sau

Trong đó : I : hằng số có thứ nguyên là dòng điện (kA).

1, 2 : hằng số có thứ nguyên là thời gian (µs)  đs : thời gian đầu sóng (µs).

 s : thời gian sóng (µs).

1.5 CÁC THƠNG SỐ DỊNG ĐIỆN SÉT

I

( / )

m ds

Trang 41

Xác suất xuất hiện dòng sét có biên độ lớn hơn Im(kA)

26

13

, ,

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Trang 42

Xác suất xuất hiện dòng sét có độ dốc đầu sóng a(kA/ µs)

15,7

7,82

, ,

Trang 43

1.6 CƯỜNG ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA SÉT VÀ MẬT ĐỘ

Mật độ sét là số lần sét đánh trung bình trên 1 đơn vị

diện tích mặt đất trong 1 ngày có dông sét: m (lần/km2.ngày sét)

Mật độ sét trung bình trong n m: ăm:

m.n (lần/km2/n m)ăm:

Trang 46

Số liệu về mật độ sét tại các địa danh ở

Việt Nam (2007)

Trang 47

Việt Nam (2007)

Trang 48

Việt Nam (2007)

Trang 49

Việt Nam (2007)

Trang 50

Việt Nam (2007)

Trang 51

Việt Nam

Trang 52

Việt Nam (2007)

Trang 53

THE END

Tiêu đề	Quá Điện Áp (Overvoltage)
Tác giả	TS. Hồng Việt, TS. Hồ Văn Nhật
Trường học	Đại học Bách Khoa TP.HCM
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Cao Áp
Thể loại	Chương
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	3,76 MB