Tài liệu thiết kế chống sét, thiết kế chống sét trong hệ thống cung cấp điện

Sét:Là sự phóng điện tia lửa trong khí quyển giữa các đám mây tích điệntrái dấu hoặc giữa các đám mây với đất.Khi bảo vệ chống sét cho người, các công trình và thiết bị trên mặtđất chúng ta cần quan tâm đến sự phóng điện giữa các đám mây và đất.

Chương 9 BV QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN

mây giông Các đám mây giông tạo thành do các luồng khôngkhis nóng ẩm

từ mặt đất bốc lên đi vào vùng nhiệt độ âm, hơi nước ngưng tụ thành cáctinh thể băng Các đám mây mang điện là do kết quả của các luồng khôngkhí mãnh liệt tách rời nhau tạo ra các điện tích trái dấu và tập trung chúngtrong các phần khác nhau của đám mây

Các kết quả quan trắc cho thấy, 80% phần dưới của mây có cực tính âm, còn

ở phần trên của đám mây thường tích các điện tích dương

12/19/2015 2

9.1 SÉT VÀ QUÁ TRÌNH PHÓNG ĐIỆN SÉT

3 Quá trình phóng điện của sét

Phần dưới các đám mây giông được tích điện âm, do đó cảm ứng trên mặtđất những điện tích dương tương ứng và tạo nên một tụ điện không khíkhổng lồ Theo đà tích luỹ các điện tích âm của đám mây, cường độ điệntrường của tụ mây-đất sẽ tăng dần lên và nếu tại chỗ nào đó cường độ điệntrường đạt tới trị số tới hạn 25  30 KV/cm thì không khí sẽ bị ion hoá tạothành dòng plasma và bắt đầu trở nên dẫn điện, mở đầu cho quá trìnhphóng điện của sét

Phóng điện sét có thể chia làm 3 giai đoạn chính:

Phóng điện tiên đạo

Phóng điện ngược (phóng điện chủ yếu)

Kết thúc quá trình phóng điệnCác giai đoạn phóng điện có thể hình dung qua dòng điện sét biến thiên theothời gian như hình vẽ (trang bên)

3 Quá trình phóng điện của sét

Hai tham số quan trọng nhất của phóng điện sét là biên độ dòng điện sét IS và độ dốc đầu sóng a.

1 Biên độ dòng điện sét

Kết quả đo lường cho thấy biên độ sét IS biến thiên trong phạm vi rộng từ vài kA đến hàng trăm kA

và được phân bố theo quy luật thực nghiệm:

30

10

S I I

10

S

S I I

9.2 THAM SỐ CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT

2 Độ dốc đầu sóng

Trong trường hợp tổng quát, độ dốc đầu sóng a được định nghĩa là đạo hàm của dòng điện sét theo thời gian:

) /

( kA s dt

di

a  s 

7 , 15 36

10

a a

I a

12/19/2015 6

9.2 THAM SỐ CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT

• Trong tính toán có khi cần phải đồng thời xét đến cả hai yếu tố: Biên độ dòng điện sét và độ dốc đầu sóng, ta dùng xác suất phối hợp:

 Đối với vùng đồng bằng:

) 7 , 15 26

( )

, ( ln :

) 36 60

( )

, (

( )

, (

s   

9.3 CƯỜNG ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA SÉT

Cường độ hoạt động của sét tại các vùng lãnh thổ (hoặc khí hậu) có thể được biểu thị thông qua 2 đại lượng nngs và mS

• Số ngày sét trong năm nngs

Theo đề tài KC.03.07 nước ta có: nngs = 100; nngsmax = 114

• Mật độ sét mS (là số lần có sét đánh trên 1km2 diện tích ứng với 1ngày có sét)

Thường mS = 0,1  0,15

Vậy số lần sét đánh trên diện tích 1km2 mặt đất trong 1 năm sẽ là:

Nj =mS nngs = (0,1  0,15) nngs

9.5 B.VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP

1 Khái quát chung

Để hạn chế thiệt hại về người và của do sét đánh trực tiếp có nhiều biện pháp ngày càng hoàn thiện nhưng đều dựa vào nguyên lý cổ điển do Franklin phát minh ra

thống nối đất có điện trở nhỏ bằng các dây (hoặc thanh) dẫn kim loại có tiết diện hợp lý để tản dòng điện sét.

Mục đích dùng các vật đặt cao hơn công trình, thiết

bị là để khi xuất hiện hiện mây giông, các vật thu này sẽ tập trung điện tích từ mặt đất, tạo nên một cường độ điện trường lớn giữa vật thu sét và mây sẽ định hướng phóng điện về phía mình để tạo nên một không gian an toàn

1 Khái quát chung (tiếp)

Cột thu sét thường dùng để bảo vệ các công trình, thiết bị, nhà xưởngchống sét đánh thẳng, ngoài ra người ta còn có thể dùng phối hợp với dâychống sét

Đối với các đường dây tải điện trên không dùng DCS

Để bảo vệ chống sét các đường dây tải điện, nên treo dây chống sét trêntoàn bộ tuyến đường dây là tốt nhất trong việc bảo đảm vận hành an toàn vàliên tục cung cấp điện nhưng làm như vậy rất tốn kém

Trong thực tế, tuỳ theo tầm quan trọng của đường dây mà người ta có thể bốtrí dây chống sét trên toàn tuyến hay không:

Thường các đường dây có điện áp 110 KV trở lên được bảo vệ trên toàntuyến đồng thời được phối hợp với khe hở phóng điên, chống sét ống hoặctăng số lượng bát sứ ở những nơi hay bị sét đánh, cột vượt cao và chỗ giaochéo với đường dây khác hay ở những đoạn nối với trạm

Các đường dây điện áp đến 35KV ít được bố trí bảo vệ trên toàn tuyến màbảo vệ trên các đoạn hay bị sét đánh và đoạn 1  2 km trước khi nối với trạmbiến áp

h r

x

a x





1

6 , 1

phạm vi bảo vệ của một cột thu sét được giới hạn bởi

m

h h

1,5h 0,75h

0,75h 1,5h

0,2h h

a

1

2

Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét

đã đơn giản hoá

: 3

2

h

h h



: 3

2

h

h h

Khi x 



P h

1 1,5h

rx

P h

c Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét

PVBV của hai cột thu sét cao bằng nhau

 PVBV của hai cột thu sét cao bằng nhau:

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có kích thước lớn hơn nhiều so với tổng số

PVBV của hai cột thu sét đơn nếu hai cột đặt cách nhau một khoảng a < 7h.

a h

a h

a

a x

12/19/2015 16

 Hai cột thu sét có độ cao khác nhau:

PVBV của hai cột thu sét không cao bằng nhau

r1x

bx

h0= h-a/7

h10,2h1

a'

K

d Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét

D  8ha

D  8ha

Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu sétPhạm vi bảo vệ của 3 cột thu sét

12/19/2015 18

3 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

: 3

2

h

h h

Khi x 



P h

1 1,2h

bx

: 3

2

h

h h

Khi x 



hx

h 2h/3

0,6h 1,2h

1 Phạm vi bảo vệ của 1 dây thu sét

P h

h b

x

a x





1

8 , 0

h0= h-a/4 hx

0,2h

0 R

vi bảo vệ mà biểu thị bằng góc bảo vệ .

Có thể tính toán được trị số của góc  là 310 (tg = 0,6) Thực tế đường dây sẽ được bảo vệ khi: 200 < gh < 300

2 Dây chống sét càng cao, phạm vi bảo vệ càng lớn Tuy

Theo kinh nghiệm vận hành, xác suất này được xác định như sau:

4 90

