chuong 6

Chương 6: Phóng điện sét và bảo vệ chống sét đánh thẳngI Hiện tượng phóng điện sét: 1 Đặc điểm: -Sét là 1 dạng phóng điện tia lửa ở trong trường không đều giữa các đám mây hoặc từ mây đế

Chương 6: Phóng điện sét và bảo vệ chống sét đánh thẳng

I) Hiện tượng phóng điện sét:

1) Đặc điểm:

-Sét là 1 dạng phóng điện tia lửa ở trong trường không đều

giữa các đám mây hoặc từ mây đến đất ở khoảng cách

rất lớn :trung bình 5000m -Phóng điện sét có 2 giai đoạn:

*Giai đoạn tiên đạo phát triển tự nhiên *Giai đọan tiên đạo phát triển định hướng

giai đoạn định hướng

2) Giải thích:

giai đoạn tự nhiên

Ho

Nếu gọi mật độ điện tích theo đường di là:

Thi theo định nghĩa về dòng điện ta có 

v

is  

(Tính khi sét đánh vào nơi nối đất tốt (R=0) )

0



R

Khi

R Z

Z R

i R

i

o

o s

s







(

Zo là tổng trở của khe sét ( )200 

Sét đánh vào dây dẫn thì dòng điện sĩt

2 2

).

0

dd o

o s

dd

i Z

Z

Z R

i









400

dd

Z

Với

3) Các tham số của phóng điện sét:i s

a : Độ đốc của dòng điện sét

t

is=at

Is

ds



Is : biên độ của dòng điện sét

ds

t  



ds



t >

-Biên độ của dòng điện sét : Is

i





- Độ dốc của dòng điện sét :

a





:is =ct

4) Cường độ hoạt động của sét:

Theo từng vùng hay từng địa phương thì người ta biểu thị cường độ hoạt động của sét bằng số ngày hoặc số giờ có sét hằng năm

Ngày có sét: là ngày có sét xuất hiện ít nhất 1 lần từ 0h đến 24h

Vùng xích đạo: 100-150 ngày/nămVùng nhiệt đới: 75-100 ngày/năm Vùng ôn đới: 30-50 ngày/năm

-Mậtü độ sét : ms là số lần sét đánh xuống 1 km2 mặt đất trong 1 ngày sét

ms = (0,1 - 0,15) lần/

km2 ngày

II) Bảo vệ chống sét đánh thẳng (trực tiếp):

Dùng hệ thống thu sét:

-Bộ phận thu sét :kim ,dây -Bộ phận nối đất

-Bộ phận liên lạc (dây nối dất)

1) Xác định phạm vi bảo vệ của 1 cột chống sét:

MFX

h

R =3,5h

Ho =20h :độ cao định hướng

1,6h

Để xác định bán kính bảo vệ ở thì ông ta đưa vào mô hình 1 cây kim có độ cao la hx Cho kim di chuyển thì sẽ xác định dược bán kính bảo vệ tới

hạn rx

) 0 (h x 

h h

h

h r

x

x x







1

6 , 1

rx

Phương trình xác định bán

kính bảo vệ:

h

h x

3

2



1



p

p h

h h

8 , 0

1 (

5 ,



h

h x

3

2

h

h h

x  0 , 75 ( 1  )

m

h 30

h

hx 1.5h 0.75h 0.75h 1.5h

h

2/3h 0.8h

2) Xác định phạm vi bảo vệ của 2 cột chống sét:

Khu vực có xác suất 100% phóng điện vào cột chống sét có bán kính R= 3,5h Như vậy nếu như có 2 cột thu sét đặt cách nhau 1 khoảng a = 7h thì mọi điểm trên mặt đất nằm giữa 2 cột sẽ không

bị sét đánh

Từ đó suy ra rằng nếu

2 cột TS đặt cách

nhau 1 khoảng a<

7h thì nó sẽ bảo

vệ được độ cao

ho nằm giữa 2

cột thoả mãn

điều kiện: 7

a h

h o  

3) Xác định phạm vi bảo vệ của nhiều cột chống sét:

Nếu công trình có độ cao hx nằm bên

trong đa giác hình thành bởi các cột sẽ được bảo vệ an toàn nếu thoả mãn

điều kiện sau đây:

Trong đó

D là

dường

kính ngoại

tiếp đa

giác

) (

D

rx

rx

rox1

rox2

rox3

rox4

4) Xác định phạm vi bảo vệ của 1dây chống sét:

bx bx

hx



Phương trình xác định bề rộng

bảo vệ:

h

3

2

h

h h

8 , 0

1 (

2 ,



h

h x

3

2

h

h h



0

0 25

20 





Thông thường dây chống sét dùng bảo vệ cho

dây dẫn mà do đó người ta không

quan tâm đến bề rộng của phạm vi bảo vệ mà

chủ yếu là quan tâm đến góc bảo vệ ( )

cs

h

3

2





Góc bảo vệ ( )là góc giữa đường thẳng

thẳng đứngđi qua dây chống sét và đường

thẳng nối liền giữa dây chống sét và dây dẫn



Có thể tính được trị số giới hạn

của góc bảo vệ



6 , 0 6

,

0





h

h

tế

0

20 





bx bx

hx

0

0 25

20 





5) Xác định phạm vi bảo vệ của

2dây chống sét:

Nếu 2dây TS đặt cách nhau 1 khoảng s mà s< 4h thì nó sẽ bảo vệ được độ cao ho nằm giữa

2 dây thoả mãn điều kiện:

4

s h

h o  

o

31 31o

s

ho

s

Ho

III) Các yêu cầu kỹ thuật bảo vệ sét đánh thẳng (trực tiếp) bằng hệ thống thu sét:

1) Công trình cần được bảo vệ an toàn phải nằm gọn trong phạm vi bảo vệ của hệ thống chống sét

- Đối với hệ thống điện và trạm phân phối có U 110 kV do có mức cách điện cao cho nên có thể cho phép đặt hệ thống thu sét ngay trên bản

thân công trình

2) Hệ thống thu sét có thể đặt ngay trên bản thân công trình hoặc đặt

cách ly với công trình tuỳ thuộc vào

III) Các yêu cầu kỹ thuật bảo vệ sét đánh thẳng (trực tiếp) bằng hệ thống thu sét:

-Đối với hệ thống điện và trạm phân phối có U 35kV thì phải đặt hệ thống thu sét cách ly với công trình

Xác định Sk ,Sđ để không gây phóng điện ngược Điện áp tại A : UA=Is.Rxk

Điện áp tại B :

UB =Is.Rxk + L AB. di dt s

dt

di h

L R

x o xk

S 





Để không gây phóng điện ngược từ

B đến công trình (không khí) thì:

Cường độ điện trường trung bình trong khoảng không gian đó phải nhỏ hơn cường độ bắt đầu gây phóng điện

trong không khí

2

cpk K

S

u



Suy ra :

2

cpk

B k

E

u

S 

2

.

cpk

x o xk

s k

E

a h

L R

I

S  

3) Dây nối đất trong hệ

thống thu sét:

Tương tự để không gây phóng điện trong đất (từ A đến công trình)

Phải đảm bảo tiết diện để thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt và chống ăn mòn

Nếu dây có đường kính bằng 10 mm trở

lên thì đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt

cpd d

A E S

u



cpd

A d

E

u

S 

cpd

xk

s d

E

R I

S 