BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 ( GV Nguyễn Quang Thuấn ) - CHƯƠNG 9

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

BV QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN 9.1. SÉT VÀ QUÁ TRÌNH PHÓNG ĐIỆN SÉT 1. Sét: Là sự phóng điện tia lửa trong khí quyển giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa các đám mây với đất. Khi bảo vệ chống sét cho người, các công trình và thiết bị trên mặt đất chúng ta cần quan tâm đến sự phóng điện giữa các đám mây và đất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 ( GV Nguyễn Quang Thuấn ) - CHƯƠNG 9

Chương 9. BV QUÁ ĐIỆN ÁP KHÍ QUYỂN 9.1. SÉT VÀ QUÁ TRÌNH PHÓNG ĐIỆN SÉT 1. Sét: Là sự phóng điện tia lửa trong khí quyển giữa các đám mây tích điện trái dấu hoặc giữa các đám mây với đất. Khi bảo vệ chống sét cho người, các công trình và thiết bị trên mặt đất chúng ta cần quan tâm đến sự phóng điện giữa các đám mây và đất. 2. Sự hình thành sét: Sự hình thành sét gắn liền với sự hình thành các đám 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 các tinh thể băng. Các đám mây mang điện là do kết quả của các luồng không khí mãnh liệt tách rời nhau tạo ra các điện tích trái dấu và tập trung chúng trong 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. 11/2/2011 76
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 mặt đất những điện tích dương tương ứng và tạo nên một tụ điện không khí khổng lồ. Theo đà tích luỹ các điện tích âm của đám mây, cường độ điện trường của tụ mây-đất sẽ tăng dần lên và nếu tại chỗ nào đó cường độ điện trường đạt tới trị số tới hạn 25  30 KV/cm thì không khí sẽ bị ion hoá tạo thành dòng plasma và bắt đầu trở nên dẫn điện, mở đầu cho quá trình phóng 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 điện Các giai đoạn phóng điện có thể hình dung qua dòng điện sét biến thiên theo thời gian như hình vẽ (trang bên). 11/2/2011 77
3. Quá trình phóng điện của sét is is is is t t t t GĐ phóng điện ngược GĐ phóng điện Hình thành KV ion hoá Kết thúc PĐ tiên đạo 100  v = 6.104  105 km/s mãnh liệt gần mặt đất 1000 km/s 11/2/2011 78
9.2. THAM SỐ CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT iS, KA Dòng điện sét được ghi lại bởi các máy hiện sóng cực nhanh có dạng IS đường hình vẽ. Hai tham số quan trọng nhất của IS/2 phóng điện sét là biên độ dòng điện sét IS và độ dốc đầu sóng a. đs t, s 1. Biên độ dòng điện sét s Kết quả đo lường cho thấy biên độ Dßng ®iÖn sÐt theo thời gian sét IS biến thiên trong phạm vi rộng từ vài kA đến hàng trăm kA và được phân bố theo quy luật IS IS IS   Hay: lg v I   26 ,1 thực nghiệm:  Vùng đồng bằng: 60 v I  10 e 60  Vùng trung du và miền núi: IS IS  Hay: lg vI   30 vI  10 30 IS: Biên độ dòng điện sét, kA vI: Xác suất xuất hiện sét có biên độ ≥ IS 11/2/2011 79
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: dis (kA / s ) a dt Khi tính toán, đầu sóng dòng điện sét thường được thay bằng đường thẳng xiên góc có độ dốc trung bình: Is  50kA / s atb   ds  Xác suất xuất hiện dốc đầu sóng (xác định theo thực nghiệm): a a  Cho vùng đồng bằng: a   15 , 7 Hay: lg va   36 va  10  e 36 a a a   Cho miền núi:  7 ,82 Hay: lg va   18 va  10 e 18 11/2/2011 80
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: is a is a lg v(is , a )  (  ) hay : ln v(is , a)  (  ) 60 36 26 15,7  Đối với vùng miền núi: is a lg v(is , a )  (  ) 30 18 11/2/2011 81
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 Vùng lãnh thổ Nngs (ngày/năm) Vùng xích đạo 100  150 Vùng khí hậu nhiệt đới 60  100 Vùng khí hậu ôn đới 30  50 Vùng khí hậu hàn đới
9.4. TÁC HẠI CỦA SÉT VÀ ND CƠ BẢN BẢO VỆ CS 1. Tác hại của sét • Khi sét đánh trực tiếp • Khi sét đánh gián tiếp 2. ND cơ bản bảo vệ chống sét • Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp • Bảo vệ chống sét lan truyền và cảm ứng 11/2/2011 83
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 vào năm 1752, đó là: dùng vật thu sét (kim thu sét, dây thu sét,...) đặt cao hơn vật cần bảo vệ rồi nối với hệ 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 cho công trình, thiết bị cần bảo vệ. 11/2/2011 84
Như vậy, để BVCS đánh trực tiếp thì HTCS sẽ có 3 bộ phận: 1 2 1. Kim thu sét; 2. Dây dẫn (thanh dẫn); 3. Điện cực nối đất. 3 11/2/2011 85
1. Khái quát chung (tiếp) Cột thu sét thường dùng để bảo vệ các công trình, thiết bị, nhà xưởng chống sét đánh thẳng, ngoài ra người ta còn có thể dùng phối hợp với dây chống 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 trên toàn bộ tuyến đường dây là tốt nhất trong việc bảo đảm vận hành an toàn và liên 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 bố trí dây chống sét trên toàn tuyến hay không:  Thường các đường dây có điện áp 110 KV trở lên được bảo vệ trên toàn tuyến đồng thời được phối hợp với khe hở phóng điên, chống sét ống hoặc tăng số lượng bát sứ ở những nơi hay bị sét đánh, cột vượt cao và chỗ giao chéo 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 mà bảo vệ trên các đoạn hay bị sét đánh và đoạn 1  2 km trước khi nối với trạm biến áp. 11/2/2011 86
2. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét (Franklin) Mô hình xác định phạm vi bảo vệ của cột TS: a. Nguyên lý chung: Điện cực (đầu tia tiên đạo) MFX Cột TS Tấm KL Đất Khoảng không gian gần cột thu sét mà vật được bảo vệ đặt trong đó, rất ít khả năng bị sét đánh gọi là vùng hay phạm vi bảo vệ của cột thu sét. 11/2/2011 87
Trên cơ sở nghiên cứu các mô hình, người ta thấy rằng phạm vi bảo vệ của một cột thu sét được giới hạn bởi hình nón tròn xoay có đường sinh gãy khúc ở độ cao 2h/3 (hv). Bán kính bảo vệ của cột thu sét rx bảo vệ vật ở độ cao hx được xác định bởi công thức sau: 1,6.ha rx  P h hx 2h/3 1 r h P=1 khi h  30m Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét 5,5 theo thực nghiệm P khi h  30m h 11/2/2011 88
b. Phạm vi bảo vệ của 1 cột thu sét 2h 0,2h ha  Khi hx  h: 2 3 h 2h/3 1 hx hx   rx  1,5h1  P 1,5h 0,75h 0,75h 1,5h  0,8h  rx 2h  Khi hx  h: 3  hx  rx  0,75h 1  P h   Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét đã đơn giản hoá 11/2/2011 89
c. Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét 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.  PVBV của hai cột thu sét cao bằng nhau: 0 7 ha  a 2b x  4rx 14ha  a R 0,2h h h0= h-a/7 hx 1,5h 0,75h a rx rx bx PVBV của hai cột thu sét cao bằng nhau 11/2/2011 90
 Hai cột thu sét có độ cao khác nhau: K 0,2h1 h2 h1 h0= h-a/7 1,5h1 0,75h1 1,5h2 a' a r2x r1x r1x r1x bx PVBV của hai cột thu sét không cao bằng nhau 11/2/2011 91
d. Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét D  8ha D  8ha Phạm vi bảo vệ của 3 cột thu sét Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu sét 11/2/2011 92
3. Phạm vi bảo vệ của dây thu sét 1. Phạm vi bảo vệ của 1 dây thu sét 0,2h 0,8.ha ha bx  P hx h 1 2h/3 h hx 2h 0,6h 1,2h 0,6h 1,2h  Khi hx  h: 3 hx   b x  1,2h1  P 2bx  0,8h  2h  Khi hx  h: 3  hx  Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét b x  0,6h 1   P h  11/2/2011 93
2. Phạm vi bảo vệ của 2 dây thu sét 0 R 0,2h h h0= h-a/4 hx 0,6h 1,2h 1,2h 0,6h a 11/2/2011 94
Lưu ý: 1. Vì độ treo cao trung bình của dây dẫn thường lớn hơn 2/3 độ treo cao của dây thu sét (hx > 2h/3) nên có thể không cần đề cập tới phạm 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. a DTS h = a/4 11/2/2011 95