Chương 3: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp nội dung gồm phần mở đầu, nguyên tắc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp, xác định phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét, bảo vệ chống sét bằng thu lôi, bảo vệ chống sét bằng dây chống sét và lưới thu sét.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Chương 3: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
- Ch−¬ng 3 : B¶o vÖ chèng sÐt
®¸nh trùc tiÕp
vendredi 11 mars 2011 Page 1
- 3.1. Më ®Çu
B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp dùa trªn nh÷ng hiÓu biÕt vÒ
t−¬ng t¸c gi÷ phãng ®iÖn sÐt víi c«ng tr×nh cÇn b¶o vÖ
tia tiªn ®¹o : kªnh dÉn bÞ ion ho¸, ®iÖn dÉn rÊt lín
tia tiªn ®¹o ph¸t triÓn ®Õn gÇn mÆt ®Êt, c−êng ®é ®iÖn tr−êng
trong vïng phÝa tr−íc tia tiªn ®¹o víi mÆt ®Êt gia t¨ng rÊt ®¸ng
kÓ lµm xuÊt hiÖn phãng ®iÖn ph¸t triÓn tõ mÆt ®Êt h−íng vÒ phÝa
tia tiªn ®¹o.
phãng ®iÖn cã kh¶ n¨ng x¶y ra cµng dÔ dµng nÕu ®iÖn trë
cña vËt d−íi mÆt ®Êt cµng bÐ
Phãng ®iÖn sÐt cã tÝnh chÊt chän läc : sÐt ®¸nh vµo c«ng
tr×nh cã ®é cao vµ c¸c vËt nèi ®Êt tèt cã x¸c suÊt cao h¬n so víi
c¸c c«ng tr×nh thÊp h¬n ë xung quanh
vendredi 11 mars 2011 Page 2
- 3.2. Nguyªn t¾c b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp
ý t−ëng b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp
®Þnh h−íng chÝnh x¸c tia tiªn ®¹o sÐt ®Õn nh÷ng ®iÓm
®Þnh tr−íc trªn mÆt ®Êt
cÇn chó ý tr¸nh sù ph¸ huû thiÕt bÞ do nhiÖt khi cã dßng
®iÖn sÐt ®i qua
§Ó b¶o vÖ con ng−êi vµ c¸c c«ng tr×nh nhµ cöa, c«ng
tr×nh x©y dùng... chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp cã thÓ l¾p ®Ët
c¸c kim thu sÐt trªn c¸c cét cao (cét thu sÐt), d©y thu sÐt
hoÆc l−íi thu sÐt
vendredi 11 mars 2011 Page 3
- C¸c ®−êng tr¹m biÕn ¸p do diÖn tÝch lín nªn cã thÓ b¶o b¶o vÖ
b»ng c¸c cét thu sÐt Franklin hoÆc b»ng d©y chèng sÐt
C¸c ®−êng d©y t¶i ®iÖn cao ¸p th−êng khong thÓ b¶o vÖ b»ng c¸c
cét thu sÐt Franklin. Trong tr−êng hîp nµy ng−êi ta dïng c¸c d©y
chèng sÐt, l¾p ®Æt trªn c¸c cét ë phÝa bªn trªn c¸c d©y dÉn pha vµ
®−îc nèi trùc tiÕp vµo cét.
HÖ thèng b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp (hÖ thèng thu sÐt) gåm
mét bé phËn thu ®ãn sÐt (kim thu sÐt, d©y thu sÐt)
d©y dÉn ®−a xuèng (d©y dÉn dßng ®iÖn sÐt)
m¹ng l−íi ®iÖn cùc n»m trong ®Êt ®Ó t¶n dßng ®iÖn sÐt
(hÖ thèng nèi ®Êt).
vendredi 11 mars 2011 Page 4
- X¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt
ViÖc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c khu vùc h−íng ®¸nh cña sÐt lµ rÊt khã : lµm
thÕ nµo ®Ó x¸c ®Þnh vïng b¶o vÖ cña cét thu sÐt
Thùc nghiÖm : Phßng thÝ nghiÖm ?
Qua s¸t thùc tÕ khi sÐt ®¸nh, ®o c¸c tham sè cña sÐt ?
NhiÖm vô x¸c ®Þnh t¸c dông b¶o vÖ cña hÖ thèng th¸o sÐt ®−îc quy
vÒ viÖc x¸c ®Þnh quy luËt ph©n bè phãng ®iÖn trong hÖ nhiÒu ®iÖn cùc
gi÷a kªnh phãng ®iÖn sÐt víi mÆt ®Êt
chiÒu cao cña hÖ thèng thu sÐt vµ hÖ thèng nèi ®Êt lµ rÊt quan träng :
x¸c suÊt sÐt ®¸nh vµo c¸c c«ng tr×nh gi¶m khi kho¶ng c¸ch ®Õn hÖ
thèng thu sÐt gi¶m
vendredi 11 mars 2011 Page 5
- 3.3. B¶o vÖ chèng sÐt b»ng thu l«i
cét thu sÐt ®−îc Benjamin Franklin (1706-1790) ph¸t minh vµo n¨m
1752 sau khi ghi nhËn ®−îc nh÷ng ®iÓm thu hót phãng ®iÖn sÐt : sö
dông c¸c mòi nhän nh©n t¹o cã thÓ thu hót phãng ®iÖn sÐt vµ sau ®ã
dÉn dßng ®iÖn sÐt xuèng ®Êt
Cét thu sÐt lµ thiÕt bÞ kh«ng ph¶i ®Ó tr¸nh sÐt mµ ng−îc l¹i dïng
®Ó thu hót phãng ®iÖn sÐt vÒ phÝa nã
Sö dông c¸c CTS víi môc ®Ých lµ ®Ó sÐt ®¸nh chÝnh x¸c vµo mét
®iÓm ®Þnh s½n trªn mÆt ®Êt chø kh«ng ph¶i lµ vµo ®iÓm bÊt kú nµo
trªn c«ng tr×nh
ViÖc l¸p ®Æt c¸c CTS lµm t¨ng x¸c suÊt sÐt ®¸nh vµo diÖn tÝch
c«ng tr×nh cÇn b¶o vÖ, do ®ã cÇn chän vÞ trÝ l¸p ®Æt c¸c CTS mét
c¸ch hîp lý
vendredi 11 mars 2011 Page 6
- Ph¹m vi b¶o vÖ CTS t¹o ra mét kho¶ng kh«ng gian gÇn cét thu sÐt
(trong ®ã cã vËt cÇn b¶o vÖ), Ýt cã kh¶ n¨ng bÞ sÐt ®¸nh
?
Ph¹m vi b¶o vÖ
vendredi 11 mars 2011 Page 7
- Tõ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ph¹m vi b¶o vÖ cña mét CTS lµ miÒn ®−îc
giíi h¹n bëi mÆt ngoµi cña h×nh nãn cong trßn xoay cã tiÕt diÖn ngang
lµ c¸c h×nh trßn
hx
1,6
h rx = (h − hx )
hx
1+
h
rx
vendredi 11 mars 2011 Page 8
- ®Ó thuËn tiÖn trong tÝnh to¸n trong thiÕt kÕ, dïng ph¹m vi b¶o vÖ
d¹ng ®¬n gi¶n ho¸ : ®−êng sinh cña h×nh chãp cã d¹ng ®−êng gÉy
khóc, ®o¹n ab nèi ®Ønh CTS cã chiÒu cao h tíi ®iÓm c¸ch xa ch©n cét
1,5h (®iÓm b cã ®é cao 2/3 h).
⎧ 2 ⎛ hx ⎞
⎪Khi h x < h ⇒ rx = 1,5h⎜1 −
⎜ 0,8h ⎟ p
0,2
3 ⎟ h
⎪ ⎝ ⎠
⎨
⎪Khi h > 2 h ⇒ r = 0,75h⎛1 − h x ⎞ p
⎜ ⎟
h/3
⎪ x
3
x
⎝ h ⎠
⎩ h
h
hx hx
víi h≤30m, p = 1 ; h>30 m,
1,5h 0,75h
rx rx
víi h>30 m,
5,5
p=
h
vendredi 11 mars 2011 Page 9
- Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai CTS
Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai CTS cã kÝch th−íc lín h¬n nhiÒu so víi tæng sè
ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét ®¬n r =3,5h
rx=3,5ha x a
Thùc nghiÖm cho thÊy khu vùc cã x¸c
Vïng Vïng
xuÊt 100 % phãng ®iÖn vµo CTS cã R=3,5h x¸c suÊt x¸c suÊt
sÐt ®¸nh sÐt ®¸nh
: khi hai CTS ®Æt c¸ch nhau a = 2R = 7 h 100% 100%
H
th× bÊt kú ®iÓm nµo trªn mÆt ®Êt trong s=7ha
kho¶ng gi÷a hai cét sÏ kh«ng bÞ sÐt ®¸nh 1 2
Hai CTS ®¸nh ®Æt c¸ch nhau kho¶ng c¸ch a < 7h, sÏ b¶o vÖ ®é cao h0
a a
h − ho = ⇒ ho = h −
7 7
vendredi 11 mars 2011 Page 10
- Rx
0,2h
0,2ho
ho=h-a/7
h
hx
0,75ho
0,75h a
1, 5ho
1, 5h
rx rox
•phÇn bªn ngoµi kho¶ng c¸ch gi÷a 2 cét cã PVBV gièng nh− cña mét cét
•phÇn bªn trong ®−îc giíi h¹n bëi vßng cung ®i qua 3 ®iÓm: 2 ®Ønh vµ ®iÓm cã
®é cao h0
vendredi 11 mars 2011 Page 11
- Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai CTS cã chiÒu cao kh¸c nhau
PVBV cña cét cao (cét 1) vµ cét thÊp (cét 2) vÏ riªng rÏ
Qua ®Ønh cét thÊp (cét 2) vÏ ®−êng th¼ng ngang gÆp ®−êng sinh cña
ph¹m vi b¶o vÖ cét cao ë ®iÓm 3
®iÓm nµy ®−îc xem lµ ®Ønh cña mét CTS (3) gi¶ ®Þnh
Cét 2 vµ cét 3 h×nh thµnh ®«i cét cã ®é cao b»ng nhau (h2) víi
kho¶ng c¸ch a’.
a’
a
vendredi 11 mars 2011 Page 12
- Ph¹m vi b¶o vÖ cña nhiÒu cét thu sÐt
Khi c«ng tr×nh cÇn ®−îc b¶o vÖ chiÕm khu vùc réng lín, nÕu chØ dïng
mét vµi cét rÊt cao g©y nhiÒu khã kh¨n cho thi c«ng l¸p r¸p
Trong tr−êng hîp nµy sÏ dïng nhiÒu cét phèi hîp b¶o vÖ
PhÇn ngoµi cña PVBV x¸c ®Þnh nh− cña tõng ®«i cét (a>7h).
rx 2 Kh«ng cÇn vÏ PVBV bªn trong ®a gi¸c
a12
1 h×nh thµnh bëi c¸c CTS mµ chØ kiÓm tra
1 2 ®iÒu kiÖn b¶o vÖ an toµn
r0x12
r0x31 D≤8h a D≤8ha
r0x23 3
a31 VËt cã ®é cao hx n»m trong ®a gi¸c sÏ
a23 ®−îc b¶o vÖ nÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn
3
4 D ≤ 8 (h - hx) = 8 ha
vendredi 11 mars 2011 Page 13
- 3.4. B¶o vÖ chèng sÐt b»ng d©y chèng sÐt vµ l−íi thu sÐt
B¶o vÖ chèng sÐt tr¹m biÕn ¸p?
Cét chèng sÐt ?
D©y chèng sÐt vµ l−íi thu sÐt?
B¶o vÖ chèng sÐt ®−êng d©y t¶i ®iÖn trªn kh«ng?
Cét chèng sÐt ?
D©y chèng sÐt vµ l−íi thu sÐt?
VÊn ®Ò b¶o vÖ chèng sÐt ®−êng d©y?
§iÖn tÝch ©m d−íi ®¸y c¸c ®¸m m©y g©y c¶m øng ®iÖn tÝch tr¸i dÊu
trªn c¸c ®−êng d©y vµ m¹t ®Êt (x¸y ra trªn diÖn dung gi÷a ®¸m m©y
víi ®−êng d©y, d−êng d©y vµ ®Êt cho ®Õn khi cã phãng ®iÖn do sÐt).
vendredi 11 mars 2011 Page 14
- 3 kh¶ n¨ng x¶y ra phãng ®iÖn
Tia tiªn ®¹o
D©y chèng sÐt
Cét ®iÖn D©y dÉn
MÆt ®Êt
(a) Phãng ®iÖn theo ®−êng 1 (®Êu tia tiªn ®¹o vµ mÆt ®Êt)
(b) Phãng ®iÖn theo ®−êng 2 (®Çu tia tiªn ®¹o vµ d©y nèi ®Êt DCS)
(c) Phãng ®iÖn theo ®−êng 3 gi÷a tia tiªn ®¹o vµ d©y dÉn
vendredi 11 mars 2011 Page 15
- Che ch¾n b»ng DCS (Shielding by overhead ground wires)
DCS l¾p ®Æt trªn ®−êng d©y t¶i ®iÖn trªn kh«ng thu hut sÐt ®¸nh vµ
b¶o vÖ d©y dÉn gi¶m dßng ®iÖn sÐt vµ do ®ã gi¶m qu¸ ®iÖn ¸p trªn d©y
dÉn do dßng ®iÖn c¶m øng
DCS gåm mét hoÆc mét sè d©y dÉn b»ng kim lo¹i ®−êng kÝnh th−êng
nhá h¬n d©y pha treo ë phÝa trªn c¸c d©y pha vµ ®−îc nèi ®Êt ë tõng
cét
Tû lÖ c¸c có sÐt cã kh¶ n¨ng g©y phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn cña
®−êng d©y gi¶m khi ®iÖn ¸p cña hÖ thèng t¨ng : ®é lín cña qu¸ ®iÖn ¸p
do phãng ®iÖn sÐt hÇu h− kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn ¸p cña hÖ thèng
CÊp ®iÖn ¸p cµng cao, chiÒu cao cña cét ®iÖn lín h¬n nªn kh¶ n¨ng
bÞ sÐt ®¸nh nhiÒu h¬n, do vËy chØ tiªu b¶o vÖ chèng sÐt phô thuéc nhÑ
vµo cÊp ®iÖn ¸p.
vendredi 11 mars 2011 Page 16
- Ph¹m vi b¶o vÖ cña DCS
MÆt c¾t th¼ng ®øng theo ph−¬ng vu«ng gãc víi d©y thu sÐt cña PVBV
®−îc x¸c ®Þnh t−¬ng tù nh− víi CTS víi c¸c hoµnh ®é 0,6h vµ 1,2h
0,2h
ChiÒu réng cña ph¹m vi b¶o vÖ bx
h
2b
x ë ®é cao hx
hx
1,2h 0,6h ⎧ 2 ⎛ h ⎞
⎪Khi hx < h ⇒ b x = 1,2h⎜1 − x ⎟
⎪ 3 ⎝ 0,8h ⎠
⎨
⎪Khi h > 2 h ⇒ b = 0,6h⎛1 − hx ⎞
⎜ ⎟
⎪
⎩
x
3
x
⎝ h⎠
2b
x
vendredi 11 mars 2011 Page 17
- Ph¹m vi b¶o vÖ cña 2 DCS
a
0,2h
a
h = h−
0
4
h
h
0,6
h
1,2
h
Do nöa chiÒu réng cña khu vùc cã x¸c suÊt 100% phãng ®iÖn vµo d©y thu
sÐt b=2h nªn dïng hai d©y ®Æt c¸ch nhau kho¶ng s=4h th× mäi ®iÓm trªn mÆt
®Êt n»m c¸ch hai DCS sÏ ®−îc b¶o vÖ an to×an nÕu kho¶ng c¸ch s
- Gãc b¶o vÖ
Gãc b¶o (shielding angle) cña DCS nghÜa lµ gãc hîp bëi ®−êng th¼ng
®øng vµ ®−êng th¼ng ®i qua d©y chèng sÐt vµ d©y dÉn cã x¸c suÊt bÞ sÐt
®¸nh nhiÒu nhÊt D©y chèng sÐt che ch¾n (b¶o vÖ) d©y
dÉn cµng tèt nÕu gèc b¶o vÖ cµng nhá
Kinh nghiÖm vËn hµnh : DCS trªn c¸c
®−êng d©y kÕt cÊu b×nh th−êng víi gãc
b¶o vÖ ®Õn 20o cã thÓ b¶o vÖ ch¾c ch¾n
100% c¸c vô sÐt ®¸nh : x¸c suÊt sÐt ®¸nh
vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn nhá
®Õn møc (0,001 nªn cã thÓ bá qua)
vendredi 11 mars 2011 Page 19
- X¸c suÊt sÐt ®¸nh vßng, %
Gãc b¶o vÖ
NÕu gãc b¶o vÖ t¨ng qu¸ 30o x¸c suÊt sÐt ®¸nh vßng qua d©y chèng sÐt vµo d©y dÉn t¨ng
®èi víi c¸c cét ®iÖn th«ng th−êng
d©y dÉn sÏ ®−îc b¶o vÖ ch¾c ch¾n nÕu gãc b¶o vÖ α kh«ng qu¸ 25 °C
gi¶m gãc b¶o vÖ α, gi¶m x¸c suÊt sÐt ®¸nh vµo d©y dÉn nh−ng ph¶i t¨ng gi¸ thµnh
v× ph¶i t¨ng ®é cao cña cét
vendredi 11 mars 2011 Page 20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
