http://www.ebook.edu.vn
Ch−¬ng XVIII
B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh th¼ng
§18-1. Kh¸i niÖm chung:
HiÖn nay ®Ó b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh th¼ng cho c«ng tr×nh th−êng dïng c¸c hÖ thèng thu sÐt
- cét thu sÐt, d©y thu sÐt - gåm bé phËn thu sÐt (kim, d©y), bé phËn nèi ®Êt vµ c¸c d©y dÉn liªn hÖ
hai bé phËn trªn víi nhau (d©y nèi ®Êt).
Nh− ®· tr×nh bµy ë ch−¬ng XVI, t¸c dông b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt lµ ë chç tËp trung
®iÖn tÝch ë ®Ønh bé phËn thu sÐt, t¹o nªn tr−êng lín nhÊt gi÷a nã víi ®Çu tia tiªn ®¹o,... do ®ã thu
hót c¸c phãng ®iÖn sÐt vµ h×nh thµnh khu vùc an toµn ë bªn d−íi vµ chung quanh hÖ thèng thu
sÐt.
Bé phËn nèi ®Êt cña hÖ thèng thu sÐt cÇn cã ®iÖn trë nèi ®Êt bÐ ®Ó viÖc tËp trung ®iÖn tÝch
c¶m øng phÝa mÆt ®Êt ®−îc dÔ dµng vµ khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i qua, ®iÖn ¸p trªn c¸c bé phËn cña
hÖ thèng thu sÐt sÏ kh«ng ®ñ ®Ó g©y nªn phãng ®iÖn ng−îc tõ nã tíi c¸c c«ng tr×nh ®Æt gÇn.
§é cao so víi mÆt ®Êt mµ tõ ®ã phãng ®iÖn tiªn ®¹o b¾t ®Çu cã xu h−íng ph¸t triÓn vÒ
phÝa hÖ th«ngs thu sÐt gäi lµ ®é cao ®Þnh h−íng cña sÐt (H). §é cao nµy phô thuéc vµo ®é cao
cña bé phËn thu sÐt (h), nÕu bé phËn thu sÐt cao d−íi 30m th× H = kh víi hÖ sè k trong
kho¶ng 10 ÷ 20.
§Ó nghiªn cøu t¸c dông bao rvÖ cña hÖ thèng
thu sÐt, trªn h×nh 18-1 cho ®iÓm ®Þnh h−íng cña sÐt di
chuyÓn trªn ®−êng n»m ngang cïng chung mÆt ph¼ng
víi cét thu sÐt. Khi ®iÓm nµy n»m ®óng phÝa trªn
®Ønh cét thu sÐt, phãng ®iÖn sÏ ph¸t triÓn vÒ cét thu
sÐt, nh−ng khi ®iÓm ®Þnh h−íng di chuyÓn vÒ hai phÝa
th× cã kh¶ n¨ng phãng ®iÖn xuèng ®Êt, kh¶ n¨ng nµy
cµng t¨ng khi ®iÓm ®Þnh h−íng cµng ®i ra xa. VÝ dô ë
vÞ trÝ mµ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn UU
01 02
= (xem h×nh vÏ)
th× kh¶ n¨ng phãng ®iÖn vÒ cét thu sÐt vµ kh¶ n¨ng
phãng ®iÖn xuèng ®Êt sÏ b»ng nhau vµ nÕu ®iÓm ®Þnh
h−íng ra xa h¬n th× sÐt chñ yÕu sÏ phãng ®iÖn xuèng
®Êt. §Ó c«ng tr×nh ®−îc b¶o vÖ an toµn, ph¶i ®¹t ®iÒu
kiÖn sao cho ®iÖn ¸p phãng ®iÖn tõ ®iÓm ®Þnh h−íng
tíi nã lín h¬n ®iÖn ¸p phãng ®iÖn tíi cét thu sÐt (U01 ) hoÆc tíi mÆt ®Êt (U02). §iÒu ®ã cã nghÜa
lµ c«ng tr×nh ph¶i cã ®é cao thÊp h¬n vµ ®Æt gÇn cét thu sÐt.
§18-2. X¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt b»ng thùc
nghiÖm.
H×nh 18-1
Nghiªn cøu t¸c dông b¶o
vÖ cña hÖ thèng thu sÐt.
N
U02
U01
h
http://www.ebook.edu.vn
Ph¹m vi b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm trªn m« h×nh.
Phãng ®iÖn cña sÐt ®−îc thay b»ng phãng ®iÖn tia löa xung kÝch ë kho¶ng c¸ch lín theo s¬ ®å
h×nh 18-2. Trong thÝ nghiÖm cña A.A C«pian (Liªn
x«), khi chiÒu cao hÖ thèng thu sÐt d−íi 30m chän tû
lÖ H
h=20 ®èi víi cét thu sÐt cao qu¸ 30m ®é cao
®Þnh h−íng gi÷ b»ng sè vµ b»ng 600m ®èi víi cét thu
sÐt cßn ®èi víi d©y thu sÐt b»ng 300m.
MÆc dÇu phÇn lín c¸c phãng ®iÖn sÐt xuèng
®Êt ®Òu cã cùc tÝnh ©m nh−ng thùc nghiÖm l¹i dïng
cùc tÝnh d−¬ng v× nÕu phãng ®iÖn dïng cùc tÝnh ©m
sÏ cã thÓ xuÊt hiÖn tia tiªn ®¹o h−íng lªn tõ ®Ønh cét
lµm t¨ng ®é cao cña nã vµ ph¹m vi b¶o vÖ x¸c ®Þnh
®−îc sÏ kh«ng ®¶m b¶o an toµn. Ngoµi ra khi dïng
cùc tÝnh d−¬ng do qu¸ tr×nh phãng ®iÖn xÈy ra dÔ
dµng h¬n nªn cã thÓ t¨ng kÝch th−íc cñ m« h×nh.
KÕt qu¶ kh¶o s¸t nhiÒu n¨m trªn thùc ®Þa ®·
x¸c nhËn tÝnh ®¶m b¶o cña nh÷ng ®Ò nghÞ dùa trªn
c¬ së thùc nghiÖm . Trªn h×nh 18-3, ®iÖn cùc ®Æt ë
®é cao H vµ di chuyÓn theo h−íng n»m ngang, ë mçi
vÞ trÝ cña ®iÖn cùc sÏ cho phãng ®iÖn nhiÒu lÇn. Thùc
nghiÖm cho thÊy khi Rh≤35,, toµn bé sè lÇn phãng
®iÖn ®Òu tËp trung vµo cét thu sÐt, khu vùc nµy ®−îc
gäi lµ khu vùc cã x¸c suÊt 100% sÐt ®¸nh vµo cét. ë
vÞ trÝ
R
h≥35,, mét phÇn sè lÇn phãng ®iÖn sÏ h−íng
vÒ phÝa mÆt ®Êt, c¸c phãng ®iÖn nµy lÖch h¼n so víi
®−êng th¼ng ®øng vµ c¸ch xa ch©n cét kho¶ng c¸ch
≥=
r
h16,, trÞ sè r lµ b¸n kÝnh cña ph¹m vi b¶o vÖ ë
møc cao mÆt ®Êt.
1
3 1
H×nh 18-2
S¬ ®å thÝ nghÖm x¸c ®Þnh ph¹m vi
b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt.
MEX- m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung kÝch
1. M« h×nh ®Çu tia tiªn ®¹o.
2. M« h×nh cét thu sÐt.
3. TÊm kim lo¹i ®−îc nèi ®Êt.
H×nh 18-3
X¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ cña
cét thu sÐt.
MFX
R
R= 3,5h
H
h
h
r = 1,5h
http://www.ebook.edu.vn
ViÖc x¸c ®Þnh b¸n kÝnh cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc cao hx nµo ®ã ®−îc tiÕn hµnh b»ng
c¸ch dïng ®o¹n cét cao hx ®Ó thay cho vËt cÇn
®−îc bao rvÖ ®Æt cïng trong mét mÆt ph¼ng vµ
cho xª dÞch ®èi víi nhau vµ ®èi víi m« h×nh cét
thu sÐt. øng víi mçi vÞ trÝ cña chóng sÏ cho
phãng ®iÖn nhiÒu lÇn vµ x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch
cùc ®¹i rx gi÷a hai vËt cÇn ®−îc b¶o vÖ tíi cét thu
sÐt sao cho nã kh«ng bÞ phãng ®iÖn. Kho¶ng c¸ch
rx nµy sÏ lµ b¸n kÝnh cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc
cao hx.
Sè lÇn phãng ®iÖn ë mçi vÞ trÝ cña ®iÖn
cùc cµng nhiÒu th× ph¹m vi b¶o vÖ x¸c ®Þnh ®−îc
sÏ cµng chÝnh x¸c vµ x¸c suÊt phãng ®iÖn vµo vËt ®Æt
trong ph¹m vi baá vÖ cµng bÐ. Th−êng x¸c ®Þnh
ph¹m vi b¶o vÖ víi x¸c suÊt 0,1%( x¸c suÊt phãng
®iÖn vaß vËt cÇn ®−îc b¶o vÖ). §èi víi d©y thu sÐt (
d©y chèng sÐt) ®iÖn cùc vµ vËt cÇn ®−îc b¶o vÖ sÏ di
chuyÓn trong mÆt ph¼ng th¼ng gãc víi d©y thu sÐt
(h×nh 18-4). KÕt qu¶ thùc nghiÖm cho thÊy ph¹m vi
b¶o vÖ ë møc cao mÆt ®Êt cã kÝch th−íc h = 1,2h vµ
khu vùc cã x¸c suÊt 100% phãng ®iÖn vµo d©y thu sÐt
cã nöa chiÒu réng B = 2h.
1. Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu sÐt.
Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu sÐt (h×nh 18-5) lµ miÒn ®−îc giíi h¹n bëi mÆt ngoµi cña
h×nh chãp trßn xoay cã ®−êng sinh x¸c ®Þnh bëi ph−¬ng tr×nh:
()
rh
h
hh
x
x
x
=
+
−
16
1
, (18-1)
Trong ®ã: h− ®é cao cét thu sÐt.
rx−b¸n kÝnh cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc cao hx.
hx−®é cao cña vËt cÇn ®−îc b¶o vÖ.
hh
x
−−
®é cao hiÖu dông cña cét thu sÐt.
§Ó dÔ dµng thuËn tiÖn trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, th−êng dïng ph¹m vi b¶o vÖ d¹ng ®¬n
gi¶n ho¸ (h×nh 18-6). §−êng sinh cña h×nh chãp cã d¹ng ®−êng gÉy khóc, mét trong c¸c ®o¹n
cña nã - ®o¹n ab - lµ phÇn ®−êng th¼ng nèi ®Ønh cét thu sÐt tíi ®iÓm trªn mÆt ®Êt c¸ch ch©n cét
0,75h cßn ®o¹n kia - ®o¹n bc - lµ phÇn ®−êng th¼ng nèi gi÷a ®iÓm cao 0,8h trªn th©n cét tíi ®iÓm
H×nh 18-4
X¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ cña
d©y thu sÐt.
H×nh 18-5
Ph¹m vi b¶o vÖ cña
cét thu sÐt.
B1
B = 2h
H
h
b =1,2h
r
h
http://www.ebook.edu.vn
c¸ch xa ch©n cét 1,5h. Tõ h×nh vÏ cã thÓ thÊy, ®iÓm b cã ®é cao 2
3h ( b¸n kÝnh b¶o vÖ ë c¸c møc
cao kh¸c nhau ®−îc tÝnh to¸n theo c¸c c«ng thøc sau ®©y:
− Khi hhr h
h
xx
x
≤=−
⎛
⎝
⎜⎞
⎠
⎟
2
315 1 08
;, , (18-2)
− Khi hhr h
h
xx
x
>=−
⎛
⎝
⎜⎞
⎠
⎟
2
3075 1;, (18-3)
H×nh 18-6
Ph¹m vi b¶o vÖ cña mét cét thu sÐt.
1.Ph¹m vi b¶o vÖ d¹ng d¬n gi¶n ho¸.
.2.Ph¹m vi b¶o vÖ x¸c ®Þnh theo (18-1)
C¸c c«ng thøc trªn chØ dïng trong tr−êng hîp cét thu sÐt cao tíi 30m. HiÖu qu¶ ph cña cét cao
qu¸ 30m cã gi¶m sót ®o ®é cao ®Þnh h−íng cña sÐt gi÷ h»ng sè. Co sthÓ dïng c¸c c«ng thøc trªn
®Ó tÝnh to¸n ph¹m vi b¶o vÖ nh−ng ph¶i nh©n thªm hÖ sè hiÖu chØnh ph
=55,vµ trªn h×nh vÏ dïng
c¸c hoµnh ®é: 0,75hp vµ 1,5hp.
2. Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai vµ nhiÒu cét thu sÐt.
Ph¹m vi v¶o vÖ cña hai cét thu sÐt cã kÝch th−íc lín h¬n nhiÒu so víi tæng sè ph¹m vi baá
vÖ cña hai cét ®¬n. Nh− trªn ®· thÊy khu vùc cã x¸c suÊt 100% phãng ®iÖn vµo cét thu sÐt cã b¸n
kÝnh R = 3,5h. Nh− vËy khi hai cét thu sÐt ®Æt c¸ch nhau α = 2R = 7h th× bÊt kú ®iÓm nµo trªn
mÆt ®Êt trong kho¶ng gi÷a hai cét sÏ kh«ng bÞ sÐt ®¸nh, tõ ®ã suy ra nÕu hai cét thu sÐt ®Æt c¸ch
nhau kho¶ng c¸ch α < 7h th× sÏ b¶o vÖ ®−îc ®é cao h0 x¸c ®Þnh bëi:
a
rx
c
b
rx
hx
h
9
2
a’
0,75h
1,5h
0,2h
h
MÆt b»ng cña ph¹m
Vi b¶o vÖ ë møc
cao hx
http://www.ebook.edu.vn
hh−=
07
α
hoÆc hh
07
=−
(18-4)
MÆt c¾t th¼ng ®øng ®i qua hai cét thu sÐt cña ph¹m vi b¶o vÖ cho trªn h×nh 18-7.
H×nh 18-7
Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu sÐt.
C¸c phÇn bªn ngoµi gièng nh− cña tr−êng hîp mét cét cßn phÇn bªn trong ®−îc giíi h¹n
bëi vßng cung ®i qua ba ®iÓm: Hai ®Ønh cét vµ ®iÓm ë gi÷a cã ®é cao h0 . MÆt c¾t th¼ng ®øng c¾t
theo mÆt ph¼ng vu«ng gãc ®Æt gi÷a hai cét cña ph¹m vi b¶o vÖ ®−îc vÏ gièng nh− cña mét cét cã
®é cao h0 . Tõ hai mÆt c¾t nµy cã thÓ vÏ ®−îc mÆt ph¼ng cña ph¹m vi b¶o vÖ ë c¸c møc cao kh¸c
nhau.
0
R
0,2h
h
0,75h
1,5h a
ho=h- 7
a
hx
rx
0
hx
rax
ho
0,2h
0,75h
1,5h
rax
rx