Bài giảng Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp

I. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. 1.Bố trí cột thu sét. Theo sơ đồ kết cấu của trạm ta mới chỉ biết diện tích mặt bằng mà chưa biết cụ thể vị trí đặt các thiết bị trong trạm. Với thông tin này ta chỉ cần bố trí cột chống sét sao cho các cột có thể bảo vệ được phần diện tích mặt bằng của trạm với độ cao hX là được. Với kết cấu đã cho của trạm ta bố trí 12 cột như hình vẽ: Đường kính đường tròn đi qua 4 đỉnh của tứ giác: Để toàn bộ phần diện tích giới hạn bởi các tứ giác đó được bảo vệ thì: D Ê 8.ha ị ha ≥ = 5,3 m ị Ta chọn độ cao hiệu dụng của cột thu sét ha = 5,4 m Ta có độ cao cần bảo vệ của trạm: hx = 7,8m ị độ cao của cột thu sét: h = ha + hx = 5,4 + 7,8= 13,2 m 2. Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét : + Bán kính bảo vệ cho độ cao hx tại khu vực bảo vệ của cột thu sét: vì hX = 7,8 m < h =8,8 m ị rx = 1,5.h.(1-) =1,5.13,2.(1-) = 5,2 m + Độ cao lớn nhất được bảo vệ giữa hai cột có khoảng cách a= 30m: h0 = h - = 13,2 - = 8,9m ị hx = 8,9m > h0 = 5,9 m ị Bán kính bảo vệ cho độ cao hx giữa hai cột có khoảng cách a= 30m: r0x = 0,75.h0.(1 - ) = 0,75.8,9.(1 - ) = 0,825 m Vì khoảng cách giữa 2 cột kế tiếp là như nhau nên ta vẽ được phạm vi bảo vệ của các cột thu sét như sau: II.Tính toán nối đất. Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện sét xuống đất để đảm bảo cho điện thế trên vật nối đất có giá trị bé. 1. Nối đất an toàn. Nối đất an toàn với mục đích là bảo vệ con người. Nối đất an toàn với trạm có điện áp 35kV phải thoả mãn điều kiện: Rđ≤4Ω Ta sử dụng các thanh kim loại tiết diện tròn đường kính 2cm chôn sâu 0.8m xung quanh chu vi của trạm thành 1 mạch vòng có các cạnh cách đường bao của trạm 3m. Trong đó: - RT: điện trở của thanh nối đất . - : điện trở suất theo mùa của thanh trong nối đất an toàn với: : hệ số mùa an toàn của thanh ( = 1,6 ) - h: độ chôn sâu. h = 0,8 m. - L: chu vi mạch vòng nối đất. L = 2( l1 + l2 ) = 2( 84 + 54 ) = 276 m - d: đường kính thanh, d = 2 cm = 0,02 m - k: hệ số hình dáng. k = f() = f() = f(1,555) = 5,9 Với các số liệu trên ta có giá trị điện trở nối đất mạch vòng là. Ta có Rmv=1,266Ω < 4Ω nên ta không phải đóng thêm cọc. 2.Nối đất chống sét. Trạm 35kV,có hệ thống đất chống sét riêng biệt với nối đất an toàn,do đó khi thiết kế ta phải kiểm tra độ an toàn để không gây ra phóng điện trong không khí và phóng điện trong đất. Điều kiện kiểm tra: +) Để đảm bảo không gây phóng điện trong không khí thì: Trong đó: Sk: là khoảng cách từ cột chống sét đến vật cần bảo vệ (Sk≥5m) Quy chuẩn chọn Sk=5m. Is : biên độ dòng sét, Is=150kA L0: Điện cảm đơn vị của cột thu sét, L0=1.7àH/m a=: Độ dốc dòng sét, a=30kA/às hx : Chiều cao cần bảo vệ Với Sk = 5m (1) +) Để đảm bảo không gây phóng điện trong đất thì Sđ:khoảng cách tính từ Rnđ an toàn đến Rnđ chống sét (Sđ≥3m) chọn Sđ = 3m Từ (1);(2) => chọn Rđ = 6Ω Ta sử dụng sơ đồ nối đất hình tia tại chân mỗi cột, số tia là 3,chiều dài mỗi tia là 10m ,điện trở thanh dẫn dùng làm tia được xác định theo công thức: Trong đó: L=3.10 m : là chiều dài tổng của các tia h= 0,8 m :độ chôn sâu của tia d=0,02 m :đường kính của tia k :hệ số hình dáng của tia,với 3 tia ta có k=2,38 =1,25 :hệ số mùa của thanh nối đất chống sét Vì = > =>hệ thống nối đất hình tia tại chân cột chưa đạt yêu cầu an toàn, do đó phải đóng thêm cọc Sơ đồ bố trí cọc: Tại chân mỗi cột sử dụng 7 cọc có các thông số sau: + cọc chôn thẳng đứng, dài 2m, đường kính 6cm + điện trở của 1 cọc là: h: độ chôn sâu của cọc , h=0,8m l : chiều dài cọc, l= 2m =>t=h+=0,8+1=1,8 m =1,15 => khi đó điện trở nối đất xung kích của hệ thống nối đất phức tạp là: trong đó: : hệ số sử dụng xung kích ,phụ thuộc vào các loại cực ,cách bố trí cực, điện trở xuất và dòng điện sét. Tra bảng -12 trong qiáo trình “hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện cao áp” ta có =0,65. =>=4,13<6 Thoả mãn yêu cầu Ta thấy nhỏ hơn Ryc=6 khoảng 1,5 lần, do đó để giảm chi phí thiết kế, giảm khối lượng công việc thi công ta có thể bố trí nối đất cọc như sau: Sơ đồ bố trí cọc : Lấy =0,6 (mỗi tia sử dụng 2 cọc) Tổng số cọc n=4 =>=5,93<6 Như vậy khi giảm số cọc phải đóng hệ thống nối đất chống sét vẫn đảm bảo an toàn