Tìm hiểu tính toán chống sét

Chöông 7 TÍNH TOAÙN CHOÁNG SEÙT 7.1 Khaùi nieäm veà seùt vaø baûo veä choáng seùt: 7.1.1 Khaùi nieäm veà seùt : Trong khí quyeån, giöõa caùc ñaùm maây khi tích ñieän traùi daáu seõ sinh ra söï phoùng ñieän. Tröôùc khi coù söï phoùng ñieän cuûa seùt, ñaõ coù söï phaân chia vaø tích luyõ ñieän tích raát cao trong caùc ñaùm maây gioâng, do taùc ñoäng cuûa caùc luoàng khí noùng boác leân vaø hôi nöôùc ngöng tuï trong caùc ñaùm maây. Ñieän aùp giöõa caùc ñaùm maây gioâng vaø ñaát coù theå ñaït tôùi trò soá haøng chuïc, thaäm chí haøng traêm trieäu volt. Giöõa caùc ñaùm maây vaø ñaát hình thaønh caùc tuï ñieän khoång loà. Cöôøng ñoä ñieän tröôøng cuûa tuï ñieän giöõa maây vaø ñaát khoâng ngöøng taêng leân vaø neáu cöôøng ñoä ñieän tröôøng ñaït tôùi giaù trò tôùi haïn (25-30 KV/cm) thì baét ñaàu coù söï phoùng ñieän hay goïi laø seùt. 7.1.2 Caùc haäu quaû cuûa seùt vaø vieäc baûo veä choáng seùt tröïc tieáp: Khi löïa choïn phöông phaùp baûo veä choáng seùt ñaùnh tröïc tieáp vaøo caùc coâng trình, caàn phaûi löïa choïn phöông phaùp baûo veä thích hôïp vôùi ñaëc tính caáu truùc, muïc ñích söû duïng, yeâu caàu cuûa coâng ngheä ôû cuûa coâng trình ñoù. Seùt ñaùnh tröïc tieáp vaøo ñöôøng daây taûi ñieän gaây ra nhieàu taùc haïi nghieâm troïng nhö: laøm giaùn ñoaïn vieäc cung caáp ñieän cuûa heä thoáng, laøm ngaén maïch, chaïm ñaát caùc pha ôû caùc thieát bò dieän do hieän töôïng quaù ñieän aùp daãn ñeán hö hoûng caùch ñieän cuûa caùc thieát bò. Khi seùt ñaùnh vaøo caùc coâng trình ñieän, toaø nhaø cao taàng; doøng ñieän seùt sinh ra seõ gaây caùc taùc duïng nhieät, cô, ñieän töø gaây hö haïi taøi saûn : vaät duïng, thieát bò vaø nguy hieåm cho tính maïng con ngöôøi. Do ñoù, baûo veä choáng seùt laø vieäc caàn thieát cho caùc coâng trình. Vieäc baûo veä choáng seùt ñaùnh tröïc tieáp thöôøng thöïc hieän baèng phöông phaùp duøng coät thu seùt hoaëc daây thu seùt. Bao goàm : boä phaän thu seùt, boä phaän noái ñaát vaø boä phaän daãn doøng ñieän seùt taûn xuoáng ñaát (noái lieàn töø boä phaän thu seùt vaø boä phaän noái ñaát). Coù caùc loaïi kieåu thu seùt nhö sau : Coät thu seùt ñaët ñoäc laäp. Daây thu seùt (daây caêng daïng aêng-ten). Löôùi thu seùt (coøn goïi laø doøng thu seùt). Boä phaän thu seùt hoãn hôïp, goàm : coät thu seùt vaø daây thu seùt keát hôïp vôùi nhau. 7.2 Baûo veä choáng seùt ñaùnh tröïc tieáp: 7.2.1 Caùc nguyeân taéc baûo veä: Baûo veä choáng seùt theo nguyeân taéc troïng ñieåm : Aùp duïng ñoái vôùi caùc coâng trình coù ñoä cao döôùi 15(m) vaø caùc coâng trình khoâng quan troïng. Theo phöông thöùc baûo veä troïng ñieåm, chæ nhöõng boä phaän thöôøng bò seùt ñaùnh môùi phaûi baûo veä. Ñoái vôùi coâng trình maùi baèng, troïng ñieåm baûo veä laø boán goùc, xung quanh töôøng chaén maùi vaø caùc keát caáu nhoâ cao khoûi maët ñaát. Ñoái vôùi caùc coâng trình maùi doác, troïng ñieåm laø caùc ñænh taïi caùc goùc, bôø noùc bôø chaûy, caùc goác dieàm maùi vaø caùc keát caáu nhoâ cao leân khoûi maët maùi. Baûo veä choáng seùt theo nguyeân taéc toaøn boä : Aùp duïng ñoái vôùi caùc coâng trình coù ñoä cao treân 20 (m) vaø caùc coâng trình quan troïng, deã chaùy noå. Theo nguyeân taéc naøy thì toaøn boä coâng trình phaûi naèm trong phaïm vi baûo veä cuûa caùc coät thu seùt. Ôû ñaây, ñoái vôùi toaø nhaø naøy coù ñoä cao 41.6 (m) ta seõ thöïc hieän bieän phaùp baûo veä toaøn boä vaø seõ coù 2 phöông aùn ñeå thöïc hieän, ñoù laø baûo veä choáng seùt duøng kim thu seùt coå ñieån vaø baûo veä choáng seùt duøng ñaàu thu seùt ñaëc bieät. 7.2.2 Baûo veä duøng kim thu seùt: Nguyeân taéc tính toaùn vuøng baûo veä cuûa kim thu seùt : rx : baùn kính baûo veä cuûa coâng trình. Baùn kính baûo veä cuûa kim ôû ñoä cao hx : rx = 1.6h p Trong ñoù : h : Ñoä cao cuûa coät thu seùt. hx : Ñoä cao cuûa coâng trình caàn baûo veä. p = 1 neáu h 30 (m). p = neáu h > 30 (m). Khi coù hai kim ñaët gaàn nhau thì seõ coù hieän töôïng töông hoå giöõa hai kim, seõ taïo neân moät coät giaû töôûng h0 coù gaây ra phaïm vi baûo veä trong thöïc teá. Vôùi h0 = h - neáu h > 30 (m). Khi phoái hôïp nhieàu coät ñeå baûo veä moät dieän tích, thì töøng ñoâi coät moät coù phaïm vi baûo veä nhö hai coät. Phaïm vi baûo veä phía trong caùc coät khoâng caàn veõ, nhöng coù yeâu caàu nhö sau : D 8 (h-hx) p 7.2.3 Baûo veä choáng seùt duøng ñaàu thu seùt ESE (Early Stream Emision): Nguyeân taéc tính toaùn vuøng baûo veä cuûa ñaàu thu ESE : Caùch laép ñaët : Ñaàu Ese coù theå ñöôïc laép ñaët treân coät ñoäc laäp hoaëc treân keát caáu coâng trình caàn baûo veä, sao cho ñænh kim cao hôn caùc ñoä cao caàn baûo veä. Nguyeân lyù hoaït ñoäng : ESE hoaït ñoäng döïa treân nguyeân lyù laøm thay ñoåi tröôøng ñieän töø chung quanh caáu truùc caàn ñöôïc baûo veä thoâng qua vieäc söû duïng vaät lieäu aùp ñieän. Caáu truùc ñaëc bieät cuûa ESE taïo söï gia taêng cöôøng ñoä ñieän tröôøng taïi choã, taïo thôøi ñieåm kích hoaït sôùm, taêng khaû naêng phaùt xaï ion, nhôø ñoù taïo ñöôïc nhöõng ñieàu kieän lyù töôûng cho vieäc phaùt trieån phoùng ñieän seùt. Vuøng baûo veä : Tuyø theo loaïi ñaàu ESE, ñoä cao cuûa coät thu seùt vaø caáp ñoä baûo veä maø seõ cho ta baùn kính baûo veä Rp = f ( khoaûng caùch kích hoaït sôùm trung bình L(m) cuûa kim, khoaûng caùch phoùng ñieän Rs (m) tuyø theo caáp baûo veä). Rs : khoaûng caùch phoùng ñieän hay khoaûng caùch caùc tia tieân ñaïo coù theå noái lieàn. + Baûo veä caáp I : Iseùt 2 (KA); RS = 20 (m) + Baûo veä caáp II : 2 (KA) Iseùt 6 (KA); RS = 45 (m) + Baûo veä caáp III : Iseùt 6 (KA); RS = 60 (m) Baûng baùn kính baûo veä cuûa caùc loaïi ñaàu thu seùt ESE, theo ñoä cao laép ñaët kim (trích saùch an toaøn ñieän cuûa coâ Phan Thò Thu Vaân). Rp(m) SE6, L = 15m SE9, L = 30m SE12, L=45m SE15, L= 60m H(m) I (20m) II (45m) III (60m) I II III I II III I II III 2 13 18 20 19 25 28 25 32 36 31 39 43 4 25 36 41 38 51 57 51 65 72 63 78 85 6 32 46 52 48 64 72 63 81 90 79 97 107 8 33 47 54 49 65 73 64 82 91 79 98 108 10 34 49 56 49 66 75 64 83 92 79 99 109 20 35 55 63 50 71 81 64 86 97 80 102 113 30 35 58 69 50 73 85 65 89 101 80 104 116 60 35 60 75 50 75 90 65 90 105 80 105 120 Baùn kính caïnh tranh : Theo phöông phaùp naøy, thì caùc goùc cuûa toaø nhaø vaø caùc ñænh nhoïn seõ taïo ra moät vuøng caïnh tranh vôùi baùn kính caïnh tranh ñöôïc cho trong baûng sau : (trích saùch an toaøn ñieän cuûa coâ Phaïm Thò Thu Vaân). Hx (m) Rct (m) Hx (m) Rct (m) 3 12 20 34 4 17 22 35 6 20 24 36 8 23 26 37 10 26 28 38 12 28 32 39 14 30 34 40 16 31 45 41 18 33 70 42 7.3 Tính toaùn baûo veä cho toaøn coâng trìmh: Dieän tích (62.4x39) m2. Chieàu cao toái ña cuûa toaø nhaø laø 85 m. Ta söû duïng ñaàu thu seùt ESE ñeå baûo veä cho coâng trình. Ta chæ duøng moät ñaàu thu seùt ñaët ôû phía treân trung taâm taàng maùi. Vôùi H = 85 (m) Þ Rct = 42 (m) Khi ñoù baùn kính caàn baûo veä : RBV = Rct + 62.4/2 = 42 +31.2 = 73.2 (m) Khi muoán baûo veä caáp III : Tra baûng treân ta seõ choïn ñaàu SE -15 , vôùi H = 85 (m) Rp = 120 (m) > 73.2 (m) Suy ra, coâng trình ñöôïc baûo veä Khi muoán baûo veä caáp II Tra baûng 7.1 ta seõ choïn ñaàu SE -15 , vôùi H = 60 (m) Rp = 105 (m) > 73.2 (m) Maët baèng dieän tích cuûa chung cö Toùm laïi, ta söû duïng ñaàu SE 15 vôùi Rp = 120 m. Tính toaùn noái ñaát choáng seùt : Ñieän trôû noái ñaát tính toaùn cho heä thoáng choáng seùt phaûi thoaû maõn Rnñ £ 10 (W) Choïn heä thoáng noái ñaát hình tia: Ta choïn caùc thoâng soá nhö sau: Coïc : theùp goùc 40 (mm) , daøi lc = 3 (m) Thanh ngang : 40 (mm) Choïn = 100 () Khoaûng caùch giöõa 2 coïc a = 6 (m) Coïc choân saâu t0 =0.8 (m) Tra baûng PL 03 saùnh baøi taäp Kyõ Thuaät Ñieän Cao Aùp_ Hoà Vaên Nhaät Chöông, ta coù heä soá theo muøa : Km (coïc) = 1.3 ; Km (thanh) = 1.45 Ñieän trôû suaát tính toaùn : Ñieän trôû cuûa coïc : R1coïc = ( ln) Vôùi t = t0 + = 0.8 + 1.5 = 2.3 (m) R1coïc = ) = 37.19 () Tính toaùn sô boä , do tæ soá = 2, öôùc löôïng 37.19/0.8~5 ta choïn heä soá söû duïng cho coïc = 0.83 (PL04) Ñieän trôû noái ñaát: Rnñaát = 10 (). Vaäy soá coïc sô boä : Rnñaát = nsb = = = 4.48 Ta choïn n = 5 (coïc). Vôùi tæ soá = 2 vaø soá coïc laø n = 5 (coïc), Tra PL04, ta ñöôïc heä soá söû duïng cuûa coïc : = 0.83 Ñieän trôû thanh ngang 40 (mm) noái caùc coïc: L =24 (m), b= 40 (mm) Rth = Rth = = 10.09 () Ta coù : = 2 , tra baûng PL06, ta ñöôïc heä soá söû duïng xoay chieàu cuûa thanh khi coïc boá trí doïc theo thanh : = 0.88 Ñieän trôû thöïc cuûa coïc vaø thanh noái ñaát: Rtñ = = = 5.04 () < 10 () Keát luaän: Vôùi Rtñ = 5.04() < 10 () thoûa yeâu caàu veà ñieàu kieän noái ñaát choáng seùt cuûa heä thoáng ñieän.