Kỹ thuật cao áp : Bảo vệ chống sét đánh thẳng

Chia sẻ: Asgfkj Aslfho | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

337
lượt xem 148
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khái niệm chung: Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh thẳng cho công trình thường dùng các hệ thống thu sét - cột thu sét, dây thu sét - gồm bộ phận thu sét (kim, dây), bộ phận nối đất và các dây dẫn liên hệ hai bộ phận trên với nhau (dây nối đất). Như đã trình bày ở chương XVI, tác dụng bảo vệ của hệ thống thu sét là ở chỗ tập trung điện tích ở đỉnh bộ phận thu sét, tạo nên trường lớn nhất giữa nó với đầu tia tiên đạo,... do đó thu...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật cao áp : Bảo vệ chống sét đánh thẳng

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 U01 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 U02 N 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 h cµng t¨ng khi ®iÓm ®Þnh h−íng cµng ®i ra xa. VÝ dô ë vÞ trÝ mµ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn U 01 = U 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×nh 18-1 h−íng ra xa h¬n th× sÐt chñ yÕu sÏ phãng ®iÖn xuèng Nghiªn cøu t¸c dông b¶o ®Êt. §Ó c«ng tr×nh ®−îc b¶o vÖ an toµn, ph¶i ®¹t ®iÒu vÖ cña hÖ thèng thu sÐt. 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. 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 H 1 = 20 ®èi víi cét thu sÐt cao qu¸ 30m ®é cao lÖ h ®Þnh h−íng gi÷ b»ng sè vµ b»ng 600m ®èi víi cét thu MFX sÐt cßn ®èi víi d©y thu sÐt b»ng 300m. 3 1 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 H×nh 18-2 ®−îc sÏ kh«ng ®¶m b¶o an toµn. Ngoµi ra khi dïng S¬ ®å thÝ nghÖm x¸c ®Þnh ph¹m vi cùc tÝnh d−¬ng do qu¸ tr×nh phãng ®iÖn xÈy ra dÔ b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt. MEX- m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung kÝch dµng h¬n nªn cã thÓ t¨ng kÝch th−íc cñ m« h×nh. 1. M« h×nh ®Çu tia tiªn ®¹o. 2. M« h×nh cét thu sÐt. R 3. TÊm kim lo¹i ®−îc nèi ®Êt. R= 3,5h 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 H nghiÖm cho thÊy khi R ≤ 3,5h , toµn bé sè lÇn phãng ®iÖn ®Òu tËp trung vµo cét thu sÐt, khu vùc nµy ®−îc h h gäi lµ khu vùc cã x¸c suÊt 100% sÐt ®¸nh vµo cét. ë r = 1,5h vÞ trÝ R ≥ 3,5h , mét phÇn sè lÇn phãng ®iÖn sÏ h−íng vÒ phÝa mÆt ®Êt, c¸c phãng ®iÖn nµy lÖch h¼n so víi H×nh 18-3 ®−êng th¼ng ®øng vµ c¸ch xa ch©n cét kho¶ng c¸ch X¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ cña ≥ r = 1,6h , trÞ sè r lµ b¸n kÝnh cña ph¹m vi b¶o vÖ ë cét thu sÐt. møc cao mÆt ®Êt. 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 B1 c¸ch dïng ®o¹n cét cao hx ®Ó thay cho vËt cÇn B = 2h ®−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 H 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 h rx nµy sÏ lµ b¸n kÝnh cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc b =1,2h cao hx . H×nh 18-4 X¸c ®Þnh ph¹m vi b¶o vÖ cña Sè lÇn phãng ®iÖn ë mçi vÞ trÝ cña ®iÖn d©y thu sÐt. 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 ( h 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 r (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 H×nh 18-5 khu vùc cã x¸c suÊt 100% phãng ®iÖn vµo d©y thu sÐt Ph¹m vi b¶o vÖ cña cã nöa chiÒu réng B = 2h. cét thu sÐt. 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: 1,6 ( h − hx ) rx = (18-1) hx 1+ h 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. h − hx − ®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 http://www.ebook.edu.vn
2 h ( b¸n kÝnh b¶o vÖ ë c¸c møc c¸ch xa ch©n cét 1,5h. Tõ h×nh vÏ cã thÓ thÊy, ®iÓm b cã ®é cao 3 cao kh¸c nhau ®−îc tÝnh to¸n theo c¸c c«ng thøc sau ®©y: ⎛ hx ⎞ 2 − Khi h x ≤ h ; rx = 1 , 5 ⎜ 1 − ⎟ (18-2) ⎝ 0 ,8 h ⎠ 3 h⎞ ⎛ 2 − Khi h x > h ; rx = 0 , 7 5 ⎜ 1 − x ⎟ (18-3) h⎠ ⎝ 3 a 0,2h h 2 h 9 rx hx b c a’ 0,75h 1,5h MÆt b»ng cña ph¹m Vi b¶o vÖ ë møc cao hx rx 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 5,5 ®Ó tÝnh to¸n ph¹m vi b¶o vÖ nh−ng ph¶i nh©n thªm hÖ sè hiÖu chØnh p = vµ trªn h×nh vÏ dïng h 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: http://www.ebook.edu.vn
α h − h0 = 7 α h0 = h − hoÆc (18-4) 7 MÆt c¾t th¼ng ®øng ®i qua hai cét thu sÐt cña ph¹m vi b¶o vÖ cho trªn h×nh 18-7. 0 R a ho=h- 0,2h 7 0,2h h ho rax hx rx hx 0,75h 0,75h 0 a 1,5h 1,5h rx rax 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. http://www.ebook.edu.vn
Mäi c«ng tr×nh cÇn b¶o vÖ an toµn b»ng hai cét thu sÐt ph¶i ®−îc n»m gän trong ph¹m vi b¶o vÖ nµy nghÜa lµ cã ®é cao c«ng tr×nh α hx ≤ h0 = h − 1 vµ mÆt b»ng c«ng tr×nh ®−îc 7 R 2 3 giíi h¹n trong mÆt b»ng cña ph¹m vi b¶o vÖ ë h1 h2 møc cao cao hx . C¸ch vÏ ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu a’ sÐt cã chiÒu cao kh¸c nhau ®−îc tr×nh bµy trªn a h×nh 18-8. Tr−íc tiªn vÏ ph¹m vi b¶o vÖ cña cét cao, sau ®ã qua ®Ønh cét thÊp vÏ ®−êng H×nh 18-8 th¼ng ngang gÆp ®−êng sinh cña ph¹m vi b¶o Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu sÐt cao vÖ cét cao ë ®iÓm 3; ®iÓm nµy ®−îc xem lµ kh«ng b»ng nhau ®Ønh cña mét cét thu xÐt gi¶ ®Þnh, nã sÏ cïng víi cét thÊp (cét 2) hµnh thµnh ®«i cét cã ®é cao b»ng nhau (h2) víi kho¶ng c¸ch α'. Khi c«ng tr×nh cÇn ®−îc b¶o vÖ chiÕm khu vùc réng lín, nÕu chØ dïng mét va× cét th× cét ph¶i rÊt cao g©y nhiÒu khã kh¨n cho thi c«ng, l¾p r¸p. Trong c¸c tr−êng hîp nµy sÏ dïng nhiÒu cét phèi hîp b¶o vÖ (h×nh 18-9). PhÇn ngoµi cña ph¹m vi b¶o vÖ ®−îc x¸c ®Þnh nh− cña tõng ®«i cét ( yªu cÇu kho¶ng c¸ch a ≤ 7 h ) . Kh«ng cÇn vÏ ph¹m vi b¶o vÖ bªn trong ®a gi¸c h×nh thµnh bëi c¸c cét thu sÐt mµ chØ kiÓm tra ®iªï kiÖn b¶o vÖ an toµn. VËt ã ®é cao hx n»m trong ®a gi¸c sÏ ®−îc b¶o vÖ nÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn : D ≤ 8(h − h x ) = 8ha (18-5) a1 a1 rx 1 rx r0x1 2 r0x1 2 1 D≤ 8ha a2 D≤ 8ha r0x2 r0x2 a2 r0x3 a3 4 3 3 a) b) H×nh 18-9 MÆt b»ng cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc cao hx. H×nh a- Dïnh 3 cét thu sÐt. H×nh b- dïng bèn cét thu sÐt. trong ®ã: D- ®−êng kÝnh vßng trßn ngo¹i tiÕp cña ®a gi¸c h×nh thµnh bëi c¸c cét thu sÐt. http://www.ebook.edu.vn
ha − = h − hx − ®é cao hiÖu dông cña cét thu sÐt lµ phÇn cét v−ît cao h¬n so víi møc cao hx . Khi c¸c cét thu sÐt bè trÝ bÊt kú, cÇn ph¶i kiÓm tra ®iÒu kiÖn b¶o vÖ an toµn cho tõng cÆp ba cét ®Æt gÇn nhau. NÕu ®é cao cét v−ît qu¸ 30m, ®iÒu kiÖn b¶o vÖ (18-5) ®−îc hiÖu chØnh theo: D ≤ 8( h − hx ) . p = 8ha . p (18-6) 3. Ph¹m vi bao rvÖ cña d©y thu sÐt (d©y chèng sÐt). Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y thu sÐt nh− h×nh 18-10. MÆt c¾t th¼ng ®øng theo ph−¬ng vu«ng gãc víi d©y thu sÐt cña ph¹m vi b¶o vÖ ®−îc x¸c ®Þnh t−¬ng tù nh− cña cét thu sÐt cã c¸c D©y thu sÐt 0,2h hoµnh ®é 0,6h vµ 1,2h. ChiÒu réng cña ph¹m vi b¶o vÖ ë møc h bx cao hx còng ®−îc tÝnh theo c¸c c«ng thøc hx t−¬ng tù: 2 0,6h − Khi hx f h : 1,2h 3 ⎛ h⎞ bx = 0,6h⎜ 1 − x ⎟ (18-7) ⎝ h⎠ 2b x 2 − Khi hx ≤ h : 3 H×nh 18-10 ⎛ h⎞ bx = 1,2h⎜ 1 − x ⎟ (18-8) Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y thu sÐt. ⎝ 0,8h ⎠ Do nöa chiÒu réng cña khu vùc cã x¸c suÊt 100% phãng ®iÖn vµo d©y ®Æt c¸ch nhau s = 4h th× mäi ®iÓm trªn mÆt ®Êt n»m gi÷a hai R s d©y nµy sÏ ®−îc b¶o vÖ an toµn vµ nÕu kho¶ng h0 = h − 4 0,2h c¸ch s < 4h th× cã thÓ b¶o vÖ cho c¸c ®iÓm (gi÷a hai d©y) cã møc h bx s hx cao tíi h0 = h − . 4 0,6h PhÇn bªn ngoµi cña ph¹m vi b¶o vÖ s 1,2h ®−îc x¸c ®Þnh nh− tr−êng hîp mét d©y cßn H×nh 18-11 phÇn bªn trong ®−îc giíi h¹n bëi vßng cung vÏ Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai d©y thu sÐt. qua ba ®iÓm: Hai ®iÓm treo d©y thu sÐt vµ ®iÓm s gi÷a cã ®é cao h0 = h − ( h×nh 18-11). 4 http://www.ebook.edu.vn
D©y thu sÐt th−êng ®−îc dïng ®Ó b¶o vÖ s chèng sÐt cho ®−êng d©y ®iÖn cao ¸p. V× ®é treo s 2 ∇h = trung b×nh cña d©y dÉn th−êng lín h¬n ®é treo 4 3 hx cao cña d©y thu sÐt ( tû lÖ b»ng kho¶ng 0,8) nªn α h h cã thÓ kh«ng cÇn ®Ò cËp tíi ph¹m vi b¶o vÖ mµ biÓu thÞ b»ng gãc b¶o vÖ α (h×nh 18-12) lµ gãc gi÷a ®−êng th¼ng ®øng víi ®−êng th¼ng nèi liÒn d©y thu sÐt vµ d©y dÉn. H×nh 18-12 Cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc trÞ sè giíi h¹n cña gãc Dïng d©y chèng sÐt b¶o vÖ α lµ 31o ( tgα = 0,6) vµ thùc tÕ th−êng lÊy kho¶ng ®−êng d©y ®iÖn cao ¸p. 20 ÷15o. §18-3. C¸c yªu cÇu kü thuËt khi dïng hÖ thèng thu sÐt b¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh th¼ng. 1. C«ng tr×nh cÇn b¶o vÖ an toµn ph¶i ®−îc n»m gän trong ph¹m vi b¶o vÖ cña hÖ thèng thu sÐt. HÖ thèng nµy cã thÓ ®Æt ngay trªn b¶n th©n c«ng tr×nh hoÆc ®Æt c¸ch ly tuú thuéc vµo hoµn c¶nh vµ ®iÒu kiÖn cô thÓ. §Æt hÖ thèng thu sÐt ngay trªn c«ng tr×nh cã −u ®iÓm lµ tËn dông ®−îc ph¹m vi b¶o vÖ do ®ã gi¶m ®é cao cña hÖ thèng thu sÐt, vÝ dô nh− ®Æt kim thu sÐt trªn xµ tr¹m biÕn ¸p hoÆc treo d©y chèng sÐt trªn cét ®iÖn. Nh−ng khi cã phãng ®iÖn sÐt, dßng ®iÖn sÐt sÏ g©y nªn ®iÖn ¸p gi¸ng trªn ®iÖn trë nèi ®Êt vµ trªn phÇn ®iÖn c¶m th©n cét, trÞ sè ®iÖn ¸p nµy kh¸ lín vµ cã thÓ g©y nªn phãng sk ®iÖn ng−îc tõ hÖ thèng thu sÐt tíi c¸c bé phËn h mang ®iÖn nÕu c¸ch ®iÖn gi÷a chóng kh«ng chÞu l næi. Do ®ã ®iÒu kiÖn ®Æt hÖ thèng thu sÐt trªn c¸c c«ng tr×nh cã mang ®iÖn lµ ph¶i ®¶m b¶o cã møc s® c¸ch ®iÖn cao vµ trÞ sè ®iÖn trë t¶n cña bé phËn nèi ®Êt bÐ. §èi víi tr¹m biÕn ¸p vµ ®−êng d©y ®iÖn ¸p H×nh 18-13 110kV trë lªn, c¸c yªu cÇu trªn ®−îc thùc hiÖn X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch an toµn t−¬ng ®èi dÔ dµng, ë c¸c cÊp ®iÖn ¸p thÊp h¬n viÖc trong ®Êt vµ trong kh«ng khÝ gi÷a hÖ ®Æt hÖ thèng thu sÐt trªn c«ng tr×nh sÏ gÆp nhiÒu thèng thu sÐt vµ c«ng tr×nh. khã kh¨n vµ kh«ng hîp lý vÒ kinh tÕ kü thuËt, cho nªn trong c¸c tr−êng hîp nµy hÖ thèng thu sÐt ®−îc ®Æt c¸ch ly víi c«ng tr×nh. http://www.ebook.edu.vn
Khi ®Æt c¸ch ly gi÷a chóng còng ph¶i cã kho¶ng c¸ch nhÊt ®Þnh, nÕu kho¶ng c¸ch nµy qu¸ bÐ th× vÉn cã kh¶ n¨ng phãng ®iÖn trong kh«ng khÝ còng nh− trong ®Êt tõ hÖ thèng thu sÐt tíi c«ng tr×nh vµ nh− vËy còng kh«ng kÐm nguy hiÓm so víi khi cã sÐt ®¸nh th¼ng vµo c«ng tr×nh. §iÖn ¸p t¹i ®iÓm trªn th©n cét c¸ch bé phËn nèi ®Êt ®o¹n dµi l (h×nh 18-13) ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: ⎛ di ⎞ U1 = IsRxk + L⎜ s ⎟ (18-9) ⎝ dt ⎠ tr.b trong ®ã: I s − biªn ®é dßng ®iÖn sÐt, kA. L − ®iÖn c¶m cña phÇn d©y nèi dµi l , μH . Rxk − ®iÖn trë nèi ®Êt xung kÝch cña bé phËn nèi ®Êt, Ω . ⎛ dis ⎞ ⎜ ⎟ − ®é dèc trung b×nh cña phÇn ®Çu sãng dßng ®iÖn sÐt (lÊy theo d¹ng sãng xiªn ⎝ dt ⎠ tr .b gãc), kA / μs . Trong tÝnh to¸n th−êng lÊy I s = 150 vµ ⎛ s ⎞ di = 30 kA / μs . §èi víi cét thu sÐt kim ⎜ ⎟ ⎝ dt ⎠ tr .b lo¹i cã kÕt cÊu kiÓu m¹ng l−íi hoÆc khi d©y nèi ®Êt ®Æt riªng, trÞ sè ®iÖn c¶m theo ®¬n vÞ dµi cã trÞ sè L0 = 1,7 μH / m . Nh− vËy cã thÓ tÝnh ®−îc: U 1 = 1 5 0 R xk + 5 0 l vµ ®iÖn ¸p trªn bé phËn nèi ®Êt b»ng: U d = I s R xk = 1 5 0 R xk Chóng cã thÓ ®¹t ®−îc c¸c trÞ sè rÊt lín, vÝ dô khi Rxk = 10Ω vµ l = 10m th× U1 = 2000kV vµ U d = 1500kV . Do ®ã ®Ó kh«ng thÓ x¶y ra phãng ®iÖn tõ hÖ thèng thu sÐt tíi c«ng tr×nh, c¸c kho¶ng c¸ch kh«ng khÝ ( sk ) vµ kho¶ng c¸ch trong ®Êt ( sd ) ph¶i ®ñ lín ®Ó cã møc c¸ch ®iÖn kh«ng thÊp h¬n so víi c¸c trÞ sè ®iÖn ¸p nãi trªn. C−êng ®é c¸ch ®iÖn xung kÝch cña kh«ng khÝ th−êng lÊy b»ng 500kV/m vµ trÞ sè tr−êng phãng ®iÖn trong ®Êt lÊy b»ng 300kV/m, tõ ®ã suy ra c¸c kho¶ng c¸ch an toµn (tÝnh b»ng mÐt): U sk > 1 = 0,3Rxk + 0,1l (18-10) 500 U s d > d = 0,5R xk (18-11) 300 Cã thÓ xuÊt ph¸t tõ c¸c ®iÒu kiÖn an toµn trªn ®Ó x¸c ®Þnh ®ienÑ trë nèi ®Êt cña hÖ thèng thu sÐt hoÆc khi bé phËn nèi ®Êt ®· cã s½n, sÏ c¨n cø vµo ®ã ®Ó kiÓm tra kh¶ n¨ng phãng ®iÖn ng−îc. 2. PhÇn dÉn ®iÖn cña hÖ thèng thu sÐt ( cña bé phËn thu nhËn sÐt vµ cña d©y nèi ®Êt) ph¶i cã ®ñ tiÕt diÖn ®Ó tho¶ m·n ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt khi cã dßng ®iÖn sÐt ®i qua. http://www.ebook.edu.vn
Do thêi gian tån t¹i cña dßng ®iÖn rÊt ng¾n nªn trong tÝnh to¸n ph¸t nãng cã thÓ bá qua t¶n nhiÖt vµo m«i tr−êng chung quanh vµ nÕu ®iÖn trë cña phÇn dÉn ®iÖn theo ®¬n vÞ dµi lµ r th× n¨ng l−îng ph¸t nãng cña dßng ®iÖn sÐt sÏ b»ng: ∞ W = r ∫ i s2 d t 0 Nh− trªn ®· ph©n tÝch, trong tr−êng hîp nµy d¹ng sãng tÝnh to¸n hîp lý lµ d¹ng sãng hµm sè mò: 0, 7 t − t − τs is = I s e = Is e T (τ s − ®é dµi sãng ≈ 0,7T) 2 ⎛ ⎞ 0 ,7 ∞ τ − W = r∫ ⎜ Ise τs ⎟ d t = r I s2 s ⎜ ⎟ Nh− vËy: 1 ,4 ⎝ ⎠ 0 NhiÖt ®é ph¸t sãng cña phÇn dÉn ®iÖn ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ρI s2τ s W to = = gSC 1,4 gCS 2 ë ®©y: g − mËt ®é cña vËt liÖu dÉn ®iÖn. C − nhiÖt dung trung b×nh cña vËt liÖu. S − tiÕt diÖn cña phÇn dÉn ®iÖn. ρ − ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu. LÊy biªn ®é dßng ®iÖn I s = 150kA vµ ®é dµi sãng τ s = 100μs (do cã sÐt ®Õn ph¸t nãng phô cña c¸c phÇn phãng ®iÖn kÕ tiÕp), phÇn dÉn ®iÖn th−êng dïng thÐp nªn cã g = 7 ,8g / cm3 , C = 0,1cal. g . C o vµ trÞ sè ρ trong ph¹m vi nhiÖt ®é 0 ÷ 400o C b»ng 3.10−5 Ω. cm... víi c¸c sè liÖu trªn sÏ tÝnh ®−îc nhiÖt ®é ph¸t nãng. 13,4 to = S2 D©y thÐp cã tiÕt diÖn 25 mm2 sÏ bÞ ph¸t nãng tíi nhiÖt ®é t o = 215o C nh− vËy lµ hoµn toµn cho phÐp ngay c¶ khi ®Æt nã däc theo gç. Nh−ng víi môc ®Ých n©ng cao ®é bÒn c¬ khÝ vµ t¨ng thêi gian sö dông th−êng chän tiÕt diÖn 50mm2 trë lªn ( thÐp trßn φ 8 ). §Ó chèng ¨n mßn, phÇn dÉn ®iÖn cÇn ®−îc s¬n hoÆc tr¸ng kÏm vµ kh«ng nªn dïng lo¹i d©y xo¾n. C¸c mèi nèi däc theo m¹ch ®iÖn cña hÖ thèng thu sÐt ph¶i ®¶m b¶o cã tiÕp xóc tèt, nÕu kh«ng t¹i c¸c n¬i nµy cã thÓ qu¸ nãng hoÆc cã phãng ®iÖn tia löa (th−êng dïng ph−¬ng ph¸p hµn ®iÖn hoÆc nèi bul«ng mµ kh«ng ®−îc dïng c¸c c¸ch buéc xo¾n th«ng th−êng). http://www.ebook.edu.vn
http://www.ebook.edu.vn