Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho phân xưởng cơ khí của công ty cổ phần than núi béo

Ý nghĩa của việc tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ thiết bị điện

1.1.1 Nguyên nhân hình thành sét

Dông sét có tác hại nghiêm trọng đến cơ sở vật chất và con người Có thể hiểu nôm na rằng sét là sự phóng điện giữa đám mây dông và một điểm nào đó trên mặt đất khi điện trường khí quyển đạt đến một giá trị tới hạn Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nên dòng điện sét thường rất lớn khoảng 30kA, do đó nếu một công trình nào đó bị sét đánh thì phần kiến trúc của công trình đó có thể bị phá vỡ do ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ phát tán cao, các thiết bị điện trong công trình có thể bị hỏng do trường điện từ của dòng sét cảm ứng và con người có thể bị tổn thương nếu ở gần điểm phóng điện sét.

Dông là hiện tượng tự nhiên xảy ra khi không khí nóng, ẩm bốc lên cao và ngưng tụ, tạo thành mây Khi các tinh thể băng trong mây va chạm với các luồng khí nóng, chúng tạo ra điện tích và phân cực đám mây Quá trình này tạo ra điện trường cục bộ trong đám mây, thúc đẩy sự chuyển động của các phần tử điện tích và tạo ra thêm điện tích, dẫn đến điện trường mạnh hơn Sự tăng cường dần dần của điện trường cuối cùng dẫn đến phóng điện bên trong đám mây, tạo ra chớp.

Hình1.1 Cấu tạo mây dông

1.1.2 Các giai đoạn của sét a Giai đoạn phóng tia tiên đạo:

Ban đầu xuất phát từ mây giông một tia tiên đạo sáng mờ, phát triển thành từng đợt gián đoạn về phía mặt đất, với tốc độ trung bình khoảng 10 5 - 10 ó m/s Kênh tiên đạo là một dòng plasma mật độ điện khoảng 10 14 ion/m 3 một phần điện tích âm của mây giông tràn vào kênh và phân bồ tương đối đều dọc theo chiều dài của nó.

Thời gian phát triển của tia tiên đạo mồi đợt kéo dài trung bình khoảng 1 ns. Thời gian tạm ngưng phát triển giừa 2 đợt khoẩns 30 – 90 ns. Đường đi của tia tiên đạo trong thời gian này không phụ thuộc vào tình trạng mặt đất và các vật trên mặt đất, do đó nó gần như hướng thắng về phía mặt đất Cho đến khi tia tiên đạo đạt đến độ cao định hướng thì mới bị ảnh hưởng bởi các vùng điện tích tập trung dưới mặt đất. b Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa:

Dưới tác dụng của điện trường tạo nên bởi điện tích của mây dông và điện tích trong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích trái dấu trên vùng mặt đất phía dưới đám mây dông Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn đồng nhất thì nơi điện tích tập trung sè nằm trực tiếp dưđi kênh tiên đạo, nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn khác nhau thì điện tích chủ yếu tập trung ổ vùng kế cận nơi có điện dẫn cao như vùng quặng kim loại, vùng đất ẩm ao hồ, sông ngòi, vùng nước ngầm, kết cấu kim loại các tòa nhà cao tầng, cột điện, cây cao bị ướt trong mưa chính các vùng điện tích tập trung này sẽ định hướng phát triển của tia tiên đạo hướng xuống khi nó đạt đến độ cao định hướng, tia tiên đạo sẽ phát triển theo hướng có điện trường lớn nhất Do đó các vùng tập trung điện tích sẽ là nơi sét đánh vào. Ở những vật dẫn có độ cao như các nhà cao tầng, cột angten các đài phát thì từ đỉnh của nó nơi các diện tích trái dấu tập trung nhiều cũng sẽ đồng thời xuất hiện dòng tiên đạo phát triển hướng lên đám mây giông Chiều dài của kênh tiên đạo từ dưới lên này tăng theo độ cao của vật dẫn và tạo điều kiện dễ dàng cho sự định hướng của sét vào vật dẫn đó.

Người ta lợi dụng tính chất chọn của sét để bảo vệ chống sét đánh thẳng cho các công trình bằng cách dùng các thanh kim loại hay dây thu sét bằng kim loại được nối đất tốt, đặt cao hơn công trình cần bảo vệ để hướng sét đánh vào đó mà không phóng vào công trình.

Khi tia tiên đạo hướng xuống gần mặt đất hay tia tiên đạo hướng lên thì trong khoảng cách khí ở giữa do cường độ điện trường tăng cao gây lên ion hóa mãnh liệt, dẫn đến sự hình thành một dòng plasma có mật độ điện tích cao hơn nhiều so với mật độ điện tích của tia tiên đạo, điện dẫn của nó tăng lên hàng trăm lần. c Giai đoạn phóng điện ngược:

Do điện dẫn của nó tăng cao như vậy nên điên tích cảm ứng tràn vào dòng ngược mang điện thế của đất làm cho cường độ trường đầu dòng tăng lên gây ion hóa mãnh liệt và cứ như vậy dòng plasma điện dần cao 10 16 - 10 19 ion/m 3 tiếp tục phát triển ngược lên trên theo đường dọn sẵn bởi kênh tiên đạo Đây là sự phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu Vì mật độ điện tích cao đốt nóng mãnh liệt cho nên tia phóng điện chủ yếu sáng chói (đó chính là chớp).

Tốc độ phát triển của kênh phóng điện ngược vào khoảng 1,5 10 7 - 1,5.10 8 m/ s tức là nhanh gấp trên trăm lần tốc độ phát triển của kênh tiên đạo Khi kênh phóng điện chủ yếu lên tối đám mây thì số điện tích còn lại của đám mây sê theo kênh phóng điện chạy xuống đất và tạo nên dòng điện có trị số nhất định.

Kết quả quan trấc cho thấy rằng: phóng điện sét thường xảy ra nhiều lẩn kế tiếp nhau trung bình là 3 lần Các lần phóng điện sau có dòng tiên đạo phát triển liên tục ( không phải từng đợt như lần đầu ), không phân nhánh và theo đúng qũy đạo của lần đầu nhưng với tốc độ cao hơn ( 2 10 6 m/s) Điều này được giải thích: đám mây giông có thể có nhiều trung tâm điện tích khác nhau hình thành do các dòng không khí xoáy trong mây Lần phóng điện đầu tiên dĩ nhiên sẽ xảy ra giữa đất và trung tâm điện tích có cường độ điện trường cao nhất Trong giai đoạn phóng điện tiên đạo thì hiệu điện thế giữa các trung tâm này với các trung tâm khác không thay đổi và ít có ảnh hưởng qua lại Nhưng khi kênh phóng điện chủ yếu đã lên đến mây thì trung tâm điện tích đầu tiên của đám mây thực tế mang điện thế của đất, điều này làm cho hiệu thế giữa trung tâm điện tích đã phóng tới trung tâm điện thế lân cận tăng lên và có thể dẫn đến phóng điện giữa chúng với nhau Trong khi đó thì kênh phóng điện cũ vẫn còn một điện dẫn nhất định do sự khử ion chưa hoàn toàn, nên phóng điện tiên đạo lần sau theo đúng quỹ đạo đó, liên tục và với tốc độ lớn hơn lần đầu.

Hình 1.2 Các giai đoạn phóng điện sét và biến

1.1.3 Hậu quả của sét Ở đây chúng ta cần phân biệt các loại sét khác nhau như sét đánh trực tiếp, sét đánh gián tiếp, sét cảm ứng

- Sét đánh trực tiếp là sét đánh thẳng vào nhà cửa công trình hoặc đánh vào bồn nước kim loại hay trụ anten nằm trên công trình đó, đánh vào cây cối, đánh vào người đang di chuyển khi đang có dông Đây là loại sét nguy hiểm nhất vì nó có thể gây thiệt hại nặng nề cho công trình hoặc gây chết người

- Sét đánh gián tiếp là sét đánh vào đường dây điện thoại, đường dây tải điện cao thế hoặc hạ thế ở một nơi nào đó rồi theo đường dây truyền vào công trình làm hư hỏng thiết bị điện đang sử dụng Chúng ta thường thấy hiện tượng bóng đèn, điện thoại, TV, tủ lạnh bị cháy hoặc người đang gọi điện thoại bị điện giật mạnh sau một cơn dông sét tất cả là do ảnh hưởng của loại sét này

- Sét cảm ứng bao gồm cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ Sét cảm ứng tĩnh điện thường chỉ nguy hiểm cho các công trình có chứa chất dễ cháy nổ như xăng dầu, khí đốt do tác động của phóng điện thứ cấp còn sét cảm ứng điện từ chỉ nguy hiểm đối với các thiết bị hiện đại dùng các linh kiện điện tử nhạy với xung điện trong các công trình bưu điện, viễn thông, phát thanh truyền hình Một hệ thống chống sét hoàn chỉnh phải thể hiện đầy đủ các nội dung chống sét nói trên, tuy nhiên đối với đa số các hộ gia đình người ta thường chỉ quan tâm đến việc chống sét đánh trực tiếp

Khi thiết bị điện trong trạm biến áp bị sét đánh, hậu quả vô cùng nghiêm trọng, gây hư hỏng thiết bị, ngưng cung cấp điện trong thời gian dài, ảnh hưởng tới sản xuất điện năng và các ngành kinh tế Do vậy, ngoài việc bảo vệ thiết bị điện khỏi sét đánh trực tiếp, các nhà máy điện và trạm biến áp còn cần bảo vệ các công trình phụ trợ khác.

- Đoạn dây nối từ xà cuối của trạm ra cột đầu tiên của đường dây.

- Đoạn dây dẫn hay thanh dẫn nối máy phát điện và máy biến áp.

- Gian máy của các loại nhà máy điện kiểu hở, các thiết bị thu đựng khí Hidro ngoài trời, các thiết bị chứa dung dịch điện phân ngoài trời.

- Kho dầu, các thùng dầu để ngoài trời, kho xăng. Đối với các công trình dễ cháy nổ thì không những cần bảo vệ chống sét đánh trực tiếp mà phải đề phòng sự phát sinh tia lửa do điện áp gây nên, vì vậy khi tiến hành thiết kế bảo vệ đối với phần này cần nghiên cứu thêm qui trình đối với các công trình dễ cháy nổ. Để bảo vệ sét đánh trực tiếp ở các nhà máy điện và trạm biến áp thường dùng các cột thu lôi hay dây chống sét Các cột thu lôi có thể được đặt độc lập hoặc trong các điều kiện cho phép có thể đặt trên các kết cấu của trạm, nhà máy.

Những yêu cầu khi thiết kế tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ thiết bị điện

- Đối với các trạm phân phối ngoài trời từ 110 kV trở lên do có mức cách điện cao nên có thể đặt cột thu lôi trên kết cấu của trạm phân phối Các trụ của các kết cấu trên đó có đặt côt thu lôi phải được ngắn nhất và sao cho dòng điện sét Is khuếch tán vào trong đất theo 3 đến 4 thanh cái của hệ thống nối đất Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số của điện trở nối đất.

- Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngoài trời điện áp 110 kV là cuộn dây của máy biến áp, vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa 2 điểm nối vào hệ thống nối đất của cột thu lôi và vỏ máy biến áp theo đường điện phải lớn hơn 5 m.

- Khi bố trí cột thu lôi trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110 kV trở lên phải thực hiện các yêu cầu sau:

+ Ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải có nối đất bổ sung (dùng nối đất tập trung) nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không được quá 4Ω (ứng với dòng điện tần số công nghiệp).

+ Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu lôi và bộ phận mang điện không được bé hơn chiều dài của chuỗi sứ.

- Có thể nối cột thu lôi độc lập vào hệ thống nối đất của trạm phân phối cấp điện áp 110 kV nếu như các yêu cầu trên được thực hiện.

Khi sử dụng cột thu lôi độc lập, cần lưu ý đến khoảng cách giữa cột thu lôi và các bộ phận khác của trạm để ngăn ngừa khả năng phóng điện từ cột thu lôi sang vật được bảo vệ.

- Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi phải cho dây dẫn điện đến đèn vào ống chì và chôn vào trong đất.

Để đảm bảo đặc tính cơ học và chống ăn mòn hiệu quả, cần tuân thủ chặt chẽ các quy định về loại vật liệu và tiết diện của dây dẫn được sử dụng trên mặt đất và dưới lòng đất Những quy định này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ bền, khả năng chịu lực và tuổi thọ của hệ thống đường dây truyền tải điện, góp phần nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.

Loại vật liệu Dây dẫn dòng điện sét

Thép mạ tròn Φ 8 mm Φ 10 mm

Cáp thép Không được dùng Không được

Thanh đồng dùng tròn Φ 8 mm Φ 8 mm

Không được dùng Không được

Bảng 1.1 Thông số vật liệudùng Đối với các công trình tập trung như nhà máy, xí nghiệp, trạm điện, trạm biến áp…thường được thực hiện bằng cột thu lôi Trong những điều kiện cho phép nên tận dụng các độ cao của các công trình trong trạm như các xà để làm giá đỡ cho cột thu lôi Ví dụ đối với các trạm biến áp 110 kV trở lên thì cột thu lôi thường đặt trên các xà và để nối cột thu lôi với hệ thống nối đất thì dùng ngay xà ấy nếu là xà sắt hay dùng cốt sắt ở bên trong nếu là cột bê tông cốt sắt. Đối với cột thu lôi độc lập nếu:

+ Độ cao h của cột thu lôi không quá 20 m thì dùng các ống kim loại ghép lại. + Độ cao h  20 m dùng loại kết cấu kim loại kiểu mạng làm giá đỡ bộ phận thu sét.

Nhưng kinh tế nhất là dùng cột thu lôi có giá đỡ bằng gỗ nếu như độ cao h của cột thu lôi không quá 20 m và giá đỡ bằng cột bê tông cốt thép đối với cột thu lôi cao quá 20 m, khi đó nên tận dụng cốt thép của cột làm dây dẫn dòng điện sét từ phần thu sét đến hệ thống nối đất Trong trường hợp dùng giá đỡ bằng gỗ phải dùng dây dẫn riêng đặt dọc theo giá đỡ.

Cột thu lôi được thiết kế để làm việc ở trạng thái tự do không được làm việc ở trạng thái căng Khi chọn tiết diện các phần tử của cột thu lôi dựa trên sự phát nóng của chúng và trong trong tính toán có thể bỏ qua sự tản nhiệt ra môi trường xung quanh.

Kích thước tiêu chuẩn của một số loại kim thu sét:

Chiều cao có ích ha

(mm) Đường kính nhỏ nhất

Chiều cao có ích ha

(mm) Đường kính nhỏ nhất

Bảng 2.1 Chiều cao của kim loại thu sét

Các phương pháp tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ.10 1 Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi

1.4.1 Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi

- Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập

Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là miền được giới hạn bởi mặt ngoài hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình :

Trong đó : h là chiều cao của cột hx là độ cao cần bảo vệ h – hx = ha là chiều cao hiệu dụng của cột Để dễ dàng thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệ dạng đơn giản hóa, được tính theo công thức sau:

Hình 1.3 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập

Chú ý: các công thức trên chỉ đúng khi cột thu lôi cao dưới 30 m Hiệu quả của cột thu lôi cao quá 30 m có giảm sút do độ cao định hướng của sét giữ hằng số Có thể dùng các công thức trên để tính phạm vi bảo vệ nhưng phải hiệu chỉnh kết quả bằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh p = và trên hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hp và 1,5hp.

- Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi: Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi lớn hơn nhiều so với phạm vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột đơn cộng lại Để hai cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa chúng phải thỏa mãn điều kiện a < 7h.

- Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có cùng độ cao:

Với hai cột thu lôi cùng độ cao h đặt cách nhau một khoảng a (a < 7h), độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu lôi h0 được tính theo công thức: h0 = h - (a2)/(16h).

Phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi được xác định dựa trên độ cao của cột Phần bảo vệ bên ngoài tương tự như phạm vi bảo vệ của một cột độc lập Bên trong khu vực bảo vệ, phạm vi được giới hạn bởi vòng tròn đi qua 3 điểm gồm đỉnh của hai cột và một điểm nằm giữa có độ cao h0 Mặt cắt đứng theo mặt phẳng vuông góc giữa hai cột thể hiện phạm vi bảo vệ như của một cột có độ cao h0 Dựa vào các mặt cắt này, có thể xác định phạm vi bảo vệ cho các độ cao khác nhau.

Khi độ cao vượt quá 30 m cũng có các hiệu chỉnh tương tự như trên và độ cao h0 cũng được tính theo ho

- Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi không cùng độ cao:

Cách vẽ phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có chiều cao khác nhau được trình bày như hình (1.3) Trước tiên ta vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao sau đó qua đỉnh cột thấp vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm 3 điểm này được xem là đỉnh cột thu sét giả định, nó sẽ cùng với cột thấp hình thành đôi cột có độ cao bằng nhau với khoảng cách a’.

Cột thấp hơn có độ cao h2 và cột cao hơn có độ cao h1.

 (1-5) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi h0 được tính như sau:

Khi độ cao vượt qúa 30 m cũng có các hiệu chỉnh tương tự như trên và độ cao h0 cũng được tính theo 0 2

Hình 1.5 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi không cùng độ cao

- Phạm vi bảo vệ của nhóm cột thu lôi:

Khi công trình cần được bảo vệ chiếm khu vực rộng lớn, nếu chỉ dùng một vài cột thu lôi thì phải rất cao gây nhiều khó khăn cho thi công, lắp ráp Trong các trường hợp này sẽ dùng nhiều cột phối hợp bảo vệ Phần ngoài của phạm vi bảo vệ được xác định như của từng đôi cột (yêu cầu khoảng cách a  7 h ) Không cần vẽ phạm vi bảo vệ bên trong đa giác hình thành bởi các cột thu lôi mà chỉ kiểm tra điều kiện an toàn Vật có độ cao hx nằm trong đa giác sẽ được bảo vệ nếu thỏa mãn điều kiện:

D: là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu lôi. ha: là độ cao hiệu dụng của cột thu lôi, là phần cột vượt cao hơn so với mức cao hx. a b c

Hình 1.6 Mặt bằng của phạm vi bảo vệ ở mức cao h x

Hình a Dùng ba cột thu sét Hình b Dùng bốn cột thu sét

- Dùng 3 cột thu sét, D được xác định theo công thức :

- Dùng 4 cột thu sét tạo thành hình chữ nhật, D được xác định theo công thức:

Nếu độ cao vượt qua 30 m cần hiệu chỉnh theo:

1.4.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các công trình dài

Công trình dài là các công trình nằm trải dài trên một phạm vi hẹp nhưng rất dài như cầu, đường dây tải điện…Các công trình này được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp bằng dây thu lôi Phạm vi bảo vệ của dây thu sét như ở hình (1.7) Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét của phạm vi bảo vệ được xác định tương tự như của cột thu sét có các hoành độ 0,6h và 1,2h Chiều rộng của phạm vi bảo vệ ở mức cao h x cũng được tính theo các công thức tương tự:

Hình 1.7 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

Do nửa chiều rộng của khu vực có xác suất 100% phóng điện vào dây thu sét B=2h nên khi dùng 2 dây đặt cách nhau s=4h thì mọi điểm trên mặt đất nằm giữa hai dây này sẽ được bảo vệ an toàn và nếu khoảng cách s 3,44m là:

+ Xét nhóm cột (D101, D102, D107, D108) ta có: h1= h2 = 5,16 m, a = 3 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 4 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa cột thu sét là:

- Đối với nhóm cột (D103, D104, D105, D106) ta có kết quả tương tự

* Tính toán chống sét cho nhà xe B2

- Tính toán chống sét cho các cột gồm (D110, D111, D113,D114)

+ Chọn giải pháp chống sét cho 4 cột thu lôi cùng độ cao h, độ cao bảo vệ hx

Khi đó độ cao hiệu dụng ha = = = 0,69 (m)

 Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,69 +4,5 = 5,19 (m)

+ Tính toán phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi

Bảo vệ bằng cột thu sét cao 5,19 m và độ cao cần bảo vệ là 4,5 m

Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 4,5 m > 3,46m là:

+ Xét nhóm cột (D103, D104), (D105, D106) ta có: h1= h2 = 5,19 m, a = 3,5 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa cột thu sét là:

3.1.2 Tính toán chống sét cho khu nhà hành chính và thí nghiệm

Ngư ờiưvẽ Ng êi K tra

Hình 3.2 Bản vẽ nhà hành chính thí nghiệm

* Tính toán chống sét khu nhà hành chính

Chọn giải pháp 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D201, D202, D203, D204) có cùng độ cao h, và độ cao cần bảo vệ hx=5m (m)

Khi đó độ cao hiệu dụng ha 8

 Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,53 + 5 = 5,53 (m)

-Tính toán phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi

Bảo vệ bằng cột thu sét cao 5,53 m và độ cao cần bảo vệ là 5 m

-Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 5 (m) > 3,69 (m) là:

- Tính toán phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi

-Xét nhóm cột (D201, D202), (D203, D204) ta có: h1= h2 = 5,53 m a = 3 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Chọn giải pháp 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D205 ,D206, D207, D208) có cùng độ cao h, và độ cao cần bảo vệ hx=5m (m)

-Xét nhóm cột (D206, D209), (D208, D210) ta có: h1= h2 = 5,58 m a = 3,5 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

- Tính toán phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi h1= h2 = 5,58 m a = 3,5 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

* Tính toán chống sét khu phòng thí nghiệm

- Chọn giải pháp 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí gồm (D217, D218, D219, D220) có cùng độ cao h, và độ cao cần bảo vệ hx=5m (m)

Khi đó độ cao hiệu dụng ha = Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,62 + 5 = 5,62 (m)

Bảo vệ bằng cột thu sét cao h= 5,62 (m) và độ cao cần bảo vệ là hx= 5 (m)

-Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 5 m > 3,75 m là:

+ Tính toán phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi

-Xét nhóm cột (D217, D218), (D219, D220), h1 = h2 = 5,62 (m), a=3,5 (m) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: Độ cao hx = 5 (m) < 5,12 (m) nên :

-Tính toán chống sét cho nhóm cột thu lôi gồm (D221, D222, D223, D224) Theo (1-8) ta có:

Khi đó độ cao hiệu dụng ha = Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,53 + 5 = 5,53 (m)

Bảo vệ bằng cột thu sét cao h= 5,53 (m) và độ cao cần bảo vệ là hx= 5 (m)

Theo công thức (1-3)  rx + Tính toán phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi

+ Xét nhóm cột (D221, D222), (D223, D224), h1= h2 = 5,53 (m), a=3,5 (m) Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

Bán kính của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: Độ cao hx = 5 (m) > 3,35 (m) nên :

-Tính toán chống sét cho nhóm cột thu lôi gồm (D225, D226, D228, D229) có kết quả tương tự : rox =0,75.5,53( )= 1,69 (m)

Chọn giải pháp 3 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D211, D209, D206) có cùng độ cao h, và độ cao cần bảo vệ hx=5m (m)

3.1.3 Tính toán chống sét cho nhà phục vụ sinh hoạt

BÕp tËp thÓ Khu nhà ăn tập thể

Hình 3.3 Bản vẽ nhà sinh hoạt

* Tính toán chống sét khu nhà ăn tập thể

- Tính toán chống sét cho nhóm cột gồm (D301, D302, D316, D315)

Chọn giải pháp chống sét dùng 4 cột thu lôi có cùng độ cao h, độ cao bảo vệ hx

Khi đó độ cao hiệu dụng: ha =  Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,44 +4,5 = 4,95 (m)

Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 4,5 m > 3,3 m là:

- Tính toán chống sét cho nhóm cột (D304, D304, D314, D313)

- Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 4,5 m > 3,3 m là:

- Tính toán chống sét cho nhóm cột (D317, D318, D335, D334), ó kết quả tương tự:

Bán kính bảo vệ ở độ cao h = 4,5 m > 3,3 m là:

- Tính toán chống sét cho nhóm cột (D319,D320,D332,D333)

* Tính toán chống sét cho bếp tập thể

3.1.4 Tính toán chống sét cho nhà sản xuất chính và cầu can lộ thiên

Ngư ờiưvẽ Ng êi K tra Lư ơngưVănưTiến

* Tính toán chống sét cho phân xưởng 4

Chọn giải pháp chống sét dùng 4 cột thu lôi có cùng độ cao h, độ cao bảo vệ hxm

Khi đó độ cao hiệu dụng: ha =  Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,53 +10 = 10,53(m)

Bảo vệ bằng cột thu sét cao 10,53m và độ cao cần bảo vệ là 10m

Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 10 m > 7,02 m là:

- Tính toán chống sét cho nhóm cột (D403, D402, D405, D404) có kết quả tương tự:

- Tính toán chống sét cho nhóm cột (D408, D407, D405, D406), có kết quả tương tự:

Có kết quả tưởng tự: Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 10 m > 7,02 m là:

Khi đó độ cao hiệu dụng: ha =  Độ cao của cột thu sét: h= h h h = 0,53 +10 = 10,53(m)

Có kết quả tưởng tự: Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 10 m > 7,02 m là:

* Tính toán chống sét cho Phân xưởng 2

* Tính toán chống sét cho Phân xưởng 3

Có kết quả tưởng tự:

3.1.5 Tính toán chống sét cho phân xưởng đúc và gia công gỗ

Phân xu ?ng gia công g?

* Tính toán chống sét cho Phân xưởng đúc

Chọn giải pháp chống sét dùng 4 cột thu lôi có cùng độ cao h, độ cao bảo vệ hx=6m

-Xét nhóm cột (D501, D502), (D507, D508) h1= h2 = 6,49 m, a = 2,23 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

+ Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 6 m > 3,39 m là:

+ Xét nhóm cột (D505, D506), (D512, D511) h1= h2 = 6,49 m, a = 2,23 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

* Tính toán chống sét cho phân xưởng gia công gỗ

+ Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 6 m > 4,38m là:

Theo công thức (1-3)  r x  0, 75 (1 h  h h x ) ) = 0,44 (m) + Tính toán phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi

- Tính toán chống sét cho nhóm cột (D520, D521, D522, D523), (D520, D519,

Chọn giải pháp chống sét dùng 4 cột thu lôi có cùng độ cao h, độ cao bảo vệ hx=6m, có kết quả tương tự:

Theo công thức (1-3)  r x  0, 75 (1 h  h h x ) ) = 0,39 (m) + Tính toán phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi

3.1.6 Tính toán chống sét cho trạm chi phối nhiên liệu

-Tính toán chống sét cho 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D601, D602, D603, D604)

Chọn giải pháp chống sét cho 4 cột thu lôi cùng độ cao h, độ cao bảo vệ hx=4,5m

Khi đó độ cao hiệu dụng ha =  Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,74 + 4,5 = 5,24 (m)

-Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 4,5 m > 3,49 m là:

-Xét nhóm cột (D601, D602), (D603, D604) ta có: h1= h2 = 4,5 m a = 4,8 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

3.1.7 Tính toán chống sét cho nhiên liệu, xăng dầu

Hình 3.7 Bản vẽ trạm nhiên liệu xăng dầu

* Chọn giải pháp 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D701, D702, D713, D714) có cùng độ cao h, và độ cao cần bảo vệ hx=5,5 (m)

- Tính toán phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi

- Xét nhóm cột (D701, D702), (D713, D714) ta có: h1= h2 = 5,5 m a = 3,5 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

*Chọn giải pháp 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D703, D704, D711, D712) có cùng độ cao h và độ cao cần bảo vệ hx=5,5 (m)

*Chọn giải pháp 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D705, D706, D709, D711) có cùng độ cao h ,và độ cao cần bảo vệ hx=5,5 (m)

Ta có: h1=5,5 m a=3,5 Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

3.1.8 Tính toán chống sét cho gara oto

- Chọn giải pháp 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D801, D802, D806, D805) có cùng độ cao h, và độ cao cần bảo vệ hx=4,5 (m)

+ Xét nhóm cột (D801, D802), (D805, D806) ta có: h1= h2 = 5,08 m a = 3,5 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là: h= 5,08= 3,39 (m) (m) 0

3.1.9 Tính toán chống sét cho lò hơi, kho than

* Tính toán chống sét cho Lò hơi

Giải pháp 1 cột D901 bắt thành ống khói(diện tích 7,8x4,5 m 2 , cao 9m) h=ha+hx; hx=9m; rx=3,9m

* Tính toán chống sét cho kho than

Giải pháp nhóm 4 cột (D902, D903, D904, D905) có vị trí như hình

Kho Than: diện tích 6,1x4,5 m 2 , cao 5,5m

Chọn giải pháp chống sét dùng 4 cột thu lôi có cùng độ cao h, độ cao bảo vệ hx=5,5m

3.1.10 Tính toán chống sét cho kho phế liệu

- Giải pháp nhóm 4 cột (D1001, D1002, D1003, D1004) có vị trí như hình Diện tích 5,1x4,8 m 2 , cao 3,5m

Xét nhóm cột (D1001, D1002), (D1003, D1004) ta có: h1= h2 = 4,53 m a = 5,83 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

3.1.11 Tính toánchống sét cho trạm dập ngang

Hình 3.11 Bản vẽ chống sét cho trạm dập ngang

- Giải pháp nhóm 2 cột (D1102, D1103) có vị trí như hình

-Tính toán phạm vi bảo vệ của nhóm (D1102, D1103)

3.1.12 Tính toán chống sét cho kho gỗ xẻ

- Giải pháp nhóm 4 cột (D1201, D1202, D1203, D1204) có vị trí như hình Diện tích 4x6 m 2 , cao 2,5m

= 7,2 (m) Khi đó độ cao hiệu dụng: ha =  Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,9 +2,5 = 3,4 (m)

3.1.13 Tính toán chống sét Khu vực để xe đạp – xe máy

- Giải pháp nhóm 4 cột (D1501, D1502, D1503, D1504) có vị trí như hình Diện tích 10x6,6 m 2 , cao 4m

Khi đó độ cao hiệu dụng: ha =  Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 1,04 +4= 4,04 (m)

Xét nhóm cột (D1501, D1502), (D1503, D1504) ta có: h1= h2 = 4,04 m a = 7,5 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

3.1.14 Tính toán chống sét cho trạm oxy

- Chọn giải pháp 4 cột thu lôi đặt ở các vị trí (D1701, D1702, D1703, D1704, D1705, D1706, D1707, D1708) có cùng độ cao h và độ cao cần bảo vệ hx=4,5 (m), diên tích: 10,5x4,5 m 2 , cao 6m

Hình 3.14 Bản vẽ chống sét trạm oxi

- Chia nhóm đối tượng bảo vệ thành 2 nhóm (D1701, D1702, D1707, D1708) và (D1703, D1704, D1705, D1706)

 Độ cao của cột thu sét: h= h 110kV   h h a x = 0,53 +6 = 6,53 (m)

Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 6m > 4,35m là:

Tính toán phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi

- Xét nhóm cột (D1701, D1702), (D1707, D1708), (D1703, D1704) D1705, D1706) ta có: h1= h2 = 6,53 m a = 3 m Độ cao lớn nhất của khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu sét là:

- Kết luân: Vùng bảo vệ cho phân xưởng được đảm bảo an toàn và thỏa mãn yêu cầu về kỹ thuật nên phương án này được chấp nhận.

Tính toán chống sét và tiếp địa bảo vệ cho các trạm biến áp

Phân xưởng cơ khí của Công ty cổ phần Than núi Béo gồm có 01 trạm biến áp (đặt 02 máy biến áp) và bố trí 03 cột ở đầu trạm cấp điện 0.4 kv cho các phân xưởng nhỏ và các hạng mục của Phân xưởng

Chiều cao lớn nhất cần bảo vệ là 14m (chiều cao của cột)

Hệ thống chống sét hiện tại tại các trạm biến áp của Phân xưởng cơ khí, Công ty cổ phần Than núi Béo đang sử dụng là hệ thống sử dụng kim thu sét truyền thống.

Franklin Kim thu sét Franklin là một thanh kim loại có đầu nhọn dài khoảng 3m được lắp tại nơi cao nhất trong khu vực cần bảo vệ, nó hoạt động theo nguyên lý phóng điện điểm, nghĩa là trong điện trường khí quyển của dông bão, kim thu sét này sẽ liên tục nhả điện tích vào vùng không gian do đó quanh đầu kim thu sét sẽ có điện trường cục bộ mạnh so với các điểm xung quanh và hình thành một tia lửa điện mồi (dòng mồi) nên nó dễ dàng thu hút dòng sét tiên đạo từ mây đi xuống, dòng điện sét này sẽ truyền từ kim qua hệ thống dây dẫn để đi xuống đất và tản nhanh trong đất nhờ bãi tiếp địa tản sét Như vậy hệ thống chống sét sẽ tạo ra một phạm vi an toàn cho công trình mà nó bảo vệ

Phương án chống sét của trạm được xây dựng từ lâu đã trở nên lỗi thời và kém an toàn hơn do sự biến đổi ngày càng khắc nhiệt của thời tiết , vì thế sau đây em xin trình bày phương án thiết kế hẹ thống chống sét cho trạm

3.2.1 Chống sét cho 3 cột đặt tại đầu trạm độ cao cần bảo vệ là 14m

Chọn độ cao hiệu dụng của cột là ha = 8m

Trong trường hợp này ta chọn phương án dùng cột thu lôi độc lập

3 h  3 = 14,66 (m) -Bán kính bảo vệ ở độ cao hx = 14m < 14,66 m là:

Với vị trí cột thứ 2 và 3 ta cũng có bán kính bảo vệ tương tự và đọ cao hiệu dụng chọn ha = 8 m

3.2.2 Chống sét cho các trạm

Dùng chống sét Van La (Lightning Arrester) lắp tại đầu đường dây vào trạm biến áp để cắt xung điện sét xuống đất.

- Dùng chống sét van sơ cấp ( gọi là thiết bị cắt sét nguồn 3 pha hoặc 1 pha ), lắp song song với nguồn điện để cắt giảm xung điện sét lớn xuống đất Cấu hình của loại này gồm có 3 phần : a) Van cắt sét: Dùng để cắt xả xung điện sét lan truyền trên lưới hạ thế xuống đất , trước khi nó có thể theo nguồn điện đi vào phụ tải b) Dây dẫn sét : Dùng để dẫn dòng sét từ điểm nút mạng đến van cắt sét & từ van cắt sét đến hệ thống tiếp đất c) Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dòng điện sét trong đất Cấu hình của hệ thống tiếp đất này gồm :

Có chiều dài thông thường từ 2,4m đến 3m, đường kính ngoài khoảng 14-16mm Cọc được chôn thẳng đứng, cách mặt đất từ 0,5m đến 1m Khoảng cách giữa các cọc dao động từ 3m đến 15m.

- Dây tiếp đất : thường là cáp đồng trần có tiết diện từ 50 đến 75mm2 dùng để liên kết các cọc tiếp đất này lại với nhau Cáp này nằm âm dưới mặt đất từ 0,5 đến 1 mét

- Oc siết cáp hoặc mối hàn hóa nhiệt CADWELD: dùng để liên kết dây tiếp đất & các cọc tiếp đất với nhau. d) Cấu tạo của van cắt sét : Van cắt sét được chế tạo từ ô xýt kim loại (metal oxide varristor – mov) thường là ô xýt kẽm Đặc điểm của loại vật liệu này là chỉ có thể dẫn điện ở điện áp cao & sẽ trở thành vật cách điện ở điện áp thấp, điện áp càng cao thì dòng điện thông mạch càng lớn và điện áp càng giảm thì dòng thông mạch càng giảm về zê rô (còn gọi là khối điện trở phi tuyến) e) Nguyên lý làm việc của van cắt sét : Khi sét đánh trực tiếp vào đường dây, hoặc sét đánh vào các vùng lân cận rồi cảm ứng vào đường dây hạ thế rồi lan truyền vào van cắt sét trước khi nó đến phụ tải (các thiết bị dùng điện ) Xung điện sét này có biên độ điện áp lớn làm cho điện trở phi tuyến của van cắt sét ngưởng dẫn, lúc này nó sẽ mở mạch để cho dòng điện sét đi qua nó xuống đất Khi xung điện sét giảm thấp đến dưới giá trị điện áp ngưởng của van cắt sét thì điện trở phi tuyến của van cắt sét sẽ tăng nhanh để ngắt dòng cắt xung sét.

Dùng thiết bị cắt lọc sét (thường là lắp nối tiếp với phụ tải) để vừa cắt xung điện sét, vừa lọc được các loại sóng hài, các nhiểu tần số cao của sét: a) Cấu hình : loại này gồm có 3 phần:

Thiết bị cắt lọc sét : Dùng để cắt xả xung điện sét lan truyền trên lưới hạ thế xuống đất & lọc các sóng hài các nhiểu tần số cao trước khi chúng có thể theo nguồn điện đi vào phụ tải.

Dây dẫn sét: Dùng để dẫn dòng sét từ thiết bị cắt lọc sét sét đến hệ thống tiếp đất

Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dòng điện sét trong đất Cấu hình của hệ thống tiếp đất này gồm:

- Các cọc tiếp đất : thường dài từ 2,4 mét đến 3 mét Đường kính ngoài thường là

14 – 16mm Được chôn thẳng đứng & cách mặt đất từ 0,5 đến 1 mét Khoảng cách cọc với cọc từ 3 đến 15 mét.

- Dây tiếp đất: thường là cáp đồng trần có tiết diện từ 50 đến 75mm2 dùng để liên kết các cọc tiếp đất này lại với nhau Cáp này nằm âm dưới mặt đất từ 0,5 đến 1 mét

- Ốc siết cáp hoặc mối hàn hóa nhiệt cadweld: dùng để liên kết dây tiếp đất & các cọc tiếp đất với nhau. b) Cấu tạo của thiết bị cắt lọc sét thường bao gồm :

Van cắt sét sơ cấp (nằm phía trước)

- Bộ lọc sóng hài & nhiểu (nằm giữa)

- Van cắt sét thứ cấp (nằm phía sau)

Van cắt sét sơ cấp & thứ cấp được chế tạo từ ô xýt kim loại (metal oxide varristor – mov) thường là ô xit kẽm Đặc điểm của loại vật liệu này là chỉ có thể dẫn điện ở điện áp cao & sẽ trở thành vật cách điện ở điện áp thấp , điện áp càng cao thì dòng điện thông mạch càng lớn và điện áp càng giảm thì dòng thông mạch càng giảm về zê rô (còn gọi là khối điện trở phi tuyến).

Bộ lọc sóng hài được cấu tạo từ cuộn kháng điện l & các tụ lọc c , cuộn khán l được lắp nối tiếp với mạch điện còn tụ lọc c thì lắp song song với mạch điện (nằm phía sau cuộn kháng điện l). c) Nguyên lý làm việc của thiết bị cắt lọc sét:

Khi sét đánh trực tiếp vào đường dây điện, hoặc sét đánh vào các vùng lân cận rồi cảm ứng vào đường dây hạ thế rồi lan truyền vào thiết bị cắt lọc sét trước khi nó đến phụ tải (các thiết bị dùng điện) Xung điện sét này có biên độ điện áp lớn làm cho điện trở phi tuyến của van cắt sét sơ cấp ngưởng dẫn, lúc này nó sẽ mở mạch để cho dòng điện sét đi qua nó xuống đất Tiếp theo đó bộ lọc l – c có tác dụng làm giảm thấp biên độ xung sét và tách bỏ các thành phần sóng hài, nhiểu tần số cao Xung điện sét còn sót với biên độ thấp khi ra khỏi bộ lọc l – c thì sẽ bị van cắt sét thứ cấp cắt thêm một lần nửa Khi xung điện sét giảm thấp đến dưới giá trị điện áp ngưởng của van cắt sét thì điện trở phi tuyến của van cắt sét sẽ tăng nhanh để ngắt dòng cắt xung sét

3.2.3 Sơ đồ nối hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ

Bến xe oto chở công nhân

Nhà hành chính thí nghiệm

K hu n hà h ành ch ính WC

Khu phò n g thí ng hi?m

P hân xu ? ng 1 Phâ n xu ? ng 2

P hân xu ? ng g ia công g?

V ùng chôn ti?p d?a t? p tr ung

Nhà phục vụ sinh hoạt

Nhà sản xuất chính và cầu can lộ thiên

PX đúc và gia công gỗ

Trạm chi phối nhiên liệu

Lò hơi và lò than

Khu để xe đạp và xe máy

Khu xử lý n ớc thải

Phân x ởng cơ khí của công ty cổ phần Than Núi Béo

Hình 3.16 Phân xưởng cơ khí

Tiếp địa bảo vệ

Trong hệ thống điện tác dụng của điện trở nối đất là để tản dòng điện xuống đất, đảm bảo điện thể trên các vật nối đất nhỏ Trong Hệ thống điện có 3 loại nối đất:

Nối đất an toàn có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người khi cách điện của thiết bị bị hư hỏng Thực hiện nối đất an toàn bằng cách đem nối đất mọi bộ phân kim loại bình thường không mang điện (vỏ máy, thùng máy biến áp , các giá đỡ kim loại

…) Khi cách điện bị hư hỏng trên các bộ phận này sẽ xuất hiện điện thế nhưng do đã được nối đất nên mức điện thế thấp, do đó đảm bảo an toàn cho người khi tiếp xúc với chúng.

Nối đất làm việc có nhiệm vụ đảm bảo sự làm việc bình thường của thiết bị hoặc một số bộ phận của thiết bị làm việc theo chế độ đã được quy định sẵn Loại nối đất này bao gồm: nối đất điểm trung tính MBA trong HTĐ có điểm trung tính nối đất, nối đất của MBA đo lường và của các kháng điện bù ngang trên các đường đây tải điện đi xa.

Nhiệm vụ của nối đất chống sét là tản dòng điện sét trong đất (khi có sét đánh vào cột thu sét hoặc trên đường đây) để giữ cho điện thế tại mọi điểm trên thân cột không quá lớn …do đó hạn chế được các phóng điện ngược trên các công trình cần bảo vệ.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống nối đất :

1) Bộ phận nối đất có trị số điện trở tản càng bé càng tốt Tuy nhiên việc giảm thấp điện trở tản đòi hỏi phải tốn nhiều kim loại và khối lượng thi công Do đó việc xác định tiêu chuẩn nối đất và lựa chọn phương án nối đất phải sao cho hợp lý về mặt kinh tế và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

Trị số điện trở nối đất cho phép của nối đất an toàn (bảo vệ) được chọn sao cho các trị số điện áp bước và tiếp xúc trong mọi trường hợp đều không vượt quá giới hạn cho phép Theo quy trình hiện hành tiêu chuẩn nối đất được quy định như sau :

- Đối với thiết bị điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất (dòng ngắn mạch chạm đất lớn) trị số điện trở nối đất cho phép

- Đối với thiết bị điện có điểm trung tính cách điện (dòng ngắn mạch chạm đất bé ) thì : R 250

 I ( )  nếu chỉ dùng cho các thiết bị cao áp; và nếu dùng cho cả cao áp và hạ áp

Trong các nhà máy điện và trạm biến áp, nối đất làm việc và nối đất an toàn ở các cấp điện áp khác thường được nối thành hệ thống chung và khi đó phải đạt được yêu cầu của loại nối đất nào có trỉ số điện trở nối đất cho phép bé nhất.

Khi thực hiện nối đất, cần tận dụng các hình thức nối đất có sẵn như các đường ống và các kết cấu kim loại của công trình chôn trong đất, móng bê tông cốt thép v v Việc tính toán điện trở tản của các đường ống chôn trong đất hoàn toàn giống với điện cực hình tia nhưng do tác dụng của điện cảm nên độ dài điện của điện cực không nên lấy quá 11m.

- Do nối đất làm việc trong môi trường không đồng nhất ( đất - bê tông ) nên điện trở suất của nó lớn hơn so với điện trở suất của đất thuần tuý và trong tính toán lấy tăng lên 25%.

- Vì khung cốt thép là lưới không phải cực đặc nên không phải hiệu chỉnh bằng cách nhân thêm hệ số   1,4 , đó là hệ số chuyển từ cực lưới sang cực đặc. Đối với các thiết bị có dòng điện ngắn mạch chạm đất bé khi điện trở tản của các phần nối đất có sẵn đạt yêu cầu thì không cần nối đất bổ sung Với các thiết bị có dòng ngắn mạch chạm đất lớn thì phải đặt thêm nối đất nhân tạo với trị số điện trở tản không quá 1.

2) Nối đất chống sét thông thường là nối đất của cột thu sét, cột điện và nối đất của hệ thống thu sét ở trạm biến áp và nhà máy điện

Do bộ phận nối đất của cột thu sét và cột điện thường bố trí độc lập (không có liên hệ với bộ phận khác) nên cần sử dụng hình thức nối đất tập trung để có hiệu quả tản dòng điện tốt nhất Hiện nay tiêu chuẩn nối đất cột điện được quy định theo điện trở suất của đất và cho ở bảng (2-1): Điện trở suất của đất (

Bảng 3.1 Trị số quy định của điện trở nối đất ở tần số công nghiệp Khi đường dây đi qua các vùng đất ẩm ( 3.10 4 .cm) nên tận dụng phần nối đất có sẵn của móng và chân cột bê tông để bổ sung hoặc thay thế cho phần nối đất nhân tạo. Đối với nối đất của hệ thống thu sét ở các trạm biến áp khi bộ phận thu sét đặt ngay trên xà trạm thì phần nối đất chống sét buộc phải nối chung với mạch vòng nối đất an toàn của trạm Lúc này sẽ xuất hiện nối đất phân bố dài làm Zxk lớn làm tăng điện áp giáng gây phóng điện trong đất Do đó việc nối đất chung này chỉ thực hiện được với các trạm biến áp có cấp điện áp không nhỏ hơn 110kV Ngoài ra còn phải tiến hành một số biện pháp bổ sung như ở các chỗ đi vào đất của hệ thống thu sét đóng thêm cọc, không đặt bộ phận thu sét trên xà máy biến áp, khoảng cách theo mạch dẫn điện trong đất từ chỗ nối đất của máy biến áp tới chỗ nối đất của hệ thống thu sét phải từ 5m trở lên

3.3.2 Lý thuyết tính toán nối đất

Trong thực tế, phương pháp nối đất thường sử dụng cọc dài 2-3m bằng sắt tròn hoặc sắt góc chôn thẳng đứng hoặc thanh dài chôn nằm ngang ở độ sâu 0,5 - 0,8m theo hình tia hoặc mạch vòng, có thể kết hợp nhiều hình thức với nhau Trị số điện trở tản của hình thức nối đất cọc được tính theo các công thức cụ thể Đối với thanh nối đất chôn nằm ngang, có thể sử dụng công thức chung để tính trị số điện trở tản xoay chiều.

L: chiều dài tổng của điện cực d : đường kính điện cực khi điện cực dùng sắt tròn

Nếu dùng sắt dẹt trị số d thay bằng

2 b (b - chiều rộng của sắt dẹt ) t : độ chôn sâu

K: hệ số phụ thuộc vào sơ đồ nối đất

Tiêu đề	Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho phân xưởng cơ khí của Công ty cổ phần than Núi Béo
Tác giả	Lương Văn Tiến
Người hướng dẫn	Vũ Tiến Đạt
Trường học	Trường Đại học Hải Phòng
Chuyên ngành	Điện Công nghiệp và Dân dụng
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Hải Phòng

Định dạng
Số trang	124
Dung lượng	26,44 MB