bảo vệ chống sét trạm biến áp 110/35 kv, chương 3 ppsx

Ch-ơng 3 bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp I.Mở đầu Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện nhất là hệ thống điện lớn vì khi cần truyền tải đi xa ng-ời ta phải nâng cao điện áp cao để cho hiệu quả kinh tế (tổn thất điện áp nhỏ ). Đối với trạm biến áp theo thiết kế trong đồ án này thì các thiết bị điện của trạm đ-ợc đặt ngoài trời (nh- máy biến áp, máy cắt, máy biến áp đo l-ờng ) nên khi có sét đánh trực tiếp vào trạm sẽ xảy ra những hậu quả nặng nề (làm hỏng đến các thiết bị trong trạm và gây nên những tổn thất vê kinh tế cho những ngành công nghiệp khác do bị ngừng cung cấp điện và ảnh h-ởng đến đời sống sinh hoạt của con ng-ời). Do vậy trạm biến áp th-ờng có yêu cầu bảo vệ rất cao. Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp ng-ời ta dùng hệ thống cột chống sét, dây thu sét. Tác dụng của hệ thống này là tập trung điện tích để định h-ớng cho các phóng điện sét tập trung vào đó, tạo ra khu vực an toàn bên d-ới hệ thống này. Cột chống sét làm bằng sắt, bê tông hay cột gỗ. Hệ thống thu sét phải gồm các dây tiếp địa để dẫn dòng sét từ kim thu sét vào hệ nối đất. Để nâng cao tác dụng của hệ thống này thì trị số điện trở nối đất của bộ phận thu sét phải nhỏ để tản dòng điện một cách nhanh nhất, đảm bảo sao cho khi có dòng điện sét đi qua thì điện áp xuất hiện trên bộ phận thu sét sẽ không đủ lớn để gây phóng điện ng-ợc đến các thiết bị khác gần đó. Bởi vì khi có sét đánh vào bộ phận chống sét thì trên đó có một điện áp d-, nếu điện áp d- này đủ lớn thì nó có thể phóng điện qua các thiết bị khác lân cận. Ngoài ra khi thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm ta cần phải quan tâm đến các chỉ tiêu kinh tế sao cho hợp lý và đảm bảo về yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật. II. Tính toán thiết kế các ph-ơng án bố trí cột chống sét Dựa vào đặc điểm của trạm ta có thể đặt cột chống sét độc lập hay trên kết cấu của trạm biến áp. Ta bố trí sơ bộ cột chống sét và số l-ợng cột chống sét trên cơ sở tận dụng các độ cao của các thiết bị kết cấu của trạm. 1.Các công thức sử dụng để tính toán a) Cột chống sét *) Độ cao cột chống sét: h =h x + h a (1-1) Trong đó: + h x : độ cao của vật đ-ợc bảo vệ. + h a : độ cao tác dụng của cột chống sét, đ-ợc xác định theo từng nhóm cột. (h a D/8 m). (với D là đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác tạo bởi các chân cột) *) Phạm vi bảo vệ của cột chống sét - Phạm vi bảo vệ của một cột chống sét độc lập sẽ là một miền xác định bởi mặt ngoài của một hình chóp nón tròn xoay có đ-ờng sinh là đ-ờng cong và bán kính bảo vệ đối với vật cao h x đ-ợc tính nh- sau: )()hh( h h , r x x x 21 1 61 Trong đó: - h: là độ cao của cột thu sét - r x : là bán kính của phạm vi bảo vệ ở đô cao h x Tuy nhiên việc sử dụng công thức (1-2) trong thực tế thì mà ng-ời ta chia ra các tr-ờng hợp sau để tính toán dạng công thức đơn giản hoá: + Nếu h x 2/3h ) h, h .(h.,r x x 80 151 (1-3) + Nếu h x > 2/3h ) h h .(h,r x x 1750 (1- 4) Trong thực tế có những công trình rất rộng do đó đòi hỏi độ cao của một cột là rất lớn gây khó khăn cho thi công nên ng-ời ta th-ờng phối hợp nhiều cột chống sét với nhau. - Phạm vi bảo vệ của nhiều cột phối hợp với nhau lớn hơn nhiều so với phạm vi bảo vệ của nhiều cột độc lập. Tr-ớc tiên xét tr-ờng hợp hai cột chống sét: phạm vi giữa hai cột đ-ợc bảo vệ nếu a < 7.h (với a là khoảng cách giữa hai cột chống sét). Khi có hai cột chống sét đặt gần nhau thì phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là h o và đ-ợc xác định theo công thức: )( a hh o 51 7 Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đ-ờng nối hai chân cột là r xo và đ-ợc xác định nh- sau: )61( h h 1 6,1 r o x xo r ox 0,2h h x h o =h-a/7 0,2h o a 1, 5h 0,75h h 0,75h o 1, 5h o r x R x Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của hai cột chống sét có cùng độ cao - Tr-ờng hợp hai cột chống sét có độ cao khác nhau thì việc xác định phạm vi bảo vệ đ-ợc xác định nh- sau: - Khi có hai cột chống sét 1 và 2 có độ cao h 1 và h 2 khác nhau: 1 2 2 0.75h 2 1,5h 2 0.75h 1 1,5h 1 a a' h 2 R h 0 h 1 Hình 1.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột chống sét có độ cao khác độ cao. - Bằng cách giả sử vị trí x có đặt cột chống sét 2 có độ cao h 2 , khi đó các khoảng cách a 12 = a; a 12 = a ' . Khi đó xác định đ-ợc các khoảng cách x và a ' nh- sau với giả sử h 2 > h 1 . + Nếu h 1 > 2.h 2 /3: a = a- 0,75(h 2 h 1 ) (1-7) + Nếu h 1 2.h 2 /3: a = a 1,5.h 2 2 1 80 1 h., h (1-8) Đối với tr-ờng hợp khi có hai cột chống sét cao bằng nhau ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột là h o : 7 a hh o (1-9) T-ơng tự ta có phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa hai cột 1 và 2 là: 7 a' hh o 2 (1-10) + Nếu h x > 2.h 0 /3 ta có: r 0x = 0,75.h 0 (1- h x /h 0 ) (1-11) + Nếu h x 2h 0 /3 ta có; r 0x = 0 0 80 151 h., h h., x (1-12) - Xác định đ-ờng kính của ba cột chống sét: Để bảo vệ đ-ợc một diện tích giới hạn bởi một tam giác hoặc tứ giác thì độ cao của cột chống sét phải thoả mãn: D 8h a Trong đó: + D: Là đ-ờng kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác ( hoặc tứ giác), tạo bởi các chân cột. đó là phạm vi mà nhóm cột có thể bảo vệ đ-ợc. + h a : Là độ cao tác dụng của cột chống sét. +Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột chống sét bao giờ cũng lớn hơn phạm vi bảo vệ của cột đơn cộng lại. Điều kiện để cho hai cột chống sét có thể phối hợp đ-ợc với nhau để bảo vệ đ-ợc vật có độ cao h x nào đó là: a 7h. Để xác định đ-ờng kính của đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác ta sử dụng các công thức tính diện tích tam giác sau: S = R . c.b.a 4 ; S = )cp).(bp).(ap.(p )( )cp).(bp).(ap.(p. c.b.a R 131 4 Trong đó: + p: là nửa chu vi tam giác (1;2;3): 2 cba p + R: là bán kính đ-ờng tròn ngoại tiếp tam giác (1;2;3). 0,2h - Xác định đ-ờng kính của đ-ờng tròn đi qua bốn đỉnh của tứ giác: Ta có công thức xác định đ-ờng kính của hình chữ nhật sau: 2 2 2 1 llD (1-14) b) Dây thu sét *) Độ cao của dây thu sét h = h x + h a (1-15) Trong đó: + h x là độ cao trung bình của dây dẫn. + h a là độ cao tác dụng của dây thu sét. * ) Phạm vi bảo vệ của dây thu sét - Phạm vi bảo vệ của dây thu sét là một dải rộng dọc theo chiều dài của dây dẫn. *) Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét - Khi h x 2h/3: h., h h.,b x x 80 121 (1-16) - Khi h x 2h/3: h h h.,b x x 160 (1-17) *) Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét Khi đặt hai dây thu sét cách nhau một khoảng s = 4h thì mọi điểm trên mặt đất đ-ợc bảo vệ nếu khoảng cách s < 4h. Phần bên ngoài của phạm vi bảo vệ đ-ợc xác định nh- tr-ờng hợp một dây, còn phần bên trong đ-ợc giới hạn bởi vòng cung qua ba điểm: hai ®iÓm treo d©y chèng sÐt vµ ®iÓm gi÷a cã ®é cao 4 a hh o  H×nh 1.3: Ph¹m vi b¶o vÖ cña d©y chèng sÐt . con ng-ời). Do vậy trạm biến áp th-ờng có yêu cầu bảo vệ rất cao. Hiện nay để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho trạm biến áp ng-ời ta dùng hệ thống cột chống sét, dây thu sét. Tác dụng của. Ch-ơng 3 bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp I.Mở đầu Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện nhất là hệ thống. chống sét Dựa vào đặc điểm của trạm ta có thể đặt cột chống sét độc lập hay trên kết cấu của trạm biến áp. Ta bố trí sơ bộ cột chống sét và số l-ợng cột chống sét trên cơ sở tận dụng các độ