CHƯƠNG 6 PHÓNG điện sét và bảo vệ CHỐNG sét ĐÁNH THẲNG

Chương 6: Phóng điện sét và bảo vệ chống sét đánh thẳngI Hiện tượng phóng điện sét: 1 Đặc điểm: -Sét là 1 dạng phóng điện tia lửa ở trong trường không đều giữa các đám mây hoặc từ mây đế

Chương 6: Phóng điện sét và bảo vệ chống sét đánh thẳng

I) Hiện tượng phóng điện sét:

1) Đặc điểm:

-Sét là 1 dạng phóng điện tia

lửa ở trong trường không đều

giữa các đám mây hoặc từ

mây đến đất ở khoảng cách

rất lớn :trung bình 5000m

-Phóng điện sét có 2 giai đoạn:

*Giai đoạn tiên đạo phát triển tự nhiên

*Giai đọan tiên đạo phát triển định hướng

giai đoạn định hướng

2) Giải thích:

giai đoạn tự nhiên

Ho

Nếu gọi mật độ điện tích theo đường di là:

Thi theo định nghĩa về dòng điện ta có σ

v

(Tính khi sét đánh vào nơi nối đất tốt (R=0) )

0

≠

R

Khi

R Z

Z R

i R

i

o

o s

s

+

=

=

≠ 0 ) ( 0 ).

(

Zo là tổng trở của khe sét ( )≈ 200 Ω

Sét đánh vào dây dẫn thì dòng điện sĩt

2 2

).

0

dd o

o s

dd

i Z

Z

Z R

i

+

=

=

Ω

≈ 400

dd

Z

Với

3) Các tham số của phóng điện sét:

s

i a : Độ đốc của dòng điện sét

t

is=at

Is

ds

τ

Is : biên độ của dòng điện sét

ds

≤

ds

τ

t >

-Biên độ của dòng điện sét : Is

P { } I i / 26 , 1

i

- Độ dốc của dòng điện sét :

P { } a i / 10 , 9

a

:is =ct

4) Cường độ hoạt động của sét:

Theo từng vùng hay từng địa phương thì người ta biểu thị cường độ hoạt động của sét bằng số ngày hoặc số giờ có sét hằng năm

Ngày có sét: là ngày có sét xuất hiện ít nhất 1 lần từ 0h đến 24h

Vùng xích đạo: 100-150 ngày/năm

Vùng nhiệt đới: 75-100 ngày/năm

Vùng ôn đới: 30-50 ngày/năm

-Mậtü độ sét : ms là số lần sét đánh xuống 1 km2 mặt đất trong 1 ngày sét

ms = (0,1 - 0,15) lần/ km2 ngày

II) Bảo vệ chống sét đánh thẳng (trực tiếp):

Dùng hệ thống thu sét:

-Bộ phận thu sét :kim ,dây

-Bộ phận nối đất

-Bộ phận liên lạc (dây nối dất)

1) Xác định phạm vi bảo vệ của 1 cột chống sét:

MFX

h

R =3,5h

Ho =20h :độ cao định hướng

1,6h

Để xác định bán kính bảo vệ ở thì ông ta đưa vào mô hình 1 cây kim có độ cao la hx Cho kim di chuyển thì sẽ xác định dược bán kính bảo vệ tới hạn rx

) 0 (h x ≠

h h

h

h r

x

x x

+

−

=

1

6 , 1

rx

Phương trình xác định bán kính bảo vệ:

h

h x

3

2

≤

1

=

p

p h

h h

8 , 0

1 (

5 ,

=

h

h x

3

2

h

h h

x = 0 , 75 ( 1 − )

m

h ≤ 30

h

p = 5,5 h ≥ 30m

hx

h

2/3h 0.8h

2) Xác định phạm vi bảo vệ của 2 cột chống sét:

Khu vực có xác suất 100% phóng điện vào cột chống sét có bán kính R= 3,5h

Như vậy nếu như có 2 cột thu sét đặt cách nhau 1 khoảng

a = 7h thì mọi điểm trên mặt đất nằm giữa 2 cột sẽ không

bị sét đánh

Từ đó suy ra rằngnếu 2

cột TS đặt cách nhau 1

khoảng a< 7h thì nó sẽ

bảo vệ được độ cao ho

nằm giữa 2 cột thoả mãn

điều kiện:

7

a h

h o = −

3) Xác định phạm vi bảo vệ của nhiều cột chống sét: Nếu công trình có độ cao hx nằm bên trong đa giác hình thành bởi các cột sẽ được bảo vệ an toàn nếu thoả mãn điều kiện sau đây:

Trong đó D

là dường

kính ngoại

tiếp đa giác

) (

D

rx

rx

rox1

rox2

rox3

rox4

4) Xác định phạm vi bảo vệ của 1dây chống sét:

bx bx

hx

α

Phương trình xác định bề rộng bảo vệ:

h

h x

3

2

≤ b x h h x h ) p

8 , 0

1 (

2 ,

=

h

h x

3

2

h

h h

α

0

0 25

20 ÷

=

α

Thông thường dây chống sét dùng bảo vệ cho dây dẫn mà

do đó người ta không quan tâm đến bề rộng của phạm vi bảo vệ

mà chủ yếu là quan tâm đến góc bảo vệ ( )

cs

h

3

2

≥

α

Góc bảo vệ ( )là góc giữa đường thẳng thẳng đứngđi qua dây

chống sét và đường thẳng nối liền giữa dây chống sét và dây dẫn

α

Có thể tính được trị số giới hạn của góc bảo vệ α

6 , 0 6

, 0

=

=

h

h

bx bx

hx

0

0 25

20 ÷

=

α

5) Xác định phạm vi bảo vệ của 2dây chống sét:

Nếu 2dây TS đặt cách nhau 1 khoảng s mà s< 4h thì nó sẽ bảo vệ được độ cao ho nằm giữa 2 dây thoả mãn điều kiện:

4

s h

h o = −

o

s

ho

s

Ho

III) Các yêu cầu kỹ thuật bảo vệ sét đánh thẳng (trực tiếp) bằng hệ thống thu sét:

1) Công trình cần được bảo vệ an toàn phải nằm gọn

trong phạm vi bảo vệ của hệ thống chống sét

- Đối với hệ thống điện và trạm phân phối có U 110

kV do có mức cách điện cao cho nên có thể cho phép

đặt hệ thống thu sét ngay trên bản thân công trình

2) Hệ thống thu sét có thể đặt ngay trên bản thân

công trình hoặc đặt cách ly với công trình tuỳ thuộc

vào điều kiện cụ thể :

≥

III) Các yêu cầu kỹ thuật bảo vệ sét đánh thẳng (trực tiếp) bằng hệ thống thu sét:

-Đối với hệ thống điện và trạm phân phối có U 35kV thì phải đặt hệ thống thu sét cách ly với công trình

Xác định Sk ,Sđ để không gây phóng điện ngược Điện áp tại A : UA=Is.Rxk

Điện áp tại B :

UB =Is.Rxk + L AB. di dt s

dt

di h

L R

x o xk

=

≤

Để không gây phóng điện ngược từ B đến công trình (không khí) thì:

Cường độ điện trường trung bình trong khoảng không gian đó phải nhỏ hơn cường độ bắt đầu gây phóng điện trong không khí

2

cpk K

B E S

u

<

Suy ra :

2

cpk

B k

E

u

S >

2

.

cpk

x o xk

s k

E

a h

L R

I

S > +

3) Dây nối đất trong hệ thống thu sét:

Tương tự để không gây phóng điện trong đất (từ A

đến công trình)

Phải đảm bảo tiết diện để thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt và chống ăn mòn

Nếu dây có đường kính bằng 10 mm trở lên thì đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt

cpd d

S

u

<

cpd

A d

E

u

S >

cpd

xk

s d

E

R I