Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA 220110 kV

Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA 220110 kV là bài tập hay mời các bạn tham khảo để nắm được kiến thức lý thuyết về cách xác định phạm vi bảo vệ cuả cột thu sét, biết cách tính toán phạm vi bảo vệ và bán kính bảo vệ cột thu lôi,... Mời các bạn tham khảo

Bài 1: Tính toán thiết kế bảo vệ chống sét cho TBA 220/110 kV

I, Số liệu ban đầu

* Phía TBA

- Trạm phân phối 220kV có diện tích: 100m2

- Trạm phân phối 110kV có diện tích:80 m2

* Điện trở suất của đất: = 100Ωm

- Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét là hình chóp tròn xoay cso đường sinh

dạng hyperbol Ở độ cao hx, rx được xác định:

rx= 1.6h

- Trong thiết kế đơn giản người ta thường thay thế đường sinh dạng hyperbol giới hạn khu vực bảo vệ bởi 2 đoạn thẳng.

1.2, Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét

* Trường hợp hai cột có độ cao bằng nhau

ho= h- p

Khi đó bán kính bảo vệ của cột giả tưởng ho là:

* Trường hợp hai cột có độ cao khác nhau

c, Phạm vi bảo vệ 3 cột thu sét

Cho h1=h2=h3=h, được bảo vệ ở độ cao hx qua hình vẽ:

Đó là phần diện tích nằm trong đường bao mà các đường tròn tạo ra.Trong đó:

- rx1=rx2=rx3=rx : bán kính bảo vệ từng cột

- r0x-1=r0x-2=r0x-3 : bán kính bảo vệ chung các cột 1-2, 2-3, 3-1

* Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu sét

Cho h1=h2=h3=h, được bảo vệ ở độ cao hx qua hình vẽ:

2, Tính Toán

Theo sơ đồ kết cấu của trạm, ta mới chỉ biết diện tích mặt bằng của trạm mà chưa biết các vị trí các thiết bị trong trạm Vì vậy chỉ cần bố trí các cột thu sét sao cho bảo vệ được mặt bằng của trạm có độ cao hx

Phía 220kV có độ cao hx=17m

Cạnh (14-15): d=40m

=> D= = = 56.6m

ha= = 7.07m = 7m

Độ cao cột thu lôi: h= hx + ha = 13+7 = 20m

* Tính toán bán kính bảo vệ cột thu lôi

* Bán kính bảo vệ giữa 2 cột thu lôi

-Hai cột có chiều cao như nhau

* Phía 220kV có chiều cao h x =17m

+ Xét 2 cột ( 5-8) có khoảng cách giữa 2 cột là 50m

Ta có ho= h- = 25 - = 17.86m

hx=17 > h = x 17.86= 11.91m

 Bán kính bảo vệ giữa 2 cột thu lôi:

rx5-8= 0.75h0.(1-)= 0.75x 17.86x(1 - )= 0.645m+ Xét 2 cột ( 2-3) có khoảng cách giữa 2 cột là 40m

Ta có ho= h- = 25 - = 19.3m

hx=17 > h = x 19.3= 12.87m

 Bán kính bảo vệ giữa 2 cột thu lôi:

rx2-3= 0.75h0.(1-)= 0.75x 19.3 x(1 - )= 1.725m+ Xét 2 cột ( 1-2) có khoảng cách giữa 2 cột là 30m

- Tính toán tương tự cho các nhóm cột còn lại kết quả được ghi vào bảng:

Nhóm cột có chiều cao bằng nhauPhía 220kV có độ cao hx=17m

(m)

a(m)

- Phương án bảo vệ thỏa mãn yêu cầu đặt ra.

- Tổng số cột là 15 trong đó có 9 cột cao 25m và 6 cột cao 20m

- Tổng chiều dài là L1= 9 x (25-17) + 6 x (20-13) = 114m

3 Tính toán nối đất chống sét

* Số liệu tính toán:

- Điện trở suất của đất: = 100Ωm

- Dây dẫn: ACO-240

- Dây chống sét: C-50 có điện trở đơn vị ro= 2.6 Ω/km

- Chiều dài khoảng vượt,

Điện trở nối đất của hệ thống: RHT =RTN // RNT =

* Điện trở nối đất tự nhiên

* Điện trở nối đất nhân tạo

- Nối đất có các hình thức cọc dài 2-3m bằng sắt tròn hay sắt họn dài thẳng đứng

- Thanh dài chọn nằm ngang ở độ sâu 0.5 8m đặt theo hình tia, mạch vòng hoặc

3.2, Nối đất chống sét

l – chiều dài điện cực với l=L= 500m

r- là bán kính cực ở phần trước nếu cực là thép dẹt có bề rộng b (m).

Do đó r = = = 0.015m

- Điện cảm điện cực trên một đơn vị dài:

L0 = 0.2 = 0.2 x (ln – 0.31 ) = 2.1 H/m

-Tính điện dẫn trên một đơn vị dài:

Trong nối đất chống sét dùng thanh ngang chôn sâu 0.8m thì kmùa = 1.25

Vì thực hiện nối đất bằng cách dùng 1 mạch vòng bao quang trạm mà không đóng cọc nên giá trị điện trở nhân tạo của sét được tinh:

Rmvsét = = = 0.73 Ω

 Go = = = 2.74x10-3 (1/Ωm)

 Tổng trở sóng đầu vào:

Z{0,} = ( x 0.63 ) = 6.81Ω

Tổng trở sóng xung kích: Zxk = Z{0,} = 3.405 Ω

- Ta có điều kiện chống sét phải thõa mãn: Uxk = Is Zxk < U50%

+ Trong đó: dòng điện sét Is = 150kA và điện áp U50% = 530kV nên ta tính được

Uxk = 3.405 x 150 = 510.75 < U50%

 Điện trở nối đất đã thỏa mãn yêu cầu nên không cần phải nối đất bổ sung

Bài 2: Thiết kế hệ thống chống sét theo phương pháp quả cầu lăn cho công trình

I Cơ sở lý thuyết

- Theo TCVN 9835 – 2012 khuyến cáo

Nên sử dụng bán kính của quả cầu R = 20 đến 60m, đối với R=20m áp dụng chocông trình có nguy cơ cháy cao, còn thông thường lấy R=60m.

- Theo IEC: Bán kính quả cầu lăn được chọn theo cấp bảo vệ

Khi thiết kế bằng phương pháp phải xét đến tất cả các hướng để đảm bảo không

có điểm nào của công trình nằm ngoài vùng được bảo

Độ sâu của quả cầu so với bề mặt lưới

- Chọn khoảng cách giữa các kim thu sét là c = 5 m

- Ta có ô lưới 10m x 5m  chiều cao tối thiểu lưới so với mái công trình

d= 5 cm = 0.05m

 chiều cao của kim thu sét: h = r - =

40 - = 11cm

 Để đảm bảo an toàn cho công trình với ô lưới 5m x 10m có quả cầu r = 25mVới độ sâu nhất quả cầu lăn so với mặt lưới P = 12.5 cm, khoảng cách giữa các kim là c =5m, chiều cao tối thiểu của lưới so với mái công trình d = 5 cm có chiều cao kim thu sét h = 11 cm

2 Tính toán nối đất

Số liệu tính toán:

- Điện trở suất của đất: = 100 Ωm

- Số cọc n= 12 cọc mỗi cọc dài 5 m đường kính 40 mm đóng cọc thanh dạng tròn theo đường kính 20mm dài 30m chôn sâu 0.8 mét trong đất