Vì trạm biến áp của ta dùng cho chung cư là 250kVA (> 100kVA) vậy điện trở nối đất cho phép là td
R = Ω4
, điện trở suất của vùng đất trong điều kiện độ ẩm trung bình(kcoc =1,5
)là ρ = Ω0 75 m
(với thanh nối ngang ng k =2
).
Do không có hệ thông tiếp địa tự nhiên nên điện trở của hệ thống tiếp địa nhân tạo là:
n.t td
R =R = Ω4
Chọn cọc tiếp địa bằng thép tròn dài l = 2,5 m, đường kính d= 6cm. Cọc được đóng sâu cách mặt đất h = 0,75 m.
Chiều sâu trung bình của cọc: htb = h +2 l
= 0,75 +
2,52 2
= 2 m -Điện trở tiếp xúc của cọc tiếp địa:
coc 0 tb coc tb k . 2l 1 4.h l 1,5.0,75 2.2,5 1 4.2 2,5 R .(ln ln ) .(ln ln ) 34,009 2. .l d 2 4h l 2.3,14.2,5 0,06 2 4.2 2,5 ρ + + = + = + = Ω Π − −
- Vậy số lượng cọc được chọn sơ bộ là:
coc n.t R 34,009 n 8,502 R 4 = = =
→Chọn n = 10. Số cọc này được đóng xung quanh trạm biến áp theo kích thước như sau: L = 2.(8 + 6) = 2,8 m
Khoảng cách trung bình giữa các cọc là la = L/n = 28/10 = 2,8 m → Tỷ lệ la/l = 2,8/2,5 = 1,12
Tra đường cong ứng với tỷ lệ 1,12 và số lượng cọc là n=10 ta xác định được hệ số lợi dụng của các cọc tiếp địa là η =coc 0,58
[Bảng 5.pl sách bảo hộ lao động và kĩ thuật an toàn điện] và của thanh nối là ng
0,34
η =
[bảng 7.pl, Sách bảo hộ lao động và kĩ thuật an toàn điện].
Chọn thanh nối tiếp địa bằng thép có kích thước bxc = 50x6 cm. Điện trở tiếp xúc xủa thanh nối ngang:
2 2 ng 0 ng k . 2L 2.0,75 2.28 R .ln .ln 9,077 2. .L b.h 2.3,14.28 5.0,75 ρ = = = Ω Π
Điện trở thục tế của thanh nối có xét đến hệ số lợi dụng ng
η là: là: ng ' ng ng R 9,077 R 26,698 0,34 = = = Ω η
Điện trở cần thiết của hệ thông tiếp địa nhân tạo có tính đến điện trở của thanh nối ngang là:
'ng n.t ng n.t ' n.t ng n.t R .R 26,698 R 4,705 R R 26,698 4 = = = Ω − − Số lượng cọc chính thức là: coc c.t ' coc nt R 34,009 n 12,463 .R 0,58.4,705 = = = η 11,35 cọc Vậy ta chọn nct = 12 cọc
Kiểm tra độ ổn định nhiệt của hệ thống tiếp địa
(1) k 2 min k1 tn t 0,5 F I 1971. 18,834 S 50.3 150mm C 74 = = = < = =
Với C :là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm thanh nối [với thanh thép C = 74-sách bảo hộ lao động và kĩ thuật an toàn điện].
Vậy hệ thống tiếp địa thỏa mãn điều kiện về ổn định nhiệt.
Ta có sơ đồ bố trí cọc như sau:
6.2 Tính toán bảo vệ chống sét
6.2.1 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp.
Vì công trình cần được bào vệ có phạm vi lớn, nếu ta chỉ dùng vài cột chống sét thì cột phải rất cao gây khó khăn khi thi công, lắp ráp. Vì vậy ta sẽu ử dụng nhiều cột phối hợp bảo vệ.
Phương án 1: dùng 4 cọc thu lôi đặt 4 góc tầng thượng.
Đường kính đường tròn đi qua chân các cột thu lôi đuọc xác định: Chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi:
ha ≥ D/8 = 59,7/8 = 7,5 m
Chọn cột thu lôi 8m, ta đặt cột thu lôi trên tầng thượng nên chiều cao thực tế cột thu lôi là:
h = 8 + 45,6 = 53,6 m
Kiểm tra khoảng cách giữa các cột thu lôi theo điều kiện: l < 7h = 7. 54,6 =375,2 m, tức là l = 52 <375,2 m
Vậy đảm bảo điều kiện bảo vệ an toàn.
Phương án 2: Dùng 3 cột thu lôi cho mỗi hàng.
Đường kính đường tròn đi qua chân các cột thu lôi đuọc xác định: Chiều cao hiệu dụng của cột thu lôi:
ha ≥ D/8 = 39,3/8 = 4,9 m
Chọn cột thu lôi 5m, ta đặt cột thu lôi trên tầng thượng nên chiều cao thực tế cột thu lôi là:
h = 5 + 45,6 = 50,6 m
Kiểm tra khoảng cách giữa các cột thu lôi theo điều kiện: l < 7h = 7. 50,6 =345,2 m, tức là l = 52 <354,2 m
Vậy đảm bảo điều kiện bảo vệ an toàn. So sánh 2 phương án:
Tổng chiều cao cột phương án 1 là: 8.4 = 32 m Tổng chiều cao cột phương án 1 là: 5.6 = 32 m Nhận xét:
Có thể nói tổng chi phi của 2 phương án là tương đương nhưng về mỹ quan phương án 2 tốt hơn, nên ta lựa chọn phương án 2: Dùng 3 cột thu lôi cho mỗi hàng.
6.2.2 Bảo vệ chống sét đánh lan truyền.
Để bảo vệ chống sét lan chuyền từ đường dây ta sử dụng các thiết bị chống sét
(lightning arrester), các thiết bị này được lắp đặt để đón sóng quá điện áp từ khí quyển truyền vào đường dây. Chọn thiết bị thỏa mãn điều kiện:
- Đặc tính Vôn giây nhỏ hơn đặc tính Vôn giây của cách điện.
- Có mức điện áp dư thấp so với mức cách điện của thiế bị bảo vệ.
- Khi có quá áp, thiết bị chống sét sẽ tác động đưa dòng sét xuống đất tạo dòng ngắn mạch với đất.