Sột là hiện tượng phúng điện trong khớ quyển giữa cỏc đỏm mõy tớch điện với đất hay giữa cỏc đỏm mõy mang điện tớch trỏi dấu với nhau. Cỏc cụng trỡnh
về điện nhưđường dõy, cột điện, trạm biến ỏp, trạm phõn phối là những nơi dễ
bị sột đỏnh. Vỡ vậy phải cú biện phỏp bảo vệ để trỏnh cho cỏc cụng trỡnh bị sột
đỏnh trực tiếp.
1. Bảo vệ chống sột cho cỏc đường dõy:
Đường dõy là phần tử dài nhất trong lưới nờn thường bị sột đỏnh và chịu tỏc dụng của quỏ điện ỏp khớ quyển. Quỏ điện ỏp khớ quyển khụng những gõy nờn phúng điện trờn cỏch điện đường dõy mà khi nú xảy ra trờn đoạn đường dõy gần trạm biến ỏp thỡ cũn truyền súng vào trạm biến ỏp gõy sự cố phỏ hoại cỏch điện trong trạm.
Để bảo vệ đường dõy trờn khụng, cỏch tốt nhất là treo dõy chống sột trờn toàn tuyến. Tuy nhiờn khụng phải đường dõy nào cũng treo dõy chống sột. Trờn thực tế chỉ cỏc đường dõy cú điện ỏp từ 110kV trở lờn mới treo dõy chống sột. Cũn cỏc đường dõy cú điện ỏp từ 35kV trở xuống thỡ khụng được treo dõy chống sột với lý do cỏch điện của cỏc đường dõy này yếu, khi sột đỏnh vào dõy chống sột thường dẫn đến phúng điện ngược lờn dõy dẫn. Tuy nhiờn cột của cỏc đường
đay này sẽđược nối đất.
Phạm vi bảo vệ của dõy chống sột được biểu diễn như trờn hỡnh (8.10 ), trong đú hx và bx là chiều cao và chiều rộng phạm vi bảo vệđược xỏc định theo cỏc quan hệ sau: - Khi x x x h 2 h > h thỡ: b =0,6h. 1- 3 h (8.19) - Khi x x x h 2 h h thỡ: b = 1,2h. 1- 3 0,8h ≤ (8.20)
137 Hỡnh 8.10
Chiều dài của phạm vi bảo vệ chớnh là chiều dài của đường dõy cú treo dõy chống sột.
Hỡnh 8.11
Khi dựng hai dõy chống sột đặt cỏch nhau một khoảng cỏch s = 4h thỡ mọi
điểm trờn mặt đất nằm giữa hai dõy đều được bảo vệ. Nếu s < 4h thỡ cú thể bảo vệ cho cỏc điểm ở giữa hai dõy cú độ cao:
0
s h = h -
4. (8.21)
Vỡ độ cao trung bỡnh của dõy dẫn thường lớn hơn 2/3 độ cao treo dõy chống sột nờn chỉ cần xột phạm vi bảo vệ theo cụng thức (8.15). Phạm vi bảo vệ này cú thể được biểu thị thụng qua gúc bảo vệ α ( gúc giữa phương thẳng đứng với
đường thẳng nối giữa dõy dẫn và dõy chống sột). Trị số giới hạn của gúc bảo vệ
là αth = arctg(0,6) = 31˚. Trong thực tế thỡ người ta thường treo dõy dẫn với gúc 0,6h bx hx 1,2h h 0,2h 0,6h hx 1,2h h 0,2h bx s h0
α = 20 ữ 25˚.
2. Bảo vệ chống sột cho trạm biến ỏp:
Bảo vệ chống sột cho trạm biến ỏp cú yờu cầu cao hơn rất nhiều so với
đường dõy vỡ phúng điện trờn cỏch điện trong trạm tương đương với ngắn mạch trờn thanh gúp thường là những sự cố trầm trọng trong hệ thống. Bảo vệ chống sột cho trạm gồm cú bảo vệ chống sột đỏnh thẳng vào trạm và bảo vệ chống sột truyền từđường dõy vào trạm.
a. Bảo vệ chống sột đỏnh trực tiếp vào trạm biến ỏp:
Bảo vệ chống sột đỏnh trực tiếp cho cỏc thiết bị điện và cỏc cụng trỡnh khỏc
đặt trong trạm biến ỏp được thực hiện bằng cỏc cột thu lụi. Cột thu lụi ( cột thu sột) bao gồm kim thu sột bằng kim loại đặt trờn cột cao hơn vật được bảo vệ để
thu sột và dẫn dũng sột xuống đất thụng qua hệ thống nối đất chống sột.
Phạm vi bảo vệ của cột thu sột là miền được giới hạn bởi mặt ngoài của hỡnh nún trũn xoay cú đường sinh xỏc định bởi phương trỡnh:
( ) x x x 1,6 r = h - h h 1 + p h (8.22) Trong đú: h: Độ cao cột thu sột. hx: Độ cao của vật cần được bảo vệ. rx: Bỏn kớnh phạm vi bảo vệ ở độ cao hx.
p: Hệ số phụ thuộc vào chiều cao của cột thu sột.
Nếu h ≤30m thỡ p = 1 Nếu h >30m thỡ p = 5,5
h
Để thuận tiện cho việc tớnh toỏn thiết kế, người ta thường dựng phạm vi dạng hx 0,75h rx 1,5h h 0,2h rx Hỡnh 8.12
139 đơn giản húa như trờn hỡnh: - Khi x x x h 2 h > h thỡ: r = 0,75h.p. 1- 3 h (8.23) - Khi x x x h 2 h h thỡ: r = 1,5h.p. 1- 3 0,8h ≤ (8.24)
Khi sử dụng hai hay nhiều cột thu sột:
- Nếu dựng hai cột thu sột cao bằng nhau và đặt cỏch nhau một khoảng cỏch a. Nếu a = 7h thỡ mọi điểm nằm trờn mặt đất giữa hai cột đều được bảo vệ. Cũn nếu a < 7h thỡ sẽ bảo vệđược cỏc vật cú độ cao: 0 a h = h - 7p (8.25) Hỡnh 8.13
Mặt cắt ngang của phạm vi bảo vệ tương ứng với chiều cao hx được biểu diễn như trờn hỡnh (8.13). Phần hẹp nhất của phạm vi bảo vệ cú độ rộng 2.r0x
được suy ra từ phạm vi bảo vệ của cột thu sột giả tưởng cú chiều cao h0 đặt ở
chớnh giữa hai cột thu sột. Phần ngoài khoảng cột cú phạm vi bảo vệ giống như
phạm vi bảo vệ của một cột.
- Nếu dựng hai cột thu sột cú độ cao khỏc nhau: 0,75h hx 1,5h h 0,2h rx a r0x h0 0,2h0 0,75h0 1,5h0
Phạm vi bảo vệ của hai cột được biểu diễn trờn hỡnh (8.14 ). Để vẽ được phạm vi bảo vệ của hai cột, trước hết vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao, sau đú qua
đỉnh cột thấp vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao
ở điểm 3, điểm 3 được xem là đỉnh của một cột thu sột giảđịnh, nú sẽ cựng với cột thấp tạo thành đụi cột cú độ cao bằng nhau. Phạm vi bảo vệ thực tế sẽ bao gồm phạm vi bảo vệ của cột cao kết hợp với phạm vi bảo vệ của đụi cột thấp.
- Nếu dựng nhiều cột để bảo vệ: Khi cụng trỡnh cần được bảo vệ chiếm một khu vực rộng lớn thỡ phải dựng nhiều cột phối hợp bảo vệ.
Xột nhúm 3 hoặc 4 cột nằm trờn 1 đường trũn. Điều kiện để khoảng khụng gian giữa cỏc cột thu sột được bảo vệđến độ cao hx là:
( x)
D 8p h - h≤ = 8.p.ha (8.26) Trong đú:
D: Đường kớnh đường trũn ngoại tiếp đa giỏc tạo bởi cỏc vị trớ đặt cột thu sột.
Phần ngoài của phạm vi bảo vệđược xỏc định đối với từng đụi cột. 1 r h a' 2 h1 h2 R a 3 1 Hỡnh 8.14
141 Hỡnh 8.15
b. Bảo vệ chống sột truyền từđường dõy vào trạm:
Quỏ điện ỏp do sột đỏnh trực tiếp vào đường dõy hay do cảm ứng khi sột
đỏnh gần đường dõy sẽ lan truyền từ nơi bị sột đỏnh dọc theo đường dõy tới cỏc trạm biến ỏp. Nếu biờn độ của quỏ điện ỏp lớn sẽ trực tiếp gõy phúng điện chọc thủng cỏch điện của thiết bị. Vỡ vậy người ta phải dựng cỏc thiết bị chống sột để
hạ thấp biờn độ súng quỏ điện ỏp đến trị số an toàn cho cỏch điện cần được bảo vệ.
- Thiết bị chống sột chủ yếu cho trạm biến ỏp là chống sột van (CSV), chống sột ống (CSễ) và khe hở phúng điện:
+ Khe hở phúng điện:
Khe hở phúng điện là thiết bịđơn giản nhất. Ở chếđộ vận hành bỡnh thường, khe hở cỏch ly những phần tử mang điện ( dõy dẫn ) với đất. Khi cú súng quỏ
điện ỏp chạy trờn đường dõy thỡ khe hở phúng điện sẽ phúng điện và truyền xuống đất. Tuy nhiờn vỡ thiết bị này khụng cú bộ phận dập hồ quang nờn khi nú làm việc, bảo vệ rơ le cú thể sẽ cắt mạch điện. Vỡ vậy, khe hở phúng điện chỉ được dựng làm bảo vệ phụ cũng như làm một bộ phận trong cỏc loại chống sột khỏc
Sơ đồ nguyờn lý cấu tạo của chống sột
ống như trờn hỡnh (8.16 ).
Chống sột ống gồm cú hai khe hở phúng
điện S1, S2. Trong đú S1 được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khớ. Khi cú súng quỏ
điện ỏp vả S1 và S2 đều phúng điện. Dưới tỏc dụng của hồ quang, chất sinh khớ phỏt núng và sản sinh ra nhiều khớ làm cho ỏp suất trong ống tăng lờn và thổi tắt hồ quang.
Tuy nhiờn, chống sột ống chỉ dập được cỏc dũng hồ quang cú trị số nhỏ, chủ
yếu dựng để bảo vệ cỏc đường dõy khụng treo dõy chống sột hoặc bảo vệ phụ
trong sơ đồ bảo vệ chống sột cỏc trạm biện ỏp. + Chống sột van (CSV):
Chống sột van gồm hai phần tử chớnh là khe hở phúng điện và điện trở phi tuyến. Khe hở phúng điện cú dạng một chuỗi cỏc khe hở nối tiếp nhau vừa cú tỏc dụng phúng điện, vừa dập hồ quang. Điện trở phi tuyến sẽ cú trị số rất lớn ở điện ỏp vận hành bỡnh thường của lưới điện nhưng sẽ giảm đến trị số rất nhỏ khi cú quỏ điện ỏp sột. Nhờ đú dũng điện sột được tản nhanh trong đất dễ dàng, tạo
điện ỏp dư nhỏ và ổn định khi tản dũng điện sột đồng thời hạn chế được dũng
điện ngắn mạch sau đú.
- Sơđồ bảo vệ chống súng truyền vào trạm biến ỏp:
Đoạn đường dõy gần trạm ( 1- 2km) được bảo vệ bằng dõy chống sột để
ngăn ngừa sột đỏnh trực tiếp vào đường dõy. CSễ1 đặt ở đầu đường dõy gần trạm nhằm hạn chế biờn độ súng sột. Tuy nhiờn nếu đường dõy được bảo vệ toàn tuyến bằng dõy chống sột thỡ khụng cần đặt CSễ1.
CSễ2 dựng để bảo vệ mỏy cắt khi nú ở vị trớ cắt vỡ hiện tương phản xạ của súng sột tại nơi hở mạch cú thể làm điện ỏp đặt vào cỏch điện mỏy cắt tăng cao.
CSV sẽ giảm biờn độ súng sột đến điện ỏp dư thấp hơn mức cỏch điện của cỏc thiết bị trong trạm S2 Dõy dẫn S1 ống sinh khớ Đithanh ện cực Điện cực xuyến Hỡnh 8.16. Cấu tạo chống sột ống
143 MC MBA CSV CSO2 CSO1 DCS ĐDK Hỡnh 8.17. Sơđồ bảo vệ chống sột truyền vào trạm 110-35kV
CHƯƠNG IX:
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CễNG NGHIỆP 9.1: Khỏi niệm chung.
Để đảm bảo năng suất và sức khỏe của người lao động, bờn cạnh hệ thống chiếu sỏng tự nhiờn luụn cú một hệ thống chiếu sỏng nhõn tạo. Trong cỏc hệ
thụng chiếu sỏng nhõn tạo, hệ thụng chiếu sỏng sử dụng điện năng là hiệu quả và tiết kiệm hơn cả.
9.1.1. Phõn loại hệ thống chiếu sỏng:
Hệ thống chiếu sỏng cú thể phõn loại theo cỏc cỏch sau: - Hệ thống chiếu sỏng chung, cục bộ, hỗn hợp:
+ Hệ thống chiếu sỏng chung: Là hệ thống chiếu sỏng tạo ra độ rọi tương
đối đồng đều trờn toàn bộ mặt chiếu sỏng.
+ Hệ thống chiếu sỏng cục bộ: Là hệ thống chiếu sỏng tập trung độ rọi vào một khoảng cần thiết đũi hỏi độ rọi cao.
+ Hệ thống chiếu sỏng hỗn hợp: Kết hợp cả hai loại trờn. - Hệ thống làm việc và hệ thống chiếu sỏng sự cố:
Ngoài hệ thống chiếu sỏng làm việc, phải đặt thờm hệ thống chiếu sỏng sự cố
với độ rọi phải lớn hơn 10% độ rọi của hệ thống chiếu sỏng làm việc. Hệ thống chiếu sỏng sự cố phải được cung cấp bằng nguồn riờng.
Cỏc nhiệm vụ của hệ thống chiếu sỏng sự cố:
+ Dự phũng cho hệ thống chiếu sỏng làm việc để đảm bảo cụng việc
được tiếp tục trong thời gian sửa chữa.
+ Đảm bảo việc sơ tỏn cụng nhõn ra khỏi cỏc khu vực nguy hiểm. Cú hai phương thức vận hành:
+ HTCS sự cố làm việc song song với HTCS làm việc.
+ HTCS sự cố chỉ làm việc khi xảy ra sự cố. Vỡ vậy phải thường xuyờn kiểm tra thiết bị chiếu sỏng đểđảm bảo tớnh sẵn sàng khi xảy ra sự cố.
- Hệ thống chiếu sỏng trong nhà và hệ thống chiếu sỏng ngoài trời:
145
đường đi,… Chiếu sỏng ngoài trời chịu ảnh hưởng của cỏc yếu tố khớ hậu như
sương mự, mưa,… nờn cỏc thiết bị của hệ thống chiếu sỏng ngoài trời cần được lựa chọn cẩn thận hơn.
9.1.2. Phõn loại hỡnh thức chiếu sỏng:
- Chiếu sỏng đều và chiếu sỏng khụng đều:
+ Chiếu sỏng đều: Tạo độ rọi tương đối đồng đều trờn toàn bộ mặt sỏng.
Đốn được bố trớ theo hai dạng
. Đỉnh của hỡnh chữ nhật:
Hỡnh 9.1 . Đỉnh của hỡnh thoi:
Hỡnh 9.2
+ Chiếu sỏng khụng đều: là hỡnh thức chiếu sỏng chỉ tập trung ỏnh sỏng ở
những nơi cần thiết. Đõy là hỡnh thức chiếu sỏng tiết kiệm năng lượng, chỉ dựng
ở nơi ớt quan trọng, ớt người qua lại.
- Chiếu sỏng trực tiếp, nửa trực tiếp, giỏn tiếp, nửa giỏn tiếp, khuếch tỏn: + Chiếu sỏng trực tiếp: cú 90% quang thụng của đốn được đưa trực tiếp
đến nơi cần chiếu sỏng, 10% cũn lại được đưa đến bằng cỏc hỡnh thức khỏc như
+ Chiếu sỏng nửa trực tiếp: cú 60% quang thụng của đốn được đưa đến nơi cần chiếu sỏng bằng hỡnh thức trực tiếp, cũn lại 40% được đưa đến bằng cỏc hỡnh thức khỏc.
+ Chiếu sỏng nửa giỏn tiếp: cú 60% quang thụng của đốn được đưa đến nơi cần chiếu sỏng bằng phương phỏp phản xạ, 40% cũn lại bằng cỏc phương phỏp khỏc ( trực tiếp, khuếch tỏn…)
+ Chiếu sỏng giỏn tiếp: cú 90% quang thụng của đốn được đưa đến nơi cần chiếu sỏng bằng phương phỏp phản xạ, 10% cũn lại bằng cỏc phương phỏp khỏc ( trực tiếp, khuếch tỏn…)
+ Khuếch tỏn: 100% quang thụng của đốn được đưa đến nơi cần chiếu sỏng bằng hỡnh thức khuếch tỏn. Hỡnh thức chiếu sỏng này rất lóng phớ điện năng.
9.2: Cỏc thiết bị của hệ thống chiếu sỏng
Hệ thống chiếu sỏng gồm cú hai thiết bị chớnh là chao đốn và búng đốn.
9.2.1. Chao đốn:
Hỡnh 9.3
Chao đốn là thiết bị dựng để tập trung và hướng ỏnh sỏng về nơi cần thiết, ngoài ra nú cũn cú chức năng bảo vệ búng khỏi bụi, mưa nắng… Trong cỏc cụng trỡnh kiến trỳc và nhà ở, chao đốn cũn cú chức năng trang trớ. Tựy theo yờu cầu, chức năng của hệ thống chiếu sỏng mà lựa chọn loại chao đốn cho phự hợp.
9.2.2. Búng đốn:
1. Búng đốn sợi đốt:
- Nguyờn tắc hoạt động: Búng đốn sợi đốt hoạt động dựa trờn nguyờn lý phỏt sỏng vỡ nhiệt theo định luật Stephan: Khi cú dũng điện chạy qua, sợi kim loại bị đốt núng và khi nhiệt độ đạt đến giới hạn nhất định thỡ sợi kim loại phỏt ra tia sỏng cú bước súng trong miền ỏnh sỏng mà mắt cú thể cảm nhận được.
147 Thụng thường, khi cỏc vật bị nung núng đến trờn 1000ºC thỡ sẽ phỏt sỏng. - Cấu tạo búng đốn:
+ Sợi đốt: được làm bằng kim loại cú điện trở suất rất lớn, nhiệt độ núng chảy cao. Cỏc kim loại thường được dựng là wolfarm hoặc tungsten.
Hiện nay người ta chế tạo sợi đốt xoắn kộp, khi làm việc sẽ tạo ra từ trường tĩnh xung quanh sợi đốt do đú làm giảm hiện tượng thoỏt electron của sợi đốt. Nhờ vậy mà sợi đốt xoắn kộp này cú tuổi thọ cao hơn tuổi thọ của cỏc loại sợi
đốt thụng thường.
+ Búng đốn: Búng đốn được làm bằng thủy tinh chịu nhiệt trong suốt