. WF ngoài khơi Middelgrunden, Đan Mạch [82]
6. Xác suất sét đánh vào các điểm đã đánh dấu của WT
2.7. Số lần sét đánh WT có kích thước khác nhau theo mật độ sét tiêu biểu tại khu vực
các dự án điện gió đăng ký
TT Loại WT
Kích thước
của WT Số lần sét đánh WT (lần/năm) theo mật độ sét
Ht (m) Hb (m) Ng = 3,4 Ng = 5,7 Ng = 8,2 Ng = 10,9 Ng = 13,7 1 V29 (0,225MW) 30 14,5 0,2 0,3 0,5 0,6 0,9 2 V47 (0,66MW) 40 23,5 0,4 0,7 1,1 1,4 1,9 3 V52 (0,85MW) 49 26 0,8 1,2 1,8 2,3 2,9 4 V66 (1,5MW) 65 33 1,8 3,0 4,6 6,0 7,6 5 V80 (1,5÷2MW) 67 39 2,1 3,5 5,2 6,8 8,7 6 V90 (2÷2,5MW) 80 45 3,8 6,2 9,1 12,3 15,2 7 V112 (3MW) 94 56 7,0 11,9 17,0 22,0 27,3 Quan hệ giữa chiều cao tổng thể (gồm chiều cao cột trụ và chiều dài cánh) của WT với số lần sét đánh trong bảng 2.7 đều tuân theo một quy luật khá giống nhau, khi kích thước WT tăng lên khoảng 3 lần thì số lần sét đánh trực tiếp tăng trên 30 lần. Ví dụ, với mật độ sét Ng = 3,4 thì khi lắp đặt WT loại V29 với kích thước tổng thể gồm
cả cột trụ và cánh là 44,5m (Ht = 30m, Hb = 14,5m) thì số lần sét đánh là 0,2 (lần/năm) nhưng khi WT loại V112 có kích thước tổng thể là, 150m thì số lần sét đánh là 7,0 (lần/năm) ức là khi kích thước WT tăng lên 3,4 lầ thì số lần sét đánh tăng 35 , t n lần. Mối quan hệ giữa chiều cao của WT với số lần sét đánh tại vùng có cùng mật độ sét Ng = 3,4 (ứng với huyện Tuy Phong Bình Thuận và tỉnh Ninh Thuận được thể - ) hiện trên hình 2.8.
Bằng cách tính toán so sánh giữa kích thước của WT với số lần sét đánh trực tiếp (ở vùng mật độ sét khác nhau) cũng cho kết quả tương tự. Điều này gợi ý rằng, khi các
58
dự án điện gió lựa chọn các WT có kích thước càng lớn thì trước khi tiến hành xây dựng cần thiết phải nghiên cứu kỹ lưỡng các rủi ro do sét gây ra để có biện pháp phối hợp bảo vệ chống sét hiệu quả cho các WT cũng như toàn bộ WF.
Hình 2.8. M i quan h ố ệ giữa chi u cao c a WT v s lề ủ ới ố ần sét đánh (cùng mật độ sét Ng = 3,4)
2.5. NH N XÉT Ậ
Đ xác định số lần sét đánh trực tiếp WT ể công suất lớn có đầu thu sét gắn trên
cánh luôn chuyển động hiện nay ngoài phương pháp IEC chúng ta có thể sử dụng phương pháp EGM.
i) Phương pháp IEC coi WT là công trình tĩnh luôn có độ cao n nh không đổi, lớ ất gồm chiều cao c t tr v i chi u dài cánh. ộ ụ ớ ề Việc tính toán xác định s lố ần sét đánh WT theo phương pháp này đơn giản do không xét đến xác su t xu t hiấ ấ ện biên độ dòng điện sét trong t ự nhiên và đầu thu sét g n trên cánh luôn chuyắ ển động trong không gian. Nói cách khác, di n tích thu hút sét ệ tương đương ủc a WT ên mtr ặt đất Aechỉ ph thu c vào duy nh t chi u cao h ụ ộ ấ ề không đổi, g m chi u cao c t tr và ồ ề ộ ụ chiều dài cánh (xem công thức (2.10)).
ii) Phương pháp EGM dựa trên cơ sở mô hình điện hình học xét đến xác suất xuất hiện biên độ dòng điện sét trong tự nhiên và sự thay đổi độ cao của WT theo vị trí chuyển động của đầu thu sét gắn trên cánh. Điều này được thể hiện trong việc xác định diện tích thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất Aegồm diện tích hai nửa hình tròn có bán kính phụ thuộc vào biên độ dòng điện sét I cộng với diện tích hình chữ nhật
59
phụ thuộc đồng thời vào biên độ dòng điện sét I và vị trí cánh chuyển động θA (xem công thức (2.15)) Với sự xem xét đồng thời xác suất xuất hiện biên độ dòng điện sét . cũng như đặc điểm của công trình với đầu thu sét luôn chuyển động chắc chắn phương pháp EGM sẽ cho kết quả chính xác hơn so với phương pháp IEC, đặc biệt đối với WT có chiều dài cánh lớn.
Để kiểm chứng các nhận định trên, tác giả tiến hành tính toán so sánh số lần sét đánh trực tiếp WT có kích thước khác nhau, lắp đặt tại các vùng mật độ sét khác nhau trên lãnh thổ Việt Nam theo 2 phương pháp kể trên thể hiện trên hình 2.9 và bảng 2.8.
Hình 2.9. So sánh s lố ần sét đánh trực ti p vào ế WT có công su t ( ng v i ấ ứ ớ kích thướ ) c và mật độ sét khác nhau theo phương pháp IEC và EGM
Kết quả tính toán so sánh số lần sét đánh trực tiếp WT theo phương pháp IEC và EGM trên hình 2.9 và bảng 2.8 cho thấy:
- Đối với các WT công suất nhỏ chiều cao thấp (V29 đến V66) số lần sét đánh trực - , tiếp vào WT giữa phương pháp sa2 i khác nhau chỉ từ vài % đến 11 %.Điều này được giải thích là do các cánh có chiều dài ngắn nên cung tròn thu sét do cánh chuyển động tạo ra cũng ngắn, phần diện tích thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất (hình chữ nhật) theo phương pháp EGM là không đáng kể, cho nên số lần sét đánh vào WT xác định theo hai phương pháp không có sự sai khác nhau nhiều.
- Đối với các WT có công suất lớn chiều - cao lớn (V80 đến V112) số lần sét đánh , trực tiếp WT tính toán theo hai phương pháp có sự sai khác rất đáng kể, từ 15% đến
60
60%. Điều này là do đối với WT có công suất lớn, cánh dài trên 40m nên phần diện tích hình chữ nhật thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất theo phương pháp EGM lớn.