NỐI ĐẤT CHỐNG SÉT
7.1. Tính tốn thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp
Ta sử dụng hệ thống tiếp địa dùng cho nối đất an toàn và nối đất làm việc trong xí nghiệp. Điện trở nối đất cho phép của hệ thống là 4(Ω), còn điện trở nối đất cho phép an tồn là từ 4 ÷ 10 (Ω), dó đó ta sẽ tính tốn hệ thống nối đất theo điện trở cho phép nhỏ: Rcp = 4 (Ω)
Hình 7.1. Mơ hình hệ thống nối đất
1 – Cọc nối đất ; 2 – Thanh nối
Dùng thép góc L63x63x6, dài 2,5 m = 250 cm để làm cọc thẳng đứng của thiết bị nối đất có bề dầy b = 6 mm = 0,6 cm, được chôn sâu dưới đất 0,7 m được nối với nhau bằng thanh thép dẹp 40×4 mm tạo thành mạch vịng nối đất bao quanh trạm biến áp, thép được hàn chặt với cọc ở độ sâu 0,8 m.
Độ chôn sâu cọc: t = to + l 2 = 0,7 + 2,5 2 = 1,95 (m) = 195 (cm)
Xác định điện trở nối đất của 1 cọc tiếp địa chôn thẳng đứng: Rc = ρ.kmax 2.3,14.l.(ln(2.dl)+1 2.ln 4t+l 4t−l) (Ω) Trong đó:
kmax: Hệ số mùa, với cọc tiếp địa thẳng đứng về mùa mưa kmax = 1,4 d: Đường kính ngồi đẳng trị của cọc được tính như sau:
d = 0,95.b (m)
Đối với thép góc có bề rộng của cạnh là b = 6(mm) = 0.6 (cm) l: chiều dài của cọc, l = 2,5(m) = 250 (cm)
t: độ chơn sâu cọc, tính từ mặt đất đến điểm giữa của cọc, m Thay các giá trị vào cơng thức:
Ta có: Rc = 0,4 . 104.1,4 2 . 3,14 . 250.(ln(2 .2500,57 )+1 2. ln 4 . 195+250 4 . 195−250) = 27,16 (Ω)
Số cọc tiếp địa xác định sơ bộ theo: NLT =
Rc Rcp =
27,16
4 = 6,79 ≈ 7 (cọc)
Ta bố trí các cọc tiếp địa theo một mạch kín. Chọn a = 2,5 là khoảng cách giữa
các điện cực đứng. => a l = 2,5 2,5 = 1 Với a
l = 1 ; NLT = 7 => tra bảng 5, tr.47, Giáo trình an tồn điện, Vũ
Hải Thuận.
Ta có ηc = 0,63 ηthn = 0,38
Số điện cực đứng cần thiết n khi xét đến hệ số sử dụng ηc sẽ là: Nc = Rc ηc.Rcp = 27,16 0,63.4 = 10(cọc) Với a
l = 1; Nc = 10 => bảng 5, tr.47, Giáo trình an tồn điện, Vũ Hải
Thuận.
Ta có ηc = 0,55 ηthn = 0,34
Tính điện trở nối đất của các cọc tiếp địa có tính đến hệ số sử dụng với số
cọc vừa xác định: R∑đc =
Rc ηc.n =
27,16
Chọn thanh nối cọc tiếp địa là thép dẹt 40x4mm chiều sâu 0,8m do đó thanh nối sẽ có:
+ Chiều dài bằng chu vi mặt bằng bố trí cọc tiếp địa: L = 2,5.10 = 25 (m) = 2500 (cm) + Độ chôn sâu: h = ho + b 2 = 0,8 + 0,04 2 = 0,82 (m) = 82 (cm)
Điện trở nối đất của thanh nối xác định trên cơ sở phân bố cọc tiếp địa theo mạch vịng khép kín do đó: Rthn = ρtt 2πlln 2l2 b.h = 1,4.0,4.104 2.3,14.2500.ln 2.25002 4 .82 = 3,76 (Ω)
Điện trở nối đất của thanh nối có tính đến hệ số sử dụng của thanh nối. R’thn =
3,76
0,34 = 11,06 (Ω)
Điện trở tản của toàn bộ hệ thống nối đất nhân tạo:
Rđ∑ = RΣ dc.R'thn RΣ dc.R'thn = 4,93.11,06 4,93+11,06 = 3,4 (Ω) So sánh Rđ∑ với Rcp ta thấy: Rđ∑ = 3,4 (Ω) < Rđcp = 4 (Ω)
Vậy hệ thống nối đất tính tốn gồm có 10 cọc và một thanh nối hàn liên kết các cọc với nhau thoả mãn điều kiện điện trở nối đất hệ thống.
Hình 7.2. Sơ đồ hệ thống cọc tiếp địa
7.2. Tính tốn chống sét
7.2.1. Các nguyên tắc thực hiện bảo vệ chống sét:
* Nguyên tắc bảo vệ trọng điểm:
Theo nguyên tắc này, chỉ bảo vệ những bộ phận nào thường xuyên hay bị sét đánh.
Đối với cơng trình mái bằng, trọng điểm là bảo vệ 4 góc xung quanh tường chắn mái và các kết cấu nhơ lên khỏi mặt của mái.
Đối với cơng trình mái dốc, trọng điểm là các đỉnh hồi, bờ chảy, các góc diềm mái và các kết cấu nhơ lên khỏi mặt mái. Nếu cơng trình lớn thì thêm xung quanh diềm mái.
Bảo vệ cho những trọng điểm trên đây có thể dặt kim thu sét ngắn (200 300 mm) và cách nhau khoảng 5 6m tại những trọng điểm cần bảo vệ hoặc những đai thu sét diềm lên những trọng điểm bảo vệ đó.
Hình 7.3 Các cột thu sét đước thể hiện qua mặt cắt đứng
a) Nhà mái bằng: 1: góc nhà
2: tường chắn mái b) Nhà mái dốc: 1: góc nhà (góc hồi)
2: góc diềm (góc chân mái) 3: bờ dốc
4: bờ chảy
5: diềm mái (chân mái)
* Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc toàn bộ:
Phương thức bảo vệ toàn bộ là: Tồn bộ cơng trình phải nằm trong phạm vi bảo vệ của bộ phận thu sét.
+ Cột sét và phạm vi bảo vệ của cột chống sét
Bộ phận thu sét của cột thu sét được làm bằng ống thép hoặc thanh thép (có tiết diện 100mm2) được đặt thẳng đứng và gọi là kim thu sét. Bộ phận dẫn dịng điện sét là một dây dẫn thép có tiết diện 50mm2.
Bộ phận nối đất được hình thành bởi hệ thống cọc và thanh đồng (hoặc thép) nối liền nhau được chôn trong đất và có điện tản bé để dịng sét dễ dàng đi qua trong đất.
* Tính tốn hệ thống chống sét
Để đảm bảo chống sét đánh trực tiếp vào cơng trình người ta thường dùng một cột hay tháp có độ cao lớn hơn cơng trình cần đuợc bảo vệ.
Phạm vi bảo vệ của cột thu sét dược xác định bằng công thức:
rx=1,6 .hh−hx
h+hx .p (7-
1) Trong đó:
h: Độ cao của cột thu sét (m)
hx: Độ cao cơng trình cần được bảo vệ rx: Bán kính được bảo vệ ở độ cao hx Nếu h 30m: p = 1 Nếu h > 30m: p = 5,5 √h Khi hx < 2 3h thì: rx = 1,5h.( 1− hx 0,8h ) (7-2) Khi hx > 2 3h thì: rx = 0,75h.( 1−hx h ) (7-3)
Trên thực tế rất ít ai sử dụng 1 cột sét quá lớn để chống sét, người ta thường dùng nhiều cột thu sét không cao lắm để bảo vệ thay cho một cột quá cao lớn đó.
Phạm vi bảo vệ của hệ thống nhiều cột thu sét: + Hệ thống có 2 kim thu sét cao bằng nhau
Ta có cơng thức tính : rx = 1,6.h. h−hx h+hx.p (7-4) ho = h−a 7 (7-5) rox = 1,6 .hoho−hx ho+hx .p (7-6) Trong đó:
a: Khỏang cách giữa 2 cột thu sét rox: Phạm vi bảo vệ của cột giả tưởng
ho: Chiều cao cột giả tưởng giữa 2 cột thu sét.
rx ro ro a/2 a/2 0,75hp 1,5hp rx hx ho h a/7p 0,2h
Hình 7.4 Hệ thống có 2 kim thu sét có chiều cao bằng nhau
+ Hệ thống chống sét đánh thẳng có nhiều kim thu sét a) Hệ thống có 3 kim thu sét:
rox3 1
3 2
a3
Hình 7.5 Sơ đồ hệ thống có 3 kim thu sét
b) Hệ thống có 4 kim thu sét: a1 a3 a2 a4 1 2 3 4 rx
Hình 7.6 Sơ đồ hệ thống có 4 kim thu sét7.2.2. Tính tốn bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công ty 7.2.2. Tính tốn bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công ty
Áp dụng kết quả bài Nghiên cứu chiều cao đặt lưới thu sét trên cơng trình theo tiêu chuẩn TCXDVN9385:2012 nhằm tăng hiệu quả bảo vệ, Ngô Quang Ước, Đào Xuân Tiến, Nguyễn Ngọc Kính, Nguyễn Hữu Thuần trên Tạp chí khoa học và phát triển 2015, tập 13, số 5: 790- 796. Sử dụng lưới 5m x 10m đặt cao 10cm so với mặt mái công ty kết hợp với
kim thu sét có chiều cao 40cm và khoảng cách giữa các kim là 5m. Sơ đồ lưới thu sét kết hợp kim thu sét được thể hiện qua hình 7.7
0,4m
10m
Hình 7.7 Sơ đồ lưới thu sét và kim thu sét của công ty
Nhân xét:
Ở chương này em đã thiết kế chống sét và nối đất chống sét cho trạm biến áp, trong phần thiết kế chống sét em đưa ra phương án dùng lưới chống sét kết hợp với kim thu sét.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Sau một thời gian thực tap tột nghiệp vời đệ tai “Thiệt kệ cung cap điện chộ Cộng ty cộ phan Viglacệra Tiện Sờn, chi nhanh nha may Thai Bình” ma&c du kiện thực va kinh nghiệm cộn nhiệu han chệ tuy nhiện đựờc sự hựờng da)n nhiệt tình cu*a cac thay cộ giaộ trộng bộ mộn Hệ thộng điện, Khộa Cờ Điện, Hộc viện Nộng nghiệp Việt Nam cung vời sự giup đờ0 cu*a can bộ cộng nhan viện trộng nha may đện nay đệ tai cờ ba*n đa0 hộan thanh.
Đệ tai đa0 đựờc nệu một sộ van đệ sau:
- Qua trình hình thanh va phat triện cu*a Tộng Cộng ty.
- Xac đinh đựờc phu ta*i tình tộan cu*a cac đờn vi sa*n xuat may biện ap. - Lựa chộn đựờc cac thiệt bi phìa caộ ap va ha ap cu*a hệ thộng.
- Thiệt kệ sờ bộ hệ thộng chiệu sang chộ xì nghiệp.
- Thiệt kệ hệ thộng nội đat chộ tram biện ap va chộng sệt trực tiệp chộ cộng ty
- Tình tộan tu bu cộng suat pha*n khang chộ cộng ty
2. Kiến nghị
Bện canh nhự0ng điệu lam đựờc ờ* trện, đệ tai cộn han chệ sau : - Chựa trình bay chi tiệt cac phan tình tộan.
- Chựa dự tộan đựờc gia cộng trình.
- Mời chì* ra tình tộan chi tiệt đựờc 1 phựờng an cap điện.
Vì vay tội cộ một sộ kiện nghi: Yệu cau cac đệ tai tiệp thệộ tình tộan tiệp nhự0ng phan cộn thiệu sột đa0 nệu trện.
Vời nhự0ng gì đa0 lam đựờc va chựa lam đựờc đa0 nệu ờ* trện ệm rat mộng nhan đựờc sự động gộp y kiện cu*a cac thay cộ giaộ cung ban bệ đệ đệ tai đựờc hộan thiện hờn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cung cấp điện - Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội
Khuê - NXB Khoa học kỹ thuật.
2. Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp cơng nghiệp đơ thị và nhà cao tầng
- Nguyên Công Hiền, Nguyễn Mạch Hoạch - NXB Khoa học kỹ thuật. 3. Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm - NXB Khoa học kỹ
thuật.
4. Sổ tay tra cứu và lựa chọn thiết bị điện từ 0,4 - 500 kV – Ngô Hồng
Quang- NXB Khoa học kỹ thuật.
5. Kỹ thuật chiếu sáng – Nguyễn Thị Huyền Thanh – NXB Đại học Nông
Nghiệp - 2013.
6. Giáo trình An toàn điện - Vũ Hải Thuận – NXB Đại học Nơng
Nghiệp.
7. Mạng điện nơng nghiệp - Nguyễn Ngọc Kính, Nguyễn Văn Sắc - Giáo
trình Đại học Nơng nghiệp Hà Nội - 1995.
8. Giáo trình ngắn mạch trong hệ thống điện - Lã văn Út - NXB Khoa học
kĩ thuật.
9. Nghiên cứu chiều cao đặt lưới thu sét trên công trình theo tiêu chuẩn TCXDVN9385:2012 nhằm tăng hiệu quả bảo vệ - Ngơ Quang Ước, Đào
Xn Tiến, Nguyễn Ngọc Kính, Nguyễn Hữu Thuần, Tạp chí khoa học và phát triển 2015, tập 13, số 5: 790- 796.