bài tập dài kỹ thuật điện cao áp.tính toán chống sét

I. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp.
1.Bố trí cột thu sét.
Theo sơ đồ kết cấu của trạm ta mới chỉ biết diện tích mặt bằng mà cha
biết cụ thể vị trí đặt các thiết bị trong trạm. Với thông tin này ta chỉ cần bố trí
cột chống sét sao cho các cột có thể bảo vệ đợc phần diện tích mặt bằng của
trạm với độ cao h
X
là đợc.
Với kết cấu đã cho của trạm ta bố trí 12 cột nh hình vẽ:
Đờng kính đờng tròn đi qua 4 đỉnh của tứ giác:
.4,423030
22
mD =+=
Để toàn bộ phần diện tích giới hạn bởi các tứ giác đó đợc bảo vệ thì:
D 8.h
a
h
a

8
D
= 5,3 m
Ta chọn độ cao hiệu dụng của cột thu sét h
a
= 5,4 m
Ta có độ cao cần bảo vệ của trạm: h
x
= 7,8m
độ cao của cột thu sét: h = h
a
+ h

x
= 5,4 + 7,8= 13,2 m
2. Phạm vi bảo vệ của các cột thu sét :
+ Bán kính bảo vệ cho độ cao h
x
tại khu vực bảo vệ của cột thu sét:
Bài tập dài kỹ thuật điện cao áp
- 1 -
vì h
X
= 7,8 m <
3
2
h =8,8 m
r
x
= 1,5.h.(1-
h
h
x
.8,0
) =1,5.13,2.(1-
2,13.08
8,7
) = 5,2 m
+ Độ cao lớn nhất đợc bảo vệ giữa hai cột có khoảng cách a= 30m:
h
0
= h -
7

a
= 13,2 -
7
30
= 8,9m
h
x
= 8,9m >
3
2
h
0
= 5,9 m
Bán kính bảo vệ cho độ cao h
x
giữa hai cột có khoảng cách a= 30m:
r
0x
= 0,75.h
0
.(1 -
0
h
h
x
) = 0,75.8,9.(1 -
9,8
8,7
) = 0,825 m
Vì khoảng cách giữa 2 cột kế tiếp là nh nhau nên ta vẽ đợc phạm vi bảo

vệ của các cột thu sét nh sau:
Bài tập dài kỹ thuật điện cao áp
- 2 -
II.Tính toán nối đất.
Nhiệm vụ của nối đất là tản dòng điện sét xuống đất để đảm bảo cho
điện thế trên vật nối đất có giá trị bé.
1. Nối đất an toàn.
Nối đất an toàn với mục đích là bảo vệ con ngời. Nối đất an toàn với trạm
có điện áp 35kV phải thoả mãn điều kiện: R
đ
4
Ta sử dụng các thanh kim loại tiết diện tròn đờng kính 2cm chôn sâu
0.8m xung quanh chu vi của trạm thành 1 mạch vòng có các cạnh cách đờng
bao của trạm 3m.
.
.
.
ln
2
2
dh
Lk
L
RR
at
ttt
Tmv

==

Trong đó:
R
T
: điện trở của thanh nối đất .

at
ttt

: điện trở suất theo mùa của thanh trong nối đất an toàn
).(128).(10.1286,1.10.8,0.
24
mcmK
at
mt
at
ttt
====

với:
at
mt
K
: hệ số mùa an toàn của thanh (
at
mt
K
= 1,6 )
h: độ chôn sâu. h = 0,8 m.
L: chu vi mạch vòng nối đất. L = 2( l
1

+ l
2
) = 2( 84 + 54 ) = 276 m
d: đờng kính thanh, d = 2 cm = 0,02 m
k: hệ số hình dáng.
Bài tập dài kỹ thuật điện cao áp
- 3 -
k = f(
2
1
l
l
) = f(
54
84
) = f(1,555) = 5,9
Với các số liệu trên ta có giá trị điện trở nối đất mạch vòng là.
.266,1
02,0.8,0
276.9,5
ln.
276 2
128
2
==

mv
R

Ta có R

mv
=1,266 < 4 nên ta không phải đóng thêm cọc.
2.Nối đất chống sét.
Trạm 35kV,có hệ thống đất chống sét riêng biệt với nối đất an toàn,do đó
khi thiết kế ta phải kiểm tra độ an toàn để không gây ra phóng điện trong
không khí và phóng điện trong đất.
Điều kiện kiểm tra:
+) Để đảm bảo không gây phóng điện trong không khí thì:
500

0
ahLRI
S
xds
k
+
>
Trong đó:
S
k
: là khoảng cách từ cột chống sét đến vật cần bảo vệ (S
k
5m)
Quy chuẩn chọn S
k
=5m.
I
s
: biên độ dòng sét, I
s

=150kA
L
0
: Điện cảm đơn vị của cột thu sét, L
0
=1.7àH/m
a=
dt
di
s
: Độ dốc dòng sét, a=30kA/às
h
x
: Chiều cao cần bảo vệ
Với S
k
= 5m
=

=

01,14
150
30.8,7.7,15.500
500
0
s
xk
d
I

ahLS
R
(1)
+) Để đảm bảo không gây phóng điện trong đất thì
300
.
ds
d
RI
S >
S
đ
:khoảng cách tính từ R
nđ
an toàn đến R
nđ
chống sét (S
đ
3m)
chọn S
đ
= 3m
( )
2
6
150
3.300
.300
==
s

d
d
I
S
R
Bài tập dài kỹ thuật điện cao áp
- 4 -
Từ (1);(2) => chọn R
đ
= 6
Ta sử dụng sơ đồ nối đất hình tia tại chân mỗi cột, số tia là 3,chiều dài
mỗi tia là 10m ,điện trở thanh dẫn dùng làm tia đợc xác định theo công thức:
.
.
.
ln
2
.
2
dh
Lk
L
K
R
cs
mt
cs
t

=

Trong đó:
L=3.10 m : là chiều dài tổng của các tia
h= 0,8 m :độ chôn sâu của tia
d=0,02 m :đờng kính của tia
k :hệ số hình dáng của tia,với 3 tia ta có k=2,38
cs
mt
K
=1,25 :hệ số mùa của thanh nối đất chống sét
== 27,6
08.02,0
30.38,2
ln
30.1416,3.2
25,1.10.8,0
2
cs
t
R
Vì
cs
t
R
=
27,6
>
6
=>hệ thống nối đất hình tia tại chân cột cha đạt yêu
cầu an toàn, do đó phải đóng thêm cọc

Sơ đồ bố trí cọc:



Tại chân mỗi cột sử dụng 7 cọc có các thông số sau:
+ cọc chôn thẳng đứng, dài 2m, đờng kính 6cm
+ điện trở của 1 cọc là:
Bài tập dài kỹ thuật điện cao áp
- 5 -








+
+

=
lt
lt
d
l
l
K
R
cs
mc

cs
c
4
4
ln
2
1.2
ln
2
.

h: độ chôn sâu của cọc , h=0,8m
l : chiều dài cọc, l= 2m
=>t=h+
2
l
=0,8+1=1,8 m
cs
mc
K
=1,15
=>
=

+
+

=
85,32
28,1.4
28,1.4
ln
2
1
06,0
2.2
ln
2 2
15,1.10.8,0
2
cs
c
R
khi đó điện trở nối đất xung kích của hệ thống nối đất phức tạp là:

xk
cs
t
cs
c
cs
t
cs
c

xkht
nRR
RR
R

1

+

=
trong đó:
xk

: hệ số sử dụng xung kích ,phụ thuộc vào các loại cực ,cách bố trí cực,
điện trở xuất và dòng điện sét.
Tra bảng -12 trong qiáo trình hớng dẫn thiết kế tốt nghiệp kỹ thuật điện
cao áp ta có
xk

=0,65.
=>
65,0
1
27,6.785,32
85,32.27,6

+
=
xkht
R

=4,13

<6

Thoả mãn yêu cầu
Ta thấy
xkht
R
nhỏ hơn R
yc
=6

khoảng 1,5 lần, do đó để giảm chi phí thiết
kế, giảm khối lợng công việc thi công ta có thể bố trí nối đất cọc nh sau:
Bài tập dài kỹ thuật điện cao áp
- 6 -
Sơ đồ bố trí cọc :

Lấy
xk

=0,6 (mỗi tia sử dụng 2 cọc)
Tổng số cọc n=4
=>
6,0
1
27,6.485,32
85,32.27,6

+

=
xkht
R
=5,93

<6

Nh vậy khi giảm số cọc phải đóng hệ thống nối đất chống sét vẫn đảm
bảo an toàn
Bài tập dài kỹ thuật điện cao áp
- 7 -