chống sét cho trạm biến áp, chương 1 docx

ch-ơng 1
bảo vệ chống sét đánh trực
tiếp
1.1. các yêu cầu:
Tất cả các thiết bị cần bảo vệ phải đ-ợc nằm trọn trong phạm
vi bảo vệ an toàn của hệ thống bảo vệ.
Tuỳ thuộc vào đặc điểm mặt bằng trạm và các yêu cầu cụ thể,
hệ thống các cột thu sét có thể đ-ợc đặt trên các độ cao có sẵn nh-
xà, cột đèn chiếu sáng hoặc đ-ợc đặt độc lập.
Khi đặt hệ thống cột thu sét trên kết cấu của trạm sẽ tận dụng
đ-ợc độ cao vốn có của công trình nên sẽ giảm đ-ợc độ cao của cột
thu sét. Tuy nhiên đặt hệ thống thu sét trên các thanh xà của trạm
thì khi có sét đánh sẽ gây nên một điện áp giáng trên điện trở nối
đất và trên một phần điện cảm của cột. Phần điện áp này khá lớn và
có thể gây phóng điện ng-ợc từ hệ thống thu sét sang các phần tử
mang điện khi cách điện không đủ lớn. Do đó điều kiện để đặt cột
thu sét trên hệ thống các thanh xà trạm là mức cách điện cao và
điện trở tản của bộ phận nối đất nhỏ.
Đối với trạm ngoài trời từ 110kV trở lên do có cách điện cao
nên có thể đặt cột thu sét trên các kết cấu của trạm phân phối. Các
trụ của kết cấu trên đó có đặt cột thu sét thì phải nối đất vào hệ
thống nối đất của trạm phân phối theo đ-ờng ngắn nhất và sao cho
dòng điện I
S
khuyếch tán vào đất theo 3 - 4 cọc nối đất. Ngoài ra ở
mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số
điện trở nối đất.
Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngài trời điện áp 110kV trở
lên là cuộn dây của máy biến áp. Vì vậy khi dùng chống sét van để
bảo vệ máy biến áp thì yêu cầu khoảng cách giữa hai điểm nối đất
trong hệ thống nối đất của cột thu sét và vỏ máy biến áp theo

đ-ờng điện phải lớn hơn 15m.
Khi bố trí cột thu sét trên xà của trạm ngoài trời 110kV trở lên
cần chú ý nối đất bổ sung ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu
sét vào hệ thống nối đất nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán không
đ-ợc quá 4
.
Khi dùng cột thu sét độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa
cột thu sét đến các bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện
từ cột thu sét đến vật đ-ợc bảo vệ.
Việc lắp đặt các cột thu sét làm tăng xác suất sét đánh vào
diện tích công trình cần bảo vệ, do đó cần chọn vị trí lắp đặt các cột
thu sét một cách hợp lý
Tiết diện các dây dẫn dòng điện sét phải đủ lớn để đảm bảo
tính ổn định nhiệt khi có dòng điện sét chạy qua.
Khi sử dụng cột đèn chiếu sáng làm giá đỡ cho cột thu sét thì
các dây dẫn điện đến đèn phải đ-ợc cho vào ống chì và chèn vào.
1.2. phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét:
1.2.1. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét.
Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà ng-ợc lại
dùng để thu hút phóng điện sét về phía nó bằng cách sử dụng các
mũi nhọn nhân tạo sau đó dẫn dòng điện sét xuống đất.
Sử dụng các cột thu sét với mục đích là để sét đánh chính xác
vào một điểm định sẵn trên mặt đất chứ không phải là vào điểm bất
kỳ nào trên công trình. Cột thu sét tạo ra một khoảng không gian
gần cột thu sét (trong đó có vật cần bảo vệ), ít có khả năng bị sét
đánh gọi là phạm vi bảo vệ.
a. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập là miền đ-ợc giới
hạn bởi mặt ngoài của hình chóp tròn xoay có đ-ờng kính xác định
bởi ph-ơng trình.

)(
1
6,1
X
X
X
hh
h
h
r




(1-1)
Trong đó : h: độ cao cột thu sét.
h
X
: độ cao cần bảo vệ.
h
a
=h-h
X
: độ cao hiệu dụng cột thu sét.
r
X
: bán kính của phạm vi bảo vệ.
Để dễ dàng và thuận tiện trong tính toán thiết kế th-ờng dùng
phạm vi bảo vệ dạng dạng đơn giản hoá đ-ờng sinh của hình chóp
có dạng đ-ờng gẫy khúc nh- hình sau:

Rx
0,2h
a
b
c
0,75h 1,5h
0,8h
h
Hình 1.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét.
Bán kính đ-ợc tính toán theo công thức sau:
Nếu
hh
X
3
2
thì
)
8,0
1(5,1
h
h
hr
x
X


(1.2)
Nếu
hh
X

3
2
thì )1(75.0
h
h
hr
x
X

(1.3)
Các công thức trên chỉ đúng khi cột thu sét cao d-ới 30m. Hiệu quả
của cột thu sét cao trên 30m giảm đi do độ cao định h-ớng của sét
giữ hằng số. Có thể dùng các công thức trên để tính toán phạm vi
bảo vệ nh-ng phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh
h
p
5,5
và trên
hoành độ lấy các giá trị
hp75,0 và hp5,1 .
b. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao bằng nhau.
Phạm vi bảo vệ của hai hoặc nhiều cột thu lôi thì lớn hơn tổng
phạm vi bảo vệ các cột đơn cộng lại. Nh-ng để các cột thu lôi có
thể phối hợp đ-ợc thì khoảng cách a giữa hai cột phải thoả mãn
ha 7

(trong đó h là độ cao của cột thu sét). Phần bên ngoài khoảng
cách giữa hai cột có phạm vi bảo vệ giống nh- của một cột. Phần
bên trong đ-ợc giới hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm là hai đỉnh
cột và điểm có độ cao h

0
- phạm vi bảo vệ ở độ cao lớn nhất giữa
hai cột đ-ợc xác định theo công thức:
7
0
a
hh

(1.4) Khoảng cách nhỏ nhất từ biên của phạm vi bảo vệ tới đ-ờng
nối hai chân cột là r
x0
và đ-ợc xác định nh- sau:
Nếu
0
3
2
hh
x
thì )
8,0
1.(.5,1
0
00
h
h
hr
x
x

(1.5)

Nếu
0
3
2
hh
x
thì )1.(.75,0
0
00
h
h
hr
x
x

(1.6)
Khi độ cao của cột thu sét v-ợt quá 30m thì có các hiệu chỉnh
hệ số
h
p
5,5
; trên hoành độ lấy các giá trị hp75,0 và hp5,1 ; khi đó h
0
tính theo công thức
p
a
hh
7
0

(1.7)
0,75h
a
1,5h
R
rox
1
2
hx
h0
h
rx
H×nh 1.2: Ph¹m vi b¶o vÖ cña hai cét thu sÐt cã ®é cao gièng
nhau.