Bài giảng Kỹ thuật cao áp: Chương 2 Phóng điện sét và bảo vệ chống sét đánh thẳng

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

Chương 2: Phóng điện sét và bảo vệ chống sét đánh thẳng

I) Hiện tượng phóng điện sét:

1) Các đặc điểm:

- Phóng điện sét có 2 giai đoạn:

*Giai đoạn tiên đạo phát triển tự nhiên

*Giai đọan tiên đạo phát triển định hướng

-

Sét là 1 dạng phóng điện tia lửa ở trong

trường không đều giữa các đám mây với nhau

hoặc giữa đám mây với đất ở khoảng cách rất

lớn, trung bình khoảng 5000m

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

2) Giải thích:

tia plasma

Khi đám mây tích điện đủ lớn, cường độ điện

trường do nó sinh ra đủ lớn (E ≥ 30KV/cm - là

<i>cường độ điện trường gây ion hóa khơng khí)</i>

thì

khi đó sẽ có hiện tượng ion hóa khơng khí và

hình thành dịng plasma.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

2) Giải thích:

tia plasma

Xét một tia tiên đạo đi về phía mặt đất.

Ở giai đoạn đầu thì tia tiên đạo phát triển tự nhiên.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

H₀ - độ cao định hướng

Khi tia plasma phát triển đến một độ cao nhất định nào
đó (H₀) thì dưới tác dụng của điện trường của các điện
tích âm trong tia tiên đạo, phía dưới mặt đất sẽ có sự
hưởng ứng điện tích và sẽ tập trung các điện tích khác
dấu ở mặt đất.

Q trình phóng điện tiếp theo nó sẽ phát triển dọc theo
đường sức nối liền giữa đầu tia tiên đạo và nơi tập trung
các điện tích khác dấu trên mặt đất.

tia plasma

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Nếu đất có điện dẫn đồng nhất (khơng có nơi khơ, ướt
khác nhau) thì các điện tích trái dấu tập trung ngay ở
phía dưới đầu tia tiên đạo và sét đánh thẳng xuống dưới
đó.

Nếu vùng đất phía dưới tia tiên đạo khơng đồng nhất thì
điện tích trái dấu sẽ tập trung ở nơi có điện dẫn cao như
ao hồ, sông, cây cao,... và sét sẽ đánh vào điểm đó.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

Như vậy có thể kết luận: sét đánh có chọn

lọc.

Vận dụng tính chọn lọc của phóng điện sét để

bảo vệ chống sét đánh thẳng cho các cơng

trình

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

tia plasma do
đất sinh ra

Giai đoạn phóng điện ngược:

là q trình phóng

điện ngược lại đi từ phía dưới lên (từ cực dương

đến cực âm).

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Vì thế điện trường trong khu vực này sẽ tăng lên

rất cao và gây ion hóa mãnh liệt, dịng plasma

được kéo dài và di chuyển ngược lên phía trên

với tốc độ khoảng (0,05-0,5) tốc độ ánh sáng.

Do điện dẫn của bản thân dòng plasma mới này

rất cao nên ở đầu dòng sẽ có thế của mặt đất và

như vậy hiệu số điện thế giữa đầu tia tiên đạo

với mặt đất sẽ rất lớn.

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

Ho - độ cao định hướng
tia plasma

tia plasma do
đất sinh ra









Trong giai đoạn đầu, giả thiết mật độ điện tích âm phân bố
đều dọc theo tia plasma với mật độ đường đi là thì trong
giai đoạn phóng điện ngược, các điện tích dương đi đến đâu
sẽ trung hịa các điện tích âm đến đó, và như vậy bản thân nó
cũng có mật độ điện đường là .







</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

Nếu gọi mật độ điện tích theo đường đi là:
Thì theo định nghĩa về dịng điện ta có



<i>v</i>

<i>i</i>

<i>_s</i>





.

(Tính khi sét đánh vào nơi nối đất tốt (R=0) )

0



<i>R</i>

Khi
<i>R</i>
<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>R</i>
<i>i</i>
<i>R</i>
<i>i</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>s</i>
<i>s</i>




 0 ) ( 0 ).

(

Z_o là tổng trở của khe sét ( ) 200 

Sét đánh vào dây dẫn thì dịng điện sét

2
2
).

0
( <i>s</i>
<i>dd</i>
<i>o</i>
<i>o</i>
<i>s</i>
<i>dd</i>
<i>i</i>
<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>R</i>
<i>i</i>
<i>i</i> 




 400
<i>dd</i>
<i>Z</i>
Với

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

3) Các tham số của phóng điện sét:

<i>s</i>

<i>i</i>

t

i_s=at

I_s

<i>ds</i>

 _I_s _{: biên độ của dòng điện sét}

-Biên độ của dòng điện sét : I_s

P





<i>I</i> <i>i</i> / 26 ,1

<i>i</i>

<i>s</i> <i>I</i> <i>e</i>

<i>I</i>   

- Độ dốc của dòng điện sét :

P





<i>a</i> <i>i</i> / 10 , 9

<i>i</i>

<i>e</i>

<i>a</i>

<i>a</i>







: Độ đốc của dòng điện sét

<i>dt</i>
<i>di</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

4) Cường độ hoạt động của sét:

Theo từng vùng hay từng địa phương thì người ta biểu
thị cường độ hoạt động của sét bằng số ngày hoặc số giờ
có sét hằng năm

Ngày có sét: là ngày có sét xuất hiện ít nhất 1 lần từ 0h
đến 24h. Do đó, cường độ hoạt động của sét như sau:
Vùng xích đạo: 100-150 ngày/năm

Vùng nhiệt đới: 75-100 ngày/năm
Vùng ôn đới: 30-50 ngày/năm

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

II) Bảo vệ chống sét đánh thẳng (trực tiếp):

Dùng hệ thống thu sét:

-Bộ phận thu sét :kim ,dây
-Bộ phận nối đất

-Bộ phận liên lạc (dây nối dất)

1) Xác định phạm vi bảo vệ của 1 cột chống sét:

MFX

h

R =3,5h

H_o =20h :độ cao định
hướng

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

Để xác định bán kính bảo vệ ở thì ơng ta
đưa vào mơ hình 1 cây kim có độ cao là h_x. Cho kim di
chuyển thì sẽ xác định dược bán kính bảo vệ tới hạn r_x.

)
0

( <i>h</i> <i>_x</i> 

<i>h</i>
<i>h</i>
<i>h</i>
<i>h</i>
<i>r</i>
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i>



1
.
6
,
1

r_x

Phương trình xác định bán kính bảo vệ:

<i>h</i>
<i>h</i> <i>_x</i>
3
2


1



<i>p</i>

<i>p</i>
<i>h</i>
<i>h</i>
<i>h</i>

<i>r_x</i> <i>x</i> )

8
,
0
1
.(
5
,
1 

<i>h</i>
<i>h</i> <i>_x</i>

3
2
 <i>p</i>
<i>h</i>
<i>h</i>
<i>h</i>

<i>r_x</i>  0 ,75 .( 1  <i>x</i> )

<i>m</i>
<i>h</i>  30

<i>h</i>

<i>p</i>  5 ,5 <i>h</i>  30 <i>m</i>

h_x

1.5h 0.75h 0.75h 1.5h

h

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

2) Xác định phạm vi bảo vệ của 2 cột chống sét:

Khu vực có xác suất 100% phóng điện vào cột chống sét
có bán kính R= 3,5h

Như vậy nếu như có 2 cột thu sét đặt cách nhau 1 khoảng
a = 7h thì mọi điểm trên mặt đất nằm giữa 2 cột sẽ không
bị sét đánh

Từ đó suy ra rằng nếu 2
cột TS đặt cách nhau 1
khoảng a< 7h thì nó sẽ
bảo vệ được độ cao h_o

nằm giữa 2 cột thoả mãn
điều kiện:

7

<i>a</i>
<i>h</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

3) Xác định phạm vi bảo vệ của nhiều cột chống sét:

Nếu cơng trình có độ cao h_x nằm bên trong đa giác hình
thành bởi các cột sẽ được bảo vệ an toàn nếu thoả mãn
điều kiện sau đây:

Trong đó D
là dường
kính ngoại
tiếp đa giác

)

(

8

<i>h</i>

<i>h</i>

<i>_x</i>

<i>D</i>





</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

4) Xác định phạm vi bảo vệ của 1dây chống sét:

b_x b_x
h_x



Phương trình xác định bề rộng bảo vệ:
<i>h</i>

<i>h</i> <i>_x</i>

3
2

 <i>_h</i> <i>p</i>

<i>h</i>
<i>h</i>

<i>b</i> <i>_x</i> <i>x</i> )

8
,
0
1
.(
2

,
1 

<i>h</i>
<i>h</i> <i>_x</i>
3
2
 <i>p</i>
<i>h</i>
<i>h</i>
<i>h</i>

<i>b</i> <i>_x</i>  0 ,6 .( 1  <i>x</i> )


0
0
25
20 



</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

Thông thường dây chống sét dùng bảo vệ cho dây dẫn mà
do đó người ta khơng quan tâm đến bề rộng của phạm vi bảo vệ mà

chủ yếu là quan tâm đến góc bảo vệ (α)

<i>cs</i>
<i>dd</i> <i>h</i>
<i>h</i>

3
2


Góc bảo vệ (α)là góc giữa đường thẳng thẳng đứngđi qua dây chống
sét và đường thẳng nối liền giữa dây chống sét và dây dẫn

Có thể tính được trị số giới hạn của góc bảo vệ α:

6
,
0
6
,
0


<i>h</i>
<i>h</i>

<i>tg</i> 



_ ₃₁ 0


0
0
25
20 



b_x b_x
h_x



</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

5) Xác định phạm vi bảo vệ của 2dây chống sét:

Nếu 2dây TS đặt cách nhau 1 khoảng s mà s< 4h thì nó sẽ bảo vệ
được độ cao h_o nằm giữa 2 dây thoả mãn điều kiện:

4

<i>s</i>
<i>h</i>

<i>h</i> <i>_o</i>  

<i>o</i>

31 31<i>o</i>

s

h_o

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

III) Các yêu cầu kỹ thuật bảo vệ sét đánh thẳng (trực tiếp)
bằng hệ thống thu sét:

1) Cơng trình cần được bảo vệ an toàn phải nằm gọn
trong phạm vi bảo vệ của hệ thống chống sét

- Đối với hệ thống điện và trạm phân phối có U 110
kV do có mức cách điện cao cho nên có thể cho phép
đặt hệ thống thu sét ngay trên bản thân cơng trình

2) Hệ thống thu sét có thể đặt ngay trên bản thân

cơng trình hoặc đặt cách ly với cơng trình tuỳ thuộc
vào điều kiện cụ thể :

</div>

<!--links-->