CHƯƠNGVI: BẢO VỆ AN TOÀN HỆ THỐNG ĐIỆN

ha: chiều cao hiệu dụng của cột thu lơi ha = h - hx

P : là hệ số với h ≤ 30m thì P = 1

với h > 30m thì P = 5,5/ h



0,2

h

h

h



rx

h

x

0,7

5h



h

r

h



x



x



1,5



2- Phạm vi bảo vệ của 2 cột chống sét có chiều cao bằng nhau cách nhau một khoảng

là a

Khi ta sử dụng từ hai cột trở lên thì phải xác định khoảng cách hẹp nhất của vùng bảo

vệ ở độ cao hx theo cơng thức:

2bx = 4rx ∗



7ha − a

.

14ha − a



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



63



0,2h

ha

h

h 0 = h – a/7

hx

0,75h



a



1,5h



bx



rx



Ở đây :

- a là khoảng cách giữa hai cột thu lơi, tính (m).

- ha là chiều cao hiệu dung của cột thu lơi, tính (m).

3- Phạm vi bảp vệ của nhiều cột

Trường hợp trạm hay khu vực bảo vệ đặt nhiều cột thu lơi thì các phần ngồi

của khu vực bảo vệ các vùng ngồi vùng bảo vệ cũng được xác định theo cơng thức

nêu trên. Cần phải kiểm tra điều kiện bảo vệ an tồn cho tồn bộ diện tích cần bảo vệ.

vật bảo vệ có chiều cao hx nằm trong trạm, vùng bảo vệ sẽ được bảo vệ nếu thoả mãn

điều kiện sau:

D ≤ 8 ∗ (h - hx) với h ≤ 30m.

D ≤ 8 ∗ (h - hx) ∗ P với h > 30m.



a’

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



64



rx

D

a’’

bx’’



bx’

Hình: Sơ đồ báo vệ 4 cột chống sét



Hình: Sơ đồ báo vệ nhiều cột chống sét

D = 17,2m



10

m



14

m



6.1.3 Bảo vệ chống sét đánh vào đường dây

Tuỳ theo cách bố trí dây dẫn trên cột có thể treo một hay hai dây chống sét. Các

dây chống sét được treo ở bên trên đường dây tải điện sao cho dây dẫn của cả ba pha

đều nằm trong phạm vi bảo vệ của dây chống sét.

Phạm vi bảo vệ của một dây chống sét



Δ h

h

hx

0,6h

1.2h



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



R

x



65



Hình: Sơ đồ báo vệ một dây chống sét

h: Chiều cao dây dẫn (m)

hx: Chiều cao dây chống sét (m)

Dãi bảo vệ bx của cột treo một dây chống sét được tính theo cơng thức đơn giản

sau: với h ≤ 30m.

- Nếu hx >



2

h

h → bx = 0,6h (1- x )

3

h



- Nếu hx <



hx

2

h → bx = 1,2h (1)

0,8h

3



Bán kính bảo vệ phạm vi ngồi của hai dây chống sét cũng xác định theo cơng

thức Phía trong giữa hai dây, phạm vi bảo vệ được giới hạn bởi một cung tròn đi qua

các dây chống sét và điểm giữa có độ cao ∆h =



a

4



Đối với các cột điện thơng thường, dây dẫn sẽ được bảo vệ chắc chắn nếu góc

bảo vệ α khơng q 250 ; giảm góc bảo vệ sẽ làm giảm xác suất đánh vào dây dẫn

nhưng phải tăng giá thành vì phải tăng cường chiều cao cột.

* Phạm vi bảo vệ của hai dây chống sét

6.1.4- Bài tập

1/ Hãy tính tốn vùng bảo vệ của hai cột thu lơi có chiều cao h= 10 m, khoảng cách

giữa các cột thu lơi a = 8 m.Trang thiết bị được bảo vệ có kích thước như sau: cao hx =

8 m, rộng d = 2 m, dài c=7m.

Kiểm tra xem vùng bảo vệ có bao kín trang thiết bị nói trên khơng?

Giải

Chúng ta phải tính tốn vùng bảo vệ ở độ cao hx = 8 m có bao kín diện tích đáy của

thiết bị c × d = 2 × 7 m hay khơng?

Chiều cao tác dụng của cột thu lơi:

ha = hx = 10 − 8 = 2 m

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



66



Dùng cơng thức (8-8) trong đó h = ha , hx = 0 ta xác định được bán kính R x ở độ cao

hx

R x = 1,5 . 2 = 3 m



dùng cơng thức (8-10) để tìm bx :

bx = 2 R x



7 ha − a

7.2 − 8

= 2.3.

= 1,8 m

14ha − a

14.2 − 8



Vậy khoảng cách hẹp nhất của vùng bảo vệ là 2 × 1,8 =3,6 m

Dùng cơng thức (8-11) để tìm chiều cao thấp nhất của vùng bảo vệ :

ho = h −



a

8

= 10 − = 8,9 m

7

7



Theo tính tốn ta được:

hx = 8m < ho = 8,9 m



d = 2m < 2. bx =3,6 m

c = 7m < a = 8 m

Vậy trang thiết bị được bảo vệ hồn tồn

2/ Một cột thu lơi cao 50m, chiều cao cần bảo vệ 10m . Hãy tính chiều cao hiệu dụng,

bán kính bảo vệ của cột thu lơi.

3/ Hãy tính tốn vùng bảo vệ của 2 cột thu lơi có chiều cao 18m , chiều cao cần bảo vệ

8,6m , khoảng cách 2 cột 48m.

a,Tính chiều cao hiệu dụng của hai cột ,tính bán kính bảo vệ

b,Tính chiều rộng phạm vi bảo vệ 2 cột.

4/ Hãy tính tốn vùng bảo vệ của 2 cột thu lơi có chiều cao 12m, khoảng cách 2 cột

6m.Thiết bị được bảo vệ có chiều cao 8m.

6.1.5- Bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm biến áp

1- Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện

Trong vận hành, sự cố mất điện do sét đánh vào các đường dây tải điện trên

khơng chiếm tỉ lệ lớn trong tồn bộ sự cố của hệ thống điện. Để bảo vệ chống sét cho

đường dây ta treo dây chống sét trên tồn bộ tuyến đường dây, đây là biện pháp tốt

nhất, nhưng tốn kém. Do vậy chỉ dùng cho các đường dây cĩ điện áp U > 110kV trở

lên, cịn điện áp 35kV ít được bảo vệ tồn tuyến.

Các cột của đường dây điện áp 35kV hoặc 110kV trở lên đều phải nối đất. Để

tăng cường khả năng chống sét cho các đường dây, cĩ thể đặt chống sét ống hoặc tăng

thêm bát sứ ở những nơi cách điện yếu.

2- Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp

Các đường dây trên khơng dù cĩ được bảo vệ chống sét hay khơng thì các thiết

bị điện nối với chúng đều phải chịu tác dụng của sĩng sét truyền từ đường dây đến.

Biên độ của q điện áp khí quyển cĩ thể lớn hơn điện áp các điện của thiết bị, dẫn đến

chọn thủng cách điện, phá hoại thiết bị, và mạch điện bị cắt ra.

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



67



Để bảo vệ các thiết bị trong trạm biến áp tránh sĩng q điện áp truyền từ

đường dây vào phải dùng các thiết bị chống sét. Các thiết bị chống sét này cĩ nhiệm vụ

hạ thấp biên độ sĩng q điện áp đến trị số an tồn.

6.2 Hệ thống nối đất

6.2.1- Khái niệm

Hệ thống cung cấp điện làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng đến

các hộ tiêu thụ. Do vậy phân bố trên phạm vi rộng và thường xun cĩ người làm việc

với các thiết bị điện. Khi cách điện của các thiết bị điện bị chọc thủng, hoặc người vận

hành khơng tn theo các quy tắc an tồn v.v... là những ngun nhân chính dẫn đến tai

nạn về điện.

Do sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào thiết bị điện khơng những làm hư hỏng

cho thiết bị mà cịn gây nguy hiểm cho người vận hành. Do vậy trong hệ thống cung

cấp điện nhất thiết phải cĩ biện pháp an tồn.Mà một trong những biện pháp an tồn cĩ

hiệu quả và tương đối đơn giản là thực hiện nối đất cho các thiết bị và đặt các thiết bị

chống sét.

6.2.2 Các loại nối đất và trang bị nối đất

* Các loại nối đất: 3 loại

- Nối đất làm việc: là để đảm bảo chế độ làm việc bình thường của thiết bị đã

được quy định sẵn như nối đất điện trung tính MBA, trung điểm hệ thống máy biến áp

đo lường và cuộn kháng điện, dao nối đất.

- Nối đất an tồn: là để bảo vệ cho người khi tiếp xúc với các phần vỏ máy do

điện áp cao xâm nhập sang khi cách điện bị chọn thủng, khơng gây ra tai nạn điện giật.

Vì vậy nối đất an tồn cịn được gọi là nối đất bảo vệ. Như nối đất một đầu cuộn thứ cấp

ở BU, BI, nối đất dao cách ly, máy cắt khi sửa chữa.

- Nối đất chống sét: để đảm bảo tán dịng điện sét xuống đất khi cĩ sét đánh vào

cột thu lơi, dây chống sét, đường dây tải điện nhằm giảm nhỏ điện áp do sét gây ra

khơng làm hư hỏng cách điện của thiết bị.

Nối đất chống sét cĩ 2 loại: Nối đất cho cột thu lơi, dây chống sét (nối đất thu

lơi) và nối đất cho các thiết bị chống sét.

* Trang bị nối đất: Bao gồm các điện cực và dây dẫn nối đất

- Các điện cực nối đất: gồm điện cực thẳng đứng được đĩng sâu vào trong đất và

điện cực ngang được chơn ngầm ở một độ sâu nhất định

- Các dây nối đất: dùng để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực

nối đất

* Nối đất cho trạm biến áp

- Chức năng nối đất trong trạm biến áp : gồm 3 chức năng.

+ Nối đất làm việc. (Trung tính BA)

+ Nối đất an tồn.(Các phần dẫn điện trong trạm)

+ Nối đất chống sét.(Đơi chống sét van)

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



68



-



-



Qui phạm qui định về nối đất cho trạm biến áp

+ Trạm BAPP : Rđ ≤ 4 Ω

+ Trạm BATG có U ≤ 35 kV : Rđ ≤ 1 Ω

+ Trạm BATG có U ≤ 220 kV : Rđ ≤ 0.5 Ω

Sơ đồ nối đất cho trạm biến áp.

Có thể dùng sơ đồ nối đất mạch vòng hoặc hình tia



Sơ đồ nối đất hình tia



TBA



Sơ đồ nối đất mạch vòng

- Bố trí hệ thống nối đất

Hệ thống nối đất gồm:

Cọc đứng dài 2,5m làm bằng sắt L 70x 70 x7 hoặc 60 x 60 x 6 đóng ngập vào

lòng đất cách mặt đất 0,7m khoảng cách giữa các cọc>2,5m

Thanh ngang hàng nối các cọc đứng bằng sắt 40 x4 cách mặt đất 0.8m

* Nối đất cho đường dây tải điện

- Chức năng nối đất cho đường dây tải điện

Gồm 2 chức năng.

+ Nối đất chống sét, an tồn. (Nối các phần dẫn điện như xà, sứ dến hệ

thống nối đất)

+ Nối đất trung tính lặp lại( nối dây trung tính với hệ thống nối đất)

-



Qui phạm qui định về nối đất cho trạm biến áp

+ Với vùng đồng bằng :

Rđ ≤ 10 Ω

+ Với vùng trung du:

Rđ ≤ 15 Ω

+ Với vùng đồng bằng :

Rđ ≤ 20 Ω



-



Sơ đồ nối đất cho đường dây tải điện

A



B



C



0



Xà

Dây dẫn



Rđ



Nối đất chống sét, an tồn



Dây dẫn



Rđ



Nối đất trung tính lặp lại



• Tính tốn hệ thống nối đất

Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



69



Trình tự các bước tính số cọc nối đất

B1: Xác định điện trở nối đất của 1 cọc

(Ở đây ta chọn thanh thép L 60 x60x6 điện trở của sắt là RFe =0,00298 ( Ω ))

Ta có điện trở nối đất của một cọc là

R1C= RFe. ρ Km ( Ω )

- ρ : Điện trở suất của đất là ρ = o,4.104 ( Ω /cm)

- Km: Hệ số mùa



Km = 1,5



B2: Ước lượng bộ số cọc theo biểu thức

n=



R1C

nc .R yc



Ta có: Ryc điện trở nối đất u cầu

Ryc = 4 ( Ω )

η c : hệ số sử dụng cọc



η c = 0,8



B3: Xác định điện trở thanh nối đất:

Rt =



0,366.ρ 0

2.l 2

log

l

bt



ρ 0 : Điện trở suất của đất ở độ sâu 0,8 m

ρ0 = ρ x k



k: là hệ số hiệu chỉnh của đất người ta chọn thanh thép dẹp nằm ngang sâu 0,8

m, K = 0,6.

l: Chu vi mạch vòng nối đất (cm)

t: Chiều sâu thanh nối



t = 80 cm = 0,8 m



b : bề rộng thanh nối đất 4 (cm)

Điện trở thực tếù của thanh nối là: Rt’ =



Rt

ηt



η t : hệ số sử dụng cọc (nt =0,45)



B4- Điện trở nối đất cần thiết cho tồn bộ số cọc

RC



4 Rt,

Rt, − 4



(Ω )



B5: Số cọc cần tìm là

n=



R1C

(cọc)

η c .Rc



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



70



Ví dụ: Tính điện tở nối đất cho trạm biến áp có điện trở nối đất u cầu là 4 ( Ω ) Điện

trở suất của đất là ρ = o,4.104 ( Ω /cm)

Giải:

Ở đây ta chọn điện trở của sắt là RFe =0,00298 ( Ω )

Tra bảng PL điện trở của đất là ρ = o,4.104 ( Ω /cm)

Tra bảng PL ta chọn Kmax = 1,5

Ta có điện trở nối đất của một cọc là

R1C= RFe. ρ Kmax

R1C = 0,00298.0,4.1,5 = 17,88 ( Ω /cm)

R1C



Ước lượng bộ số cọc theo biểu thức n = η .R

c

yc

Ta có: Ryc điện trở nối đất u cầu

Ryc = 4 ( Ω )

η c hệ số sử dụng cọc



n=



η c = 0,8



17,88

= 5,58 ≈ 6 cọc

0,8.4



điện trở thanh nối đất là Rt =



0,366.ρ

2.l 2

log

l

bt



Chu vi mạch vòng nối đất là L=2(2+7) =26 (m) = 2600 (cm)

ta chọn thép dẹp sâu : t = 80 cm = 0,8 m

b : bề rộng thanh nối đất 4 (cm)

kta có Kmax: la hệ số hiệu chỉnh của đất người ta chọn thanh thép dẹp nằm ngang

sâu 0,8 m, ta tra bảng PL ta chọn Kmax = 0,6.

Vậy điện trở thanh nốùi đất là:



0,366.ρ tt

2.l

. log

l

bt



Rt =



 2.(26.10 2 ) 2 

0,366.6400

.

log

Rt =



 = 4,16 ( Ω )

4

.

80

26.10 2







Điện trở thực tế của thanh nối là: Rt’ =



Rt

ηt



Rt’ =



4,16

= 9,24 ( Ω )

0,45



η t : hệ số sử dụng thanh ( η t =0,45)



Điện trở nối đất cần thiết cho tồn bộ số cọc

4 Rt,

4 x9.24

RC = ,

RC =

= 7 .3 ( Ω )

Rt − 4

9.24 − 4



Điện trở nối đát cần thiết cho n cọc là



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



n=



R1C

η c .Rc



71



 n=



R1C

17,88

= 3,1 ( Ω )

=

η c .Rc 0,8.7.2



Điện trở trang bị nói đất cho trạm: Rđ =



Rt ' .Rc

9,24.3,72

=

= 2,6 ( Ω )

Rt ' + Rc 9,24 + 3,72



Vậy Rđ = 2,6 ( Ω ) ≤ RđBA = 4 ( Ω )

Vậy ta chọn là: n = 6 cọc



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



72



CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG

7.1 Nguồn sáng:

1. Khái niệm:

Hiện nay nguồn sáng là một thiết bị quan thuộc, khơng thể thiếu trong sinh hoạt

hằng ngày, nhất là trong hệ thống kỹ thuật cơng trình kiến trúc dân dụng và cơng

nghiệp, vừa là tiện nghi cấn thiết vừa có tính chất trang trí mỹ thuật, lại vừa có tác

dụng nâng cao hiệu quả sử dụng.

Có 3 nguồn sáng chính được sử dụng rộng rải đó là đèn nung sáng(đèn dây tóc),

đèn huỳnh quang và đèn phóng điện.

Hiệu quả sử dụng và tính năng kỹ thuật của các loại đèn thường được đánh giá

dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

- Hiệu suất sáng.

- Nhiệt độ màu Tm (0K).

- Chỉ số hồn màu IRC (Color Rendering Index).

- Tuổi thọ của bóng đèn.

2. Cách chọn nguồn sáng:

Dựa vào đặc điẻm cơng việc cụ thể, nguồn sáng được chọn cho phù hợp và đảm

bảo các u cầu sau:

- Tạo ánh sáng tốt nhất khi làm việc.

- Tạo mơi trường sáng tiện nghi thể hiện qua nhiệt độ vần màu (Tm) của

nguồn sáng.

- Chất lượng chiếu sáng của nguồn sáng thể hiện qua chỉ số hồn màu IRC.

- Hiệu suất sáng (Lm/W) của nguồn sáng.

- An tồn điện và phòng cháy nổ.

7.2 Các loại nguồn sáng:

1. Đèn nung sáng:

a.Cấu tạo:

Đèn nung sáng có cấu tạo khá đơn giản gồm dây tóc kim loại (loại Tungsteinse,

Wonfram) phát sáng khi có dòng điện chạy qua, dây tóc được đặt trong bóng thủy tinh

có áp suất rất nhỏ, chứa đầy khi trơ (Argon, Krypton, Ne).

b. Phạm vi ứng dụng:

Đèn nung sáng sử dụng rất rộng rải ở những nơi khơng cần phân biệt sự khác

nhau về mầu sắc, nhất là những nơi có độ ẩm cao và khi cần để di chuyển và điện áp

khơng đủ đinh mức.

c. Đặc tính của đèn:

Hiệu suất sáng của đèn nung sáng là rất nhỏ. Hiệu suất sáng đèn càng cao khi

khi cơng suất đèn càng lớn và điện áp làm việc của đèn càng nhỏ.

- Cơng suất danh định: (40 ÷ 1000) W.

- Nhiệt độ màu Tm : (2500 ÷ 3000)0K.

- Chỉ số hồn màu IRC: 100

- Tuổi thọ của bóng đèn: khoảng 1000 giờ.

Đặc tính của đèn nung sáng được trình bày ở bảng



Giáo viên biên soạn: Võ Quốc Dũng



73