[Điện Tử Học] Kỹ Thuật Điện Cao - Giông Sét Phần 1

HIỆN TƯỢNG GIÔNG SÉT- ẢNH HƯỞNG CỦA GIÔNG SÉT ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng bao gồm: Nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp và các hộ tiêu thụ điện. Trong đó phần tử có số lượng khá lớn và quan trọng là trạm biến áp và đường dây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
[Điện Tử Học] Kỹ Thuật Điện Cao - Giông Sét Phần 1Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện caoápCHƯƠNG MỞ ĐẦU HIỆN TƯỢNG GIÔNG SÉT- ẢNH HƯỞNG CỦA GIÔNG SÉT ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng bao gồm: Nhà máy điện, đường dây, trạm biến áp và các hộ tiêu thụ điện. Trong đóphần tử có số lượng khá lớn và quan trọng là trạm biến áp và đường dây. Trongquá trình vận hành các phần tử này chịu nhiều sự tác động của thiên nhiên nhưmưa gió, bão và đặc biệt nguy hiểm là chịu ảnh hưởng của sét đánh. Khi có sétđánh vào trạm biến áp hoặc đường dây nó có thể gây hư hỏng cho các thiết bịtrong trạm dẫn đến việc ngừng cung cấp điện liên tục và gây thiệt hại lớn đếnnền kinh tế quốc dân. Để nâng cao mức độ an toàn cung cấp điện liên tục giảm chi phí thiệthại khi vận hành chúng ta phải tính toán bảo vệ chống sét cho hệ thống điện. 1. HIỆN TƯỢNG GIÔNG SÉT. Giông sét là hiện tượng của thiên nhiên, đó là sự phóng tia lửa điệnkhi khoảng cách giưa các điện cực khá lớn. Hiện tượng phóng điện của giông sétbao gồm hai loại chính đó là: + Phóng điện giữa các đám mây tích điện với nhau. + Phóng điện giữa các đám mây tích điện xuống đất. Trong phạm vi đồ án này chỉ nghiên cứu phóng điện giữa các đám mâytích điện với mặt đất. Hiện tượng này gây nhiều trở ngại cho con người. Cácđám mây được tính điện với mật độ điện tích lớn có thể tạo ra cường độ điện lớnsẽ hình thành giông sét phát triển về phía mặt đất. Giai đoạn này là giai đoạnphóng điện tiên đạo và dòng gọi là tia tiên đạo. Tốc độ di chuyển trung bình củatia tiên đạo của lần phóng điện đầu tiên khoảng 1,5.107 cm/s, của các lần saunhanh hơn và đạt đến 2.108 cm/s (trong một đợt), sét đánh có thể có nhiều lầnphóng điện kế tiếp nhau, trung bình là 3 lần. Điều này được giải thích bởi cùnglớp mây điện có thể hình thành nhiều trung tâm điện tích, chúng sẽ lần lượtphóng điện xuống đất. Tiên đạo là một môi trường plasma có điện dẫn rất lớn. Đầu tia đượcnối với một trong các trung tâm điện tích của lớp mây điện nên một phần điệntích của trung tâm này đi vào trung tâm tiên đạo và phân bố có thể xem như gầnđều dọc theo chiều dài tia. Dưới tác dụng của điện trường của tia tiên đạo sẽ cósự tập trung điện tích khác dấu trên mặt đất, mà địa điểm tâp kết tuỳ thuộc vàotình hình dẫn điện của đất. Những vùng đất có điện dẫn đồng nhất, thì địa điểmnày nằm ngay ở phía dưới đầu tia tiên đạo .Trường hợp mặt đất có nhiều nơiđiện dẫn khác nhau, thì điện dẫn trong đất sẽ tập trung về nơi có địên dẫn cao.Ví dụ: ao hồ, sông lạch ở vùng đất đá.ĐHBK - Hà Nội 1Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện caoáp Quá trình phóng điện sẽ phát triển dọc theo đường sức nối liền giữađầu tia tiên đạo với nơi tập trung điện tích trên mặt đất, vì ở đấy cường độ điệntrường có trị số lớn nhất và như vậy là địa điểm sét đánh trên mặt đất đã địnhsẵn. Tính chất chọn lọc của phóng điện đã được vận dụng trong việc bảo vệchống sét đánh thẳng cho các công trình. Cột thu sét có độ cao lớn và trị số điệntrở nối đất bé sẽ thu hút các phóng điện sét về phía mình, do đó tạo nên khu vựcan toàn quanh nó. Nếu ở phía mặt đất, điện tích khác dấu được tập chung dễ dàng và cóđiều kiện thuận lợi để tạo nên khu vực trường mạnh (ví dụ như đỉnh cột điệnđường dây cao áp ) thì có thể đồng thời xuất hiện tia tiên đạo từ phía mặt đấtphát triển ngược chiều với tia tiên đạo từ phía lớp mây điện. Khi tia tiên đạo phát triển tới gần mặt đất thì trường trong khoảngkhông gian giữa các điện cực sẽ có trị số lớn và có quá trình ion hoá mãnh liệtdẫn tới sự hình thành dòng plasma với mật độ ion lớn hơn nhiều so với của tiatiên đạo. Do có điện dẫn bản thân rất cao, nên đầu dòng sẽ có điện thế mặt đấtvà như vậy toàn bộ hiêu số điện thế giữa tia tiên đạo với mặt đất được tập trungvào khu vực giữa nó với đầu tia tiên đạo. Trường trong khu vực này tăng cao vàgây ion hoá mãnh liệt … dòng plasma được kéo dài và di chuyển ngược về phíatrên. Giai đoạn này gọi là giai đoạn phóng điện ngược. Tốc độ phát triển củaphóng điện ngược thay đổi trong giới hạn 1,5.109 ÷ 1,5.1010 (cm/s) tức là (0,05 ÷0,5) tốc độ ánh sáng. Trong giai đoạn này điện tích của lớp mây điện sẽ theodòng điện ở nơi sét đánh. Nhưng tốc độ phát triển của phóng điện ngược là v vàmật độ điện trường của điện tích trong tia tiên đạo bằng δ , thì trong một đơn vịthời gian điện tích đi vào trong đất sẽ là δ .v và đó cũng là công thức tính dòngđiện sét: is = δ .v Công thức trên tính cho trường hợp sét đánh vào nơi nối đất tốt ( có trịsố điện trở nhỏ không đáng kể). Tham số chủ yếu của phóng điện sét là dòng điện sét. Dòng điện nàycó biên độ và độ dốc dọc theo hàm số biến thiên trong phạm vi rộng từ vài ...