Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho phân xưởng cơ khí của công ty cổ phần than núi béo

Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho phân xưởng cơ khí của công ty cổ phần than núi béo

KHOA ĐIỆN CƠ

UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúcNHIỆM VỤĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPHọ và tên sinh viên: Lương Văn Tiến Số hiệu sinh viên: 135510301092Khóa: K16 Khoa/Viện: Điện – Cơ Ngành: Điện Công nghiệp và Dân dụng1 Đầu đề thiết kế:“Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho Phân xưởng Cơ khí của Côngty côt phần than Núi Béo”

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

7 Ngày hoàn thành đồ án:

Trưởng bộ môn( Ký, ghi rõ họ, tên)Ngày …… tháng …… năm

Cán bộ hướng dẫn( Ký, ghi rõ họ, tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày … tháng … năm 2019

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày … tháng … năm 2019

Cán bộ hướng dẫn chính

(Họ tên và chữ kí)

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

1 Đánh giá chất lượng của đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số liệuban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng thuyếtminh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài.

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày … tháng … năm 2019

Người chấm phản biện

(Họ tên và chữ kí)

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: ‘‘TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆTHỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CỦA CÔNG TY

Ths Vũ Tiến Đạt Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế.

Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danhmục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác Nếuphát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Hải Phòng, ngày tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện

Lương Văn Tiến

TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT VÀ TIẾP ĐỊA BẢO VỆ 1

1.1 Ý nghĩa của việc tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ thiếtbị điện 1

1.1.1 Nguyên nhân hình thành sét 1

1.1.2 Các giai đoạn của sét 2

1.1.3 Hậu quả của sét 5

1.2 Phân loại thiết bị điện cần bảo vệ 6

1.3 Những yêu cầu khi thiết kế tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ thiết bị điện 8

1.4 Các phương pháp tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ.101.4.1 Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi 10

1.4.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các công trình dài 14

1.5 Các bước tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ thiết bị điện 16

CHƯƠNG 2 18

PHÂN LOẠI PHỤ TẢI CỦA HỆ THỐNG CHỐNG SÉT VÀ TIẾP ĐỊA BẢO VỆ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN THAN NÚI BÉO 18

2.1 Giới thiệu sơ bộ về công ty 18

2.2 Tổng quan về công trình cần thiết kế hệ thống chống sét 20

2.2.1 Sơ đồ mặt bằng 20

2.2.2 Tổng hợp, phân loại các phụ tải của hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ

3.1.12 Tính toán chống sét cho Kho gỗ xẻ 85

3.1.13 Tính toán chống sét Khu vực để xe đạp – xe máy 88

3.1.14 Tính toán chống sét cho Trạm oxy 89

3.2 Tính toán chống sét và tiếp địa bảo vệ cho các trạm biến áp 91

3.2.1 Chống sét cho 3 cột đặt tại đầu trạm độ cao cần bảo vệ là 14m 92

3.2.2 Chống sét cho các trạm 92

3.2.3 Sơ đồ nối hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ 95

3.3 Tiếp địa bảo vệ 97

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình1.1 Cấu tạo mây dông 2

Hình 1.2 Các giai đoạn phóng điện sét và biến 4

Hình 1.3 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập 11

Hình 1.4 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi cùng độ cao 12

Hình 1.5 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi không cùng độ cao 13

Hình 1.6 Mặt bằng của phạm vi bảo vệ ở mức cao hx 14

Hình 1.7 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét 15

Hình 1.8 Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét 15

Hình 2.1 Công trình thi công ban đầu 18

Hình 2.2 Hình ảnh những cán bộ công ty 19

Hình 2.3 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí của Công ty Cổ phần than Núi Béo 20

Hình 3.1 Bản vẽ Bến xe ô tô chở công nhân 25

Hình 3.2 Bản vẽ Nhà hành chính thí nghiệm 28

Hình 3.3 Bản vẽ nhà sinh hoạt 36

Hình 3.4 Bản vẽ Nhà sản xuất chính và càu can lộ thiên 44

Hình 3.5 Bản vẽ Phân xưởng đúc và gia công gỗ 59

Hình 3.6 Bản vẽ Trạm chi phối nhiên liệu 70

Hình 3.7 Bản vẽ Trạm nhiên liệu xăng dầu 72

Hình 3.8 Bản vẽ chống sét cho Gara ô tô 76

Hình 3.9 Bản vẽ chống sét cho Lò hơi và kho than 80

Hình 3.10 Bản vẽ chống sét cho Kho phế liệu 82

Hình 3.16 Sơ đồ đẳng trị của nối đất 101

Hình 3.17 Sơ đồ thay thế của nối đất 101

Hình 3.18 Sơ đồ nối đất bổ sung thanh-cọc 103

LỜI MỞ ĐẦU

Năng lượng nói chung và điện năng nói riêng luôn đóng một vai trò then chốttrong sự phát triển của mỗi quốc gia Trong hệ thống điện, tính ổn định và tính liêntục cung cấp điện được đặt lên hàng đầu Tính toán thiết kế chống sét cho phânxưởng , trạm biến áp và đường dây tải điện cũng nhằm thực hiện mục đích ấy, đặchbiệt điều đó còn trở nên quan trọng hơn khi nước ta nằm trong vùng có mật độ dôngsét cao Sau một thời gian tìm hiểu và cố gắng em đã hoàn thành xong đồ án tốt

nghiệp với để tài: “ Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho Phân xưởng

Cơ khí của Công ty cổ phần Than Núi Béo” Với những kiến thức được học, cùng

với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Vũ Tiến Đạt em đã rất cố gắng hoàn

thành bản đồ án Tuy nhiên, bản đồ án không thể tránh khỏi những sai sót Em mongnhận được sự chỉ dẫn của các thầy cô để em hoàn thiện kiến thức phục vụ trong côngtác sau khi ra trường

Em xin gửi lời kính chúc sức khỏe và lời cảm ơn chân thành tới các thầy côtrong khoa!

Hải Phòng, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực hiên

Lương Văn Tiến

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CHỐNG SÉT VÀ TIẾP ĐỊA BẢO VỆ

1.1 Ý nghĩa của việc tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ thiết bị điện

1.1.1 Nguyên nhân hình thành sét

Dông sét có tác hại nghiêm trọng đến cơ sở vật chất và con người Có thể hiểunôm na rằng sét là sự phóng điện giữa đám mây dông và một điểm nào đó trên mặtđất khi điện trường khí quyển đạt đến một giá trị tới hạn Việt Nam thuộc vùng khíhậu nhiệt đới nên dòng điện sét thường rất lớn khoảng 30kA, do đó nếu một côngtrình nào đó bị sét đánh thì phần kiến trúc của công trình đó có thể bị phá vỡ do ảnhhưởng của áp suất và nhiệt độ phát tán cao, các thiết bị điện trong công trình có thể bịhỏng do trường điện từ của dòng sét cảm ứng và con người có thể bị tổn thương nếuở gần điểm phóng điện sét.

Dông là hiện tượng khí quyển liên quan với sự phát triển mạnh mẽ của đối lưunhiệt và các nhiễu động khí quyển, nó thường xảy ra vào mùa hè là thời điểm mà sựtrao đổi nhiệt giữa mặt đất và không khí rất lớn Những luồng không khí nóng mangtheo hơi nước bay lên đến một độ cao nào đấy và nguội dần, lúc đó hơi nước tạothành những giọt nước nhỏ hay gọi là tinh thể băng chúng tích tụ trong không giandưới dạng những đám mây Trái đất càng bị nóng thì không khí nóng càng bay lêncao hơn, mây càng dày hơn đến một lúc nào đó thì các tinh thể băng trong mây sẽ lớndần và rơi xuống thành mưa Mây càng dày thì màu của nó càng đen hơn Sự va chạmcủa các luồng khí nóng đi lên và các tinh thể băng đi xuống trong đám mây sẽ làmxuất hiện các điện tích mà ta gọi là đám mây bị phân cực điện hay đám mây tích điện.Các phần tử điện tích âm có khối lượng lớn nên nằm dưới đáy đám mây còn các phầntử điện tích dương nhẹ hơn nên bị đẩy lên phần trên của đám mây Như vậy trong bảnthân đám mây đã hình thành một điện trường cục bộ của một lưỡng cực điện và dướitác dụng của điện trường cục bộ này các phần tử sẽ di chuyển nhanh hơn, điện tích

được tạo ra nhiều hơn và điện trường càng mạnh hơn Quá trình này tiếp diễn cho đếnlúc điện trường đạt giá trị tới hạn và gây ra phóng điện nội bộ trong đám mây mà tagọi là chớp.

Hình1.1 Cấu tạo mây dông

1.1.2 Các giai đoạn của séta Giai đoạn phóng tia tiên đạo:

Ban đầu xuất phát từ mây giông một tia tiên đạo sáng mờ, phát triển thành

của mây giông tràn vào kênh và phân bồ tương đối đều dọc theo chiều dài của nó.Thời gian phát triển của tia tiên đạo mồi đợt kéo dài trung bình khoảng 1 ns.Thời gian tạm ngưng phát triển giừa 2 đợt khoẩns 30 – 90 ns.

Đường đi của tia tiên đạo trong thời gian này không phụ thuộc vào tình trạng mặt đất và các vật trên mặt đất, do đó nó gần như hướng thắng về phía mặt đất Cho đến khi tia tiên đạo đạt đến độ cao định hướng thì mới bị ảnh hưởng bởi các vùng điện tích tập trung dưới mặt đất.

b Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa:

Dưới tác dụng của điện trường tạo nên bởi điện tích của mây dông và điện tíchtrong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích trái dấu trên vùng mặt đất phía dướiđám mây dông Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn đồng nhất thì nơi điện tích tậptrung sè nằm trực tiếp dưđi kênh tiên đạo, nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn khácnhau thì điện tích chủ yếu tập trung ổ vùng kế cận nơi có điện dẫn cao như vùng

quặng kim loại, vùng đất ẩm ao hồ, sông ngòi, vùng nước ngầm, kết cấu kim loại cáctòa nhà cao tầng, cột điện, cây cao bị ướt trong mưa chính các vùng điện tích tậptrung này sẽ định hướng phát triển của tia tiên đạo hướng xuống khi nó đạt đến độcao định hướng, tia tiên đạo sẽ phát triển theo hướng có điện trường lớn nhất Do đócác vùng tập trung điện tích sẽ là nơi sét đánh vào.

Ở những vật dẫn có độ cao như các nhà cao tầng, cột angten các đài phát thì từđỉnh của nó nơi các diện tích trái dấu tập trung nhiều cũng sẽ đồng thời xuất hiệndòng tiên đạo phát triển hướng lên đám mây giông Chiều dài của kênh tiên đạo từdưới lên này tăng theo độ cao của vật dẫn và tạo điều kiện dễ dàng cho sự định hướngcủa sét vào vật dẫn đó.

Người ta lợi dụng tính chất chọn của sét để bảo vệ chống sét đánh thẳng chocác công trình bằng cách dùng các thanh kim loại hay dây thu sét bằng kim loại đượcnối đất tốt, đặt cao hơn công trình cần bảo vệ để hướng sét đánh vào đó mà khôngphóng vào công trình.

Khi tia tiên đạo hướng xuống gần mặt đất hay tia tiên đạo hướng lên thì trongkhoảng cách khí ở giữa do cường độ điện trường tăng cao gây lên ion hóa mãnh liệt,dẫn đến sự hình thành một dòng plasma có mật độ điện tích cao hơn nhiều so với mậtđộ điện tích của tia tiên đạo, điện dẫn của nó tăng lên hàng trăm lần.

c Giai đoạn phóng điện ngược:

Do điện dẫn của nó tăng cao như vậy nên điên tích cảm ứng tràn vào dòngngược mang điện thế của đất làm cho cường độ trường đầu dòng tăng lên gây ion hóa

triển ngược lên trên theo đường dọn sẵn bởi kênh tiên đạo Đây là sự phóng điệnngược hay phóng điện chủ yếu Vì mật độ điện tích cao đốt nóng mãnh liệt cho nêntia phóng điện chủ yếu sáng chói (đó chính là chớp).

s tức là nhanh gấp trên trăm lần tốc độ phát triển của kênh tiên đạo Khi kênh phóngđiện chủ yếu lên tối đám mây thì số điện tích còn lại của đám mây sê theo kênhphóng điện chạy xuống đất và tạo nên dòng điện có trị số nhất định.

Kết quả quan trấc cho thấy rằng: phóng điện sét thường xảy ra nhiều lẩnkế tiếp nhau trung bình là 3 lần Các lần phóng điện sau có dòng tiên đạo pháttriển liên tục ( không phải từng đợt như lần đầu ), không phân nhánh và theo

được giải thích: đám mây giông có thể có nhiều trung tâm điện tích khác nhauhình thành do các dòng không khí xoáy trong mây Lần phóng điện đầu tiên dĩnhiên sẽ xảy ra giữa đất và trung tâm điện tích có cường độ điện trường caonhất Trong giai đoạn phóng điện tiên đạo thì hiệu điện thế giữa các trung tâmnày với các trung tâm khác không thay đổi và ít có ảnh hưởng qua lại Nhưngkhi kênh phóng điện chủ yếu đã lên đến mây thì trung tâm điện tích đầu tiêncủa đám mây thực tế mang điện thế của đất, điều này làm cho hiệu thế giữatrung tâm điện tích đã phóng tới trung tâm điện thế lân cận tăng lên và có thểdẫn đến phóng điện giữa chúng với nhau Trong khi đó thì kênh phóng điện cũvẫn còn một điện dẫn nhất định do sự khử ion chưa hoàn toàn, nên phóng điệntiên đạo lần sau theo đúng quỹ đạo đó, liên tục và với tốc độ lớn hơn lần đầu.

Hình 1.2 Các giai đoạn phóng điện sét và biến

1.1.3 Hậu quả của sét

Ở đây chúng ta cần phân biệt các loại sét khác nhau như sét đánh trực tiếp, sétđánh gián tiếp, sét cảm ứng

- Sét đánh trực tiếp là sét đánh thẳng vào nhà cửa công trình hoặc đánh vào bồnnước kim loại hay trụ anten nằm trên công trình đó, đánh vào cây cối, đánh vào ngườiđang di chuyển khi đang có dông Đây là loại sét nguy hiểm nhất vì nó có thể gâythiệt hại nặng nề cho công trình hoặc gây chết người

- Sét đánh gián tiếp là sét đánh vào đường dây điện thoại, đường dây tải điệncao thế hoặc hạ thế ở một nơi nào đó rồi theo đường dây truyền vào công trình làmhư hỏng thiết bị điện đang sử dụng Chúng ta thường thấy hiện tượng bóng đèn, điệnthoại, TV, tủ lạnh bị cháy hoặc người đang gọi điện thoại bị điện giật mạnh saumột cơn dông sét tất cả là do ảnh hưởng của loại sét này

- Sét cảm ứng bao gồm cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ Sét cảm ứngtĩnh điện thường chỉ nguy hiểm cho các công trình có chứa chất dễ cháy nổ như xăngdầu, khí đốt do tác động của phóng điện thứ cấp còn sét cảm ứng điện từ chỉ nguyhiểm đối với các thiết bị hiện đại dùng các linh kiện điện tử nhạy với xung điện trongcác công trình bưu điện, viễn thông, phát thanh truyền hình Một hệ thống chống séthoàn chỉnh phải thể hiện đầy đủ các nội dung chống sét nói trên, tuy nhiên đối với đasố các hộ gia đình người ta thường chỉ quan tâm đến việc chống sét đánh trực tiếp

- Khi các thiết bị điện trong trạm biến áp bị sét đánh trực tiếp thì sẽ đưa đếncác hậu quả nghiêm trọng: gây nên hư hỏng các thiết bị điện, dẫn đến việc ngừngcung cấp điện toàn bộ trong một thời gian dài làm ảnh hưởng đến việc sản xuất điệnnăng và làm ảnh hưởng đến các ngành kinh tế quốc dân khác.

Đối với nhà máy điện và các trạm biến áp ngoài việc bảo vệ chống sét đánhtrực tiếp vào thiết bị điện cần phải chú ý bảo vệ các công trình khác như:

- Đoạn dây nối từ xà cuối của trạm ra cột đầu tiên của đường dây.- Đoạn dây dẫn hay thanh dẫn nối máy phát điện và máy biến áp.

- Gian máy của các loại nhà máy điện kiểu hở, các thiết bị thu đựng khí Hidrongoài trời, các thiết bị chứa dung dịch điện phân ngoài trời.

Đối với các công trình dễ cháy nổ thì không những cần bảo vệ chống sétđánh trực tiếp mà phải đề phòng sự phát sinh tia lửa do điện áp gây nên, vì vậy khitiến hành thiết kế bảo vệ đối với phần này cần nghiên cứu thêm qui trình đối với cáccông trình dễ cháy nổ.

Để bảo vệ sét đánh trực tiếp ở các nhà máy điện và trạm biến áp thườngdùng các cột thu lôi hay dây chống sét Các cột thu lôi có thể được đặt độc lập hoặctrong các điều kiện cho phép có thể đặt trên các kết cấu của trạm, nhà máy.

Thông thường để giảm vốn đầu tư và cũng là để tận dụng độ cao ở các trạmbiến áp và nhà máy điện người ta cố gắng đặt các cột thu lôi trên các kết cấu trongtrạm, trên các cột đèn pha dùng để chiếu sáng, trên mái nhà … Cột thu lôi độc lậpthường đắt hơn nên chỉ dùng khi không tận dụng được độ cao khác.

Nếu đặt cột thu lôi trên các kết cấu của trạm phân phối điện ngoài trời vàdùng dây chống sét để bảo vệ cho đoạn dây dẫn nối từ xà cuối của trạm đến cột đầutiên của đường dây vì chúng sẽ được nối đất chung vào hệ thống nối đất của trạm Vìvậy khi sét đánh vào dây thu lôi hay vào dây chống sét thì toàn bộ dòng điện sét sẽ đivào hệ thống nối đất của trạm và làm tăng thế của các thiết bị được nối đất chungvới hệ thống nối đất của trạm Độ tăng đó lớn thì có thể gây nên nguy hiểm cho cácthiết bị ấy, do vậy chỉ trong điều kiện cho phép mới được đặt cột thu lôi trên các côngtrình trong trạm hoặc dùng dây chống sét ở trong trạm.

Khi thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp và nhà máy điện ngoài cácyêu cầu kỹ thuật còn phải chú ý đến các mặt kinh tế và mỹ thuật.

1.2 Phân loại thiết bị điện cần bảo vệ

- Thiết bị chống sét tia tiên đạo loại : hãng CIRPROTEC 760 - Kẹp cáp: 205mm

- Bộ ghép nối inox 1.0M×D42×3MM:- Đai cố định cáp

- Chân trụ đỡ: 600mm

- Bulong EcuD20 định vị chân trụ đỡ

- Chụp đầu chân trụ đỡ vào cột thép mạ kẽm liên kết bằng ốc hãm D20

- Cột thép mạ kẽm cao 14 mét - Hộp kiểm tra tiếp địa

- Hệ thống nối đất chống sét ( RND 100m)- Cốt san nền

- Cọc thép mạ đồng D14 dài 24m- Bộ kẹp tiếp đất bằng đồng đặc chủng - Băng đồng tiếp đất 25×3mm

Trong đó mặt cắt M-M chi tiết chân trụ đỡ gồm:- Cột thép mạ kẽm 14 mét

- Mặt bích tam giác dây 180×120×6mm

- Chụp đầu chân trụ đỡ D140 vào cột thép mạ kẽm liên kết cột thép cao 14m đường kính trong 121 m đường kính ngoài 140 m

Trong đó hộp tiếp địa gồm:- Nút mở cửa hộp

- Hộp sắt sơn tĩnh điện

- Bulong, ecu đầu cốt đồng M70Mặt cắt kết cấu một cực tiếp đất Đất được nén chặt

Đất lẫn cát, sỏi, đất sét , cốt san nền Băng đồng tiếp đất 25×3MM

Cọc thép mạ đồng D14 dài 24mMặt bằng rãnh tiếp đất

Cọc thép mạ đồng D14 dài 24m

Băng đồng tiếp đất 25×3mm

Bộ kẹp tiếp đất bằng đồng đặc chủng

1.3 Những yêu cầu khi thiết kế tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ thiết bị điện

- Đối với các trạm phân phối ngoài trời từ 110 kV trở lên do có mức cách điện cao nên có thể đặt cột thu lôi trên kết cấu của trạm phân phối Các trụ của các kết cấu

vào trong đất theo 3 đến 4 thanh cái của hệ thống nối đất Ngoài ra ở mỗi trụ của kết cấu ấy phải có nối đất bổ sung để cải thiện trị số của điện trở nối đất.

- Nơi yếu nhất của trạm phân phối ngoài trời điện áp 110 kV là cuộn dây củamáy biến áp, vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ máy biến áp thì yêu cầukhoảng cách giữa 2 điểm nối vào hệ thống nối đất của cột thu lôi và vỏ máy biến áptheo đường điện phải lớn hơn 5 m.

- Khi bố trí cột thu lôi trên xà của trạm phân phối ngoài trời 110 kV trở lênphải thực hiện các yêu cầu sau:

+ Ở chỗ nối các kết cấu trên có đặt cột thu lôi vào hệ thống nối đất cần phải cónối đất bổ sung (dùng nối đất tập trung) nhằm đảm bảo điện trở khuếch tán khôngđược quá 4Ω (ứng với dòng điện tần số công nghiệp).

+ Khoảng cách trong không khí giữa kết cấu của trạm trên có đặt cột thu lôi vàbộ phận mang điện không được bé hơn chiều dài của chuỗi sứ.

- Có thể nối cột thu lôi độc lập vào hệ thống nối đất của trạm phân phối cấpđiện áp 110 kV nếu như các yêu cầu trên được thực hiện.

- Khi dùng cột thu lôi độc lập phải chú ý đến khoảng cách giữa cột thu lôi đếncác bộ phận của trạm để tránh khả năng phóng điện từ cột thu lôi đến vật được bảovệ.

- Khi dùng cột đèn chiếu sáng để làm giá đỡ cho cột thu lôi phải cho dây dẫnđiện đến đèn vào ống chì và chôn vào trong đất.

- Để đảm bảo về mặt cơ tính và để chống ăn mòn cần phải theo đúng qui địnhvề loại vật liệu, tiết diện dây dẫn dùng trên mặt đất và dưới đất:

Loại vật liệu Dây dẫn dòng điệnsét

Dây dẫn dòngđiện

Thép dẹt mạkẽm

dùngThanh đồng

Thanh đồngdẹt

Dây đồngxoắn

dùngThanh nhôm

dùngBảng 1.1 Thông số vật liệu

Đối với các công trình tập trung như nhà máy, xí nghiệp, trạm điện, trạmbiến áp…thường được thực hiện bằng cột thu lôi Trong những điều kiện cho phépnên tận dụng các độ cao của các công trình trong trạm như các xà để làm giá đỡ chocột thu lôi Ví dụ đối với các trạm biến áp 110 kV trở lên thì cột thu lôi thường đặttrên các xà và để nối cột thu lôi với hệ thống nối đất thì dùng ngay xà ấy nếu là xà sắthay dùng cốt sắt ở bên trong nếu là cột bê tông cốt sắt.

Đối với cột thu lôi độc lập nếu:

+ Độ cao h của cột thu lôi không quá 20 m thì dùng các ống kim loại ghép lại.

Nhưng kinh tế nhất là dùng cột thu lôi có giá đỡ bằng gỗ nếu như độ cao h củacột thu lôi không quá 20 m và giá đỡ bằng cột bê tông cốt thép đối với cột thu lôi caoquá 20 m, khi đó nên tận dụng cốt thép của cột làm dây dẫn dòng điện sét từ phần thusét đến hệ thống nối đất Trong trường hợp dùng giá đỡ bằng gỗ phải dùng dây dẫnriêng đặt dọc theo giá đỡ.

Cột thu lôi được thiết kế để làm việc ở trạng thái tự do không được làm việc ởtrạng thái căng Khi chọn tiết diện các phần tử của cột thu lôi dựa trên sự phát nóngcủa chúng và trong trong tính toán có thể bỏ qua sự tản nhiệt ra môi trường xungquanh.

Kích thước tiêu chuẩn của một số loại kim thu sét:

Chiều cao có ích ha

Đường kính nhỏ nhất(mm)

Bảng 2.1 Chiều cao của kim loại thu sét

1.4 Các phương pháp tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ

1.4.1 Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi

- Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập

Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập là miền được giới hạn bởi mặtngoài hình chóp tròn xoay có đường kính xác định bởi phương trình :

Để dễ dàng thuận tiện trong tính toán thiết kế thường dùng phạm vi bảo vệdạng đơn giản hóa, được tính theo công thức sau:

h

Hình 1.3 Phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi độc lập

Chú ý: các công thức trên chỉ đúng khi cột thu lôi cao dưới 30 m Hiệu quả củacột thu lôi cao quá 30 m có giảm sút do độ cao định hướng của sét giữ hằng số Cóthể dùng các công thức trên để tính phạm vi bảo vệ nhưng phải hiệu chỉnh kết quảbằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh p = và trên hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hpvà 1,5hp.

- Phạm vi bảo vệ của hai hay nhiều cột thu lôi: Phạm vi bảo vệ của hai haynhiều cột thu lôi lớn hơn nhiều so với phạm vi bảo vệ của 2 hay nhiều cột đơn cộnglại Để hai cột thu lôi có thể phối hợp được thì khoảng cách a giữa chúng phải thỏamãn điều kiện a < 7h.

- Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi có cùng độ cao:

Khi hai cột thu lôi có cùng độ cao h đặt cách nhau khoảng cách a (a < 7h) thì

Hình 1.4 Phạm vi bảo vệ của hai cột thu lôi cùng độ cao

Các phần bên ngoài giống như các trường hợp một cột còn phần bên trong

mặt cắt thẳng đứng theo mặt phẳng vuông góc đặt giữa hai cột của phạm vi bảo vệ

bảo vệ của các mức cao khác nhau (hình 2-2).

Khi độ cao vượt quá 30 m cũng có các hiệu chỉnh tương tự như trên và độ cao

- Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu lôi không cùng độ cao:

Cách vẽ phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có chiều cao khác nhau được trìnhbày như hình (1.3) Trước tiên ta vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao sau đó qua đỉnh cột

thấp vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm 3điểm này được xem là đỉnh cột thu sét giả định, nó sẽ cùng với cột thấp hình thànhđôi cột có độ cao bằng nhau với khoảng cách a’.

bên trong đa giác hình thành bởi các cột thu lôi mà chỉ kiểm tra điều kiện an toàn Vật

Trong đó:

D: là đường kính vòng tròn ngoại tiếp đa giác hình thành bởi các cột thu lôi.

Hình 1.6 Mặt bằng của phạm vi bảo vệ ở mức cao hx

Hình a Dùng ba cột thu sét Hình b Dùng bốn cột thu sét

- Dùng 3 cột thu sét, D được xác định theo công thức :

.

a b cD

1.4.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các công trình dài

Công trình dài là các công trình nằm trải dài trên một phạm vi hẹp nhưng rấtdài như cầu, đường dây tải điện…Các công trình này được bảo vệ chống sét đánh

trực tiếp bằng dây thu lôi Phạm vi bảo vệ của dây thu sét như ở hình (1.7) Mặt cắt

thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét của phạm vi bảo vệ được xác địnhtương tự như của cột thu sét có các hoành độ 0,6h và 1,2h Chiều rộng của phạm vi

Hình 1.7 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

Do nửa chiều rộng của khu vực có xác suất 100% phóng điện vào dây thusét B=2h nên khi dùng 2 dây đặt cách nhau s=4h thì mọi điểm trên mặt đất nằm giữahai dây này sẽ được bảo vệ an toàn và nếu khoảng cách s<4h thì có thể bảo vệ cho

Dây thu sét thường được dùng để bảo vệ chống sét cho đường dây điện caoáp Vì độ treo cao trung bình của dây dẫn thường lớn hơn 2/3 độ treo cao của dây thu

giữa đường thẳng đứng và đường thẳng nối liền dây thu sét và dây dẫn.

Hình 1.9 Dùng dây chống sét để bảo vệ đường dây cao áp

1.5 Các bước tính toán thiết kế hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ thiết bị điện

+ Số liệu tính toán bảo vệ sét đánh trực tiếp:

- Độ dốc của dòng điện sét 30 kA/μs.s.

+ Trình tự tiến hành:

- Xem xét toàn bộ các cột thu lôi ở những vị trí đã chọn.

tiếp tam giác qua 3 đỉnh cột (hoặc ngoại tiếp tứ giác).

Để cho toàn bộ diện tính giới hạn bởi tam giác (hoặc tứ giác ấy) được bảo vệ

Lấy chung một độ cao tác dụng lớn nhất cho toàn trạm.

- Tính độ cao h của cột thu lôi: h = ha + hx (Với hx : độ cao của vật được bảo vệ)- Kiểm tra lại khả năng bảo vệ đối với các vật nằm ngoài phạm vi bảo vệ :+ Tính bán kính bảo vệ của một cột thu lôi: theo các công thức (1-2) hoặc (1-3)+ Tính bán kính khu vực bảo vệ giữa 2 cột thu lôi: theo các công thức (1-4)hoặc (1-5) và (1-2) hoặc (1-3)

- Vẽ các khu vực bảo vệ theo kích thước đã tính.

- Kiểm tra lại nếu có vật được bảo vệ nào nằm ngoài khu vực bảo vệ thì cầnphải tăng độ cao cột thu lôi hoặc bố trí thêm cột và tính toán theo trình tự trên.

Nếu dùng cột thu lôi độc lập thì phải kiểm tra khoảng cách giữa cột thu lôi

vật được bảo vệ.

được bảo vệ và cột thu lôi phải:

điện từ hệ thống nối đất của cột đến vật ở trong đất thì yêu cầu:

I RS



CHƯƠNG 2

PHÂN LOẠI PHỤ TẢI CỦA HỆ THỐNG CHỐNG SÉT VÀ TIẾPĐỊA BẢO VỆ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ CỦA CÔNG TY CỔ

PHẦN THAN NÚI BÉO

2.1 Giới thiệu sơ bộ về công ty

Công Ty cổ phần than Núi Béo là một tỏng những công trình hợp tác hữu nghịLiên Xô (cũ) và Việt Nam, do Liên Xô thiết kế và đầu tư xây dựng Mỏ được Chủ tịch Hội Đồng Bộ Trưởng duyệt luận chứng kinh tế kỹ thuật tại Quyết định số 214- CT ngày 3/7/1985 Tổng trữ lượng Công nghiệp trong ranh giới khai trường lộ thiên 31,9 triệu tấn Tổng khối lượng đất bóc 145,6 triệu m3 đất đá, hệ số bóc bình quân 4,55m3/t, đáy công trường kết thúc – 142m.

Năm 1987 bắt đầu khởi công xây dựng Mỏ (Công trình xây dựng cơ bản ban đầu)

Hình 2.1 Công trình thi công ban đầu

Ngày 7-11-1989 xúc gầu xúc đầu tiên thực hiện quá trình khai thác than tại Núi Béo

Tháng 8-1988, Bộ Mỏ & Than có quyết định số 1019 - NL - TCCB - LĐ ngày 24 – 8 – 1988 thành lập Mỏ than Núi Béo trực thuộc than Hòn Gai

Hình 2.2 Hình ảnh những cán bộ công ty

Năm 1996 Mỏ than Núi Béo độc lập trực thuộc tổng Công ty than Việt Nam theo nghị định số 27/CP ngày 06/05/1996 của chính phủ, quyết định số 2603/QĐ- TCCB ngày 17/9/1996 của Bộ trưởng Bộ công nghiệp.

Tháng 10 năm 2001 Theo quyết định số 405/QĐ –HĐQT của Hội đồng quản trị TVN, mỏ Than Núi Béo.

Ngày 30/11/2005 Bộ công nghiệp có quyết định số 3936/QĐ-BCN v/v phê duyệt phương án và chuyển công ty than Núi Béo thành Công ty Cổ phần than Núi Béo và đến ngày 1 tháng 4 năm 2006 công ty Than Núi Béo chính thức chuyển thành Công ty Cô phần Than Núi Béo – Vinacomin.

- Tên gọi: CTCP THAN NÚI BÉO- VINACOMIN

- Tên tiếng Anh: VINACOMIN NUIBEO COAL JOINT STOCK COMPANY- Trụ sở chính: Số 799 – Lê Thánh Tông – Thành Phố Hạ Long – Tỉnh Quảng Ninh

- Điện thoại: (0203) 3825220 *Fax: (0203) 3625270- Mã số thuế : 5700101700

- Tài khoản: * 0141 000 000 815- Tại Ngân hàng Ngoại thương Quảng Ninh- Email: giaodich@nuibeo.com.vn

- Website: www.nuibeo.com.vn

- Người đại diện theo pháp luật của Tổng Công ty: ông Ngô Thế Phiệt, chức vụ: Giám đốc Công ty.

2.2 Tổng quan về công trình cần thiết kế hệ thống chống sét2.2.1 Sơ đồ mặt bằng

Hình 2.3 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng cơ khí của Công ty Cổ phần than NúiBéo

2.2.2 Tổng hợp, phân loại các phụ tải của hệ thống chống sét và tiếp địa bảo vệ

2.2.2.1 Bến xe ôtô chở công nhân

Nhà kết cấu khung thép và lợp mái tôn cho hai nhà để xe: Nhà B1( dài 10m, rộng 5,5m, chiều cao 4,5m ) và Nhà B2: (dài 15m, rộng 5,5m, chiều cao 4,5m)

2.2.2.2 Khu nhà hành chính và thí nghiệm

Tòa nhà 3 tầng xây tường 30, đổ mái bằng và được lợp mái tôn chống nóng , chiều cao mặt đất đến đỉnh 5m , bao gồm các phòng làm việc và thí nghiệm của cán bộ của công ty

2.2.2.3 Nhà phục vụ sinh hoạt

Xây dạng nhà cấp 4, gồm nhà vệ sinh, nhà bếp và phòng ăn tập thể xây tường 20cm được lập bằng mái tôn chống nóng, chiều cao 4,5m, được thiết kế xây dựng theo quy định của bộ xây dựng đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm bao gồm:

2.2.2.4 Nhà sản xuất chính và cầu can lộ thiên

Phân xưởng sản xuất chính được chia làm 5 phần xưởng nhỏ ở giữa là nối đi lại: được xây dựng bằng toàn bộ bằng nhà tôn thép kiên cố chiều cao của đỉnh mái 10m là nơi công nhân tập trung sản xuất hàng hóa, có nhiều máy móc quan trọng nên được xây dựng và đảm bảo an toàn lao công cho công nhân cũng như thiết bị hàng hóa của Công ty

- Phân xưởng 5: Diện tích 10,5x 7,5 m²

2.2.2.5 Phân xưởng đúc và gia công gỗ

2.2.2.6 Trạm chi phối nhiên liệu

Được thiết kế và xây dựng bằng các cột bê tông và đổ mái bằng có lợp

2.2.2.7 Nhiên liệu, xăng dầu

Xây dạng nhà cấp 4 với chiều dài 22,55m, rộng 4,5m, cao 5,5m lợp tôn

2.2.2.8 Gara oto

Nhà kết cấu bằng khung thép và được lợp bằng mái tôn dài 8,2m, rộng 7,1m, chiều cao 4,5m

2.2.2.9 Lò hơi và kho than

Xây dựng kiểu nhà cấp 4, tường 20cm, cột chịu lực toàn bộ bằng khung thép và lợp mái tôn kiên cố bao gồm:

Được kết cấu bằng khung thép và lợp bằng tôn: dài 10m, rộng 6,6m, cao 4m

2.2.2.16 Khu xử lý nước thải:

Được xây dựng bằng tường 20cm, được lợp toàn bộ mái tôn, chiều cao từ mặt đất lên đỉnh mái là 5m, dài 15m, rộng 6m

Nhà xe B1Nhà xe B2

L­ ¬ng­V¨n­TiÕn

Vò­TiÕn­§¹tBÕn­xe­oto­chë­c«ng­nh©n

* Tính toán chống sét cho nhà xe B1 gồm

- Tính toán chống sét cho nhóm cột gồm (D101,D102,D107,D108)

Theo (1-8) ta có:D= 5,24 (m)

+ Tính toán phạm vi bảo vệ của một cột thu lôi

Bảo vệ bằng cột thu sét cao 5,16 m và độ cao cần bảo vệ là 4,5 m