THIẾT kế hệ THỐNG CHỐNG sét CHO NHÀ GA SUN WORLD BADEN MOUNTAIN 2

TỔNG QUAN

Thực hiện làm luận văn

1 Xác định làm đề tài. Đề tài luận văn xoay quanh vấn đề phân tích và giải quyết cái vấn đề hệ thống chống sét của nhà ga Sun World BaDen Mountain.

2 Cách thức tiến hành làm luận văn

Luận văn được thực hiện theo các bước chính như sau:

• Tổng hợp, phân tích, đánh giá về đề tài đã nhận dựa trên các công trình liên quan và các tài liệu được cung cấp bởi tập đoàn Sungroup.

• Ghi chép lại các tài liệu tham khảo, website, phần mềm tham khảo để trích dẫn và để xếp vào phần phụ lục.

• Đề xuất ra phương án giải quyết của mình Chứng minh, lí giải vì sao chọn phương án như thế.

• Thiết kế chi tiết theo đề xuất của mình mình hiểu và thực hiện được.

• Trao đổi và tham khảo ý kiến của giảng viên hướng dẫn.

3 Kết quả luận văn đạt được

• Tính toán và đưa ra được phương án hợp lý với tình hình thực tế.

• Đánh giá tính tối ưu của phương án thiết kế của luận văn so với thiết kế hiện tại.

• Hạn chế của luận văn khi đưa vào áp dụng thực tế.

Yêu cầu đối với sinh viên

1 Sinh viên phải có trách nhiệm định kỳ gặp giảng viên hướng dẫn để báo cáo công việc đã làm trong tuần và xin ý kiến về các công việc tiếp theo.

2 Liên hệ và thoả thuận với giảng viên về điều kiện và phương tiện làm việc Khi được giảng viên hướng dẫn bố trí nơi làm thì sinh viên phải làm việc tại phòng máy và có trách nhiệm bảo quản máy móc và các trang thiết bị khác và tuân thủ nội qui phòng máy hoặc phòng thí ngiệm

3 Đảm bảo thời gian làm việc Về nguyên tắc, sinh viên phải có mặt tại nơi làm việc 8 giờ/ngày Khi sinh viên đi làm tại cơ quan ngoài, sinh viên phải tuân thủ mọi chế độ làm việc, thời gian làm việc và chịu sự quản lí của cơ sở bên ngoài.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

VỊ TRÍ - HIỆN TRẠNG – ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

Vị trí - Ranh giới và quy mô nghiên cứu của luận văn

Công trình nằm trong khu vực núi Bà Đen, thuộc các xã, phường Ninh Sơn, Thạnh Tân, Ninh Thạnh (thành phố Tây Ninh) và xã Phan (huyện Dương Minh Châu), cách trung tâm thành phố Tây Ninh khoảng 11km Núi Bà Đen được bao quanh bởi các tuyến tỉnh lộ 784, 785, đường Bời Lời và đường Suối Đá Khedol, với diện tích 120 ha thuộc xã Phan, 18 ha thuộc xã Ninh Thạnh, 760 ha thuộc phường Ninh Sơn và phần còn lại thuộc phường Thạnh Tân Khoảng cách từ núi Bà Đen đến đường xuyên Á là 45km và đến hồ Dầu Tiếng khoảng 20km Khu vực nghiên cứu quy hoạch có diện tích 30km2, bao gồm núi Bà Đen (24km2) và 500 ha từ chân núi đến hàng rào dự án hạ tầng Các khu vực phụ cận như hồ Dầu Tiếng, thành phố Tây Ninh, khu di tích căn cứ Trung ương cục miền Nam, VQG Lò Gò - Xa Mát và cửa khẩu Mộc Bài cũng nằm trong vùng ảnh hưởng Mốc thời gian cho nghiên cứu quy hoạch được xác định vào năm 2020 và 2030, phù hợp với Chiến lược phát triển du lịch Việt Nam đã được phê duyệt.

Hệ thống cáp treo gồm 3 tuyến và 6 nhà ga, kéo dài từ chân núi lên đỉnh núi, với 35 trụ tạo thành hình tam giác.

• Đặc điểm tự nhiên của khu du lịch Núi Bà Đen là ngọn núi cao nhất Đông Nam

Bộ với ba đỉnh, trong đó đỉnh cao nhất là Núi Bà (986m) và Núi Phụng

(372m), Núi Heo - còn gọi là núi Đất (335m).

Nền địa chất của núi là đá granit và granodionit lẫn với đất Tính chất thổ nhưỡng của khu vực:

– Từ độ cao 50m trở lên chủ yếu là đất vàng đỏ trên đá granit (khoảng

– Đất xám có tầng kết von đá ong: khoảng 380ha, chủ yếu chạy men chân núi sườn phía Tây núi Đất.

Đất xám điển hình chủ yếu tập trung ở chân sườn Tây Nam của núi Bà Đen, đồng thời cũng xuất hiện rải rác ở chân sườn Bắc của núi Phụng và chân sườn Đông của núi Bà Đen.

Hệ thống núi này được hình thành từ địa hình sườn xâm thực với quá trình bào mòn mạnh mẽ, có độ dốc trung bình từ 25 đến 40 độ C Tổng trữ lượng đá ước tính đạt khoảng 1.300-1.500 triệu mét khối.

Hiện trạng thảm thực vật tại khu vực Núi Bà Đen đang gặp nhiều vấn đề, với chất lượng rừng không cao và sự phong phú của hệ sinh thái hạn chế Diện tích đất lâm nghiệp hiện quản lý chỉ còn 1.751ha, giảm từ 1.855ha do một phần đất rừng đã được chuyển đổi sang các mục đích sử dụng khác.

Khu vực chân núi Tây Ninh có khí hậu đặc trưng với nhiệt độ trung bình khoảng 27,7oC, nhưng khi lên cao, nhiệt độ giảm dần Vào ban đêm, nhiệt độ ở đỉnh núi có thể xuống khá thấp Đặc biệt, độ chênh lệch nhiệt độ trong ngày ở đây tương đối cao, lên tới khoảng 10oC.

Khu vực Đông Nam Bộ có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 Lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1.800-2.000mm, với 70-85% lượng mưa xảy ra trong mùa mưa Độ ẩm không khí trung bình đạt 78,4% Vào mùa mưa, gió chủ yếu đến từ hướng Nam (Đông Nam và Tây Nam) với tốc độ trung bình 1,8m/s, trong khi mùa khô có gió Bắc (Đông Bắc) mạnh hơn với tốc độ trung bình 2,3m/s.

Đỉnh núi độc lập nằm giữa đồng bằng, tạo nên một điểm cảnh quan độc đáo và hấp dẫn cho vùng Đông Nam Bộ, đặc biệt là Tây Ninh.

Trên sườn núi, có một số suối nhỏ, nhưng vào mùa khô, lượng nước trong các dòng suối này rất ít, và một số suối thậm chí còn cạn kiệt.

Bà Đen không nhiều, nhưng lượng nước ngầm tương đối phong phú, mực nước ngầm khoảng 3-4m.

Dự án gồm 3 tuyến cáp treo :

TIEU LUAN MOI download Trang5 : skknchat@gmail.com

CHƯƠNG 2 VỊ TRÍ - HIỆN TRẠNG – ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

• Tuyến 1: từ Ga 1 đến Ga 2 gồm 13 trụ.

• Tuyến 2: từ Ga 3 đến Ga 4 gồm 11 trụ.

• Tuyến 3 : từ Ga 5 đến Ga 6 gồm 12 trụ.

Trong đó khi tính toán và đo điện trở suất của đất ta chia các nhà ga và tuyến cáp theo các cụm sau:

• Nhà Ga1 và Ga 3 chung 1 cụm.

2.2 Đo điện trở suất của đất

1 Công tác đo điện trở suất của đất được tiến hành bằng máy đo DET2/2 với Phương pháp 4 cọc Werner và điều kiện thời tiết trời mưa nhẹ, độ ẩm đất khá cao, độ ẩm không khí 60-75%, điều kiện địa hình đất khu du lịch Bà Đen, dưới chân núi (TCVN 9385-

2012 và TCN 68-174) Kết quả đo diện trở suất của đất tại các vị trí như sau:

Hệ số ảnh hưởng Kmùa = 1.30 Độ sâu(m) Phương 1 2.0 3.0 5.0 7.0 10.0 15.0 20.0

Phương 2 795.57 877.25 682.04 592.35 328.359 274.44 231.98 ρ tt (Ω.m) 836.42 852.75 661.62 567.77 312.02 269.55 227.89 Bảng 2.1: Bảng tính toán kết quả đo sâu điện trở suất khu vực nhà ga 1 và

2 Công tác đo điện trở suất của đất được tiến hành bằng máy đo DET2/2 với Phương pháp 4 cọc Werner và điều kiện thời tiết trời nắng nhẹ, gió, độ ẩm đất khá cao, độ ẩm không khí 50-65%, điều kiện địa hình đất khu vực trồng rừng, đá lăn đường lên núi có cao độ tăng dần (TCVN 9385-2012 và TCN

68-174) Kết quả đo diện trở suất của đất tại các vị trí như sau: Hệ số ảnh hưởng Kmùa = 1.30

TIEU LUAN MOI download Trang6 : skknchat@gmail.com Độ sâu(m) Phương 1 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 15.0 20.0

Phương 2 2383.06 1919.92 1705.51 1223.59 814.53 492.54 313.66 ρ tt (Ω.m) 2376.32 1915.84 1643.43 1145.99 768.95 479.06 303.85 Bảng 2.2: Bảng tính toán kết quả đo sâu điện trở suất khu vực tuyến cáp từ nhà ga 4 và 5 đến nhà ga 2 và 6

3 Công tác đo điện trở suất của đất được tiến hành bằng máy đo DET2/2 với Phương pháp 4 cọc Werner và điều kiện thời tiết trời nắng nhẹ, gió, độ ẩm đất khá cao, độ ẩm không khí 50-65%, điều kiện địa hình đất hiện trạng rừng trồng và cao độ khá lớn (TCVN 9385-2012 và TCN 68-174) Kết quả đo diện trở suất của đất tại các vị trí như sau:

Hệ số ảnh hưởng Kmùa = 1.30 Độ sâu(m) Phương 1 1.0 3.0 4.0 6.0 8.0 12.0 16.0 20.0

(Ω.m) Phương 2 2393.35 2333.56 2124.37 1868.71 976.91 798.84 307.12 307.12 ρ tt (Ω.m) 2389.34 2346.67 2146.10 1842.49 978.87 794.43 304.51 280.98 Bảng 2.3: Bảng tính toán kết quả đo sâu điện trở suất khu vực nhà ga 2 và 6

GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 8 3.1 Mở đầu

Các yêu cầu kĩ thuật

Để đảm bảo hiệu quả trong việc nối đất, điện trở tản cần được giữ ở mức thấp nhất có thể Tuy nhiên, việc này thường tốn kém về kim loại và khối lượng thi công Do đó, cần xác định tiêu chuẩn nối đất và lựa chọn phương án phù hợp sao cho vừa tiết kiệm chi phí vừa đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

Trị số điện trở nối đất an toàn được lựa chọn để đảm bảo rằng điện áp bước và tiếp xúc không vượt quá giới hạn cho phép trong mọi tình huống Theo quy trình hiện hành, tiêu chuẩn nối đất được quy định rõ ràng để đảm bảo an toàn.

– Đối với thiết bị có điểm trung tính trực tiếp nối đất (dòng ngắn mạch chạm đất lớn) trị số điện trở nối đất cho phép là: R ≤ 0,5Ω.

– Đối với thiết bị điện có điểm trung tính cách điện (dòng ngắn mạch chạm đất bé) thì:

Nối đất chống sét thông thường là kết nối đất của cột thu sét, cột điện, cũng như hệ thống thu sét tại các trạm biến áp và nhà máy điện.

Bộ phận nối đất của cột thu sét và cột đỡ thường được bố trí độc lập, không liên quan đến các bộ phận khác Do đó, việc áp dụng hình thức nối đất tập trung là cần thiết để đảm bảo hiệu quả tản dòng điện tối ưu.

Khi đường dây đi qua các vùng đất ẩm có điện trở thấp (ρ ≤ 3.10^4 Ω.cm), việc tận dụng phần nối đất có sẵn từ móng và chân cột bê tông là giải pháp hiệu quả để bổ sung hoặc thay thế cho phần nối đất nhân tạo.

Cơ sở để lập thiết kế 9 3.4 Giải pháp tính toán điện trở suất của đất 10 3.4.1 Nhận xét chung 10 3.4.2 Tính toán điện trở suất của đất trung bình tại khu nhà ga 1 và 3 10 3.4.3 Tính toán điện trở suất của đất trung bình tại khu nhà ga 2 và 6 11 3.4.4 Tính toán điện trở suất trung bình trên triền núi và đỉnh núi tại khu vực các tuyến cáp

• Căn cứ vào số liệu thiết kế kỹ thuật công trình.

• Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất công trình.

• Căn cứ vào các tiêu chuẩn chống sét hiện hành như sau:

– TCN 68-174/1998 tiêu chuẩn chống sét của Tổng Cục Bưu Điện.

– 20 TCN 46-84 tiêu chuẩn chống sét của Bộ Xây Dựng.

– NF C17-102/1995 tiêu chuẩn chống sét an toàn Quốc gia Pháp(tham khảo).

– UNE 21186 tiêu chuẩn chống sét an toàn quốc gia Tây Ban Nha

– TCXDVN 9385:2012 tiêu chuẩn chống sét cho công trình xây dựng

CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

– TCVN 5506-86 tiêu chuẩn nối đất an toàn điện hiện hành của Việt Nam.

– Các tiêu chuẩn chung về chống sét lan truyền chống sét cảm ứng của Đức VDE 0675, P6, 11.89; VDE 0675, P6/A1, 03.96; DIN VDE 0675, P2, 08.75; v.v

3.4 Giải pháp tính toán điện trở suất của đất

Kết quả khảo sát cho thấy khu vực nghiên cứu có sự phân hóa rõ rệt về điện trở suất Cụ thể, khu vực dưới chân núi có điện trở suất thấp, trong khi khu vực sườn và đỉnh núi lại có điện trở suất cao hơn.

Khu vực nhà ga số 1 và số 3 có lớp đất ở độ sâu từ 1m đến 3m có điện trở suất ρ từ 800Ω.m đến 900Ω.m Từ độ sâu 3m đến 10m, điện trở suất giảm đáng kể, trong khi từ độ sâu 10m đến 20m, mức giảm này ít hơn, với điện trở suất của đất đạt ρ = 227 Ω.m.

Khu vực trên triền núi và đỉnh núi có điện trở suất cao, với lớp đất phía trên có độ sâu từ 1m đến 3m đạt ρ từ 2200Ω.m đến 2400Ω.m Từ độ sâu 3m đến 10m, điện trở suất giảm đáng kể, trong khi từ 10m đến 20m, sự giảm điện trở suất ít hơn, với giá trị đạt ρ từ 280Ω.m đến 300Ω.m.

Dựa trên số liệu thiết kế, giải pháp tiếp đất được chọn là sử dụng cọc chôn sâu 20m, nhằm tận dụng lớp đất có điện trở suất thấp từ 10m đến 20m.

⇒ Ưu điểm của giải pháp này:

– Ở độ sâu trị số điện trở ổn định.

– Độ dẫn điện ít ảnh hưởng do thời tiết và khí hậu trên mặt đất.

– Độ ẩm cao, trị số điện trở tản dòng điện giảm.

– Diện tích đặt bộ phận đất không cần rộng chi phí tốn kém cho việc đào đất và chi phí kim loại giảm.

3.4.2 Tính toán điện trở suất của đất trung bình tại khu nhà ga 1 và 3

Mỗi vị trí đo khảo sát có 7 độ sâu khác nhau, được ký hiệu là ρ1 đến ρ7, phản ánh điện trở suất của đất tại các độ sâu này.

Tham khảo tài liệu và công thức (1)

1 Điện trở suất trung bình của đất

• Điện trở suất trung bình của đất từ mặt đất xuống đến 10m: ρ tt1.1 ρ 1 +ρ 2 +ρ 3 +ρ 4 +ρ 5

• Điện trở suất trung bình của đất từ mặt đất từ 10m đến 20m: ρ tt1.2 ρ 5 +ρ 6 +ρ 7

2 Tính điện trở tiếp đất của 1 cọc chôn sâu 20m trong 2 lớp đất không đồng nhất:

3 Điện trở suất đại diện: ρ 0 = 0.336.K ! R đ l = 340Ω.m lg d + 2 lg 4t − 1 "

3.4.3 Tính toán điện trở suất của đất trung bình tại khu nhà ga 2 và 6

Mỗi vị trí đo khảo sát 8 độ sâu khác nhau gọi ρ 1, , ρ 8, là điện trở suất của đất tại các độ sâu khác nhau ta có:

1 Điện trở suất trung bình của đất:

• Điện trở suất trung bình của đất từ mặt đất xuống đến 10m: ρ = ρ 1 +ρ

• Điện trở suất trung bình của đất từ mặt đất từ 10m đến 20m: ρ tt3.2 ρ 6 +ρ 7 +ρ 8

2 Tính điện trở tiếp đất của 1 cọc chôn sâu 20m trong 2 lớp đất không đồng nhất: tt3.1

3 Điện trở suất đại diện: ρ 0 = 0.336.K ! lg d + R đ l 2 lg 4t − 1 "= 632 Ω.m

3.4.4 Tính toán điện trở suất trung bình trên triền núi và đỉnh núi tại khu vực các tuyến cáp

Mỗi vị trí đo khảo sát 7 độ sâu khác nhau gọi ρ 1, , ρ 7 là điện trở suất đất tại các độ sâu khác nhau ta có:

1 Điện trở suất trung bình của đất:

• Điện trở suất của đất từ mặt đất xuống đến 10m. ρ = ρ 1 +ρ

• Điện trở suất trung bình từ 10m đến 20m. ρ tt4.2 = ρ 5 + ρ

2 Tính điện trở tiếp đất của 1 cọc chôn sâu 20m trong hai lớp đất không đồng nhất.

3 Điện trở suất đại diện: ρ 0 = R đ l

Giải pháp làm giảm điện trở suất của đất 13 1 Giới thiệu về hoá chất làm giảm điện trở suất của đất 13 2 Tính toán điện trở đất khi có hoá chất GEM cho nhà ga 1-3

Để giảm điện trở suất của đất, chúng ta có thể thay thế lớp đất hiện tại bằng một lớp đất mới hoặc thêm các chất hóa học vào lớp đất đá hiện hữu Mục tiêu là thay đổi kết cấu đất, từ đó tăng cường tính dẫn điện của nó.

Tham khảo các công thức tính toán tại (2)

3.5.1 Giới thiệu về hoá chất làm giảm điện trở suất của đất

GEM (Grounding Enhancing Material) là vật liệu lý tưởng cho các khu vực có đất dẫn điện kém như đất đá, đất đồi và đất cát Nó cung cấp giải pháp hiệu quả khi việc đóng cọc nối đất sâu gặp khó khăn hoặc trong những vùng đất hạn chế diện tích, làm cho việc thực hiện hệ thống nối đất theo phương pháp truyền thống trở nên khó khăn Với điện trở suất ρ = 0.2 Ω.m, GEM đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống nối đất.

3.5.2 Tính toán điện trở đất khi có hoá chất GEM cho nhà ga 1-3

Tính điện trở tiếp đất cho 1 cọc sử dụng GEM

+ ρ c ! ln d Trong đó: d Đường kính cọc 0,019m

L Chiều dài cọc 20m ρ c Điện trở suất của chất làm đầy, hoá chất 0,2 Ω.m

D Đường kính của hố đào được lắp đầy hoá chất 0,1m

Tính lại bằng phần mềm GEM

Hình 3.1: Một cọc chôn sâu có hoá chất GEM

Tính toán điện trở tiếp đất cho một hệ thống n cọc sử dụng GEM

= 9,98208Ω Điện trở tiếp đất của cọc

S Khoảng cách giữa hai cọc n Số cọc λ Hệ số α với α ρ

5 cọc 2,15 0,156771 Điện trở khuếch tán của thanh nằm ngang sử dụng GEM

Chọn thanh nối dùng đồng f i10

L Chiều dài mương hChiều cao mương wChiều rộng thanh đồng

WChiều rộng hoá chất lắp đầy

Q Hệ số ρ Điện trở suất của mương

−1 836Ω.m Điện trở trang bị nối đất

Hình 3.2: Hai cọc chôn sâu có hoá chất GEM

L Chiều dài mương hChiều cao mương wChiều rộng thanh đồng

WChiều rộng hoá chất lắp đầy

Q Hệ số ρ Điện trở suất của mương

−1 836Ω.m Điện trở trang bị nối đất

3.5.3 Tính toán điện trở đất khi có hoá chất GEM cho nhà ga 2-6

Tính điện trở tiếp đất cho 1 cọc sử dụng GEM "$

Trong đó: d Đường kính cọc 0,019m

Tính điện trở tiếp đất cho 1 hệ thống n cọc sử dụng GEM

S Khoảng cách giữa hai cọc n Số cọc λ Hệ số α

= 4,47536Ω Trong đó: Điện trở tiếp đất của cọc

R ng = PπL #(ρ − ρ c ) ! ln Wh + Q ln wh + Q "$

L Chiều dài mương 55m h Chiều cao mương 0,75m w Chiều rộng thanh đồng 0,01m

W Chiều rộng hoá chất lắp đầy 0,5m

Q Hệ số −1 ρ Điện trở suất của mương 2389Ω.m Điện trở trang bị nối đất

R ng = PπL # (ρ − ρ c ) ! ln Wh + Q ln wh + Q

Hình 3.6: Mười hai cọc chôn sâu có hoá chất GEM

3.5.4 Tính toán điện trở đất khi có hoá chất GEM cho tuyến cáp

Tính điện trở tiếp đất cho 1 cọc sử dụng GEM

Trong đó: d Đường kính cọc 0,019m

Tính điện trở tiếp đất cho 1 hệ thống n cọc sử dụng GEM

R ng = PπL ln Wh + Q ln wh + Q

GIẢI PHÁP THIẾT KẾ DÂY CHỐNG SÉT -

4.1 Trình tự tính toán chống sét đánh trực tiếp

1 Bố trí các cột thu sét.

2 Xác định chiều cao hiệu dụng của cột:

• Tìm bán kính bảo vệ cho hx, áp dụng cho tất cả các trụ Tính độ cao của cột thu sét h = h x + h a

3 Kiểm tra khả năng bảo vệ đối với vật nằm ngoài phạm vi cột thu sét bảo vệ:

• Tính toán bán kính bảo vệ của cột thu sét.

• Tính toán bán kính của khu vực bảo vệ giữa hai cột thu sét và tính bán kính r0x mà h0 bảo vệ được.

• Vẽ khu vực bảo vệ theo kích thước đã tính được

Kiểm tra bản vẽ thiết kế để xác định xem có trụ nào cần bảo vệ nằm ngoài bán kính bảo vệ r 0x hay không Nếu có, cần xem xét điều chỉnh thiết kế bằng cách tăng chiều cao cột hoặc bổ sung dây chống sét để đảm bảo an toàn.

Chỉ tiêu bảo vệ chống sét

Trong phần này, chúng ta sẽ tiến hành tính toán các chỉ tiêu bảo vệ chống sét cho đường dây, từ đó xác định phương hướng và biện pháp giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

4.2.1 Cường độ hoạt động của sét

Số ngày sét là một chỉ số quan trọng thể hiện cường độ hoạt động của sét, được tính bằng số ngày có giông sét trong năm (n) Các số liệu này được thu thập từ các trạm khí tượng trên toàn quốc, giúp đánh giá tình hình thời tiết và nguy cơ xảy ra sét.

CHƯƠNG 4 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ DÂY CHỐNG SÉT - CỘT THU SÉT

Mật độ sét được xác định bằng cách tính số lần sét đánh trên diện tích 1 km² trong một ngày, với giá trị khoảng 0,1 đến 0,15 lần/km² Dựa vào mật độ này, có thể ước tính số lần sét đánh vào các công trình hoặc tuyến cáp, mang lại kết quả tính toán trung bình cho việc bảo vệ và thiết kế hệ thống chống sét.

4.2.2 Số lần sét đánh vào tuyến cáp

Mật độ sét trên toàn bộ diện tích khu vực có tuyến cáp đi qua là đồng đều, và có thể ước tính số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây trong một năm.

N = ms.nngs.L.6h.10 − 3 Trong đó mật độ sét vùng có tuyến cáp đi qua số ngày sét trong một năm h chiều cao trung bình của các dây cáp (m)

Lchiều dài của đường dây (km)

Lấy L = 1,88181 km ta sẽ có số lần sét đánh vào 1,88181 km dọc chiều dài tuyến cáp trong một năm.

N = (0,1 ÷ 0,15).nngs.h.6.1,88181.10 − 3 = (0,001 ÷ 0,002).nngs.h (4.2) Người ta phân biệt số lần sét đánh trực tiếp vào tuyến cáp có dây chống sét thành ba khả năng.

Sét đánh vào đỉnh trụ:

Sét đánh vòng qua dây chống sét vào tuyến cáp:

Số lần sét đánh vào đường dây ϑ và xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét vào tuyến cáp phụ thuộc vào góc bảo vệ α Công thức xác định mối quan hệ này là log ϑ α.√ h c.

90 Trong đó: h c chiều cao của cột m α góc bảo vệ (độ).

TIEU LUAN MOI download Trang24 : skknchat@gmail.com nngs m s

Sét đánh vào giữa khoảng vượt:

4.2.3 Tính số lần sét đánh vào tuyến cáp

Nếu gọi N là tổng số lần sét đánh trên đường dây và với nng.s = 100 ngày/năm; h cs = 29,8515 m, ta có:

Ta lấy khả năng nguy hiểm nhất để tính N = 5,9703 lần/1,88181km.năm.

Nkv số lần sét đánh vào dây dẫn. số lần sét đánh vào đỉnh trụ. số lần sét đánh vào khoảng vượt của dây chống sét.

1 Độ treo cao trung bình của dây chống sét. h tb cs = h cs − 2

2 Số lần sét đánh vòng qua dây chống sét vào tuyến cáp Góc bảo vệ tuyến cáp:

⇒ α = 41,42370 o tan α = h cs − h tc = 3,4 Xác suất sét đánh vòng qua dây chống sét:

Số lần sét đánh vào tuyến cáp:

3 Số lần sét đánh vào đỉnh trụ và khoảng vượt:

Ndt = N kv = 5,9703 = 2,9852 (lần/1,88181km.năm)

4.3 Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét độc lập

Phạm vi bảo vệ của cột thu sét được xác định bởi hình chóp tròn xoay, với đường kính tính theo công thức r x = 1,6 h x (h − h x) Công thức này giúp xác định miền bảo vệ hiệu quả cho các công trình trước sự tác động của sét.

Trong đó: độ cao cột thu sét h h x độ cao vật cần bảo vệ h − hx = ha Độ cao hiệu dụng cột thu sét r x bán kính của phạm vi bảo vệ

Bán kính bảo vệ ở các mức cao khác nhau được tính toán theo công thức sau.

Hình 4.1: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét

Các công thức này chỉ áp dụng cho cột thu sét có chiều cao dưới 30m Khi cột thu sét cao hơn 30m, hiệu quả bảo vệ sẽ giảm do độ cao định hướng của sét giữ hằng số Tuy nhiên, các công thức trên vẫn có thể được sử dụng để tính toán phạm vi bảo vệ, nhưng cần nhân thêm một hệ số điều chỉnh.

5,5 với hệ số hiệu chỉnh p Với p = √h và trên hình vẽ dùng các hoành độ 0,75hp và 1,5hp.

4.4 Phạm vị bảo vệ của hai cột thu sét

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét kết hợp lớn hơn nhiều so với hai cột đơn Tuy nhiên, để đạt được sự phối hợp hiệu quả, khoảng cách giữa hai cột thu sét (a) cần phải thỏa mãn điều kiện a < 7h, trong đó h là chiều cao của cột.

Khi hai cột thu sét có chiều cao h và được đặt cách nhau một khoảng a (với a < 7h), độ cao tối đa của khu vực được bảo vệ giữa hai cột thu sét sẽ được tính bằng công thức: h₀ = h - 7a.

Hình 4.2: Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét giống nhau

Phạm vi bảo vệ của dây thu sét được xác định bởi phần ngoài của dây và phần bên trong được giới hạn bởi vòng cung đi qua hai điểm treo dây thu sét và một điểm có độ cao h0 = h − 4s so với mặt đất.

4.5 Mô tả các trụ - tuyến cáp cần bảo vệ

• Nhà ga cáp treo: Ga 1 và Ga 2.

• Tổng chiều dài tuyến cáp: 1,9km.

Các trụ được đi dọc theo sườn núi nên dẫn đến độ cao của trụ và độ cao của mặt bằng không đều nhau Sơ đồ trắc dọc (3)

4.6 Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét

Phạm vi bảo vệ của dây thu sét rất rộng và chiều rộng này phụ thuộc vào chiều cao hx, như được minh họa trong hình vẽ.

Hình 4.3: Phạm vi bảo vệ của một dây thu sét

Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét tương tự cột thu sét ta có các hoành độ 0,6h và 1,2h.

Khi độ cao của cột lớn hơn 30m thì điều kiện bảo vệ cần được hiệu chỉnh theo p

4.7 Phạm vi bảo vệ của hai dây thu sét

Hình 4.4: Phạm vi bảo vệ hai dây thu sét

Phần ngoài của phạm vi bảo vệ giống của dây được xác định, trong khi phần bên trong được giới hạn bởi một vòng cung nối liền hai điểm treo dây thu sét và một điểm có độ cao h0 = h − 4s so với mặt đất.

4.7.1 Các bước chọn dây thu sét

Bước 1: Xác định dòng ngắn mạch 1 pha tính toán

Công thức tính dòng ngắn mạch:

• U d : điện áp dây không tải.

⇒ Dòng ngắn mạch lớn nhất của nhà ga là I sc = 20,8(kA)

Bước 2: Tính toán lựa chọn dây chống sét

Dựa vào các quy định của Quy phạm trang bị điện, ta có các giá trị của hằng số phụ thuộc vật liệu K như sau:

• Đối với dây nhôm lõi thép K = 93.

• Đối với dây thép mạ kẽm K = 56.

• Đối với dây thép phủ nhôm K = 91 ± 117.

Dây chống sét được chọn dựa trên khả năng ổn định nhiệt khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch một pha Để xác định dòng điện ngắn mạch cho dây chống sét, người ta sử dụng một công thức cụ thể.

• I: dòng điện ngắn mạch cho phép (A).

• t: Thời gian tồn tại ngắn mạch (s).

• S: Tiết diện dây chống sét (mm 2 ).

• K: Hằng số phụ thuộc vật liệu.

CHƯƠNG 4 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ DÂY CHỐNG SÉT - CỘT THU SÉT Đối với yêu cầu bảo vệ đường dây cáp treo không mang điện nên ta lựa chọn dây chống sét đủ để bảo vệ an toàn cho tuyến cáp và an toàn cho hành khách trong quá trình vận hành.

Dựa trên cơ sở xem xét các loại dây chống sét sử dụng phổ biến, ta chọn:

Cơ lý dây và ứng dụng trong thiết kế đường dây trên không 31 1 Thiết kế bảng chọn cơ lý dây cho dự án 31 4.9 Tính toán các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trụ đỡ cáp 35 4.9.1 Trụ 1

4.8.1 Thiết kế bảng chọn cơ lý dây cho dự án

Dựa vào báo cáo khảo sát địa hình và khí hậu khu vực thực hiện dự án, ta có các thông số đầu vào dự án:

• Dạng địa hình chủ yếu là C.

• Áp lực gió vùng I.A là Q0 = 65 (daN/m 2 ).

STT Điều kiện khí hậu tính toán Trạm khí Áp dụng tính tượng Tây toán

1 Nhiệt độ không khí thấp nhất

2 Nhiệt độ không khí khi có gió cực đại - 25 o C

3 Nhiệt độ không khí trung bình năm 26.9 o C 27 o C

4 Nhiệt độ không khí có giông - 20 o C

5 Nhiệt độ không khí lớn nhất 39.9 o C 55 o C(∗)

Theo kinh nghiệm vận hành và tài liệu tham khảo, nhiệt độ gia tăng do bức xạ mặt trời vào dây dẫn là 15°C Do đó, nhiệt độ tối đa để kiểm tra khoảng cách từ dây dẫn đến mặt đất được xác định là 55°C.

Ta chọn dây dẫn là GSW1/8 nên ta có các thông số đầu vào sau:

• Modul đàn hồi E = 19000 (daN/mm 2 ).

• Hệ số giản nở nhiệt α = 11,5.10 − 6 (1/ o C).

• Đường kính dây dẫn D = 3,12 (mm).

• Tiết diện dây dẫn F dd = 5,96 (mm 2 ).

• Trọng lượng g 1 = 0,04796 (daN/m) = 8,0470.10 − 3 (kg/m/mm 2 ).

• Lực kéo đứt F đứt = 798,4 (daN).

Do đường kính dây dẫn là 3,12 mm nên hệ số khí động Cx = 1.2 và ứng suất kéo đứt σ kđ = 1274 N/mm 2 = 129,2 kg/mm 2

Dây dẫn được làm từ thép, vì vậy khi xác định ứng suất cho phép, cần chọn mức 50% của ứng suất kéo đứt Điều này áp dụng trong trường hợp tải trọng ngoài đạt giá trị lớn nhất và nhiệt độ ở mức thấp nhất.

30 khi nhiệt độ trung bình năm.

⇒ ứng suất max σ max , ứng suất trung bình σ tb là σ max = 50%.127,4 = 63,7 daN/mm 2 σ = 30%.127,4 = 38,22 daN/mm 2 tb

• Tải trọng do áp lực gió gây ra (với v = 20m/s): g 3 = P

.Fv là lực tác dụng của gió lên 1m dây. α=0,7 16 là hệ số không đều của áp lực gió.

F v = d.10 − 3 mlà diện tích chắn gió của 1m dây.

Ta có: l 24.α.(θ ( bao − θ min ) gh = σ cp g 2 − g 12

Với σ max = 63,7 kg/mm 2 ⇒ lgh = 489,0173 (m)

• Khi hai cột không cùng độ cao, ta có phương trình trạng thái: g 2 E.l 2 cos 2 γ g 2 E.l 2 cos 2 γ

T IE U L U A N M O I T ra ng do w nlo ad 34 : s kk nc ha t@ gm ail c om

Bảng 4.2: ỨNG SUẤT VÀ ĐỘ VÕNG

CH ƯƠNG 4 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ DÂY CHỐNG SÉT - CỘT THU SÉT

4.9 Tính toán các phương án bảo vệ chống sét đánh thẳng cho trụ đỡ cáp

Dựa vào sơ đồ trắc dọc (3) và bản vẽ chi tiết các trụ (4) ta có được các độ cao của các trụ:

Chiều cao trụ cần bảo vệ: 11,07m.

Phương án 1: Sử dụng một kim thu sét r x = 1,6 h x ( h − h x ) (4.17)

Cột thu sét có độ cao h = 11,07m, với độ cao vật cần bảo vệ được tính bằng h - hx = ha Độ cao hiệu dụng của cột thu sét là rx = 4m, xác định bán kính của phạm vi bảo vệ.

Chú ý: Từ công thức (4.3), ta có:

Chiều cao hiệu dụng của kim thu sét quá cao sao với trụ ⇒ Không tối ưu.

Phương án 2: Sử dụng hai kim thu sét a h = 13,07m

⇒ Cần bố trí thêm dây chống sét do r0x không đủ bảo vệ.

Phương án 3: Kết hợp hai cột thu sét và hai dây chống sét

Trong đó: độ cao cột thu sét h h x = 17,24m độ cao vật cần bảo vệ h − h x = h a Độ cao hiệu dụng cột thu sét r x = 4m bán kính của phạm vi bảo vệ

⇒ Cần bố trí thêm dây chống sét do r 0x không đủ bảo vệ.

Phương án 2: Sử dụng hai kim thu sét

⇒ Cần bố trí thêm dây chống sét do r x

Cột thu sét có độ cao h = 30,46m, trong đó độ cao vật cần bảo vệ được xác định là ha = h - hx Độ cao hiệu dụng của cột thu sét là r = 4m, tạo ra bán kính bảo vệ xung quanh.

Phương án 1: Sử dụng một kim thu sét rx = 1,6 h x ( h − h x )

Cột thu sét có độ cao h x = 38,10m, trong khi độ cao của vật cần bảo vệ là h − hx = ha Độ cao hiệu dụng của cột thu sét là rx = 4m, xác định bán kính của phạm vi bảo vệ.

1 + h Trong đó: độ cao cột thu sét h h x = 26,98m độ cao vật cần bảo vệ h − h x = h a Độ cao hiệu dụng cột thu sét rx = 4m bán kính của phạm vi bảo vệ

Phương án 2: Sử dụng hai kim thu sét a

Phương án 1: Sử dụng một kim thu sét rx = 1,6 h x ( h − h x ) (4.29)

1 + h Trong đó: độ cao cột thu sét h h x = 22,24m độ cao vật cần bảo vệ h − h x = h a Độ cao hiệu dụng cột thu sét r x = 4m bán kính của phạm vi bảo vệ

Phương án 2: Sử dụng hai kim thu sét

1 + h Trong đó: độ cao cột thu sét h h x = 33,46m độ cao vật cần bảo vệ h − h x = h a Độ cao hiệu dụng cột thu sét r x = 4m bán kính của phạm vi bảo vệ

Trong đó: độ cao cột thu sét h h x = 33,46m độ cao vật cần bảo vệ h − h x = h a Độ cao hiệu dụng cột thu sét rx = 4m bán kính của phạm vi bảo vệ

1,6h 2 − (1,6hx + rx )h − rx hx = 0 (4.38) hx = 33,46m

NHẬN XÉT TỔNG QUAN VỀ LUẬN VĂN - ĐƯA RA GIẢI PHÁP VẬN HÀNH AN

Thiết kế

1 Về mặt cơ bản của thiết kế chống sét thì luận văn đã đáp ứng được những yêu cầu tối thiểu của một bản thiết kế chống sét Tuy nhiên, cũng còn nhiều hạn chế về mặt cơ kỹ thuật dẫn đến tính chính xác của bản thiết kế chưa cao.

2 Thông qua quá trình vận hành và thiết kế thì nhận thấy được hệ thống chống sét hiện hành vẫn chưa tối ưu cho việc đảm bảo an toàn trong điều kiện tự nhiên khi có mưa bão Cụ thể là:

Hệ thống nối đất của các trụ và nhà ga không đạt tiêu chuẩn điện trở, dẫn đến nguy cơ sét lan truyền khi có hiện tượng sét đánh, ảnh hưởng tiêu cực đến các thiết bị cảm ứng trong hệ thống cáp.

Đề xuất cần thiết là tiến hành khảo sát lại địa hình và bố trí thêm các hố tiếp địa dọc tuyến Bên cạnh đó, việc bổ sung các hóa chất cải tạo đất cũng rất quan trọng để đảm bảo điện trở đất đạt tiêu chuẩn trong mùa khô, đặc biệt là do địa hình núi đá tự nhiên chiếm ưu thế.

3 Khảo sát và tính toán lại xác suất sét đánh trực tiếp vào tuyến cáp Do địa hình có sự biến thiên liên tục về mặt độ cao dẫn đến nhiệt độ và độ ẩm trong không khí thay đổi làm ảnh hưởng đến xác suất sét có thể xuất hiện.

Vận hành

1 Cần kiểm tra thường xuyên các thiết bị chống sét: dây chống sét, kẹp cáp, các tiếp địa, mối nối,

2 Lên các phương án vận hành hiệu quả cho mùa giông sét, các kịch bản ứng phó khi có lỗi nguy hiểm xảy ra khi có hiện tượng sét đánh.

CHƯƠNG 5 NHẬN XÉT TỔNG QUAN VỀ LUẬN VĂN - ĐƯA RA GIẢI PHÁP VẬN HÀNH AN TOÀN

3 Dựa vào các thông số trên và kinh nghiệm vận hạnh để đưa ra nguy cơ có thể xảy ra và dự đoán sự cố Nhằm mục đích nâng cao chất lượng vận hành.

4 Bố trí nhân viên vận hành có chuyên môn vững vào ban đêm trong giai đoạn mùa mưa để kịp thời ứng phó với các sự cố nặng nề do sét gây ra.

5 Đưa toàn bộ cabin vào kho để đảm bảo an toàn khi không vận hành.

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Chống Sét Cho Nhà Ga Sun World Baden Mountain
Tác giả	Trần Nam Nhất
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Phúc Khải
Trường học	Đại Học Bách Khoa
Chuyên ngành	Hệ Thống Điện
Thể loại	Luận Văn Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	68
Dung lượng	771,79 KB