-
Tựa đề tài: BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNG INDELEC
- Nhiệm vụ: Gồm 4 phần
a) Phần I: Giới thiệu.
Chương 1: Dẫn nhập.
Chương 2: Cơ sở lý luận.
b) Phần II: Nội dung
Chương 1 : Sét và các giải pháp phòng chống.
Chương 2 : Tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102.
Chương 3 : Thiết bị chống sét của hãng INDELEC.
Chương 4 : Tính lựa chọn cấp bảo vệ dùng phần mềm MATLAB.
c) Phần III: Thiết kế chống sét cho một công trình cụ thể
Chương 1 : Giới thiệu sơ lược nhà máy.
Chương 2 : Chọn phương án chống sét cho nhà máy.
Chương 3 : Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ.
- Theo lý thuyết .
- Sử dụng phần mềm.
Chương 4 : Lựa chọn, lắp đặt hệ thống chống sét.
d) Phần Kết luận
MỤC LỤC
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Trang
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Nhận xét của giáo viên duyệt
Mục lục
Mục lục bảng
Sơ đồ tổng thể mặt bằng vùng bảo vệ của nhà máy
Lời cảm ơn
Lời nói đầu
Phần I: Giới thiệu
Chương 1: Dẫn nhập……………………………………………………………………….1
- Đặt vấn đề……………………………………………………………………..1
- Giới hạn vấn đề ……………………………………………………………….2
- Mục đích nghiên cứu ………………………………………………………….2
- Thể thức nghiên cứu …………………………………………………………..2
- Phân tích công trình liên hệ …………………………………………………...3
- Xác định từ ngữ ……………………………………………………………….6
Chương 2: Cơ sở lý luận …………………………………………………………………...7
Phần II: Nội dung
Chương 1: Sét và các giải pháp phòng chống …………………………………………..10
- Sét……………………………………………………………………………..10
- Các phương pháp phòng chống ………………………………………………15
Chương 2: Tiêu chuẩn chống sét NFC 17 – 102 ………………………………………...17
- Các qui định và khái niệm chung …………………………………………….17
- Sự lắp đặt hệ thống chống sét nằm bên ngoài công trình …………………..19
- Kiểm tra và bảo quản hệ thống bảo vệ chống sét ………………………… 31
Chương 3: Thiết bị chống sét của hãng INDELEC ……………………………………...33
- Kim thu sét ……………………………………………………………………33
- Dây dẫn sét …………………………………………………………………...36
- Thiết bị nối đất ……………………………………………………………….37
- Máy đếm sét ………………………………………………………………….38
- Thiết bị chống sét lan truyền ………………………………………………...38
- Hướng dẫn lắp đặt hệ thống chống sét ………………………………………44
Chương 4: Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ dùng phần mềm MATLAB ………………...49
- Giới thiệu phần mềm MATLAB ……………………………………………..49
- Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ ……………………………………………….50
Phần III: Thiết kế chống sét
Chương 1: Giới thiệu sơ lược nhà máy dầu nhớt Cát Lái Castrol Việt Nam……………76
Chương 2: Chọn phương án chống sét cho nhà máy …………………………………….77
- Chống sét trực tiếp …………………………………………………………...77
- Chống sét lan truyền …………………………………………………………78
Chương 3: Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho nhà máy ………………………………...80
- Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho khu vực bồn chứa ………………………80
- Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho xưởng vô lon và toà nhà
văn phòng ……………………………………………………………………………82
Chương 4: Tính bán kính bảo vệ, lựa chọn thiết bị chống sét cho nhà máy ……………85
- Tính bán kính bảo vệ cho nhà máy…………………………………………...85
- Lựa chọn thiết bị chống sét cho nhà máy ……………………………………86
- Lắp đặt hệ thống chống sét cho nhà máy ……………………………………89
- Hệ thống nối đất ……………………………………………………………...95
Phần kết luận ……………………………………………………………………………..97
Tài liệu tham khảo
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG 10
Chương 1
DẪN NHẬP
I. ĐẶT VẤN ĐỀ :
Con người xa xưa sợ sấm Sét, nó được xem là cơn giận của thần linh. Mãi đến thế kỷ XIIX, Sét mới được xem xét như là một hiện tượng thiên nhiên bằng các phương pháp khoa học đã tìm ra bản chất điện của nó.
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất, hay giữa các đám mây mang điện tích trái dấu. Sét xuất hiện ngẫu nhiên và giải phóng một năng lượng rất lớn. Nó luôn đe dọa tính mạng con người; phá hoại tài sản. Trong khung cảnh rất nhiều công trình và thiết bị hiện đại, một tia Sét không lường trước chỉ trong vài phần triệu giây, có thể gây nên những hư hỏng vật chất lớn lao và các thiệt hại khủng khiếp. Nó có thể gây, làm hư hỏng các hệ thống điện, điện thoại, máy tính và đồng thời gây nên thiệt hại về doanh thu đáng kể do việc sản xuất hoặc cung ứng dịch vụ bị ngưng trệ....
Do vậy, bảo vệ chống Sét trực tiếp cho công trình và chống Sét lan truyền cho thiết bị của các công trình là yêu cầu bức thiết. Nhiều thiết bị chống Sét của các chuyên gia khoa học đã lần lượt ra đời :
Năm 1752 : Benjamin Franklin khám phá ra kim thu Sét. Chứng minh rõ tính chất điện của Sét.
Năm 1880 : Một nhà vật lý người Bỉ, Mell Seul nhận ra việc bảovệ các lâu đài bằng hợp lại các thanh kim loại trên mái bằng, hay mái nhọn với nhiều dây nối đất, bảo vệ lưới.
Năm 1914 : Thể nghiệm khả quan về kim chống Sét đơn giản của Hongrois Ziliard và Francais Dozere.
Những thiết bị chống Sét cổ điển nêu trên phần nào đó đã hạn chế những tác hại do Sét gây ra, tuy vậy mức độ an toàn tin cậy và tính thẩm mỹ khi lắp đặt các thiết bị này cho các công trình còn ở mức hạn chế.
Năm 1986 : Các nhà khoa học - chuyên về lĩnh vực chống Sét đã không ngừng áp dụng những tìm tòi hiểu biết rõ hơn hiện tượng vật lý của Sét, mở ra một thời kỳ mới dùng việc bố trí các điện cực phát tăng cường ion hóa mà tất cả các nguồn năng lượng là tự động.
Có nhiều loại thiết bị chống Sét của nhiều hãng khác nhau. Một trong những thiết bị chống Sét mới nhất hiện nay đã đăng ký bản quyền trên toàn thế giới là kim thu Sét PREVECTRON, một sản phẩm của hãng INDELEC (Pháp).
PREVECTRON là một thiết bị thu Sét tạo tia tiên đạo, với thiết bị tự động kích phóng điện tích; hoạt động tin cậy đảm bảo cho một vùng bảo vệ rộng. Do đó để bảo vệ chống sét, giảm tác hại của sét gây ra ta phải tính vùng tập trung tương đương và lựa chọn cấp bảo vệ thích hợp.
Đề tài :”BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNG INDELEC” .Đây là đề tài thiết kế chống sét sử dụng thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo hiện đại nhất cuả Pháp – PREVECTRON - INDELEC và dùng phần mềm MATLAB để tính toán lựa chọn cấp bảo vệ.
II. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ :
Đây là đề tài hoàn toàn mới mẻ, người thực hiện đã cố gắng tìm tòi học hỏi tiếp thu những công nghệ và thông tin tiến bộ nhất của nước Pháp- một nước đang chiếm vị trí hàng đầu trong lĩnh vực chống sét cùng với việc sử dụng phần mềm MATLAB để tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho công trình.
Với thời gian thực hiện đề tài rất ngắn chỉ trong vòng hai tháng, điều kiện làm việc còn nhiều khó khăn, cho nên tài liệu thu thập để tham khảo không nhiều, kinh nghiệm thực tế còn ít ỏi, tập đồ án này chỉ nghiên cứu vấn đề ở mức độ sau:
¨ Lý thuyết chống sét.
¨ Giới thiệu phần mềm MATLAB .
¨ Tính tóan chống sét cho một công trình cụ thể.
III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :
Lĩnh hội những kiến thức khoa học mới mẻ, tiến bộ trên thế giới được xem như là điều động viên kích động năng lực khám phá, tìm hiểu của giới trẻ ngày nay, nhất là các tầng lớp sinh viên, công nhân kỹ thuật, các kỹ sư mới ra trường...
Tập đồ án này là một nỗ lực nhằm đáp ứng phần nào yêu cần nêu trên; mà mục tiêu trước mắt là giúp cho bản thân và các đồng nghiệp tiếp cận thêm với nền kỹ thuật chống Sét hiện đại của Pháp và sử dụng phần mềm MATLAB để tính chọn cấp bảo vệ cho công trình; mục tiêu xa hơn là áp dụng vào đời sống thực tiển để tính chọn cấp bảo vệ cho công trình và các toà nhà cao tầng ...
Tuy nhiên, đề tài này còn ở mức thô sơ và mang tính chủ quan, chưa nghiên cứu vấn đề một cách hoàn thiện; ngoài ra phần mềm MATLAB này còn rất mới mẻ đối với người nghiên cứu, chỉ được học rất ít trong chương trình, do đó chưa đạt được mức độ hoàn hảo. Hy vọng rằng trong tương lai, chúng ta sẽ tìm ra được giải pháp chống Sét hiện đại hơn, đảm bảo an toàn cho nguời và thiết bị.
IV. THỂ THỨC NGHIÊN CỨU :
Trước hết người thực hiện đi thu thập và khảo sát tất cả những tài liệu có liên quan về lý thuyết chống Sét của Pháp. Trên cơ sở đó, người nghiên cứu biên soạn lại toàn bộ lý thuyết chống Sét theo trình tự hệ thống và cách sử dụng phần mềm MATLAB để tính vùng tập trung tương đương, lựa chọn cấp bảo vệ.
Khi đã hội đủ các giải pháp tiêu chuẩn, người nghiên cứu tiến hành tính toán thiết kế chống Sét cụ thể cho một công trình nhằm kiểm tra mối liên hệ giữa lý thuyết với phần thực hành.
Đề tài được thực hiện theo kế hoạch phân bố thời gian như sau:
- Tuần 1 : Chọn đề tài
- Tuần 2 và tuần 3 : Soạn đề cương
- Tuần 4 : Thu thập dữ kiện
- Tuần 5 : Xử lý dữ kiện
- Tuần 6 đến tuần 7 : Viết nháp và sửa chữa
- Tuần 8 và tuần 9 : Viết và trình bày bảng chính
- Tuần 10 : Thời gian dự trữ.
V.PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH LIÊN HỆ :
Công trình liên hệ với đề tài: Xây dựng phương án chống Sét cho các công trình thông tin trên mạng viễn thông Việt Nam.
Chủ đề tài : Nguyễn Văn Dũng
Cộng tác viên : Đỗ Minh
Lê Huy Tịnh
Nguyễn Thị Tâm
Nguyễn Minh Tuấn
Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam - Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện, Hà Nội, 1996.
A- PHẦN TÓM TẮT :
Đề tài này được viết bao gồm 4 phần:
¨ Phần I : Hiện trạng trang bị và tình trạng hư hỏng do Sét gây ra đối với các công trình thông tin trên mạng viễn thông Việt Nam.
¨ Phần II : Xây dựng phương án chống Sét.
¨ Phần III : Mô hình chống Sét tại một trạm liên hợp.
¨ Phần IV : Phương án lựa chọn các phần tử bảo vệ.
B- ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI :
* Ưu điểm :
Các tác giả viết đề tài này đã hệ thống hóa toàn bộ những kiến thức cơ bản có liên quan về lĩnh vực chống Sét theo một hệ thống logic.
¨ Đề tài phi hợp lý với quy trình kế hoạch chống Sét của nước ta hiện nay.
¨ Đề tài được sử dụng cho đối tượng đang tìm hiểu nghiên cứu về chống Sét nhất là các sinh viên thuộc các trường kỹ thuật, các kỹ sư, công nhân kỹ thuật...
* Hạn chế :
Tác giả viết đề tài này mang nặng tính chủ quan. Hầu như không nói đến tên tài liệu tham khảo nào, kể cả tài liệu ngoài nước để cho người đọc có thể tham khảo mở rộng thêm kiến thức của mình.
C- PHẦN LIÊN HỆ :
Người nghiên cứu đã sử dụng một số bảng tra cứu trong đề tài này như:
Bảng số 3:”Số ngày dông trung bình trong năm ở một số địa phương của Việt Nam”.
Bảng số 4, “ Giá trị điện trở suất của một số loại đất”.
VI. XÁC ĐỊNH TỪ NGỮ :
1. Phóng điện Sét :
Là sự phóng điện trong khí quyển giữa đám mây với đất, bao gồm một hay nhiều xung dòng (trong trường hợp phóng điện lặp lại).
2. Sét :
Là sự phóng điện Sét từ đám mây với đất, cường độ dòng Sét lên đến hàng trăm KA.
3. Điểm Sét :
Là điểm nằm trên mặt đất bị phóng điện Sét, có thể là một điểm trên công trình hoặc tiếng thu Sét...
4. Vùng bảo vệ của hệ thống chống Sét :
Là vùng mà nếu bị phóng điện Sét thì điểm bị Sét đánh sẽ là kim thu Sét.
5. Mật độ phóng điện Sét Ng :
Là số lần phóng điện Sét trong một năm trên một Km2. Một lần phóng điện Sét thông thường có vài lần phóng điện lặp lại.
6. Hệ thống bảo vệ chống Sét (LPS):
Là hệ thống đầy đủ được lắp đặt trên công trình hay trong một khu vực rộng để bảo vệ chống Sét. Hệ thống này bao gồm các thiết bị đặt bên ngoài và bên trong công trình (nếu cần thiết).
7. Lắp đặt hệ thống bảo vệ chống Sét bên ngoài (ELPI) :
Hệ thống này bao gồm các đầu thu Sét, một hoặc nhiều dây dẫn Sét, một hay nhiều điểm tiếp đất.
8. Lắp đặt hệ thống bảo vệ chống Sét bên trong (ILPI) :
Hệ thống này bao gồm tất cả các thiết bị nhằm giảm thêm các ảnh hưởng điện từ gây bởi dòng Sét.
9. Thiết bị dẫn Sét tạo tia tiên đạo (ESE):
Là loại đầu thu Sét bao gồm một kim thu Sét cùng với một loại thiết bị đặc biệt có khả năng tạo ra một đường dẫn Sét chủ động về phía trên nhanh và cao hơn các kim loại thông thường.
10. Quá trình phát ra đường dẫn Sét :
Là hiện tượng vật lý giữa sự khởi đầu của hiệu ứng Corona đầu tiên và sự lan truyền một đường dẫn Sét về phía trên.
11. Độ lợi về thời gian tạo tia tiên đạo (T) :
Đại lượng T là độ lợi về thời gian tạo đường dẫn Sét chủ động về phía trên của đầu thu Sét loại tia tiên đạo so với các loại kim thu Sét thông thường ở trong cùng một điều kiện.
12. Các thành phần tự nhiên :
Đó là những cấu trúc nằm bên ngoài hoặc bên trong công trình hay nằm sâu trong tường (cốt thép của bê tông, khung nhà thép...) mà có thể dùng thay thế một phần hay tất cả dây dẫn Sét hay chỉ là phần dẫn Sét bổ sung.
13. Thanh nối cân bằng thế :
Là những thanh kim loại dùng để nối tất cả các thành phần kim loại tiếp xúc với đất nằm trong công trình, các vỏ máy, vỏ cáp thông tin, điện lực... với hệ thống chống Sét.
14. Dây dẫn cân bằng thế :
Là những dây dẫn dùng để nối cân bằng thế.
15. Sự phóng điện nguy hiểm :
Là sự phóng điện phát sinh dòng Sét.
16. Khoảng cách an toàn :
Là khoảng cách tối thiểu mà không xảy ra sự phóng điện nguy hiểm.
17. Cấu trúc chịu lực :
Cấu trúc thép dùng trong nhà xưởng nếu có điện trở nhỏ hơn 0,01 Ohm thì có thể dùng thay thế dây dẫn Sét.
18. Dây dẫn Sét :
Là một phần của hệ thống chống Sét dùng để dẫn dòng Sét vào đất qua một hệ thống nối đất.
19. Điểm kiểm tra/đầu cách ly :
Đầu cách ly là một thiết bị có khả năng cách ly để kiểm tra hệ thống nối đất tại điểm kiểm tra.
20. Điện cực đất :
Là một hàng, một nhóm các điện cực của hệ thống nối đất mà tiếp xúc trực tiếp với đất và có tác dụng tản dòng Sét vào đất.
21. Hệ thống nối đất :
Là một hoặc nhóm các vật dẫn được chôn sâu trong đất nhằm tản dòng Sét vào đất.
22. Điện trở của hệ thống nối đất :
Là điện trở giữa điểm kiểm tra của hệ thống nối đất và đất.
23. Thiết bị chống quá điện áp xung :
Là thiết bị giới hạn sự quá điện áp xung gây bởi dòng Sét.
24. Quá điện áp quá độ do phóng điện trong khí quyển :
Sự quá điện áp này chỉ tồn tại trong vài ms, dao động biên độ hoặc không dao động, thường xảy ra trong môi trường ẩm ướt cao.
25. Cấp bảo vệ :
Là mức độ bảo vệ của hệ thống chống Sét đối với công trình.
* Ghi chú : Khái niệm cấp bảo vệ không áp dụng cho các loại chống Sét van.
26. Vùng tập trung tương đương Ac :
Là diện tích mặt phẳng trên mặt đất có khả năng bị số lần Sét đánh giống như công trình ở cùng một điều kiện.
Chương 2
CƠ SỞ LÝ LUẬN
Việc quyết định thiết kế hệ thống bảo vệ chống Sét cho các công trình đòi hỏi phải dựa vào hai yếu tố sau: đó là khả năng Sét tại vùng đó và tác hại của Sét đối với công trình.
Hiện tượng Sét là hiện tượng thiên nhiên, do đó không thể đảm bảo độ an toàn tuyệt đối cho các cấu trúc cần bảo vệ. Tuy nhiên, nếu một hệ thống bảo vệ chống Sét được thiết kế và lắp đặt đúng theo một tiêu chuẩn nào đó, sẽ đảm bảo độ an toàn cao nhất cho các công trình, giảm đến mức thấp nhất tác hại của Sét.
Khi đưa ra giải pháp phòng chống Sét bất kỳ một chuyên gia của một quốc gia nào cũng phải thông qua việc nghiên cứu, tìm hiểu rõ bản chất, hiện tượng vật lý, nguồn gốc xuất hiện của Sét; và các thông số của Sét như biên độ dòng Sét, thời gian đầu sóng, độ dốc dòng điện Sét, độ dài dòng điện Sét, xác suất xuất hiện biên độ và độ dốc dòng điện Sét, cũng như các tác hại do Sét đánh trực tiếp hay do sự lan truyền sóng điện từ gây bởi dòng Sét. Từ đó đưa ra các biện pháp phòng chống có hiệu quả.
Thiết bị hỗ trợ cho việc phòng chống Sét lại là những trang thiết bị cơ bản chính yếu cho một hệ thống chống Sét của khu vực, công trình cần bảo vệ. Các thiết bị này được các chuyên gia về lĩnh vực chống Sét sáng tạo ra, cần thiết phải đảm bảo độ tin cậy an toàn, bền vững khi có hiện tượng dòng Sét xảy ra. Như vậy các thiết bị này phải có những ưu điểm nổi bật riêng về cấu tạo, chức năng hoạt động cũng như vấn đề thẩm mỹ khi lắp đặt chúng.
Có thể so sánh các thiết bị chống Sét cổ điển với thiết bị chống Sét hiện đại ngày nay; và nhận thấy rằng, các hệ thống chống Sét cổ điển mặc dù hạn chế được phần nào tác hại do Sét gây ra nhưng vẫn còn ở mức độ hạn chế. Cụ thể, thực tế cho thấy phương pháp chống Sét theo kiểu Flanklin không tin cậy lắm. Rất nhiều các trường hợp chứng minh sự không tin cậy của kim thu Sét kiểu Franklin trong đó Sét không đánh vào cột mà đánh ngay bên cạnh. Một trong các lý do là khi tính vùng bảo vệ chống Sét phương pháp Franklin chỉ chú ý đến độ cao của thiết bị thu Sét mà không kể đến ảnh hưởng của biên độ, tần suất xuất hiện dòng Sét, cũng như điều kiện khí tượng khu vực. Mặt khác khi lắp đặt hệ thống chống Sét theo kiểu Franklin phải cần nhiều kim thu Sét trên các độ cao của công trình và nhiều hệ thống dây dẫn Sét chằng chịt gây mất thẩm mỹ và không đảm bảo độ an toàn.
Trong những năm gần đây, cơ chế Sét đã được nghiên cứu hiểu biết tốt hơn, nhiều phát minh ra những thiết bị bảo vệ có hiệu quả.
Nước Pháp một trong những quốc gia chiếm vị trí hàng đầu trong lĩnh vực chống sét hiện đại. Thiết bị chống sét của INDELEC được khám phá, thành lập năm 1955, mỡ đầu một kỷ nguyên mới, đăng ký bản quyền trên toàn thế giới về kỷ thuật chống sét bằng kim thu sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON. Kết quả thử nghiệm kim PREVECTRON tại hiện trường trong những năm 1993-1995 tại Plorida Mỹ thu thập nhiều kết quả sau:
¨ Thời gian phát triển tia tiên đạo hướng lên của kim thu sét PREVECTRON sớm hơn so với kim thu sét đơn giản Franklin trong cùng điều kiện sét thực .
¨ Hoạt động hiệu qủa của PREVECTRON dựa vào hệ thống kích dùng độ dốc của điện trường, khi nó đạt giới hạn thì cho lệnh khởi động phóng tia tiên đạo hướng lên.
¨ Chịu đựng được ngay cả đối với những cú sét có 8 lần phóng điện mỗi lần 10KA. Phương pháp này cho phép kiểm tra độ bền cơ khí, điện kháng, ảnh hưởng hiệu ứng điện động, cảm ứng điện ra xung quanh.
Ngoài các thiết bị chống sét trực tiếp như kim thu sét, dây thoát sét, hệ thống thiết bị nối đất. Các thiết bị sau đây không thể thiếu được trong một hệ thống bảo vệ chống sét hoàn hảo.
* Máy đếm sét được thiết kế để đếm và trình bày thông số những cú sét thật sự xảy ra cho một kiến trúc công trình.
* Thiết bị chống sét lan truyền được thực hiện theo nguyên tắc chống quá điện áp bậc thang. Sóng quá điện áp có dạng xung gia tăng đột ngột ( do sét hay do các thao tác đóng cắt trên lưới), do đó có khả năng gây hư hỏng các thiết bị điện đặc biệt là các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Năng lượng trong một sóng dao động như vậy có thể giảm xuống nhờ 2 lớp cắt sóng và lọc sóng.
*Lớp cắt sóng năng lực cao đặt ở tuyến đầu làm giảm phần lớn năng lượng của sóng.
*Điện áp dư sau khi qua lớp thứ nhất sẽ được giảm đến mức cho phép của thiết bị phía sau nhờ lớp lọc sóng dùng thiết bị biến trở.
Do các thiết bị bảo vệ chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền luôn được cải thiện hàng năm. Do đó cũng quan trọng trong việc cải thiện các dự báo theo các tiêu chuẩn và quy định quốc tế; nhằm cung cấp thông tin chính xác cho các nhà thiết kế hệ thống chống sét cho các công trình và các khu vực công cộng. Các tiêu chuẩn này phải đề ra các quy định và khái niệm chung bao gồm phạm vi áp dụng và đối tượng cần bảo vệ, sự lắp đặt hệ thống chống sét nằm bên ngoài công trình được thực hiện như thế nào. Nói chung tất cả vật liệu, kích thước, kiểu mã của các thiết bị phục vụ cho công việc thiết kế hệ thống chống sét phải được tính toán, tra cứu, chọn lựa đúng theo tiêu chuẩn an toàn của quốc gia đó phát hành.
Dùng phần mềm MATLAB nhập vào các thông số cần thiết để tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho công trình, mật độ Sét hằng năm trong vùng diện tích tập trung tương đương Ac của công trình cần được bảo vệ sẽ giúp xác định sự có cần thiết phải bảo vệ cho công trình hay không.
Trong giai đoạn thiết kế thi công chống sét cho công trình, nhà máy cụ thể dùng thiết bị của INDELEC và sử dụng phần mềm MATLAB cần phải đặc biệt chú ý các vấn đề sau:
¨ Xác định vị trí của tất cả các thành phần trong hệ thống chống sét như kích thước của công trình, vị trí địa hình, địa chất của công trình (nằm đơn độc trên đồi cao,nằm cạnh các công trình khác cao hơn hay thấp hơn ).
¨ Tầm quan trọng của những dịch vụ trong công trình, có người thường xuyên hay không, vật liệu loại gì, có giá trị hay không, có gây ảnh hưởng đối với môi trường không.
¨ Xác định những điểm dể bị sét đánh nhất.
¨ Hình dạng và độ dốc của mái, loại mái, tường và những cấu trúc kim loại khác như các bồn nước, bồn chứa xăng dầu, bơm nước tháp angten.
¨ Xây dựng phương án chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền cho công trình bằng cách so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương án với nhau để tiến hành chọn một phương án thích hợp.
¨ Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho các bộ phận khu vực có khả năng sét đánh vào, dùng phần mềm MATLAB để mô phỏng, từ đó tính vùng bảo vệ cho công trình.
¨ Chọn thiết bị và lắp đặt hệ thống chống sét cho công trình theo tiêu chuẩn an toàn quốc gia PHÁP (NFC 17 –102 7/1995).
¨ Việc lựa chọn các phần tử bảo vệ phải đảm bảo các tiêu chuẩn, độ tin cậy đảm bảo tuổi thọ và khả năng làm việc trong môi trường. Ngoài chỉ tiêu kỹ thuật các phần tử bảo vệ được lựa chọn còn phải bảo đảm tính kinh tế, tùy thuộc vào hoàn cảnh kinh tế của địa phương, tầm quan trọng của công trình cần bảo vệ mà tiến hành đầu tư trang thiết bị cho thỏa đáng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG 10
Chương 1
SÉT VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SÉT
I. SÉT :
Sự hình thành sét :
Sét là một dạng phóng điện tia lửa trong không khí với khoảng cách rất lớn. Quá trình phóng điện có thể xảy ra trong đám mây giông, giữa các đám mây với nhau và giữa đám mây với đất. Ở đây ta chỉ xét sự phóng điện giữa mây và đất.
Có hai loại mây giông :
+ Giông nhiệt: Hình thành từ các luồng khí nóng ẩm bốc lên do sự đốt nóng của ánh nắng mặt trời.
+ Giông front: Hình thành do sự gặp nhau của những luồng không khí nóng ẩm với luồng không khí năng.
Sau khi đạt độ cao nhất định (khoảng vài km trở lên, vùng nhiệt độ âm) luồng không khí ẩm này bị lạnh đi, hơi nước ngưng tụ thành những giọt nước li ti hoặc thành các tinh thể băng và tạo thành các đám mây dông.
Theo kết quả quan trắc từ 80 - 90% các đám mây giông tích điện tích âm bên dưới.
2. Các giai đoạn phát triển của sét :
a) Giai đoạn phóng tia tiên đạo :
Ban đầu xuất phát từ mây giông một tia tiên đạo sáng mờ, phát triển thành từng đợt gián đoạn về phía mặt đất, với tốc độ trung bình khoảng 105 - 106m/s. Kênh tiên đạo là một dòng plasma mật độ điện khoảng 1013 1014 ion/m3, một phần điện tích âm của mây giông tràn vào kênh và phân bố tương đối đều dọc theo chiều dài của nó.
Thời gian phát triển của tia tiên đạo mỗi đợt kéo dài trung bình khoảng 1s.
Thời gian tạm ngưng phát triển giữa 2 đợt khoảng 30 - 90s.
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 thẳng 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 giông và điện tích trong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích trái dấu trên vùng mặt đất phía dưới đám mây giông. Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn đồng nhất thì nơi điện tích tập trung sẽ nằm trực tiếp dưới kênh tiên đạo, nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn khác nhau thì điện tích chủ yếu tập trung ở 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 các tòa nhà cao tầng, cột điện, cây cao bị ướt trong mưa... chính các vùng điện tích tập trung này sẽ định hướng hướng phát triển của tia tiên đạo hướng xuống khi nó đạt đến độ cao định hướng, tia tiên đạo sẽ phát triển theo hướng có điện trường lớn nhất. Do đó các 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 từ đỉnh của nó nơi các diện tích trái dấu tập trung nhiều cũng sẽ đồng thời xuất hiện dòng tiên đạo phát triển hướng lên đám mây giông. Chiều dài của kênh tiên đạo từ dưới lên này tăng theo độ cao của vật dẫn và tạo điều kiện dễ dàng cho sự định hướng của sét vào vật dẫn đó.
Người ta lợi dụng tính chất chọn của sét để bảo vệ chống sét đánh thẳng cho các công trình bằng cách dùng các thanh kim loại hay dây thu sét bằng kim loại được nối đất tốt, đặt cao hơn công trình cần bảo vệ để hướng sét đánh vào đó mà không phóng vào công trình.
Khi tia tiên đạo hướng xuống gần mặt đất hay tia tiên đạo hướng lên, thì trong khoảng 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 mật độ 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 điện tích cảm ứng tràn vào dòng ngược mang điện thế của đất làm cho cường độ trường đầu dòng tăng lên gây ion hóa mãnh liệt và cứ như vậy dòng plasma điện dẫn cao 1016 - 1019 ion/m3 tiếp tục phát triển ngược lên trên theo đường dọn sẵn bởi kênh tiên đạo. Đây là sự phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu. Vì mật độ điện tích caođốt nóng mãnh liệt cho nên tia phóng điện chủ yếu sáng chói ( đó chính là chớp ).
Tốc độ phát triển của kênh phóng điện ngược vào khoảng 1,5 . 107 1,5.108 m/s tức là nhanh gấp trên trăm lần tốc độ phát triển của kênh tiên đạo. Khi kênh phóng điện chủ yếu lên tới đám mây thì số điện tích còn lại của đám mây sẽ theo kênh phóng điện chạy xuống đất và tạo nên dòng điện có trị số nhất định.
Kết quả quan trắc cho thấy rằng: phóng điện sét thường xảy ra nhiều lần kế tiếp nhau trung bình là 3 lần. Các lần phóng điện sau có dòng tiên đạo phát triển liên tục ( không phải từng đợt như lần đầu ), không phân nhánh và theo đúng qũy đạo của lần đầu nhưng với tốc độ cao hơn ( 2. 106m/s). Điều này được giải thích: đám mây giông có thể có nhiều trung tâm điện tích khác nhau hình thành do các dòng không khí xoáy trong mây. Lần phóng điện đầu tiên dĩ nhiên sẽ xảy ra giữa đất và trung tâm điện tích có cường độ điện trường cao nhất. Trong giai đoạn phóng điện tiên đạo thì hiệu điện thế giữa các trung tâm này vơí các trung tâm khác không thay đổi và ít có ảnh hưởng qua lại. Nhưng khi kênh phóng điện chủ yếu đã lên đến mây thì trung tâm điện tích đầu tiên của đám mây thực tế mang điện thế của đất, điều này làm cho hiệu thế giữa trung tâm điện tích đã phóng tới trung tâm điện thế lân cận tăng lên và có thể dẫn đến phóng điện giữa chúng với nhau. Trong khi đó thì kênh phóng điện cũ vẫn còn một điện dẫn nhất định do sự khử ion chưa hoàn toàn, nên phóng điện tiên đạo lần sau theo đúng quỹ đạo đó, liên tục và với tốc độ lớn hơn lần đầu.
Hình 2: Các giai đoạn phóng điện sét và biến
thiên của dòng điện sét theo thời gian.
a – Giai đoạn phóng điện tiên đạo.
b – Tiên đạo đến gần mặt đất hình thành khu vực ion hóa mãnh liệt.
c – Giai đoạn phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu.
d – Phóng điện chủ yếu kết thúc.
3. Các thông số sét :
Khi tính toán bảo vệ chống sét thông số chính cần chú ý là dòng điện sét có phạm vi giới hạn rất rộng, biên độ dòng sét có thể lên đến 200-300 KA. Tuy nhiên phần lớn trường hợp gặp sét đánh ở trị số 50 KA, sét có dòng điện từ 100 KA trở lên rất hiếm xảy ra. Do đó trong tính toán thường lấy dòng điện sét bằng 50 KA.
Dòng điện sét có dạng một sóng xung. Thường trong khoảng vài ba micro giây dòng điện tăng nhanh đến trị số cực đại tạo thành phần đầu sóng, sau đó giảm chậm trong khoảng 20 - 100 s tạo nên phần đuôi sóng.
Các thông số chủ yếu :
¨ Biên độ dòng sét : là giá trị lớn nhất của dòng điện sét.
¨ Thời gian đầu sóng (tds) : là thời gian dòng sét tăng từ 0 đến giá trị cực đại.
¨ Độ dốc dòng điện sét : a = dis/dt
¨ Độ dài dòng điện sét (ts) : là thời gian từ đầu dòng điện sét đến khi dòng điện giảm bằng 1/2 biên độ.
a) Biên độ dòng sét và xác suất xuất hiện :
Dòng điện sét có trị số lớn nhất vào lúc kênh phóng điện chủ yếu đến trung tâm điện tích của đám mây giông.
Để đo biên độ dòng sét người ta dùng rộng rãi hệ thống điện thiết bị ghi từ.
Xác suất xuất hiện dòng sét có thể tính gần đúng theo công thức :
¨ Cho vùng đồng bằng : VI = e-Is/26 = 10-is/60
¨ Cho vùng núi cao : VI = 10-Is/30
b) Độ dốc đầu sóng dòng điện sét (a) và xác suất xuất hiện :
Để đo độ dốc dòng điện sét người ta thường dùng một khung bằng dây dẫn nối vào một hoa điện kế.
Xác suất xuất hiện độ dốc có thể tính theo:
+ Cho vùng đồng bằng : Va = e-a/15,7 = 10 -a/36
+ Cho vùng núi cao : Va = 10-a/18
c) Cường độ hoạt động của sét :
Cường độ hoạt động của sét được biểu thị bằng số ngày trung bình có dông sét hàng năm hoặc bằng tổng số giờ trung bình có dông sét hàng năm.
Số lần sét đánh trong một năm vào công trình :
( W+3hx)(L+3hx)n
N =
106
trong đó :
W:chiều rộng của công trình
L:chiều dài của công trình
hx:chiều cao tính toán của công trình
n:số lần sét đánh trung bình trên 1km2 trong năm xảy ra ở địa phương
Mật độ của sét là số lần sét đánh trung bình trên một đơn vị diện tích mặt đất (1km2) trong một ngày sét.
Cường độ sét cũng như mật độ sét thay đổi theo vùng lãnh thổ.
4. Các tác hại do sét :
a) Khi sét đánh trực tiếp :
Do năng lượng của một cú sét lớn nên sức phá hoại của nó rất lớn khi một công trình bị sét đánh trực tiếp có thể bị ảnh hưởng đến độ bền cơ khí, cơ học của các thiết bị trong công trình, nó có thể phá hủy công trình, gây cháy nổ...trong đó :
· Biên độ dòng sét ảnh hưởng vấn đề quá điện áp xung và ảnh hưởng đến độ bền cơ khí của các thiết bị trong công trình.
· Thời gian xung sét ảnh hưởng đến vấn đề quá điện áp xung trên các thiết bị.
· Thời gian tồn tại của xung sét thì ảnh hưởng đến độ bền cơ học của các thiết bị hay công trình bị sét đánh.
· Ngoài ra, khả năng cháy nổ cũng xảy ra rất cao đối với công trình bị sét đánh trực tiếp.
b) Ảnh hưởng do sự lan truyền sóng điện từ gây bởi dòng điện sét :
Khi xảy ra phóng điện sét sẽ gây nên một sóng điện từ tỏa ra xung quanh với tốc độ rất lớn, trong không khí tốc độ của nó tương đương tốc độ ánh sáng. Sóng điện từ truyền vào công trình theo các đường dây điện lực, thông tin... gây quá điện áp tác dụng lên các thiết bị trong công trình, gây hư hỏng đặc biệt đối với các thiết bị nhạy cảm: thiết bị điện tử, máy tính cũng như mạng máy tính ... gây ra những thiệt hại rất lớn.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG CHỐNG :
Các tác hại do sét gây ra rất lớn nên đặt ra vấn đề phòng chống sét, mà nguyên lý cơ bản dựa vào đặc tính chọn lọc điểm đánh của sét.
Rõ ràng rằng, tia tiên đạo hướng lên càng sớm thì nó sẽ gặp tia tiên đạo hướng xuống càng sớm và bắt đầu một cú sét cũng như xác định điểm bị sét đánh. Một kim thu sét có các điều kiện thích hợp sẽ khởi đầu tia phóng điện lên, bao gồm :
· Hình dạng của kim (nhọn).
· Sự tồn tại các electron ban đầu đúng thời điểm.
· Sức mạnh của trường điện từ.
· Hiệu quả của hệ thống nối đất.
1. Chống sét đánh trực tiếp :
Có hai loại bảo vệ chính trong việc chống sét đánh trực tiếp:
· Thanh chống sét (thanh đơn giản hay thanh với thiết bị kích).
· Đai và lưới thu sét.
A. Chống sét kim :
Một hệ thống chống sét dùng kim gồm :
¨ Kim thu sét gắn trên đỉnh của một cột nâng đặt trên đỉnh cao nhất của tòa nhà được bảo vệ.
¨ Một hay hai dây dẫn xuống nối từ kim xuống đất.
¨ Một hay hai hệ thống nối đất để tản dòng điện sét vào đất.
a. Kim Franklin (kim đơn giản) :
Có phạm vi bảo vệ nhỏ, hình dáng bên ngoài không hấp dẫn, khó khăn và tốn nhiều thời gian để đặt trang thiết bị, ít tin tưởng trong vận hành, mức độ hiệu quả không rõ rệt, khá đắt tiền.
b. Kim với thiết bị kích :
Có nhiều loại của nhiều hãng khác nhau, trong phạm vi đề tài này chỉ đề cập đến kim PREVECTRON một sản phẩm của hãng INDELEC (Pháp). PREVECTRON là một thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo, với một thiết bị tự động kích phóng điện tích. Nó được dùng khi đòi hỏi một vùng bảo vệ rộng.
B. Đai và lưới chống sét :
Hệ thống bảo vệ này được thành lập từ một mạng lưới kim nhỏ (30 - 50cm) và các dây dẫn dọc hay ngang được nối với một số điện cực đất. Hệ thống này chỉ bảo vệ khép kín cho một tòa nhà.
2. Chống ảnh hưởng của sét lan truyền :
Để chống ảnh hưởng lan truyền từ dây điện lực hay thông tin, người ta lắp đặt một hệ thống cắt và lọc sét trước khi các đường dây này đi vào công trình.
Chương 2
TIÊU CHUẨN CHỐNG SÉT NFC 17-102
( Dùng loại thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo )
Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin cho các nhà thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho các công trình ( nhà máy, cao ốc...) và các khu vực rộng dùng loại thu và dẫn sét tạo tia tiên đạo.
Hiện tượng sét là hiện tượng thiên nhiên, do đó không thể đảm bảo độ an toàn tuyệt đối cho các cấu trúc cần bảo vệ. Tuy nhiên, hệ thống bảo vệ chống sét thiết kế và lắp đặt đúng theo tiêu chuẩn này sẽ đảm bảo độ an toàn cao nhất cho công trình, giảm đến mức thấp nhất các tác hại của sét.
Việc quyết định thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho công trình phụ thuộc vào yếu tố sau: khả năng sét tại vùng đó và tác hại của sét đối với công trình. Một số công trình cần có hệ thống bảo vệ chống sét là:
· Công trình công cộng thường xuyên có nhiều người.
· Các tháp cao, ống khói...
· Công trình chứa vật liệu dễ cháy, dễ nổ.
Trong giai đoạn thiết kế, thi công công trình cần phải đặc biệt chú ý các vấn đề sau đây:
· Cân nhắc, lựa chọn các cấu trúc trong công trình cần phải bảo vệ chống sét, trong đó phải có ý kiến của các nhà chuyên môn: kiến trúc sư, kỹ sư, nhà lắp đặt...
· Cân nhắc, lợi dụng các kết cấu tự nhiên có sẵn trong công trình để lắp đặt hệ thống chống sét.
I. CÁC QUY ĐỊNH VÀ KHÁI NIỆM CHUNG :
1. Phạm vi áp dụng và đối tượng :
a. Phạm vi áp dụng :
Tiêu chuẩn này được áp dụng trong công việc bảo vệ chống sét cho các công trình thông thường ( cao ốc, nhà máy...) có độ cao nhỏ hơn 60m và các khu vực rộng dùng loại dẫn sét tạo tia tiên đạo. Tiêu chuẩn này đề cập vấn đề bảo vệ chống lại tác hại điện gây bởi dòng sét khi đi qua hệ thống chống sét.
* Ghi chú :
1. Tiêu chuẩn này không đề cập đến vấn đề bảo vệ các thiết bị điện, điện tử chống lại hiện tượng quá điện áp xung trên nguồn điện dẫn vào các công trình.
2. Có một số tiêu chuẩn khác để đề cập việc bảo vệ chống sét dùng các loại kim thu sét thông thường, đai hoặc lưới thu sét. Ngoài ra một số ngành như xây dựng, dịch vụ công cộng, cứu hỏa cũng có một số quy định đặc thù của ngành mình.
b. Nội dung chủ yếu :
Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin và những cơ sở khoa học để thiết kế, lắp đặt, kiểm tra và bảo vệ hệ thống chống sét dùng loại dẫn sét tạo tia tiên đạo. Mục đích của hệ thống chống sét này là bảo vệ an toàn cho người và vật chất một cách cao nhất.
2. Các tiêu chuẩn tham khảo :
Tiêu chuẩn này ra đời khi bổ sung và chỉnh lý từ các tiêu chuẩn trước đây, và tại thời điểm xuất bản, tiêu chuẩn này là thời điểm hiện hành.
Các tiêu chuẩn trước đây là:
· NFC 15-100 ( tháng 5/1991)
· NFC 90-120 ( tháng 10/1983)
· NFC 17-100 ( tháng 2/1987)
3. Các thành phần của hệ thống bảo vệ chống sét :
Một hệ thống bảo vệ chống sét bao gồm các thành phần lắp bên ngoài công trình và nếu cần thiết còn có các thành phần nằm bên trong công trình.
* Các thành phần bên ngoài của một hệ thống chống sét:
· Một hay nhiều đầu thu sét tạo tia tiên đạo .
· Một hay nhiều dây dẫn sét .
· Một hộp kiểm tra cho mỗi dây dẫn sét .
· Một khớp nối có thể cách ly giữa hệ thống nối đất chống sét với các hệ thống nối đất khác trong công trình .
· Một đầu nối đất cho mỗi dây dẫn sét .
· Một hay nhiều dây dẫn nối các đầu nối đất với nhau .
· Một hay nhiều thanh cân bằng thế .
· Một hay nhiều thanh cân bằng thế nối với chống sét của trụ angten.
* Các thành phần bên trong hệ thống chống sét :
¨ Một hay nhiều dây cân bằng thế .
¨ Một hay nhiều thanh cân bằng thế .
¨ Nối đất của hệ thống nối đất của công trình .
¨ Dây nối đất chính .
¨ Một hay nhiều thiết bị chống quá điện áp xung .
II. SỰ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CHỐNG SÉT NẰM BÊN NGOÀI CÔNG TRÌNH
1. Tổng quan :
+ Giai đoạn thiết kế :
Giai đoạn này bao gồm các công việc lựa chọn cấp bảo vệ dự trù, vị trí đặt đầu kim thu sét, đường đi của dây dẫn sét, vị trí và kiểu của hệ thống nối đất.
Các yêu cầu về kiến trúc, mỹ thuật phải được chú ý khi thiết kế hệ thống chống sét. Tuy nhiên, đôi khi điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả của hệ thống chống sét.
+ Giai đoạn khảo sát :
Giai đoạn này chia làm 2 phần :
a/ Đánh giá khả năng sét đánh vào công trình và lựa chọn cấp bảo vệ cho công trình .
b/ Xác định vị trí của tất cả các thành phần trong hệ thống chống sét.
¨ Kích thước của công trình.
¨ Vị trí địa lý của công trình ( nằm đơn độc trên đồi cao, nằm cạnh các công trình khác cao hơn hay thấp hơn...).
¨ Tần số và số lượng người làm việc trong công trình.
¨ Ảnh hưởng của sét đối với con người.
¨ Những khó khăn khi đến gần công trình để sơ tán, cấp cứu...
¨ Tầm quan trọng của những dịch vụ trong công trình.
¨ Người và vật chất thường có mặt trong công trình ( có người thường xuyên, vật liệu loại gì, có giá trị hay không...?).
¨ Hình dạng và độ dốc của mái.
¨ Loại mái, tường và những cấu trúc tăng cường.
¨ Các phần kim loại của mái và một số cấu trúc kim loại khác bên ngoài của công trình ( bồn nước, bơm nước, tháp ăng-ten...)
¨ Máng và ống thoát nước của mái.
¨ Những phần quan trọng của công trình ( phòng làm việc của lãnh đạo, phòng thiết bị đất nền...) và tính chất của các vật liệu xây dựng công trình.
¨ Những điểm dễ bị sét đánh nhất của công trình.
¨ Vị trí của những đường ống điện, nước, gaz... của công trình.
¨ Những vật chướng ngại ảnh hưởng đến đường đi của sét ( đường dây điện trên không, hàng rào kim loại, cây cao...).
¨ Điều kiện môi trường gây nên sự ăn mòn các phần tử của hệ thống chống sét ( bụi, ẩm, muối, acid...).
Trong công trình, điểm dễ bị sét đánh nhất là điểm rất quan trọng, những điểm đó có thể là tháp cao, ống khói, máng nước, các góc, đỉnh mái...
2. Hệ thống đầu thu sét :
a. Nguyên tắc chung :
Một đầu thu sét tạo tia tiên đạo bao gồm một kim thu sét trung tâm có đầu nối với dây dẫn sét, một thiết bị ion hóa để tạo tia tiên đạo.
Vùng bảo vệ của loại đầu thu sét tạo tia tiên đạo được tính toán ở phần sau . Độ lợi về thời gian tạo đường dây dẫn sét tiên đạo của loại đầu thu sét tạo tia tiên đạo được trình bày ở phần b.
b. Độ lợi về thời gian tạo đường dẫn sét (T):
Một đầu thu sét loại tạo tia tiên đạo được đặc trưng bằng độ lợi về thời gian tạo ra đường dẫn sét chủ động của nó. Đại lượng này được xác định khi so sánh thời gian tạo ra đường dẫn sét về phía trên của một đầu thu sét tạo tia tiên đạo và một kim thu sét thông thường ở trong cùng một điều kiện sét.
T = TSK - TESE
Trong đó :
TSK : là thời gian tạo ra đường dẫn sét về phía trên của một kim thu sét thông thường.
TESE : là thời gian tạo ra đường dẫn sét về phía trên của một đầu thu sét loại tạo tia tiên đạo.
c. Kiểm tra đánh giá đầu thu sét tạo tia tiên đạo :
Quá trình kiểm tra đòi hỏi xác định độ lợi về thời gian tạo ra đường dẫn sét của chúng.
Các điều kiện giông bão thực tế được tạo nên trong phòng thí nghiệm cao áp.
d. Xác định vị trí đặt đầu thu sét :
Bán kính bảo vệ của đầu thu sét được tính như sau :
RP = khi h 5 m (1)
Trong đó: h là độ cao của đầu thu sét so với mặt bằng đặt đầu thu sét.
D = 20m đối với cấp bảo vệ là cấp 1.
D = 45m đối với cấp bảo vệ là cấp 2.
D = 60m đối với cấp bảo vệ là cấp 3.
L = V (m/s).T (s) (2)
Khi h < 5m tra bảng tìm được bán kính bảo vệ .
e. Vật liệu và kích thước :
Phần dẫn dòng sét của đầu thu sét phải làm bằng đồng, đồng hợp kim hay thép không gỉ. Kim thu sét trung tâm có tiết diện ít nhất là 120 mm2.
Đỉnh của đầu thu sét tạo tia tiên đạo phải đặt cao hơn ít nhất là 2m so với mặt bằng công trình cần bảo vệ, bao gồm cả các tháp angten, làm lạnh, hồ nước năm trên công trình.
Những yêu cầu về kiến trúc phải luôn được chú ý khi lắp đặt hệ thống chống sét. Thông thường nên đặt đầu thu sét tại các vị trí cao nhất trên công trình, chẳng hạn như :
· Đỉnh của mái dốc.
· Trên mái bằng của phòng đặt thiết bị quan trọng.
· Đầu hồi của các nhà xưởng.
· Trên đỉnh ống khói.
Dây dẫn sét được nối với đầu thu sét bằng những khớp nối đặc biệt có khả năng tiếp xúc tốt và chống ăn mòn cao.
Nếu một công trình cần nhiều đầu thu sét thì có thể nối chúng với nhau bằng những vật liệu thích hợp trong bảng dây dẫn sét, ngoại trừ vị trí của chúng yêu cầu phải vòng lớn hơn 1,5m.
3. Trụ đỡ :
Độ cao của đầu dây dẫn sét so với công trình phụ thuộc vào trụ đỡ. Nếu trụ đỡ của đầu thu sét có dây neo bằng loại dây dẫn điện, thì phải nối điểm cuối cùng của dây neo với dây dẫn sét bằng những vật liệu trình bày trong bảng dây dẫn sét.
4. Dây dẫn sét :
a. Nguyên tắc chung :
Dây dẫn sét có tác dụng dẫn dòng sét xuống hệ thống nối đất. Dây dẫn sét nên đặt bên ngoài công trình, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt.
b. Số lượng dây dẫn sét :
Một đầu thu sét tối thiểu phải có một dây dẫn sét. Trong các trường hợp sau đây thì yêu cầu phải có hai dây dẫn sét.
· Khi hình chiếu đứng của dây dẫn sét lớn hơn hình chiếu bằng của nó.
· Khi đầu thu sét được lắp trên cấu trúc cao hơn 28m.
c. Đường đi của dây dẫn sét :
Dây dẫn sét phải được nối vào hệ thống nối đất tại chỗ chúng gần nhau nhất và càng trực tiếp càng tốt.
d l l
d
Đường đi của dây dẫn sét càng thẳng càng tốt, nếu phải uốn cong thì phải tránh việc uốn cong đột ngột, bẻ góc đột ngột về phía trên và bán kính của đoạn uốn cong không được nhỏ hơn 20 cm.
Dây dẫn sét không được đi dọc theo hay ngang qua đường dây điện lực. Trong trường hợp bất khả kháng thì phải đặt dây điện trong các vỏ bọc kim loại và đặt chúng cách xa dây dẫn sét tối thiểu là 1m và vỏ kim loại của dây điện lực phải được nối với dây dẫn sét.
Dây dẫn sét không được đi vòng qua lan can hay các cấu trúc nhô ra ngoài công trình. Tuy nhiên dây dẫn sét có thể vượt lên cao dưới 40cm và góc vượt phải nhỏ hơn 45o.
Dây dẫn sét phải được cố định chắc chắn khoảng 3 kẹp giữ mỗi mép và kẹp giữ phải không gây ảnh hưởng đến cấu trúc công trình. Tất cả các dây dẫn sét nên được nối với nhau và nên tránh việc khoan vào dây dẫn sét.
Dây dẫn sét trước khi tiếp xúc với hệ thống nối đất phải được bọc bằng vỏ kim loại hay vật liệu chịu nhiệt cao trong khoảng 2m kể từ mặt đất.
d. Trường hợp dây dẫn sét đặt bên trong công trình :
Khi dây dẫn sét không thể đặt bên ngoài công trình thì có thể đặt chúng trong những ống cách ly bằng vật liệu chống cháy có tiết diện lớn hơn 2000 mm2 và đặt chúng nằm hoàn toàn hay một phần trong công trình. Trong trường hợp này phải tuân theo các tiêu chuẩn ở phần 2 hay 3 của tiêu chuẩn này.
e. Trường hợp công trình được bao bọc bằng những tấm kim loại hay đá hay các loại vật liệu khác :
Dây dẫn sét nên đặt phía sau các tấm bao bọc đó và gắn chắc chắn vào tường hay cột. Trong trường hợp các tấm bao bọc là kim loại thì phải nối chúng vào dây dẫn sét một cách chắc chắn.
* Vật liệu làm dây dẫn sét và kích thước yêu cầu:
Dây dẫn sét có thể là cáp tròn hay dẹp hay cáp nhiều sợi. Tiết diện thực của chúng phải lớn hơn hay bằng 50 mm2 và được trình bày trong bảng:
DÂY DẪN SÉT
Vật liệu Tính chất, gợi ý khi dùng Kích thước tối thiểu
Dây đồng trần điện phân mạ thiếc Tính dẫn tốt và chống ăn mòn cao Dây dẹp 30x2mm . Dây tròn đường kính 8mm .
Cáp nhiều sợi 30 x3,5mm
Thép không rỉ 18/10-304 Chống ăn mòn cao Dây dẹp 30x2mm
Dây tròn đường kính 8mm
Nhôm A5/L Được dùng khi dây dẫn sét gắn lên bề mặt nhôm Dây dẹp 30x3mm.Dây tròn đường kính 10mm.
Không được dùng cáp bọc hay cáp đồng trục để dẫn sét. Không được bọc cách ly dây dẫn sét ngoại trừ trường hợp đặt trong môi trường ăn mòn cao.
* Ghi chú :
· Dây đồng mạ thiếc có tính dẫn và chống ăn mòn cao được khuyến khích sử dụng.
· Bởi vì dòng sét có dạng xung và có tần số cao nên dây dẫn dẹp sẽ dẫn dòng sét tốt hơn .
f. Kẹp kiểm tra/ Điểm kiểm tra :
Mỗi dây dẫn sét phải có kẹp kiểm tra gắn ở độ cao 2m so với mặt đất để cách ly các cấu trúc khác của công trình khi kiểm tra điện trở tiếp đất. Trong trường hợp dây dẫn sét gắn vào cấu trúc kim loại của công trình ( cột thép, khung thép, vỏ bọc kim loại...) thì kẹp kiểm tra phải được gắn vào vị trí giữa hệ thống nối đất và chân công trình.
g. Bộ đếm sét :
Bộ đếm sét được gắn trực tiếp vào dây dẫn sét phía trên kẹp kiểm tra và có độ cao khoảng 2m.
h. Các thành phần tự nhiên :
Một số thành phần của công trình như khung nhà thép, cột... có thể được dùng để thay thế hay bổ sung cho dây dẫn sét.
+ Các thành phần tự nhiên dùng thay thế cho dây dẫn sét:
Nói chung khung nhà thép có thể dùng thay thế dây dẫn sét khi chúng đảm bảo dẫn điện liên tục và có điện trở nhỏ hơn 0,01Ohm. Trong trường hợp này kim thu sét gắn trực tiếp vào khung nhà và phần chân của khung nhà nối với hệ thống nối đất. Việc sử dụng các thành phần tự nhiên sẽ đảm bảo tốt hơn các yêu cầu về cân bằng điện thế.
+ Các thành phần tự nhiên dùng bổ sung cho dây dẫn sét :
· Khung thép dẫn điện liên tục, các thành phần khác như :các cấu trúc thép, cốt thép của bê tông , cột thép, dây thép nằm trong tường.
· Các vỏ bọc kim loại bên ngoài công trình.
· Các ống kim loại và bồn bể dày hơn 2mm.
5. Hệ thống nối đất :
a. Tổng quan :
Mỗi dây dẫn sét phải sử dụng một hoặc hai điểm nối đất. Để tản nhanh dòng sét và giảm thiểu việc quá điện áp nguy hiểm trong vùng bảo vệ, hình dáng và kích thước của hệ thống nối đất cùng với giá trị điện trở nối đất phải phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn này.
Hệ thống nối đất phải đạt được yêu cầu sau :
¨ Hệ thống phải có điện trở nhỏ hơn hay bằng 10 và phải đo trong trường hợp cách ly với các cấu trúc khác.
¨ Tổng trở sóng và cảm kháng của hệ thống nối đất phải có giá trị thấp để giảm thiểu ảnh hưởng điện động, làm giảm ảnh hưởng gia tăng điện xảy ra trong khi có phóng điện, với yêu cầu này, hệ thống nối đất nên sử dụng bằng những cọc và thanh dài.
Việc dùng những cọc chôn sâu trong lòng đất thì không thuận lợi lắm ngoại trừ đất có điện trở suất cao.
Tuy nhiên hệ thống nối đất sẽ có tổng trở sóng cao khi chúng được chôn sâu quá 20m. Trong trường hợp này phải sử dụng một số lớn những cọc đứng và thanh ngang và chúng phải nối với nhau.
Tương tự như vậy, đồng nên được sử dụng làm hệ thống nối đất thay cho thép.
Cấu tạo và hình dáng của hệ thống nối đất theo tiêu chuẩn này giống như tiêu chuẩn NFC15 - 100.
Ngoại trừ những trường hợp không thể thực hiện được, hệ thống nối đất phải đặt bên ngoài công trình.
b. Các hình thức nối đất :
Hình thức và kích thước hệ thống nối đất phụ thuộc vào điện trở suất của vùng nối đất.
Điện trở suất của đất có thể đo trực tiếp bằng các thiết bị chuyên dùng hoặc có thể xác định như sau.
Khi điện trở suất của đất được xác định, chiều dài của hệ thống nối đất được tính như sau :
L = 2/R
Trong đó :
(m) : Điện trở suất của đất.
R () : Điện trở của hệ thống nối đất.
L (m) : Chiều dài của hệ thống nối đất.
Với mỗi dây dẫn sét, hệ thống nối đất ít nhất phải bao gồm:
¨ Dây dẫn có tiết diện và vật liệu giống như dây dẫn sét, chế tạo thành hệ thống chân quạ và được chôn sâu 50 80 cm.
¨ Hệ thống cọc đóng thẳng đứng với chiều dài tổng cộng ít nhất là 6m và được sắp xếp bố trí theo đường thẳng hoặc hình tam giác và các cọc cách nhau ít nhất bằng chiều dài của cọc và được nối với nhau bằng dây dẫn phù hợp chôn sâu ít nhất 50 cm.
* Bảng điện trở suất của đất :
Loại đất Điện trở suất của đất (m)
Đất bùn lầy đến 30
Đất phù sa 20 100
Đất mùn 10 150
Đất than bùn ẩm 5 100
Đất sét mềm 50
Đất sét lẫn vôi 100 200
Đất cát sét 50 500
Đất cát có tính silicát 200 3000
Đất đá trần 1500 3000
Đất đá có cơ bao phủ 300 500
Đất đá vôi mềm 100 300
Đất đá vôi cứng 1000 5000
Đất đá vôi nứt nẻ 5001000
B
D : Dây dẫn sét
B : Móng kim loại của công trình
C : Hệ thống nối đất chống sét
d. Biện pháp giảm điện trở của hệ thống nối đất chống sét :
Khi điện trở suất của đất quá cao không thể đạt được điện trở hệ thống nối đất chống sét R 10 (đối với cấp bảo vệ tiêu chuẩn), có thể dùng một số biện pháp sau đây để làm giảm bớt điện trở nối đất :
¨ Tăng cường thêm một số chất làm giảm điện trở suất của đất (muối, than).
¨ Tăng cường thêm một số cọc nối đất.
¨ Tăng cường một số điểm nối đất và nối chúng lại với nhau.
¨ Ap dụng các phương pháp để làm tăng khả năng tản dòng sét của hệ thống tiếp dài.
Khi tất cả các biện pháp trên cũng không đạt được điện trở của hệ thống nối đất nhỏ hơn hay bằng 10 thì có thể chấp nhận rằng hệ thống nối đất có thể tản dòng sét an toàn khi chúng có độ dài lớn hơn 100 m chôn trên đất và mỗi thanh hay cọc không dài quá 20 m.
e. Liên kết các điểm nối đất lại với nhau :
Khi công trình có nhiều điểm nối đất thì có thể liên kết các điểm nối đất này lại với nhau bằng dây dẫn tiêu chuẩn (trình bày trong bảng tiêu chuẩn dây). Việc liên kết các điểm nối đất phải đảm bảo dễ dàng cách ly chúng bằng những thiết bị đặc biệt để có thể dễ dàng cách ly để kiểm tra từng hệ thống. Dây dẫn nối chúng với nhau khi đi trong công trình phải tránh những điểm uốn cong để không ảnh hưởng lên các thiết bị và hệ thống cáp trong công trình.
Khi có nhiều cấu trúc nằm trong vùng bảo vệ thì hệ thống nối đất chống sét có thể nối vào hệ thống nối đất đẳng thế của các cấu trúc nằm trong công trình.
f. Khoảng cách an toàn trong đất :
Các thành phần của hệ thống nối đất chống sét phải có khoảng cách tối thiểu với những vật dẫn điện, ống dẫn bằng kim loại (chôn ngầm) như bảng sau:
Vật dẫn Khoảng cách an toàn tối thiểu
đất 500 m đất > 500 m
Vật dẫn điện HAT 0,5 0,5
Vật dẫn có vỏ kim loại
LV không nối đất 2 5
Hệ thống nối đất LV 10 2,0
Đường ống dẫn ga 2 5
Khoảng cách an toàn trên chỉ áp dụng với các vật dẫn kim loại và không nối vào dây dẫn cân bằng điện thế và không đòi hỏi với các vật dẫn không kim loại.
g. Vật liệu dùng làm hệ thống nối đất :
Vật liệu Tính năng Tiết diện tối thiểu
Đồng trần hoặc mạ thiếc
Điện thế thấp và chống ăn mòn tốt - Cáp dẹp : 30 x 2 mm
- Cáp tròn : đường kính 8 mm
- Lưới dây : tiết điện 10 mm2
- Cọc : đường kính 25 mm, dài 1m
- Thanh dạng ống : đường kính ngoài 25 mm ,dài 1m.
Thép mạ đồng - Cọc : đường kính 15 mm, dài 1m
Thép không rỉ Chống ăn mòn tốt - Cáp dẹp : 30 x 2 mm
- Cáp tròn : đường kính 10 mm
- Cọc : đường kính 10 mm
Thép mạ
Gavanized Chống ăn mòn kém - Cáp dẹp : 30 x 2 mm
- Cáp tròn : đường kính 10 mm
- Cọc : đường kính 10 mm, dài 2m
6.Vấn đề ăn mòn :
Hệ thống chống sét thường bị ăn mòn do ảnh hưởng của môi trường (không khí ẩm, muối...), việc tiếp xúc giữa hai loại vật dẫn kim loại khác nhau cộng với hiện tượng điện giải xảy ra do ảnh hưởng của môi trường cũng góp phần ăn mòn kết cấu của hệ thống chống sét. Do đó phải có những biện pháp để giảm độ ăn mòn .
Một số biện pháp giảm độ ăn mòn :
¨ Tránh dùng những kim loại không phù hợp trong môi trường ăn mòn.
¨ Tránh nối hai vật dẫn bằng kim loại khác nhau bằng khớp nối gavanized.
¨ Dùng vật dẫn có tiết diện thích hợp và có tính chất ăn mòn cao.
¨ Dùng vật dẫn mạ bằng kim loại chống ăn mòn.
Để đạt được các yêu cầu trên cần tuân thủ các yêu cầu sau :
¨ Sử dụng vật liệu có tiết diện tối thiểu như đã trình bày .
¨ Vật dẫn bằng nhôm không được chôn hoặc gắn trực tiếp vào bêtông, trừ khi có vỏ bọc chắc chắn.
¨ Vật dẫn đồng và nhôm không nên nối với nhau. Nếu không thể phải dùng khớp nối thích hợp.
¨ Vật dẫn ( dây cáp,cọc...) bằng đồng thích hợp làm hệ thống nối đất, trừ trong trường hợp môi trường có tính chất acid cao.
¨ Khi môi trường có tính acid hoặc có hơi Amoniac, cần mạ chống mòn cho các thiết bị của hệ thống chống sét.
7. Vấn đề nối đẳng thế các phần kim loại của công trình và việc lắp đặt hệ thống chống sét :
a. Tổng quan :
¨ Khi dòng điện sét đi qua dây dẫn sét, có một sự chênh lệch điện thế giữa dây dẫn sét với các cấu trúc kim loại đặt nối đất bên cạnh. Sự phóng điện nguy hiểm có thể xảy ra giữa dây dẫn sét và những bộ phận kim loại này.
¨ Phụ thuộc vào khoảng cách giữa dây dẫn sét với những bộ phận kim loại nối đất khác mà việc nối đẳng thế cần hay không cần thiết. Khoảng cách tối thiểu giữa chúng mà không xảy ra sự phóng điện nguy hiểm gọi là khoảng cách an toàn.
¨ Khoảng cách an toàn phụ thuộc vào những yếu tố như: cấp bảo vệ, số dây dẫn sét, khoảng cách từ điểm nối đất đến các bộ phận kim loại đó.
¨ Thông thường rất khó khăn khi thực hiện việc cách điện các bộ phận kim loại này với dây dẫn sét ( do không thể đảm bảo khả năng cách điện, nhất là về lâu dài ). Do đó lựa chọn phương án nối đẳng thế chúng với hệ thống chống sét là ưu việt hơn. Tuy nhiên việc nối đẳng thế không thực hiện với các loại ống dẫn chất gây cháy, gây nổ... trong trường hợp này nên đưa dây dẫn sét càng xa hơn so với khoảng cách an toàn càng tốt .
b. Phương pháp nối đẳng thế :
Việc nối đẳng thế được thực hiện tại bất cứ nơi nào có thể, tại điểm gần dây dẫn sét nhất của phần kim loại nối đất, để đảm bảo tạo một điện thế cân bằng giữa dây dẫn sét và cấu trúc kim loại bên cạnh. Vật liệu dùng nối đẳng thế là những thanh cân bằng thế hoặc dây cân bằng thế và có thể đặt trên tường hoặc bên trong công trình. Trường hợp không thể thực hiện được thì có thể sử dụng các thiết bị chống quá điện áp xung.
c. Khoảng cách an toàn :
Là khoảng cách tối thiểu mà không xảy ra hiện tượng phóng điện nguy hiểm giữa dây dẫn sét và các cấu trúc kim loại nối đất bên cạnh.
Sự phóng điện nguy hiểm sẽ không xảy ra khi khoảng cách d giữa các bộ phận kim loại của hệ thống chống sét với các cấu trúc kim loại nối đất khác lớn hơn giá trị S trong đó S là khoảng cách an toàn và được tính như sau :
l(m)
S(m) = Nki x -------
Km
Trong đó :
N : Hệ số phụ thuộc vào số dây dẫn sét của kim thu sét
· N = 1 khi có 1 dây dẫn sét
· N = 0,6 khi có 2 dây dẫn sét
· N = 0,4 khi có 3 dây dẫn sét trở lên
Ki : Hệ số phụ thuộc vào vùng bảo vệ.
· Ki = 0,1 đối với công trình có cấp an toàn cao nhất
· Ki = 0,075 đối với công trình có cấp an toàn trung bình
· Ki = 0,05 đối với công trình có cấp an toàn tiêu chuẩn
Km : là hệ số phụ thuộc vào vật liệu giữa dây dẫn sét và các phần kim loại nối đất liên quan.
· K m = 1 khi giữa chúng là không khí
· Km = 0,5 khi giữa chúng là vật liệu cứng (không phải kim loại) .
l : chiều dài dọc theo dây dẫn sét từ điểm tính khoảng cách đến điểm nối đẳng thế gần đó nhất.
III. KIỂM TRA VÀ BẢO QUẢN HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT :
Việc kiểm tra và bảo trì hệ thống chống sét rất là quan trọng bởi vì sau một thời gian hoạt động, cấu trúc của chúng có thể bị thay đổi do ảnh hưởng của thời tiết, khí quyển, do sét đánh. Tính chất cơ và điện của hệ thống phải được bảo trì để đạt những yêu cầu của tiêu chuẩn này.
1. Sự kiểm tra ban đầu :
Sau khi lắp đặt hệ thống chống sét, cần thực hiện các biện pháp kiểm tra sau:
¨ Đầu thu sét phải cao ít nhất 2m so với mặt bằng công trình cần bảo vệ.
¨ Vật liệu và kích thước của dây dẫn sét phải phù hợp với tiêu chuẩn này.
¨ Đường đi của dây dẫn sét và vị trí của hệ thống nối đất, nối cân bằng thế phải đúng như yêu cầu trong tiêu chuẩn này.
¨ Tất cả các thành phần trong hệ thống chống sét phải được lắp đặt chắc chắn và an toàn.
¨ Phải đảm bảo khoảng cách an toàn hoặc phải có hệ thống nối cân bằng thế.
¨ Điện trở tiếp đất của hệ thống phải phù hợp.
¨ Hệ thống nối đất phải được liên kết nhau.
2. Chu kỳ kiểm tra :
Chu kỳ kiểm tra phụ thuộc vào cấp bảo vệ.
Cấp bảo vệ Kiểm tra bình thường Kiểm tra tăng cường
Bảo vệ cấp I 2 năm 1 năm
Bảo vệ cấp II 3 năm 2 năm
Bảo vệ cấp III 3 năm 2 năm
Khi công trình có sự sửa chữa, thay đổi thì phải kiểm tra lại hệ thống chống sét theo yêu cầu của tiêu chuẩn này. Sau khi bị sét đánh, hệ thống cũng phải được kiểm tra lại.
3. Quá trình kiểm tra :
Quá trình kiểm tra phải bảo đảm các yêu cầu sau :
¨ Các cấu trúc bổ sung của công trình không nằm ngoài vùng bảo vệ.
¨ Sự cung cấp điện không bị ảnh hưởng và phù hợp.
¨ Hệ thống mối nối và khớp nối phải chắc chắn và đúng tiêu chuẩn.
¨ Không có phần nào của hệ thống chống sét bị ăn mòn quá mức qui định.
¨ Khoảng cách an toàn và hệ thống nối đất cân bằng thế phù hợp.
¨ Sự cung cấp điện liên tục phải đảm bảo.
¨ Điện trở tiếp đất phải đạt yêu cầu.
4. Báo cáo kiểm tra :
Sau khi kiểm tra hệ thống chống sét, phải tiến hành báo cáo đầy đủ chi tiết các hạng mục và biện pháp kiểm tra.
5. Bảo trì hệ thống :
Tất cả những hư hỏng của hệ thống phải được gia cố và sửa chữa phù hợp càng sớm càng tốt.
Chương 3
THIẾT BỊ CHỐNG SÉT CỦA HÃNG INDELEC
I. KIM THU SÉT :
1. Kim Franklin :
Kim Franklin của hãng INDELEC có mũi nhọn, mảnh. Kim này được làm bằng đồng mạ crôm hay thép không rỉ, với nhiều kích cỡ từ 1,3 - 2,3m.
Ngoài ra còn có các kiểu kim đặc biệt: TD inox dành cho ống khói, “Jupiter” dành cho chống sét cho các chong chóng cao, cột angten, hoặc các cột cao.
2. Kim PREVECTRON :
a. Cấu tạo :
Thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo bao gồm :
¨ Kim thu sét trung tâm bằng đồng điện phân hoặc thép không rỉ, kim này có tác dụng tạo một đường dẫn dòng sét liên tục từ tia tiên đạo và dẫn xuống đất theo dây dẫn sét. Kim thu sét này được gắn trên trụ đỡ cao tối thiểu 2m.
¨ Hộp bảo vệ bằng đồng hoặc thép không rỉ, có tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bên trong. Hộp này gắn vào kim thu sét trung tâm.
¨ Thiết bị tạo ion, giải phóng ion và tạo tia tiên đạo: đây là thiết bị có tính năng đặc biệt của đầu thu sét PREVECTRON. Nhờ thiết bị này mà đầu thu sét PREVECTRON có thể tạo ra một vùng bảo vệ rộng lớn với mức độ an toàn cao.
¨ Hệ thống điện cực phía trên: có tác dụng phát tia tiên đạo.
¨ Hệ thống các điện cực phía dưới: có tác dụng thu năng lượng điện trường khí quyển, giúp cho thiết bị chống sét hoạt động.
b. Nguyên tắc hoạt động :
Trong trường hợp giông bão xảy ra, điện trường khí quyển gia tăng nhanh chóng khoảng vài ngàn ( vôn/mét), đầu thu sét PREVECTRON sẽ thu năng lượng điện trường khí quyển bằng hệ thống các điện cực phía dưới. Năng lượng này được tích trữ trong thiết bị ion hóa. Trước khi xảy ra hiện tượng phóng điện sét ( mà ta thường gọi là sét đánh), có một sự gia tăng nhanh chóng và đột ngột của điện trường khí quyển, ảnh hưởng này tác động làm thiết bị ion hóa giải phóng năng lượng đã tích lũy dưới dạng ion, tạo ra một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét .
c. Đặc điểm quá trình ion hóa :
Quá trình ion hóa được đặc trưng bởi các tính chất sau:
· Điều khiển sự giải phóng ion đúng thời điểm:
Thiết bị ion hóa cho phép ion phát ra trong khoảng thời gian rất ngắn và tại thời điểm thích hợp đặc biệt, chỉ vài phần của giây trước khi có phóng điện sét, do đó đảm bảo dẫn sét kịp thời, chính xác và an toàn.
· Sự hình thành hiệu ứng Corona :
Sự xuất hiện của một số lượng lớn các electron tiên đạo cùng với sự gia tăng của điện trường có tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng Corona.
· Sự chuẩn bị trước một đường dẫn sét về phía trên :
Đầu thu sét PREVECTRON phát ra một đường dẫn sét chủ động về phía trên nhanh hơn bất cứ điểm nhọn nào gần đó. Do đó sẽ đảm bảo dẫn sét chủ động và chính xác. Trong phòng thí nghiệm, đặc điểm này được đặc trưng bằng đại lượng T, độ lợi về thời gian phát ra một đường dẫn sét về phía trên giữa đầu thu sét PREVECTRON và các loại kim loại thu sét thông thường khác .
d. Phân loại :
Có 5 loại đầu thu sét PREVECTRON (được phân chia theo cấu tạo và thời gian phát triển sớm của tia tiên đạo T ), mỗi loại được chia ra làm hai nhóm khác nhau:
¨ Loại cấu tạo bằng đồng: kim thu sét trung tâm và các điện cực được chế tạo bằng đồng đảm bảo thu và dẫn sét tốt.
¨ Loại cấu tạo bằng thép không rỉ: kim thu sét trung tâm, các điện cực và hộp bảo vệ làm bằng thép không rỉ. Loại đầu thu sét này thích hợp với môi trường ăn mòn và nơi có nhiều bụi bặm.
Loại T(S ) P (kg)
S6.60 60 4,2
S4.50 50 4,0
S3.40 40 3,8
TS3.40 40 2,5
TS2.25 25 2,3
5. Vùng bảo vệ :
Vùng bảo vệ Rp của đầu kim thu sét PREVECTRON được tính theo công thức đã được định bởi tiêu chuẩn NFC 17-102 (7/1995)
Rp =
với h5m ( đối với h<5m : xem bảng )
Bán kính bảo vệ Rp phụ thuộc vào các thông số sau :
¨ Độ lợi về thời gian T của từng loại đầu kim PREVECTRON ( bảng trên ) từ đó tính được L theo công thức : L(m) = 106 . T(s)
¨ Cấp bảo vệ (I,II hoặc III) tùy theo yêu cầu của từng loại công trình và được xác định theo phụ lục B của tiêu chuẩn NFC 17-102.
+ Cấp bảo vệ cao nhất ( cấpI) : D = 20m
+ Cấp bảo vệ trung bình ( cấp II ) : D = 45m
+ Cấp bảo vệ tiêu chuẩn ( cấp III ): D = 60m
Chiều cao thực của cột thu lôi tính từ mặt bằng phải bảo vệ là h. Từ đó ta có bảng bán kính bảo vệ cho từng loại đầu thu sét, đối với từng cấp bảo vệ.
Cấp I: D = 20m
h(m) 2 3 4 5 6 7 8 10 15 20
S6.60 31 47 63 79 79 79 79 79 80 80
S4.50 27 41 55 68 69 69 69 69 70 70
S3.40 23 35 46 58 58 58 59 59 60 60
TS3.40 23 35 46 58 58 58 59 59 60 60
TS2.25 17 25 34 42 43 43 43 44 45 45
Cấp II : D = 45m
h(m) 2 3 4 5 6 7 8 10 15 20
S6.60 39 58 78 97 97 98 99 101 102 105
S4.50 34 52 69 86 87 87 88 90 92 95
S3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85
TS3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85
TS2.25 23 34 46 57 58 59 61 63 65 70
Cấp III : D = 60m
h(m) 2 3 4 5 6 7 8 10 15 20
S6.60 43 64 85 107 107 108 109 113 119 120
S4.50 38 57 76 95 96 97 98 102 109 110
S3.40 33 50 67 84 84 85 87 92 99 100
TS3.40 33 50 67 84 84 85 87 92 99 100
TS2.25 26 39 52 65 66 67 69 75 84 85
6. Các ưu điểm :
¨ Bán kính bảo vệ rộng.
¨ Khả năng bảo vệ công trình ở mức cao.
¨ Tự động hoạt động hoàn toàn, không cần nguồn điện cung cấp, không cần bảo trì.
¨ Nối đất đơn giản nhưng tin cậy, hoạt động tin cậy, an toàn.
II. DÂY DẪN SÉT :
Dây dẫn sét có nhiệm vụ dẫn dòng sét từ đầu thu sét xuống hệ thống nối đất. Dây dẫn sét nên đặt bên ngoài công trình, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt .Dây dẫn sét của hãng Indelec có 3 dạng chính: dẹp, tròn hay cáp bện nhiều sợi.
¨ Dây dẹp : có kích thước từ 30 x 2 30 x 3,5(mm) tùy thuộc vào loại dây như dây đồng mạ thiếc, dây nhôm, dây thép không rỉ hay thép mạ.
· Dây đồng trần điện phân mạ thiếc có tính chất dẫn tốt và thường dùng cho môi trường ăn mòn cao.
· Dây thép không rỉ dùng cho môi trường ăn mòn cao.
· Dây nhôm được dùng khi cần gắn lên bề mặt tường, vỏ bọc công trình bằng nhôm.
¨ Dây tròn: có đường kính từ 8 đến 10mm phụ thuộc vào loại dây dẫn như dây đồng đỏ, dây đồng mạ thiếc, dây thép không rỉ, thép mạ hay dây nhôm.
¨ Dây cáp: bằng đồng hay đồng mạ thiếc và đều được bọc cách điện. Tùy theo điều kiện công trình và môi trường mà các loại dây dẫn xuống được chọn.
III. THIẾT BỊ NỐI ĐẤT :
Thiết bị chính của hệ thống nối đất là một thiết bị nối dạng “ chân chim” và các điện cực đất :
· Thiết bị nối “chân chim” gồm 3 thanh dài 6 -7m với các góc ở giữa là 450 , và các mối nối được thực hiện sao cho khó có thể bị phá hủy bởi thời gian. Thiết bị này làm bằng thép mạ đồng.
· Cọc nối đất được nối vào “ chân chim”. Cọc nối đất chủ yếu làm bằng thép cứng phủ đồng bên ngoài ( dây tối thiểu 0,25mm) để tiếp xúc tốt với đất. Các cọc dài từ 1,5 đến 2,1m, đường kính 15 – 20 mm, khi cần cọc dài hơn có thể nối nhiều cọc lại với nhau nhờ các măng _ xông bằng đồng coni tiếp xúc hoàn toàn với cọc. Để nối hệ thống nối đất và dây dẫn sét có thể hàn hoặc dùng các kẹp bằng đồng thau.
· Cọc nối đất “tích cực” là loại cọc được dùng khi môi trường đất có điện trở suất cao. Trong các cọc này người ta đổ đầy hóa chất và hóa chất này sẽ tản dần vào đất có tác dụng làm giảm điện trở đất, hóa chất này có thể dễ dàng làm đầy trở lại khi đã hết.
Ngoài các thành phần chính nêu trên, trong hệ thống nối đất còn có các bộ phận khác với mục đích kiểm tra an toàn :
¨ Nối kiểm tra: được làm bằng đồng thau, dùng để tách riêng dây dẫn sét và hệ thống nối đất nhờ đó có thể đo chính xác điện trở hệ thống nối đất. Nối kiểm tra được đặt cao 2m kể từ mặt đất.
¨ Ống bảo vệ: bảo vệ khoảng dây dẫn sét, nối kiểm tra và mặt đất, tránh khỏi các va chạm và có thể gây hư hỏng cho dây dẫn sét. Ống này thường được làm bằng thép mạ nóng hay thép không rỉ.
¨ Hộp quan sát: dùng để kiểm tra sự kết nối giữa dây dẫn sét và hệ thống nối đất.
¨ Lưới nối đất dùng thay cho hệ thống cọc nối đất khi thực hiện nối đất trong vùng đất không cho phép cọc đóng sâu.
IV. MÁY ĐẾM SÉT :
1. Máy đếm sét song song :
Máy này được thiết kế để đếm những cú sét thực sự xảy ra cho một kiến trúc kim loại ( thép, sườn nhà bằng sắt... ) hay cho một hệ thống dây dẫn sét. Nó có thể đếm những cú sét mà không cần nối với dây dẫn xuống của cột thu lôi và thậm chí không có cả cột thu sét. Máy này lợi dụng hiệu điện thế cảm ứng tạo ra trong khi dòng điện sét chạy qua kiến trúc kim loại hay dây dẫn xuống để tạo năng lượng cho máy đếm.
Máy được đếm song song với cấu trúc kim loại nhờ hai dây nối với máy, vị trí hai điểm nối này cách nhau ít nhất là 2m.
2. Máy đếm sét nối tiếp :
Máy đếm sét nối tiếp được thiết kế để đếm và trình bày thông số những cú sét mà một hệ thống chống sét nhận được.
Máy được lắp nối tiếp với dây dẫn sét, máy dùng dòng điện cảm ứng trong mạch phụ để chỉ thị bộ phận hiển thị. Máy đơn giản và chắc chắn có dải hoạt động rộng từ 0,3 - 100KA, máy được dùng không chỉ cho các thiết kế mới mà còn cho cả các thiết kế cũ.
Lắp đặt máy đếm sét nối tiếp bằng cách ngắt ở giữa dây dẫn xuống một khoảng dài 12cm, máy được mắc nối tiếp vào giữa bằng các mối nối thích hợp.
V. THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN :
Sự cảm ứng quá điện áp, quá trình quá độ do bởi sét đánh, các hậu quả của đóng ngắt mạch, của sự cố lưới điện … và nhiều hiện tượng khác do con người tạo ra có thể là một trong nhiều nguyên nhân làm hư hỏng các trang thiết bị động lực, các mạng máy tính, các thiết bị trong mạng lưới viễn thông … mà trong vấn đề vận hành rất khó phát hiện. Sơ bộ, qua thống kê thấy rằng khoảng 70% hư hỏng do sét gây ra là do sét đánh lan truyền hay quá điện áp cảm ứng theo đường cấp nguồn và đường tín hiệu. Do việc chống sét lan truyền chưa được quan tâm một cách đầy đủ dẫn đến thiệt hại do sét lan truyền gây ra rất lớn. Vì vậy việc đề ra các giải pháp và cung cấp các thiết bị chống sét lan truyền theo công nghệ mới là cấp bách và cần thiết.
1. Nguyên tắc chống quá điện áp “bậc thang” :
Sóng quá điện áp có dạng sóng xung gia tăng đột ngột (do sét hay do các thao tác đóng cắt trên lưới), dó đó có khả năng gây hư hỏng các thiết bị điện đặc biệt là các thiết bị điện tử rất nhạy cảm.
Năng lượng trong một sóng dao động như vậy có thể giảm xuống nhờ hai lớp: cắt và lọc sóng.
¨ Lớp cắt sóng năng lực cao (VGA hay DP) đặt ở tuyến đầu sóng làm giảm phần lớn năng lượng của sóng.
¨ Điện áp dư sau khi qua lớp thứ nhất sẽ được giảm đến giới hạn cho phép của thiết bị phía sau nhờ lớp lọc sóng dùng biến trở (DG và DGT).
2. Các loại thiết bị :
Máy VGA :
Loại này được thiết kế để bảo vệ trạm điện một pha hay ba pha trong truyền tải áp thấp để chống lại sự tăng áp phát sinh trong mạng do những cú sét trực tiếp hay gián tiếp hoặc do các thao tác đóng cắt (ký sinh công nghiệp).
Sự bảo vệ thực hiện qua trung gian môt khe phóng điện cách điện cao lắp song song với một biến trở oxyt kẽm. Những sóng ở mức 10 KA đi qua biến trở được truyền xuống đất và những sóng với cường độ lớn hơn 100 KA nhờ sự hoạt động của khe phóng điện, nhờ đó mà không gây hư hỏng máy. Điện áp dư của máy khoảng 2,5 KV cho dòng điện phóng là 5 KA (sóng 8/20). Máy chống sét VGA với khả năng tản mạnh có thể dùng làm thành phần đầu của thiết bị phòng chống quá điện áp bậc thang (thác nước) được thực hiện kết hợp với chống sét kiểu DG hay DGT.
Chi tiết kỹ thuật :
Loại VGA/2 (mạng1pha 220V) VGA/4 (3pha 380/400V)
Mã 8302 8304
Tuân theo qui tắc CEI 99,1
Chế độ điện áp tối đa cho phép 280V/50 Hz hoặc 275V/400 Hz
Dòng tối đa
* Trị đỉnh 100 KA
* Điện tích 50 As
* Năng lượng riêng 2,5 x 106A2s
Dòng xung đột max (sóng 4/10) 65 KA
Điện áp dư :
* Dòng 5 Ka (sóng 8/20) < 2,5 KV
* Dòng sét < 4 KV
Cỡ máy cắt bảo vệ ở trên (nếu không tăng dây chì) 100 A
Dòng ngắt mạch cho phép 25 kA/50 Hz (hoặc phụ thuộc dây chì thêm vào)
Khoảng nhiệt độ - 40oC 80oC
Tiết diện cáp max 50 mm2
Tiếp điểm báp khoảng cách một khe hở 500 mA, 250 V hoặc 75V
Tiết diện max dây báo lỗi 25 mm2
Máy DP :
Thiết bị chống sét kiểu DP được thiết kế để bảo vệ những trạm điện truyền tải điện áp thấp, chống lại những quá áp do sét đánh trực tiếp hay gián tiếp gây ra trên mạng điện, hoặc do những thao tác đóng cắt (ký sinh công nghiệp).
Cần phải lắp đặt một mođun cho mỗi pha cần bảo vệ và có thể lắp một mođun cho dây trung hòa tùy theo sơ đồ phân phối.
Sự bảo vệ thực hiện bởi một khe phóng điện có khả năng tản nhanh.
Những quá điện áp được tản nhanh xuống đất và không làm hư hỏng thiết bị cho đến dòng điện 100KA. Điện áp dư dành cho hệ thống dưới cùng khoảng 3,5KV đối với dòng điện tạo ra một cú sét trực tiếp trên đường dây.
Khả năng tản nhanh của thiết bị chống sét DP khiến cho nó là một thành phần bảo vệ tuyến đầu lý tưởng trong thiết kế phòng chống quá áp bậc thang cho những thiết bị điện, được thực hiện kết hợp với những chống sét kiểu DG hay DGT.
Thông số kỹ thuật :
Loại DP 280 DP 500
Mã 8310 8311
Điện áp tối đa cho phép Uc 255V/50-60Hz 440V/50-60Hz
Dòng tối đa ( sóng 10/350) 1 đỉnh Imax 75KA
Dòng tối đa ( sóng 10/350) 2 hay nhiều đỉnh Imax 100KA
Điện áp dư ( sóng 1,2/50 ) Up < 3,5 KV
Mức cách điện Iiso <10M
Thời gian đáp ứng t <100ns
Cỡ máy cắt tối đa( không kể dây chảy ) 200Agl 63Agl
Dòng ngắn mạch cho phép 25KA/50Hz ( hoặc tùy dây chảy)
Khoảng nhiệt độ làm việc - 40oC... + 80oC
Tiết diện cáp sử dụng Min 10 mm2
Max 50 mm2
Máy DG và DGT :
Những thiết bị chống sét kiểu DG và DGT bảo đảm bảo vệ những hệ thống điện chống lại sự tăng áp có thể xảy ra trên đường truyền tải trong khi bão táp hay trong khi thực hiện các thao tác đóng cắt. Tùy theo sơ đồ phân phối cần dự kiến 1 modun cho mỗi pha cần bảo vệ và 1 modun phụ cho dây trung hòa. Sự bảo vệ được thực hiện bởi biến trở oxyt kẽm có khả năng tản dòng xuống đất đối với dòng 40 kA mà không gây thiệt hại.
Có thể thực hiện một hệ thống phòng chống bậc thang bằng cách dùng các thiết bị DG và DGT kết hợp với những thiết bị kiểu VGA hay DP lắp phía trên. Với kiểu DGT ta có thể thay các biến trở mà không đụng chạm gì đến hệ thống dây của thiết bị.
Thông số kỹ thuật:
Kiểu DG75 DG150 DG280 DG385 DG500 DGT280 DGT500
Mã 8408 8407 8400 8409 8406 8410 8416
Theo tiêu chuẩn NFC 61 - 740
Điện áp tối đa cho phép Uc 75V/50Hz
100 V - 150V/50Hz
200V - 280V/50Hz
350V - 355V/50Hz
550V - 440V/50Hz
600V - 280V/50Hz
300V - 440V/50Hz
-
Dòng phóng điện bình thường (sóng 8/20) In 10 KA 15 KA 15 KA 15 KA 15 KA 15 KA 10 KA
Dòng phóng điện max (sóng 8/20) Imax 40 KA 40 KA 40 KA 40 KA 40 KA 40 KA 40 KA
Dòng xung max (sóng 4/10) Imax 65 KA 65 KA 65 KA 65 KA 65 KA 65 KA 65 KA
Mức điện áp Up 450V 570V 1.5KV 2KV 3KV 1.5KV 2.5KV
Điện áp dư với dòng 5kA (sóng 8/20) < 350V < 550V < 1KV < 1.5KV < 2.5KV < 1KV -
Thời gian đáp ứng < 25 ns
Dòng ngắn mạch cho phép 25 KA/50Hz
Khoảng nhiệt độ - 40oC... + 80oC
Tiết diện cáp max 35 mm2
Ngoài các thiết bị trên, INDELEC còn có bộ PSEE, bộ này nối tiếp với các thiết bị điện hay điện tử để bảo vệ nó khỏi những quá điện áp truyền vào từ đường dây điện lực. Điện áp dư sau PSEE tối đa là 800V và thiết bị vẫn chạy êm. Ngoài ra nó cũng dùng chung để bảo vệ các máy tính hay thiết bị viễn thông.
¨ Nguyên lý và cấu tạo: PSEE gồm 3 phần:
1) Khe phóng điện : khe này sẽ tản phần lớn năng lượng của sóng quá điện áp xuống đất.
2) Cuộn cảm ứng : mắc nối tiếp và đảm bảo rằng năng lượng sẽ phân bố đều trong khoảng giữa khe phóng điện và phần lọc.
3) Nhóm biến trở (phần lọc) : nó được nối song song, nó giảm điện áp dư xuống đến mức cho phép nối nối tiếp thiết bị điện tử với bộ bảo vệ.
¨ Thông số kỹ thuật :
¨ Điện áp bình thường :
? Một pha : 230 V
? Ba pha : 400 V
¨ Điện áp dư :
? Cho thiết bị điện tử : 800 V
? Cho thiết bị điện : 400 V
VI. HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CHỐNG SÉT:
Hướng dẫn lắp đặt kim thu sét PREVECTRON :
Hệ thống bảo vệ chống sét dùng thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo.
Xem tiêu chuẩn Pháp NFC 17 - 102 7/1995.
1. Lắp thiết bị bảo vệ ngoài :
a. Thiết bị thu sét :
¨ Kim thu sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON (1001 - 1023).
¨ Đỉnh kim thu đặt cao hơn ít nhất 2m so với mặt bằng công trình cần bảo vệ.
¨ Cột nâng được lắp chắc chắn và tùy theo nhiệm vụ cao từ 2 - 7,25m.
¨ Lắp đặt cột nên tính đến các phần thuận lợi của kiến trúc (điểm cao) như là:
· Phòng kỹ thuật trên mái bằng.
· Đỉnh mái dốc.
· Ống khói kim loại hay xây.
¨ Cột được gắn trên :
· Đế đứng hay dầu xông 2 hay 3 chân gắn (3013, 3015, 3003).
· Gắn trên ống khói xây dùng đai có 2 hay 3 chân.
· Gắn trên ống khói nhà máy cột ống khói đặc biệt (3023) xiết hoặc hàn lên đỉnh.
· Gắn trên các ống đỡ có sẵn dùng 2 hay 3 collier (3033, 3036, 3038, 3034).
· Gắn trên mái nhà bằng : dùng đế bằng (3052, 3053).
· Gắn trên sà đông dùng đế 3042, 3081, 3082.
· Gắn trên đỉnh một trụ hay thập giádùng măng xông (3066, 3067, 3068).
¨ PREVECTRON có thể đặt trên các tháp dạng cột buồm (2061) hay dạng kết nối (2070...) với độ cao lớn để bảo vệ vùng rộng.
¨ Nó được gắn trực tiếp lên ống trên cột nhờ vít.
¨ Nếu công trình cần nhiều kim thu sét PREVECTRON thì có thể nối chúng lại với nhau bằng các dây dẫn tiêu chuẩn, trừ khi dây nối phải vòng lớn hơn 1,5m.
b. Dây dẫn sét :
Một kim thu sét PREVECTRON có thể có một, hai hay nhiều dây nối đất .
¨ Hai dây cần thiết khi :
· Chiều ngang của vật bảo vệ lớn hơn chiều đứng.
· Cấu trúc được bảo vệ cao hơn 28m.
¨ Dây dẫn sét nên đặt bên ngoài công trình, trường hợp phải đặt bên trong phải dùng kỹ thuật đặc biệt, phải đặt trong vỏ bọc cách điện, không cháy có tiết diện tối thiểu 2000mm2.
¨ Dây dẫn sét có thể nối cuối đòn đỡ kim loại, nên đặt sau các tấm bọc bằng kim loại, đà, hay kính nếu có.
Loại và tiết diện dây dẫn sét ( 5001...5010...) chọn theo trong tiêu chuẩn NFC 17 – 102 7/1995. Nên dùng ruban đồng mạ thiếc 30 x 20 mm, ruban nhôm 30 x3 mm dùng cho mặt bằng nhôm, ruban thép inox dùng cho các trường hợp ăn mòn cao.
Một nguyên lý phải tôn trọng là đường đi của dây dẫn sét :
¨ Đường đi của dây dẫn sét càng trực tiếp càng tốt.
¨ Đường đi của dây dẫn sét càng thẳng càng tốt và nếu phải uốn cong thì tránh việc uốn cong đột ngột, bẻ góc đột ngột vì phía trên và bán kính uốn cong không được nhỏ hơn 20cm.
¨ Dây dẫn sét không được đi vòng qua lan can hay cấu trúc nhô ra ngoài công trình. Tuy nhiên dây dẫn sét có thể vượt lên cao dưới 40cm và góc vượt phải nhỏ hơn 450 .
¨ Dây dẫn sét phải được cố định chắc chắn khoảng 3 kẹp giữ cho mỗi mét, tránh việc khoan vào dây dẫn và tất cả dây dẫn sét phải được nối với nhau.
¨ Gắn trên đường dây ( beton, gạch ) dùng :
· Móc thép mạ và chốt chì ( 6002, 6005, 6372 ).
· Kẹp PUC ( 6071, 6072 ...).
¨ Gắn trên mái ngói hay đá dùng :
- Kẹp ngói hay đá ( 6011, 6012, 6110, 6111...)
¨ Gắn trên xà mái ngói hay đá dùng :
- (6173, 6073..)
- Hay kẹp yên ngựa ( 6174, 6113...)
¨ Gắn chống thấp kiểu paxalu :
- Dùng 6031
¨ Gắn chống thấp nhiều lớp :
- Đế xi măng (6081,6115...)
- Đế kết thạch (6112, 6116...)
¨ Gắn trên ống trục kim loại dùng :
- Rive chấu (6041).
- Hay vít , chốt chống thấm (6045).
- Kẹp inox (6021, 6144...).
¨ Gắn trên ống kim loại dùng:
- Collier (6051, 6058...).
- Đai mỏng inox (6055...).
Điểm nối kiểm tra (7001) cao 2m kể từ đất. Máy đếm sét (8010, 8011) đặt sau điểm nối kiểm tra.
Khoảng giữa điểm nối đất kiểm tra và dây dẫn được bảo vệ bằng ống thép không rỉ hay thép mạ (7011).
Ống này được giữ bằng 3 collier bằng thép không rỉ.
c. Hệ thống nối đất :
Dây dẫn sét nối với hệ thống nối đất đặc biệt tuân theo tiêu chuẩn Pháp NFC 17 – 102 7 / 1995 dùng các ruban bằng đồng mạ thiếc 30 x2 mm (5001) và các cọc nối đất bằng thép mạ đồng (7030...).
+ Các dạng nối đất :
· Nối đất “chân chim” (7021) gồm 3 thanh dẫn 7m, chôn sâu ít nhất 0,5m.
· Cọc 2m (7030...) nối tam giác cách nhau 2m, sâu ít nhất 0,5m.
+ Điện trở nối đất đạt được phải nhỏ hơn hay bằng 10. Nếu trường hợp không đạt được có thể thực hiện các biện pháp :
· Thêm hóa chất làm giảm điện trở suất của đất (7061, 7062).
· Tăng thêm cọc (7030)vào hệ chân chim hay tam giác có sẵn.
· Thêm lưới nối đất nằm ngang (7022)
+ Để kiểm tra hệ thống nối đất dùng điểm nối đất (7001).
+ Thực hiện nối đất chống sét cho các đường dây điện HT&BT, đường ống khí đốt kim loại theo tiêu chuẩn NFC 17-102 7 / 1995.
2. Nối đẳng thế với hệ thống bảo vệ chống sét :
a. Khoảng cách an toàn :
Là khoảng cách tối thiểu mà không xảy ra hiện tượng phóng điện nguy hiểm giữa dây dẫn sét và các cấu trúc kim loại nối đất lân cận, ngay trong thời điểm xảy ra sét đánh.
Khoảng cách an toàn được định nghĩa :
S =
Trong đó :
- N phụ thuộc vào số dây dẫn sét
Số dây dẫn N
1 1
2 0.6
3 0.4
- Ki phụ thuộc vào mức bảo vệ
Mức bảo vệ Ki
1 0.1
2 0.075
3 0.05
- KM phụ thuộc vật liệu giữa 2 vật dẫn
Không khí 1
Vật liệu khác 0.5
- L: là khoảng cách giữa vật kim loại nối đất xem xét và hệ thống nối đất hay khoảng cách giữa vật kim loại nối đất và điểm nối đẳng thế gần nhất.
b. Nối đẳng thế vật kim loại nằm ngoài cấu trúc :
¨ Khoảng cách giữa vật kim loại nối đất và dây dẫn lớn hơn khoảng cách an toàn s.
¨ Đối với bồn ga s = 3.
¨ Nối đẳng thế cho angten và đường dây cung cấp điện dùng thiết bị phóng điện.
¨ Dây nối đẳng thế cùng loại với dây dẫn sét có tiết diện tối thiểu 50mm2 (5022...).
c. Nối đẳng thế cho bộ phận kim loại bên trong :
¨ Một hay nhiều thanh cân bằng (7053, 7054, 7055) nối vào các phần kim loại nằm bên trong.
¨ Các cấu trúc bên trong như : sườn kim loại, ống dẫn nước, vỏ đường dây dẫn điện, điện thoại.
¨ Dây cân bằng thế tiết diện tối thiểu 16mm2 đối với dây đồng (5026) và 50mm2 cho dây thép.
