BẢO VỆ CHỐNG SÉT - PHẦN 4: HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ BÊN TRONG CÁC KẾT CẤU

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9888-4:2013 IEC 62305-4:2005 BẢO VỆ CHỐNG SÉT - PHẦN 4: HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ BÊN TRONG CÁC KẾT CẤU Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures Lời nói đầu TCVN 9888-4:2013 hoàn toàn tương đương với IEC 62305-4:2010; TCVN 9888-4:2013 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Bộ tiêu chuẩn TCVN 9888 (IEC 62305) Bảo vệ chống sét gồm phần sau: TCVN 9888-1:2013 (IEC 62305-1:2010), Phần 1: Nguyên tắc chung TCVN 9888-2:2013 (IEC 62305-2:2010), Phần 2: Quản lý rủi ro TCVN 9888-3:2013 (IEC 62305-3:2010), Phần 3: Thiệt hại vật chất đến kết cấu nguy hiểm tính mạng TCVN 9888-4:2013 (IEC 62305-4:2010), Phần 4: Hệ thống điện điện tử bên kết cấu BẢO VỆ CHỐNG SÉT - PHẦN 4: HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ BÊN TRONG CÁC KẾT CẤU Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn cung cấp thông tin cho việc thiết kế, lắp đặt, kiểm tra, bảo trì thử nghiệm biện pháp bảo vệ hệ thống (SPM) điện điện tử để giảm rủi ro hỏng vĩnh viễn xung sét điện từ (LEMP) kết cấu Tiêu chuẩn không bao gồm việc bảo vệ chống can nhiễu điện từ sét làm cho hệ thống bên hoạt động sai Tuy nhiên, thông tin nêu Phụ lục A sử dụng để đánh giá loại nhiễu Các biện pháp bảo vệ chống can nhiễu điện từ cho TCVN 7447-4-44 (IEC 60364-4-44) [1] tiêu chuẩn IEC 61000 [2] Tiêu chuẩn cung cấp hướng dẫn cho việc hợp tác người thiết kế hệ thống điện điện tử người thiết kế biện pháp bảo vệ để đạt hiệu bảo vệ tối ưu Tiêu chuẩn không đề cập đến thiết kế chi tiết thân hệ thống điện điện tử Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu có ghi năm cơng bố, áp dụng nêu Đối với tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng (kể sửa đổi) TCVN 7447-5-53:2005 (IEC 60364-5-53:2001), Lắp đặt điện cho tòa nhà - Phần 5-53: Lựa chọn lắp đặt thiết bị điện - Cách ly, đóng cắt điều khiển TCVN 9888-1:2013 (IEC 62305-1:2010), Bảo vệ chống sét - Phần 1: Nguyên tắc chung TCVN 9888-2:2013 (IEC 62305-2:2010), Bảo vệ chống sét - Phần 2: Quản lý rủi ro TCVN 9888-3:2013 (IEC 62305-3:2010), Bảo vệ chống sét - Phần 3: Thiệt hại vật chất đến kết cấu nguy hiểm tính mạng IEC 60664-1:2007, Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 1: Principles, requirements and tests (Phối hợp cách điện cho thiết bị hệ thống điện hạ áp Phần 1: Nguyên lý, yêu cầu thử nghiệm) IEC 61000-4-5:2005, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity test (Tương thích điện từ (EMC) - Phần 4-5: Kỹ thuật thử nghiệm đo Thử nghiệm miễn nhiễm đột biến) IEC 61000-4-9:1993, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-9: Testing and measurement techniques - Pulse magnetic fìeld immunity test - Basic EMC Publication (Tương thích điện từ - Phần 4-9: Kỹ thuật thử nghiệm đo - Thử nghiệm miễn nhiễm trường từ dạng xung - Tiêu chuẩn EMC bản) IEC 61000-4-10:1993, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-10: Testing and measurement techniques - Damped oscillatory magnetic field immunity test - Basic EMC Publication (Tương thích điện từ - Phần 4-10: Kỹ thuật thử nghiệm đo - Thử nghiệm miễn nhiễm trường từ dao động tắt dần - Tiêu chuẩn EMC bản) IEC 61643-1:2005, Low-voltage surge protective devices - Part 1: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems - Requiments and tests (Thiết bị bảo vệ chống đột biến điện áp thấp - Phần 1: Thiết bị bảo vệ chống đột biến đấu nối với hệ thống phân phối điện hạ áp - Các yêu cầu thử nghiệm) IEC 61643-12:2008, Low-voltage surge protective devices - Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems - Selection and application principles (Thiết bị bảo vệ chống đột biến điện áp thấp - Phần 12: Thiết bị bảo vệ chống đột biến nối với hệ thống phân phối điện hạ áp - Nguyên tắc lựa chọn ứng dụng) IEC 61643-21, Low-voltage surge protective devices - Part 21: Surge protective devices connected to telecommunications and signaling networks - Performance requirements and testing methods (Thiết bị bảo vệ chống đột biến điện áp thấp - Phần 21: Thiết bị bảo vệ chống đột biến nối với mạng viễn thơng truyền tín hiệu - Yêu cầu tính phương pháp thử nghiệm) IEC 61643-22, Low-voltage surge protective devices - Part 22: Surge protective devices connected to telecommunications and signaling networks - Selection and application principles (Thiết bị bảo vệ chống đột biến điện áp thấp - Phần 22: Thiết bị bảo vệ chống đột biến nối với mạng viễn thông truyền tín hiệu - Nguyên tắc lựa chọn ứng dụng) Thuật ngữ định nghĩa Tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ định nghĩa sau, với thuật ngữ định nghĩa nêu tiêu chuẩn khác tiêu chuẩn TCVN 9888 (IEC 62305) 3.1 Hệ thống điện (electrical system) Hệ thống có thành phần cáp điện hạ áp 3.2 Hệ thống điện tử (electronic system) Hệ thống có thành phần điện tử nhạy thiết bị viễn thông, máy vi tính, hệ thống đo lường điều khiển, hệ thống vô tuyến điện, hệ thống điện tử công suất 3.3 Hệ thống bên (internal system) Hệ thống điện điện tử nằm bên kết cấu 3.4 Bảo vệ chống sét (lightning protection) LP Hệ thống bảo vệ chống sét hoàn chỉnh cho kết cấu và/hoặc hệ thống điện điện tử bên kết cấu khỏi ảnh hưởng sét, nói chung gồm có LPS SPM 3.5 Hệ thống bảo vệ chống sét (lightning protection system) LPS Hệ thống hoàn chỉnh sử dụng để giảm thiệt hại vật chất sét đánh vào kết cấu CHÚ THÍCH: Hệ thống bao gồm hệ thống bảo vệ chống sét bên bên 3.6 Xung sét điện từ (lightning electromagnetic impulse) LEMP Tất hiệu ứng điện từ dòng điện sét từ ghép nối kiểu điện trở, điện cảm điện dung sinh đột biến trường điện từ xạ 3.7 Đột biến (surge) Quá độ gây LEMP xuất điện áp và/hoặc dòng điện 3.8 Mức điện áp chịu xung danh định (rated impulse withstand voltage level) UW Điện áp chịu xung nhà chế tạo ấn định cho thiết bị cho phần thiết bị, thể khả chịu điện áp cách điện CHÚ THÍCH: Trong tiêu chuẩn xét đến điện áp chịu đựng dây dẫn mang điện đất 3.9 Mức bảo vệ chống sét (lightning protection level) LPL Chữ số liên quan đến tập hợp giá trị tham số dòng điện sét ứng với xác suất để giá trị tối đa tối thiểu kết hợp theo thiết kế không bị vượt sét xuất tự nhiên CHÚ THÍCH: Mức bảo vệ chống sét sử dụng để thiết kế biện pháp bảo vệ theo tập hợp tương ứng tham số dòng điện sét 3.10 Vùng bảo vệ chống sét (lightning protection zone) LPZ Vùng mà mơi trường sét điện từ xác định CHÚ THÍCH: Ranh giới LPZ khơng thiết phải biên vật lý (ví dụ tường, sàn trần nhà) 3.11 Biện pháp bảo vệ chống LEMP (LEMP protection measures) SPM Các biện pháp thực để bảo vệ hệ thống bên chống lại ảnh hưởng LEMP CHÚ THÍCH: Biện pháp bảo vệ chống LEMP phần bảo vệ chống sét tồn phần 3.12 Màn chắn khơng gian dạng lưới (grid-like spatial shield) Màn chắn từ có lỗ CHÚ THÍCH: Đối với tịa nhà phịng, tốt chắn nên làm từ thành phần kết cấu kim loại tự nhiên ghép nối với (ví dụ cốt thép bê tơng, khung kim loại cột đỡ kim loại) 3.13 Hệ thống đầu tiếp đất (earth-termination system) Bộ phận LPS bên thiết kế để dẫn phân tán dòng sét vào đất 3.14 Mạng liên kết (bonding network) Mạng liên kết tất phần dẫn điện kết cấu hệ thống bên (ngoại trừ dây dẫn mang điện) với hệ thống đầu tiếp đất 3.15 Hệ thống nối đất (earthing system) Hệ thống hoàn chỉnh kết hợp hệ thống đầu tiếp đất mạng liên kết 3.16 Thiết bị bảo vệ chống đột biến (surge protective device) SPD Thiết bị dùng để hạn chế điện áp độ dịng đột biến; chứa tối thiểu phần tử phi tuyến 3.17 SPD thử nghiệm với Iimp (SPD tested with Iimp) SPD chịu dòng điện sét cục với dạng sóng điển hình 10/350 µs đòi hỏi dòng điện thử nghiệm xung tương ứng Iimp CHÚ THÍCH: Đối với đường dây tải điện, dịng điện thử nghiệm thích hợp Iimp xác định quy trình thử nghiệm cấp I IEC 61643-1:2005 3.18 SPD thử nghiệm với In (SPD tested with In) SPD chịu dòng điện đột biến cảm ứng với dạng sóng điển hình 8/20 µs địi hỏi dịng điện thử nghiệm xung tương ứng In CHÚ THÍCH: Đối với đường dây tải điện, dòng điện thử nghiệm thích hợp In xác định quy trình thử nghiệm cấp II IEC 61643-1:2005 3.19 SPD thử nghiệm với sóng hỗn hợp (SPD tested with a combination wave) SPD chịu dòng điện đột biến cảm ứng với dạng sóng điển hình 8/20 µs địi hỏi dịng điện thử nghiệm xung tương ứng ISC CHÚ THÍCH: Đối với đường dây tải điện, thử nghiệm sóng hỗn hợp thích hợp xác định quy trình thử nghiệm cấp III IEC 61643-1:2005, xác định điện áp hở mạch UOC 1,2/50 µs dịng điện ngắn mạch ISC 8/20 µs máy phát sóng hỗn hợp Ω 3.20 SPD kiểu chuyển mạch điện áp (voltage-switching type SPD) SPD có trở kháng cao khơng có đột biến thay đổi đột ngột trở kháng xuống giá trị thấp để phản ứng với đột biến điện áp CHÚ THÍCH 1: Ví dụ điển hình thành phần sử dụng làm thiết bị chuyển mạch điện áp khe hở phát tia lửa điện, ống phóng điện khí (GDT), thyristor (bộ chỉnh lưu silic có điều khiển) triac Các SPD đơi gọi “kiểu xà beng” CHÚ THÍCH 2: Thiết bị kiểu chuyển mạch điện áp có đường đặc tính điện áp/dịng điện gián đoạn 3.21 SPD kiểu giới hạn điện áp (voltage-limiting type SPD) SPD có trở kháng cao khơng có đột biến giảm trở kháng cách liên tục với tăng lên điện áp dịng điện đột biến CHÚ THÍCH 1: Ví dụ điển hình thành phần sử dụng làm thiết bị phi tuyến điện trở phi tuyến triệt đột biến dùng diode Các SPD gọi “kiểu kẹp” (clamping type) CHÚ THÍCH 2: Một thiết bị giới hạn điện áp có đường đặc tính điện áp/dịng điện liên tục 3.22 SPD kiểu hỗn hợp (combination type SPD) SPD kết hợp thành phần kiểu chuyển mạch điện áp kiểu giới hạn điện áp SPD kiểu có đáp ứng kiểu chuyển mạch điện áp, kiểu giới hạn điện áp hai, tùy thuộc vào đặc tính điện áp đặt vào 3.23 Hệ thống SPD phối hợp (coordinated SPD system) Các SPD lựa chọn, phối hợp lắp đặt thích hợp tạo thành hệ thống nhằm giảm hỏng hóc hệ thống điện điện tử 3.24 Giao diện cách ly (isolating interfaces) Các thiết bị có khả làm giảm đột biến dẫn đường dây vào LPZ CHÚ THÍCH 1: Giao diện cách ly bao gồm máy biến áp cách ly có chắn nối đất cuộn dây, cáp sợi quang phi kim loại cách ly quang CHÚ THÍCH 2: Các đặc tính chịu đựng cách điện thiết bị phù hợp cho ứng dụng tự thơng qua SPD Thiết kế lắp đặt SPM 4.1 Quy định chung Các thiết bị điện điện tử dễ bị hư hại xung sét điện từ (LEMP) Vì cần phải sử dụng SPM để tránh hư hại cho hệ thống bên Thiết kế SPM phải thực chuyên gia bảo vệ chống sét bảo vệ chống đột biến, người có vốn kiến thức rộng lớn tương thích điện từ (EMC) thực tiễn lắp đặt Bảo vệ chống LEMP dựa khái niệm vùng bảo vệ chống sét (LPZ): vùng chứa hệ thống cần bảo vệ phải chia thành LPZ Về lý thuyết, vùng chia theo không gian (hoặc theo hệ thống bên trong) khắc nghiệt LEMP phù hợp với ngưỡng chịu đựng hệ thống bên bao (xem Hình 1) Các vùng nối tiếp đặc trưng thay đổi đáng kể khắc nghiệt LEMP Biên LPZ xác định biện pháp bảo vệ sử dụng (xem Hình 2) Liên kết dịch vụ vào kết cấu cách trực tiếp thơng qua SPD thích hợp CHÚ THÍCH: Đây ví dụ phân chia kết cấu thành LPZ bên Tất dịch vụ kim loại vào kết cấu liên kết biên LPZ thông qua liên kết Thêm vào đó, dịch vụ dẫn vào LPZ (ví dụ phịng máy tính) liên kết biên LPZ thông qua liên kết Hình - Nguyên tắc chung việc phân chia thành LPZ khác Hình 2a - SPM sử dụng chắn không gian hệ thống SPD phối hợp - Thiết bị bảo vệ tốt chống đột biến dẫn (U2