Sét và các giải pháp phòng chống sét

Sét và các giải pháp phòng chống 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

Hình 1 : Sự hình thành sét

Có hai loại mây giông :

+ Giông nhiệt: Hình thành từ các luồng khí nóng ẩm bốc lên do sự đốt nóngcủa ánh nắng mặt trời

+ Giông front: Hình thành do sự gặp nhau của những luồng không khí nóng ẩmvới luồng không khí năïng

Sau khi đạt độ cao nhất định (khoảng vài km trở lên, vùng nhiệt độ âm) luồngkhông khí ẩm này bị lạnh đi, hơi nước ngưng tụ thành những giọt nước li ti hoặc thànhcác 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 bêndưới

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 thànhtừng đợt gián đoạn về phía mặt đất, với tốc độ trung bình khoảng 105 - 106m/s Kênhtiên đạo là một dòng plasma mật độ điện khoảng 1013  1014 ion/m3, một phần điệntích âm của mây giông tràn vào kênh và phân bố tương đối đều dọc theo chiều dàicủa nó

Thời gian phát triển của tia tiên đạo mỗi đợt kéo dài trung bình khoảng 1s.Thời gian tạm ngưng phát triển giữa 2 đợt khoảng 30 - 90s

Đường đi của tia tiên đạo trong thời gian này không phụ thuộc vào tình trạngmặt đất và các vật trên mặt đất, do đó nó gần như hướng thẳng về phía mặt đất Chođến khi tia tiên đạo đạt đến độ cao định hướng thì mới bị ảnh hưởng bởi các vùngđiện 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 điệntích trong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích trái dấu trên vùng mặt đất phíadưới đám mây giông Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn đồng nhất thì nơi điện tíchtập trung sẽ nằm trực tiếp dưới kênh tiên đạo, nếu vùng đất phía dưới có điện dẫnkhác nhau thì điện tích chủ yếu tập trung ở vùng kế cận nơi có điện dẫn cao như vùngquặng kim loại, vùng đất ẩm, ao hồ, sông ngòi, vùng nước ngầm, kết cấu kim loại cáctòa nhà cao tầng, cột điện, cây cao bị ướt trong mưa chính các vùng điện tích tậptrung này sẽ định hướng hướng phát triển của tia tiên đạo hướng xuống khi nó đạt đếnđộ cao định hướng, tia tiên đạo sẽ phát triển theo hướng có điện trường lớn nhất Dođó 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 từđỉnh của nó nơi các diện tích trái dấu tập trung nhiều cũng sẽ đồng thời xuất hiệndòng tiên đạo phát triển hướng lên đám mây giông Chiều dài của kênh tiên đạo từdưới lên này tăng theo độ cao của vật dẫn và tạo điều kiện dễ dàng cho sự địnhhướng của sét vào vật dẫn đó

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

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

c) Giai đoạn phóng điện ngược :

Do điện dẫn của nó tăng cao như vậy nên điện tích cảm ứng tràn vào dòngngược mang điện thế của đất làm cho cường độ trường đầu dòng tăng lên gây ion hóamãnh liệt và cứ như vậy dòng plasma điện dẫn cao 1016 - 1019 ion/m3 tiếp tục pháttriển ngược lên trên theo đường dọn sẵn bởi kênh tiên đạo Đây là sự phóng điệnngược hay phóng điện chủ yếu Vì mật độ điện tích caođốt nóng mãnh liệt cho nên tiaphóng 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 kênhphóng điện chủ yếu lên tới đám mây thì số điện tích còn lại của đám mây sẽ theokênh 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 kếtiếp nhau trung bình là 3 lần Các lần phóng điện sau có dòng tiên đạo phát triểnliên tục ( không phải từng đợt như lần đầu ), không phân nhánh và theo đúng qũyđạo 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 cácdòng không khí xoáy trong mây Lần phóng điện đầu tiên dĩ nhiên sẽ xảy ra giữađất và trung tâm điện tích có cường độ điện trường cao nhất Trong giai đoạnphóng điện tiên đạo thì hiệu điện thế giữa các trung tâm này vơí các trung tâmkhác không thay đổi và ít có ảnh hưởng qua lại Nhưng khi kênh phóng điện chủyếu đã lên đến mây thì trung tâm điện tích đầu tiên của đám mây thực tế mangđiện thế của đất, điều này làm cho hiệu thế giữa trung tâm điện tích đã phóng tớitrung tâm điện thế lân cận tăng lên và có thể dẫn đến phóng điện giữa chúng vớinhau Trong khi đó thì kênh phóng điện cũ vẫn còn một điện dẫn nhất định do sựkhử 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 :

0 5Ismax

ii ii

t

tds ts

Is

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 giâydòng điện tăng nhanh đến trị số cực đại tạo thành phần đầu sóng, sau đó giảm chậmtrong 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 dòngđiện 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 trungtâm 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 nốivào 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 séthàng 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

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 côngtrình 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 độbền cơ khí của các thiết bị trong công trình

 Thời gian xung sét ảnh hưởng đến vấn đề quá điện áp xung trên các thiếtbị

 Thời gian tồn tại của xung sét thì ảnh hưởng đến độ bền cơ học của cácthiết bị hay công trình bị sét đánh

 Ngoài ra, khả năng cháy nổ cũng xảy ra rất cao đối với công trình bị sétđánh 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 vớitốc độ rất lớn, trong không khí tốc độ của nó tương đương tốc độ ánh sáng Sóng điệntừ truyền vào công trình theo các đường dây điện lực, thông tin gây quá điện áp tácdụng lên các thiết bị trong công trình, gây hư hỏng đặc biệt đối với các thiết bị nhạycảm: thiết bị điện tử, máy tính cũng như mạng máy tính gây ra những thiệt hại rấtlớn

II CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG CHỐNG :

Các tác hại do sét gây ra rất lớn nên đặt ra vấn đề phòng chống sét, mànguyên 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 hướngxuống càng sớm và bắt đầu một cú sét cũng như xác định điểm bị sét đánh Một kimthu 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 nhàđược 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 vàtốn nhiều thời gian để đặt trang thiết bị, ít tin tưởng trong vận hành, mức độ hiệuquả 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 đềcập 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 kíchphóng 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 chỉbảo 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 đặtmột 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 vệchống sét cho các công trình ( nhà máy, cao ốc ) và các khu vực rộng dùng loạithu và dẫn sét tạo tia tiên đạo

Hiện tượng sét là hiện tượng thiên nhiên, do đó không thể đảm bảo độ antoàn tuyệt đối cho các cấu trúc cần bảo vệ Tuy nhiên, hệ thống bảo vệ chống sétthiết kế và lắp đặt đúng theo tiêu chuẩn này sẽ đảm bảo độ an toàn cao nhất chocông 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 phụthuộc vào yếu tố sau: khả năng sét tại vùng đó và tác hại của sét đối với côngtrình 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 vấnđề sau đây:

 Cân nhắc, lựa chọn các cấu trúc trong công trình cần phải bảo vệ chốngsét, 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 lắpđặt 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 cáccông trình thông thường ( cao ốc, nhà máy ) có độ cao nhỏ hơn 60m và các khuvực rộng dùng loại dẫn sét tạo tia tiên đạo Tiêu chuẩn này đề cập vấn đề bảo vệchống 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 tửchống 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 kimthu sét thông thường, đai hoặc lưới thu sét Ngoài ra một số ngành như xâydựng, dịch vụ công cộng, cứu hỏa cũng có một số quy định đặc thù của ngànhmình

b Nội dung chủ yếu :

Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin và những cơ sở khoa học để thiết kế, lắpđặt, kiểm tra và bảo vệ hệ thống chống sét dùng loại dẫn sét tạo tia tiên đạo Mụcđích của hệ thống chống sét này là bảo vệ an toàn cho người và vật chất một cáchcao 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:

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 côngtrình 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 thốngnối 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 đặtđầu 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 thốngchống sét Tuy nhiên, đôi khi điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quảcủa 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 chocông 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 trìnhkhác 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, vậtliệu 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 củacông trình ( bồn nước, bơm nước, tháp ăng-ten )

 Máng và ống thoát nước của mái

 Nhöõng phaăn quan tróng cụa cođng trình ( phoøng laøm vieôc cụa laõnh ñáo, phoøngthieât bò ñaât neăn ) vaø tính chaât cụa caùc vaôt lieôu xađy döïng cođng trình.

 Nhöõng ñieơm deê bò seùt ñaùnh nhaât cụa cođng trình

 Vò trí cụa nhöõng ñöôøng oâng ñieôn, nöôùc, gaz cụa cođng trình

 Nhöõng vaôt chöôùng ngái ạnh höôûng ñeân ñöôøng ñi cụa seùt ( ñöôøng dađy ñieôn tređnkhođng, haøng raøo kim loái, cađy cao )

 Ñieău kieôn mođi tröôøng gađy neđn söï aín moøn caùc phaăn töû cụa heô thoâng choâng seùt( búi, aơm, muoâi, acid )

Trong cođng trình, ñieơm deê bò seùt ñaùnh nhaât laø ñieơm raât quan tróng, nhöõngñieơm ñoù coù theơ laø thaùp cao, oâng khoùi, maùng nöôùc, caùc goùc, ñưnh maùi

2 Heô thoâng ñaău thu seùt :

a Nguyeđn taĩc chung :

Moôt ñaău thu seùt táo tia tieđn ñáo bao goăm moôt kim thu seùt trung tađm coù ñaăunoâi vôùi dađy daên seùt, moôt thieât bò ion hoùa ñeơ táo tia tieđn ñáo

Vuøng bạo veô cụa loái ñaău thu seùt táo tia tieđn ñáo ñöôïc tính toaùn ôû phaăn sau Ñoô lôïi veă thôøi gian táo ñöôøng dađy daên seùt tieđn ñáo cụa loái ñaău thu seùt táo tia tieđnñáo ñöôïc trình baøy ôû phaăn b

b Ñoô lôïi veă thôøi gian táo ñöôøng daên seùt (T):

Moôt ñaău thu seùt loái táo tia tieđn ñáo ñöôïc ñaịc tröng baỉng ñoô lôïi veă thôøi giantáo ra ñöôøng daên seùt chụ ñoông cụa noù Ñái löôïng naøy ñöôïc xaùc ñònh khi so saùnhthôøi gian táo ra ñöôøng daên seùt veă phía tređn cụa moôt ñaău thu seùt táo tia tieđn ñáo vaømoôt kim thu seùt thođng thöôøng ôû trong cuøng moôt ñieău kieôn seùt

c Kieơm tra ñaùnh giaù ñaău thu seùt táo tia tieđn ñáo :

Quaù trình kieơm tra ñoøi hoûi xaùc ñònh ñoô lôïi veă thôøi gian táo ra ñöôøng daên seùtcụa chuùng

Caùc ñieău kieôn giođng baõo thöïc teẩ ñöôïc táo neđn trong phoøng thí nghieôm caoaùp

d Xaùc ñònh vò trí ñaịt ñaău thu seùt :

Bán kính bảo vệ của đầu thu sét được tính như sau :

RP = h( 2D h)  L( 2D L) 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 haythép 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 vớimặt bằng công trình cần bảo vệ, bao gồm cả các tháp angten, làm lạnh, hồ nướcnăøm trên công trình

Những yêu cầu về kiến trúc phải luôn được chú ý khi lắp đặt hệ thốngchống 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 khảnăng tiếp xúc tốt và chống ăn mòn cao

Nếu một công trình cần nhiều đầu thu sét thì có thể nối chúng với nhaubằng những vật liệu thích hợp trong bảng dây dẫn sét, ngoại trừ vị trí của chúngyêu 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 trụđỡ của đầu thu sét có dây neo bằng loại dây dẫn điện, thì phải nối điểm cuối cùngcủa 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 sétnên 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 sauđây 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 nhấtvà càng trực tiếp càng tốt

d

Đường đi của dây dẫn sét càng thẳûng càng tốt, nếu phải uốn cong thì phảitránh việc uốn cong đột ngột, bẻ góc đột ngột về phía trên và bán kính của đoạnuốn 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 vàđặt chúng cách xa dây dẫn sét tối thiểu là 1m và vỏ kim loại của dây điện lực phảiđược nối với dây dẫn sét

A

B

B

A

Dây dẫn sét không được đi vòng qua lan can hay các cấu trúc nhô ra ngoàicông trình Tuy nhiên dây dẫn sét có thể vượt lên cao dưới 40cm và góc vượt phảinhỏ hơn 45o.

Dây dẫn sét phải được cố định chắc chắn khoảng 3 kẹp giữ mỗi mép và kẹpgiữ phải không gây ảnh hưởng đến cấu trúc công trình Tất cả các dây dẫn sét nênđược 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 vỏkim 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 chúngtrong 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 nàyphải 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 vàotường hay cột Trong trường hợp các tấm bao bọc là kim loại thì phải nối chúngvào 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 củachúng phải lớn hơn hay bằng 50 mm2 và được trình bày trong bảng:

DÂY DẪN SÉTVật liệu Tính chất, gợi ý khi dùng Kích thước tối thiểuDây đồng trần điện phân

Dây tròn đường kính 8mmNhôm A5/L Được dùng khi dây dẫn

sét gắn lên bề mặt nhôm Dây dẹp 30x3mm.Dâytròn đường kính 10mm

Không được dùng cáp bọc hay cáp đồng trục để dẫn sét Không được bọccách 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 sửdụng

 Bởi vì dòng sét có dạng xung và có tần số cao nên dây dẫn dẹp sẽ dẫndòng 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 đểcách ly các cấu trúc khác của công trình khi kiểm tra điện trở tiếp đất Trongtrường hợp dây dẫn sét gắn vào cấu trúc kim loại của công trình ( cột thép, khungthép, vỏ bọc kim loại ) thì kẹp kiểm tra phải được gắn vào vị trí giữa hệ thống nốiđất 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 cóđộ cao khoảng 2m

h Các thành phần tự nhiên :

Một số thành phần của công trình như khung nhà thép, cột có thể đượcdùng 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 đảmbảo dẫn điện liên tục và có điện trở nhỏ hơn 0,01Ohm Trong trường hợp này kimthu sét gắn trực tiếp vào khung nhà và phần chân của khung nhà nối với hệ thốngnối đất Việc sử dụng các thành phần tự nhiên sẽ đảm bảo tốt hơn các yêu cầu vềcân 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 trúcthép, 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 nhanhdòng sét và giảm thiểu việc quá điện áp nguy hiểm trong vùng bảo vệ, hình dángvà kích thước của hệ thống nối đất cùng với giá trị điện trở nối đất phải phù hợpvới 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 trườnghợp cách ly với các cấu trúc khác

 Tổng trở sóng và cảm kháng của hệ thống nối đất phải có giá trị thấp đểgiảm thiểu ảnh hưởng điện động, làm giảm ảnh hưởng gia tăng điện xảy ratrong khi có phóng điện, với yêu cầu này, hệ thống nối đất nên sử dụngbằng những cọc và thanh dài.

Việc dùng những cọc chôn sâu trong lòng đất thì không thuận lợi lắm ngoạitrừ đất có điện trở suất cao

Tuy nhiên hệ thống nối đất sẽ có tổng trở sóng cao khi chúng được chôn sâuquá 20m Trong trường hợp này phải sử dụng một số lớn những cọc đứng và thanhngang và chúng phải nối với nhau

Tương tự như vậy, đồng nên được sử dụng làm hệ thống nối đất thay chothép

Cấu tạo và hình dáng của hệ thống nối đất theo tiêu chuẩn này giống nhưtiêu chuẩn NFC15 - 100

Ngoại trừ những trường hợp không thể thực hiện được, hệ thống nối đấtphải 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 củavùng nối đất

Điện trở suất của đất có thể đo trực tiếp bằng các thiết bị chuyên dùng hoặccó thể xác định như sau

Khi điện trở suất của đất được xác định, chiều dài của hệ thống nối đất đượctính 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 hệthống chân quạ và được chôn sâu 50  80 cm

 Hệ thống cọc đóng thẳng đứng với chiều dài tổng cộng ít nhất là 6m vàđược sắp xếp bố trí theo đường thẳng hoặc hình tam giác và các cọc cáchnhau ít nhất bằng chiều dài của cọc và được nối với nhau bằng dây dẫn phùhợp chôn sâu ít nhất 50 cm

* Bảng điện trở suất của đất :

Loại đất Điện trở suất của đất (m)

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 nốiđất chống sét R  10  (đối với cấp bảo vệ tiêu chuẩn), có thể dùng một số biệnpháp 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

 Aùp dụng các phương pháp để làm tăng khả năng tản dòng sét của hệ thốngtiếp dài

Khi tất cả các biện pháp trên cũng không đạt được điện trở của hệ thống nốiđất nhỏ hơn hay bằng 10  thì có thể chấp nhận rằng hệ thống nối đất có thể tảndòng sét an toàn khi chúng có độ dài lớn hơn 100 m chôn trên đất và mỗi thanhhay 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 đấtnày 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 nhữngthiết bị đặc biệt để có thể dễ dàng cách ly để kiểm tra từng hệ thống Dây dẫn nốichúng với nhau khi đi trong công trình phải tránh những điểm uốn cong để khôngảnh hưởng lên các thiết bị và hệ thống cáp trong công trình

D

B D