Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG THIẾT KẾ CHỐNG SÉT CHO CHUNG CƯ HOÀNG HUY COMMERCE CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Phạm Đức Thuận SINH VIÊN THỰC HIỆN Vũ Tuấn ANh (MSSV: 1912102008) Ngành: Điện Tự Động Cơng Nghiệp h LỜI NĨI ĐẦU Sét tượng tự nhiên xuất hiện, tồn lâu trình hình thành phát triển người Nó gây khơng tác hại cho người thiên nhiên, đặc biệt công trình xây dựng Vì cơng tác phịng chống sét cho cơng trình xây dựng đề cập từ nhiều năm Đây vấn đề liên quan đến nhiều lĩnh vực xây dựng như: quy hoạch, thiết kế, thi công… Tuy nhiên, sét tượng khí tượng phức tạp nên cần phải tìm hiểu kỹ để hạn chế ảnh hưởng đến người, tài vật người môi trường Từ yêu cầu thực tiễn đó, nhiều người bỏ nhiều thời gian q báu cho cơng tác nghiên cứu họ gặt hái khơng thành cơng Điển hình thành cơng từ sớm B.Franklin (năm 1750), sau hàng loạt đầu thu tiên đạo sớm tiện ích hiệu đời Kế thừa thành người trước từ hồn cảnh Bộ mơn Kỹ Thuật Điện xây dựng nên chọn nội dung “Thiết kế chống sét cho Bộ môn Kỹ Thuật Điện – Khoa Công Nghệ” làm đề tài luận văn tốt nghiệp cho Đây đề tài lý thú mang tín thực tế cao Qua đó, tơi học hỏi nhiều điều bổ ích mở rộng thêm hiểu biết nhờ tham khảo tài liệu từ dẫn tận tình cán hướng dẫn Do thời gian có hạn nguồn tài liệu nên phần trình bày luận văn không tránh khỏi hạn chế, thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp từ phía Thầy Xin chân thành cảm ơn! VŨ TUẤN ANH h CHƯƠNG I Hình 1.1: Quá trình hình thành sét a)Hình thành mây giơng với vùng mang điện tích trái dấu b)Dịng tiên đạo phát triển h GIỚI THIỆU 1.1 Hiện tượng sét đánh Sét dạng phóng tia lửa điện khơng khí với khoảng cách lớn Q trình phóng điện xảy đám mây giông, đám mây với đám mây với đất Ở ta xét phóng điện mây đất Sau đạt độ cao định (khoảng vài kilơmet trở lên, vùng nhiệt độ âm) luồng khơng khí ẩm bị lạnh đi, nước ngưng tụ thành giọt nước li ti thành tinh thể băng tạo thành đám mây giông Sét phóng điện khí đám mây với đất, hay giữa các đám mây mang điện tích khác dấu Trước có phóng điện sét có phân chia tích lũy mạnh điện tích đám mây tác động luồng khơng khí nóng bốc lên ngưng tụ đám mây Các đám mây mang điện kết phân chia điện tích trái dấu tập trung chúng phần khác đám mây Phần đám mây giơng thường có điện tích âm, đám mây với đất tạo thành tụ điện mây – đất, phần đám mây thường tích điện dương Thơng thường, điện tích âm tập trung khu vực hẹp với mật độ cao hơn, cịn điện tích dương phân bố rải rác xung quanh, chủ yếu phía khu vực có điện tích âm Q trình tập trung điện tích làm cho cường độ điện trường tụ điện mây – đất tăng dần điểm đạt tới trị số tới hạn 25 30 kV/cm khơng khí bị ion hố bắt đầu trở nên dẫn điện * Sự phóng điện sét chia làm giai đoạn: + Phóng điện đám mây giông đất bắt đầu xuất dòng tiên đạo phát triển xuống đất chuyển động thành đợt với tốc độ 100 ¿ 1000 km/s Dịng mang phần lớn điện tích đám mây, tạo nên đầu cực điện cao, đạt hàng triệu vơn Giai đoạn gọi phóng điện tiên đạo bậc h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 + Khi dòng tiên đạo vừa phát triển xuống tới đất hay vật dẫn điện nối với đất giai đoạn hai bắt đầu, giai đoạn phóng điện chủ yếu sét Trong giai đoạn này, điện tích dương đất di chuyển có hướng từ đất theo dịng tiên đạo với tốc độ lớn 6.104 ¿ 10 km/s chạy lên trung hịa điện tích âm dịng tiên đạo Sự phóng điện chủ yếu đặc trưng dòng điện lớn qua chỗ sét đánh gọi dòng điện sét lóe sáng mãnh liệt dịng phóng điện Khơng khí vùng phóng điện đốt nóng đến nhiệt độ 10000O C dãn nở nhanh tạo nên sóng âm + Trong giai đoạn phóng điện thứ ba sét kết thúc di chuyển điện tích mây mà từ bắt đầu phóng điện lóe sáng biến Thơng thường, phóng điện sét bao gồm loạt phóng điện liên tiếp dịch chuyển điện tích từ phần khác đám mây Tiên đạo lần phóng sau theo dịng bị ion hóa ban đầu chúng phát triển liên tục gọi tiên đạo dạng mũi tên Biên độ dịng điện sét khơng vượt 200 ¿ 300 kA, trường hợp dòng điện sét lớn 100 kA Do theo tầm quan trọng vật bảo vệ, tính tốn thường lấy giá trị dịng điện sét từ 50 ¿ 100 kA Độ dốc cực đại đầu sóng dịng điện sét thường khơng vượt q 50 kA/μs Biên độ dịng điện sét lớn độ dốc đầu sóng lớn, với dịng điện tính toán 100 kA lớn thường lấy độ dốc đầu sóng trung bình 30 kA/μs, cịn dịng điện sét tính tốn nhỏ 100 kA thường lấy độ dốc đầu sóng 10 kA/μs Hiện tượng điện áp khí phát sinh sét đánh trực tiếp vào vật đặt trời (đường dây tải điện, thiết bị phân phối trời) sét đánh gần cơng trình điện Q điện áp bị sét đánh trực tiếp nguy hiểm Đặc điểm điện áp khí tính chất ngắn hạn Phóng điện sét kéo dài vài chục μs điện áp tăng cao có đặc tính xung Mỗi cấp điện áp có mức cách điện nó, dùng mức cách điện cao cách mức làm tăng giá thành thiết bị, cịn hạ thấp mức cách điện dẫn đến cố nặng Do mức cách điện phải xác định tùy theo đặc tính trị số điện áp có, tham số thiết bị dùng để hạn chế điện áp Khả cách điện chịu điện áp khí xác định theo điện áp thí nghiệm xung kích h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 Các thiết bị điện bảo vệ điện áp khí hệ thống cột dây chống sét, giữ cho đối tượng bảo vệ khơng bị sét đánh trực tiếp, cịn thiết bị chống sét khác có tác dụng hạ thấp điện áp phát sinh thiết bị đến trị số thấp điện áp thí nghiệm Những nguyên tắc bảo vệ thiết bị nhờ cột thu sét (hay gọi cột thu lơi) khơng thay đổi từ năm 1750 Bejanmin Franklin kiến nghị thực cột cao đỉnh nhọn kim loại nối với hệ thống nối đất Trong trình thực hiện, người ta nghiên cứu đưa đến kiến thức xác hướng đánh trực tiếp sét, bảo vệ cột thu sét thực hệ thống nối đất Khi có đám mây mang điện tích qua đỉnh kim thu sét (có chiều cao tương đối so với mặt đất có điện điện đất, xem bằng khơng) nhờ có cảm ứng tĩnh điện đỉnh cột kim thu lơi nạp đầy điện tích dương Do đỉnh cột thu lơi nhọn nên cường độ điện trường vùng lớn Điều dễ dàng tạo nên kênh phóng điện từ đầu cột thu lơi đến đám mây điện tích trái dấu (âm) có dịng điện phóng từ đám mây xuống đất Sét đánh theo qui luật xác suất chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố, việc xác định xác hướng đánh sét khó khăn khơng thể đảm bảo xác 100 % Những nghiên cứu tỉ mỉ chống sét cho thấy điều quan trọng chiều cao thu lôi chống sét hệ thống nối đất đảm bảo 1.2 Các tác hại sét gây Khi sét đánh trực tiếp, lượng cú sét lớn nên sức phá hoại lớn Khi cơng trình bị sét đánh trực tiếp bị ảnh hưởng đến độ bền học, khí thiết bị cơng trình, phá hủy cơng trình, gây cháy nổ… đó: + Biên độ dịng sét ảnh hưởng đến điện áp xung quanh ảnh hưởng đến độ bền khí thiết bị cơng trình h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 + Thời gian xung sét ảnh hưởng đến vấn đề điện áp xung thiết bị, ảnh hưởng đến độ bền học thiết bị hay cơng trình bị sét đánh + Ngoài khả bị cháy nổ xảy cao cơng trình bị sét đánh trực tiếp Đối với người súc vật, sét nguy hiểm trước hết nguồn điện cao áp dòng lớn Như biết, cần dòng điện nhỏ khoảng vài chục mA qua gây chết người Vì thế, dễ hiểu bị sét đánh trực tiếp người thường bị chết Nhiều sét khơng phóng trực tiếp gây nguy hiểm Lý dòng điện sét qua vật nối đất, gây nên chênh lệch điện lớn vùng đất gần Khi người gia súc trú mưa có giơng cao ngồi cánh đồng, bị sét đánh điện áp bước gây nguy hiểm cho người gia súc Trong thực tế có trường hợp hàng trăm bị bị chết sét đánh Dịng sét có nhiệt độ lớn, phóng vào vật cháy mái nhà tranh, gỗ khơ… gây nên đám cháy lớn Điểm cần đặc biệt ý việc bảo vệ kho nhiên liệu vật liệu dễ nổ Sét cịn phá hủy mặt học, có nhiều trường hợp tháp cao, cối bị nổ tung Vì dịng sét qua nung nóng phần lõi, nước bốc nhanh phá vỡ tháp, thân Nếu cơng trình nối liền với vật dẫn điện kéo dài như: đường dây điện, dây điện thoại, đường ray, ống nước,… vật dẫn mang điện cao từ xa tới (khi chúng bị sét đánh) gây nguy hiểm cho người vật dễ cháy nổ Cần ý điện áp cảm ứng vật dẫn (cảm ứng tĩnh điện, dây dài tạo thành mạch vòng cảm ứng điện từ) có phóng điện sét gần Điện áp lên đến hàng chục kV nguy hiểm Ảnh hưởng lan truyền sóng điện từ gây dịng điện sét: xảy phóng điện sét gây sóng điện từ tỏa xung quanh với tốc độ lớn, không khí tốc độ tương đương với tốc độ ánh sáng Sóng điện h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 từ truyền vào cơng trình theo đường dây điện lực, thơng tin… gây điện áp tác dụng lên thiết bị cơng trình, gây hư hỏng đặc biệt thiết bị nhạy cảm, thiết bị điện tử, máy tính mạng máy tính… gây thiệt hại lớn Như vậy, sét gây nguy hiểm trực tiếp gián tiếp nên cần phải nghiên cứu cách bảo vệ trực tiếp gián tiếp sét 1.3 Tiêu chuẩn Việt Nam thực bảo vệ chống sét Đối với công trình khơng cao 16 m, khơng rộng 20 m, khơng có phịng có nguy cháy nổ, không tập trung đông người xây dựng vùng có mật độ sét đáng thẳng khơng cao, áp dụng phương thức bảo vệ trọng điểm sau: + Đối với cơng trình mái bằng, cần bảo vệ cho góc nhà dọc theo chu vi đường viền tường chân mái + Đối với cơng trình mái dốc, mái cưa, mái chồng diêm, cần bảo vệ cho góc nhà, góc diềm mái, dọc theo bờ diềm mái Nhưng chiều dài cơng trình khơng q 30 m khơng cần bảo vệ bờ nóc, độ dốc mái lớn 28O thì khơng cần bảo vệ diềm mái Bảo vệ cho phận kết cấu nhô cao lên khỏi mặt mái phải bố trí kim đai thu sét Những kim đai phải nối với phận thu sét cơng trình Đối với cơng trình có mái kim loại phép sử dụng mái làm phận thu dẫn sét bề dày mái: + Lớn mm: cơng trình có số phịng có nguy cháy nổ + Lớn 3,5 mm: công trình khơng có nguy cháy, nổ + Khi sử dụng mái làm phận thu dẫn sét phải đảm bảo dẫn điện liên tục mái Nếu không, phải hàn nối phận riêng rẽ mái với nhau, phận phải có hai mối nối Dọc theo chu vi mái cách 20 đến 30 m phải đặt dây xuống đất, cơng trình nhỏ có hai dây xuống đất h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 Trường hợp bề dày mái kim loại nhỏ trị số qui định trên, phải đặt bộ phận thu sét riêng để bảo vệ, sử dụng mái để dẫn sét phải đảm bảo yêu cầu dẫn điện liên tục Đối với cơng trình tranh, tre, nứa, lá… phải bố trí thiết bị chống sét cơng trình Nếu xung quanh cơng trình có xanh, tốt sử dụng xanh để đặt thiết bị chống sét, phải bảo đảm khoảng cách an toàn quy định Trường hợp có lợi nhiều kinh tế - kỹ thuật phép đặt thiết bị chống sét cơng trình, phải thỏa mãn u cầu sau: + Phải sử dụng kim thu sét lắp cột cách điện (gỗ, tre…) khoảng cách từ phần dẫn điện kim đến mái cơng trình khơng nhỏ 400 mm + Dây xuống phải bố trí chân đỡ không dẫn điện cách mái từ 150 mm trở lên + Dây xuống không xuyên mái Trường hợp đặc biệt phải xuyên qua mái phải luồn ống sành sứ cách điện Đối với cơng trình chăn ni gia súc (loại gia súc lớn) phải bố trí thiết bị chống sét độc lập Bộ phận thu sét phận nối đất phải đặt cách xa móng cơng trình cửa vào khoảng cách 10 m Trường hợp có lợi kinh tế phép đặt phận thu sét cơng trình, phận nối đất phải đặt cách móng cơng trình cửa vào khoảng cách m Nếu khơng đảm bảo khoảng cách nói trên, đặt xong phận nối đất phải phủ lấp lên lớp đá dăm (hoặc sỏi) nhựa đường có chiều dày từ 100 mm trở lên, kèm theo nên đặt biển báo phòng ngừa Đối với kim hay dây thu sét: từ kim dây thu sét phải có hai dây xuống Đối với lưới thu sét: làm thép trịn, kích thước lưới không lớn – m, mắt lưới phải hàn nối với Đối với cơng trình cao q 15 m cần phải thực đẳng áp tầng Tại tầng cơng trình, phải đặt đai san điện áp bao quanh cơng trình, dây xuống phải nối với đai san điện áp tất phận kim loại, kể phận kim loại không mang điện h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 thiết bị, máy móc tầng phải nối với đai san điện áp bằng dây nối Trường hợp phải thực nối đất mạch vịng bao quanh cơng trình Khi sử dụng phận nối đất cọc hay cụm cọc chôn thẳng đứng, dây xuống phải đặt phía ngồi mặt tường cơng trình Khi sử dụng phận nối đất kéo dài hay mạch vịng dây xuống phải đặt cách không 15 ¿ 20 m dọc theo chu vi mái cơng trình Có thể sử dụng phận kết cấu kim loại công trình (như: cốt thép, kèo thép…) cốt thép cấu kiện bê tông cốt thép (trừ cốt thép có ứng lực trước cốt thép cấu kiện bê tông nhẹ) để làm dây xuống, với điều kiện kỹ thuật thi công phải đảm bảo dẫn điện liên tục bộ phận kim loại sử dụng để làm dây xuống nói (bằng phương pháp hàn điện) Ở vùng đất có trị số điện trở suất nhỏ 3.104 Ω m phép sử dụng cốt thép loại móng bê tơng cốt thép để làm bộ phận nối đất, với điều kiện kỹ thuật thi công phải đảm bảo dẫn điện liên tục cốt thép loại móng nói Khoảng cách phận thiết bị chống sét phận kim loại cơng trình, đường ống, đường dây điện lực, điện yếu (điện thoại, truyền thanh…) dẫn vào cơng trình: phía khơng nhỏ 1,5 m; phía mặt đất khơng nhỏ m Trường hợp thực khoảng cách qui định gặp nhiều khó khăn khơng hợp lý kinh tế – kỹ thuật phép nối chúng phận kim loại không mang điện thiết bị điện với thiết bị chống sét, trừ phịng có nguy gây cháy nổ, phải thực thêm phương án sau: + Các dây điện lực, điện thoại phải luồn ống thép, sử dụng loại cáp có vỏ bọc kim loại nối ống thép, vỏ kim loại cáp với đai san điện áp chỗ chúng gần + Phải đặt đai san điện áp bên cơng trình Đai san điện áp mạng ô lưới đặt nằm ngang, chôn độ sâu không nhỏ 0,5 m so với mặt sàn, làm thép tròn tiết diện không h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 áp lực biến đổi ngược Kết đầu nhọn, Phát xạ ion tạo điện cao, sinh lượng lớn ion (7,65.10 10 ở mức điện áp 2,5 ¿ 6,5 kV) Những ion ion hóa dịng khí xung quanh phía đầu thu nhờ hệ thống lưu chuyển khơng khí gắn đầu thu Điều giúp làm giảm điện áp ngưỡng phóng điện đồng thời làm gia tăng vận tốc phóng điện * Điểm thu sớm nhất: khả gia tăng kích thích trường tĩnh điện thấp (khả phát xạ sớm) tăng cường khả thu kim thu sét Nhờ trở thành điểm thu sớm so với điểm khác tòa nhà cần bảo vệ Các kim thu sét hoạt động với dịng sét có cường độ thấp (2 ¿ kA ứng với khoảng kích hoạt D nhỏ D = 10.I2/3 với I cường độ dịng sét tính bằng kA) * Vùng bảo vệ: vùng bảo vệ ESE hình nón có đỉnh đầu kim thu sét bán kính bảo vệ R p = f (khoảng cách kích hoạt sớm trung bình ΔL (m) kim thu sét, khoảng cách kích hoạt D (m) tùy theo mức độ bảo vệ) Hiện nay, trường hợp giảm độ tin cậy kim thu sét Franklin giải thích rõ ràng nhờ vào lý thuyết mơ hình điện hình học Thời gian gần đây, xuất loại đầu thu sét phát xạ sớm (ESE – The Early Streamer Emisson) – mà thực tế vận hành cho thấy khắc phục phần lớn nhược điểm kim thu sét Franklin – lại chưa có cách giải thích hợp lý phạm vi bảo vệ điều kiện tồn phạm vi bảo vệ Ứng dụng lý thuyết mơ hình điện hình học để giải vấn đề nội dung phần trình bày Nội dung mơ hình điện hình học q trình phóng điện sét: “khi tiên đạo sét bắt đầu định hướng tới cơng trình mặt đất xảy q trình phóng điện trực tiếp khoảng cách phóng điện từ đạo tới đỉnh cơng trình” Q trình giống với phóng điện khoảng cách dài phịng thí nghiệm Phương pháp đưa khảo sát có nội dung sau: “cho đạo sét nằm điểm mà xuất đó, khả phóng điện vào đỉnh cột thu lơi mặt đất lớn – vớí khoảng cách chúng giá trị khoảng cách phóng điện – để từ nhận vùng bảo vệ kim thu sét” Ta có quan hệ biểu diễn công thức thực nghiệm sau: h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 I = 25.Q0,7 (2.5) D = 6,72.I0,8 (2.6) Trong đó: I (kA) – biên độ dịng điện sét Q (C) – điện tích lớp mây giơng tích điện D (m) – khoảng cách phóng điện Như vậy, tiên đạo sét từ mây giơng tích điện phát triển xuống cách bề mặt mặt đất cao trình bề mặt mặt đất khoảng cách khoảng cách phóng điện phóng điện diễn Nếu ta giả thiết đạo sét tâm hình cầu có bán kính khoảng cách phóng điện gần điểm nằm hình cầu có khả “bị sét đánh” Tại nơi thực tế diễn phóng điện điểm tiếp xúc hình cầu phận liên kết điện tích (trái dấu) với mặt đất 2.2.1.1 Vùng bảo vệ ESE Khác với kim Franklin, đầu thu ESE có khả phát tia tiên đạo chủ động đón bắt tiên đạo xuất phát từ đám mây giơng tích điện hình thành dịng sét Độ dài tia tiên đạo phát từ đầu thu gọi độ lợi khoảng cách, kí hỉệu ΔL (m) Do đó, tiên đạo sét phóng điện vào đỉnh cột thu sét với khoảng cách ( ΔL + D) tính đến đỉnh thu sét, thay khoảng cách D kim Franklin Trên hình 2-10, tiên đạo sét xuất đoạn EF GH, L trình phóng điện hướng trực tiếp xuống mặt đất; xuất cung FG, tiên đạo sét hướng đến đỉnh thu sét Trên lý thuyết, tia tiên đạo phóng L từ đỉnh đầu thu theo hướng để đón bắt tiên đạo sét Do vậy, để tìm vùng bảo vệ đầu thu phát xạ sớm, mơHình 2-10: Tập hợp điểm phóng điện ên đạo sét xuất t hình khả phóng tiên đạo ESE hình cầu có bán kính với độ lợi khoảng cách ΔL gắn vào đỉnh cột thu sét Tiến hành khảo sát chúng D E H F G h h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 khơng gian có “quả cầu” bán kính D khác – có tâm tượng trưng cho đạo sét – xuất ngẫu nhiên vị trí Nếu cho cầu bán kính D tiếp xúc với mặt đất hình cầu bán kính ΔL nói trên, ta thu vùng bảo vệ ESE Cho cột thu sét trang bị Đường sinh đầu thu (ESE) có chiều cao tổng h L Trong khơng gian, hình cầu tưởng tượng có tâm gắn đỉnh Vùng bảo vệ thu sét, bán kính ΔL tượng trưng cho độ dài tia tiên đạo đầu thu phát Điểm mà tiên đạo sét Hình 2-11: Vùng bảo vệ đầu thu phát xạ xuất hiện, có xác suất phóng D=h điện xuống mặt đất đến đỉnh L thu sét điểm F (hoặc G) hình 2-10 Đó Vùng bảo vệ điểm gần với mặt đất cột thu sét mà tiên đạo sét tiến đến trước có Hình 2-12 phóng điện xảy Vùng bảo vệ thu sét trường hợp hình trịn xoay mà đường sinh bao gồm phần – xem hình 2-11 D h D D Minh họa vùng bảo vệ ESE trình bày hình (hình 2-12, 2-13, 2-14) tương ứng cho trường hợp D = h, D < h, D > h D>h D h: quan sát hình 2-14, quan hệ tam giác vng ABC cho ta: 2 R P +( D − h ) =( D + ΔL )2 với: AB = (D + ΔL (2.8) ); BC = (D – h); AC = R P + Khi D < h: quan sát hình 2-13, quan hệ tam giác vuông ABC cho ta: 2 R P +( D − h ) =( D + ΔL )2 với: AB = (D + ΔL (2.9) ); BC = (D – h); AC = R P Dễ thấy, phương trình (2.8) (2.9) nhau; đó, D ¿ h bán kính bảo vệ đáy R P được tính sau: 2 R P =( D + ΔL ) −( D − h )2 (2.10) Suy công thức tổng quát cho trường hợp: R P=√ h ( 2 D −h )+ ΔL ( 2 D + ΔL ) (2.11) Trong đó: h – chiều cao tính từ mặt đất đến đỉnh cột thu sét D – khoảng cách phóng điện, phụ thuộc điện tích mây giơng cực tính sét h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 ΔL – độ lợi khoảng cách 2.2.1.3 Vùng thể tích hấp thu ESE Vùng thể tích hấp thu kim thu sét hiểu vùng không gian mà tiên đạo sét phát triển từ mây giông xuống “xâm nhập” vào, khả “đón bắt” kim thu sét lớn Tổng quát, vùng thể tích hấp thu ESE miền không gian giới hạn bởi paraboloit bán cầu có bán kính tổng khoảng cách phóng điện độ lợi khoảng cách (D + ΔL ) Nếu xét hệ trục Oxy, miền thể tích hấp thu phần diện tích giới hạn parabol cung trịn có bán kính (D + ΔL ) Vấn đề quan tâm ta cần thiết lập dạng phương trình đường parabol; để từ đó, vùng thể tích hấp thu hình thành ta suy điều kiện tồn phạm vi bảo vệ ESE Như ta biết, với đặc trưng phát tia tiên đạo đón bắt dòng sét, với độ dài độ lợi khoảng cách ΔL – q trình mơ hình đường trịn có tâm đỉnh kim thu sét, bán kính ΔL thì đường đồng khả xem tập hợp điểm cách đường trịn nói (hoặc thân cột) mặt đất – biểu diễn trục Ox – khoảng cách với giá trị khoảng cách phóng điện (D) Với hệ trục Oxy hình 2-15, đường trịn tâm O(0,h) bán kính ΔL có phương trình viết sau đây: L x2 + (y – h)2 Y Đường đồng khả = ΔL O(0,h) (C’) O' Yo X O Trục Ox có trình: y = Xo Hình 2-15: Đường đồng khả vùng thể ch hấp thu ESE phương (d’) Đường trịn (C’’) có tâm O’(x0,y0), bán kính D thay đổi có phương trình viết sau: (x – x0)2 + (y – y0)2 = D2 h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 Từ điều kiện nêu, nhận thấy rằng: + (C’’) tiếp xúc với (C’): OO’ = ΔL + D ⇔ ⇒ 2 √ x0 + ( y − h ) = ΔL + D x 20 + ( y 0− h ) = ( ΔL + D ) (2.12) + (C’’) tiếp xúc với Ox: d(O’,(d’)) = D hay y0 = D (2.13) Từ (2.15) D = y0 vào (2.14), ta được: ⇔ ( x 20= ( h + ΔL ) y − ) h − ΔL (2.14) Từ (2.14), ta thấy: tập hợp tâm O’(x 0,y0) thuộc parabol có đỉnh S(O,(h - ΔL )/2), tiêu điểm F(0,h), đường chuẩn y = Đó đường đồng khả phần đường bao thể tích hấp thu L L L L L L h x=y y=x O D h O Hình 2-16 Hình 2-17 h O Hình 2-18 Các hình sau minh hoạ vùng thể tích hấp thu đầu thu (ESE), tương ứng với trường hợp h > ΔL (hình 2-17), h = ΔL (hình 2-17) h < ΔL (hình 2-18) Trường hợp h > ΔL (hình 2-17), đường đồng khả cịn bao gồm phần đường thẳng y = x y = -x (khảo sát hệ trục Oxy hình 215) 2.2.1.4 Khảo sát tồn phạm vi bảo vệ ESE h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 Phạm vi bảo vệ kim thu sét trường hợp cụ thể - ứng với khoảng cách phóng điện xác định – vùng thể tích hấp thu, có cho khoảng cách phóng điện thay đổi tiến hành khảo sát Từ hình 2-19, nhận thấy rằng: hình trịn bán kính Dmin tiếp xúc với (C’) (d’) có tâm thuộc cột thu lơi Giá trị Dmin trong trường hợp xác định sau: D = L D h O D ΔL Quan sát lại hình 2-16, ta thấy khoảng cách phóng điện cần nhỏ giá trị tung độ giao điểm (P) biểu diễn phương trình (2.14) đường thẳng y = x sét đánh vào thân cột Lúc này, cột thu lơi có trang bị ESE trở thành cột thu lôi Franklin tuý có độ cao lớn với bán kính bảo vệ đáy Nhận thấy, khoảng cách phóng điện có giá trị – tung độ giao điểm (P): y = x2/[2(h + ΔL )] + (h + ΔL )/2 (d): y = x ta nhận kết sau: D = h + ΔL − √ 2 ΔL ( h + ΔL ) (2.16) Do đó, giá trị khoảng cách phóng điện nhỏ Dmin được chọn theo (2.16) Giá trị có h > ΔL Khi h < ΔL , khơng có trường hợp sét đánh vào cột thu lôi Như vậy, với khoảng cách phóng điện D 0 < D min xác định theo (2.16) – trường hợp h > ΔL – hình trịn (C’’) bán kính D0 sẽ khơng tiếp xúc với (C’) (d’) Có thể giả sử vị trí đó, hình trịn (C’’) hồn tồn tiếp xúc với (d’) với đường thẳng có phương trình x = – h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 thân cột – mà chưa tiếp xúc với (C’) Trên thực tế, với phát triển tự nhiên kênh tiên đạo, sét đánh trực tiếp xuống cơng trình phía vào thân cột: điều có nghĩa tác dụng bảo vệ đỉnh kim thu sét khơng cịn hiệu Nếu khoảng cách phóng điện nhỏ Dmin (ứng với trường hợp h > ΔL ), tác dụng bảo vệ cơng trình cột thu sét có trang bị ESE với độ cao thực h trở thành vô nghĩa Trong khảo sát trên, xem khoảng cách phóng điện D khơng phụ thuộc vào độ cao thu sét h Biểu thức (2.8) biểu thức thực nghiệm thập niên 60 Những năm gần đây, có cơng trình thực nghiệm xác hơn, chẳng hạn mơ hình Eriksson đề nghị: D = 0,67h 0,6I0,74, theo mơ hình IEEE tính khoảng cách phóng điện tiên đạo sét đến mặt đất đề nghị công thức: D = 0,9.8I 0,65, khoảng cách để có phóng điện cao trình mặt đất là: D = 8I 0,65 Điều có nghĩa khoảng cách phóng điện thay đổi, ứng với vị trí tiên đạo sét cao độ cột thu lơi với mặt đất Như vậy, có vài thay đổi nhỏ biểu thức tính bán kính bảo vệ (R P, r x) khơng thay đổi dạng phạm vi bảo vệ Do vậy, kết đề xuất chấp nhận 2.2.1.5 Một số nét thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo Prevectron Thiết bị chống sét Prevectron loại điện cực phát tiên đạo sớm công ty Indelec – Cenes (Pháp) nghiên cứu, thiết kế chế tạo cải tiến từ sản phẩm Prevectron trước Do có vùng bảo vệ độ tin cậy cao Thiết bị chống sét Prevectron thử nghiệm thực tế đạt tiêu chuẩn Pháp NFC 17 – 102 * Cấu tạo điện cực phát xạ sớm loại Prevectron bao gồm: h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 + Kim thu sét trung tâm đồng điện phân thép khơng gỉ Kim có tác dụng tạo đường dẫn dòng sét liên tục từ tiên đạo sét xuống đất theo dây dẫn sét Kim gắn trụ đỡ cao tối thiểu m + Hộp bảo vệ đồng thép không gỉ Hộp gắn vào kim thu sét trung tâm, có tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bên + Thiết bị tạo ion, giải phóng ion tạo tia tiên đạo ngược: thiết bị có tính đặc biệt đầu thu Prevectron Nhờ thiết bị mà đầu thu sét Prevectron tạo vùng bảo vệ rộng lớn với mức độ an toàn cao + Hệ thống điện cực phía có tác dụng thu lượng điện trường quyển, giúp cho thiết bị chống sét hoạt động + Hệ thống điện cực phía có tác dụng phát tia tiên đạo Hình 2-20: Thiết bị chống sét tạo a ên đạo Prevectron Kim thu sét trung tâm Hệ thống điện cực phía Hộp bảo vệ đồng thiết bị tạo ion Hệ thống điện cực phía * Nguyên tắc hoạt động đầu thu sét Prevectron 2: Trong trường hợp giông bão xảy ra, điện trường khí gia tăng nhanh chóng (khoảng vài nghìn vơn/met), đầu thu sét Prevectron thu lượng h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 điện trường khí hệ thống điện cực phía Năng lượng tích trữ thiết bị ion hóa Trước xảy tượng phóng dịng điện sét (mà ta thường gọi “sét đánh”), có gia tăng nhanh chóng đột ngột điện trường khí quyển, ảnh hưởng tác động làm thiết bị ion hóa giải phóng lượng tích lũy dạng ion, tạo đường dẫn tiên đạo phía – chủ động dẫn sét * Quá trình ion hóa đặc trưng tính chất sau: + Điều khiển giải phóng ion thời điểm Thiết bị ion hóa cho phép ion phát khoảng thời gian ngắn thời điểm thích hợp đặc biệt, vài phần giây trước có phóng điện sét Do đảm bảo dẫn sét kịp thời, xác an tồn + Sự hình thành hiệu ứng quầng sáng điện Corona Sự xuất số lượng lớn electron tiên đạo với gia tăng điện trường có tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng quầng sáng điện Corona + Sự chuẩn bị trước đường dẫn sét phía Đầu thu sét Prevectron phát đường dẫn sét chủ động phía nhanh điểm nhọn gần đó, đảm bảo dẫn sét chủ động xác Trong phịng thí nghiệm, đặc điểm đặc trưng đại lượng ΔT – độ lợi thời gian phát đường dẫn sét phía đầu thu sét Prevectron kim loại thu sét thông thường khác * Các loại đầu thu sét: Dựa theo đặc điểm số lượng điện cực phía (hoặc phía dưới) thời gian phát tiên đạo sớm ( Δ T) mà Prevectron có năm loại đầu thu, ký hiệu sau: TS 2.25; TS 3.40; S 3.40; S 4.50 S 6.60 Ví dụ: + S 3.40 loại điện cực phát tiên đạo sớm Prevectron 2, có điện cực phía (2 điện cực phía dưới) có thời gian phát xạ sớm 40 μs + S 6.60 loại điện cực phát tiên đạo sớm Prevectron 2, có điện cực phía (6 điện cực phía dưới) có thời gian phát xạ sớm 60 μs h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 Mỗi loại tùy thuộc vào chất liệu kim thu sét chia làm nhóm: + Loại cấu tạo đồng: kim thu sét trung tâm điện cực chế tạo đồng, đảm bảo thu dẫn sét tốt + Loại cấu tạo thép không gỉ: kim thu sét, điện cực hộp bảo vệ làm thép không gỉ Loại đầu thu sét thích hợp với mơi trường ăn mịn nơi có nhiều bụi bẩn Bảng 2: Số liệu thực nghiệm R p đầu thu Prevectron h (m) 10 15 20 45 60 Mức bảo vệ cao (D = 20 m) S 6.60 31 47 63 79 79 79 79 79 80 80 S 4.50 27 41 55 68 69 69 69 69 70 70 S 3.40 23 35 46 58 58 59 59 59 60 60 TS 3.40 23 35 46 58 58 59 59 59 60 60 TS 2.25 17 25 34 42 43 43 43 44 45 45 Mức bảo vệ trung bình (D = 45 m) S 6.60 39 58 78 97 97 98 99 101 102 10 S 4.50 34 52 69 86 87 87 88 90 92 95 S 3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85 TS 3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85 TS 2.25 23 34 46 57 58 59 61 63 65 70 Mức bảo vệ chuẩn (D = 60 m) h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 S 6.60 43 64 85 107 107 108 10 113 11 120 S 4.50 38 57 76 95 96 97 98 102 10 110 S 3.40 33 67 84 84 85 87 92 99 100 TS 3.40 33 50 67 84 84 85 87 92 99 100 TS 2.25 26 39 52 65 66 67 69 75 84 85 * Các ưu điểm đầu thu sét Prevectron 2: + Bán kính bảo vệ rộng + Khả bảo vệ cơng trình mức cao + Tự động hoạt động hồn tồn, khơng cần nguồn điện cung cấp, khơng cần bảo trì + Nối đất đơn giản tin cậy + Hoạt động tin cậy, an tồn, kiểm tra thử nghiệm phịng thí nghiệm cao áp Trung tâm nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp kiểm tra điều kiện sét thực tế Hội đồng lượng nguyên tử Pháp * Tính tốn vùng bảo vệ: Vùng bảo vệ điện cực phát tiên đạo sớm Prevectron xác định qua bán kính bảo vệ R p theo cơng thức sau: R p =√ h ( 2 D−h )+ ΔL ( 2 D + ΔL ) Trong đó: D (m) – khoảng cách phóng điện, xác định theo mức bảo vệ lựa chọn (cao, trung bình, chuẩn); h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 H (m) – độ cao thực điện cực phát tiên đạo sớm Prevectron đối tượng bảo vệ; ΔL = V . ΔT với + ΔT ( μs ) – độ lợi thời gian phát xạ sớm loại Prevectron lựa chọn; + V = 106 (m/s) – tốc độ tiên đạo ngược 2.2.2 Tính tốn Theo tiêu chuẩn xây dựng – TCXD 46: 1984 “Chống sét cho cơng trình xây dựng: tiêu chuẩn thiết kế – thi công” – Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 2003, tòa nhà Bộ môn Kỹ Thuật Điện yêu cầu chống sét cấp III Đối với cơng trình cấp III cần phải đặt thiết bị chống sét cơng trình, phép đặt thiết bị chống sét độc lập với cơng trình trường hợp đặc biệt có lợi kỹ thuật kinh tế Tham khảo bảng số liệu thông số bảo vệ đầu thu: Ionostar, Saint – Elmo, Dynasphere, Prevectron 2, Pulsar, Satelit+, ta thấy đầu thu Prevectron có bán kính bảo vệ đáy lớn có nhiều ưu điểm so với đầu thu khác nên ta chọn sử dụng đầu thu Thiết kế đặt kim thu sét góc cơng trình (khoảng tịa nhà Bộ mơn Kỹ Thuật Điện) nên ta chọn bán kính cần bảo vệ R p = 36,33 m Do chiều cao cơng trình cần bảo vệ bé mức độ cần bảo vệ (cấp III) nên ta chọn đầu thu Prevectron loại TS 2.25 Tra bảng 2, ta tìm chiều cao cần thiết kim thu sét m Vậy kim thu sét tạo tia tiên đạo Prevectron loại TS 2.25 với chiều cao m bảo vệ hồn tồn cơng trình xây dựng: Bộ mơn Kỹ Thuật Điện 2.3 So sánh hai phương pháp h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 Ưu điểm đầu thu đón bắt đặt không trung theo kỹ thuật so sánh với đầu thu theo tập quán kiểu Franklin: – Đầu thu theo tập quán Franklin: + Đặt sở thiết kế từ năm 1752 + Mỗi cột yêu cầu khoảng cách trung bình ¿ 15 m + Hình dáng bên ngồi khơng hấp dẫn + Khó khăn tốn nhiều thời gian để lắp đặt trang thiết bị + Ít tin tưởng vận hành + Mức độ hiệu không rõ rệt – Đầu thu đón bắt sét theo kỹ thuật mới: + Đặt sở kỹ thuật + Thông thường cần có đầu thu đón bắt + Hình dáng dễ chấp nhận, khơng dễ nhận thấy vẻ bên ngồi + Dễ đặt cơng trình + Dễ dàng cơng tác trì bảo quản + Hiệu tin tưởng vận hành + Thành tựu đạt thể rõ ràng Qua so sánh kết thiết kế thực tế trình bày, ta nên chọn đầu thu tiên đạo sớm Prevectron loại TS 2.25 làm thiết bị chống sét cho Tòa nhà Bộ môn Kỹ Thuật Điện – Khoa Công Nghệ KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài luận văn tốt nghiệp “Thiết kế chống sét cho Bộ môn Kỹ Thuật Điện – Khoa Công Nghệ”, rút nhiều kinh nghiệm quý báu cho thân từ vấn đề thực tế từ giúp đỡ cán h 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.2237.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.66 37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.99
Ngày đăng: 08/09/2023, 00:08
Xem thêm:
