ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 1 Chương 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN Việc quyết đònh 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 bò hỗ trợ cho việc phòng chống Sét lại là những trang thiết bò cơ bản chính yếu cho một hệ thống chống Sét của khu vực, công trình cần bảo vệ. Các thiết bò này được các chuyên gia về lónh 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 bò 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 bò chống Sét cổ điển với thiết bò 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 2 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 bò 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 chòt 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 bò bảo vệ có hiệu quả. Nước Pháp một trong những quốc gia chiếm vò trí hàng đầu trong lónh vực chốùng sét hiện đại. Thiết bò 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. Chòu 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. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 3 Ngoài các thiết bò chống sét trực tiếp như kim thu sét, dây thoát sét, hệ thống thiết bò nối đất. Các thiết bò 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 bò 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 bò điện đặc biệt là các thiết bò 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 bò phía sau nhờ lớp lọc sóng dùng thiết bò biến trở. Do các thiết bò bảo vệ chốùng sét trực tiếp và chốùng 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 đònh 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 đònh 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 bò phục vụ cho công việc thiết kế hệ thống chốùng 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 4 năm trong vùng diện tích tập trung tương đương Ac của công trình cần được bảo vệ sẽ giúp xác đònh 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 bò của INDELEC và sử dụng phần mềm MATLAB cần phải đặc biệt chú ý các vấn đề sau: Xác đònh vò trí của tất cả các thành phần trong hệ thống chốùng sét như kích thước của công trình, vò trí đòa hình, đòa 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 dòch vụ trong công trình, có người thường xuyên hay không, vật liệu loại gì, có giá trò hay không, có gây ảnh hưởng đối với môi trường không. Xác đònh những điểm dể bò 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 bò 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 5 thuộc vào hoàn cảnh kinh tế của đòa phương, tầm quan trọng của công trình cần bảo vệ mà tiến hành đầu tư trang thiết bò cho thỏa đáng. . các thiết bò chống sét trực tiếp như kim thu sét, dây thoát sét, hệ thống thiết bò nối đất. Các thiết bò sau đây không thể thiếu được trong một hệ thống bảo vệ chống sét hoàn hảo. * Máy đếm sét. 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. chính yếu cho một hệ thống chống Sét của khu vực, công trình cần bảo vệ. Các thiết bò này được các chuyên gia về lónh vực chống Sét sáng tạo ra, cần thiết phải đảm bảo độ tin cậy an toàn, bền