Chương 6: 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, vò trí đặt đầu kim thu sét, đường đi của dây dẫn sét, vò trí và kiểu của hệ thống nối đất. Các yêu cầu về kiến trúc, mỹ thuật phải được chú ý khi thiết kế hệ thống chống sét. Tuy nhiên, đôi khi điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả của hệ thống chống sét. + Giai đoạn khảo sát : Giai đoạn này chia làm 2 phần : a/ Đánh giá khả năng sét đánh vào công trình và lựa chọn cấp bảo vệ cho công trình . b/ Xác đònh vò trí của tất cả các thành phần trong hệ thống chống sét. Kích thước của công trình. Vò trí đòa lý của công trình ( nằm đơn độc trên đồi cao, nằm cạnh các công trình khác cao hơn hay thấp hơn ). Tần số và số lượng người làm việc trong công trình. Ảnh hưởng của sét đối với con người. Những khó khăn khi đến gần công trình để sơ tán, cấp cứu Tầm quan trọng của những dòch vụ trong công trình. Người và vật chất thường có mặt trong công trình ( có người thường xuyên, vật liệu loại gì, có giá trò hay không ?). Hình dạng và độ dốc của mái. Loại mái, tường và những cấu trúc tăng cường. Các phần kim loại của mái và một số cấu trúc kim loại khác bên ngoài của công trình ( bồn nước, bơm nước, tháp ăng- ten ) Máng và ống thoát nước của mái. Những phần quan trọng của công trình ( phòng làm việc của lãnh đạo, phòng thiết bò đất nền ) và tính chất của các vật liệu xây dựng công trình. Những điểm dễ bò sét đánh nhất của công trình. Vò trí của những đường ống điện, nước, gaz của công trình. Những vật chướng ngại ảnh hưởng đến đường đi của sét ( đường dây điện trên không, hàng rào kim loại, cây cao ). Điều kiện môi trường gây nên sự ăn mòn các phần tử của hệ thống chống sét ( bụi, ẩm, muối, acid ). Trong công trình, điểm dễ bò sét đánh nhất là điểm rất quan trọng, những điểm đó có thể là tháp cao, ống khói, máng nước, các góc, đỉnh mái 2. Hệ thống đầu thu sét : a. Nguyên tắc chung : Một đầu thu sét tạo tia tiên đạo bao gồm một kim thu sét trung tâm có đầu nối với dây dẫn sét, một thiết bò ion hóa để tạo tia tiên đạo. Vùng bảo vệ của loại đầu thu sét tạo tia tiên đạo được tính toán ở phần sau . Độ lợi về thời gian tạo đường dây dẫn sét tiên đạo của loại đầu thu sét tạo tia tiên đạo được trình bày ở phần b. b. Độ lợi về thời gian tạo đường dẫn sét (T): Một đầu thu sét loại tạo tia tiên đạo được đặc trưng bằng độ lợi về thời gian tạo ra đường dẫn sét chủ động của nó. Đại lượng này được xác đònh khi so sánh thời gian tạo ra đường dẫn sét về phía trên của một đầu thu sét tạo tia tiên đạo và một kim thu sét thông thường ở trong cùng một điều kiện sét. T = T SK - T ESE Trong đó : T SK : là thời gian tạo ra đường dẫn sét về phía trên của một kim thu sét thông thường. T ESE : là thời gian tạo ra đường dẫn sét về phía trên của một đầu thu sét loại tạo tia tiên đạo. c. Kiểm tra đánh giá đầu thu sét tạo tia tiên đạo : Quá trình kiểm tra đòi hỏi xác đònh độ lợi về thời gian tạo ra đường dẫn sét của chúng. Các điều kiện giông bão thực tếø được tạo nên trong phòng thí nghiệm cao áp. d. Xác đònh vò trí đặt đầu thu sét : Bán kính bảo vệ của đầu thu sét được tính như sau : R P = )2()2( LDLhDh khi h 5 m (1) Trong đó: h là độ cao của đầu thu sét so với mặt bằng đặt đầu thu sét. D = 20m đối với cấp bảo vệ là cấp 1. D = 45m đối với cấp bảo vệ là cấp 2. D = 60m đối với cấp bảo vệ là cấp 3. L = V (m/s).T (s) (2) Khi h < 5m tra bảng tìm được bán kính bảo vệ . e. Vật liệu và kích thước : Phần dẫn dòng sét của đầu thu sét phải làm bằng đồng, đồng hợp kim hay thép không gỉ. Kim thu sét trung tâm có tiết diện ít nhất là 120 mm 2 . Đỉnh của đầu thu sét tạo tia tiên đạo phải đặt cao hơn ít nhất là 2m so với mặt bằng công trình cần bảo vệ, bao gồm cả các tháp angten, làm lạnh, hồ nước năøm trên công trình. Những yêu cầu về kiến trúc phải luôn được chú ý khi lắp đặt hệ thống chống sét. Thông thường nên đặt đầu thu sét tại các vò trí cao nhất trên công trình, chẳng hạn như : Đỉnh của mái dốc. Trên mái bằng của phòng đặt thiết bò quan trọng. Đầu hồi của các nhà xưởng. Trên đỉnh ống khói. Dây dẫn sét được nối với đầu thu sét bằng những khớp nối đặc biệt có khả năng tiếp xúc tốt và chống ăn mòn cao. Nếu một công trình cần nhiều đầu thu sét thì có thể nối chúng với nhau bằng những vật liệu thích hợp trong bảng dây dẫn sét, ngoại trừ vò trí của chúng yêu cầu phải vòng lớn hơn 1,5m. 3. Trụ đỡ : Độ cao của đầu dây dẫn sét so với công trình phụ thuộc vào trụ đỡ. Nếu trụ đỡ của đầu thu sét có dây neo bằng loại dây dẫn điện, thì phải nối điểm cuối cùng của dây neo với dây dẫn sét bằng những vật liệu trình bày trong bảng dây dẫn sét. 4. Dây dẫn sét : a. Nguyên tắc chung : Dây dẫn sét có tác dụng dẫn dòng sét xuống hệ thống nối đất. Dây dẫn sét nên đặt bên ngoài công trình, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt. b. Số lượng dây dẫn sét : Một đầu thu sét tối thiểu phải có một dây dẫn sét. Trong các trường hợp sau đây thì yêu cầu phải có hai dây dẫn sét. Khi hình chiếu đứng của dây dẫn sét lớn hơn hình chiếu bằng của nó. Khi đầu thu sét được lắp trên cấu trúc cao hơn 28m. c. Đường đi của dây dẫn sét : Dây dẫn sét phải được nối vào hệ thống nối đất tại chỗ chúng gần nhau nhất và càng trực tiếp càng tốt. d l l d Đường đi của dây dẫn sét càng thẳûng càng tốt, nếu phải uốn cong thì phải tránh việc uốn cong đột ngột, bẻ góc đột ngột về phía trên và bán kính của đoạn uốn cong không được nhỏ hơn 20 cm. A B B A Dây dẫn sét không được đi dọc theo hay ngang qua đường dây điện lực. Trong trường hợp bất khả kháng thì phải đặt dây điện trong các vỏ bọc kim loại và đặt chúng cách xa dây dẫn sét tối thiểu là 1m và vỏ kim loại của dây điện lực phải được nối với dây dẫn sét. Dây dẫn sét không được đi vòng qua lan can hay các cấu trúc nhô ra ngoài công trình. Tuy nhiên dây dẫn sét có thể vượt lên cao dưới 40cm và góc vượt phải nhỏ hơn 45 o . Dây dẫn sét phải được cố đònh chắc chắn khoảng 3 kẹp giữ mỗi mép và kẹp giữ phải không gây ảnh hưởng đến cấu trúc công trình. Tất cả các dây dẫn sét nên được nối với nhau và nên tránh việc khoan vào dây dẫn sét. Dây dẫn sét trước khi tiếp xúc với hệ thống nối đất phải được bọc bằng vỏ kim loại hay vật liệu chòu nhiệt cao trong khoảng 2m kể từ mặt đất. d. Trường hợp dây dẫn sét đặt bên trong công trình : Khi dây dẫn sét không thể đặt bên ngoài công trình thì có thể đặt chúng trong những ống cách ly bằng vật liệu chống cháy có tiết diện lớn hơn 2000 mm 2 và đặt chúng nằm hoàn toàn hay một phần trong công trình. Trong trường hợp này phải tuân theo các tiêu chuẩn ở phần 2 hay 3 của tiêu chuẩn này. e. Trường hợp công trình được bao bọc bằng những tấm kim loại hay đá hay các loại vật liệu khác : Dây dẫn sét nên đặt phía sau các tấm bao bọc đó và gắn chắc chắn vào tường hay cột. Trong trường hợp các tấm bao bọc là kim loại thì phải nối chúng vào dây dẫn sét một cách chắc chắn. * Vật liệu làm dây dẫn sét và kích thước yêu cầu: Dây dẫn sét có thể là cáp tròn hay dẹp hay cáp nhiều sợi. Tiết diện thực của chúng phải lớn hơn hay bằng 50 mm 2 và được trình bày trong bảng: DÂY DẪN SÉT Vật liệu Tính chất, gợi ý khi dùng Kích thước tối thiểu Dây đồng trần điện phân mạ thiếc Tính dẫn tốt và chống ăn mòn cao Dây dẹp 30x2mm . Dây tròn đường kính 8mm . Cáp nhiều sợi 30 x3,5mm Thép không rỉ 18/10- 304 Chống ăn mòn cao Dây dẹp 30x2mm Dây tròn đường kính 8mm Nhôm A5/L Được dùng khi dây dẫn sét gắn lên bề mặt nhôm Dây dẹp 30x3mm.Dây tròn đường kính 10mm. Không được dùng cáp bọc hay cáp đồng trục để dẫn sét. Không được bọc cách ly dây dẫn sét ngoại trừ trường hợp đặt trong môi trường ăn mòn cao. * Ghi chú : Dây đồng mạ thiếc có tính dẫn và chống ăn mòn cao được khuyến khích sử dụng. Bởi vì dòng sét có dạng xung và có tần số cao nên dây dẫn dẹp sẽ dẫn dòng sét tốt hơn . f. Kẹp kiểm tra/ Điểm kiểm tra : Mỗi dây dẫn sét phải có kẹp kiểm tra gắn ở độ cao 2m so với mặt đất để cách ly các cấu trúc khác của công trình khi kiểm tra điện trở tiếp đất. Trong trường hợp dây dẫn sét gắn vào cấu trúc kim loại của công trình ( cột thép, khung thép, vỏ bọc kim loại ) thì kẹp kiểm tra phải được gắn vào vò trí giữa hệ thống nối đất và chân công trình. g. Bộ đếm sét : Bộ đếm sét được gắn trực tiếp vào dây dẫn sét phía trên kẹp kiểm tra và có độ cao khoảng 2m. h. Các thành phần tự nhiên : Một số thành phần của công trình như khung nhà thép, cột có thể được dùng để thay thế hay bổ sung cho dây dẫn sét. + Các thành phần tự nhiên dùng thay thế cho dây dẫn sét: Nói chung khung nhà thép có thể dùng thay thế dây dẫn sét khi chúng đảm bảo dẫn điện liên tục và có điện trở nhỏ hơn 0,01Ohm. Trong trường hợp này kim thu sét gắn trực tiếp vào khung nhà và phần chân của khung nhà nối với hệ thống nối đất. Việc sử dụng các thành phần tự nhiên sẽ đảm bảo tốt hơn các yêu cầu về cân bằng điện thế. + Các thành phần tự nhiên dùng bổ sung cho dây dẫn sét : Khung thép dẫn điện liên tục, các thành phần khác như :các cấu trúc thép, cốt thép của bê tông , cột thép, dây thép nằm trong tường. Các vỏ bọc kim loại bên ngoài công trình. Các ống kim loại và bồn bể dày hơn 2mm. . 20m đối với cấp bảo vệ là cấp 1. D = 45m đối với cấp bảo vệ là cấp 2. D = 60 m 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. Chương 6: 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, vò trí. đặt đầu thu sét : Bán kính bảo vệ của đầu thu sét được tính như sau : R P = )2()2( LDLhDh 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