đồ án tốt nghiệp bảo vệ chống sét sử dụng thiết bị hãng indelec

Chương 2CƠ SỞ LÝ LUẬN Việc quyết định thiết kế hệ thống bảo vệ chống Sét cho các công trình đòihỏi phải dựa vào hai yếu tố sau: đó là khả năng Sét tại vùng đó và tác hại của Sétđối với c

Xin chân thành cám ơn toàn thể các thầy cô Khoa Điện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã truyền thụ những kiến thức cơ bản, giúp em hoàn

thành đề tài này.

Xin chân thành cám ơn thầy Quyền Huy Ánh và thầy Nguyễn Vinh Quan đã hết lòng hướng dẫn tận tình cho em những kiến thức quý báu để

thực hiện đề tài này.

Cuối cùng xin chân thành cám ơn toàn thể các bạn sinh viên đã tận

tình giúp đỡ tôi trong thời gian qua.

Sinh viên thực hiện

DƯƠNG THỊ HỒNG NGA

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Công Hiền_cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp_ nhà xuất bản khoa học kỹ thuật _1974.

2 Nguyễn Xuân Phú và các tác giả_ cung cấp điện_ Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật_1998.

3 Nguyễn Xuân Phú_Trần Thanh Tâm_ kỹ thuật an toàn trong cung cấp và sử dụng điện_nhà xuất bản khoa học kỹ thuật _1997.

4 Quyền Huy Ánh _ Tài liệu bảo vệ chống sét-TP Hồ Chí Minh- 1998.

5 Báo Cáo Hội Nghị Quốc Tế Về Nghiên Cứu Sét và bảo vệ chống sét_hội điện lực Việt Nam_1997.

6 Tiêu chuẩn chống sét cho các công trình xây dựng.

7 Xây dựng phương án phòng chống sét của tổng cục bưu điện_1996.

8 Tiêu chuẩn an toàn quốc gia Pháp NFC 17_102_Tháng 7/1995.

9 Global lightning technologies products_1997.

1 10.Lighting Interception techniques.

10 Guide for design of lightning protection system and surge/transient protection.

11 Các catalog chào hàng INDELEC_CENES.

Chương 1 DẪN NHẬP

I ĐẶT VẤN ĐỀ :

Con người xa xưa sợ sấm Sét, nó được xem là cơn giận của thần linh Mãiđến thế kỷ XIIX, Sét mới được xem xét như là một hiện tượng thiên nhiên bằngcác phương pháp khoa học đã tìm ra bản chất điện của nó

Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất, hay giữa cácđám mây mang điện tích trái dấu Sét xuất hiện ngẫu nhiên và giải phóng mộtnăng lượng rất lớn Nó luôn đe dọa tính mạng con người; phá hoại tài sản Trongkhung cảnh rất nhiều công trình và thiết bị hiện đại, một tia Sét không lường trướcchỉ trong vài phần triệu giây, có thể gây nên những hư hỏng vật chất lớn lao và cácthiệt hại khủng khiếp Nó có thể gây, làm hư hỏng các hệ thống điện, điện thoại,máy tính và đồng thời gây nên thiệt hại về doanh thu đáng kể do việc sản xuấthoặc cung ứng dịch vụ bị ngưng trệ

Do vậy, bảo vệ chống Sét trực tiếp cho công trình và chống Sét lan truyềncho thiết bị của các công trình là yêu cầu bức thiết Nhiều thiết bị chống Sét củacác chuyên gia khoa học đã lần lượt ra đời :

Năm 1752 : Benjamin Franklin khám phá ra kim thu Sét Chứng minh rõ

tính chất điện của Sét

Năm 1880 : Một nhà vật lý người Bỉ, Mell Seul nhận ra việc bảovệ các lâuđài bằng hợp lại các thanh kim loại trên mái bằng, hay mái nhọn với nhiều dây nốiđất, bảo vệ lưới

Năm 1914 : Thể nghiệm khả quan về kim chống Sét đơn giản của HongroisZiliard và Francais Dozere

Những thiết bị chống Sét cổ điển nêu trên phần nào đó đã hạn chế nhữngtác hại do Sét gây ra, tuy vậy mức độ an toàn tin cậy và tính thẩm mỹ khi lắp đặtcác thiết bị này cho các công trình còn ở mức hạn chế

Năm 1986 : Các nhà khoa học - chuyên về lĩnh vực chống Sét đã không

ngừng áp dụng những tìm tòi hiểu biết rõ hơn hiện tượng vật lý của Sét,mở ra một thời kỳ mới dùng việc bố trí các điện cực phát tăng cường ion hóa màtất cả các nguồn năng lượng là tự động

Có nhiều loại thiết bị chống Sét của nhiều hãng khác nhau Một trongnhững thiết bị chống Sét mới nhất hiện nay đã đăng ký bản quyền trên toàn thếgiới là kim thu Sét PREVECTRON, một sản phẩm của hãng INDELEC (Pháp).

PREVECTRON là một thiết bị thu Sét tạo tia tiên đạo, với thiết bị tự độngkích phóng điện tích; hoạt động tin cậy đảm bảo cho một vùng bảo vệ rộng Do đóđể bảo vệ chống sét, giảm tác hại của sét gây ra ta phải tính vùng tập trung tươngđương và lựa chọn cấp bảo vệ thích hợp

Đề tài :”BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNGINDELEC” Đây là đề tài thiết kế chống sét sử dụng thiết bị thu sét tạo tia tiênđạo hiện đại nhất cuả Pháp – PREVECTRON - INDELEC và dùng phần mềmMATLAB để tính toán lựa chọn cấp bảo vệ

II GIỚI HẠN VẤN ĐỀ :

Đây là đề tài hoàn toàn mới mẻ, người thực hiện đã cố gắng tìm tòi học hỏitiếp thu những công nghệ và thông tin tiến bộ nhất của nước Pháp- một nước đangchiếm vị trí hàng đầu trong lĩnh vực chống sét cùng với việc sử dụng phần mềmMATLAB để tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho công trình

Với thời gian thực hiện đề tài rất ngắn chỉ trong vòng hai tháng, điều kiệnlàm việc còn nhiều khó khăn, cho nên tài liệu thu thập để tham khảo không nhiều,kinh nghiệm thực tế còn ít ỏi, tập đồ án này chỉ nghiên cứu vấn đề ở mức độ sau:

 Lý thuyết chống sét

 Giới thiệu phần mềm MATLAB

 Tính tóan chống sét cho một công trình cụ thể

III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :

Lĩnh hội những kiến thức khoa học mới mẻ, tiến bộ trên thế giới được xemnhư là điều động viên kích động năng lực khám phá, tìm hiểu của giới trẻ ngàynay, nhất là các tầng lớp sinh viên, công nhân kỹ thuật, các kỹ sư mới ra trường

Tập đồ án này là một nỗ lực nhằm đáp ứng phần nào yêu cần nêu trên; màmục tiêu trước mắt là giúp cho bản thân và các đồng nghiệp tiếp cận thêm với nềnkỹ thuật chống Sét hiện đại của Pháp và sử dụng phần mềm MATLAB để tínhchọn cấp bảo vệ cho công trình; mục tiêu xa hơn là áp dụng vào đời sống thực tiểnđể tính chọn cấp bảo vệ cho công trình và các toà nhà cao tầng

Tuy nhiên, đề tài này còn ở mức thô sơ và mang tính chủ quan, chưa nghiêncứu vấn đề một cách hoàn thiện; ngoài ra phần mềm MATLAB này còn rất mớimẻ đối với người nghiên cứu, chỉ được học rất ít trong chương trình, do đó chưa đạtđược mức độ hoàn hảo Hy vọng rằng trong tương lai, chúng ta sẽ tìm ra được giảipháp chống Sét hiện đại hơn, đảm bảo an toàn cho nguời và thiết bị

IV THỂ THỨC NGHIÊN CỨU :

Trước hết người thực hiện đi thu thập và khảo sát tất cả những tài liệu cóliên quan về lý thuyết chống Sét của Pháp Trên cơ sở đó, người nghiên cứu biênsoạn lại toàn bộ lý thuyết chống Sét theo trình tự hệ thống và cách sử dụng phầnmềm MATLAB để tính vùng tập trung tương đương, lựa chọn cấp bảo vệ

Khi đã hội đủ các giải pháp tiêu chuẩn, người nghiên cứu tiến hành tínhtoán thiết kế chống Sét cụ thể cho một công trình nhằm kiểm tra mối liên hệ giữalý thuyết với phần thực hành

Đề tài được thực hiện theo kế hoạch phân bố thời gian như sau:

- Tuần 1 : Chọn đề tài

- Tuần 2 và tuần 3 : Soạn đề cương

- Tuần 4 : Thu thập dữ kiện

- Tuần 5 : Xử lý dữ kiện

- Tuần 6 đến tuần 7 : Viết nháp và sửa chữa

- Tuần 8 và tuần 9 : Viết và trình bày bảng chính

- Tuần 10 : Thời gian dự trữ

V.PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH LIÊN HỆ :

Công trình liên hệ với đề tài: Xây dựng phương án chống Sét cho các côngtrình thông tin trên mạng viễn thông Việt Nam

Chủ đề tài : Nguyễn Văn Dũng

Cộng tác viên : Đỗ Minh

Lê Huy TịnhNguyễn Thị TâmNguyễn Minh TuấnTổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam - Viện Khoa học kỹ thuậtBưu điện, Hà Nội, 1996

A- PHẦN TÓM TẮT :

Đề tài này được viết bao gồm 4 phần:

 Phần I : Hiện trạng trang bị và tình trạng hư hỏng do Sét gây ra đối vớicác công trình thông tin trên mạng viễn thông Việt Nam

 Phần II : Xây dựng phương án chống Sét

 Phần III : Mô hình chống Sét tại một trạm liên hợp

B- ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI :

* Ưu điểm :

Các tác giả viết đề tài này đã hệ thống hóa toàn bộ những kiến thức cơ bảncó liên quan về lĩnh vực chống Sét theo một hệ thống logic

 Đề tài phi hợp lý với quy trình kế hoạch chống Sét của nước ta hiện nay

 Đề tài được sử dụng cho đối tượng đang tìm hiểu nghiên cứu về chống Sét nhất làcác sinh viên thuộc các trường kỹ thuật, các kỹ sư, công nhân kỹ thuật

* Hạn chế :

Tác giả viết đề tài này mang nặng tính chủ quan Hầu như không nói đếntên tài liệu tham khảo nào, kể cả tài liệu ngoài nước để cho người đọc có thể thamkhảo mở rộng thêm kiến thức của mình

C- PHẦN LIÊN HỆ :

Người nghiên cứu đã sử dụng một số bảng tra cứu trong đề tài này như:Bảng số 3:”Số ngày dông trung bình trong năm ở một số địa phương củaViệt Nam”

Bảng số 4, “ Giá trị điện trở suất của một số loại đất”

VI XÁC ĐỊNH TỪ NGỮ :

1 Phóng điện Sét :

Là sự phóng điện trong khí quyển giữa đám mây với đất, bao gồm một haynhiều xung dòng (trong trường hợp phóng điện lặp lại)

4 Vùng bảo vệ của hệ thống chống Sét :

Là vùng mà nếu bị phóng điện Sét thì điểm bị Sét đánh sẽ là kim thu Sét

5 Mậät độ phóng điện Sét Ng :

Là số lần phóng điện Sét trong một năm trên một Km2 Một lần phóng điệnSét thông thường có vài lần phóng điện lặp lại

6 Hệ thống bảo vệ chống Sét (LPS):

Là hệ thống đầy đủ được lắp đặt trên công trình hay trong một khu vực rộngđể bảo vệ chống Sét Hệ thống này bao gồm các thiết bị đặt bên ngoài và bêntrong công trình (nếu cần thiết).

7 Lắp đặt hệ thống bảo vệ chống Sét bên ngoài (ELPI) :

Hệ thống này bao gồm các đầu thu Sét, một hoặc nhiều dây dẫn Sét, mộthay nhiều điểm tiếp đất

8 Lắp đặt hệ thống bảo vệ chống Sét bên trong (ILPI) :

Hệ thống này bao gồm tất cả các thiết bị nhằm giảm thêm các ảnh hưởngđiện từ gây bởi dòng Sét

9 Thiết bị dẫn Sét tạo tia tiên đạo (ESE):

Là loại đầu thu Sét bao gồm một kim thu Sét cùng với một loại thiết bị đặcbiệt có khả năng tạo ra một đường dẫn Sét chủ động về phía trên nhanh và caohơn các kim loại thông thường

10 Quá trình phát ra đường dẫn Sét :

Là hiện tượng vật lý giữa sự khởi đầu của hiệu ứng Corona đầu tiên và sựlan truyền một đường dẫn Sét về phía trên

11 Độ lợi về thời gian tạo tia tiên đạo (T) :

Đại lượng T là độ lợi về thời gian tạo đường dẫn Sét chủ động về phía trêncủa đầu thu Sét loại tia tiên đạo so với các loại kim thu Sét thông thường ở trongcùng một điều kiện

12 Các thành phần tự nhiên :

Đó là những cấu trúc nằm bên ngoài hoặc bên trong công trình hay nằm sâutrong tường (cốt thép của bê tông, khung nhà thép ) mà có thể dùng thay thế mộtphần hay tất cả dây dẫn Sét hay chỉ là phần dẫn Sét bổ sung

13 Thanh nối cân bằng thế :

Là những thanh kim loại dùng để nối tất cả các thành phần kim loại tiếp xúcvới đất nằm trong công trình, các vỏ máy, vỏ cáp thông tin, điện lực với hệ thốngchống Sét

14 Dây dẫn cân bằng thế :

Là những dây dẫn dùng để nối cân bằng thế

15 Sự phóng điện nguy hiểm :

Là sự phóng điện phát sinh dòng Sét

16 Khoảng cách an toàn :

17 Cấu trúc chịu lực :

Cấu trúc thép dùng trong nhà xưởng nếu có điện trở nhỏ hơn 0,01 Ohm thìcó thể dùng thay thế dây dẫn Sét

18 Dây dẫn Sét :

Là một phần của hệ thống chống Sét dùng để dẫn dòng Sét vào đất qua mộthệ thống nối đất

19 Điểm kiểm tra/đầu cách ly :

Đầu cách ly là một thiết bị có khả năng cách ly để kiểm tra hệ thống nối đấttại điểm kiểm tra

20 Điện cực đất :

Là một hàng, một nhóm các điện cực của hệ thống nối đất mà tiếp xúc trựctiếp với đất và có tác dụng tản dòng Sét vào đất

21 Hệ thống nối đất :

Là một hoặc nhóm các vật dẫn được chôn sâu trong đất nhằm tản dòng Sétvào đất

22 Điện trở của hệ thống nối đất :

Là điện trở giữa điểm kiểm tra của hệ thống nối đất và đất

23 Thiết bị chống quá điện áp xung :

Là thiết bị giới hạn sự quá điện áp xung gây bởi dòng Sét

24 Quá điện áp quá độ do phóng điện trong khí quyển :

Sự quá điện áp này chỉ tồn tại trong vài ms, dao động biên độ hoặc khôngdao động, thường xảy ra trong môi trường ẩm ướt cao

25 Cấp bảo vệ :

Là mức độ bảo vệ của hệ thống chống Sét đối với công trình

* Ghi chú : Khái niệm cấp bảo vệ không áp dụng cho các loại chống Sét van

26 Vùng tập trung tương đương Ac :

Là diện tích mặt phẳng trên mặt đất có khả năng bị số lần Sét đánh giốngnhư công trình ở cùng một điều kiện

Chương 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN

Việc quyết định thiết kế hệ thống bảo vệ chống Sét cho các công trình đòihỏi phải dựa vào hai yếu tố sau: đó là khả năng Sét tại vùng đó và tác hại của Sétđối với công trình

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, nếu một hệ thống bảo vệchống Sét được thiết kế và lắp đặt đúng theo một tiêu chuẩn nào đó, sẽ đảm bảođộ 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 quốcgia nào cũng phải thông qua việc nghiên cứu, tìm hiểu rõ bản chất, hiện tượng vậtlý, 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 hiệnbiên 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 phòngchống có hiệu quả

Thiết bị hỗ trợ cho việc phòng chống Sét lại là những trang thiết bị cơ bảnchính yếu cho một hệ thống chống Sét của khu vực, công trình cần bảo vệ Cácthiết bị này được các chuyên gia về lĩnh vực chống Sét sáng tạo ra, cần thiết phảiđảm bảo độ tin cậy an toàn, bền vững khi có hiện tượng dòng Sét xảy ra Như vậycác thiết bị này phải có những ưu điểm nổi bật riêng về cấu tạo, chức năng hoạtđộng cũng như vấn đề thẩm mỹ khi lắp đặt chúng

Có thể so sánh các thiết bị chống Sét cổ điển với thiết bị chống Sét hiện đạingày nay; và nhận thấy rằng, các hệ thống chống Sét cổ điển mặc dù hạn chếđược 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 Rấtnhiều các trường hợp chứng minh sự không tin cậy của kim thu Sét kiểu Franklintrong đó Sét không đánh vào cột mà đánh ngay bên cạnh Một trong các lý do làkhi tính vùng bảo vệ chống Sét phương pháp Franklin chỉ chú ý đến độ cao củathiết bị thu Sét mà không kể đến ảnh hưởng của biên độ, tần suất xuất hiện dòngSét, cũng như điều kiện khí tượng khu vực Mặt khác khi lắp đặt hệ thống chốngSét theo kiểu Franklin phải cần nhiều kim thu Sét trên các độ cao của công trìnhvà nhiều hệ thống dây dẫn Sét chằng chịt 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 bị bảo vệ có hiệu quả

Nöôùc Phaùp moôt trong nhöõng quoâc gia chieâm vò trí haøng ñaău trong lónh vöïcchoẫng seùt hieôn ñái Thieât bò choâng seùt cụa INDELEC ñöôïc khaùm phaù, thaønh laôpnaím 1955, môõ ñaău moôt kyû nguyeđn môùi, ñaíng kyù bạn quyeăn tređn toaøn theâ giôùi veăkyû thuaôt choâng seùt baỉng kim thu seùt táo tia tieđn ñáo PREVECTRON Keât quạ thöûnghieôm kim PREVECTRON tái hieôn tröôøng trong nhöõng naím 1993-1995 táiPlorida Myõ thu thaôp nhieău keât quạ sau:

 Thôøi gian phaùt trieơn tia tieđn ñáo höôùng leđn cụa kim thu seùt PREVECTRON sôùmhôn so vôùi kim thu seùt ñôn giạn Franklin trong cuøng ñieău kieôn seùt thöïc

 Hoát ñoông hieôu qụa cụa PREVECTRON döïa vaøo heô thoâng kích duøng ñoô doâccụa ñieôn tröôøng, khi noù ñát giôùi hán thì cho leônh khôûi ñoông phoùng tia tieđn ñáohöôùng leđn

 Chòu ñöïng ñöôïc ngay cạ ñoâi vôùi nhöõng cuù seùt coù 8 laăn phoùng ñieôn moêi laăn10KA Phöông phaùp naøy cho pheùp kieơm tra ñoô beăn cô khí, ñieôn khaùng, ạnhhöôûng hieôu öùng ñieôn ñoông, cạm öùng ñieôn ra xung quanh

Ngoaøi caùc thieât bò choâng seùt tröïc tieâp nhö kim thu seùt, dađy thoaùt seùt, heô thoângthieât bò noâi ñaât Caùc thieât bò sau ñađy khođng theơ thieâu ñöôïc trong moôt heô thoâng bạo veôchoâng seùt hoaøn hạo

* Maùy ñeâm seùt ñöôïc thieât keâ ñeơ ñeâm vaø trình baøy thođng soâ nhöõng cuù seùtthaôt söï xạy ra cho moôt kieân truùc cođng trình

* Thieât bò choâng seùt lan truyeăn ñöôïc thöïc hieôn theo nguyeđn taĩc choâng quaùñieôn aùp baôc thang Soùng quaù ñieôn aùp coù dáng xung gia taíng ñoôt ngoôt ( do seùt hay

do caùc thao taùc ñoùng caĩt tređn löôùi), do ñoù coù khạ naíng gađy hö hoûng caùc thieât bòñieôn ñaịc bieôt laø caùc thieât bò ñieôn töû nháy cạm

Naíng löôïng trong moôt soùng dao ñoông nhö vaôy coù theơ giạm xuoâng nhôø 2 lôùpcaĩt soùng vaø lóc soùng

*Lôùp caĩt soùng naíng löïc cao ñaịt ôû tuyeân ñaău laøm giạm phaăn lôùn naíng löôïngcụa soùng

*Ñieôn aùp dö sau khi qua lôùp thöù nhaât seõ ñöôïc giạm ñeân möùc cho pheùp cụathieât bò phía sau nhôø lôùp lóc soùng duøng thieât bò bieân trôû

Do caùc thieât bò bạo veô choẫng seùt tröïc tieâp vaø choẫng seùt lan truyeăn luođn ñöôïccại thieôn haøng naím Do ñoù cuõng quan tróng trong vieôc cại thieôn caùc döï baùo theocaùc tieđu chuaơn vaø quy ñònh quoâc teâ; nhaỉm cung caâp thođng tin chính xaùc cho caùcnhaø thieât keâ heô thoâng choâng seùt cho caùc cođng trình vaø caùc khu vöïc cođng coông Caùctieđu chuaơn naøy phại ñeă ra caùc quy ñònh vaø khaùi nieôm chung bao goăm phám vi aùpdúng vaø ñoâi töôïng caăn bạo veô, söï laĩp ñaịt heô thoâng choâng seùt naỉm beđn ngoaøi cođngtrình ñöôïc thöïc hieôn nhö theâ naøo Noùi chung taât cạ vaôt lieôu, kích thöôùc, kieơu maõcụa caùc thieât bò phúc vú cho cođng vieôc thieât keâ heô thoâng choẫng seùt phại ñöôïc tínhtoaùn, tra cöùu, chón löïa ñuùng theo tieđu chuaơn an toaøn cụa quoâc gia ñoù phaùt haønh

Duøng phaăn meăm MATLAB nhaôp vaøo caùc thođng soâ caăn thieât ñeơ tính toaùn löïachón caâp bạo veô cho cođng trình, maôt ñoô Seùt haỉng naím trong vuøng dieôn tích taôptrung töông ñöông Ac cụa cođng trình caăn ñöôïc bạo veô seõ giuùp xaùc ñònh söï coù caănthieât phại bạo veô cho cođng trình hay khođng

Trong giai ñoán thieât keâ thi cođng choâng seùt cho cođng trình, nhaø maùy cú theơduøng thieât bò cụa INDELEC vaø söû dúng phaăn meăm MATLAB caăn phại ñaịc bieôt chuù yùcaùc vaân ñeă sau:

 Xaùc ñònh vò trí cụa taât cạ caùc thaønh phaăn trong heô thoâng choẫng seùt nhö kíchthöôùc cụa cođng trình, vò trí ñòa hình, ñòa chaât cụa cođng trình (naỉm ñôn ñoôc tređnñoăi cao,naỉm cánh caùc cođng trình khaùc cao hôn hay thaâp hôn )

 Taăm quan tróng cụa nhöõng dòch vú trong cođng trình, coù ngöôøi thöôøng xuyeđnhay khođng, vaôt lieôu loái gì, coù giaù trò hay khođng, coù gađy ạnh höôûng ñoâi vôùi mođitröôøng khođng

 Xaùc ñònh nhöõng ñieơm deơ bò seùt ñaùnh nhaât

 Hình dáng vaø ñoô doâc cụa maùi, loái maùi, töôøng vaø nhöõng caâu truùc kim loái khaùcnhö caùc boăn nöôùc, boăn chöùa xaíng daău, bôm nöôùc thaùp angten

 Xađy döïng phöông aùn choâng seùt tröïc tieâp vaø choâng seùt lan truyeăn cho cođng trìnhbaỉng caùch so saùnh kinh teâ kyõ thuaôt giöõa caùc phöông aùn vôùi nhau ñeơ tieân haønhchón moôt phöông aùn thích hôïp

 Tính toaùn löïa chón caâp bạo veô cho caùc boô phaôn khu vöïc coù khạ naíng seùt ñaùnhvaøo, duøng phaăn meăm MATLAB ñeơ mođ phoûng, töø ñoù tính vuøng bạo veô cho cođngtrình

 Chón thieât bò vaø laĩp ñaịt heô thoâng choâng seùt cho cođng trình theo tieđu chuaơn antoaøn quoâc gia PHAÙP (NFC 17 –102 7/1995)

 Vieôc löïa chón caùc phaăn töû bạo veô phại ñạm bạo caùc tieđu chuaơn, ñoô tin caôy ñạmbạo tuoơi thó vaø khạ naíng laøm vieôc trong mođi tröôøng Ngoaøi chư tieđu kyõ thuaôt caùcphaăn töû bạo veô ñöôïc löïa chón coøn phại bạo ñạm tính kinh teâ, tuøythuoôc vaøo hoaøn cạnh kinh teâ cụa ñòa phöông, taăm quan tróng cụa cođng trình caănbạo veô maø tieân haønh ñaău tö trang thieât bò cho thoûa ñaùng

Chöông 1

SEÙT VAØ CAÙC GIẠI PHAÙP PHOØNG

CHOÂNG SEÙT

I SÉT :

Sự hình thành 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 phía

dưới 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  1,5.108m/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 đoạn

0 5Ismax

ii ii

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 :

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

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

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:

 NFC 15-100 ( tháng 5/1991)

 NFC 90-120 ( tháng 10/1983)

 NFC 17-100 ( tháng 2/1987)

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 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

T = TSK - TESETrong ñoù :

TSK : laø thôøi gian táo ra ñöôøng daên seùt veă phía tređn cụa moôt kim thu seùtthođng thöôøng

TESE : laø thôøi gian táo ra ñöôøng daên seùt veă phía tređn cụa moôt ñaău thu seùt loáitáo tia tieđn ñáo

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

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)

Đất sét lẫn vôi 100  200

Đất cát có tính silicát 200  3000

Đất đá có cơ bao phủ 300  500

Đất đá vôi mềm 100  300

Đất đá vôi cứng 1000  5000

Đất đá vôi nứt nẻ 5001000

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

Khi có nhiều cấu trúc nằm trong vùng bảo vệ thì hệ thống nối đất chống sétcó thể nối vào hệ thống nối đất đẳng thế của các cấu trúc nằm trong công trình.

f Khoảng cách an toàn trong đất :

Các thành phần của hệ thống nối đất chống sét phải có khoảng cách tốithiểáu với những vật dẫn điện, ống dẫn bằng kim loại (chôn ngầm) như bảng sau:

Vật dẫn Khoảng cách an toàn tối thiểu

 đất  500  m  đất > 500  m

Vật dẫn có vỏ kim loại

Khoảng cách an toàn trên chỉ áp dụng với các vật dẫn kim loại và không nốivào dây dẫn cân bằng điện thế và không đòi hỏi với các vật dẫn không kim loại

g Vật liệu dùng làm hệ thống nối đất :

Vật liệu Tính năng Tiết diện tối thiểu

Đồng trần

hoặc mạ thiếc Điện thếthấp và

chống ănmòn tốt

- Cáp dẹp : 30 x 2 mm

- Cáp tròn : đường kính 8 mm

- Lưới dây : tiết điện 10 mm2

- Cọc : đường kính 25 mm, dài 1m

- Thanh dạng ống : đường kính ngoài 25 mm ,dài 1m.Thép mạ đồng - Cọc : đường kính 15 mm, dài 1m

Thép không rỉ

Chống ănmòn tốt

- Cáp dẹp : 30 x 2 mm

- Cáp tròn : đường kính 10 mm

- Cọc : đường kính 10 mmThép mạ

Gavanized

Chống ănmòn kém - Cáp dẹp : 30 x 2 mm- Cáp tròn : đường kính 10 mm

- Cọc : đường kính 10 mm, dài 2m

6.Vấn đề ăn mòn :

Hệ thống chống sét thường bị ăn mòn do ảnh hưởng của môi trường (khôngkhí ẩm, muối ), việc tiếp xúc giữa hai loại vật dẫn kim loại khác nhau cộng với

kết cấu của hệ thống chống sét Do đó phải có những biện pháp để giảm độ ănmòn

Một số biện pháp giảm độ ăn mòn :

 Tránh dùng những kim loại không phù hợp trong môi trường ăn mòn

 Tránh nối hai vật dẫn bằng kim loại khác nhau bằng khớp nối gavanized

 Dùng vật dẫn có tiết diện thích hợp và có tính chất ăn mòn cao

 Dùng vật dẫn mạ bằng kim loại chống ăn mòn

Để đạt được các yêu cầu trên cần tuân thủ các yêu cầu sau :

 Sử dụng vật liệu có tiết diện tối thiểu như đã trình bày

 Vật dẫn bằng nhôm không được chôn hoặc gắn trực tiếp vào bêtông, trừ khi cóvỏ bọc chắc chắn

 Vật dẫn đồng và nhôm không nên nối với nhau Nếu không thể phải dùngkhớp nối thích hợp

 Vật dẫn ( dây cáp,cọc ) bằng đồng thích hợp làm hệ thống nối đất, trừ trongtrường hợp môi trường có tính chất acid cao

 Khi môi trường có tính acid hoặc có hơi Amoniac, cần mạ chống mòn cho cácthiết bị của hệ thống chống sét

7 Vấn đề nối đẳng thế các phần kim loại của công trình và việc lắp đặt hệ thống chống sét :

a Tổng quan :

 Khi dòng điện sét đi qua dây dẫn sét, có một sự chênh lệch điện thế giữa dâydẫn sét với các cấu trúc kim loại đặt nối đất bên cạnh Sự phóng điện nguyhiểm có thể xảy ra giữa dây dẫn sét và những bộ phận kim loại này

 Phụ thuộc vào khoảng cách giữa dây dẫn sét với những bộ phận kim loại nốiđất khác mà việc nối đẳng thế cần hay không cần thiết Khoảng cách tối thiểugiữa chúng mà không xảy ra sự phóng điện nguy hiểm gọi là khoảng cách antoàn

 Khoảng cách an toàn phụ thuộc vào những yếu tố như: cấp bảo vệ, số dây dẫnsét, khoảng cách từ điểm nối đất đến các bộ phận kim loại đó

 Thông thường rất khó khăn khi thực hiện việc cách điện các bộ phận kim loạinày với dây dẫn sét ( do không thể đảm bảo khả năng cách điện, nhất là về lâudài ) Do đó lựa chọn phương án nối đẳng thế chúng với hệ thống chống sét là

ưu việt hơn Tuy nhiên việc nối đẳng thế không thực hiện với các loại ống dẫnchất gây cháy, gây nổ trong trường hợp này nên đưa dây dẫn sét càng xa hơn

so với khoảng cách an toàn càng tốt

b Phương pháp nối đẳng thế :

Việc nối đẳng thế được thực hiện tại bất cứ nơi nào có thể, tại điểm gần dâydẫn sét nhất của phần kim loại nối đất, để đảm bảo tạo một điện thế cân bằng giữadây dẫn sét và cấu trúc kim loại bên cạnh Vật liệu dùng nối đẳng thế là nhữngthanh cân bằng thế hoặc dây cân bằng thế và có thể đặt trên tường hoặc bên trongcông trình Trường hợp không thể thực hiện được thì có thể sử dụng các thiết bịchống quá điện áp xung

c Khoảng cách an toàn :

Là khoảng cách tối thiểu mà không xảy ra hiện tượng phóng điện nguyhiểm giữa dây dẫn sét và các cấu trúc kim loại nối đất bên cạnh

Sự phóng điện nguy hiểm sẽ không xảy ra khi khoảng cách d giữa các bộphận kim loại của hệ thống chống sét với các cấu trúc kim loại nối đất khác lớnhơn giá trị S trong đó S là khoảng cách an toàn và được tính như sau :

l(m)S(m) = Nki x -

KmTrong đó :

N : Hệ số phụ thuộc vào số dây dẫn sét của kim thu sét

 N = 1 khi có 1 dây dẫn sét

 N = 0,6 khi có 2 dây dẫn sét

 N = 0,4 khi có 3 dây dẫn sét trở lên

Ki : Hệ số phụ thuộc vào vùng bảo vệ

 Ki = 0,1 đối với công trình có cấp an toàn cao nhất

 Ki = 0,075 đối với công trình có cấp an toàn trung bình

 Ki = 0,05 đối với công trình có cấp an toàn tiêu chuẩn

Km : là hệ số phụ thuộc vào vật liệu giữa dây dẫn sét và các phần kim loại nối đất liên quan

 K m = 1 khi giữa chúng là không khí

 Km = 0,5 khi giữa chúng là vật liệu cứng (không phải kim loại)

l : chiều dài dọc theo dây dẫn sét từ điểm tính khoảng cách đến điểm nốiđẳng thế gần đó nhất

Việc kiểm tra và bảo trì hệ thống chống sét rất là quan trọng bởi vì sau mộtthời gian hoạt động, cấu trúc của chúng có thể bị thay đổi do ảnh hưởng của thờitiết, khí quyển, do sét đánh Tính chất cơ và điện của hệ thống phải được bảo trìđể đạt những yêu cầu của tiêu chuẩn này.

1 Sự kiểm tra ban đầu :

Sau khi lắp đặt hệ thống chống sét, cần thực hiện các biện pháp kiểm tra sau:

 Đầu thu sét phải cao ít nhất 2m so với mặt bằng công trình cần bảo vệ

 Vật liệu và kích thước của dây dẫn sét phải phù hợp với tiêu chuẩn này

 Đường đi của dây dẫn sét và vị trí của hệ thống nối đất, nối cân bằng thếphải đúng như yêu cầu trong tiêu chuẩn này

 Tất cả các thành phần trong hệ thống chống sét phải được lắp đặt chắc chắnvà an toàn

 Phải đảm bảo khoảng cách an toàn hoặc phải có hệ thống nối cân bằng thế

 Điện trở tiếp đất của hệ thống phải phù hợp

 Hệ thống nối đất phải được liên kết nhau

2 Chu kỳ kiểm tra :

Chu kỳ kiểm tra phụ thuộc vào cấp bảo vệ

Cấp bảo vệ Kiểm tra bình thường Kiểm tra tăng cường

Khi công trình có sự sửa chữa, thay đổi thì phải kiểm tra lại hệ thống chốngsét theo yêu cầu của tiêu chuẩn này Sau khi bị sét đánh, hệ thống cũng phải đượckiểm tra lại

3 Quá trình kiểm tra :

Quá trình kiểm tra phải bảo đảm các yêu cầu sau :

 Các cấu trúc bổ sung của công trình không nằm ngoài vùng bảo vệ

 Sự cung cấp điện không bị ảnh hưởng và phù hợp

 Hệ thống mối nối và khớp nối phải chắc chắn và đúng tiêu chuẩn

 Không có phần nào của hệ thống chống sét bị ăn mòn quá mức qui định

 Khoảng cách an toàn và hệ thống nối đất cân bằng thế phù hợp

 Sự cung cấp điện liên tục phải đảm bảo

 Điện trở tiếp đất phải đạt yêu cầu.

4 Báo cáo kiểm tra :

Sau khi kiểm tra hệ thống chống sét, phải tiến hành báo cáo đầy đủ chi tiếtcác hạng mục và biện pháp kiểm tra

5 Bảo trì hệ thống :

Tất cả những hư hỏng của hệ thống phải được gia cố và sửa chữa phù hợpcàng sớm càng tốt

Kim Franklin của hãng INDELEC có mũi nhọn,

mảnh Kim này được làm bằng đồng mạ crôm hay

thép không rỉ, với nhiều kích cỡ từ 1,3 - 2,3m

Ngoài ra còn có các kiểu kim đặc biệt: TD inox

dành cho ống khói, “Jupiter” dành cho chống sét cho

các chong chóng cao, cột angten, hoặc các cột cao

2 Kim PREVECTRON :

a Cấu tạo :

Thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo bao gồm :

 Kim thu sét trung tâm bằng đồng điện phân hoặc thép không rỉ, kim này có tácdụng tạo một đường dẫn dòng sét liên tục từ tia tiên đạo và dẫn xuống đất theodây dẫn sét Kim thu sét này được gắn trên trụ đỡ cao tối thiểu 2m

 Hộp bảo vệ bằng đồng hoặc thép không rỉ, có tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ionbên trong Hộp này gắn vào kim thu sét trung tâm

 Thiết bị tạo ion, giải phóng ion và tạo tia tiên đạo: đây là thiết bị có tính năngđặc biệt của đầu thu sét PREVECTRON Nhờ thiết bị này mà đầu thu sétPREVECTRON có thể tạo ra một vùng bảo vệ rộng lớn với mức độ an toàncao

 Hệ thống điện cực phía trên: có tác dụng phát tia tiên đạo

 Hệ thống các điện cực phía dưới: có tác dụng thu năng lượng điện trường khíquyển, giúp cho thiết bị chống sét hoạt động

b Nguyên tắc hoạt động :

Trong trường hợp giông bão xảy ra, điện trường khí quyển gia tăng nhanhchóng khoảng vài ngàn ( vôn/mét), đầu thu sét PREVECTRON sẽ thu năng lượng

điện trường khí quyển bằng hệ thống các điện cực phía dưới Năng lượng này đượctích trữ trong thiết bị ion hóa Trước khi xảy ra hiện tượng phóng điện sét ( mà tathường gọi là ‘sét đánh’), có một sự gia tăng nhanh chóng và đột ngột của điệntrường khí quyển, ảnh hưởng này tác động làm thiết bị ion hóa giải phóng nănglượng đã tích lũy dưới dạng ion, tạo ra một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủđộng dẫn sét

c Đặc điểm quá trình ion hóa :

Quá trình ion hóa được đặc trưng bởi các tính chất sau:

 Điều khiển sự giải phóng ion đúng thời điểm:

Thiết bị ion hóa cho phép ion phát ra trong khoảng thời gian rất ngắn và tạithời điểm thích hợp đặc biệt, chỉ vài phần của giây trước khi có phóng điện sét, dođó đảm bảo dẫn sét kịp thời, chính xác và an toàn

 Sự hình thành hiệu ứng Corona :

Sự xuất hiện của một số lượng lớn các electron tiên đạo cùng với sự giatăng của điện trường có tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng Corona

 Sự chuẩn bị trước một đường dẫn sét về phía trên :

Đầu thu sét PREVECTRON phát ra một đường dẫn sét chủ động về phíatrên nhanh hơn bất cứ điểm nhọn nào gần đó Do đó sẽ đảm bảo dẫn sét chủ độngvà chính xác Trong phòng thí nghiệm, đặc điểm này được đặc trưng bằng đạilượng T, độ lợi về thời gian phát ra một đường dẫn sét về phía trên giữa đầu thusét PREVECTRON và các loại kim loại thu sét thông thường khác

d Phân loại :

Có 5 loại đầu thu sét PREVECTRON (được phân chia theo cấu tạo và thờigian phát triển sớm của tia tiên đạo T ), mỗi loại được chia ra làm hai nhóm khácnhau:

 Loại cấu tạo bằng đồng: kim thu sét trung tâm và các điện cực được chế tạobằng đồng đảm bảo thu và dẫn sét tốt

 Loại cấu tạo bằng thép không rỉ: kim thu sét trung tâm, các điện cực và hộpbảo vệ làm bằng thép không rỉ Loại đầu thu sét này thích hợp với môitrường ăn mòn và nơi có nhiều bụi bặm

TS2.25 25 2,3

5 Vùng bảo vệ :

Vùng bảo vệ Rp của đầu kim thu sét PREVECTRON được tính theo côngthức đã được định bởi tiêu chuẩn NFC 17-102 (7/1995)

Rp = h( 2D h)  L( 2D L)

với h 5m ( đối với h<5m : xem bảng )

Bán kính bảo vệ Rp phụ thuộc vào các thông số sau :

 Độ lợi về thời gian T của từng loại đầu kim PREVECTRON ( bảng trên ) từđó tính được L theo công thức : L(m) = 106 T(s)

 Cấp bảo vệ (I,II hoặc III) tùy theo yêu cầu của từng loại công trình và được xácđịnh theo phụ lục B của tiêu chuẩn NFC 17-102

+ Cấp bảo vệ cao nhất ( cấpI) : D = 20m+ Cấp bảo vệ trung bình ( cấp II ) : D = 45m+ Cấp bảo vệ tiêu chuẩn ( cấp III ): D = 60mChiều cao thực của cột thu lôi tính từ mặt bằng phải bảo vệ là h Từ đó ta cóbảng bán kính bảo vệ cho từng loại đầu thu sét, đối với từng cấp bảo vệ

6 Các ưu điểm :

 Bán kính bảo vệ rộng

 Khả năng bảo vệ công trình ở mức cao

 Tự động hoạt động hoàn toàn, không cần nguồn điện cung cấp, không cần bảotrì

 Nối đất đơn giản nhưng tin cậy, hoạt động tin cậy, an toàn

II DÂY DẪN SÉT :

Dây dẫn sét có nhiệm vụ dẫn dòng sét từ đầu thu sét xuống hệ thống nốiđất Dây dẫn sét nên đặt bên ngoài công trình, ngoại trừ các trường hợp đặcbiệt Dây dẫn sét của hãng Indelec có 3 dạng chính: dẹp, tròn hay cáp bện nhiềusợi

 Dây dẹp : có kích thước từ 30 x 2  30 x 3,5(mm) tùy thuộc vào loại dây nhưdây đồng mạ thiếc, dây nhôm, dây thép không rỉ hay thép mạ

 Dây đồng trần điện phân mạ thiếc có tính chất dẫn tốt và thường dùngcho môi trường ăn mòn cao

 Dây thép không rỉ dùng cho môi trường ăn mòn cao

 Dây nhôm được dùng khi cần gắn lên bề mặt tường, vỏ bọc công trìnhbằng nhôm

 Dây tròn: có đường kính từ 8 đến 10mm phụ thuộc vào loại dây dẫn như dâyđồng đỏ, dây đồng mạ thiếc, dây thép không rỉ, thép mạ hay dây nhôm

 Dây cáp: bằng đồng hay đồng mạ thiếc và đều được bọc cách điện Tùy theođiều kiện công trình và môi trường mà các loại dây dẫn xuống được chọn

III THIẾT BỊ NỐI ĐẤT :

Thiết bị chính của hệ thống nối đất là một thiết bị nối dạng “ chân chim”và các điện cực đất :

 Thiết bị nối “chân chim” gồm 3 thanh dài 6 -7m với các góc ở giữa là 450 ,

 Cọc nối đất được nối vào “ chân chim” Cọc nối đất chủ yếu làm bằng thépcứng phủ đồng bên ngoài ( dây tối thiểu 0,25mm) để tiếp xúc tốt với đất.Các cọc dài từ 1,5 đến 2,1m, đường kính 15 – 20 mm, khi cần cọc dài hơncó thể nối nhiều cọc lại với nhau nhờ các măng _ xông bằng đồng coni tiếpxúc hoàn toàn với cọc Để nối hệ thống nối đất và dây dẫn sét có thể hànhoặc dùng các kẹp bằng đồng thau.

 Cọc nối đất “tích cực” là loại cọc được dùng khi môi trường đất có điện trởsuất cao Trong các cọc này người ta đổ đầy hóa chất và hóa chất này sẽ tảndần vào đất có tác dụng làm giảm điện trở đất, hóa chất này có thể dễ dànglàm đầy trở lại khi đã hết

Ngoài các thành phần chính nêu trên, trong hệ thống nối đất còn có các bộphận khác với mục đích kiểm tra an toàn :

 Nối kiểm tra: được làm bằng đồng thau, dùng để tách riêng dây dẫn sét vàhệ thống nối đất nhờ đó có thể đo chính xác điện trở hệ thống nối đất Nốikiểm tra được đặt cao 2m kể từ mặt đất

 Ống bảo vệ: bảo vệ khoảng dây dẫn sét, nối kiểm tra và mặt đất, tránh khỏicác va chạm và có thể gây hư hỏng cho dây dẫn sét Ống này thường đượclàm bằng thép mạ nóng hay thép không rỉ