Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu thiết bị bảo vệ chống sét sử dụng thiết bị hãng indelec

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG Tìang 1 Trường Đại CN TPHCM Khoa Điện Bộ Mơn Điện Cơng Nghiệp Cộng HồX Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN NĂM HỌC – 2013 -2014 Tựa đề tài: BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNG INDELEC – PHÁP 1. Nhiệm vụ: Gồm 4 phần a) Phần I: Giới thiệu. Chương 1: Dẫn nhập. Chương 2: Cơ sở lý luận. b) Phần II: Nội dung Chương 1 : Sét và các giải pháp phịng chống. Chương 2 : Tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102. Chương 3 : Thiết bị chống sét của hãng INDELEC. Chương 4 : Tính lựa chọn cấp bảo vệ dng phần mềm . c) Phần III: Thiết kế chống sét cho một cơng trình cụ thể Chương 1 : Giới thiệu sơ lược cơng trình Chương 2 : Chọn phương án chống sét cho cơng trình. Chương 3 : Tính tốn lựa chọn cấp bảo vệ. - Theo lý thuyết . - Sử dụng phần mềm. Chương 4 : Lựa chọn, lắp đặt hệ thống chống sét. d) Phần Kết luận 2. Ngày giao đề tài: 02/05/2014 3. Ngày hồn thành đề tài: 21/07/2014 Giáo viên hướng dẫn: Lâm Tấn Cơng TP.HCM, ngày 02 tháng 05 năm 2014 Giáo viên hướng dẫn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG Tìang 2 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay cơng nghiệp điện lực giữ vai trò rất quan trọng trong cơng cuộc xây dựng và bảo vệ đất nước. Khoa học kỹ thuật càng phát triển, đời sống con người ngày càng cao. Bên cạnh đó với chính sách mở cửa của nhà nước đã tạo điều kiện thúc đẩy sự phát triển ngày càng nhanh của các ngành cơng nghiệp như: điện lực, cơng nghệ thơng tin, bưu chính viễn thơng… đã làm hàng loạt các khu cơng nghiệp, khu chế xuất, nhà máy ra đời và phát triển theo dây chuyền sản xuất khép kín và cơng nghệ hiện đại. Ngồi ra, còn có các cao ốc, tồ nhà chọc trời xuất hiện. Để bảo vệ an tồn cho các thiết bị điện tử, các mạng máy tính, mạng viễn thơng… và đặc biệt là con người bắt buộc chúng ta phải thiết kế chống sét. Vì sét là hiện tượng thiên nhiên, khơng phải do con người tạo ra, do đó vấn đề phòng chống sét rất khó. Việc thiết kế chống sét chỉ làm giảm bớt một phần nào đó do sét đánh trực tiếp hay lan truyền gây ra. Nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy Lâm Tấn Cơng mà chúng em hồn thành tốt đề tài" BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNG INDELEC" tính tốn, lựa chọn, lắp đặt thiết bị, giảm bớt đến mức thấp nhất tác hại của sét. Đề tài này bao gồm 4 phần:  Phần I: giới thiệu.  Phần II: nội dung.  Phần III: thiết kế chống sét cho một cơng trình cụ thể.  Phần IV: kết luận. Do thời gian rất ngắn, kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa có, tài liệu thu thập khơng nhiều nên trong q trình thực hiện khơng tránh được những sai lầm và thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp và giúp đỡ của q thầy cơ và các bạn. Sinh Viên Thực Hiện ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG Tìang 3 LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cám ơn toàn thể các thầy cô Khoa Điện Trường Đại Học công nghiệp đã truyền thụ những kiến thức cơ bản, giúp em hoàn thành đề tài này. Xin chân thành cám ơn thầy Lâm Tấn Công 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 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG Tìang 4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày ……… tháng ……… năm 2014 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG Tìang 5 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG Ngày ……… tháng ……… năm 2014 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG Tìang 6 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 LỜI CẢM ƠN 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 4 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG 5 Phần I: Giới thiệu 8 Chương 1 DẪN NHẬP 9 I. ĐẶT VẤN ĐỀ : 9 II. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ : 10 III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU : 10 IV. THỂ THỨC NGHIÊN CỨU : 11 V- ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI : 11 VI- PHẦN LIÊN HỆ : 12 VII. XÁC ĐỊNH TỪ NGỮ : 12 Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 15 Phần II: Nội Dung 19 CHƯƠNG 1 SÉT VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SÉT 20 I. SÉT: 20 II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG CHỐNG : 25 Chương 2 TIÊU CHUẨN CHỐNG SÉT NFC 17-102 ( Dùng loại thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo ) 27 I. CÁC QUY ĐỊNH VÀ KHÁI NIỆM CHUNG: 28 II. SỰ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CHỐNG SÉT NẰM BÊN NGOÀI CÔNG TRÌNH 29 III. KIỂM TRA VÀ BẢO QUẢN HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT : . 44 Chương 3 THIẾT BỊ CHỐNG SÉT CỦA HÃNG INDELEC 46 I. KIM THU SÉT : 46 II. DÂY DẪN SÉT : 49 III. THIẾT BỊ NỐI ĐẤT : 50 IV. MÁY ĐẾM SÉT : 52 V. THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN : 52 VI. HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CHỐNG SÉT: 60 Chương 4 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG Tìang 7 TÍNH LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ DÙNG PHẦN MỀM MATLAB 64 I . GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB : 64 II.TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ : 65 Phần III: Thiết kế chống sét 87 Chương 1 CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER 88 Chương 2 PHƯƠNG ÁN CHỐNG SÉT CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER 89 I. CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP : 89 II. CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN : 89 Chương 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER 91 I. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER: 91 Chương 4 TÍNH BÁN KÍNH BẢO VỆ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHỐNG SÉT CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER 94 I. TÍNH BÁN KÍNH BẢO VỆ CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER: 94 II. CHỌN THIẾT BỊ CHỐNG SÉT CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER: 95 III. LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER: 96 IV. HỆ THỐNG NỐI ĐẤT : 102 Phần IV: 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 I. KẾT LUẬN 106 II. ĐỀ NGHỊ: 106 PHỤ LỤC 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG Tìang 8 Phần I: Giới thiệu ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG Tìang 9 Chương 1 DẪN NHẬP I. ĐẶT VẤN ĐỀ : Con người xa xưa sợ sấm Sét, nó được xem là cơn giận của thần linh. Mãi đến thế kỷ XIX, Sét mới được xem xét như là một hiện tượng thiên nhiên bằng các 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 các đám mây mang điện tích trái dấu. Sét xuất hiện ngẫu nhiên và giải phóng một năng lượng rất lớn. Nó luôn đe dọa tính mạng con người, phá hoại tài sản. Trong khung cảnh rất nhiều công trình và thiết bị hiện đại, một tia Sét không lường trước chỉ trong vài phần triệu giây, có thể gây nên những hư hỏng vật chất lớn lao và các thiệt hại khủng khiếp. Nó có thể gây hại, 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 xuất hoặc cung ứng dịch vụ bị ngưng trệ Do vậy, bảo vệ chống Sét trực tiếp cho công trình và chống Sét lan truyền cho thiết bị của các công trình là yêu cầu bức thiết. Nhiều thiết bị chống Sét của các 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 lâu đài bằng hợp lại các thanh kim loại trên mái bằng, hay mái nhọn với nhiều dây nối đất, bảo vệ lưới. Năm 1914 : Thể nghiệm khả quan về kim chống Sét đơn giản của Hongrois Ziliard và Francais Dozere. Những thiết bị chống Sét cổ điển nêu trên phần nào đó đã hạn chế những tác hại do Sét gây ra, tuy vậy mức độ an toàn tin cậy và tính thẩm mỹ khi lắp đặt các 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, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG Tìang 10 mở ra một thời kỳ mới dùng việc bố trí các điện cực phát tăng cường ion hóa mà tất cả các nguồn năng lượng là tự động. Có nhiều loại thiết bị chống Sét của nhiều hãng khác nhau. Một trong những thiết bị chống Sét mới nhất hiện nay đã đăng ký bản quyền trên tồn thế giới 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 động kích phóng điện tích; hoạt động tin cậy đảm bảo cho một vùng bảo vệ rộng. Do đó để bảo vệ chống sét, giảm tác hại của sét gây ra ta phải tính vùng tập trung tương đương và lựa chọn cấp bảo vệ thích hợp. Đề tài :”BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNG INDELEC”. Đây là đề tài thiết kế chống sét sử dụng thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo hiện đại nhất của Pháp PREVECTRON - INDELEC và dùng phần mềm MATLAB để tính tốn lựa chọn cấp bảo vệ. II. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ : Đây là đề tài hồn tồn mới mẻ, người thực hiện đã cố gắng tìm tòi học hỏi tiếp thu những cơng nghệ và thơng tin tiến bộ nhất của nước Pháp- một nước đang chiếm vị trí hàng đầu trong lĩnh vực chống sét cùng với việc sử dụng phần mềm MATLAB để tính tốn lựa chọn cấp bảo vệ cho cơng trình. Với thời gian thực hiện đề tài rất ngắn chỉ trong vòng hai tháng, điều kiện làm việc còn nhiều khó khăn, cho nên tài liệu thu thập để tham khảo khơng 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 cơng trình cụ thể. III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU : Lĩnh hội những kiến thức khoa học mới mẻ, tiến bộ trên thế giới được xem như là điều động viên kích động năng lực khám phá, tìm hiểu của giới trẻ ngày nay, nhất là các tầng lớp sinh viên, cơng nhân kỹ thuật, các kỹ sư mới ra trường [...]... rộng để bảo vệ chống Sét Hệ thống này bao gồm các thiết bị đặt bên ngồi và bên trong cơng trình (nếu cần thiết) Tìang 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG 7 Lắp đặt hệ thống bảo vệ chống Sét bên ngồi (ELPI) : Hệ thống này bao gồm các đầu thu Sét, một hoặc nhiều dây dẫn Sét, một hay 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... 3 Điểm Sét : Là điểm nằm trên mặt đất bị phóng điện Sét, có thể là một điểm trên cơng trình hoặc tiếng thu Sét 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 Mật độ phóng điện Sét Ng : Là số lần phóng điện Sét trong một năm trên một Km2 Một lần phóng điện Sét thơng thường có vài lần phóng điện lặp lại 6 Hệ thống bảo vệ chống Sét (LPS):... bảo vệ của hệ thống chống Sét đối với cơng trình * Ghi chú : Khái niệm cấp bảo vệ khơng 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 giống như cơng trình ở cùng một điều kiện Tìang 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN Việc quyết định thiết kế hệ thống bảo vệ chống Sét cho các cơng trình... CHUẨN CHỐNG SÉT NFC 17-102 ( Dùng loại thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo ) Tiêu chuẩn này cung cấp thơng tin cho các nhà thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho các cơng trình ( nhà máy, cao ốc ) và các khu vực rộng dùng loại thu và dẫn sét tạo tia tiên đạo Hiện tượng sét là hiện tượng thiên nhiên, do đó khơng thể đảm bảo độ an tồn tuyệt đối cho các cấu trúc cần bảo vệ Tuy nhiên, hệ thống bảo vệ chống sét. .. 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 Ngồi các thiết bị chống sét trực tiếp như kim thu sét, dây thốt sét, hệ thống thiết bị nối đất Các thiết bị sau đây khơng thể thiếu được trong một hệ thống bảo vệ chống sét hồn hảo * Máy đếm sét được thiết kế để đếm và trình... angten  Xây dựng phương án chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền cho cơng 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 tốn lựa chọn cấp bảo vệ cho các bộ phận khu vực có khả năng sét đánh vào, dùng phần mềm MATLAB để mơ phỏng, từ đó tính vùng bảo vệ cho cơng trình  Chọn thiết bị và lắp đặt hệ thống chống sét cho cơng trình theo... phòng chống có hiệu quả Thiết bị hỗ trợ cho việc phòng chống Sét lại là những trang thiết bị cơ bản chính yếu cho một hệ thống chống Sét của khu vực, cơng trình cần bảo vệ Các thiết bị này được các chun gia về lĩnh vực chống Sét sáng tạo ra, cần thiết phải đảm bảo độ tin cậy an tồn, bền vững khi có hiện tượng dòng Sét xảy ra Như vậy các thiết bị này phải có những ưu điểm nổi bật riêng về cấu tạo, chức... tháng 5/1991) Tìang 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG  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 ngồi cơng trình và nếu cần thiết còn có các thành phần nằm bên trong cơng trình * Các thành phần bên ngồi của một hệ thống chống sét:  Một hay nhiều đầu thu sét tạo tia tiên đạo... so sánh các thiết bị chống Sét cổ điển với thiết bị 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 khơng tin cậy lắm Rất nhiều các trường hợp chứng minh sự khơng tin cậy của kim thu Sét kiểu Franklin trong đó Sét khơng đánh... tử bảo vệ phải đảm bảo các tiêu chuẩn, độ tin cậy đảm bảo tuổi thọ và khả năng làm việc trong mơi trường Ngồi chỉ tiêu kỹ thuật các phần tử bảo vệ được lựa chọn còn phải bảo đảm tính kinh tế, tùy thuộc vào hồn cảnh kinh tế của địa phương, tầm quan trọng của cơng trình cần bảo vệ mà tiến hành đầu tư trang thiết bị cho thỏa đáng Tìang 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG Phần II: Nội Dung Tìang 19 ĐỒ . bảo vệ thích hợp. Đề tài :”BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNG INDELEC . Đây là đề tài thiết kế chống sét sử dụng thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo hiện đại nhất của Pháp PREVECTRON - INDELEC. ĐẶT HỆ THỐNG CHỐNG SÉT NẰM BÊN NGOÀI CÔNG TRÌNH 29 III. KIỂM TRA VÀ BẢO QUẢN HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT : . 44 Chương 3 THIẾT BỊ CHỐNG SÉT CỦA HÃNG INDELEC 46 I. KIM THU SÉT : 46 II cung ứng dịch vụ bị ngưng trệ Do vậy, bảo vệ chống Sét trực tiếp cho công trình và chống Sét lan truyền cho thiết bị của các công trình là yêu cầu bức thiết. Nhiều thiết bị chống Sét của các chuyên