Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp

Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp

Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 1 http://www.ebook.edu.vn LỜI MỞ ĐẦU Trong công cuộc đổi mới, xây dựng và phát triển của đất nước ta, ngày càng có nhiều công trình xây dựng, nhà máy mọc lên nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho nhân dân. Bên cạnh sự ưu đãi của thiên nhiên cho con người cũng kèm theo sự khắc nghiệt của nó. Trong đó sét là một hiện tượng tự nhiên có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người và tài sản. Vì vậy, ngoài việc xây dựng các công trình chúng ta cần phải có biện pháp bảo vệ tránh được thiệt hại do sét gây ra. Năm 1752 nhà bác học người Mỹ là Benjamin Franklin đã khám phá ra nguyên tắc cơ bản trong việc phòng chống sét trực tiếp là dùng cột nhọn (kim Franklin) để thu sét và dẫn sét xuống đất, bảo vệ các công trình xây dựng. Tuy nhiên, kim Franklin cũng có nhượt điểm là phạm vi bảo vệ hẹp , làm việc không tin cậy và không hiệu quả. Ngày nay, với sự phát triển của KHKT, các nhà khoa học đã nghiên cứu và chế tạo được các thiết bò thu sét hiệu quả hơn. Trong tập kuận án này xin trình bày các lý luận cơ bản về sét và các phương pháp phòng chống sét trực tiếp sử dụng công nghệ mới bao gồm nội dung là: - Tổng quan về sét và các phương pháp phòng chống sét trực tiếp. - Giới thiệu hệ thống chống sét System 3000 (của hãng GLT – c) và các phần mềm liên quan. - Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp cho trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM. Sinh viên thực hiện CAO MINH TRIẾT Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 2 http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ SÉT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG CHỐNG SÉT . A. TỔNG QUAN: Nước Việt Nam ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới, nóng và ẩm thuận lợi cho việc hình thành mây dông và sét. Ngày nay, khi nền kinh tế đất nước phát triển tình hình xây dựng cũng phát triển rầm rộ, nhiều toà cao ốc, khu công nghiệp ra đời, do đó việc phòng chống sét là một vấn đề cần được quan tâm. Để thiết kế được hệ thống chống sét cho một công trình cần phải có sự hiểu biết cơ bản về điện khí quyển, các hiện tượng phóng điện trong khí quyển (cũng như các hiện tượng phóng điện giữa đám mây với mặt đất). 1/ Quá trình phóng điện của sét: 1.1/ Sự hình thành mây dông và sét: Dông là hiện tượng xãy ra chủ yếu vào mùa hạ liên quan đến sự phát triển mạnh mẽ của đối lưu nhiệt và các nhiễu động khí quyển. Dông được đặt trưng bởi sự xuất hiện những đám mây dông hay mây tích vũ (Cumulonimbus) có độ dầy từ 10 ÷ 16 Km, tích tụ một lượng nước và tạo ra những điện thế cực mạnh. Trong thực tế sự hình thành các cơn dông gắn liền với sự xuất hiện của những luồng không khí khổng lồ từ mât đất bốc lên. Các luồng không khí này được hình thành do sự đốt nóng bởi ánh sáng mặt trời, đặc biệt ở các vùng cao (dông nhiệt) hoặc do sự gặp nhau của những luồng không khí nóng ẩm với không khí lạnh (dông Front). Sau khi đã đạt được độ cao nhất đònh (khoảng vài ki-lô- met trở lên – vùng nhiệt độ âm), luồng không khí ẩm này bò lạnh đi – hơi nước ngưng tụ thành những giọt nhỏ li ti hay các tinh thể băng và tạo thành những đám mây dông. Đã từ lâu người ta khẳng đònh về nguồn tạo ra điện trường giữa các đám mây dông và mặt đất chính là những điện tích tích tụ trên các hạt nước li ti và các tinh thể băng của các dám mây dông đó. Qua nhiều lần đo đạt thực nghiệm, người ta thấy rằng khoảng 80 ÷ 90% phần dưới các đám mây dông chủ yếu chứa điện tích âm, từ đó cảm ứng trên mặt đất những điện tích dương tương ứng và tạo nên một tụ điện không khí khổng lồ. Hình 1.1: Sự phân bố điện tích giữa các đám mây và mặt đất. Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 3 http://www.ebook.edu.vn Hình trên (hình 1.1) cho ta thấy sự phân bố điện tích trong một đám mây và trên mặt đất. Khi phần dưới của đám mây mang điện tích âm bò hút về phía mây mang điện tích dương trên mặt đất, vật nào trên mặt đất càng cao thì khoảng cách giữa vật và đám mây càng nhỏ và lớp không khí ngăn cách giữa vật và mây càng nhỏ cũng như lớp ngăn cách các điện tích trái dấu càng mỏng. những nơi này sét dễ đánh xuống mặt đất. Khi đến gần nhà cao, cây cao thì mây dông mang điện tích âmhút các điện tích dương làm cho chúng tập trung lại ở một điểm cao nhất: trên mái nhà, ngọn cây,…(còn gọi là hiệu ứng mũi nhọn). Nếu điện tích mây lớn thì trên mái nhà, ngọn cây,… cũng tập trung một điện tích lớn. Đến một mức độ nào đó độ lớn của các điện tích trái dấu nói trên sẽ tạo nên một sự chênh lệch điện thế để đánh thủng lớp không khí ngăn cách nó với mặt đất (cường độ điện trường ở mặt đất lúc này khoảng 25 ÷ 30kV/cm), lúc này xãy ra hiện tượng phóng điện giữa đám mây dông và mặt đất. Hình 2.1 : Sự phát sinh của sét trong đám mây dông. Sét thực chất là một dạng phóng tia lửa điện trong không khí với khoảng phóng đện rất lớn. Chiều dài trung bình của kênh sét khoảng từ 3 ÷ 5 Km. Phần lớn chiều dài đó phát triển trong đám mây dông. Quá trình phóng điện của sét tương tự quá trình phóng điện tia lửa trong điện trường rất không đồng nhất với khoảng cách phóng điện lớn. 1.2/ Các giai đoạn phóng điện của sét : Ban đầu xuất phát từ mây dông một dãi sáng mờ kéo dài từng đợt gián đoạn về phía mặt đất với tốc độ trung bình khoảng 10 5 ÷ 10 6 m/s , đó là giai đoạn phóng điện tiên đạo theo từng đợt. Kênh tiên đạo là một dòng Plasma mật độ điện tích không cao lắm, khoảng 10 13 ÷10 14 ion/m 3 . Một phần điện tích âm của mây dông tràn vào kênh vàphân bố tương đối đều dọc theo chiều dài của nó (Hình 1.3a). Thời gian phát triển của kênh tiên đạo mỗi đợt kéo dài khoảng 1s (mỗi đợt kênh tiên đạo kéo dài thêm trung bình vài chục mét). Thời gian tạm ngưng phát triển giữa hai đợt liên tiếp khoảng từ 30 ÷ 90 m. Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 4 http://www.ebook.edu.vn Hình 3.1: 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 hoá mãnh liệt. c. Giai đoạn phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu. d. Phóng điện chủ yếu kết thúc. Điện tích âm tổng từ mây tràn vào kênh tiên đạo bằng: Q = σ.L Với: σ là mật độ điện tích. L là chiều dài kênh. Điện tích này thường chiếm khoảng 10% lượng điện tích chạy vào đất trong một lần phóng điện sét. Dưới tác dụng của điện trường tạo nên bởi điện tích của mây dông và điện tích trong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích trái dấu (thường là điện tích dương) trên vùng mặt đất phía dưới đám mây dông. Nếu vùng đât phía dưới bằng phẳng và có điện dẫn đồng nhất thì nơi điện tích cảm ứng tập trung sẽ nằm trực tiếp dưới kênh tiên đạo. Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn khác nhau thì điện tích sẽ tập trung chủ yếu ở vùng kế cận, nơi có điện dẫn cao như vùng quặng kim loại, vùng đất ẩm, ao hồ, sông ngòi, vùng nước ngầm, kết cấu kim loại các nhà cao tầng, cột điện, cây cao bò ướt,… những nơi đó sẽ là nơi đổ bộ của sét. Cường độ điện trường ở đầu kênh tiên đạo trong phần lớn giai đoạn phát triển của nó (trong mây dông) được xác đònh bởi điện tích bản thân của kênh và của điện tích tích tụ ở đám mây. Đường đi của kênh tiên đạo này không phụ thuộc vào tình trạng của mặt đất. Chỉ khi kênh tiên đạo còn cách mặt đất một độ cao đònh hướng nào đó thì mới thấy rõ dần ảnh hưởng sự tập trung điện tích ở mặt đất và ở các vật thể dẫn điện nhô khỏi mặt đất với hướng phát triển tiếp tục của kênh theo hướng có cường độ điện trường lớn nhất. những nơi vật dẫn có độ cao (nhà cao tầng, cột ăng ten, đài phát thanh,…) từ đỉnh của nó nơi điện tích trái dấu tập trung nhiều sẽ đồng thời xuất hiện ion hóa tạo nên dòng tiên đạo phát triển hướng lên đám mây dông. Chiều dài của kênh tiên đạo từ dưới lên trên tăng theo độ cao của vật dẫn và tạo điều kiện dễ dàng cho sự đònh hướng của sét vào vật dẫn đó. Khi kênh tiên đạo xuất phát từ mây dông tiếp cận mặt đất hay tiếp cận kênh tiên đạo ngược chiều thì bắt đầu giai đoạn phóng điện ngược lại hay phóng điện chủ yếu (tương tự như các quá trình phóng điện ngược trong chất khí ở điện trường không đồng nhất (Hình 1.3b) . Trong khoảng Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 5 http://www.ebook.edu.vn cách khí còn lại giữa đầu kênh tiên đạo và mặt đất, cường độ điện trường tăng cao gây nên ion hóa mãnh liệt dẫn đến hình thành một dòng Plasma có mật độ điện tích từ 10 16 ÷ 10 19 ion/m 3 cao hơn nhiều so với mật độ điện tích của tia tiên đạo, điện dẫn của nó tăng lên hàng trăm lần điện tích cảm ứng từ mặt đất tràn vào dòng ngược và thực tế đầu dòng mang điện thế của đất làm cho cường độ trường đầu dòng tăng lên gây ion hóa mãnh liệt và cứ như vậy dòng Plasma điện dẫn cao tiếp tục phát triển ngược lên trên theo đường chọn sẵn của kênh tiên đạo. Tốc độ phát triển của kênh tiên đạo phóng ngược rất cao vào khoảng 0,5.10 7 ÷ 1,5.10 8 m/s (bằng 0,05 ÷ 0,5 lần vận tốc ánh sáng) tức là nhanh gấp trên trăm lần tốc độ phát triển của kênh tiên đạo hướng xuống. Vì mật độ điện tích cao đốt nóng mãnh liệt nên tia phóng điện chủ yếu sáng chói còn gọi là chớp. Đặt điểm quan trọng nhất của phóng điện chủ yếu là cường độ dòng điện lớn. Gọi V là tốc độ của phóng điện , σ là mật độ điện tích thì dòng điện sét sẽ đạt giá trò cao nhất (Hình 1.3c): i s = σV. Khi kênh phóng điện chủ yếu lên tới đám mây thì số điện tích còn lại của mây sẽ theo kênh phóng điện chạy xuống đất và cũng tạo nên ở chỗ sét đánh một dòng điện có trò số nhất đònh giảm nhanh tương ứng với phần đuôi sóng (Hình 1.3d). Kết quả quan trắc sét cho thấy phóng điện sét thường xãy ra nhiều lần kế tục nhau (trung bình là 3 lần, nhiều nhất có thể đến vài chục lần). Các lần phóng điện sau có dòng tiên đạo phát triển liên tục (không theo từng đợt như lân đầu), không phân nhánh và theo đúng q đạo của lần đầu nhưng với tốc độ cao hơn (2.10 6 m/s). Qua nghiên cứu về sét, người ta lý giải được sự phóng điện nhiều lần của sét như sau: trong đám mây dông có thể có nhiều trung tâm điện tích khác nhau được hình thành do những luồng không khí xoáy. Lần phóng điện đầu đưọc xãy ra giữa đất và trung tâm điện tích có cường độ điện trường cao nhất. Trong giai đoạn phóng điện tiên đạo thì hiệu điện thế giữa các trung tâm điện tích này với trung tâm điện tích đầu tiên thực tế không thay đổi và ít có ảnh hưởng qua lại với nhau. Nhưng khi kênh phóng điện chủ yếu đã lên đến mây thì trung tâm điện tích đầu tiên của đám mây thực tế mang điện thế của đất làm cho hiệu điện thế giữa trung tâm đã phóng với trung tâm điện tích lân cận tăng lên và có thể dẫn đến phóng điện với nhau. Khi đó thì kênh phóng điện cũ vẫn còn một điện thế dẫn nhất đònh do sự khử ion chưa hoàn toàn nên phóng điện tiên đạo lần sau theo đúng quỹ đạo đó, liên tục và với tốc độ cao hơn lần đầu. Hình 4.1: Quá trình phát triển của phóng điện sét. a. Hình dáng quang học ; b. Đồ thò dòng điện. Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 6 http://www.ebook.edu.vn 2/ Các thông số của sét: Dòng điện sét được xem như một sóng xung có dạng đường cong (Hình 5.1). Thường trong khoảng vài ba μs dòng điện tăng nhanh đến trò số cực đại tạo thành phần đầu sóng, sau đó giảm chậm từ 20 ÷ 100 μs tạo nên phần đuôi sóng. - Các tham số chủ yếu: + Biên độ dòng sét: là giá trò lớn nhất của dòng điện sét. + Thời gian đầu sóng (τ đs ): là thời gian mà dòng sét tăng từ 0 đến giá trò cực đại. + Độ dốc dòng điện sét: a = di s /dt. + Độ dài dòng sét (τ s ): là thời gian từ đầu dòng sét đến khi dòng sét giảm ½ biên độ. Hình 5.1: Dạng sóng dòng điện sét. 2.1/ Biên độ dòng sét và xác suất xuất hiện: Dòng điện sét có trò số lớn nhất vào lúc kênh phóng điện chủ yếu đến trung tâm điện tích của đám mây dông. Xác suất xuất hiện dòng điện sét có thể tính gần đúng theo công thức: + Cho vùng đồng bằng: V I = e -is/60 = 10 -is/60 , hay lgV I = -i s /60 (đường cong1). + Cho vùng núi cao: V I = 10 -is/30 , hay lgV I = -i s /30 (đường cong 2) (V I là xác suất xuất hiện dòng điện sét, có biên độ lớn hơn hoặc bằng i s ). Chẳng hạn, xác suất phóng điện sét có biên độ dòng sét i s ≥ 60KA : lgV I = -60/60 = -1 ⇒ V I = 0,1 = 10%. Có nghóa là trong tổng số lần sét đánh chỉ có 10% số lần sét có biên độ dòng điện sét từ 60KA trở lên. 2.2/ Độ dốc đầu sóng dòng điện sét và xác suất xuất hiện: Để đo độ dốc dòng điện sét người ta dùng một khung bằng dây dẫn nối vào một hoa điện kế. Khi sét đánh vào cột thu sét với độ dốc a thì trong khung sẽ cảm ứng lên một sức điện động bằng Mdi s /dt (M là hệ số hổ cảm giữa dây dẫn dòng điện sét của cột thu sét với khung). Điện áp đầu ra của khung: U = M(di s /dt) max . Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 7 http://www.ebook.edu.vn Độ dốc lớn nhất của dòng điện sét chạy qua cột: a = (di s /dt) max , (KA/μs). * Xác suất xuất hiện độ dốc có thể tính theo: + Cho vùng đồng bằng: V a = e -a/15,7 = 10 -a/36 + Cho vùng núi cao: V a = 10 -a/18 2.3/ Cường độ hoạt động của sét: Cường độ hoạt động của dông sét được xác đònh bằng số ngày dông trong một năm và xem như trò số trung bình qua nhiều năm quan sát và đo đạt ở những đòa phương khác nhau. Số lần sét đánh luôn thay đổi trong một ngày. Theo tài liệu “Hướng dẫn thiết kế bảo vệ chống sét cho nhà ở và công trình – CH 305 – 69” của Liên Xô củ ,số lần sét đánh trong một năm vào công trình (khi chưa có hệ thống bảo vệ chống sét) được xác đònh theo công thức sau: (S + 3h x )(L + 3h x )n N = 10 6 trong đó: S – chiều rộng của nhà(công trình) , m. L – chiều dài của nhà(công trình), m. h x – chiều cao tính toán của nhà(công trình), m. n – số lần sét đánh trung bình trên 1Km 2 trong một năm xãy ra ở đòa phương xây dựng nhà(công trình). * Số lần sét đánh trung bình trên 1Km 2 trong một năm: Bảng 1.1: Số giờ dông trong năm. Số lần sét đánh Trung bình. 20 – 40 40 – 60 60 – 80 80 – 100 > - 100 2,5 3,8 5 6,3 7,5 * Số ngày dông trung bình trong năm ở một số đòa phương của Việt Nam (theo số liệu của tổng cục khí tượng thủy văn thống kê): Bảng 2.1 : TT Đòa phương Ngày dông/năm TT Đòa phương Ngày dông/năm 1 2 3 4 5 6 7 Bà ròa - Vũng tàu Bắc thái - Thái nguyên Bình đònh - Qui nhơn Bình thuận - Phan thiết Cao bằng Đắc lắc Đồng tháp - Cao lãnh 77,8 96,9 52,1 80,7 93,7 112,2 129,9 26 27 28 29 30 31 32 Nghệ an - Vinh Phú yên - Tuy hòa Quảng bình - Đồng hới Quảng nam - Đà nẵng Quảng ngãi Quảng ninh - Hòn gai Quảng trò - Đông hà 88,4 37,6 71,7 76,0 75,2 87,1 72,4 Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 8 http://www.ebook.edu.vn 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Gia lai - Pleiku Hà bắc - Bắc giang Hà giang Hà nội - Láng Hà tây (Sơn tây) Hà tónh Hải hưng - Hải dương Hưng yên T.P Hồ Chí Minh Khánh hòa - Nha trang Kiên giang - Rạch giá Phú quốc Lai châu Lạng sơn Lào cai Lâm đồng - Đà lạt Minh hải - Cà mau Nam hà - Nam đònh 96,8 101,3 103,1 93,6 87,2 92,8 72,3 78,6 78,6 45,0 110,4 99,4 97,0 89,5 77,6 89,8 118,9 72,2 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Sông bé - Phước long Sơn la Tây ninh Thái bình Thanh hóa Thừa thiên - Huế Tiền giang - Mỹ tho Trà vinh - Càng long Tuyên quang Yên bái Côn đảo Trường sa Phú liễn Mống cái Tam đảo Phú thọ Điện biên Sapa 104,1 105,5 126,3 53,8 99,0 93,9 123,8 118,1 88,2 83,6 57,3 52,3 104,1 111,9 95,8 111,3 110,3 90,8 3/ Tác hại của dòng điện sét: - Khi một công trình bò sét đánh trực tiếp dòng sét sẽ gây tác hại về cơ , nhiệt và điện từ. - Nếu các công trình nối liền với các vật dẫn điện kéo dài như : đường dây điện, dây điện thoại, đường rây, ống nước gas bằng kim loại, . những vật dẫn ấy có thể mang điện thế cao từ xa đến khi chúng bò sét đánh, gây nguy hiểm cho người và các thiết bò nối với nó. - Cần chú ý là điện áp có thể cảm ứng trên các vật dẫn (cảm ứng tónh điện, hoặc các dây dẫn điện tạo thành những mạch vòng cảm ứng điện từ). Khi có phóng điện sét ở gần điện áp này có thể lên đến hàng chục kV và do đó rất nguy hiểm. Như vậy, sét có thể gây nguy hiểm trực tiếp và gián tiếp cần phải có các phương pháp phòng chống sét trực tiếp và gián tiếp hữu hiệu, giảm thiểu các rủi ro do sét gây ra. B. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP : 1/ Khái niệm chung: Để chống sét đánh trực tiếp cho đến nay thường dùng hệ thống thu sét bằng cột thu lôi, đối với các tòa nhà công nghiệp, trạm, kiến trúc cao tầng, . bộ phận thu sét có thể dùng kim, dây, đai hoặc lưới thu sét. Yêu cầu của việc chống sét là toàn bộ công trình được bảo vệ cần phải nằm trong vùng bảo vệ của hệ thống thu sét, hệ thống này có thể nằm ngay trên kết cấu công trình hay đặt cách ly tùy thuộc vào hoàn cảnh và điều kiện cụ thể. Song song với việc chọn lựa hệ thống thu sét còn lưu ý đến vấn đề nối đất chống sét, nối đất bảo vệ và nối đất chống sét cảm ứng. Phương án chống sét được chọn phải có hiệu qủa chống sét cao, chi phí đầu tư xây dựng ít nhất và yếu tố mỹ quan cũng cần được xem xét. Hệ thống chống sét cơ bản gồm có các điện cực (kim thu sét) được nối với dây dẫn xuống, dây dẫn xuống lại được nối với lưới tiếp đất. Vai trò của các điện cực trở thành điểm mục tiêu sét chọn đánh. Mạng dây dẫn xuống sẽ truyền năng lượng sét xuống đất, còn lưới tiếp đất có nhiệm vụ tản năng lượng sét vào trong đất. 2/ Chống sét theo phương pháp cổ điển: 2.1. Kim thu sét Franklin : - Vào năm 1752 nhà khoa học người Mỹ Benjamin Franklin đã phát hiện ra các nguyên tắc chống sét cơ bản này. Các điện cực Franklin có độ cao thay đổi từ 2m đến 3m hoặc cao hơn. Các thanh Franklin này được đặt ở nhiều điểm trên nóc nhà hoặc đỉnh cột cao. Cột thu sét có nhiều kiểu khác nhau, về cấu tạo bao gồm các bộ phận sau: Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 9 http://www.ebook.edu.vn + Kim thu sét (1) + Cột gắn kim thu sét (2) + Dây dẫn truyền năng lượng sét xuống đất (3) + Bộ phận nối đất (4). Hình 6.1: Cột thu sét. Kim thu được làm bằng thép cán với nhiều loại tiết diện khác nhau, đỉnh kim không nhỏ hơn 100mm 2 . Nếu thép dẹp bề dày không được nhỏ hơn 3,5mm. Nếu thép ống bề dày thành ống không nhỏ hơn 3mm. Chiều dài hiệu dụng của kim không được nhỏ hơn 200mm. Kim thu có thể mạ kẽm, thiếc, sơn dẫn điện. Nếu cột làm bằng kim loại có thể dùng thân cột để làm dây dẫn sét, cột làm bê tông lõi thép có thể dùng thép trong cột làm dây dẫn sét, và đối với những nhà, công trình có những cấu kiện bằng thép hoặc bê tông cốt thép thì có thể dùng các phần kim loại của cấu kiện để làm dây dẫn sét.Trong các trường hợp trên, phần kim loại dùng vào việc truyền dẫn dòng điện sét phải có tiết diện từ 100mm trở lên (với thép) và phải bảo đảm liên tục về mặt dẫn điện. 2.2. Đai và lưới thu sét: Đai và lưới thu sét dùng để chống sét đánh thẳng có thể làm bằng thép dẹp hay tròn với tiết diện không được nhỏ hơn 35mm 2 . Đai hoặc lưới cho phép đặt bên dưới lớp chống thấm hay lớp cách nhiệt của nó. Cũng có thể đặt kết hợp kim ngắn lên lưới thu sét, khoảng cách trung bình giữa các kim trên lưới từ 6 ÷ 12m (viền theo chu vi mái), kim dùng thép tròn 12 ÷16mm có chiều cao khoảng 0,5m. Đồ n Tốt Nghiệp ______________________________________________________________________________________________________________________ 10 http://www.ebook.edu.vn Hình 7.1: Lưới thu sét. 2.3. Dây thu sét: Dây thu sét được dùng để bảo vệ cho những công trình có dạng hẹp và kéo dài cụ thể như các đường dây dẫn điện trên không, có chiều dài đáng kể. Dây thu sét cũng có thể kết hợp với cột thu sét để bảo vệ cho các trạm phân phối điện. Dây thu sét phải làm bằng thép, tiết diện dây không được nhỏ hơn 50mm 2 và không được lớn hơn 75mm 2 (theo TCN - 46 - 71). Hình 8.1: Dây thu sét. 2.4. Cách xác đònh vùng bảo vệ: + Phương pháp quả cầu lăn: Giữa điện tích và cường độ điện trường tại mũi tiên đạo sét cũng như giữa điện tích và biên độ dòng sét có một mối quan hệ. Từ mối quan hệ này một phương pháp được đưa ra vào cuối thập niên 70 nhằm xác đònh điểm sét đánh dựa trên cơ sở của độ dài khoảng cách phóng điện, gọi là phương pháp “Quả cầu lăn” và phương pháp này đã được đưa vào tiêu chuẩn của c AS 1768 - 1991. Người ta giả thiết mũi tiên đạo sét ở điểm giữa (tâm) một quả cầu có bán kính bằng độ dài của khoảng cách phóng điện, như vậy sẽ có những điểm bề mặt quả cầu chạm với mặt đất hoặc các bộ phận trên bề mặt đất, những điểm chạm đó có thể là những điểm sét đánh, cũng có các vùng bề mặt quả cầu không thể chạm đến, điều này được minh họa trên hình 9.1 Quả cầu này có bán kính khoảng 45m đối với mức bảo vệ tiêu chuẩn (dòng điện sét đánh 10KA và hơn nữa). Đối với các công trình quan trọng (dễ cháy, nổ), người ta thiết kế quả cầu có bán kính 20m. Vùng bề mặt cầu không chạm tới được có thể ngăn cản sét gọi là vùng bảo vệ. Khoảng cách phóng điện Ds (độ dài cản sét) phụ thuộc vào biên đô dòng sét có thể xác đònh bằng công thức : Ds = 6,7.I 0,8 ,m Với I : là biên độ dòng sét (KA) phụ thuộc vào mức bảo vệ. [...]... vi bảo vệ của 3 cột thu sét Hình 15.1: Phạm vi bảo vệ của 4 cột thu sét b Phạm vi bảo vệ của dây chống sét (DCS) : Dây chống sét thường dùng để bảo vệ cho đường dây tải điện trên không Để bảo vệ người ta treo dây chống sét trên toàn bộ tuyến đường dây Tùy theo cách bố trí dây dài trên cột, có thể treo 1 hay 2 dây chống sét sao cho dây dẫn điện của 3 pha đều nằm trong phạm vi bảo vệ của DCS - Dải bảo. .. thu có độ cao bằng nhau Hình13.1: Phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có độ cao không bằng nhau Khi công trình cần được bảo vệ có phạm vi rộng lớn sẽ dùng nhiều cột phối hợp bảo vệ Phần ngoài của phạm vi bảo vệ được xác đònh như của từng đôi cột Cần phải kiểm tra điều kiện bảo vệ an toàn cho toàn diện tích cần được bảo vệ Vật có độ cao hx sẽ nằm trong vùng được bảo vệ nếu thỏa mãn điều kiện : D ≤ 8(h - hx)... đóng sâu cho một tiếp đất hiệu quả Ở vùng đất đá, ưu tiên dùng tiếp đất rẽ quạt 2 Hệ thống chống sét 3000: 2.1 Giới thiệu hệ thống chống sét 3000: Hệ thống chống sét S3000 là một tiến bộ trong việc phòng chống sét Hệ thống được thiết kế để thu sét từ một thể tích vùng thu được quyết đònh trước và dẫn dòng sét xuống đất một cách an toàn Hệ thống chống sét gồm các bộ phận sau: - Đầu thu sét Dynasphere:... được bảo vệ an toàn và nếu S < 4h thì có thể bảo vệ cho các điểm (giữa 2 dây) có mức cao tới : ho = h - S/4p Hình 17.1: Phạm vi bảo vệ của 2 dây chống sét Khi dây dẫn bố trí ngang thì điều kiện để dây nằm giữa với độ cao hDD được bảo vệ là khoảng cách S giữa 2 DCS phải thỏa điều kiện : S < 4p (hDCS - hDD) Giới hạn phạm vi bảo vệ ở phía ngoài ở 2 DCS cũng giống như từng DCS riêng lẻ, còn khu vực bảo vệ. .. vi bảo vệ được xác đònh: hx )p rx = 1,5h (1 0,8h 2 - Ở độ cao hx > h thì: 3 hx rx = 0,75h(1 )p h Hình 11.1 : Phạm vi bảo vệ của cột thu sét với cách vẽ đơn giản hóa Thực nghiệm cho thấy là nên dùng nhiều cột với độ cao không lớn để bảo vệ thay cho một cột có độ cao lớn ; phạm vi bảo vệ của 2 cột thu sét có kích thước lớn hơn nhiều so với tổng số phạm vi bảo vệ của 2 cột đơn Hình 12.1: Phạm vi bảo vệ. .. về phía trên chủ động dẫn sét Hình 2.2 2.2.5 Nguyên lý xác đònh vùng bảo vệ : Vùng bảo vệ được xây dựng từ một bán cầu phóng điện và một parabol giới hạn bán cầu đó Tùy theo mức độ bảo vệ công trình, tương ứng với điện lượng hay cường độ sét, mà ta xác đònh được vùng bảo vệ khác nhau Kim thu sét Dynasphere được đặt trên công trình sao cho vùng bảo vệ của nó phủ khắp vùng thu sét của các điểm cạnh tranh... mức bảo vệ với biên độ dòng sét và điện tích tiên đạo sét Điện tích tiên đạo(Q) 0,5C 0,9C 1,5C Dòng tiên đạo(I) 6,5KA 10KA 16KA Khả năng xuất hiện 98% 93% 85% Cấp bảo vệ Cao Trung bình Chuẩn Như vậy từ bảng 4.2 có thể xác đònh mức bảo vệ theo các đặc tính thống kê về sét Tùy thuộc vào tầm quan trọng của công trình xây dựng quyết đònh chọn mức bảo vệ thích hợp trong thiết kế chống sét 2.2.9 Bán kính bảo. .. THỐNG CHỐNG SÉT SYSTEM 3000 (GTL) VÀ CÁC PHẦN MỀM LIÊN QUAN A HỆ THỐNG CHỐNG SÉT SYSTEM 3000: GLT(Global Lightning Technologies Pty.Ltd.) là công ty chuyên chế tạo các thiết bò chống sét hàng đầu của c GLT thành lập vào năm 1978 tiền thân là viện chống sét (LPI) thành lập năm 1955 1 Những thành phần cơ bản của lắp đặt chống sét: • Đầu thu sét: Đầu thu sét trên không có khả năng thu hút luồng sét về... với thiết bò tiếp đất Cột MIN trở nên hoàn chỉnh với một lỗ đất, cho phép tiếp cận dễ dàng với nắp có thể tháo rời ở đỉnh cột Sự thay mới đònh kỳ hợp chất bên trong được thực hiện qua nắp ở đỉnh Cách dùng cột khoáng Cột khoáng thích hợp cho mọi ứng dụng tiếp đất - Tiếp đất chống sét - Tiếp đất nến thông - Tiếp đất cho máy tính - Tiếp đất cho nhà - Tiếp đất cho trạm xe điện - Tiếp đất chống tăng điện... vùng bảo vệ Rbv của Dynasphere phải bao trùm bán kính vùng cạnh tranh Rct của các điểm cạnh tranh Bán kính vùng bảo vệ tùy thuộc vào độ cao công trình, độ cao thanh đỡ và mức độ bảo vệ Bảng 2.2 : 25 http://www.ebook.edu.vn Đồ n Tốt Nghiệp Cường độ sét (kA) 6 10 15 Điện lượng (C) 0,5 1 1,5 Mức bảo vệ cao Trung bình Tiêu chuẩn Phần trăm bảo vệ . điện sau có dòng tiên đạo phát triển liên tục (không theo từng đợt như lân đầu), không phân nhánh và theo đúng q đạo của lần đầu nhưng với tốc độ cao hơn. theo bảng của nhà sản xuất. Hình 19.1 : Vùng bảo vệ của đầu thu Prevectron + Phạm vi bảo vệ của đầu thu Dynasphere