CHUYÊN ĐỀ 10 CHỐNG SÉT CHO CÁC CÔNG TRÌNH VIỄN THÔNG I. CHỐNG SÉT: 1. Các lưu ý khi thiết kế hệ thống chống sét Trước và trong cả quá trình thiết kế, đơn vị thiết kế cần trao đổi và thống nhất về phương án với các bộ phận liên quan. Những số liệu sau đây cần được xác định một cách cụ thể: a) Các tuyến đi của toàn bộ dây dẫn sét; b) Khu vực để đi dây và các cực nối đất; c) Chủng loại vật tư dẫn sét; d) Biện pháp cố định các chi tiết của hệ thống chống sét vào công trình, đặc biệt nếu nó ảnh hưởng tới vấn đề chống thấm cho công trình; e) Chủng loại vật liệu chính của công trình, đặc biệt là phần kết cấu kim loại liên tục như các cột, cốt thép; f) Địa chất công trình nơi xây dựng và giải pháp xử lý nền móng công trình; g) Các chi tiết của toàn bộ các đường ống kim loại, hệ thống thoát nước mưa, hệ thống cầu thang trong và ngoài công trình có thể cần hàn đấu nối với hệ thống chống sét; h) Các hệ thống ngầm khác có thể làm mất ổn định cho hệ thống nối đất; i) Các chi tiết của toàn bộ hệ thống trang thiết bị kỹ thuật lắp đặt trong công trình có thể cần hàn đấu nối với hệ thống chống sét.
CHUN ĐỀ 10 CHỐNG SÉT CHO CÁC CƠNG TRÌNH VIỄN THÔNG I CHỐNG SÉT: Các lưu ý thiết kế hệ thống chống sét Trước trình thiết kế, đơn vị thiết kế cần trao đổi thống phương án với phận liên quan Những số liệu sau cần xác định cách cụ thể: a) Các tuyến toàn dây dẫn sét; b) Khu vực để dây cực nối đất; c) Chủng loại vật tư dẫn sét; d) Biện pháp cố định chi tiết hệ thống chống sét vào cơng trình, đặc biệt ảnh hưởng tới vấn đề chống thấm cho cơng trình; e) Chủng loại vật liệu cơng trình, đặc biệt phần kết cấu kim loại liên tục cột, cốt thép; f) Địa chất cơng trình nơi xây dựng giải pháp xử lý móng cơng trình; g) Các chi tiết tồn đường ống kim loại, hệ thống thoát nước mưa, hệ thống cầu thang ngồi cơng trình cần hàn đấu nối với hệ thống chống sét; h) Các hệ thống ngầm khác làm ổn định cho hệ thống nối đất; i) Các chi tiết toàn hệ thống trang thiết bị kỹ thuật lắp đặt cơng trình cần hàn đấu nối với hệ thống chống sét Đối với cơng trình xây dựng có đa phần kết cấu kim loại nên sử dụng phận kim loại hệ thống chống sét để làm tăng số lượng phận dẫn sét Như vừa tiết kiệm kinh phí cho hệ thống chống sét lại không làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ cơng trình Tuy nhiên, sét đánh vào phần kim loại, đặc biệt kim loại sơn mạ, phá huỷ lớp sơn mạ ngồi kim loại; khối xây có cốt thép gây đổ khối xây Có thể giảm thiểu rủi ro giải pháp sử dụng hệ thống chống sét cố định bề mặt cơng trình Những kết cấu kim loại thường sử dụng phận hệ thống chống sét gồm có khung thép, cốt thép bê tông, chi tiết kim loại mái, ray để vệ sinh cửa sổ nhà cao tầng Các mối nối: Bất kỳ mối nối khác với mối nối hàn thể gián đoạn hệ thống dẫn điện nhạy cảm với thay đổi hư hỏng Cho nên, hệ thống chống sét mối nối tốt Các mối nối phải hiệu mặt điện, ví dụ kẹp, vít, bu lơng, chốt, đinh tán hàn Với mối nối chồng, khoảng chồng lên kiểu dây dẫn phải không nhỏ 20 mm Bề mặt tiếp xúc trước hết phải làm sau ngăn chặn tượng ơxy hố hóa chất chống rỉ thích hợp Mối nối hai kim loại khác phải làm chất khác với kiểu vật liệu Tất mối nối phải bảo vệ ăn mòn xâm thực mơi trường phải có diện tiếp xúc thích hợp Kiểm tra định kỳ thuận tiện sử dụng lớp phủ bảo vệ bằng: a) Phủ chất có gốc hố dầu; b) Phủ cao su phương pháp phun; c) Phủ chất hàn nhiệt Vật liệu sử dụng làm đai ốc bulông phải phù hợp với tiêu chuẩn hành bu lông đai ốc Để bắt bulông dẹt, cần bulơng M8 bulông M10 Với mối nối đinh tán, cần phải sử dụng đinh tán có đường kính mm Bulơng liên kết dẹt với kim loại có chiều dầy nhỏ mm cần phải có miếng đệm với diện tích khơng nhỏ 10 cm² phải sử dụng khơng bulông M8 Các điểm đo kiểm tra: Mỗi dây xuống phải bố trí điểm đo kiểm tra vị trí thuận tiện cho việc đo đạc khơng lộ liễu, dễ bị tác động không mong muốn Cần đặt bảng vị trí, số lượng kiểu cực nối đất điểm kiểm tra Các cơng trình có Ăng ten Vơ tuyến Truyền Truyền hình 2.1 Các ăng ten bên cơng trình đuợc chống sét Với cơng trình chống sét phù hợp với quy định tiêu chuẩn này, lắp thêm ăng ten vơ tuyến truyền truyền hình nhà mà khơng cần có thêm biện pháp phịng chống khác, miễn khoảng trống hệ thống ăng ten, bao gồm dây thu dây dẫn xuống, hệ thống chống sét bên phù hợp với giá trị cho Ðiều 15 (TCVN 9385-2012) 2.2 Các ăng ten bên ngồi cơng trình chống sét Với cơng trình chống sét phù hợp với quy định tiêu chuẩn này, lắp ăng ten vơ tuyến truyền truyền hình bên ngồi mà khơng cần có biện pháp chống sét bổ sung phần hệ thống ăng ten, bao gồm phận chịu lực kim loại, vùng bảo vệ hệ thống chống sét Ở vị trí khơng đáp ứng điều kiện này, cần có biện pháp chống sét để đảm bảo sét truyền xuống mặt đất mà không gây nguy hiểm cho kết cấu nguời sử dụng nhu sau: a) Ðối với hệ thống ăng ten lắp trực tiếp lên kết cấu chống sét, luồng điện sét đánh gây tiêu tán cách nối kết cấu giữ ăng ten với hệ thống chống sét điểm gần tới bên duới vị trí lắp đặt ăng ten; b) Ðối với hệ thống ăng ten lắp kết cấu chống đỡ kim loại nhơ khỏi hệ thống chống sét, dịng điện sét đánh gây tiêu tán việc kết nối kết cấu chống đỡ ăng ten với hệ thống chống sét điểm gần tới bên duới vị trí lắp đặt ăng ten 2.3 Các ăng ten kết cấu không bảo vệ Truớc lắp đặt ăng ten kết cấu không đuợc bảo vệ, cần xem xét nhu cầu hệ thống chống sét nhu miêu tả Ðiều (TCVN 9385-2012) 2.4 Sử dụng điện cực đất hệ thống chống sét Có thể sử dụng điện cực đất hệ thống chống sét cho mục đích nối đất hệ thống ăng ten Hướng dẫn chung phương pháp bảo vệ lắp đặt chống sét 3.1 Nối đất, liên kết đẳng Các nội dung bổ sung yêu cầu nối đất nhằm mục đích san chênh lệch điện cho thiết bị Hệ thống kỹ thuật cung cấp cho cơng trình có hệ thống thơng tin mở rộng, phátnghiệp, tín hiệu cần liên kết với liên kết đẳng thường ví dụ nhà máyTháp công dạng kim loại, dây dẫn mạch vòng bên trong, hay dây dẫn mạch vòng riêng phần phía tường theo chu vi khu vực bảo vệ gần mặt đất Thanh Bản kim loạihoặc dây dẫn nối có điện thấp liên kết đẳngDẫn thếsóng vớidung cực nối đất mạch vịng hệ thống nối đất, ví dụ minh họa Hình C.6 Tất đường ống kim loại bên ngoài, đường cấp điện, liệu vào cơng trình điểm bọc bảo vệ… nối tới mạng nối đất điểm liên kết đơn (xem Hình 28 - TCVN 9385-2012) Điều làm giảm thiểu dịng sét xun vào cơng trình (xem Hình C.7) Nơi đường cáp thơng tin cáp điện qua cơng trình nằm cạnh nhau, hệ thống nối đất cần nối với có lợi códẫn nhiều đường Ống kim loại hay dẫn song song để làm giảm dòng điện cáp Hệ nối BTCT có cốt thép nối đất dạng lưới đáp ứngđấtđược mục đích Ảnh hưởng dịng điện sét lưới nối đất Rãnh cáp giảm thiểu cách cácMạng dâycơng dẫntrình vào đường ống kỹ thuật kết hợp đường Ốngống vào hệ nối đất dạng lưới liên kết với điểm vào chung hệ thống nốinước đất tạo đầu Hình C.6 minh hoạ ví dụ hệ thống nối đất dạng lưới dành cho cột tháp công trình có thiết bị gần kề Thiết bị điện Bảo vệ bên đủ Mạng lưới nối đất tháp Dây cáp truyền hình Nguồn (Nếu cần đặt ống kim loại) Thiết bị điện Cáp điện (Nếu cần đặt ống kim loại) Thiết bị điện Đường kết nối liệu Nguồn Nên bảo vệ dòng hai đầu trường hợp phải đảm bảo thật tốt việc truyền liệu Nguồn Hình C.2 - Các dạng chống sét có liên quan tới thiết bị điện tử Nguyên tắc tương tự áp dụng cho tháp minh hoạ Hình C.6 áp dụng cho đầu cảm ứng điều khiển thiết bị giếng khoan (dầu, nước ) Nơi kết nối bao gồm ống thép giếng làm giảm khác biệt điện áp giếng dây dẫn điện Sự kết nối nên thực đa phương với đất cơng trình khác có cáp thơng tin liệu chạy qua.Cơng trình liên quan tới cột thu có bảo vệ đặc biệt liên quan tới nguồn cấp điện Cáp nguồn nối đất Bản đấu nối cho vỏ bọc cáp máng cáp Cáp nguồn nối đất Cáp điện dây nối đất tới thiết bị Cực nối đất mạch vòng Mạch vòng bên Điểm nối đất riêng cho thiết bị điện tử Đến nguồn mạch thiết bị Đấu nối đất điểm vào cơng trình cho cáp nguồn máy tính Điểm nốiđầuđất riêng cho thiết bị điện tử Các thép Các mối hàn Các thép Hình C.6 - Các dây cáp vào cơng trình tách biệt với ăng ten phát sóng Ống kim loại Mối hàn Bản đấu nối (hàn vào thép) Cáp đồng trục Liên kết với vỏ sắt Ống kim loại Bó cáp bọc vỏ sắt Dây cáp truyền b) Nối đất điểm ra(nếu vào cáccần đường ống cáp tường Bêtơng cốt thép, nơi cần bảo vệ hình Mạng Ống lưới Cáp điện (nếu cần thiết CHÚ THÍCH: Giải pháp tương tựthì áp ống cáp vách kim loại thiết bố trí nối nướ đất dụng cho đường bố trí ống dẫn Hình C.7 - Liên kết đường ống cáp điểm vào cơng trình 3.2 Vị trí thiết bị điện tử cáp Vị trí thiết bị điện tử cơng trình Lựa chọn vị trí thiết bị điện tử cơng trình phụ thuộc vào xây dựng cơng trình Đối với cơng trình giống phịng chắn, nghĩa nối mái phủ kim loại với tường, vị trí khơng quan trọng Trong cơng trình khung kim loại thơng thường thiết bị điện tử lắp cơng trình, khơng nên tầng nóc, lắp sát tường ngồi góc nhà Đối với cơng trình vật liệu khơng dẫn điện với hệ thống chống sét tương tự Trong cơng trình xây vật liệu khơng dẫn điện nhà có lắp đặt hệ thống điện tử cần lưu ý ví tránh lắp đặt vị trí kết cấu cao ống khói, nơi sát với đường truyền sét xuống Vị trí cáp hạng mục hệ thống điện tử nhà Hình C.8 Hình C.9 minh họa đề xuất nguyên tắc dây bên Trong trường hợp khu vực đặt máy tính, hệ thống dây nằm cơng trình kiểm sốt chống sét khơng phải vấn đề nghiêm trọng dù tốt tuân theo yêu cầu cho nhà có khung kim loại Nên tránh vịng kín rộng nguồn cấp dây lắp đặt điện tử Nên dây cấp nguồn cáp thiết bị điện tử cạnh để giảm thiểu khu vực tạo vịng kín Nó thực dễ dàng cách sử dụng ống bao dây cho loại Ở Hình C.9 nối đất lưới sử dụng cục sàn điểm nối đất chung cho toàn Đây hệ thống nối đất hỗn hợp Hệ thống dây cho thiết bị điện tử không lắp hệ đỡ với đường nối chống sét Đi dây sàn nên tránh vòng tường đứng Đi dây trục đứng nên theo Hình C.9 Bố trí Hình C.9 sử dụng cho thiết bị đặt theo chiều ngang nhà dài Đối với cơng trình xây dựng vật liệu khơng dẫn điện, bố trí dây mơ tả mục phụ cần thiết để giảm thiẻu nguy làm hư hại thiết bị, hỏng liệu Nơi mà việc dây áp dụng nguyên tắc điều nên có phương án thay Bảo vệ đường cáp từ nhà sang nhà khác Nơi mà đường cáp nhà tách biệt đơn ngun chúng mà khơng có hành lang nối cần đặc biệt ý bảo vệ Nếu có thể, đường cáp quang sử dụng để cách ly hoàn toàn mạch điện tử từ nhà tới nhà khác Đây giải pháp hữu hiệu cho đường truyền đa kênh hoàn toàn độc lập khỏi vấn đề nhiễm từ, khơng có sét Mặc dầu khơng nên sử dụng đường cáp quang với lớp bọc kim loại dây dẫn bên Nơi mà không chọn dây cáp quang để truyền mà sử dụng loại dây khác dây đồng trục, dây đơi lõi cần ý phát hư hại dọc theo tuyến Hệ thống nối đất cơng trình nối sử dụng đường bọc cáp, đường dây nhiều loại cáp Nơi mà có nhiều đường dây song song tốt điện áp chúng chênh tốt Thêm đường nối đất nối cơng trình với cơng trình Nơi cáp đồng trục lắp đặt cơng trình lớp vỏ nối với hệ thống nối đất cơng trình vị trí vào/ra nhà Trong số loại cáp đồng trục hệ thống chắn, cần nối cáp xuống đất điểm Nếu cần thiết cần bố trí thiết bị bảo vệ áp thích hợp Nơi có lượng nhỏ cáp từ cơng trình sang cơng trình khác, trường hợp đường liệu, đường điện thoại, nơi không dùng đường cáp quang, cần lắp thiết bị chặn áp để tiêu dòng điện sét xuống đất, ví dụ dùng thiết bị dạng ống khí kẹp bán dẫn cho dịng có điện áp thích hợp tương đương với điện áp làm việc thiết bị qua Một hệ thống đặc trưng cho việc nối đất thiết bị chống áp minh họa Hình C.10 Có thể kết hợp phương pháp trình bày mục này, ví dụ dụng thiết bị bảo vệ đường tín hiệu thiết bị kết hợp với việc bọc nối đường cáp để giữ môi trường ngưỡng điện áp cho phép Trừ trường hợp đường cáp quang dài, thân thiết bị kháng trở cao không đảm bảo chúng chịu điện áp 100 kV chênh lệch điện lớn cơng trình khơng bảo vệ dịng sét truyền đất từ cơng trình Sét cảm ứng nguyên tắc chống CHÚ THÍCH: mục đề cập tới chế sinh dòng điện áp cảm ứng, cường độ cung cấp hứng dẫn việc thiết lập độ an toàn mức khống chế xung giới hạn xung thiết kế thiết bị (TCL/ETDL) Điện áp cảm kháng Khi cơng trình bị sét đánh dịng điện xuống đất phát triển dải điện áp rộng phận công trình, cấu kiện kim loại hệ thống chống sét phần đất phía lân cận cơng trình Dải điện áp nguyên nhân sinh dịng điện chạy đường cáp dẫn bên ngồi cơng trình tới vùng đất liền kề Điện áp sinh điện áp cảm kháng sơ cấp phần tăng lên nhanh chóng dạng sóng sét hiệu ứng truyền dẫn xảy phạm vi hẹp Bất dòng điện chạy đường cáp phần bọc kết điện áp cảm kháng xông qua dây nối tới thiết bị điện tử với điện áp chung liền mạch Điện áp cảm ứng Dòng sét chạy dây dẫn sét kênh dẫn vòng cung sinh từ trường thay đổi theo thời gian với khoảng cách đến 100 m tùy thuộc vào cường độ dòng sét Trường điện từ sinh hai hiệu ứng: a) Một dòng tự cảm điện từ L đường dây (ví dụ dây loại đường kính mm L=1 μh/m); b) Một vòng tương hỗ ngược chiều dây dẫn (cảm dẫn = mt) vịng kín Điện cảm truyền Điện cảm tương hỗ riêng biệt (cảm tương hỗ) mạch: MT mạch: M Trong trường hợp điện áp sinh tỷ lệ thuận với di/dt riêng phần L, mt, m (Hình C.17) Đối với dây dẫn đơn độ mạnh trường tỷ lệ nghịch với khoảng cách vật dẫn Đối với trường hợp phức tạp tính giá trị L, mt hay m Ví dụ dịng sét qua dây dẫn xuống chân nối đất minh họa hình C.4 Điều quan trọng việc tính đến dòng tự cảm đất tới thiết bị thiết bị ngăn ngừa điện áp mạch lưới nối đất Hình C.17 - Điện cảm Xơng dịng từ sét đánh trực tiếp Các cú sét đánh trực tiếp tới đường dây điện hệ thống điện đầu sensor tiếp khơng (xem Hình C.11) xơng dịng gây phá hủy Đây nguy cần phải tính đến với việc dây dẫn bên ngồi có chiều dài lớn Việc dây ống bảo hộ làm hạn chế đáng kể tác hại Điện áp cao xông điện gây phá hoại phận khác hệ thống, đánh tia lửa điện Đó phần liên quan tới phận nhơ ngồi cơng trình Bố trí chúng hợp lý tránh tác hại (xem C.7.4) Nối trường điện Độ mạnh trường phải tính đến tồn diện tích sét đánh trước hình thành cú đánh mà giá trị chúng đạt tới ngưỡng ngăn khơng khí (xấp xỉ 500 kV/m) Sự hình thành giải điểm thay đổi trường xấp xỉ 500 kV/m.μs xảy Hiệu ứng thay đổi trường không đơn giản bảo vệ chúng chống lại hiệu ứng dẫn cảm sét Điện áp xung điện từ từ sét (lemp) gây Xung điện từ từ sét (lemp) sinh liên quan tới tượng điện từ khác gọi xung điện từ nguyên tử (nemp) Có hai điểm khác quan trọng dải cường độ hai hiệu ứng sinh ra, từ nemp sinh xung tăng nhanh nhiều (thời gian tăng khoảng 10 ns) với biên độ đứt quãng nemp ảnh hưởng tới với hệ thống xung phóng xạ So với sét xung vơ nhỏ Sét đánh xuống cơng trình hay đất gần thực không sinh xung điện từ từ sét tạo nguyên tắc cặp từ trường đặt gần sinh điện áp từ cảm (và điện áp cảm kháng) mô tả C.9.1 C.9.2 Các xung trường điện cảm ứng sét cơng trình có chứa thiết bị điện tử thường không đáng kể Trong trường hợp hãn hữu đường dây bên ngồi bị hư hại chúng nối liền mạch che chắn sét Nói chung tác dụng xấu xung điện từ từ sét phòng ngừa cách áp dụng biện pháp chống sét đánh trực tiếp Sét đánh trực tiếp sinh xung sốc mạnh xung điện từ từ sét bảo vệ chống sét đánh trực tiếp quan trọng nhất, bảo vệ chống xung điện từ từ sét thứ yếu Mức khống chế xung (TCL) nguyên tắc giới hạn xung thiết kế thiết bị (ETDL) Đối với hoạt động thiết bị điện tử mơi trường xung quanh lâu dài hay tạm thời thiết kế hệ thống bảo vệ vừa đủ an toàn kinh tế, đồng thời nối đất Tiêu chí ngăn xung dịng hay xung điện áp đưa vào thử hệ thống Đây mức xung lớn cho phép hệ thống hoạt động, không bị hư hại (gọi giới hạn xung thiết kế thiết bị ETDL) Trường hợp sét giá trị N vôn xung mà không gây phá hủy thiết bị Giới hạn xung thiết kế thiết bị N vôn Khi lắp đặt thiết bị cần chắn xung hệ thống tới thiết bị P vôn không cao giá trị N vôn thiết bị (cho phép sử dụng hệ số điều chỉnh tính tốn) P vơn gọi mức khống chế xung, cịn hiệu N-P vơn gọi biên độ an toàn Để xác định thiết bị bảo vệ chống xung điện áp cần kiểm sốt điện áp xung vịng mức khống chế điện áp cho qua với mức xấp xỉ mức thiết lập Khi lắp thiết bị phải đảm bảo mức khống chế xung thiết bị phải phù hợp, thiết bị an toàn hệ thống, đồng thời lưu ý nối đất cho thiết bị Mặt khác cần lưu ý ngăn ngừa điện áp cảm kháng, tự cảm đáng kể thân thiết bị Các nguyên tắc bảo vệ Các nội dung C.9.1, C.9.2, C.9.3, C.9.4 C.9.5 đề cập chế phát sinh dòng điện từ sét Ngoại trừ trường hợp ăng ten, thiết bị bảo vệ chống lại điện áp cảm kháng, tự cảm sét tác dụng tới cơng trình bảo vệ khỏi trường điện xung sét Việc dịng sét xơng vào thiết bị phải ngăn ngừa nguyên nhân phá hoại nghiêm trọng (C.7.4) Yếu tố tầm quan trọng điện áp cảm kháng, tự cảm hai xông với điện trở kháng nguồn thấp từ lượng xông cao nhiều lần so với xung điện từ sét Vì cường độ hay điện áp cảm kháng, cảm ứng cung cấp thông số cho việc đánh giá dẫn cho thiết bị bảo vệ Hệ thống chống sét bảo vệ chống lại điện áp cao từ sét đánh Để thiết bị chống sét đạt thành công điều kiện sau phải thỏa mãn: a) Sự tồn Thiết bị bảo vệ cứu toàn hệ thống khỏi xung điện áp cao thuộc phạm vi b) Mức khống chế xung Sự bảo vệ phải có tác dụng mức khống chế xung, thấp mức xung thiết kế thiết bị Thiết bị bảo vệ chống điện áp nối tới đường dẫn nối đất tăng đáng kể mức khống chế xung tác dụng c) Tương thích hệ thống Bất dạng bảo vệ thêm vào phải không phá vỡ hoạt động chung hệ thống bảo vệ Sự quan tâm quan tâm bảo vệ phải lưu ý hệ thống truyền liệu tốc độ cao Vùng bảo vệ 4.1 Khái niệm Khái niệm “vùng bảo vệ” hiểu cách đơn giản thể tích mà giới hạn phận chống sét tạo bảo vệ chống lại cú phóng điện trực tiếp việc thu tia sét vào phận chống sét Kích thước hình dáng vùng bảo vệ thay đổi theo chiều cao nhà chiều cao thiết bị thu sét thẳng đứng Nói chung cơng trình không cao 20 m, vùng bảo vệ phận thu dẫn sét thẳng đứng từ mặt đất lên xác định thể tích tạo hình nón với đỉnh nằm đỉnh phận thu sét đáy nằm mặt đất Vùng bảo vệ phận thu sét ngang xác định khơng gian tạo hình nón có đỉnh nằm dây thu sét ngang chạy từ điểm đầu đến điểm cuối Đối với kết cấu cao 20 m, việc xác định vùng bảo vệ khơng áp dụng được, cần phải có thêm thiết bị chống sét lắp đặt theo cách thức Hình (xem thêm Điều 16 - TCVN 93852012) để chống lại cú sét đánh vào phía bên cạnh cơng trình 4.2 Góc bảo vệ Đối với kết cấu không vượt 20 m chiều cao, góc cạnh hình nón với phương thẳng đứng đỉnh hình nón gọi góc bảo vệ (xem Hình - TCVN 9385-2012) Độ lớn góc bảo vệ khơng thể xác định cách xác phụ thuộc vào độ lớn cú sét đánh diện vùng bảo vệ vật thể có khả dẫn điện chúng tạo nên đường nối đất độc lập với hệ thống chống sét Tất khẳng định khả bảo vệ hệ thống chống sét tăng lên lấy góc bảo vệ giảm Đối với kết cấu cao 20 m, góc bảo vệ phận dẫn sét cao tới 20m tương tự phận thu dẫn sét kết cấu thấp 20m Tuy nhiên cơng trình cao 20m có khả bị sét đánh vào phía bên cạnh, cần xác định thể tích bảo vệ theo phương pháp hình cầu lăn (xem Phụ lục B) Đối với mục đích thực hành nhằm cung cấp mức độ chống sét chấp nhận cho kết cấu thông thường cao tới 20 m cho phần kết cấu 20 m kết cấu cao hơn, góc bảo vệ phận riêng lưới thu sét, thu sét đứng hay nằm ngang, quy định 45 o (xem Hình 5-a Hình 5-b TCVN 9385-2012) Giữa phận thu sét thẳng đứng đặt cách không lần chiều cao chúng góc bảo vệ tương đương đạt tới 60 o so với phương thẳng đứng (xem Hình 5-c TCVN 9385-2012) Đối với mục đích thực hành nhằm cung cấp mức độ chống sét chấp nhận cho kết cấu thông thường cao tới 20 m cho phần kết cấu 20 m kết cấu cao hơn, góc bảo vệ phận riêng lưới thu sét, thu sét đứng hay nằm ngang, quy định 45o (xem Hình 5-a Hình 5-b TCVN 9385-2012) Giữa phận thu sét thẳng đứng đặt cách không lần chiều cao chúng góc bảo vệ tương đương đạt tới 60o so với phương thẳng đứng (xem Hình 5-c TCVN 9385-2012) Vật liệu kích thước hệ thống chống sét 5.1 Vật liệu Khi lựa chọn vật liệu, cần xem xét nguy bị ăn mòn bao gồm ăn mịn điện hố Đối với việc bảo vệ dây dẫn, cần ý lớp bảo vệ chống lại ăn mịn mơi trường khắc nghiệt, ví dụ: a) Phủ dây dẫn chì dày mm đỉnh ống khói Bọc chì hai đầu điểm đấu nối; b) Nếu phận thu sét nên để trần, khơng dùng lớp PVC mỏng mm để bọc trường hợp cần chống gỉ (đặc biệt vật liệu nhôm) Tiết diện mối nối khoảng nửa mối nối ngồi 5.2 Kích thước Kích thước phận hợp thành hệ thống chống sét cần đảm bảo yêu cầu nêu Bảng Bảng Độ dày kim loại sử dụng mái nhà tạo thành phần hệ thống chống sét cần đảm bảo yêu cầu Bảng 10 a = Ví dụ: ρ 2πRS Nếu có: R = 40Ω ( từ ví dụ trên) S = 2.4 m ρ = 100 Ω•m n = 10 cọc λ = 3.81 (lấy theo Bảng 4) thì: a= ρ 100 100 = = 0.16 = 2πRS x3.142 x 40 x 2.4 608.99 Suy ra: + λa 1 + ( 3.81x0.16) = 40 10 n 1 + 0.631 R10 = 40 10 R10 = R R10 = 40 x 0.16 = 6.4 (Ω) R10 = 6.4Ω (Điện trở tiếp đất toàn phần 10 cọc x2.4m lấy trịn số 7Ω) A2 Thí dụ tính tốn điện trở tiếp đất nằm ngang (Mục 5.3) R= L2 ρ log e PπL wh + Q Trong đó: L chiều dài (m) h độ sâu chôn (m) w bề rộng ρ điện trở xuất đất (Ω•m) P Q hệ số lấy theo Bảng Ví dụ: Nếu có: L = 50m h = 0,5m w = 0.025m (25mm x 3mm) ρ = 100 Ω•m P = (theo Bảng 7) Q = -1(theo Bảng 7) thì: ρ 100 100 = = = 0.32 PπL x3.142 x50 314.2 49 Và : L2 log e wh x50 10000 + Q = log e + ( − 1) = log e − 1 = log e ( 80000) − = 10 0.125 0.025 x0.5 Suy : R= L2 ρ log e PπL wh + Q R = 0.32 X 10 = 3.2 (Ω) R = 3.2 Ω (Điện trở tiếp đất 1thanh x50m lấy tròn số 4Ω) A3 Thí dụ cách xác định điện trở tiếp đất hệ thống cực tiếp đất Kích thước hệ thống cực tiếp đất đất có điện trở suất 100Ω•m nhiệt độ 10°C thơng thường tạo điện trở nối đất mạng nối đất khoảng 10Ω trường hợp sau: - Cực nối đất dạng vịng khép kín có chiều dài khơng nhỏ 20m chơn sâu 0,6m mặt đất; - Đường ống đứng có chiều dài khơng 1,5m, tổng cộng chiều dài không 9m; - Các bố trí hướng tâm có chiều dài khơng nhỏ 20m chơn sâu 0,6m mặt đất; - Bê tông cốt thép Các cực nối đất cần chôn sâu số trường hợp có vỏ sét nằm vỏ cuội sái Khơng nên tin cậy vào độ sâu mực nước ngầm Nước ngầm, đặc biệt vỏ sái, bị rút khơng có tác dụng đảm bảo cho điện trở nối đất thấp cho hệ thống nối đất Điện trở nối đất giảm không đáng kể giảm tiết diện cọc mà kích thước lớn cọc nối đất làm tăng giá thành hệ thống gây khó cho thi cơng A4 Thí dụ cách xác định điện trở tiếp đất móng bê tơng cốt thép Khi móng bê tơng cốt thép sử dụng làm Bộ phận nối đất áp dụng cơng thức tính gần sau: R= ρ π 1,57 V Trong đó: R điện trở nối đất (Ω) ρ điện trở suất đất (Ω·m) lấy theo Bảng 3; V khối tích bê tơng (m3) Ứng dụng cơng thức để tính tốn, xác định sau: - 5m3 bê tơng cốt thép đất 100 Ω•m điện trở nối đất xấp xỉ R=10 Ω - Các chân đế móng đất 100 Ω•m có giá trị điện trở sau: a) 0,2m3 (quy đổi bán cầu đường kính 0,9m) có giá trị điện trở R=30 Ω Nghĩa cần đạt giá trị yêu cầu R=10 Ω; 50 b) 0,6m3 (tương đương 1,4m bán cầu) có R=20 Ω Nghĩa cần đạt giá trị 10 Ω A5 Thí dụ tính tốn điện áp cảm ứng thiết bị Ví dụ tính tốn điện áp cảm ứng bao gồm việc sử dụng lớp bọc phận nối đất đường cáp nhiều sợi rải tới công trình Lấy ví dụ có tuyến 100 đường cáp bọc nhơm, đường cáp gồm 65 sợi đường kính mm với điện trở suất x 10-8 Ω•m, cáp dài 100 m Điện trở đường cáp là: R = = = 59 Ω Trong đó: ρ điện trở suất L chiều dài cáp A diện tích tiết diện lớp bọc Đối với 100 cáp chạy song song cáp chịu phần trăm dịng tổng 100 kA từ phịng máy tính tới thiết bị, dòng cáp kA Bởi điện áp chung tính: V = RxI = 59x10-3x1x103 = 59 V Trong thực tế, dòng phân bố cáp không với có mặt cáp tiếp địa chạy song song, cáp nguồn bọc dịng cáp thiết bị không vượt kA với biên độ lớn A6 Thí dụ tính tốn việc bảo vệ lõi cáp đồng trục VÍ DỤ: Với 20 m cáp bọc nối hai đầu, 10 % cường độ dòng sét qua cáp bọc cáp có điện trở Ω/km Đối với cú sét 200 kA điện áp sinh tính: V =RxI = 0,1 x 200 x 103 x 0,1 = 000 V Đối với cú sét 20 kA điện áp sinh tính: V =RxI = 0,1 x 20 x 103 x 0,1 = 200 V Điện áp cảm kháng dẫn hoàn toàn tới dây bên Nếu cáp đặt máng cáp dịng điện chạy máng cáp Trong trường hợp riêng có 10% cường độ chạy cáp mà thơi Đối với cú sét 200 kA điện áp sinh tính: V =RxI = 0,1 x 200 x 103 x 0,1 x 0,1 = 200 V Đối với cú sét 20 kA điện áp sinh tính: 51 V =RxI = 0,1 x 200 x 103 x 0,1 x 0,1 = 20 V Sự phá hủy đường cáp xảy khơng theo ví dụ sau: - Nếu đường cáp đường dẫn radio đến ăng ten điện áp lớn 000 V khó gây phá hủy; - Nếu đường cáp phần đường truyền mạng máy tính, điện áp 000 V gây hư hại, điện áp 200 V 20 V khơng; - Nếu đường cáp đường nối RS232 chịu 20 V, điện áp 200 V hay 000 V gây hư hại A7 Thí dụ tính tốn điện áp cảm ứng dây dẫn VÍ DỤ: Hình 13 cho thấy giá trị tương đối dòng cáp riêng lẻ dọc theo bên ống (bình) đường dẫn thơng thường Như thấy, dịng hàm vị trí tương đối tới tháp phận kim loại khác Giá trị điện áp cảm ứng xấp xỉ vị trí thay đổi tính cơng thức sau: Đối với cáp bảo vệ máng, tổng dòng 400 A, tháp cao 30 m điện trở suất cáp 10 Ω•m: Tổng điện trở R = 30 x 10 x 10-3 = 0,3 Ω Điện áp cảm ứng chung: V =RxI = 0,3 x 400 = 120 V Đối với cáp bảo vệ máng cáp ống tổng dòng 100 A Điện áp cảm ứng chung: V =RxI = 0,3 x 100 = 30 V Đối với cáp bình xi lanh kim loại điện áp cảm ứng không đáng kể 52 PHỤ LỤC B TIẾT DIỆN TỐI THIỂU CỦA DÂY DẪN BẢO VỆ (Tham khảo) Tiết diện dây dẫn pha trang Tiết diện tối thiểu dây dẫn bảo vệ thiết bị trang thiết bị S (mm2) S (mm2) S ≤ 16 S 16< S ≤ 35 16 S > 35 S/2 Vật liệu, cấu tạo kích thước tối thiểu cực nối đất thước Chú Thích tối thiểua Vật Cấu tạo Tấm liệu Cọc nối Dây nối nối đất đất đất Cáp 50 mm2 b Dây tròn b đặc Dây dẹt b đặc Dây tròn Φ15 mm đặc 50 mm2 50 mm2 chiều dày thành ống tối thiểu mm chiều dày 500x50 tối thiểu mm mm tiết diện 600x60 25 mm x mm mm Đồng Φ20 mm Ống Tấm đặc Tấm cáo Thép Dây đặc kẽmc Ống kẽmc mắt tròn mạ Φ16 mmd mạ Φ25 mmd Φ10 mm chiều dày thành ống tối thiểu mm 53 Dây đặc kẽmc dẹt mạ 90 mm Tấm đặc c mạ kẽm Tấm cáo kẽmc mắt mạ Dây tròn đặc mạ Φ14 mm ce đồng Dây trịn đặc khơng mạf Dây dẹt đặc trần mạ kẽmf,g Cáp kẽmf,g Thép không gỉ mạ Thép ống 50x50x3 c mạ kẽm mm Dây tròn Φ16 mm đặc Dây đặc dẹt chiều dày tối thiểu mm chiều dày 500x50 tối thiểu mm mm tiết diện 600x60 30 mm x mm mm mạ đồng 99,9 % đồng, dày tối thiểu 250 microns Φ10 mm 75 mm chiều dày tối thiểu mm 70 mm2 sợi min.Φ1,7 mm mm Φ10 mm 100 mm² chiều dày tối thiểu mm GHI CHÚ: a Sai số cho phép: - %; b Có thể phủ thiếc; c Vỏ phủ phải nhẵn, liên tục vết sần với chiều dày danh định 50 microns vật liệu tròn 70 microns vật liệu dẹt; d Chân ống cần tiện trước mạ kẽm; e Đồng cần liên kết với lõi thép; f Chỉ cho phép hoàn toàn chôn bê tông; g Chỉ cho phép liên kết tốt điểm cách không 5m với cốt thép Bộ phận móng có tiếp xúc với đất 54 PHỤ LỤC C CÁC SƠ ĐỒ LẮP ĐẶT NỐI ĐẤT ĐIỂN HÌNH (Tham khảo) èng kim loại (n ớc, ga) phận có tính dẫn điện khác Mạng chiếu sáng Bộ phận hở có tính Nối phụ dẫn điện kiện kim loại Bồn,chậu kim loại Các trang thiết bị cố định Mạng thông tin, tín hiệu Đấu nối trang thiết bị kỹ thuật Nối tăng ống kim loại c ờng cấp n ớc nóng nhà tắm Mạng dây dẫn bảo vệ ống kim lo¹i cÊp n íc l¹nh Bé phËn cã tÝnh dẫn điện khác Thanh nối đất Cáp nguồn Dây dẫn nối đất Hình C4: Sơ đồ nối đất thiết bị mạng điện nhà Đấu nối trang thiết kỹ thuậ t Mạng d ây dẫn bả o vệ Tha nh nối đất Cáp nguồn Hình C5: Sơ đồ nối đất nguồn cấp điện có đầu nối đất (Nguồn cấp TN-C -S có đầu nối đấ t tạ i A , TN-S có đầu nối đất BLiên quân đến hầu hế t hệ thống k ỹ thuật đô thị) 55 Đấu nối trang thiết kỹ thuậ t Mạng d ây dẫn bả o vệ Tha nh nối đất Cáp nguồn đất đầu Hình C5: Sơ đồ nối đất nguồn thuật kỹnối thiết trangcó nốiđiện Đấucấp (Nguồn cấp TN-C -S có đầu nối đấ t tạ i A , TN-S có đầu nối đất BLiên quân đến hầu hế t hệ thống k ỹ thuật đô thị) Mạng dây dẫn bảo vệ Thanh nối đất Cáp nguồn Cực nối đất công trình Hình C6: Sơ đồ nối đất có đầu nối với hệ thống nối đất công tr× nh (Víi hƯ thèng ngn cÊp TT) 56 57 PHỤ LỤC D Bản đồ mật độ sét đánh năm lãnh thổ Việt Nam Thế giới (Tham khảo) 58 59 MỤC LỤC CHUYÊN ĐỀ 10 CHỐNG SÉT CHO CÁC CƠNG TRÌNH VIỄN THƠNG I CHỐNG SÉT: 1.Các lưu ý thiết kế hệ thống chống sét 2.Các công trình có Ăng ten Vơ tuyến Truyền Truyền hình .2 2.1 Các ăng ten bên cơng trình đuợc chống sét 2.2 Các ăng ten bên ngồi cơng trình chống sét 2.3 Các ăng ten kết cấu không bảo vệ 2.4 Sử dụng điện cực đất hệ thống chống sét 3.Hướng dẫn chung phương pháp bảo vệ lắp đặt chống sét 3.1 Nối đất, liên kết đẳng 3.2 Vị trí thiết bị điện tử cáp .5 4.Vùng bảo vệ .9 4.1 Khái niệm 4.2 Góc bảo vệ .9 5.Vật liệu kích thước hệ thống chống sét 10 5.1 Vật liệu 10 5.2 Kích thước 10 6.Mạng nối đất 18 6.1 Điện trở nối đất 18 6.2 Tầm quan trọng việc làm giảm điện trở nối đất .19 6.3 Mạng nối đất chung cho thiết bị .19 6.4 Cách ly hệ thống cực nối đất để đo kiểm tra 19 6.5 Công trình đá 19 7.Ăn mòn .20 8.Kiểm tra, Đo đạc, Lưu trữ hồ sơ, Bảo trì 20 8.1 Kiểm tra 20 8.2 Đo đạc 20 8.3 Lưu trữ hồ sơ 21 8.4 Bảo trì .21 II NỐI ĐẤT: 21 60 1.Nối đất thiết bị điện 21 2.Bảo vệ thiết bị hệ thống điện 21 3.Những nhân tố liên quan đến hiệu nối đất 22 4.Điện trở suất đất 22 4.1 Điện trở tiếp đất cực tiếp đất phụ thuộc vào điện trở mẫu đất nơi lắp đặt 22 5.Tác động hình dạng cực đến điện trở nối đất .24 6.Điện trở tiếp đất dạng tiếp đất phổ biến .24 6.1 Thanh (bản) tiếp đất thẳng đứng 24 6.2 Cọc tiếp đất thẳng đứng 25 6.3 Thanh (Dây) tiếp đất nằm ngang 27 7.Lựa chọn chủng loại vật liệu cho hệ thống nối đất 30 8.Các dạng nối đất khác 32 8.1 Vỏ bọc cáp điện: 32 8.2 Kết cấu khung thép: .33 8.3 Cọc thép cốt thép cọc bê tông cốt thép 34 8.4 Đường ống cấp nước 34 9.Lựa chọn dây dẫn nối đất mối nối với cực nối đất .35 10 Mật độ dòng điện bề mặt cực nối đất .39 11.Chênh lệch điện áp xung quanh cực nối đất 39 11.1 Khi có tượng phóng điện, hiệu điện cực tiếp đất với đất tăng lên tính dựa cường độ dịng điện phóng điện trở xuất đất xung quanh cực tiếp đất 39 11.2 Tính tốn điện bề mặt đất xung quanh cực .41 11.2.1 Cực tiếp đất thẳng đứng 41 11.2.2 Thanh tiếp đất nằm ngang 41 12.Kiểm tra, thử nghiệm, đo đạc hệ thống nối đất .42 12.1 Giám sát thử nghiệm định kỳ 42 12.2 Đo điện trở nối đất .42 12.2.1 Quy định chung 42 12.2.2 Đo điện trở nối đất cực 43 12.3 Đo điện trở dây dẫn nối đất 45 13.Mạch thông tin thiết bị thông tin 45 14.Chống sét nối đất .45 61 15.Nối đất dây dẫn cho an toàn lao động .45 15.1 Tổng quát .45 15.2 Nối đất an toàn .46 15.3 Cảnh báo liên quan đến thiết bị cáp 47 62