Nhằm mục đích chống sét đánh trực tiếp vào khu nhà văn phịng và sét cảm ứng lan truyền gây nguy hiểm cho con người và làm hư hỏng các thiết bị điện, máy tính điện tử, người thiết kế sử dụng các thiết bị chống sét của Hãng Erico (ERICO Lightning Technologies - Australia/ USA).
Để chống sét cĩ hiệu quả cho các thiết bị mạng máy tính của trung tâm tích hợp dữ liệu Ngân Hàng Đầu Tư & Phát Triển Việt Nam – Chi Nhánh Tỉnh Kontum cần phải theo các giải pháp chống sét tồn diện.
1. Chống sét trực tiếp tồn khu vực tồ nhà chiùnh .
2. Chống sét lan truyền trên đường điện cấp nguồn cho phịng máy tính - Servers. 3. Chống sét lan truyền trên đường truyền tín hiệu máy tính và tín hiệu điện thoại. 4. Hệ thống cọc tiếp đất chống sét và nối mass cĩ tổng trở thấp.
Giải pháp chống sét nêu trên đảm bảo tiêu tán nhanh năng lượng xung sét vào đất và ngăn chặn tất cả sét lan truyền vào thiết bị máy mĩc và phá hủy chúng. Đây là giải pháp chống sét tồn diện đảm bảo hiệu quả cao cho mạng máy tính – Server. Trong quá trình đề ra phương án chống sét cần thực hiện liệt kê đầy đủ các điểm nêu trên.
V . TÍNH TỐN LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ CHO CƠNG TRÌNH. 1. Các thơng số cần thiết cho tính tốn
a) Các bảng số liệu liên quan
Vị trí cơng trình C1
Cơng trình nằm trong vùng cĩ cấu trúc khác, cây cao ngang hoặc cao hơn cơng trình.
0,25
Cơng trình bao quanh bởi cơng trình khác
thấp hơn. 0,5
Cơng trình độc lập, khơng cĩ các cơng trình
khác trong phạm vi 3H. 1
Cơng trình nằm trên núi cao hay đồi cao. 1
GVHD: Quyền Huy Aùnh
Bảng 1.2: Hệ số cấu trúc cơng trình : C2
Vật liệu C3
Khơng cĩ giá trị và khơng dễ cháy 0,5 Cĩ giá trị bình thường và cĩ khả năng
bắt lửa 1
Giá trị cao và đặc biệt bắt lửa 2 Gía trị cao, bắt lửa cao, dễ gây nổ 3
Bảng 1-3 : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chứa trong cơng trình:C3
Tính năng C4
Khơng cĩ người làm việc thường xuyên 0,5 Cĩ người làm việc thường xuyên 1 Tập trung đơng người khĩ sơ tán 3
Bảng 1-4 : Hệ số phụ thuộc vào tính năng cơng trình: C4
Kết cấu C2
Kim loại 0,5
Thường 1
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH: Đạo Thiên Vũ Trang 89 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với mơi trường C5
Cơng trình khơng yêu cầu hoạt động, cĩ tác hại đến mơi trường
1
Cơng trình hoạt động liên tục, cĩ tác hại đến mơi trường.
5
Cĩ tác hại đối với mơi trường. 10
Bảng 1-5 : Hệ số phụ thuộc vào mơi trường :C5
Hệ số E Cấp bảo vệ lựa chọn Dịng xung đỉnh (kA) Khoảng cách tiên đạo (m) E > 0,98 Cấp 1 + biện pháp bảo vệ bổ sung ___ ____ 0,95 E 0,98 Cấp 1 2,8 20 0,8 E < 0,95 Cấp 2 9,5 45 0 < E < 0,8 Cấp 3 14,7 60 Bảng 1- 6 : Hệ số chọn cấp bảo vệ : E b) Các thơng số khảo sát .
- Chiều cao cao nhất trong khu vực cần bảo vệ: H = 22m - Chiều rộng của khu vực: W = 80m
- Chiều dài của khu vực: L = 50m
Các chiều cao cạnh tranh trong khu vực :
- Chiều cao cạnh tranh hai cánh gà: hcg1 = hcg2 = hcg3 = hcg4 = 22m ( nhà mái bằng).
- Chiều cao cạnh tranh nhà để xe: hht1 = hht2 = 5m
GVHD: Quyền Huy Aùnh
2. Tính tốn .
Kết quả chọn các hệ số phụ thuộc (trình bày trong bảng 1-7)
Tính chất liên hệ Giá trị các hệ số Cơng trình độc lập, khơng cĩ cơng trình khác nằm
trong phạm vi 3H
C1 = 1
Kết cấu loại thường C2 = 1
Giá trị cao và đặc biệt bắt lửa C3 = 2 Cơng trình tập trung đơng người khĩ sơ tán C4 = 3 Cơng trình hoạt động liên tục C5 = 5
Bảng 1-7 Kết quả giá trị C: C = C1. C2. C3 .C4 .C5 = 1.1.2.3.5 =30 a) Tính tốn tần số sét chấp nhận NC . C 5 , 5 NC = 0,18 b) Tính vùng tập trung tương đương Ac .
Vùng tập trung tương đương của cơng trình, với chiều cao H = 22m, rộng =50m, dài L =80m
AC = L.W + 6H .(L + W) + 9.H2
= 80 50 + 6 22 (80 + 50) + 9 222 = 34837,84m2
c) Tính tần số sét đánh trực tiếp Nd vào khu vực tồ nhà .
Trong một năm, tần số này được tính như sau:
Nd = Ngmax .AC .C1 .10-6 (1/năm) Trong đĩ: Ngmax =
10 NK
, gọi là hệ số phĩng điện sét lớn nhất trong một năm trên 1 km2 và Nk là số ngày dơng trung bình trong năm ở địa phương cĩ cơng trình (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với khu vực KonTum cĩ số ngày dơng trung bình năm Nk = 70 ( số liệu tổng cục khí tượng thủy văn ).
Do đĩ : Ngmax = 7 10 70
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH: Đạo Thiên Vũ Trang 91
* Để chọn cấp bảo vệ phù hợp với khu vực nhà xưởng phải dựa vào tần số sét chấp nhận NC và tần số sét tính tốn Nd
Nếu Nd Nc : Cơng trình cĩ thể khơng cần hệ thống chống sét . Nếu Nd > Nc : Cơng trình cần thiết phải cĩ hệ thống chống sét.
Theo tính tốn ở trên, nhận thấy (Nd =2,4) > (Nc = 0,18).Vậy cơng trình cần thiết phải cĩ bảo vệ chống sét.
d) Tính hệ số chọn cấp bảo vệ .
Khi Nd > Nc thì hệ thống chống sét cĩ hệ số E được tính: E =1- NC/Nd =1- 0,18/0,24 = 0,25
Với E = 0,25. Do đo ứng với cấp bảo vệ cấp 3 khoảng cách phĩng điện là: D = 60m, dịng xung đỉnh 15kA.
VI. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT . VI.1. HỆ THỐNG CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP . VI.1. HỆ THỐNG CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP .
Nhằm mục đích chống sét trực tiếp đánh vào cột Anten cũng như các cơng trình khác nằm trong khu vực thuộc Ngân Hàng Đầu Tư & Phát Triển Việt Nam – Chi Nhánh Tỉnh KonTum. Người thiết kế sử dụng hệ thống chống sét trực tiếp tiên tiến nhất hiện nay (System-3000).
Do tính chất cơng trình và phạm vi bảo vệ tương đối rộng nên yêu cầu dùng kim thu sét phĩng điện sớm DYNASPHERE của hãng ERICO .(Erico Lightning Technologies - Australia/ USA). và những thiết bị cần thiết cĩ liên quan.
1. Hệ thống chống sét trực tiếp bao gồm các thiết bị chính sau . a) Kim thu sét Dynasphere ESE Terminal . a) Kim thu sét Dynasphere ESE Terminal .
Kim thu sét phĩng điện sớm DYNASPHERE được bắt chặt vào ống sợi thủy tinh cao 2m và được lắp đặt vào cột đỡ bằng sắt tráng kẽm cao 3m. Hệ thống này được đặt ở đỉnh cao nhất của tịa nhà nhằm tạo ra một điểm chuẩn để sét đánh vào chính nĩ và như thế là bảo vệ được các cơng trình cần bảo vệ an tồn. Hơn nữa, vì đây là thiết bị chủ động phát ra tia tiên đạo đi lên thu bắt tia tiên đạo sét đi xuống, điều này cho phép tạo ra một độ lợi về khoảng cách bảo vệ L và do đĩ tăng được độ rộng bán kính bảo vệ so với phương pháp dùng kim Franklin. Hệ thống chống sét trực tiếp tiên tiến này sẽ tạo ra vùng bảo vệ cĩ dạng bán cầu với bán kính bảo vệ Rbv được tính tốn như sau (theo các thơng số và đặc điểm kỹ thuật nhà sản xuất cung cấp):
GVHD: Quyền Huy Aùnh
Rbv = H(2D-H)L(2DL)
= 27.(2.60-27)60.1,1(2.6060.1,1) =122m. Trong đĩ L là Độ lợi khoảng cách phĩng điện sớm và L = V.T
T = 60s(thời gian phĩng điện sớm , thơng số do nhà sản xuất cung cấp) V = 1,1m/s (tốc độ phát triển tia tiên đạo đi lên).
* Bán kính cạnh tranh của các điểm cạnh tranh (kết quả này tra trong bảng 2- 7,phần II,chương II-thơng số do nhà sản xuất cung cấp):
- Chiều cao cạnh tranh hai cánh gà: hcg1 = hcg2 = hcg3 = hcg4 = 22m Rct = 35m
- Chiều cao cạnh tranh 4 gĩc tịa nhà chính : hn1 = hn2 =22 m Rct = 35m
- Chiều cao cạnh tranh nhà để xe :hht1 = hht2 = 5m Rct = 19m
- Chiều cao cạnh tranh sảnh trước :h = 5m Rct = 19m
*Bản vẽ thể hiện kết quả tính tốn :
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH: Đạo Thiên Vũ Trang 93
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả chạy trên phần mềm BENJI .
GVHD: Quyền Huy Aùnh
Hình 1-2:Khơng gian 3D khu vực cần bảo vệ
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH: Đạo Thiên Vũ Trang 95
GVHD: Quyền Huy Aùnh
Hình 1-5: Mặt chiếu bằng phạm vi bảo vệ
b. Cáp thốt sét
Để đảm bảo yêu cầu an tồn và thẩm mỹ ,dùng cáp thốt sét chuyên dụng ERICORE (E2/50mm2 /OL).
Cáp thốt sét chuyên dụng ERICORE cĩ các tính năng kỹ thuật đặc biệt vượt trội hơn các loại cáp thốt sét thơng thường khác ở những điểm như sau:
Dẫn dịng xung sét xuống đất an tồn
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH: Đạo Thiên Vũ Trang 97
Cho phép đi cáp thốt sét trong cơng trình
Giảm thiểu tác dụng cảm ứng và hiện tượng sét đáng tạt ngang
Khơng cần kết nối đặc biệt và bao bọc cơng trình bằng nhiều dây dẫn xuống Dễ dàng lắp đặt, đặt biệt đối với các cơng trình cĩ sẵn
Giá thành thấp hơn hệ thống cũ vì chỉ cần một dây dẫn .
Việc sử dụng loại cáp thốt sét ERICORE, hệ thống sẽ cách điện hồn tồn với cơng trình cần được bảo vệ chống sét khi cĩ hoạt động thu sét và thốt sét, giúp đảm bảo an tồn hơn cho con người và thiết bị điện – điện tử nhạy cảm cũng như các cơng trình phụ thuộc khác. Stt Thiết bị Đặc tính kỹ thuật 1 Bầu thu Dynasphere D/S GOLD MK3
Cơng nghệ: khe hở phĩng điện tích cực, khơng phĩng xạ.
Đầu kim: bằng đồng thau mạ Crome.
Kích thước: 355mm(ĐK)280(H)
Vật liệu: nhơm inod hĩa – vàng hoặc bạc hoặc thép khơng rỉ.
Trọng lượng 4 kg.
Đầu kết nối: bằng ốc xiết. 2 Cáp thốt sét ERICORE E2 Đường kính ngồi: 36 mm. Tổng trở đặc tính: 4,5. Cảm kháng: 22mH/m. Dung kháng: 1,1 pF/m.
Mức chịu điện áp 200kV lõi đồng tiết diện 50mm2.
Bảng 1-8:Các thơng số của kim thu và cáp thốt sét
VI.2. HỆ THỐNG CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG CẤP NGUỒN . Theo thống kê, 70% hư hỏng do sét gây ra đều do sét lan truyền theo đường cấp Theo thống kê, 70% hư hỏng do sét gây ra đều do sét lan truyền theo đường cấp nguồn. Do đĩ để hạn chế thiệt hại do sét lan truyền trên đường cấp nguồn cần phải phối hợp sử dụng hệ thống cắt sét và lọc sét. Các thiết bị cắt sét và lọc sét phải được lắp đặt trên tất cả các đường nguồn cung cấp điện cho Ngân hàng Đầu tư và Phát triển - Chi nhánh tỉnh Kon Tum. sử dụng thiết bị cắt sét nhằm mục đích cắt phần lớn năng lượng sét lan truyền xuống đất và cắt giảm biên độ xung sét. Thiết bị lọc sét được sử dụng nhằm mục đích tiếp tục cắt giảm biên độ xung sét, đồng thời giảm tốc độ biến thiên dịng và áp của sét. Biên độ tín hiệu điện áp ở ngõ ra của hệ thống chống sét lan truyền khơng được vượt quá 240V và tốc độ biến thiên của điện áp khơng được vượt quá 5V/s. Dưới đây trình bày phần lựa chọn thiết bị cắt sét và lọc sét cho hệ thống chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn cho Ngân Hàng Đầu Tư &ø Phát Triển - Chi Nhánh Tỉnh Kontum.
GVHD: Quyền Huy Aùnh
Thiết bị cắt sét và lọc sét được chọn theo các điều kiện sau: 1. Dịng xung sét cực đại với dạng sĩng sét chuẩn 8/20s
Isđml Ismax , (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
với Isđml - Biên độ xung sét cực đại mà thiết bị lọc sét cĩ thể chịu đựng được (kA) Ismax - Biên độ xung sét cực đại ghi nhận được tại nơi đặt thiết bị lọc sét (kA). 2.Điện áp làm việc cực đại:
Uđml Ulvmax ,
với Uđml - Điện áp vận hành định mức của thiết bị lọc sét (V). Ulvmax- Điện áp làm việc cực đại (V).
3. Dịng điện làm việc cực đại (dành cho thiết bị lọc sét) Iđml Ilvmax
với Iđml - Dịng điện vận hành định mức của thiết bị lọc sét (A). Ilvmax - Dịng điện tải cực đại (A).
4. Số pha cần bảo vệ: một hay ba pha.
5. Cấu hình bảo vệ: phatrung tính, phađất hay trung tính-đất. 6. Khả năng cắt nhiều xung.
7. Khả năng hiển thị % tình trạng làm việc của thiết bị.
Căn cứ vào các điều kiện chọn lựa nêu trên và các điều kiện vận hành, sơ đồ kết cấu mạng điện và thơng số tải mạng điện sinh hoạt của Ngân Hàng Đầu Tư và Phát Triển - Chi Nhánh Tỉnh Kontum cần sử dụng:
01 thiết bị cắt sét thơng minh 3 pha TSG1130-2Sx4 chịu được cường độ dịng sét 130kA/pha, được lắp đặt tại cầu dao tổng của nguồn điện cung cấp.
01 thiết bị lọc sét thơng minh TSG-SRF1125, 1 pha, dịng tải định mức 125A lắp đặt nối tiếp trên đường dây cấp nguồn cho mạng điện cung cấp cho Phịng Servers. Tại các phịng Servers sẽ lắp đặt đường điện cung cấp riêng đã được lọc sét và sử dụng các ổ cắm 3 chấu để nối mass cho các thiết bị máy tính đặt tại các phịng này.
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH: Đạo Thiên Vũ Trang 99
Tính năng kỹ thuật của thiết bị TSG1130-2Sx4, TSG-SRF1125 được trình bày trong Bảng1, Bảng2.
Bảng 1:
Stt Đặc tính kỹ thuật Thơng số thiết bị
TSG1130-2S x 4
1. Modul bảo vệ L-N và N-E
2. Điện áp làm việc định mức 240Vrms 3. Điện áp làm việc lớn nhất 440Vrms 4. Số pha 3 pha 5. Tần số làm việc 50/60Hz 6. Khả năng tản dịng xung sét dạng sĩng 8/20s Pha – Trung tính Tổng các pha Trung tính – Đất 130kA 390kA 130kA 7. Khả năng cắt nhiều xung sét lặp lại Cĩ
8. Dịng rị < 2.2mA
9. Số xung sét lặp lại dạng sĩng 8/20s 20 xung 80kA 100 xung 40kA 500 xung 25kA 10.000 xung 3kA 10. Điện áp ngưỡng làm việc 500V
11. Nhiệt độ làm việc Từ –40oC đến +80 oC
12. Tài liệu kèm theo mỗi gĩi sản phẩm Hướng dẫn sử dụng và lắp đặt thiết bị, phiếu bảo hành
13. Độ ẩm tương đối 0 đến +95%
14. Hiện thị tình trạng hoạt động Cĩ đèn báo hiển thị 15. Điện áp dư ứng với xung 3kA 8/20s < 1.5kV
GVHD: Quyền Huy Aùnh
Bảng 2:
Stt Đặc tính kỹ thuật Thơng số thiết bị TSG-SRF1125
1. Cơng nghệ chế tạo TSG & TDS 2. Mạch bảo vệ: 03 tầng Mức bảo vệ thứ I (TSG) Mức bảo vệ thứ II Mức bảo vệ thứ III (TDS) L-N, N-E Cuộn cảm và tụ điện cĩ tần số cắt 800Hz L-N 3. Khả năng thốt dịng xung sét của thiết bị
Mức bảo vệ thứ I Pha – Trung tính Trung tính – Đất Mức bảo vệ thứ II Mức bảo vệ thứ III Pha – Trung tính 130kA dạng sĩng 8/20s 130kA dạng sĩng 8/20s (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cuộn cảm khơng bảo hồ và tụ điện cĩ tần số cắt 800Hz
40kA dạng sĩng 8/20s
4. Điện áp thơng qua: Xung thử 3kA, 8/20s Xung thử 20kA, 8/20s 208V 177V 5. Điện áp làm việc lớn nhất: Pha – Trung tính 440Vrms
6. Khả năng chịu quá áp 480Vrms
7. Dịng tải định mức 125A
8. Sụt áp khi đầy tải <3%
9. Tần số làm việc 50/60Hz
10. Thời gian nhạy đáp < 1ns
11. Dãy nhiệt độ làm việc: 0 đến +650C 12. Dãy độ ẩm làm việc bình thường 0 – 95%
13. Trạng thái hiển thị 2 đèn LED cho phần cắt sét sơ cấp 2 đèn LED cho phần cắt sét thứ cấp 14. Tích hợp cảnh báo từ xa Cĩ