II. Kim thu sét phát xạ sớm
3.Thiết bị đếm sét
Thiết bị đếm sét là một máy ghi cơ học giám sát bằng điện tử, nhằm ghi lại sự hoạt động cho mỗi lần sét tại điểm đo. Mỗi cuộn dây Toroidal đặc biệt lắp đặt đơn giản trên bộ phận tiếp đất của dây Ericore, để cảm ứng với năng lượng sét và tác động mạch đếm.
Thơng số kỹ thuật (thiết bị đếm sét LEC 3) : - Xung sét kích hoạt 1,5kA 8/20s
- Chỉ thị xung sét ghi nhận được trên màn hình LCD - Nhiệt độ mơi truờng làm việc từ –100C +500C
- Dể dàng lắp đặt cho hệ thống sét đã cĩ hay đang xây dựng - Tuổi thọ pin là 7 năm.
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH:Đạo Thiên Vũ Trang 54
Hình 2-12:thiết bị đếm sét LEC 3
4. Hệ thống tiếp đất . a) Điện cực tiếp đất .
Hiện nay sử dụng phổ biến nhất là cọc thép bọc đồng đường kính 13mm vì nĩ cĩ độ dẫn điện tốt, chống ăn mịn cao do tác động của khí quyển hay đất bọc xung quanh, bền vững cho kết nối và lắp đặt. Ở một số nơi do vùng đất thủy triều, đầm muối, đất phủ tro, vùng đất phủ than cám và các mơi trường ăn mịn khác, cọc thép khơng rỉ được khuyến khích sử dụng. Các cọc này rất bền với khí hậu và ăn mịn. Điển hình cho loại này là thép khơng rỉ với hàm lượng crơm tinh chất là 17% và phủ một lớp austenitic.
Đường kính cọc càng tăng thì điện trở đất càng giảm, tuy nhiên các kết quả thực nghiệm cho thấy đường kính cọc tăng gấp đơi thì điện trở nối đất chỉ giảm 12,5%. Vì vậy, đường kính cọc được chọn chủ yếu theo điều kiện độ bền về cơ học để đĩng xuống đất khơng bị cong hay gãy.
Hình 2-13: Cọc và băng đồng tiếp đất.
Quan hệ điện trở nối đất theo chiều dài cọc 13mm, đĩng ở đất cĩ điện trở suất 10m. Nhận thấy rằng nếu chiều dài cọc lớn hơn 5m thì điện trở nối đất giảm khơng đáng kể. Vì vậy, thực tế các cọc chuẩn thường cĩ kích thước 1,4m2,4m và 3m. Trong trường hợp tầng đất trên cĩ điện trở suất lớn thì cĩ thể sử dụng cọc nối đất sâu cho phép vươn tới tầng đất cĩ điện trở nhỏ hơn và khơng bị phụ thuộc theo mùa.
Nhằm mục đích tăng diện tích tiếp xúc giữa đất và điện cực, ta cĩ thể sử dụng băng đồng nối đất (0,5mm x 0.5mm ) để liên kết các cọc nối đất thay cho dây cáp đồng trần.
Ngồi cọc thép bằng đồng,hiện nay trên thị trường cũng đã cĩ loại cọc hĩa chất tiếp đất CHEMROD được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực:Viễn thơng, phát thanh-truyền hình, cơng nghiệp, hàng khơng,hĩa dầu, quân sự,…
Nhằm đạt được điện trở thấp, ổn định và hiệu quả lâu dài trong những điều kiện nối đất khĩ khăn, Erico khuyến khích dùng loại cọc này. Những ưu điểm vượt trội của cọc hĩa chất Chemrod bao gồm:
- Cọc được đổ đầy hĩa chất phân li điện tích nhằm giảm điện trở suất của đất. - Tổng trở nối đất thấp, tản hiệu quả dịng sét và dịng ngắn mạch
- Thay thế cho hệ thống cũ nhiều cọc mà hệ thống này chỉ thích hợp những nơi cĩ diện tích lắp đặt rộng.
- Cĩ cấu trúc chắc chắn bao gồm: Ống đồng loại K, hĩa chất phân li điện tích thẩm thấu vào đất, mối hàn hĩa nhiệt CADWELD và vật liệu lấp loại tốt.
- Dễ dàng kết nối với dây nối điện cực
- Cung cấp hệ thống nối đất tin cậy, ổn định theo mùa
- Kiểu cọc L cĩ thể lắp nằm ngang trong rãnh, thích hợp với những nơi khơng thể chơn sâu.
- Hộp nối kiểm tra nối đất bảo vệ cọc cho phép khơng khí và hơi ẩm đi vào, dể dàng mở kiểm tra và bổ sung hĩa.
- Các thanh dẫn dài sắp hình tia đính kèm theo cọc, cho phép giảm tổng trở sét với tần số cao và kiểm sốt được hướng tiêu tán năng lượng.
- Chiều dài liên tục của cọc cĩ thể lên đến 610cm và các cọc dài hơn cĩ thể được lắp ráp từ những đoạn 305cm.
- Thỏa nhiều tiêu chuẩn, cĩ thể được cung cấp một phần hay nguyên bộ theo yêu cầu khách hàng.
b) Liên kết các bộ phận nối đất .
Các mối nối thường là điểm yếu của mạch điện, do chúng cĩ thể bị lão hĩa, bị ăn mịn nhanh và hạn chế khả năg dẫn dịng. Khả năng bảo vệ an tồn cho người và thiết bị của hệ thống nối đất cũng tùy thuộc vào chất lượng các mối nối. Để khắc phục các nhược điểm này, một kỹ thuật kết nối mới đã ra đời nhằm đạt được một hệ thống nối đất hồn hảo.
CADWELD là tên thương mại mơ tả cơng nghệ hàn mối nối bằng hĩa nhiệt. Phản ứng hĩa nhiệt giữa Oâxit đồng và nhơm được phát hiện bởi TS Charles Cadweld và đem về cho cơng ty Erico bằng phát minh này:
3Cu2O + 2Al 6Cu +Al2O3 +Q (25370C)
Cho đến nay hàn hĩa nhiệt CADWELD đã trở thành tiêu chuẩn rất được tin cậy và ứng dụng trên phạm vi tồn thế giới.
Hàn CADWELD cĩ khả năng tạo ra mối nối giữa các phân tử đồng - đồng, đồng -nhơm, đồng - thép mà khơng cầøn năng lượng ngồi hay nguồn nhiệt. Nguyên lý là kết hợp trộn đầy chất hàn và tác nhân cháy trong một khuơn hàn bằng graphite thích hợp. Thành phần bột hàn tùy thuộc vào kim loại được hàn (oxyt đồng và nhơm cho mối hàn đồng – đồng). Sự phân hủy của oxyt đồng bởi nhơm ở nhiệt độ cao hơn 20000C sẽ tạo ra đồng chảy và oxyt nhơm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình dạng, kích thước của khuơn và cỡ kim loại cần hàn được chế tạo cho thích hợp từ chi tiết được hàn và kích cỡ của nĩ.
Các mối hàn CADWELD cĩ đặc điểm sau:
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH:Đạo Thiên Vũ Trang 56
- Là mối nối phân tử nên khơng hư hỏng hay giảm chất lượng với thời gian - Chịu được dịng sự cố và xung lặp lại
- Thiết bị nhẹ, khơng địi hỏi kỹ năng đặc biệt khơng địi hỏi nguồn ngồi và khơng đắt tiền.
- Hình dạng kích thước của khuơn đa dạng thích hợp với mọi chi tiết được hàn. - Chất lượng cĩ thể nhận thấy rõ ràng bằng quan sát.
Hình 2-14:Cơng nghệ hàn CADWELD
c). Hĩa chất cải thiện đất .
Đạt được một trị số điện trở đất đạt yêu cầu trong vùng đất cĩ điện trở suất cao là một vấn đề khĩ khăn . Nếu chỉ đơn thuần sử dụng các cọc đồng, lá hay lưới đồng cĩ thể khơng nhận được kết quả như mong muốn. Trong trường hợp này phải sử dụng các loại hĩa chất giảm điện trở đất .Cơng ty Erico Lighting Technologies cung cấp một loại hĩa chất cĩ nhiều ưu điểm sử dụng ở những nơi cĩ điện suất cao nhằm cải thiện trị số điện trở đất.
Gem (Ground Enhancement Material) là loại hĩa châùt cải thiện đất rất tốt, thường được dùng ở vùng đất đồi, đất cát và đất dẫn điện kém. Gem được pha với nước để sử dụng ở dạng nhão hay sử dụng ở dạng khơ. Gem tạo thành một khối ổn định bao quanh điện cực nối đất, làm tăng đáng kể kích thước điện cực và giảm tổng trở nối đất.
Những ưu điểm nổi bậc của hĩa chất Gem:
- Bền vững và khơng cần bảo trì (khơng bị ăn mịn do phản ứng với muối hay hĩa chất). - Khơng bị phân hủy hay mục rửa và giữ điện trở đất là hằng số ổn định theo thời gian. - Khơng phụ thuộc vào sự hiện diện của nước để duy trì tính dẫn điện của nĩ.
- Bổ sung ion dẫn điện,len lỏi vào đất làm tăng độ ẩm và dộ kết dính của đất
Việc sử dụng hĩa chất GEM, số lượng GEM cần dùng , trị số tính tốn điện trở nối đất cần thiết của một hệ thống nối đất cụ thể rất tiện lợi (sau khi nhập các thơng số: điện trở suất của đất, chiều dài băng đồng hay cáp đồng, số lượng cọc, chiều dài cọc, cấu trúc hệ thống nối đất,…) bằng việc ứng dụng phần mềm GEM được cung cấp bơỉ cơng ty Erico Lighting Technologies (sẽ được giới thiệu và trình bày ở phần sau).
d). Đẳng thế các hệ thống nối đất .
Như đã trình bày trong chương “chống sét theo phương pháp hiện đại”, việc đẳûng thế hệ thống nối đất cũng là một việc vơ cùng quan trọng. Mục đích của việc này là tạo ra sự cân bằng điện thế, tránh nguy cơ phĩng điện của bộ phận dẫn sét và các cấu trúc khác trong phạm vi bảo vệ, gây nguy hiểm cho người và thiết bị.
Nhưng việc này là khơng hồn tồn đơn giản vì các mạng truyền thơng, thơng tin tín hiệu trong khi làm việc yêu cầu về độ ổn định của hệ thống rất cao tránh sự “nhiễu” từ các yếu tố bên ngồi. Như vậy nên một yêu cầu đăït ra nữa là khi khơng cĩ hiện tượng sét xảy ra, các bộ phận nối đất khác nhau (nối đất chống sét, nối đất điện lực, nối đất viễn thơng,…)phải làm việc tách biệt, các hệ thống nối đất chỉ liên kết khi cĩ sét xảy ra.
Một sản phẩm (TEC) do Erico sản xuất đáp ứng được những yêu cầu đĩ, đây là thiết bị dùng vào việc đẳng thế các hệ thống nối đất rất hiệu quả.
Hình 2-16 :Thiết bị đẳng thế hệ thống tiếp đất
Các đặc điểm và ưu điểm của TEC:
- Thiết bị TEC bình thường vận hành hở mạch. Khi cĩ sự chênh lệch điện thế vượt quá 350V hay do cĩ quá áp nội bộ thì TEC đĩng kín mạch tức khắc và điện thế được cân bằng nhằm bảo đảm an tồn cho người và thết bị.
- Tự động phục hồi sau mỗi lần hoạt động
- Chắc chắn , an tồn cĩ thể lắp đặt ngồi cơng trình. - Tuổi thọ cao ( 10.000 lần)
- Khả năng chịu dịng sét 100kA - An tồn,dễ lắp đặt.
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH:Đạo Thiên Vũ Trang 58
5. Chống sét bằng điện cực Interceptor .
Sự phát triển của điện cực thu sét interceptor gần đây nhất theo một nguyên tắc hồn tồn mới. Điện cực thu sét này cĩ các đặc tính sau:
Hình 2.11: Interceptor (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a. Các ưu điểåm . *Vùng thu sét tăng lên:
Vùng thu sét đạt được bằng cách làm giảm hiệu quả tiếp đất khi khơng cĩ mặt của điện tích khơng gian tĩnh. Sự kích hoạt các ion dẫn điện xảy ra chỉ khi kinh sét đến gần. Các ion tại điểm đất phía trên giúp cho việc kích hoạt tia cản đi ngược lên.
*Các nguyên tắc thiết kế đơn giản:
Interceptor được thiết kế riêng cho các nhà cĩ độ cao thấp hoặc trung bình, nên cực tùy thuộc vào kích thước của cơng trình. Bán kính bảo vệ của điện cực Interceptor phụ thuộc vào mức bảo vệ ( Trình bày ở bảng 2.8 )
Mức bảo vệ Chiều cao đặt kim
(m) Bảo vệ cấp 3 Bảo vệ cấp 2 Bảo vệ cấp 1
10 70 58 45 15 76 63 48 20 84 70 56 25 87 72 63 30 94 78 67 35 100 83 70 40 100 92 73 45 - 92 73 55 - - - 65 - - - 75 - - - 85 - - - 95 - - -
Bảng 2.8: Bán kính bảo vệ của một điện cực Interceptor.
Khơng gây nhiễu vơ tuyến .
Do thiết bị là thụ động, chỉ được kích hoạt trong vài ms trước khi sét đánh xuống đất đến gần. Interceptor khơng làm tăng bất kỳ nhiễu vơ tuyến nào trên mức của bản thân kênh sét gây ra.
Khơng cần Acquy , Pin mặt trời hoặc các thiết bị điện áp khác.
Interceptor là thiết bị thụ động, thậm chí khi cĩ một cơn dơng trên đầu. Nĩ sẽ kích hoạt và sinh ra các ion từ năng lượng lớn chứa trong kênh sét đến gần trong khoảng vài ms trước lúc sét đánh xuống đất.
Hồn tồn độc lập .
Interceptor khơng yêu cầu dây riêng, dùng các dây dẫn xuống thơng thường theo các tiêu chuẩn và quy tắc khác nhau được khuyến nghị.
Khơng phải bảo quản .
Interceptor cĩ kết cấu thụ động và chắc chắn về cơ học nên cĩ tuổi thọ phục vụ bằng hoặc tốt hơn các thanh Franklin.
Việc lắp đặt đơn giản .
Interceptor cĩ thể lắp đặt khơng cần lao động lành nghề, khơng cần các dụng cụ hoặc dây riêng, khơng cần thêm các đồ nghề hoặc các vật liệu cách điện. Interceptor nối một cách dễ dàng với một ống kim loại và với hệ thống tiếp đất cĩ điện trở lớn nhất là 10 theo các tiêu chuẩn và qui tắc thích hợp.
Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Quyền Huy Aùnh
SVTH:Đạo Thiên Vũ Trang 60
Chi phí thấp .
Do thiết kế cực kỳ đơn giản nên chi phí sản xuất thấp khơng cần các vật liệu hoặc dụng cụ điện trở ở ngồi đưa vào ta. Interceptor là một trong các hệ thống chống sét cĩ hiệu quả kinh tế nhất trên thị trường, nĩ cĩ nhiều ưu việt hơn so với các thanh Franklin thơng thường hoặc các loại dây dẫn sét cổ điển khác.
Vùng bảo vệ .
Vùng bảo vệ thực tế được biểu diễn bằng bán kính thu sét như trong bảng 2.9.Đối với các cơng trình xây dựng cĩ kích thước vượt quá vùng bảo vệ của một điện cực Inteceptor, một cách đơn giản ta cộng thêm số các điện cực yêu cầu cho đến khi tồn bộ cơng trình xây dựng hoặc vùng được bảo bệ đạt mức đề ra.
b) Lắp đặt .
Việc lắp đặt chống sét sử dụng điện cực Interceptor cần một hoặc nhiều dây dẫn xuống và một số dây nối đất tương đương theo các qui tắc áp dụng thực tế. Việc kiểm tra hệ thống chống sét cần được tiến hành hàng năm.
Các kích thước điện cực : Dài x rộng = 460mm x100mm Trọng lượng: khoảng 2,5kg.
Các thuận lợi của Interceptor . - Rất hiệu quả.
- Dễ lắp đặt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kín đáo và cĩ diện mạo vừa ý. - Địi hỏi bảo dưỡng ít.
- Thiết bị thụ động, khơng cần thay thế. - Được thiết kế theo cơng nghệ gần đây nhất. - Kinh tế nhất.
CHƯƠNG III
PHƯƠNG PHÁP PHỊNG CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN I.KHÁI NIỆM CHUNG .
Khi sét đánh thẳng vào thiết bị thu sét bố trí bên ngồi hoặc gần phạm vi bảo vệ của một cơng trình, cĩ thể phát sinh hiện tượng sét đánh lặp lại lần thứ hai do cảm ứng điện từ và cả ứng tĩnh điện.
Sự cảm ứng quá điện áp, quá trình quá độ do bởi sét đánh, dẫn đến hậu quả đĩng ngắt mạch điện, sự cố lưới điện,nhiễu loạn -gián đoạn đường truyền trong nghành viễn thơng, v.v…và nhiều hiện tượng khác .Và cĩ thể đây là một trong nhiều nguyên nhân làm hư hỏng các trang thiết bị động lực, các máy vi tính, các thiết bị trong mạng lưới thơng tin viễn thơng v.v… mà trong quá trình vận hành rất khĩ phát hiện. Sơ bộ, qua thống kê cho thấy rằng 70% các sự cố về thơng tin liên lạc, về máy vi tính v.v… là do bởi quá điện áp và bởi các quá trình quá độ từ các đường dây điện lực và các đường dây dữ liệu đi vào các thiết bị động lực và các thiết bị thơng tin viễn thơng v.v…
Nhiều vấn đề đã được đề cập đến một cách cấp bách trong những năm gần đây vì các trang thiết bị điện tử ngày càng được sử dụng phổ biến, mạng lưới máy vi tính đã phát triển rộng khắp và nhiều ngành cơng nghiệp đã được đặt hệ thống điều khiển và thơng tin liên lạc sử dụng những linh kiện điện tử.
Hậu quả khơng mong muốn do sét đánh hoặc do quá điện áp thường gây thiêt hại nặng cho các cơng ty, xí nghiệp. Điều này khơng chỉ dẫn đến kết quả là các trang thiết bị cĩ giá trị buộc phải thay thế mà cịn gây tổn thất kinh tế do phải ngưng vận hành trong thời gian phát hiện và khắc phục sửa chữa, mất nhiều cơ hội cho doanh nghiệp.
Sĩng quá điện áp cĩ dạng sĩng xung gia tăng đột ngột (do quá điện áp khí quyển hay quá điện áp nội bộ) cĩ thể lan truyền theo các đường dây điện, điện thoại, tín hiệu... và gây hư hỏng các thiết bị được nối với chúng.
Năng lượng của một sĩng xung như vậy cĩ thể được giảm xuống nhờ thiết bị cắt và lọc sét. Thiết bị cắt sét để thốt dịng sét cĩ biên độ cao vào đất trước khi nĩ truyền vào các