CHƯƠNGV:BẢO VỆ CHỐNG SÉT
5.2.2. Các hệthống bảo vệ chống sét hiện nay.
trong không trung, được nối với một dây dẫn đưa xuống, đầu kia của dây này được nối với mạng lưới nằm trong đất gọi là hệ thống nối đất.
Nhà khoa học Franklin đã có công khám phá ra những nguyên tắc cơ bản của việc bảo vệ sét đánh từ những năm 1750. Mặc dù có nhiều tiến bộ khổng lồ trong nhiều lĩnh vực của kỹ thuật chống sét trong hơn 240 năm qua. Song mới chỉ qua 3 thập kỷ sau này, trong lĩnh vực chống sét, mới xuất hiện sự phát triển của nhiều đầu thu sét đặt tron không trung. Nhìn chung chúng được xếp vào hai loại chính.
+ Loại theo tập quán kinh điển, đó là dạng đầu thu của cột thu lôi thông thường đặt trên cơ sở trên những thành tựu nghiên cứu của tiến sĩ A.J.Eriksson. Những thông số thiết kế được sử dụng bao gồm: chiều cao cấu trúc công trình, sự tăng cường trường của hình dáng và hình ciếu của cấu trúc, chiều cao địa điểm và vận tốc lan truyền tương đối của dòng sét đánh tiên đạo. Dòng tiên đạo đi xuống và đến gần một điểm trên mặt đất, một bán cầu khoảng cách đánh được thiết lập kể từ điểm này. Bán kính của nó phụ thuộc vào điện tích ở đầu dòng tiên đạo và tương ứng với khoảng cách mà ở đấy sự tăng cường trường điện sẽ vượt quá giá trị tới hạn.
Giá trị này đánh dấu sự tăng cường của trường điện đã trở nên khá đầy đủ để phóng một dòng đón bắt lên phía trên về dòng tiên đạo.
Khi những điều kiện tới hạn đã được, nếu mức độ điện tích càng lớn thì khoảng cách giữa dòng tiên đạo và điểm bắt càng lớn.
Bán kính cầu khoảng cách đánh để lộ ra rằng những dòng điện tiên đạo của sét với điện tích điện yếu sẽ tiến gần đến điểm đất trước khi những điều kiện tới hạn bắt đầu xuất phát phóng dòng tiên đạo lên phía trên dòng tiên đạo.
Bán kính cầu có liên quan đến mức độ yêu cầu bảo vệ. Phương pháp thiết kế theo " thể tích hợp" đưa vào trong tính toán tốc độ tương đối của dòng hướng lên và dòng tiên đạo hướng xuống dưới.
Không phải tất cả những dòng tiên đạo đi đến một bán cầu khoảng cách đánh đều được đón bắt. Những dòng tiên đạo nào đi vào phía ngoài chu vi của các bán cầu đều có thể tiếp tục chuyển động để đi xuống phía dưới và đến gần sát điểm đất thì bắt gặp một dòng di chuyển khác đi lên phía trên. Do vậy, từ điểm này dẫn sự phát triển của mmột hình parabol giới hạn. Nếu có một dòng tiên đạo của sét tiến dần xuống phía dưới và đi thẳng vào thể tích hợp này thì sẽ đảm bảo chắc chắn được đón bắt.
Thiết kế với phương pháp thể tích hợp sử dụng một chách thống kê các thông số được đúc kết thông qua sự kiện sét đánh cho trong bảng sau.
Bảng 5.1 : Các thông số được đúc kết thông qua sự kiện sét đánh.
Điện ích dòng tiên đạo Dòng điện đỉnh Iđỉnh GT.vợt quá tính theo % Mức độ bảo vệ 0,5 C 6,5 kA 98% Cao 0,9C 10kA 93% Trung bình
1,5 C 16kA 85% Theo tiêu chuẩn
Bảng 5.1 cung cấp cho người thiết kế con số phân tích các trường hợp rủi ro nhất. Các mức độ của thể tích hợp đã được xác định tuỳ thuộc vào dòng điện đỉnh Iđỉnh. Thật vậy nếu người thiết kế mong muốn ở mức cao của bảo vệ ( dòng điện đỉnh Iđỉnh = 6,5 kA) thì 98% của toàn bộ sự kiện sét đánh sẽ vượt quágiá trị này. Sự phóng điện của dòng điện sét đánh ở cường độ cao hơn sẽ có những thể tích hợp lớn hơn và nó sẽ tạo thành sự phủ chồng lớn hơn trong khu vực đón bắt của những đầu tu đặt trong không trung.
Thiết kế mà hiệu quả được 98% không có nghĩa là tất cả các sét có dòng điện đỉnh nhỏ hơn giá trị này sẽ trượt khỏi đầu thu sét. Chúng ta có thể dễ dàng hiểu rằng do sự ngẫu nhiên của thống kê, thì một số lần sét đánh sẽ không được đón bắt vì dòng tiên đạo hướng lên phá trên và bị loại trừ ra khỏi phạm vi của thể tích hợp.
nay chứng tỏ có thể tạo nên " thể tích hợp" rất rộng và lớn hơn hẳn những thu lôi kiểu tập quán thu lôi kiểu Franklin.
Một hoặc nhiều đầu thu sét như thế đã được đặt lên phía trên cấu trúc công trình để các " thể tích hợp" của chúng phủ chồng lên những thể tích bé nhỏ tự nhiên của thể hình cấu trúc.
Phương pháp này rõ ràng là hấp dẫn hơn và rất thuận lợi cho việc áp dụng để thiết kế bảo vệ chống sét.
Để bảo vệ chống sét cho công trình nhà cao tầng, hiện nay thiết bị đầu thu sét tia tiên đạo ngày càng được áp dụng rộng rãi. Với nhà cao tầng CT 14- T được trang bị thiết bị đón bắt sét đầu thu sét tia tiên đạo PULSAR18 có bán kính bảo vệ cấp IỉIP bằng 55 m. Các kết cấu chính của hệ thống thu sét này thể hiện chi tiết trên bản chi tiết đầu thu sét PULSAR18.