9.1.Khái niệm
Sét là hiện tượng phĩng điện trong khí quyển giữa các đám mây dơng mang điện tích với đất hoặc giữa các đám mây mang điện tích trái dấu nhau..Các đám mây mang điện là do kết quả của sự phân tích các điện tích trái dấu và tập trung chúng trong các phần khác nhau của đám mây,chúng thường tích điện âm và cùng với đất hình thành các tụ điện mây đất.Cường độ điện trường của tụ điện mây - đất tăng dần lên và nếu tại chỗ nào đĩ cường độ điện trường đạt tới trị số tới hạn 25-30kV∕cm thì khơng khí bị ion hĩa và bắt đầu trở nên dẫn điện.
Sự phĩng điện của sét được chia thành 3 giai đoạn :
- Giai đoạn 1: sự phĩng điện giữa các đám mây và đất bắt đầu bằng sự xuất hiện 1 dịng sáng phát triển xuống đất,chuyển động từng đợt với vận tốc 100÷1000 km/s.Dịng này mang phần lớn điện tích của đám mây,tạo nên ở đầu cực nĩ một điện thế rất cao hàng triệu vơn.Giai đoạn này gọi là giai đoạn phĩng điện tiên đạo từng bậc.
- Giai đoạn 2: đây là giai đoạn phĩng điện chủ yếu của sét.Trong giai đoạn này các điện tích dương của đất di chuyển cĩ hướng từ đất theo dịng tiên đạo với vận tốc lớn(6.103÷105km/s) chạy lên và trung hịa các điện tích âm của dịng tiên đạo.
- Giai đoạn 3: Sét sẽ kết thúc sự di chuyển các điện tích của mây mà từ đĩ bắt đầu phĩng điện,và sự lĩe sáng dần dần biến mất.
Tác hại của sét được chia làm 2 loại chủ yếu : sét đánh trực tiếp và sé đánh gián tiếp.
Bảo vệ sét đánh trực tiếp : đặt kim thu sét ở nơi cao nhất của cơng trình và được nối vào thiết bị nối đất.
9.2.Nguyên lý hoạt động của kim thu sét :
Khi xuất hiện đám mây dơng đi ngang qua đỉnh kim thu sét, do đỉnh kim thu sét nhọn nên cường độ điện trường trong vùng này lớn hơn nhiều so với mơi trường xung quanh. Điều này sẽ tạo giữa đám mây và kim một kênh phĩng điện. Do vậy dịng sét đã phĩng qua kim thu sét và xuống đất. Khoảng khơng gian gần kim thu sét mà vật được bảo vệ đặt trong đĩ rất ít khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi bảo vệ của kim thu sét. Bán kính bảo vệ ở độ cao : = 1,6.(1 ) . h h P h x a + Khi h ≤ 30 m, P =1 khi 30 m ≤h ≤60 m, P=
Với : h : chiều cao cột thu sét : chiều cao của vật cần bảo vệ
=
a
h h−hx : độ cao hiệu dụng của cột thu sét
Trong thiết kế để đơn giản người ta thường thay thế đường sinh dạng hyperbol giới hạn khu vực bảo vệ bởi hai đường thẳng.
Một đường nối từ đỉnh kim đến một điểm ở mặt đất cách chân cột bằng 0,75h,đoạn kia nối từ kim thu sét với chiều cao 0,8h tới một điểm ở mặt đất cách chân cột thu sét bằng 1,5h Nếu hx h 3 2 ≤ thì : = 1,5.h.p. Nếuhx h 3 2 ≥ thì : = 0,75.h.p. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét :
Nếu cĩ 2 cột cĩ cùng chiều cao h cách nhau 1 khoảng a ≤ 7h thì chúng cĩ thể bảo vệ được 1 vật cĩ độ cao h0 đặt giữa chúng, với h0 được xác định như sau : h−h0 =7ap Để đảm bảo 1 độ cao giữa 2 cột thu sét thì khoảng cách giữa hai cột thu sét phải thỏa điều kiện :
a ≤ 7P(h−h0). =1,6..
9.3.Một số kỹ thuật chống sét mới hiện nay 9.3.1.Kế hoạch thực hiện 6 điểm.
Bảng 10-7, trang 398, sách Cung Cấp Điện, tác giả Nguyễn Xuân Phú ( chủ biên), Nguyễn Cơng Hiền, Nguyễn Bội Khuê, nhà xuất bản KH-KT
Kinh nghiệm cho thấy khi thiết kế thì phải nghiên cứu nội dung 6 điểm này để hồn tất cơng việc bảo vệ tồn bộ.
- Đĩn bắt sét đánh trên những đầu thu sét đặt trong khơng trung tại những vị trí mong muốn.
- Dẫn dịng điện sét đi xuống đất một cách an tồn nhờ dây dẫn được thiết kế đặc biệt để đưa xuống đất mà khơng nguy hiểm do sự quá đốt nĩng.
- Tiêu tán năng lượng sét vào trong đất với sự tăng lên ít nhất về điện thế trong đất.
- Loại trừ các vịng mạch (lưới) nằm trong đất và sự chênh lệch điện thế đất bằng cách tạo nên một tổng trở thấp, hệ thống nối đất đẳng thế.
- Bảo vệ trang thiết bị được nối đến các đường dây điện lực khỏi bị ảnh hưởng tăng vọt và quá trình quá độ, đề phịng hư hỏng thiết bị.
- Bảo vệ các mạch điện thoại, mạch dữ liệu và mạch tín hiệu đưa đến khỏi bị ảnh hưởng tăng vọt và quá trình quá độ.
9.3.2.Thiết bị chống sét tia tiên đạo
Cấu tạo của thiết bị chống sét PREVECTRON© 2
- Kim thu sét trung tâm bằng đồng điện phân hoặc thép khơng rỉ, kim này cĩ tác dụng tạo một đường dẫn sét liên tục từ tia tiên đạo và dẫn xuống đất theo dây dẫn sét. Kim thu sét này được gắn trên trụ đỡ, cao tối thiểu 2 m.
- Hợp bảo vệ bằng đồng hoặc thép khơng rỉ, cĩ tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bên trong. Hợp này được gắn vào kim thu sét trung tâm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thiết bị tạo ion, giải phĩng ion và phát tia tiên đạo: Đây là thiết bị cĩ tính năng đặt biệt của đầu thu sét PREVECTRON© 2 cĩ thể tạo ra được một vùng bảo vệ rộng lớn với mực độ an tồn cao.
- Hệ thống các điện cực phía trên: Cĩ tác dụng phát tia tiên đạo.
- Hệ thống các điện cực phía dưới: Cĩ tác dụng thu năng lượng điện trường khí quyển, giúp cho thiết bị chống sét hoạt động.
Đầu PREVECTRON© 2
Thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON-2
Kim thu sét trung tâm Hệ thống các điện cực phía trên
Hộp bảo vệ bằng đồng và thiết bị tạo ion
Hệ thống các điện cực phía dưới
Nguyên tắc hoạt động của đầu thu sét PREVECTRON-2
- Trong trường hợp dơng bão xãy ra, điện trường khí quyển gia tăng nhanh chĩng trong khoảng vài ngàn, đầu thu sét này sẽ thu năng lượng điện trường khí quyển bằng hệ thống điện cực phía dưới. Năng lượng này được tích trữ bên trong thiết bị ion hố.
- Trước khi xãy ra hiện tượng phĩng dịng điện sét (thường gọi là “sét đánh”), cĩ một sự gia tăng nhanh chĩng và đột ngột của điện trường khí quyển, ảnh hưởng này tác động làm thiết bị ion hố giải phĩng năng lượng được tích luỹ dưới dạng ion, tạo một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét
Các ưu điểm của đầu thu sét PREVECTRON© 2
- Bán kính bảo vệ rộng .
- Khả năng bảo vệ cơng trình ở mức cao nhất. - Nối đất đơn giản nhưng tin cậy.
- Tự động hoạt động hồn tồn, khơng cần nguồn điện cung cấp, khơng cần bảo trì.
- Hoạt động tin cậy, an tồn, đã được kiểm tra thử nghiệm trong phịng thí nghiệm cao áp bởi trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia Pháp (C.N.R.S) và kiểm tra trong điều kiện sét thực tế bởi Hội Đồng Năng lượng Nguyên Tử Pháp (C.E.A).
Vùng bảo vệ
Bán kín bảo vệ Rp của đầu kim thu sét PREVECTRON© 2 được tính theo cơng