9.3.2.1. Thiết kế hệ thống nối đất chống sét cho tòa nhà
Điện trở nối đất yêu cầu
Điện trở suất của đất: Tại công trình thuộc đất phù sa nên Giả sử tại thời điểm đo:
Loại nối đất Loại điện cực Độ chôn sâu Hệ số mùa ( đất khô)
Nối đất an toàn Cọc thẳng đứng 0,8m 1,4
Điện trở tản 1 cọc :
Điện trở tản xung kích của 1 cọc nối đất chống sét:
Trong đó:
: hệ số xung kích của cọc.
: điện trở tản xoay chiều của 1 cọc. : điện trở tản xung kích của 1 cọc.
Giả sử dòng sét:
Hình 9.6. Giá trị hệ số xung kích.
Hệ số nối đất có n cọc giống hệt nhau (Điện trở dây nối giữa chúng bỏ qua) ghép song song và cách nhau một đoạn L thì điện trở xung kích của tổ hợp tính theo công thức sau:
Trong đó:
: Điện trở xung kích cọc. : Hệ số xung kích của tổ hợp.
Số cọc cần lắp đặt:
Giả sử hệ thống nối đất chống sét có 3 cọc nối đất, dây nối giữa chúng có điện trở không đáng kể:
n = 3, = 15.2 Ω, tỷ số Hệ số sử dụng xung kích cọc: = 0.75 Điện trở nối đất:
( Đạt ) Vậy số cọc cần lắp đặt là 3 cọc.
9.3.2.2. Chọn dây dẫn từ kim xuống cọc
Lấy dây dẫn sét từ kim thu sét tới cọc là dây đồng: Cu - 70 /PVC.
9.3.2.3. Tính toán kim thu sét.
Phương pháp dùng kim thu sét tiên đạo (Kim thu sét ESE).
Nguyên lý hoạt động của kim thu sét: Hoạt động dựa trên nguyên lý làm thay đổi trường điện từ xung quanh cấu trúc cần được bảo vệ thông qua việc sử dụng vật liệu áp điện. Cấu trúc đặc biệt của ESE tạo sự gia tăng cường độ điện trường tại chỗ, tạo thời điểm kích hoạt sớm, tăng khả năng phát xạ ion, nhờ đó tạo được những điều kiện lý tưởng cho việc phát triển phóng điện sét.
Cấu tạo gồm 3 bộ phận chính:
Đầu thu: Đầu nhọn được làm bằng thép không rỉ có nhiệm vụ phát xạ ion, được nối tới các điện cực của bộ kích điện. Đầu thu còn làm nhiệm vụ bảo vệ thân kim.
Thân kim: được làm bằng đồng hoặc inox. Thân kim được nối với điện cực chống sét
Bộ kích thích điện áp: được làm bằng ceramic đặt trong thân kim trong một ngăn cách điện và được nối với đỉnh nhọn phát xạ ion bằng cáp cách điện cao áp.
Hình 9.7. Bán kính bảo vệ của kim thu sét ESE. Bán kính bảo vệ của kim thu sét ESE được tính như sau:
: Bán kính bảo vệ theo phương ngang (m).
h : Chiều cao của đầu kim thu sét so với mặt phẳng được bảo vệ (m). D : Chiều cao ảo tăng thêm khi chủ động phát xung của kim thu sét D tương
ứng với các mức an toàn.
Mức an toàn cao (cấp 1): D = 20 m.
Mức an toàn trung bình (cấp 2): D = 45 m. Mức an toàn tiêu chuẩn (cấp 3): D = 60 m.
∆L: Độ lợi về khoảng cách phóng tia tiên đạo
∆L = v.∆T, với v (μs) là vận tốc phát triển của tia tiên đạo thường lấy v=1,1μs ∆T : thời gian phóng điện sớm tùy thuộc vào loại đầu kim và các hang (10μs, 14 μs, 18μs, 25μs, 27μs, 30μs, 40μs, 44μs, 45μs, 50μs và 60μs).
Theo bản vẽ ta tính toán bán kính bảo vệ theo phương ngang của kim thu sét Rp như sau:
Chọn kim thu sét bảo vệ cho công trình:
Để đảm bảo an toàn cho nhà máy ta chọn cấp bảo vệ là cấp 1: D = 20 (m)
∆T = 30 μs
∆L = v.∆T = 1,1.30 = 33 (m)
Với chiều cao công trình là 5m, kim thu sét được lặp đặt trên mặt bằng cao nhất của nhà máy và cao 5m.
Tra bảng tiêu chuẩn NFC-17102, ta chọn được Rp với bán kính đã tính ứng với độ cao h = 5 m là Rp = 78.58.
CHƯƠNG 10: KẾT LUẬN