STT Tên ICB Icp Loại dây
1 L5 50 76 3 x 10mm2 + 10mm2N + 4 E 2 L6 50 76 3 x 10mm2 + 10mm2N + 4 E 3 L7-13 50 76 3 x 10mm2 + 10mm2N + 4 E 4 L14 40 58 3 x 6mm2 + 6mm2N + 4 E 5 L15 40 58 3 x 6mm2 + 6mm2N + 4 E 6 L16 25 45 3 x 4mm2 + 4mm2N + 2,5 E 7 L17 20 31 3 x 2,5mm2 + 2,5mm2N + 1,5 E 8 L18 20 31 3 x 2,5mm2 + 2,5mm2N + 1,5 E 9 L19 20 31 3 x 2,5mm2 + 2,5mm2N + 1,5 E 10 L20 20 31 3 x 2,5mm2 + 2,5mm2N + 1,5 E 11 L21 20 31 3 x 2,5mm2 + 2,5mm2N + 1,5 E 12 L22 40 58 3 x 6mm2 + 6 mm2N + 4 E 13 L23 10 24 3 x 1,5mm2 + 1,5mm2N + 1,5 E 14 L24 16 24 3 x 2,5mm2 + 2,5mm2N + 1,5 E 15 L25 40 58 3 x 6mm2 + 6 mm2N + 4E
88
- Dây dẫn từ MSB -2 đến tủ phân phối các tầng: Được tính và kí hiệu trực tiếp trên hồ sơ thiết kế được kèm theo.
Chọn thanh cái cho tòa nhà:
- Áp dụng phương pháp chọn thanh cái theo tiêu chuẩn IEC 60439.
- Xét thanh cái TC1: ITT = 2500A. Dựa vào bảng tra chọn thanh cái có tiết diện: 100 x 10 mm2 .
- Xét thanh cái TC2: ITT = 800A. Dựa vào bảng tra chọn thanh cái có tiết diện: 60 x 5 mm2 .
- Xét thanh cái TC2: ITT = 1400A. Dựa vào bảng tra chọn thanh cái có tiết diện: 100 x 5 mm2 .
89
CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN TIẾP ĐỊA CHO TÒA NHÀ 5.1. Tổng quan về sét.
5.1.1. Sét và quá trình phóng điện của sét.
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất hay giữa các đám mây tích điện với nhau.
Hình 5. 1 Sét đánh trực diện tòa Landmark 81 2018 - Sự phóng điện của sét chia làm 3 giai đoạn: - Sự phóng điện của sét chia làm 3 giai đoạn:
+ Sự phóng điện giữa đám mây và mặt đất bắt đầu bằng sự xuất hiện một dòng sáng phát triển xuống mặt đất theo từng đợt với tốc độ 100 – 1000 km/gây. Dòng này mang
90
phần lớn điện tích của đám mây, tạo trên đầu cực của nó điện thế hàng triệu vôn. Giai đoạn này gọi là giai đoạn phóng tia tiên đạo.
+ Khi dòng tiên đạo vừa phát triển xuống mặt đất thì gia đoạn thứ hai bắt đầu, đó là giai đoạn phóng điện chủ đạo của sét. Trong giai đoạn này các điện tích dương phía dưới mặt đất di chuyển từ hướng mặt đất theo tia tiên đạo với tốc độ lớn (6.104 – 105 km/gy) chạy lên trung hòa các điện tích âm của dòng tiên đạo. Sự phóng điện chủ yếu được đặc trưng bởi dòng điện lớn gọi là dòng điện sét và sự lóe sáng (chớp) mãnh liệt của dòng phóng điện. Không khí trong vùng được đốt nóng đến hàng vạn độ và giãn nở rất nhanh tạo thành dòng âm thanh (sấm).
+ Ở giai đoạn phóng điện thứ ba sẽ kết thúc sự di chuyển điện tích của các đám mây, quá trình phóng điện và lóe sáng dần dần biến mất.
5.1.2. Tác hại của sét.
Đặt vấn đề sét là hiện tượng tự nhiên, có thể gây ra thiệt hại lớn cho người về kinh tế. Việc nghiên cứu tác hại và làm giảm thiểu tác hại do sét gây ra được sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học, đặc biệt ở lĩnh vực điện.
Với đặc thù riêng, hầu hết các công trình gồm đường dây và trạm biến áp đều được xây dựng ngoài trời, kết cấu bằng kim loại và có chiều cao lớn, là một trong những nguy hiểm tăng nguy cơ tiềm tàng gây ra sự cố bất khả kháng do sét. Sét đánh vào đường dây gây vỡ sứ và đứt dây, đồng thời lan truyền vào trạm biến áp gây hỏng hóc các thiết bị chủ yếu là máy biến áp, làm gián đoạn cung cấp điện và thiệt hại về kinh tế do sửa chữa, ngừng trệ trong sản xuất và ảnh hưởng tới sinh hoạt của con người.
Các thiết bị điện, đường dây tải diện, … sẽ bị hư hỏng do bị quá điện áp thiên nhiên (sát đánh trực tiếp hay gián tiếp). Trong đó tác hại của sét đánh trực tiếp là nguy hiểm nhất. Do đó phải có thiết bị bảo vệ tránh bị sét đánh trực tiếp và gián tiếp.
5.1.3. Giải pháp phòng chống sét.
- Vì vậy việc nghiên cứu để lựa chọn và áp dụng những biện pháp hạn chế tác hại của sét đối với từng khu vực, từng đối tượng cụ thể sao cho đảm bảo về kinh tế và kỹ thuật là rất cần thiết không chỉ riêng ngành điện mà còn với các ngành khác.
91
+ Đối với các công trình kiến trúc lắp đặt các kim thu sét (cột thu lôi).
+ Đối với các công trình điện (đường dây và trạm biến áp) thì sử dụng đường dây chống sét và các chống sét van.
5.1.4. Thuật ngữ và định nghĩa.
- Hệ thống chống sét: Toàn bộ hệ thống dây dẫn được sử dụng để bảo vệ các công trình khỏi sự tác động của sét.
- Bộ phận thu sét: Một bộ phận của hệ thống chống sét nhằm mục đích thu hút sét đánh vào.
- Mạng nối đất: Một bộ phận của hệ thống chống sét nhằm tiêu tán dòng điện xuống đất.
- Dây dẫn: Bộ phận hoặc nhóm các bộ phận dẫn điện có tiếp xúc với đất và có thể truyền dòng điện xuống đất.
- Cực nối đất mạch vòng: Cực nối đất tạo ra vòng khép kín xung quanh công trình ở trên hoặc dưới bề mặt đất, hoặc ở phía dưới ngay trong móng của công trình.
- Vùng bảo vệ: Thể tích mà trong đó một dây dẫn sét tạo ra khả năng chống sét đánh thẳng bằng cách thu hút sét đánh vào nó.
5.2. Hệ thống chống sét bằng đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm CPT-2. 5.2.1. Nguyên tắc bảo vệ. 5.2.1. Nguyên tắc bảo vệ.
ESE hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự các kim thu sét cổ điển. Cấu trúc đặt 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.
5.2.2. Phạm vi bảo vệ.
- Điểm thu sớm nhất: Khả năng gia tăng sự kích thích ở trường tĩnh điện thấp (khả năng phát xạ sớm) tăng cường khả năng thu của đầu thu sét. Nhờ đó, nó trở thành điểm thu sớm nhất so với các điểm khác của tòa nhà cần bảo vệ. Các đầu thu sét này hoạt động ngay cả với dòng sét có cường độ thấp (2 kA đến 5 kA ứng với các khoảng cách kích hoạt D nhỏ D = 10I2/3 ; I: trị đỉnh dòng sét tính bằng kA).
92
- Vùng bảo vệ: Vùng bảo vệ của ESE là một hình nón có đỉnh là đầu kim thu sét, bán kính bảo vệ Rp(m) = f (khoảng cách kích hoạt sớm trung bình ∆𝐿 (m) của kim thu sét, khoảng cách kích hoạt D(m) tùy theo mức độ bảo vệ).
- Công thức tính bán kính bảo vệ Rp của đầu thu sét ESE, áp dụng khi h > 5m theo tiêu chuẩn NF-C 17 102 của Pháp:
Rp = √ℎ(2𝐷 − ℎ) + ∆𝐿(2𝐷 + ∆𝐿)
- Trong đó:
+ D(m): Phụ thuộc vào cấp bảo vệ I, II, III.
+ h (m): Chiều cao đầu thu sét tính từ đỉnh kim đến bề mặt được bảo vệ.
+ ∆𝐿(m): Độ lợi về khoảng cách phóng tia tiên đạo; ∆𝐿 = v. ∆𝑇; ∆𝑇 (ms) độ lợi về thời gian.
5.3. Áp dụng hệ thống chống sét tiên đạo công nghệ phát xạ sớm CPT-2. 5.3.1. Xác định nhóm công trình. 5.3.1. Xác định nhóm công trình.
- Công trình xây dựng thuộc nhóm III vì: + Chiều cao công trình 42,9 m > 35 m.
+ Công trình Tòa nhà Hải Âu thuộc loại tòa nhà làm văn phòng cho thuê với vị trí chiến lược về kinh tế quốc phòng.
5.3.2. Cơ sở để lập thiết kế.
- Căn cứ vào số liệu thiết kế sơ bộ công trình. - Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất công trình.
- Căn cứ vào các tiêu chuẩn chống sét hiện hành như sau:
+ TCXDVN 46 : 2007 Tiêu chuẩn chống sét cho công trình xây dựng Việt Nam + TCVN 4756 – 86 Tiêu chuẩn nối đất an toàn điện hiện hành của Việt Nam. + Tiêu chuẩn chống sét Australia và Newzeland AS 1768 -1991 và NZS/AS 1768-
1991.
+ Các tiêu chuẩn chung về chống sét lan truyền và chống sét cảm ứng của Đức.
5.3.3. Thiết bị thu sét phát xạ sớm tia tiên đạo CTP-2.
Sản phẩm CPT-2 được thiết kế và chế tạo bởi hãng CIRPROTEC – Tây Ba Nha. Đây là thiết bị chống sét tia tiên đạo phát xạ sớm. Giải pháp thiết kế và kỹ thuật của hãng
93
CIRPROTEC được tính toán sử dụng công thức theo Tiêu chuẩn an toàn Quốc gia Pháp NFC 17-102/1995 và được chế tạo theo tiêu chuẩn UNE 21186 – 96, phiếu kiểm nghiệm số: 2000103038 – A do Trung tâm thí nghiệm kỹ thuật điện tử (L.C.O.E) Tây Ba Nha cấp. Hệ thống chống sét CPT – 2 gồm 4 bộ phận chính:
- Thiết bị thu sét chủ động phát xạ sớm (ESE) có phạm vi bảo vệ rộng.
- Cáp thoát sét là cáp đồng bện nhiều sợi có khả năng cao để dẫn và thoát năng lượng xung sét xuống hệ thống tiếp đất.
- Hệ thống tiếp đất với trở kháng thấp có khả năng đạt tiêu chuẩn điện trở tiếp đất thích hợp với hầu hết các loại đất ở nước ta. Đó là biện pháp áp dụng loại cọc thép bọc đồng tiếp đất kết hợp với hỗn hợp hóa chất giảm điện trở suất GEM. Chất keo hỗn hợp hóa chất dẫn điện này tồn tại bền vững lâu dài không bị nước ngầm trôi rửa nên khiến điện trở tiếp đất ổn định trong hàng chục năm.
- Bộ đếm sét dùng để kiểm tra tác dụng và đánh giá hiệu quả hoạt động của kim thu sét. Bộ đếm sét được lắp dưới chân cột đèn chiếu sáng để theo dõi sự hoạt động của hệ thống chống sét mà không cần pin hoặc nguồn điện nào cung cấp. Thiết bị này sẽ được kích hoạt khi có dòng xung sét từ 250A đến 100kA. Thiết bị đếm sét này sẽ tự động thống kê số lần sét đánh có ảnh hưởng tại khu vực lắp thiết bị chống sét tia tiên đạo đồng thời giúp người quản lí chủ động đánh giá mức độ và tần suất hoạt động của dòng sét để đưa ra các giải pháp bảo vệ thích hợp.
Nguyên tắc hoạt động.
- Đầu thu sét CPT – 2 nhận năng lượng cần thiết trong khí quyển để tích trữ các điện tích trong bầu hình trụ. CPT – 2 sẽ thu năng lượng từ vùng điện trường xung quanh trong thời gian giông bão khoảng từ 10 – 10000 v/m. Đường dẫn chủ động bắt đầu ngay khi điện trường xung quanh vượt quá giá trị cực đại để đảm bảo nguy cơ sét đánh là nhỏ nhất.
- Phát ra tín hiệu điện cao thế với một biên độ, tần số nhất định tạo ra đường dẫn sét chủ động về phía trên liên tục.
- Điều khiển sự giải phóng ion đúng thời điểm: Thiết bị ion hóa cho phép ion phát ra trong khoảng thời gian rất ngắn và tại thời điểm thích hợp đặc biệt, chỉ vài phần của dây trước khi có phóng điện sét, do đó đảm bảo dẫn sét kịp thời, chính xác và an toàn.
94
- CPT – 2 là thiết bị chủ động không sử dụng nguồn điện nào, không gây ra bất kì tiếng động, chỉ tác đồng trong vòng vài 𝜇𝑠 trước khi dòng sét thực đánh xuống và có hiệu quả trong thời gian lâu dài.
Ưu điểm so với chống sét cổ điển.