3.1.1. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2/BS EN 62305-2 62305-2
3.1.1.1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn IEC 62305-2[1]/BS EN 62305-2 [4], [55], [56] đánh giá rủi ro thiệt hại do sét được áp dụng cho các cơng trình hay những dịch vụ liên quan. Mục đích của tiêu chuẩn là cung cấp quy trình đánh giá các rủi ro do sét gây ra cho các cơng trình xây dựng. Một khi giá trị rủi ro tính tốn cao hơn so với giá trị rủi ro cho phép, quy trình sẽ cho phép lựa chọn và áp dụng những biện pháp bảo vệ thích hợp để làm giảm rủi ro đến mức bằng hoặc thấp hơn so với giá trị rủi ro cho phép.
NCS: Lê Quang Trung 30
a. Nguồn gốc gây ra những thiệt hại do sét:
Dòng điện sét là nguồn gốc chủ yếu gây ra những thiệt hại, nguồn gốc thiệt hại được phân biệt theo vị trí sét đánh, Bảng 21 - Phụ lục 1: S1 là sét đánh trực tiếp vào cơng trình; S2 là sét đánh gần cơng trình; S3 là sét đánh trực tiếp vào đường dây
dịch vụ kết nối đến cơng trình; S4 là sét đánh gần đường đường dây dịch vụ kết nối
đến cơng trình.
b. Những dạng thiệt hại do sét gây ra:
Những thiệt hại do sét đánh phụ thuộc vào đặc điểm của cơng trình, một số đặc điểm quan trọng như: Loại cơng trình, những tiện ích bên trong cơng trình, đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình, mật độ sét...và những biện pháp bảo vệ chống sét hiện có cho cơng trình, xác định rủi ro các loại thiệt hại do sét bao gồm: Thiệt hại liên quan đến tổn thương về con người hay động vật do điện giật là D1; thiệt hại về vật chất là D2; thiệt hại hay sự cố những hệ thống điện, điện tử bên trong cơng trình D3
c. Những dạng tổn thất do sét gây ra:
Mỗi dạng thiệt hại đơn lẽ hay liên quan nhau có thể tạo ra những tổn thất trong cơng trình được bảo vệ. Dạng tổn thất phụ thuộc vào đặc điểm của cơng trình hoặc những tiện ích bên trong cơng trình bao gồm: Tổn thất về cuộc sống con người L1; tổn thất những dịch vụ công cộng L2; tổn thất về di sản văn hóa L3; tổn thất về giá trị kinh tế L4. Các nguồn thiệt hại, dạng thiệt hại và những dạng tổn thất theo vị trí sét đánh trình bày ở Bảng 21, Phụ lục 1
3.1.1.3. Rủi ro và những thành phần rủi ro a. Rủi ro:
Rủi ro R được định nghĩa là sự tổn thất, thiệt hại hàng năm (về con người, hàng
hóa, dịch vụ, ...) có thể xảy ra do sét đánh, liên quan đến giá trị tổng (về con người, hàng hóa, dịch vụ,...) của đối tượng được bảo vệ, những loại rủi ro bao gồm: Rủi ro
tổn thất về con người là R1; rủi ro tổn thất về dịch vụ công cộng là R2; rủi ro tổn thất về di sản văn hóa là R3; rủi ro tổn thất về giá trị kinh tế là R4.
NCS: Lê Quang Trung 31
RA là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào cơng trình, điện áp tiếp xúc
và điện áp bước bên trong và bên ngồi cơng trình trong phạm vi 3m xung quanh
những bộ phận dẫn dòng sét gây tổn thương đến sự sống do điện giật; RB là thành
phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào cơng trình, phóng điện nguy hiểm bên trong cơng trình gây ra cháy nổ gây thiệt hại về vật chất và có thể gây nguy hiểm cho môi trường
xung quanh; RC là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào cơng trình, trường điện
từ gây sự cố cho hệ thống điện, điện tử.
c. Thành phần rủi ro cho cơng trình do sét đánh gần cơng trình:
RM là thành phần rủi ro do sét đánh gần công trình, trường điện từ gây sự cố
cho hệ thống bên trong cơng trình;
d. Những thành phần rủi ro cho cơng trình do sét đánh vào những đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình:
RU là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết
nối đến cơng trình, điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên trong cơng trình gây tổn
thương về sự sống do điện giật; RV là thành rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những
đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình, dịng sét truyền trên những đường dây dịch
vụ gây thiệt hại về vật chất; RW là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những
đường dây dịch vụ kết nối đến cơng trình, q áp cảm ứng lan truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào công trình gây sự cố những hệ thống bên trong cơng trình.
e. Những thành phần rủi ro cho cơng trình do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối với cơng trình:
RZ là thành phần rủi ro do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối với
cơng trình, q áp cảm ứng lan truyền trên đường dây dịch vụ đi vào cơng trình gây sự cố những hệ thống bên trong cơng trình.
3.1.1.4. Tổng hợp những thành phần rủi ro
R1: Rủi ro tổn thất về cuộc sống con người.
R1 = RA1+RB1+RC11)+RM11)+RU1+RV1+RW11)+RZ11) (3.1)
1)Cho những cơng trình với rủi ro phát nổ, hay bệnh viện với những thiết bị điện, điện tử dùng để duy trì sự sống cho bệnh nhân hay những cơng trình khác mà khi xảy ra
NCS: Lê Quang Trung 32 những sự cố trong hệ thống bên trong ngay lập tức có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người.
R2: Rủi ro tổn thất về dịch vụ công cộng.
R2 = RB2 + RC2 + RM2 + RV2 + RW2 + RZ2 (3.2)
R3: Rủi ro tổn thất về di sản văn hóa.
R3 = RB3+ RV3 (3.3)
R4: Rủi ro tổn thất về giá trị kinh tế.
R4 = RA42) + RB4 + RC4 + RM4 + RU42) + RV4 + RW4 + RZ4 (3.4)
2)Cho những tài sản, những khu vực nơi mà những vật ni có thể bị thiệt hại.
Những thành phần rủi ro tương ứng với mỗi dạng thiệt hại được tổng hợp như trong Bảng 22 - Phụ lục 1.
3.1.1.5. Đánh giá rủi ro a. Quy trình:
Quy trình cơ bản để đánh giá rủi ro như sau:
- Xác định cơng trình cần bảo vệ và những đặc điểm của nó (kích thước, vị trí, các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có,…).
- Xác định tất cả những dạng tổn thất trong cơng trình và những rủi ro tương
ứng liên quan (từ R1 đến R4).
- Đánh giá rủi ro cho mỗi dạng tổn thất từ R1 đến R4.
- Đánh giá sự cần thiết bảo vệ bằng cách so sánh các giá trị rủi ro R với giá trị
rủi ro chấp nhận được RT.
b. Những yếu tố của cơng trình cần xem xét khi đánh giá rủi ro:
Những yếu tố của cơng trình cần được xem xét bao gồm: - Chính cơng trình đó.
- Những thiết bị lắp đặt bên trong cơng trình.
- Những đối tượng, tiện ích khác mà cơng trình chứa đựng.
- Con người bên trong cơng trình hay trong phạm vi 3m xung quanh cơng trình. - Sự ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh do những thiệt hại của cơng trình
khi bị sét đánh có thể gây ra.
NCS: Lê Quang Trung 33
Các giá trị rủi ro chấp nhận được RT đại diện, khi sét đánh gây ra tổn thất về
con người, dịch vụ công cộng hay giá trị di sản văn hóa được, Bảng 23 - Phụ lục 1.
Đối với tổn thất về giá trị kinh tế (L4) cần phải so sánh giữa chi phí đầu tư và
lợi ích của các biện pháp bảo vệ để đưa ra giá trị rủi ro cho phép.
d. Những quy trình cụ thể để đánh giá sự cần thiết bảo vệ chống sét:
Cho mỗi dạng rủi ro nên xem xét theo những bước sau đây:
- Xác định những rủi ro thành phần RX cấu thành nên rủi ro tổng.
- Tính tốn, xác định các rủi ro thành phần RX.
- Tính tốn rủi ro tổng R.
- So sánh rủi ro R với giá trị rủi ro cho phép được RT. Nếu R ≤ RT, bảo vệ chống sét là không cần thiết.
Nếu R > RT, các biện pháp bảo vệ nên được áp dụng để làm giảm rủi ro R ≤ RT.
3.1.1.6. Xác định những thành phần rủi ro: a. Biểu thức tính tốn rủi ro:
Mỗi thành phần rủi ro RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW và RZ đã nêu trên có thể
được xác định theo biểu thức cơ bản sau:
RX = NX x PX x LX (3.5)
Trong đó: NX là số sự kiện nguy hiểm do sét gây ra trong năm, được quyết
định bởi mật độ sét đánh xuống đất và đặc điểm vật lí của cơng trình được bảo vệ,
mơi trường xung quanh, những đường dây dịch vụ liên kết; PX là xác suất thiệt hại
của cơng trình, được quyết định bởi đặc điểm của cơng trình được bảo vệ, đặc điểm
của những đường dây dịch vụ liên kết và những biện pháp bảo vệ hiện có; LX là hậu
quả thiệt hại, được quyết định bởi mục đích sử dụng của cơng trình, số người có mặt trong cơng trình, dạng dịch vụ mà cơng trình cung cấp, giá trị hàng hóa bị ảnh hưởng bởi thiệt hại và những biện pháp bảo vệ được cung cấp nhằm giảm thiểu số lượng thiệt hại có thể.
b. Những thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào cơng trình (S1):
1. Thành phần rủi ro liên quan đến tổn thương về con người do điện giật (D1):
NCS: Lê Quang Trung 34 - Số lần sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm cho cơng trình ND có
thể được xác định như sau:
ND = NG x AD x CD x 10-6 (lần/km2/năm) (3.7)
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km2/năm); ADlà vùng tập trung tương đương
của cơng trình (m2); CD là hệ số vị trí của cơng trình, Bảng 1- Phụ lục 1.
- Cho những cơng trình có hình khối chữ nhật với chiều dài L, chiều rộng W và chiều cao H đều tính bằng mét thì vùng tập trung tương đương của cơng trình được
xác định như sau:
AD = L x W+2I x (3H) x (L+W)+π x (3H)2 (m2) (3.8)
- Giá trị xác suất PA do điện áp tiếp xúc và điện áp bước khi sét đánh vào cơng
trình gây ra phụ thuộc vào hệ thống bảo vệ chống sét và các biện pháp bảo vệ bổ sung được cung cấp:
PA = PTA x PB (3.9)
Trong đó: PTA phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp xúc và điện áp bước, Bảng 2 - Phụ lục 1; PB phụ thuộc mức độ của hệ thống bảo vệ chống
sét LPL, Bảng 3 - Phụ lục 1.
2. Thành phần rủi ro liên quan đến thiệt hại vật chất (D2):
RB = ND x PB x LB (3.10)
3. Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong cơng trình (D3):
RC = ND x PC x LC (3.11)
- Xác suất thiệt hại PC do sét đánh vào cơng trình sẽ gây ra sự cố cho những hệ
thống bên trong được xác định như sau:
PC = PSPD x CLD (3.12)
Trong đó: PSPD phụ thuộc vào sự phối hợp các thiết bị bảo vệ xung (SPD) và
mức độ của hệ thống bảo vệ chống sét LPL, Bảng 4 - Phụ lục 1; CLD là hệ số phụ
thuộc vào biện pháp bảo vệ, nối đất và điều kiện cách ly của đường dây kết nối đến hệ thống bên trong, Bảng 5- Phụ lục 1.
c. Những thành phần rủi ro do sét đánh gần cơng trình (S2):
Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong cơng trình (D3):
NCS: Lê Quang Trung 35
RM = NM PM x LM (3.13)
- NM có thể được xác định như sau:
NM = NG x AM x10-6 (lần/km2/năm) (3.14)
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km2/năm); AMlà vùng tập trung tương đương
sét đánh gần cơng trình (m2), được tính trong phạm vi 500m từ chu vi cơng trình. AM
được tính theo cơng thức:
AM = 2 x 500 x (L+W) x π x 5002 (m2) (3.15) - Xác suất PM được xác định bởi:
PM = PSPD x PMS (3.16)
Đối với những thiết bị khơng có khả năng hạn chế hay điện áp chịu xung không được xem xét thì giả sử PM = 1.
Giá trị PMS được tính theo biểu thức sau:
PMS = (KS1 x KS2 x KS3 x KS4)2 (3.17)
Trong đó: KS1 xét đến hiệu quả che chắn cho cơng trình của hệ thống bảo vệ chống sét hoặc các biện pháp bảo vệ tại biên của vùng bảo vệ chống sét 0/1; KS2 xét
đến hiệu quả che chắn cho cơng trình của hệ thống bảo vệ chống sét hoặc các biện
pháp bảo vệ tại biên của vùng bảo vệ chống sét X/Y (X>0, Y>1); KS3 xét đến đặc tính quyết định bởi cách đi dây bên trong; KS4 xét đến điện áp chịu xung của thiết bị bảo
vệ.
d. Những thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối với cơng trình (S3):
1- Thành phần rủi ro liên quan đến tổn thương về con người do điện giật (D1):
RU = NL x PU x LU (3.18)
Cho mỗi đường dây, giá trị NL được tính như sau:
NL = NG x AL x Cl x CE x CT x 10-6 (lần/km2/năm) (3.19)
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km2/năm); AL là vùng tập trung tương đương
do sét đánh trực tiếp vào đường dây (m2); Cl là hệ số lắp đặt đường dây, Bảng 6 - Phụ lục 1; CT là hệ số về loại đường dây, Bảng 7 - Phụ lục 1; CE là hệ số môi trường xung
quanh, Bảng 8 - Phụ lục 1.
NCS: Lê Quang Trung 36
AL = 40 x LL (m2) (3.20)
Trong đó: LL là chiều dài của đường dây tính từ nút sau cùng.
- Giá trị xác suất PU cho ảnh hưởng đến sự sống bên trong cơng trình do sét
đánh vào đường dây lan truyền vào bên trong cơng trình phụ thuộc vào đặc điểm hay những biện pháp bảo vệ của đường dây, giá trị điện áp chịu xung của thiết bị bên trong mà đường dây kết nối vào.
Giá trị PU được tính theo biểu thức sau:
PU = PTU x PEB x PLD x CLD (3.21)
Trong đó: PTU phụ thuộc vào những biện pháp bảo vệ chống lại điện áp tiếp
xúc như những thiết bị bảo vệ hay những cảnh báo nguy hiểm,…Bảng 9, Phụ lục 1;
PEB phụ thuộc vào những liên kết đẳng thế và cấp độ bảo vệ chống sét cùng với những
SPD được thiết kế, Bảng 10 - Phụ lục 1; PLD là xác suất xảy ra sự cố hệ thống bên
trong do sét đánh vào đường dây và phụ thuộc vào đặc điểm đường dây Bảng 11 -
Phụ lục 1; CLD là hệ số phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ đường dây, nối đất và điều
kiện cách ly của đường dây, Bảng 5 - Phụ lục 1.
2- Thành phần rủi ro liên quan đến thiệt hại vật chất (D2):
RV = NL x PV x LV (3.22)
Giá trị xác suất PV do sét đánh vào đường dây dịch vụ đi vào cơng trình gây
thiệt hại vật chất và nó phụ thuộc vào đặc điểm bảo vệ đường dây, điện áp chịu xung của hệ thống bên trong kết nối với đường dây, điều kiện cách ly, có hay khơng lắp đặt những SPD.
Giá trị PV được tính theo biểu thức sau:
PV = PEB x PLD x CLD (3.23)
Với giá trị PEB Bảng 10 - Phụ lục 1, PLD Bảng 11- Phụ lục 1; CLD Bảng 5- Phụ
NCS: Lê Quang Trung 37
3- Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong cơng trình (D3):
RW = NL x PW x LW (3.24)
Giá trị xác suất PW do sét đánh vào đường dây dịch vụ đi vào cơng trình gây
ra sự cố cho những hệ thống bên trong phụ thuộc vào đặc điểm bảo vệ đường dây, điện áp chịu xung của hệ thống bên trong, điều kiện cách ly, sự phối hợp lắp đặt các SPD.
Giá trị PW được tính theo biểu thức sau:
PW = PSPD x PLD x CLD (3.25)
Với giá trị PSPD Bảng 4 - Phụ lục 1, PLD Bảng 11 - Phụ lục 1; CLD Bảng 5 -Phụ