Việc kiểm tra và bảo trì hệ thống chống sét rất là quan trọng bởi vì sau một thời gian hoạt động, cấu trúc của chúng cĩ thể bị thay đổi do ảnh hưởng của thời tiết, khí quyển, do sét đánh. Tính chất cơ và điện của hệ thống phải được bảo trì để đạt những yêu cầu của tiêu chuẩn này.
1. Sự kiểm tra ban đầu :
Sau khi lắp đặt hệ thống chống sét, cần thực hiện các biện pháp kiểm tra sau:
Đầu thu sét phải cao ít nhất 2m so với mặt bằng cơng trình cần bảo vệ.
Vật liệu và kích thước của dây dẫn sét phải phù hợp với tiêu chuẩn này.
Đường đi của dây dẫn sét và vị trí của hệ thống nối đất, nối cân bằng thế phải đúng như yêu cầu trong tiêu chuẩn này.
Tất cả các thành phần trong hệ thống chống sét phải được lắp đặt chắc chắn và an tồn.
Tìang 45 Điện trở tiếp đất của hệ thống phải phù hợp.
Hệ thống nối đất phải được liên kết nhau.
2. Chu kỳ kiểm tra :
Chu kỳ kiểm tra phụ thuộc vào cấp bảo vệ.
Cấp bảo vệ Kiểm tra bình thường Kiểm tra tăng cường
Bảo vệ cấp I 2 năm 1 năm
Bảo vệ cấp II 3 năm 2 năm
Bảo vệ cấp III 3 năm 2 năm
Khi cơng trình cĩ sự sửa chữa, thay đổi thì phải kiểm tra lại hệ thống chống sét theo yêu cầu của tiêu chuẩn này. Sau khi bị sét đánh, hệ thống cũng phải được kiểm tra lại.
3. Quá trình kiểm tra :
Quá trình kiểm tra phải bảo đảm các yêu cầu sau :
Các cấu trúc bổ sung của cơng trình khơng nằm ngồi vùng bảo vệ.
Sự cung cấp điện khơng bị ảnh hưởng và phù hợp.
Hệ thống mối nối và khớp nối phải chắc chắn và đúng tiêu chuẩn.
Khơng cĩ phần nào của hệ thống chống sét bị ăn mịn quá mức qui định.
Khoảng cách an tồn và hệ thống nối đất cân bằng thế phù hợp.
Sự cung cấp điện liên tục phải đảm bảo.
Điện trở tiếp đất phải đạt yêu cầu.
4. Báo cáo kiểm tra :
Sau khi kiểm tra hệ thống chống sét, phải tiến hành báo cáo đầy đủ chi tiết các hạng mục và biện pháp kiểm tra.
5. Bảo trì hệ thống :
Tất cả những hư hỏng của hệ thống phải được gia cố và sửa chữa phù hợp càng sớm càng tốt.
Tìang 46 Chương 3 THIẾT BỊ CHỐNG SÉT CỦA HÃNG INDELEC I. KIM THU SÉT : 1. Kim Franklin :
Kim Franklin của hãng INDELEC cĩ mũi nhọn, mảnh. Kim này được làm bằng đồng mạ crơm hay thép khơng rỉ, với nhiều kích cỡ từ 1,3 - 2,3m.
Ngồi ra cịn cĩ các kiểu kim đặc biệt: TD inox dành cho ống khĩi, “Jupiter” dành cho chống sét cho các chong chĩng cao, cột angten, hoặc các cột cao.
2. Kim PREVECTRON : a. Cấu tạo :
Tìang 47 Thiết bị chống sét tạo tia tiên đạo bao gồm :
Kim thu sét trung tâm bằng đồng điện phân hoặc thép khơng rỉ, kim này cĩ tác dụng tạo một đường dẫn dịng 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 2m.
Hộp bảo vệ bằng đồng hoặc thép khơng rỉ, cĩ tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bên trong. Hộp này gắn vào kim thu sét trung tâm.
Thiết bị tạo ion, giải phĩng ion và tạo tia tiên đạo: đây là thiết bị cĩ tính năng đặc biệt của đầu thu sét PREVECTRON. Nhờ thiết bị này mà đầu thu sét PREVECTRON cĩ thể tạo ra một vùng bảo vệ rộng lớn với mức độ an tồn cao.
Hệ thống 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.
b. Nguyên tắc hoạt động :
Trong trường hợp giơng bão xảy ra, điện trường khí quyển gia tăng nhanh chĩng khoảng vài ngàn (vơn/mét), đầu thu sét PREVECTRON sẽ thu năng lượng điện trường khí quyển bằng hệ thống các điện cực phía dưới. Năng lượng này được tích trữ trong thiết bị ion hĩa. Trước khi xảy ra hiện tượng phĩng điện sét (mà ta 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 hĩa giải phĩng năng lượng đã tích lũy dưới dạng ion, tạo ra một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét .
c. Đặc điểm quá trình ion hĩa :
Quá trình ion hĩa được đặc trưng bởi các tính chất sau:
Tìang 48 Thiết bị ion hĩa cho phép ion phát ra trong khoảng thời gian rất ngắn và tại thời điểm thích hợp đặc biệt, chỉ vài phần của giây trước khi cĩ phĩng điện sét, do đĩ đảm bảo dẫn sét kịp thời, chính xác và an tồn.
Sự hình thành hiệu ứng Corona :
Sự xuất hiện của một số lượng lớn các electron tiên đạo cùng với sự gia tăng của điện trường cĩ tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng Corona.
Sự chuẩn bị trước một đường dẫn sét về phía trên :
Đầu thu sét PREVECTRON phát ra một đường dẫn sét chủ động về phía trên nhanh hơn bất cứ điểm nhọn nào gần đĩ. Do đĩ sẽ đảm bảo dẫn sét chủ động và chính xác. Trong phịng thí nghiệm, đặc điểm này được đặc trưng bằng đại lượng T, độ lợi về thời gian phát ra một đường dẫn sét về phía trên giữa đầu thu sét PREVECTRON và các loại kim loại thu sét thơng thường khác .
d. Phân loại :
Cĩ 5 loại đầu thu sét PREVECTRON (được phân chia theo cấu tạo và thời gian phát triển sớm của tia tiên đạo T µS ), mỗi loại được chia ra làm hai nhĩm khác nhau:
Loại cấu tạo bằng đồng: kim thu sét trung tâm và các điện cực được chế tạo bằng đồng đảm bảo thu và dẫn sét tốt.
Loại cấu tạo bằng thép khơng rỉ: kim thu sét trung tâm, các điện cực và hộp bảo vệ làm bằng thép khơng rỉ. Loại đầu thu sét này thích hợp với mơi trường ăn mịn và nơi cĩ nhiều bụi bặm.
Loại T(µS ) P (kg) S6.60 60 4,2 S4.50 50 4,0 S3.40 40 3,8 TS3.40 40 2,5 TS2.25 25 2,3 5. Vùng bảo vệ :
Vùng bảo vệ Rp của đầu kim thu sét PREVECTRON được tính theo cơng thức đã được định bởi tiêu chuẩn NFC 17-102 (7/1995)
Rp = h(2Dh)L(2DL) với h5m ( đối với h<5m : xem bảng )
Bán kính bảo vệ Rp phụ thuộc vào các thơng số sau :
Độ lợi về thời gian T của từng loại đầu kim PREVECTRON ( bảng trên ) từ đĩ tính được L theo cơng thức : L(m) = 106 . T(s)
Cấp bảo vệ (I,II hoặc III) tùy theo yêu cầu của từng loại cơng trình và được xác định theo phụ lục B của tiêu chuẩn NFC 17-102.
+ Cấp bảo vệ cao nhất ( cấpI) : D = 20m + Cấp bảo vệ trung bình ( cấp II ) : D = 45m
Tìang 49 + Cấp bảo vệ tiêu chuẩn ( cấp III ): D = 60m
Chiều cao thực của cột thu lơi tính từ mặt bằng phải bảo vệ là h. Từ đĩ ta cĩ bảng bán kính bảo vệ cho từng loại đầu thu sét, đối với từng cấp bảo vệ.
Cấp I: D = 20m h(m) 2 3 4 5 6 7 8 10 15 20 S6.60 31 47 63 79 79 79 79 79 80 80 S4.50 27 41 55 68 69 69 69 69 70 70 S3.40 23 35 46 58 58 58 59 59 60 60 TS3.40 23 35 46 58 58 58 59 59 60 60 TS2.25 17 25 34 42 43 43 43 44 45 45 Cấp II : D = 45m h(m) 2 3 4 5 6 7 8 10 15 20 S6.60 39 58 78 97 97 98 99 101 102 105 S4.50 34 52 69 86 87 87 88 90 92 95 S3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85 TS3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85 TS2.25 23 34 46 57 58 59 61 63 65 70 Cấp III : D = 60m h(m) 2 3 4 5 6 7 8 10 15 20 S6.60 43 64 85 107 107 108 109 113 119 120 S4.50 38 57 76 95 96 97 98 102 109 110 S3.40 33 50 67 84 84 85 87 92 99 100 TS3.40 33 50 67 84 84 85 87 92 99 100 TS2.25 26 39 52 65 66 67 69 75 84 85 6. Các ưu điểm : Bán kính bảo vệ rộng.
Khả năng bảo vệ cơng trình ở mức cao.
Tự động hoạt động hồn tồn, khơng cần nguồn điện cung cấp, khơng cần bảo trì.
Nối đất đơn giản nhưng tin cậy, hoạt động tin cậy, an tồn.
II. DÂY DẪN SÉT :
Dây dẫn sét cĩ nhiệm vụ dẫn dịng sét từ đầu thu sét xuống hệ thống nối đất. Dây dẫn sét nên đặt bên ngồi cơng trình, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt .Dây dẫn sét của hãng Indelec cĩ 3 dạng chính: dẹp, trịn hay cáp bện nhiều sợi.
Dây dẹp : cĩ kích thước từ 30 x 2 30 x 3,5(mm) tùy thuộc vào loại dây như dây đồng mạ thiếc, dây nhơm, dây thép khơng rỉ hay thép mạ.
Tìang 50 Dây đồng trần điện phân mạ thiếc cĩ tính chất dẫn tốt và thường dùng
cho mơi trường ăn mịn cao.
Dây thép khơng rỉ dùng cho mơi trường ăn mịn cao.
Dây nhơm được dùng khi cần gắn lên bề mặt tường, vỏ bọc cơng
trình bằng nhơm.
Dây trịn: cĩ đường kính từ 8 đến 10mm phụ thuộc vào loại dây dẫn như dây đồng đỏ, dây đồng mạ thiếc, dây thép khơng rỉ, thép mạ hay dây nhơm.
Dây cáp: bằng đồng hay đồng mạ thiếc và đều được bọc cách điện. Tùy theo điều kiện cơng trình và mơi trường mà các loại dây dẫn xuống được chọn.
III. THIẾT BỊ NỐI ĐẤT :
Thiết bị chính của hệ thống nối đất là một thiết bị nối dạng “ chân chim” và các điện cực đất :
Thiết bị nối “chân chim” gồm 3 thanh dài 6 -7m với các gĩc ở giữa là 450 , và các mối nối được thực hiện sao cho khĩ cĩ thể bị phá hủy bởi thời gian. Thiết bị này làm bằng thép mạ đồng.
Cọc nối đất được nối vào “ chân chim”. Cọc nối đất chủ yếu làm bằng thép cứng phủ đồng bên ngồi ( dây tối thiểu 0,25mm) để tiếp xúc tốt với đất. Các cọc dài từ 1,5 đến 2,1m, đường kính 15 – 20 mm, khi cần cọc dài hơn cĩ thể nối nhiều cọc lại với nhau nhờ các măng _ xơng bằng đồng coni tiếp xúc hồn tồn với cọc. Để nối hệ thống nối đất và dây dẫn sét cĩ thể hàn hoặc dùng các kẹp bằng đồng thau.
Cọc nối đất “tích cực” là loại cọc được dùng khi mơi trường đất cĩ điện trở suất cao. Trong các cọc này người ta đổ đầy hĩa chất và hĩa chất này sẽ tản dần vào đất cĩ tác dụng làm giảm điện trở đất, hĩa chất này cĩ thể dễ dàng làm đầy trở lại khi đã hết.
Tìang 51 Ngồi các thành phần chính nêu trên, trong hệ thống nối đất cịn cĩ các bộ phận khác với mục đích kiểm tra an tồn :
Tìang 52 Nối kiểm tra: được làm bằng đồng thau, dùng để tách riêng dây dẫn sét và hệ thống nối đất nhờ đĩ cĩ thể đo chính xác điện trở hệ thống nối đất. Nối kiểm tra được đặt cao 2m kể từ mặt đất.
Ống bảo vệ: bảo vệ khoảng dây dẫn sét, nối kiểm tra và mặt đất, tránh khỏi các va chạm và cĩ thể gây hư hỏng cho dây dẫn sét. Ống này thường được làm bằng thép mạ nĩng hay thép khơng rỉ.
Hộp quan sát: dùng để kiểm tra sự kết nối giữa dây dẫn sét và hệ thống nối đất.
Lưới nối đất dùng thay cho hệ thống cọc nối đất khi thực hiện nối đất trong vùng đất khơng cho phép cọc đĩng sâu.
IV. MÁY ĐẾM SÉT : 1. Máy đếm sét song song : 1. Máy đếm sét song song :
Máy này được thiết kế để đếm những cú sét thực sự xảy ra cho một kiến trúc kim loại (thép, sườn nhà bằng sắt... ) hay cho một hệ thống dây dẫn sét. Nĩ cĩ thể đếm những cú sét mà khơng cần nối với dây dẫn xuống của cột thu lơi và thậm chí khơng cĩ cả cột thu sét. Máy này lợi dụng hiệu điện thế cảm ứng tạo ra trong khi dịng điện sét chạy qua kiến trúc kim loại hay dây dẫn xuống để tạo năng lượng cho máy đếm.
Máy được đếm song song với cấu trúc kim loại nhờ hai dây nối với máy, vị trí hai điểm nối này cách nhau ít nhất là 2m.
2. Máy đếm sét nối tiếp :
Máy đếm sét nối tiếp được thiết kế để đếm và trình bày thơng số những cú sét mà một hệ thống chống sét nhận được.
Máy được lắp nối tiếp với dây dẫn sét, máy dùng dịng điện cảm ứng trong mạch phụ để chỉ thị bộ phận hiển thị. Máy đơn giản và chắc chắn cĩ dải hoạt động rộng từ 0,3 - 100KA, máy được dùng khơng chỉ cho các thiết kế mới mà cịn cho cả các thiết kế cũ.
Lắp đặt máy đếm sét nối tiếp bằng cách ngắt ở giữa dây dẫn xuống một khoảng dài 12cm, máy được mắc nối tiếp vào giữa bằng các mối nối thích hợp.
V. THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN :
Sự cảm ứng quá điện áp, quá trình quá độ do bởi sét đánh, các hậu quả của đĩng ngắt mạch, của sự cố lưới điện … và nhiều hiện tượng khác do con người tạo ra cĩ thể là một trong nhiều nguyên nhân làm hư hỏng các trang thiết bị động lực, các mạng máy tính, các thiết bị trong mạng lưới viễn thơng … mà trong vấn đề vận hành rất khĩ phát hiện. Sơ bộ, qua thống kê thấy rằng khoảng 70% hư hỏng do sét gây ra là do sét đánh lan truyền hay quá điện áp cảm ứng theo đường cấp nguồn và đường tín hiệu. Do việc chống sét lan truyền chưa được quan tâm một cách đầy đủ dẫn đến thiệt hại do sét lan truyền gây ra rất lớn. Vì vậy việc đề ra các giải pháp và cung cấp các thiết bị chống sét lan truyền theo cơng nghệ mới là cấp bách và cần thiết.
Tìang 53 Sĩng quá điện áp cĩ dạng sĩng xung gia tăng đột ngột (do sét hay do các thao tác đĩng cắt trên lưới), dĩ đĩ cĩ khả năng gây hư hỏng các thiết bị điện đặc biệt là các thiết bị điện tử rất nhạy cảm.
Năng lượng trong một sĩng dao động như vậy cĩ thể giảm xuống nhờ hai lớp: cắt và lọc sĩng.
Lớp cắt sĩng năng lực cao (VGA hay DP) đặt ở tuyến đầu sĩng làm giảm phần lớn năng lượng của sĩng.
Điện áp dư sau khi qua lớp thứ nhất sẽ được giảm đến giới hạn cho phép của thiết bị phía sau nhờ lớp lọc sĩng dùng biến trở (DG và DGT).
2. Các loại thiết bị :
Máy VGA :
Loại này được thiết kế để bảo vệ trạm điện một pha hay ba pha trong truyền tải áp thấp để chống lại sự tăng áp phát sinh trong mạng do những cú sét trực tiếp hay gián tiếp hoặc do các thao tác đĩng cắt (ký sinh cơng nghiệp).
Sự bảo vệ thực hiện qua trung gian mơt khe phĩng điện cách điện cao lắp song song với một biến trở oxit kẽm. Những sĩng ở mức 10 KA đi qua biến trở được truyền xuống đất và những sĩng với cường độ lớn hơn 100 KA nhờ sự hoạt động của khe phĩng điện, nhờ đĩ mà khơng gây hư hỏng máy. Điện áp dư của máy khoảng 2,5 KV cho dịng điện phĩng là 5 KA (sĩng 8/20). Máy chống sét VGA với khả năng tản mạnh cĩ thể dùng làm thành phần đầu của thiết bị phịng chống quá điện áp bậc thang (thác nước) được thực hiện kết hợp với chống sét kiểu DG hay DGT. Thiết bị được bảo vệ L N Sơ đồ mạng một pha Thiết bị được bảo vệ N Sơ đồ mạng ba pha L1 L2 L3
Tìang 54 Chi tiết kỹ thuật :
Loại VGA/2 (mạng1pha
220V)
VGA/4 (3pha 380/400V)
Mã 8302 8304
Tuân theo qui tắc CEI 99,1
Chế độ điện áp tối đa cho phép 280V/50 Hz hoặc 275V/400 Hz