Đề tài Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp cho trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh

ĐỀ TÀI Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp cho trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM Giáo viên hướng dẫn : Họ tên sinh viên : Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 1 T LÔØI MÔÛ ÑAÀU Trong coâng cuoäc ñoåi môùi, xaây döïng vaø phaùt trieån cuûa ñaát nöôùc ta, ngaøy caøng coù nhieàu coâng trình xaây döïng, nhaø maùy moïc leân naâng cao ñôøi soáng vaät chaát vaø tinh thaàn cho nhaân daân. Beân caïnh söï öu ñaõi cuûa thieân nhieân cho con ngöôøi cuõng keøm theo söï khaéc nghieät cuûa noù. Trong ñoù seùt laø moät hieän töôïng töï nhieân coù theå gaây nguy hieåm ñeán tính maïng con ngöôøi vaø taøi saûn. Vì vaäy, ngoaøi vieäc xaây döïng caùc coâng trình chuùng ta caàn phaûi coù bieän phaùp baûo veä traùnh ñöôïc thieät haïi do seùt gaây ra. Naêm 1752 nhaø baùc hoïc ngöôøi Myõ laø Benjamin Franklin ñaõ khaùm phaù ra nguyeân taéc cô baûn trong vieäc phoøng choáng seùt tröïc tieáp laø duøng coät nhoïn (kim Franklin) ñeå thu seùt vaø daãn seùt xuoáng ñaát, baûo veä caùc coâng trình xaây döïng. Tuy nhieân, kim Franklin cuõng coù nhöôït ñieåm laø phaïm vi baûo veä heïp , laøm vieäc khoâng tin caäy vaø khoâng hieäu quaû. Ngaøy nay, vôùi söï phaùt trieån cuûa KHKT, caùc nhaø khoa hoïc ñaõ nghieân cöùu vaø cheá taïo ñöôïc caùc thieát bò thu seùt hieäu quaû hôn. Trong taäp kuaän aùn naøy xin trình baøy caùc lyù luaän cô baûn veà seùt vaø caùc phöông phaùp phoøng choáng seùt tröïc tieáp söû duïng coâng ngheä môùi bao goàm noäi dung laø: - Toång quan veà seùt vaø caùc phöông phaùp phoøng choáng seùt tröïc tieáp. - Giôùi thieäu heä thoáng choáng seùt System 3000 (cuûa haõng GLT – Uùc) vaø caùc phaàn meàm lieân quan. - Thieát keá heä thoáng choáng seùt tröïc tieáp cho tröôøng ÑH Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP. HCM. Sinh vieân thöïc hieän CAO MINH TRIEÁ Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 2 CHÖÔNG I : TOÅNG QUAN VEÀ SEÙT VAØ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP PHOØNG CHOÁNG SEÙT . A. TOÅNG QUAN: Nöôùc Vieät Nam ta thuoäc vuøng khí haäu nhieät ñôùi, noùng vaø aåm thuaän lôïi cho vieäc hình thaønh maây doâng vaø seùt. Ngaøy nay, khi neàn kinh teá ñaát nöôùc phaùt trieån tình hình xaây döïng cuõng phaùt trieån raàm roä, nhieàu toaø cao oác, khu coâng nghieäp ra ñôøi, do ñoù vieäc phoøng choáng seùt laø moät vaán ñeà caàn ñöôïc quan taâm. Ñeå thieát keá ñöôïc heä thoáng choáng seùt cho moät coâng trình caàn phaûi coù söï hieåu bieát cô baûn veà ñieän khí quyeån, caùc hieän töôïng phoùng ñieän trong khí quyeån (cuõng nhö caùc hieän töôïng phoùng ñieän giöõa ñaùm maây vôùi maët ñaát). 1/ Quaù trình phoùng ñieän cuûa seùt: 1.1/ Söï hình thaønh maây doâng vaø seùt: Doâng laø hieän töôïng xaõy ra chuû yeáu vaøo muøa haï lieân quan ñeán söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa ñoái löu nhieät vaø caùc nhieãu ñoäng khí quyeån. Doâng ñöôïc ñaët tröng bôûi söï xuaát hieän nhöõng ñaùm maây doâng hay maây tích vuõ (Cumulonimbus) coù ñoä daày töø 10 ÷ 16 Km, tích tuï moät löôïng nöôùc vaø taïo ra nhöõng ñieän theá cöïc maïnh. Trong thöïc teá söï hình thaønh caùc côn doâng gaén lieàn vôùi söï xuaát hieän cuûa nhöõng luoàng khoâng khí khoång loà töø maât ñaát boác leân. Caùc luoàng khoâng khí naøy ñöôïc hình thaønh do söï ñoát noùng bôûi aùnh saùng maët trôøi, ñaëc bieät ôû caùc vuøng cao (doâng nhieät) hoaëc do söï gaëp nhau cuûa nhöõng luoàng khoâng khí noùng aåm vôùi khoâng khí laïnh (doâng Front). Sau khi ñaõ ñaït ñöôïc ñoä cao nhaát ñònh (khoaûng vaøi ki-loâ- met trôû leân – vuøng nhieät ñoä aâm), luoàng khoâng khí aåm naøy bò laïnh ñi – hôi nöôùc ngöng tuï thaønh nhöõng gioït nhoû li ti hay caùc tinh theå baêng vaø taïo thaønh nhöõng ñaùm maây doâng. Ñaõ töø laâu ngöôøi ta khaúng ñònh veà nguoàn taïo ra ñieän tröôøng giöõa caùc ñaùm maây doâng vaø maët ñaát chính laø nhöõng ñieän tích tích tuï treân caùc haït nöôùc li ti vaø caùc tinh theå baêng cuûa caùc daùm maây doâng ñoù. Qua nhieàu laàn ño ñaït thöïc nghieäm, ngöôøi ta thaáy raèng khoaûng 80 ÷ 90% phaàn döôùi caùc ñaùm maây doâng chuû yeáu chöùa ñieän tích aâm, töø ñoù caûm öùng treân maët ñaát nhöõng ñieän tích döông töông öùng vaø taïo neân moät tuï ñieän khoâng khí khoång loà. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 3 Hình 1.1: Söï phaân boá ñieän tích giöõa caùc ñaùm maây vaø maët ñaát. Hình treân (hình 1.1) cho ta thaáy söï phaân boá ñieän tích trong moät ñaùm maây vaø treân maët ñaát. Khi phaàn döôùi cuûa ñaùm maây mang ñieän tích aâm bò huùt veà phía maây mang ñieän tích döông treân maët ñaát, vaät naøo treân maët ñaát caøng cao thì khoaûng caùch giöõa vaät vaø ñaùm maây caøng nhoû vaø lôùp khoâng khí ngaên caùch giöõa vaät vaø maây caøng nhoû cuõng nhö lôùp ngaên caùch caùc ñieän tích traùi daáu caøng moûng. Ôû nhöõng nôi naøy seùt deã ñaùnh xuoáng maët ñaát. Khi ñeán gaàn nhaø cao, caây cao thì maây doâng mang ñieän tích aâmhuùt caùc ñieän tích döông laøm cho chuùng taäp trung laïi ôû moät ñieåm cao nhaát: treân maùi nhaø, ngoïn caây,…(coøn goïi laø hieäu öùng muõi nhoïn). Neáu ñieän tích maây lôùn thì treân maùi nhaø, ngoïn caây,… cuõng taäp trung moät ñieän tích lôùn. Ñeán moät möùc ñoä naøo ñoù ñoä lôùn cuûa caùc ñieän tích traùi daáu noùi treân seõ taïo neân moät söï cheânh leäch ñieän theá ñeå ñaùnh thuûng lôùp khoâng khí ngaên caùch noù vôùi maët ñaát (cöôøng ñoä ñieän tröôøng ôû maët ñaát luùc naøy khoaûng 25 ÷ 30kV/cm), luùc naøy xaõy ra hieän töôïng phoùng ñieän giöõa ñaùm maây doâng vaø maët ñaát. Hình 2.1 : Söï phaùt sinh cuûa seùt trong ñaùm maây doâng. Seùt thöïc chaát laø moät daïng phoùng tia löûa ñieän trong khoâng khí vôùi khoaûng phoùng ñeän raát lôùn. Chieàu daøi trung bình cuûa keânh seùt khoaûng töø 3 ÷ 5 Km. Phaàn lôùn chieàu daøi ñoù phaùt trieån trong ñaùm maây doâng. Quaù trình phoùng ñieän cuûa seùt töông töï quaù trình phoùng ñieän tia löûa trong ñieän tröôøng raát khoâng ñoàng nhaát vôùi khoaûng caùch phoùng ñieän lôùn. 1.2/ Caùc giai ñoaïn phoùng ñieän cuûa seùt: Ban ñaàu xuaát phaùt töø maây doâng moät daõi saùng môø keùo daøi töøng ñôït giaùn ñoaïn veà phía maët ñaát vôùi toác ñoä trung bình khoaûng 105 ÷ 106 m/s , ñoù laø giai ñoaïn phoùng ñieän tieân ñaïo theo töøng ñôït. Keânh tieân ñaïo laø moät doøng Plasma maät ñoä ñieän tích khoâng cao laém, khoaûng 1013÷1014 ion/m3. Moät phaàn ñieän tích aâm cuûa maây doâng traøn vaøo keânh vaøphaân boá töông ñoái ñeàu doïc theo chieàu daøi cuûa noù (Hình 1.3a). Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 4 Thôøi gian phaùt trieån cuûa keânh tieân ñaïo moãi ñôït keùo daøi khoaûng 1s (moãi ñôït keânh tieân ñaïo keùo daøi theâm trung bình vaøi chuïc meùt). Thôøi gian taïm ngöng phaùt trieån giöõa hai ñôït lieân tieáp khoaûng töø 30 ÷ 90 m. Hình 3.1: Caùc giai ñoaïn phoùng ñieän seùt vaø bieán thieân cuûa doøng ñieän seùt theo thôøi gian. a. Giai ñoaïn phoùng ñieän tieân ñaïo. b. Tieân ñaïo ñeán gaàn maët ñaát hình thaønh khu vöïc ion hoaù maõnh lieät. c. Giai ñoaïn phoùng ñieän ngöôïc hay phoùng ñieän chuû yeáu. d. Phoùng ñieän chuû yeáu keát thuùc. Ñieän tích aâm toång töø maây traøn vaøo keânh tieân ñaïo baèng: Q = σ.L Vôùi: σ laø maät ñoä ñieän tích. L laø chieàu daøi keânh. Ñieän tích naøy thöôøng chieám khoaûng 10% löôïng ñieän tích chaïy vaøo ñaát trong moät laàn phoùng ñieän seùt. Döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng taïo neân bôûi ñieän tích cuûa maây doâng vaø ñieän tích trong keânh tieân ñaïo, seõ coù söï taäp trung ñieän tích traùi daáu (thöôøng laø ñieän tích döông) treân vuøng maët ñaát phía döôùi ñaùm maây doâng. Neáu vuøng ñaât phía döôùi baèng phaúng vaø coù ñieän daãn ñoàng nhaát thì nôi ñieän tích caûm öùng taäp trung seõ naèm tröïc tieáp döôùi keânh tieân ñaïo. Neáu vuøng ñaát phía döôùi coù ñieän daãn khaùc nhau thì ñieän tích seõ taäp trung chuû yeáu ôû vuøng keá caän, nôi coù ñieän daãn cao nhö vuøng quaëng kim loaïi, vuøng ñaát aåm, ao hoà, soâng ngoøi, vuøng nöôùc ngaàm, keát caáu kim loaïi caùc nhaø cao taàng, coät ñieän, caây cao bò öôùt,… nhöõng nôi ñoù seõ laø nôi ñoå boä cuûa seùt. Cöôøng ñoä ñieän tröôøng ôû ñaàu keânh tieân ñaïo trong phaàn lôùn giai ñoaïn phaùt trieån cuûa noù (trong maây doâng) ñöôïc xaùc ñònh bôûi ñieän tích baûn thaân cuûa keânh vaø cuûa ñieän tích tích tuï ôû ñaùm maây. Ñöôøng ñi cuûa Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 5 keânh tieân ñaïo naøy khoâng phuï thuoäc vaøo tình traïng cuûa maët ñaát. Chæ khi keânh tieân ñaïo coøn caùch maët ñaát moät ñoä cao ñònh höôùng naøo ñoù thì môùi thaáy roõ daàn aûnh höôûng söï taäp trung ñieän tích ôû maët ñaát vaø ôû caùc vaät theå daãn ñieän nhoâ khoûi maët ñaát vôùi höôùng phaùt trieån tieáp tuïc cuûa keânh theo höôùng coù cöôøng ñoä ñieän tröôøng lôùn nhaát. Ôû nhöõng nôi vaät daãn coù ñoä cao (nhaø cao taàng, coät aêng ten, ñaøi phaùt thanh,…) töø ñænh cuûa noù nôi ñieän tích traùi daáu taäp trung nhieàu seõ ñoàng thôøi xuaát hieän ion hoùa taïo neân doøng tieân ñaïo phaùt trieån höôùng leân ñaùm maây doâng. Chieàu daøi cuûa keânh tieân ñaïo töø döôùi leân treân taêng theo ñoä cao cuûa vaät daãn vaø taïo ñieàu kieän deã daøng cho söï ñònh höôùng cuûa seùt vaøo vaät daãn ñoù. Khi keânh tieân ñaïo xuaát phaùt töø maây doâng tieáp caän maët ñaát hay tieáp caän keânh tieân ñaïo ngöôïc chieàu thì baét ñaàu giai ñoaïn phoùng ñieän ngöôïc laïi hay phoùng ñieän chuû yeáu (töông töï nhö caùc quaù trình phoùng ñieän ngöôïc trong chaát khí ôû ñieän tröôøng khoâng ñoàng nhaát (Hình 1.3b) . Trong khoaûng caùch khí coøn laïi giöõa ñaàu keânh tieân ñaïo vaø maët ñaát, cöôøng ñoä ñieän tröôøng taêng cao gaây neân ion hoùa maõnh lieät daãn ñeán hình thaønh moät doøng Plasma coù maät ñoä ñieän tích töø 1016 ÷ 1019 ion/m3 cao hôn nhieàu so vôùi maät ñoä ñieän tích cuûa tia tieân ñaïo, ñieän daãn cuûa noù taêng leân haøng traêm laàn ñieän tích caûm öùng töø maët ñaát traøn vaøo doøng ngöôïc vaø thöïc teá ñaàu doøng mang ñieän theá cuûa ñaát laøm cho cöôøng ñoä tröôøng ñaàu doøng taêng leân gaây ion hoùa maõnh lieät vaø cöù nhö vaäy doøng Plasma ñieän daãn cao tieáp tuïc phaùt trieån ngöôïc leân treân theo ñöôøng choïn saün cuûa keânh tieân ñaïo. Toác ñoä phaùt trieån cuûa keânh tieân ñaïo phoùng ngöôïc raát cao vaøo khoaûng 0,5.107 ÷ 1,5.108m/s (baèng 0,05 ÷ 0,5 laàn vaän toác aùnh saùng) töùc laø nhanh gaáp treân traêm laàn toác ñoä phaùt trieån cuûa keânh tieân ñaïo höôùng xuoáng. Vì maät ñoä ñieän tích cao ñoát noùng maõnh lieät neân tia phoùng ñieän chuû yeáu saùng choùi coøn goïi laø chôùp. Ñaët ñieåm quan troïng nhaát cuûa phoùng ñieän chuû yeáu laø cöôøng ñoä doøng ñieän lôùn. Goïi V laø toác ñoä cuûa phoùng ñieän , σ laø maät ñoä ñieän tích thì doøng ñieän seùt seõ ñaït giaù trò cao nhaát (Hình 1.3c): is = σV. Khi keânh phoùng ñieän chuû yeáu leân tôùi ñaùm maây thì soá ñieän tích coøn laïi cuûa maây seõ theo keânh phoùng ñieän chaïy xuoáng ñaát vaø cuõng taïo neân ôû choã seùt ñaùnh moät doøng ñieän coù trò soá nhaát ñònh giaûm nhanh töông öùng vôùi phaàn ñuoâi soùng (Hình 1.3d). Keát quaû quan traéc seùt cho thaáy phoùng ñieän seùt thöôøng xaõy ra nhieàu laàn keá tuïc nhau (trung bình laø 3 laàn, nhieàu nhaát coù theå ñeán vaøi chuïc laàn). Caùc laàn phoùng ñieän sau coù doøng tieân ñaïo phaùt trieån lieân tuïc (khoâng theo töøng ñôït nhö laân ñaàu), khoâng phaân nhaùnh vaø theo ñuùng quó ñaïo cuûa laàn ñaàu nhöng vôùi toác ñoä cao hôn (2.106m/s). Qua nghieân cöùu veà seùt, ngöôøi ta lyù giaûi ñöôïc söï phoùng ñieän nhieàu laàn cuûa seùt nhö sau: trong ñaùm maây doâng coù theå coù nhieàu trung taâm ñieän tích khaùc nhau ñöôïc hình thaønh do nhöõng luoàng khoâng khí xoaùy. Laàn phoùng ñieän ñaàu ñöoïc xaõy ra giöõa ñaát vaø trung taâm ñieän tích coù cöôøng ñoä ñieän tröôøng cao nhaát. Trong giai ñoaïn phoùng ñieän tieân ñaïo thì hieäu ñieän theá giöõa caùc trung taâm ñieän tích naøy vôùi trung taâm ñieän tích ñaàu tieân thöïc teá khoâng thay ñoåi vaø ít coù aûnh höôûng qua laïi vôùi nhau. Nhöng khi keânh phoùng ñieän chuû yeáu ñaõ leân ñeán maây thì trung taâm ñieän tích ñaàu tieân cuûa ñaùm maây thöïc teá mang ñieän theá cuûa ñaát laøm cho hieäu ñieän theá giöõa trung taâm ñaõ phoùng vôùi trung taâm ñieän tích laân caän taêng leân vaø coù theå daãn ñeán phoùng ñieän vôùi nhau. Khi ñoù thì keânh phoùng ñieän cuõ vaãn coøn moät ñieän theá daãn nhaát ñònh do söï khöû ion chöa hoaøn toaøn neân phoùng ñieän tieân ñaïo laàn sau theo ñuùng quyõ ñaïo ñoù, lieân tuïc vaø vôùi toác ñoä cao hôn laàn ñaàu. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 6 Hình 4.1: Quaù trình phaùt trieån cuûa phoùng ñieän seùt. a. Hình daùng quang hoïc ; b. Ñoà thò doøng ñieän. 2/ Caùc thoâng soá cuûa seùt: Doøng ñieän seùt ñöôïc xem nhö moät soùng xung coù daïng ñöôøng cong (Hình 5.1). Thöôøng trong khoaûng vaøi ba µs doøng ñieän taêng nhanh ñeán trò soá cöïc ñaïi taïo thaønh phaàn ñaàu soùng, sau ñoù giaûm chaäm töø 20 ÷ 100 µs taïo neân phaàn ñuoâi soùng. - Caùc tham soá chuû yeáu: + Bieân ñoä doøng seùt: laø giaù trò lôùn nhaát cuûa doøng ñieän seùt. + Thôøi gian ñaàu soùng (τñs ): laø thôøi gian maø doøng seùt taêng töø 0 ñeán giaù trò cöïc ñaïi. + Ñoä doác doøng ñieän seùt: a = dis/dt. + Ñoä daøi doøng seùt (τs): laø thôøi gian töø ñaàu doøng seùt ñeán khi doøng seùt giaûm ½ bieân ñoä. Hình 5.1: Daïng soùng doøng ñieän seùt. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 7 2.1/ Bieân ñoä doøng seùt vaø xaùc suaát xuaát hieän: Doøng ñieän seùt coù trò soá lôùn nhaát vaøo luùc keânh phoùng ñieän chuû yeáu ñeán trung taâm ñieän tích cuûa ñaùm maây doâng. Xaùc suaát xuaát hieän doøng ñieän seùt coù theå tính gaàn ñuùng theo coâng thöùc: + Cho vuøng ñoàng baèng: VI = e-is/60 = 10-is/60, hay lgVI = -is/60 (ñöôøng cong1). + Cho vuøng nuùi cao: VI = 10-is/30 , hay lgVI = -is/30 (ñöôøng cong 2) (VI laø xaùc suaát xuaát hieän doøng ñieän seùt, coù bieân ñoä lôùn hôn hoaëc baèng is). Chaúng haïn, xaùc suaát phoùng ñieän seùt coù bieân ñoä doøng seùt is ≥ 60KA : lgVI = -60/60 = -1 ⇒ VI = 0,1 = 10%. Coù nghóa laø trong toång soá laàn seùt ñaùnh chæ coù 10% soá laàn seùt coù bieân ñoä doøng ñieän seùt töø 60KA trôû leân. 2.2/ Ñoä d ác ñaàu soùng d øng ñieän seùt vaø xaùc suaát xuaát hieäno o : Ñeå ño ñoä doác doøng ñieän seùt ngöôøi ta duøng moät khung baèng daây daãn noái vaøo moät hoa ñieän keá. Khi seùt ñaùnh vaøo coät thu seùt vôùi ñoä doác a thì trong khung seõ caûm öùng leân moät söùc ñieän ñoäng baèng Mdis/dt (M laø heä soá hoå caûm giöõa daây daãn doøng ñieän seùt cuûa coät thu seùt vôùi khung). Ñieän aùp ñaàu ra cuûa khung: U = M(dis/dt)max. Ñoä doác lôùn nhaát cuûa doøng ñieän seùt chaïy qua coät: a = (dis/dt)max, (KA/µs). * Xaùc suaát xuaát hieän ñoä doác coù theå tính theo: + Cho vuøng ñoàng baèng: Va = e-a/15,7 = 10-a/36 + Cho vuøng nuùi cao: Va = 10-a/18 2.3/ Cöôøng ñoä hoaït ñoäng cuûa seùt: Cöôøng ñoä hoaït ñoäng cuûa doâng seùt ñöôïc xaùc ñònh baèng soá ngaøy doâng trong moät naêm vaø xem nhö trò soá trung bình qua nhieàu naêm quan saùt vaø ño ñaït ôû nhöõng ñòa phöông khaùc nhau. Soá laàn seùt ñaùnh luoân thay ñoåi trong moät ngaøy. Theo taøi lieäu “Höôùng daãn thieát keá baûo veä choáng seùt cho nhaø ôû vaø coâng trình – CH 305 – 69” cuûa Lieân Xoâ cuû ,soá laàn seùt ñaùnh trong moät naêm vaøo coâng trình (khi chöa coù heä thoáng baûo veä choáng seùt) ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: (S + 3hx)(L + 3hx)n N = 106 trong ñoù: S – chieàu roäng cuûa nhaø(coâng trình) , m. L – chieàu daøi cuûa nhaø(coâng trình), m. hx – chieàu cao tính toaùn cuûa nhaø(coâng trình), m. n – soá laàn seùt ñaùnh trung bình treân 1Km2 trong moät naêm xaõy ra ôû ñòa phöông xaây döïng nhaø(coâng trình). * Soá laàn seùt ñaùnh trung bình treân 1Km2 trong moät naêm: Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 8 Baûng 1.1: Soá giôø doâng trong naêm. Soá laàn seùt ñaùnh Trung bình. 20 – 40 40 – 60 60 – 80 80 – 100 > - 100 2,5 3,8 5 6,3 7,5 * Soá ngaøy doâng trung bình trong naêm ôû moät soá ñòa phöông cuûa Vieät Nam (theo soá lieäu cuûa toång cuïc khí töôïng thuûy vaên thoáng keâ): Baûng 2.1 : TT Ñòa phöông gaøy doâng/naê TT Ñòa phöông gaøy doâng/naê 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ròa - Vuõng taøu c thaùi - Thaùi nguyeân h ñònh - Qui nhôn h thuaän - Phan thieát baèng c laéc ng thaùp - Cao laõnh lai - Pleiku baéc - Baéc giang giang noäi - Laùng taây (Sôn taây) tónh höng - Haûi döông ng yeân Hoà Chí Minh aùnh hoøa - Nha trang n giang - Raïch giaù uù quoác chaâu g sôn cai m ñoàng - Ñaø laït nh haûi - Caø mau m haø - Nam ñònh 77,8 96,9 52,1 80,7 93,7 112,2 129,9 96,8 101,3 103,1 93,6 87,2 92,8 72,3 78,6 78,6 45,0 110,4 99,4 97,0 89,5 77,6 89,8 118,9 72,2 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 heä an - Vinh uù yeân - Tuy hoøa aûng bình - Ñoàng hôùi aûng nam - Ñaø naüng aûng ngaõi aûng ninh - Hoøn gai aûng trò - Ñoâng haø ng beù - Phöôùc long n la ninh ai bình anh hoùa öa thieân - Hueá n giang - Myõ tho vinh - Caøng long eân quang n baùi n ñaûo ôøng sa uù lieãn ng caùi m ñaûo uù thoï n bieân a 88,4 37,6 71,7 76,0 75,2 87,1 72,4 104,1 105,5 126,3 53,8 99,0 93,9 123,8 118,1 88,2 83,6 57,3 52,3 104,1 111,9 95,8 111,3 110,3 90,8 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 9 3/ Taùc haïi cuûa doøng ñieän seùt: - Khi moät coâng trình bò seùt ñaùnh tröïc tieáp doøng seùt seõ gaây taùc haïi veà cô , nhieät vaø ñieän töø. - Neáu caùc coâng trình noái lieàn vôùi caùc vaät daãn ñieän keùo daøi nhö : ñöôøng daây ñieän, daây ñieän thoaïi, ñöôøng raây, oáng nöôùc gas baèng kim loaïi,... nhöõng vaät daãn aáy coù theå mang ñieän theá cao töø xa ñeán khi chuùng bò seùt ñaùnh, gaây nguy hieåm cho ngöôøi vaø caùc thieát bò noái vôùi noù. - Caàn chuù yù laø ñieän aùp coù theå caûm öùng treân caùc vaät daãn (caûm öùng tónh ñieän, hoaëc caùc daây daãn ñieän taïo thaønh nhöõng maïch voøng caûm öùng ñieän töø). Khi coù phoùng ñieän seùt ôû gaàn ñieän aùp naøy coù theå leân ñeán haøng chuïc kV vaø do ñoù raát nguy hieåm. Nhö vaäy, seùt coù theå gaây nguy hieåm tröïc tieáp vaø giaùn tieáp caàn phaûi coù caùc phöông phaùp phoøng choáng seùt tröïc tieáp vaø giaùn tieáp höõu hieäu, giaûm thieåu caùc ruûi ro do seùt gaây ra. B. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP PHOØNG CHOÁNG SEÙT TRÖÏC TIEÁP : 1/ Khaùi nieäm chung: Ñeå choáng seùt ñaùnh tröïc tieáp cho ñeán nay thöôøng duøng heä thoáng thu seùt baèng coät thu loâi, ñoái vôùi caùc toøa nhaø coâng nghieäp, traïm, kieán truùc cao taàng,... boä phaän thu seùt coù theå duøng kim, daây, ñai hoaëc löôùi thu seùt. Yeâu caàu cuûa vieäc choáng seùt laø toaøn boä coâng trình ñöôïc baûo veä caàn phaûi naèm trong vuøng baûo veä cuûa heä thoáng thu seùt, heä thoáng naøy coù theå naèm ngay treân keát caáu coâng trình hay ñaët caùch ly tuøy thuoäc vaøo hoaøn caûnh vaø ñieàu kieän cuï theå. Song song vôùi vieäc choïn löïa heä thoáng thu seùt coøn löu yù ñeán vaán ñeà noái ñaát choáng seùt, noái ñaát baûo veä vaø noái ñaát choáng seùt caûm öùng. Phöông aùn choáng seùt ñöôïc choïn phaûi coù hieäu quûa choáng seùt cao, chi phí ñaàu tö xaây döïng ít nhaát vaø yeáu toá myõ quan cuõng caàn ñöôïc xem xeùt. Heä thoáng choáng seùt cô baûn goàm coù caùc ñieän cöïc (kim thu seùt) ñöôïc noái vôùi daây daãn xuoáng, daây daãn xuoáng laïi ñöôïc noái vôùi löôùi tieáp ñaát. Vai troø cuûa caùc ñieän cöïc trôû thaønh ñieåm muïc tieâu seùt choïn ñaùnh. Maïng daây daãn xuoáng seõ truyeàn naêng löôïng seùt xuoáng ñaát, coøn löôùi tieáp ñaát coù nhieäm vuï taûn naêng löôïng seùt vaøo trong ñaát. 2/ Choáng seùt theo phöông phaùp coå ñieån: 2.1. Kim thu seùt Franklin: - Vaøo naêm 1752 nhaø khoa hoïc ngöôøi Myõ Benjamin Franklin ñaõ phaùt hieän ra caùc nguyeân taéc choáng seùt cô baûn naøy. Caùc ñieän cöïc Franklin coù ñoä cao thay ñoåi töø 2m ñeán 3m hoaëc cao hôn. Caùc thanh Franklin naøy ñöôïc ñaët ôû nhieàu ñieåm treân noùc nhaø hoaëc ñænh coät cao. Coät thu seùt coù nhieàu kieåu khaùc nhau, veà caáu taïo bao goàm caùc boä phaän sau: + Kim thu seùt (1) + Coät gaén kim thu seùt (2) + Daây daãn truyeàn naêng löôïng seùt xuoáng ñaát (3) + Boä phaän noái ñaát (4). Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 10 Hình 6.1: Coät thu seùt. Kim thu ñöôïc laøm baèng theùp caùn vôùi nhieàu loaïi tieát dieän khaùc nhau, ñænh kim khoâng nhoû hôn 100mm2. Neáu theùp deïp beà daøy khoâng ñöôïc nhoû hôn 3,5mm. Neáu theùp oáng beà daøy thaønh oáng khoâng nhoû hôn 3mm. Chieàu daøi hieäu duïng cuûa kim khoâng ñöôïc nhoû hôn 200mm. Kim thu coù theå maï keõm, thieác, sôn daãn ñieän. Neáu coät laøm baèng kim loaïi coù theå duøng thaân coät ñeå laøm daây daãn seùt, coät laøm beâ toâng loõi theùp coù theå duøng theùp trong coät laøm daây daãn seùt, vaø ñoái vôùi nhöõng nhaø, coâng trình coù nhöõng caáu kieän baèng theùp hoaëc beâ toâng coát theùp thì coù theå duøng caùc phaàn kim loaïi cuûa caáu kieän ñeå laøm daây daãn seùt.Trong caùc tröôøng hôïp treân, phaàn kim loaïi duøng vaøo vieäc truyeàn daãn doøng ñieän seùt phaûi coù tieát dieän töø 100mm trôû leân (vôùi theùp) vaø phaûi baûo ñaûm lieân tuïc veà maët daãn ñieän. 2.2. Ñai vaø löôùi thu seùt: Ñai vaø löôùi thu seùt duøng ñeå choáng seùt ñaùnh thaúng coù theå laøm baèng theùp deïp hay troøn vôùi tieát dieän khoâng ñöôïc nhoû hôn 35mm2. Ñai hoaëc löôùi cho pheùp ñaët beân döôùi lôùp choáng thaám hay lôùp caùch nhieät cuûa noù. Cuõng coù theå ñaët keát hôïp kim ngaén leân löôùi thu seùt, khoaûng caùch trung bình giöõa caùc kim treân löôùi töø 6 ÷ 12m (vieàn theo chu vi maùi), kim duøng theùp troøn 12 ÷16mm coù chieàu cao khoaûng 0,5m. Hình 7.1: Löôùi thu seùt. 2.3. Daây thu seùt: Daây thu seùt ñöôïc duøng ñeå baûo veä cho nhöõng coâng trình coù daïng heïp vaø keùo daøi cuï theå nhö caùc ñöôøng daây daãn ñieän treân khoâng, coù chieàu daøi ñaùng keå. Daây thu seùt cuõng coù theå keát hôïp vôùi coät thu seùt ñeå baûo veä cho caùc traïm phaân phoái ñieän. Daây thu seùt phaûi laøm baèng theùp, tieát dieän daây khoâng ñöôïc nhoû hôn 50mm2 vaø khoâng ñöôïc lôùn hôn 75mm2 (theo TCN - 46 - 71). Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 11 Hình 8.1: Daây thu seùt. 2.4. Caùch xaùc ñònh vuøng baûo veä: + Phöông phaùp quaû caàu laên: Giöõa ñieän tích vaø cöôøng ñoä ñieän tröôøng taïi muõi tieân ñaïo seùt cuõng nhö giöõa ñieän tích vaø bieân ñoä doøng seùt coù moät moái quan heä. Töø moái quan heä naøy moät phöông phaùp ñöôïc ñöa ra vaøo cuoái thaäp nieân 70 nhaèm xaùc ñònh ñieåm seùt ñaùnh döïa treân cô sôû cuûa ñoä daøi khoaûng caùch phoùng ñieän, goïi laø phöông phaùp “Quaû caàu laên” vaø phöông phaùp naøy ñaõ ñöôïc ñöa vaøo tieâu chuaån cuûa Uùc AS 1768 - 1991. Ngöôøi ta giaû thieát muõi tieân ñaïo seùt ôû ñieåm giöõa (taâm) moät quaû caàu coù baùn kính baèng ñoä daøi cuûa khoaûng caùch phoùng ñieän, nhö vaäy seõ coù nhöõng ñieåm beà maët quaû caàu chaïm vôùi maët ñaát hoaëc caùc boä phaän treân beà maët ñaát, nhöõng ñieåm chaïm ñoù coù theå laø nhöõng ñieåm seùt ñaùnh, cuõng coù caùc vuøng beà maët quaû caàu khoâng theå chaïm ñeán, ñieàu naøy ñöôïc minh hoïa treân hình 9.1 Quaû caàu naøy coù baùn kính khoaûng 45m ñoái vôùi möùc baûo veä tieâu chuaån (doøng ñieän seùt ñaùnh 10KA vaø hôn nöõa). Ñoái vôùi caùc coâng trình quan troïng (deã chaùy, noå), ngöôøi ta thieát keá quaû caàu coù baùn kính 20m. Vuøng beà maët caàu khoâng chaïm tôùi ñöôïc coù theå ngaên caûn seùt goïi laø vuøng baûo veä. Khoaûng caùch phoùng ñieän Ds (ñoä daøi caûn seùt) phuï thuoäc vaøo bieân ñoâ doøng seùt coù theå xaùc ñònh baèng coâng thöùc : Ds = 6,7.I0,8 ,m Vôùi I : laø bieân ñoä doøng seùt (KA) phuï thuoäc vaøo möùc baûo veä. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 12 Hình 9.1 : Moâ taû vuøng baûo veä theo phöông phaùp quaû caàu laên. + Phöông phaùp hình noùn: a. Phaïm vi baûo veä cuûa coät thu seùt Phaïm vi baûo veä cuûa moät coät thu seùt laø moät hình noùn troøn xoay coù ñöôøng sinh daïng hyperbol, coù tieát dieän ngang laø nhöõng hình troøn vôùi baùn kính rx ñöôïc xaùc ñònh: h - hx rx = 1,6h p. h + hx Vôùi p = 1 khi h ≤ 30m 30 1 p = = 5,5 h h Khi 30m < h < 100m Hình 10.1 : Phaïm vi baûo veä cuûa coät thu seùt Ñeå ñôn giaûn trong thieát keá ngöôøi ta thöôøng thay theá ñöôøng cong baäc hai (ñöôøng sinh) cuûa hình noùn troøn xoay naøy baèng moät ñoaïn ñöôøng gaõy khuùc vôí caùc phöông trình ñôn giaûn sau: 2 - ÔÛ ñoä cao hx ≤ h thì : 3 phaïm vi baûo veä ñöôïc xaùc ñònh: hx rx = 1,5h (1 - ) p 0,8h Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 13 2 - ÔÛ ñoä cao hx > h thì: 3 hx rx = 0,75h(1 - ) p h Hình 11.1 : Phaïm vi baûo veä cuûa coät thu seùt vôùi caùch veõ ñôn giaûn hoùa Thöïc nghieäm cho thaáy laø neân duøng nhieàu coät vôùi ñoä cao khoâng lôùn ñeå baûo veä thay cho moät coät coù ñoä cao lôùn ; phaïm vi baûo veä cuûa 2 coät thu seùt coù kích thöôùc lôùn hôn nhieàu so vôùi toång soá phaïm vi baûo veä cuûa 2 coät ñôn. Hình 12.1: Phaïm vi baûo veä cuûa 2 coät thu seùt coù ñoä cao baèng nhau. - Khi 2 coät thu seùt ñaët caùch nhau moät khoaûng a = 7h thì baát kyø ñieåm naøo treân maët ñaát trong khoaûng giöõa 2 coät seõ khoâng bò seùt ñaùnh, töø ñoù suy ra neáu 2 coät thu seùt ñaët caùch nhau moät khoaûng a < 7h thì seõ baûo veä ñöôïc ñoä cao ho xaùc ñònh bôûi: a a h - ho = ⇒ ho = - ho 7 7 8 Caùc phaàn beân ngoaøi gioáng nhö tröôøng hôïp 1 coät, coøn phaàn beân trong ñöôïc giôùi haïn bôûi voøng cung ñi qua 3 ñieåm : 2 ñænh coät vaø moät ñieåm ôû giöõa coù ñoä cao ho, (ho ñöôïc xem nhö ñoä cao cuûa coät thu seùt giaû töôûng naèm giöõa 2 coät). Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 14 ho - hx rox = 1,6ho p ho+ hx - Neáu 2 coät thu seùt coù ñoä cao khaùc nhau, ví duï: h1< h2 phaïm vi baûo veä giöõa 2 coät coù ñöôïc baèng caùch noái hình coät h2 ngang caét ñöôøng sinh cuûa coät h1 taïi moät ñieåm, ñieåm naøy xem nhö laø ñænh cuûa coät thu seùt giaû töôûng . h1’ = h2 vaø khu vöïc baûo veä giöõa 2 coät h2 vaø h1’ caùch nhau a’ ñaõ ñöôïc trình baøy nhö 2 coät thu coù ñoä cao baèng nhau. Hình13.1: Phaïm vi baûo veä cuûa 2 coät thu seùt coù ñoä cao khoâng baèng nhau Khi coâng trình caàn ñöôïc baûo veä coù phaïm vi roäng lôùn seõ duøng nhieàu coät phoái hôïp baûo veä. Phaàn ngoaøi cuûa phaïm vi baûo veä ñöôïc xaùc ñònh nhö cuûa töøng ñoâi coät. Caàn phaûi kieåm tra ñieàu kieän baûo veä an toaøn cho toaøn dieän tích caàn ñöôïc baûo veä. Vaät coù ñoä cao hx seõ naèm trong vuøng ñöôïc baûo veä neáu thoûa maõn ñieàu kieän : D ≤ 8(h - hx) vôùi h ≤ 30m D ≤ 8(h - hx)p vôùi h > 30m Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 15 a Hình 14.1: Phaïm vi baûo veä cuûa 3 coät thu seùt . Hình 15.1: Phaïm vi baûo veä cuûa 4 coät thu seùt. b. Ph ïm vi baûo veä cuûa daây choáng seùt (DCS) : Daây choáng seùt thöôøng duøng ñeå baûo veä cho ñöôøng daây taûi ñieän treân khoâng. Ñeå baûo veä ngöôøi ta treo daây choáng seùt treân toaøn boä tuyeán ñöôøng daây. Tuøy theo caùch boá trí daây daøi treân coät, coù theå treo 1 hay 2 daây choáng seùt sao cho daây daãn ñieän cuûa 3 pha ñeàu naèm trong phaïm vi baûo veä cuûa DCS. - Daûi baûo veä bx cuûa coät treo 1 DCS ñöôïc tính theo coâng thöùc: + ÔÛ ñoä cao hx > 2/3 h thì: bx = 0,6h (1-hx/h) p + ÔÛ ñoä cao hx < 2/3 h thì: bx = 1,2h (1-hx/0,8h) p Hình 16.1: Phaïm vi baûo veä cuûa 1 daây choáng seùt. - Phaïm vi baûo veä cuûa 2 DCS : Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 16 Khi 2 DCS ñaët caùch nhau moät khoaûng S = 2B = 4h thì moïi ñieåm treân maët ñaát naèm giöõa 2 daây naøy seõ ñöôïc baûo veä an toaøn vaø neáu S < 4h thì coù theå baûo veä cho caùc ñieåm (giöõa 2 daây) coù möùc cao tôùi : ho = h - S/4p. Hình 17.1: Phaïm vi baûo veä cuûa 2 daây choáng seùt Khi daây daãn boá trí ngang thì ñieàu kieän ñeå daây naèm giöõa vôùi ñoä cao hDD ñöôïc baûo veä laø khoaûng caùch S giöõa 2 DCS phaûi thoûa ñieàu kieän : S < 4p (hDCS - hDD) Giôùi haïn phaïm vi baûo veä ôû phía ngoaøi ôû 2 DCS cuõng gioáng nhö töøng DCS rieâng leû, coøn khu vöïc baûo veä giöõa 2 DCS ñöôïc giôùi haïn bôûi cung troøn veõ qua 2 ñieåm, ôû giöõa coù ñoä cao ho. - Phaïm vi baûo veä cuûa DCS trong thöïc teá: Ñoä treo trung bình cuûa daây daãn thöôøng hôn 2h/3, do ñoù trong tröôøng hôïp naøy chæ caàn xaùc ñònh ñuùng goùc baûo veä α laø ñuû (α : goùc taïo bôûi ñöôøng thaúng noái lieàn ñieåm treo daây CS vôùi daây daãn vaø ñöôøng thaúng goùc vôùi maët ñaát qua ñieåm treo DCS (hình 18.1), α caøng beù thì xaùc suaát seùt ñaùnh vaøo DD caøng beù. Tröôøng hôïp giôùi haïn hDD = 2hDCS/3 thì αgh = 31o (tgαgh = 0,6) Ñeå taêng möùc an toaøn (giaûm xaùc suaát seùt ñaùnh voøng qua DCS vaøo DD) .Thöôøng choïn α = 20o ÷ 25o cho caùc ñöôøng daây taûi ñieän quan troïng . Hình:18.1 3. Choáng seùt theo phöông phaùp hieän ñaïi: Trong nhöõng thaäp nieân vöøa qua nhieàu cuoäc nghieân cöùu vaøthöû nghieäm ñöôïc tieán haønh nhieàu nôi treân theá giôùi nhö ôû Uùc, Phaùp, Myõ ... nhaèm taïo ra moät ñaàu thu ñaëc bieät coù ñaëc tính toát hôn ñaàu thu Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 17 seùt thoâng thöôøng vaø coù phaïm vi baûo veä roäng hôn. Vaøo naêm 1914 nhaø vaät lyù ngöôøi Hungari laø Sziza ñaët ra caâu hoûi neáu coät Franklin coù ñöôïc caûi tieán hay khoâng khi theâm vaät lieäu phoùng xaï taïo ra caùc ion taêng söï thu huùt cuûa seùt ? Vaøi vaät lieäu phoùng xaï ñaõ ñöôïc duøng laø Uranium vaø Thyradium, cöôøng ñoä cuûa vaät lieäu phoùng xaï ñöôïc giôùi haïn laø 1mili Curie laø möùc an toaøn ñoái vôùi con ngöôøi. Ngoaøi ra, naêm 1964 Ball ñeà xuaát vieäc duøng tia Laze ñeå phoùng ñieän vaøo caùc ñaùm maây doâng, noù coù theå chaën moät tieân ñaïo khi tia tieân ñaïo phaùt trieån höôùng xuoáng ñaát. Tia Laze coù taùc duïng nhö moät daây daãn töø ñaùm maây ñeán ñaát vaø keát thuùc baèng moät daây daãn xuoáng vaø noái vôùi moät heä thoáng noái ñaát. Vaø moät soá phöông phaùp nöõa ... Tuy nhieân nhieàu cuoäc tranh luaän vaø thöû nghieäm xoay quanh caùc ñeà taøi ñoù ñi tôùi moät keát cuïc laø nhieàu yù töôûng khoù maø thöïc hieän ñöôïc vaø khoù maø chöùng minh ñöôïc tính hieäu quaû cuûa noù. Qua quan saùt 30 naêm trôû laïi ñaây, coù caùc loaïi ñieän cöïc thu seùt ñöôïc caûi tieán nhö:loaïi ñieän cöïc phoùng xaï, loaïi ñieän cöïc phaùt xaï sôùm ñaõ ñöôïc öùng duïng vaøo thöïc tieãn. Treân thò tröôøng Vieät Nam hieän nay ñang duøng caùc loaïi ñaàu thu phaùt xaï sôùm (ESE), goàm coù Prevectron cuûa haõng Indelec (Phaùp), EF cuûa haõng EF Carrich System (Thuïy Sæ), Dynasphere, Interceptor cuûa haõng Global (Uùc) ... 3.1. Kim thu seùt phaùt xaï sôùm: Veà cô baûn thieát bò choáng seùt taïo tia tieân ñaïo bao goàm: - Kim thu seùt trung taâm baèng ñoàng ñieän phaân hoaëc theùp, hôïp kim khoâng ræ. Kim naøy coù taùc duïng taïo moät ñöôøng daãn doøng seùt lieân tuïc töø tia tieân ñaïo vaø daãn xuoáng ñaát theo daây daãn seùt. - Thieát bò taïo ion, giaûi phoùng ion vaø taïo tia tieân ñaïo. Ñaây laø tính naêng ñaëc bieät cuûa ñaàu thu seùt phaùt xaï sôùm. Nhôø thieát bò naøy maø ñaàu thu seùt coù theå taïo ra vuøng baûo veä roäng lôùn vôùi möùc ñoä an toaøn cao. Veà nguyeân taéc hoaït ñoäng trong tröôøng hôïp doâng baõo xaûy ra ñieän tröôøng khí quyeån gia taêng khoaûng vaøi ngaøn Voân/meùt, ñaàu thu seùt seõ thu naêng löôïng ñieän tröôøng khí quyeån, naêng löôïng naøy ñöôïc tích tröõ trong thieát bò ion hoùa. Tröôùc khi xaûy ra hieän töôïng phoùng ñieän seùt coù moät söï gia taêng nhanh choùng vaø ñoät ngoät cuûa ñieän tröôøng khí quyeån, aûnh höôûng naøy taùc ñoäng laøm thieát bò ion hoùa giaûi phoùng naêng löôïng ñaõ tích luõy döôùi daïng ion taïo ra moät ñöôøng daãn tieân ñaïo veà phía treân, chuû ñoäng daãn seùt. - Quaù trình ion hoùa ñöôïc ñaëc tröng bôûi: + Thieát bò ion hoùa cho pheùp ion phaùt ra trong khoaûng thôøi gian raát ngaén vaø taïi thôøi ñieåm thích hôïp ñaëc bieät, chæ vaøi phaàn cuûa giaây tröôùc khi coù phoùng ñieän seùt, do ñoù ñaûm baûo daãn seùt kòp thôøi chính xaùc. + Söï xuaát hieän moät soá löôïng lôùn caùc electron tieân ñaïo cuøng vôùi söï gia taêng cuûa ñieän tröôøng coù taùc duïng ruùt ngaén thôøi gian taïo hieäu öùng Corona. + Ñaàu thu ESE phaùt ra moät ñöôøng daãn seùt chuû ñoäng veà phía treân nhanh hôn baát cöù ñieåm nhoïn naøo gaàn ñoù. 3.2 . Ca h xaùc ñònh vuøng baûo veä :ùc Tuøy theo coâng ngheä cheá taïo cuûa töøng loaïi ñaàu thu maø caùc nhaø saûn xuaát ñöa ra coâng thöùc tính toaùn phaïm vi baûo veä. + Phaïm vi baûo veä cuûa kim thu Prevectron ñöôïc tính theo coâng thöùc: Rp = √ h(2D - h) + [∆L(2D + ∆L)] (vôùi h>5m ) Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 18 Trong ñoù : ∆L = 106.∆T , (m) vôùi ∆T : ñoä lôïi veà thôøi gian cuûa töøng ñaàu kim. h : chieàu cao thöïc kim thu tính töø maët baèng baûo veä . D = 20m vôiù caáp baûo veä cao nhaát. D = 45m vôùi caáp baûo veä trung bình. D = 60m vôùi caáp baûo veä tieâu chuaån. chuù thích: vôùi h ≤ 5m tra theo baûng cuûa nhaø saûn xuaát. Hình 19.1 : Vuøng baûo veä cuûa ñaàu thu Prevectron + Phaïm vi baûo veä cuûa ñaàu thu Dynasphere ñöôïc xaây döïng treân phöông phaùp Collection Volume cuûa tieán só A.J.Eriksow.Phöông phaùp naøy ñöôïc moâ taû nhö sau: Ñieän tích Q phaân boå doïc theo luoàng ñieän phoùng xuoáng gaây söï taêng nhanh ñieän tröôøng giöõa noù vaø ñieåm tieáp ñaát. Khi ñaït ñeán giaù trò ñieän tröôøng tôùái haïn, ñieåm tieáp ñaát phoùng moät luoàng tieáp nhaän leân treân. Khoaûng caùch ôû nôi xaûy ra söï kieän naøy goïi laø “khoaûng caùch seùt ñaùnh”. Ñieän tröôøng tôùái haïn tuøy thuoäc vaøo caû ñieän tích phoùng xuoáng vaø caû khoaûng caùch ñeán ñieåm tieáp ñaát. Hình 20.1, cho thaáy söï hình thaønh baùn caàu khoaûng caùch seùt xung quanh moät ñieåm tieáp ñaát ñôn ñoäc , ñieän tích phoùng caøng lôùn khoaûng caùch naøy caøng lôùn. Neáu luoàng phoùng xuoáng gaàn ñeán chu vi cuûa hình caàu, vaän toác cuûa noù coù theå mang noù tieán ñeán tröôùc ñeå tieáp nhaän moät luoàng ñieän phoùng leân khaùc. Nhö vaäy, coù theå coù tröôøng hôïp luoàng ñieän phoùng xuoáng ñi vaøo trong baùn caàu phoùng seùt maø khoâng coù söï tieáp nhaän (vì khoaûng caùch töø tia tieân ñaïo ñeán ñieåm phoùng leân khaùc, nhoû hôn töø tia tieân ñaïo ñeán ñieãm ñang xeùt ) . Trong hình 20.1 moät hình Parabol giôùi haïn ñöôïc ñaët treân baùn caàu. Ñöôøng Parabol naøy ñöôïc hình thaønh treân caùc yeáu toá vaän toác vaø hoaøn chænh theå tích thu (Collection Volume). Vaäy chaén coù söï tieáp nhaän bôûi moät ñieåm lieân heä treân maët ñaát. Hình 20.1 cuõng cho thaáy theå tích thu trôû neân roäng hôn vôùi söï taêng ñieän tích luoàng coù theå noùi raèng luoàng phoùng xuoáng ñi vaøo moät theå tích nhö theá thì veà lyù thuyeát chaéc phoùng xuoáng. Coù nghóa laø doøng ñieän seùt caøng lôùn theå tích thu caøng lôùn. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 19 Hình 20.1: Vuøng thu seùt,baùn caàu ñöôïc bao bôûi moät parabola giôùi haïn Moät chöông trình maùy tính BENJI do Lightning Protection International Ply Ltd xaây döïng. Noù tính toaùn maät ñoä ñieän tröôøng töông öùng ôû moãi giai ñoaïn vaø so saùnh söï gia taêng ñieän tröôøng cuûa caùc ñieåm ñoái dieän (caùc goùc vaø caïnh toøa nhaø, aêng ten, thieát bò ...). Sau ñoù chöông trình tính ra ñieåm naøo taïo ra tieân ñaïo höôùng leân ñaàu tieân gaëp tieân ñaïo höôùng xuoáng. Söï phoùng ñieän chính phoùng trôû laïi theo ñöôøng tieân ñaïo phoùng leân / phoùng xuoáng. Coù theå tính toaùn baùn kính thu cho moãi ñieåm thích öùng. Caùc ñaàu thu cuûa haõng Global ñaõ chöùng minh khaû naêng taïo ra nhieàu theå tích thu lôùn hôn coät Franklin. Hình 21.1 Moät hay nhieàu ñaàu thu nhö vaäy ñöôïc ñaët treân caáu truùc caàn baûo veä ñeå caùc theå tích thu cuûa chuùng phuû laép treân caùc theå tích thu nhoû töï nhieân ôû caùc ñieåm nhoâ ra cuûa caáu truùc. Phöông phaùp naøy toû ra thuaän tieän vaø haáp daãn cho caùc chuyeân vieân aùp duïng vaøo thieát keá choáng seùt. 4. Daây thoaùt seùt: Coù nhieäm vuï daãn doøng seùt töø ñaàu thu seùt ñeán heä thoáng noái ñaát. Daây daãn seùt coù 3 daïng chính laø deïp, troøn hay beän nhieàu sôïi. Tieát dieän thöïc cuûa chuùng phaûi lôùn hôn hoaëc baèng 50mm. Tuøy theo ñieàu kieän moâi tröôøng vaø coâng trình maø caùc loaïi daây daãn ñöôïc choïn : - Daây ñoàng traàn ñieän phaân maï thieác coù tính daãn toát. - Daây theùp khoâng ræ duøng trong moâi tröôøng aên moøn cao. - Daây nhoâm gaén treân beà maët coâng trình baèng nhoâm. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 20 Coù theå duøng coát theùp trong caáu kieän beâ toâng coát theùp cuûa coâng trình ,caùc voû boïc baèng kim loaïi beân ngoaøi coâng trình , caùc oáng kim loaïi, ...laøm daây daãn seùt ( ñoái vôùi coâng trình coù baûo veä choáng seùt caáp 2, 3 ) Gaàn ñaây, coøn duøng moät daây xuoáng coù boïc caùch ñieän (daây Ericore). Thuaän lôïi chính cuûa loaïi vaät daãn naøy cho pheùp ngöôøi thieát keá höôùng doøng seùt ñi voøng qua caùc vuøng nhaïy caûm, caùp naøy coù theå ñi ngaàm beân trong cuûa keát caáu coâng trình. Trong haàu heát tröôøng hôïp chæ caàn moät daây daãn xuoáng coù boïc. 5 . Heä thoáng noái ñaát: 5.1 .Noái ñaát choáng seùt Thieát bò noái ñaát thöôøng laø caùc coïc, thanh baèng kim loïai hay baêng ñoàng phaúng coù hình daïng vaø kích thöôùc khaùc nhau choân trong ñaát. Coïc thöôøng ñöôïc cheá taïo baèng caùc loaïi theùp oáng, theùp troøn theùp goùc.Thanh ñöôïc cheá taïo baèng caùc baêng theùp deït, theùp troøn . Heä thoáng noâí ñaát phaûi ñaõm baûo yeâu caàu chi phí kim loaïi nhoû nhaát, baûo ñaûm ñoä beàn cô, baûo ñaûm veà choáng aên moøn khi ñaët trong ñaát. Coù theå xöû duïng caùc keát caáu kim loaïi cuûa coâng trình ñeå laøm noái ñaát töï nhieân nhö moùng , oáng daãn nöôùc baèng kim loaïi choân trong ñaát, voû caùp ngaàm,...nhaèm muïc ñích giaûm gía thaønh xaây döïng heä thoáng noái ñaát cho coâng trình. Trò soá ñieän trôû noái ñaát caøng beù taùc duïng taûn doøng ñieän seùt caøng cao. Ñoái vôùi vuøng ñaát coù ñoä daãn ñieän xaáu coù theå duøng muoái, than ñeå caûi thieän ñoä daån ñieän cuûa ñaát. Hieän nay ngöôøi ta coøn duøng hoùa chaát caûi taïo ñaát ñeå laøm giaûm ñieän trôû suaát cuûa ñaát. Trong heä thoáng noái ñaát coøn coù caùc boä phaän khaùc vôùi muïc ñích kieåm tra vaø an toaøn : + Noái kieåm tra : duøng ñeå taùch rieâng daây daãn xuoáng vaø heä thoáng noái ñaát, nhôø ñoù coù theå ño chính xaùc ñieän trôû heä thoáng noái ñaát. + Hoäp quan saùt : duøng ñeå kieåm tra söï keát noái giöõa daây daãn xuoáng vaø heä thoáng noái ñaát. + OÁng baûo veä: baûo veä khoaûng daây daãn xuoáng noái kieåm tra vaø maët ñaát traùnh khoûi caùc va chaïm coù theå gaây hö hoûng cho daây daãn xuoáng. + Maùy ñeám seùt: ñeå ñeám nhöõng cuù seùt thöïc söï xaûy ra cho moät kieán truùc hay cho moät heä thoáng daây daãn xuoáng. 5.2. N ái ñaát ñaúng theá:o Khi doøng ñieän seùt ñi qua daây daãn seùt, coù moät söï cheânh leäch ñieän theá giöõa daây daãn naøy vaø caùc caáu truùc kim loaïi ñaët noái ñaát beân caïnh. Söï phoùng ñieän nguy hieåm coù theå xaûy ra giöõa daây daãn seùt vaø nhöõng boä phaän kim loaïi naøy. Tuøy thuoäc vaøo khoaûng caùch giöõa daây daãn seùt vôùi nhöõng boä phaän kim loaïi noái ñaát khaùc maø vieäc noái ñaúng theá caàn hay khoâng caàn thieát. Khoaûng caùch toái thieåu khoâng xaûy ra söï phoùng ñieän nguy hieåm goïi laø khoaûng caùch an toaøn. Khoaûng caùch naøy phuï thuoäc vaøo caáp baûo veä, soá daây daãn seùt, khoaûng caùch töø ñieåm noái ñaát ñeán caùc boä phaän kim loaïi ñoù... Söï phoùng ñieän nguy hieåm seõ khoâng xaûy ra khi khoaûng caùch d giöõa caùc boä phaän kim loaïi cuûa heä thoáng choáng seùt vôùi caùc caáu truùc kim loaïi noái ñaát khaùc lôùn hôn giaù trò S. Vôùi S laø khoaûng caùch an toaøn vaø ñöôïc tính : S = n. (KI/Km). l Trong ñoù: + n : laø heä soá phuï thuoäc vaøo soá daây daãn seùt cuûa kim thu seùt. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 21 n = 1 : khi coù 1 daây daãn seùt. n = 0,6 : khi coù 2 daây daãn seùt. n = 0,4 : khi coù 3 hay nhieàu hôn daây daãn seùt. + KI : laø heä soá phuï thuoäc vaøo vuøng baûo veä. KI = 0,1 ñoái vôùi coâng trình coù caáp an toaøn cao nhaát. KI = 0,075 ñoái vôùi coâng trình coù caáp an toaøn trung bình. KI = 0,05 ñoái vôùi coâng trình coù caáp an toaøn tieâu chuaån. +Km : laø heä soá phuï thuoäc vaøo vaät lieäu giöõa daây daãn seùt vaø caùc phaàn kim loaïi noái ñaát lieân quan. Km = 1 khi giöõa chuùng laø khoâng khí. Km = 0,5 khi giöõa chuùng laø vaät lieäu cöùng (khoâng phaûi laø kim loaïi). +l : laø chieàu daøi doïc theo daây daãn seùt töø ñieåm tính khoaûng caùch ñeán ñieåm noái ñaúng theá gaàn ñoù nhaát. Chuù yù: - Khi phaàn kim loaïi beân caïnh heä thoáng choáng seùt khoâng noái ñaát thì khoâng nhaát thieát phaûi noái ñaúng theá chuùng vôùi daây daãn seùt. - Trong tröôøng hôïp coâng trình coù caáu truùc theùp taêng cöôøng hoaëc heä thoáng maøn theùp bao che thì yeâu caàu caân baèng theá giöõa heä thoáng choáng seùt vôùi caùc caáu truùc kim loaïi luoân ñaït ñöôïc. Thoâng thöôøng raát khoù khaên trong khi thöïc hieän vieäc ñaûm baûo khoaûng caùch an toaøn caùc boä phaän kim loaïi naøy vôùi daây daãn seùt. Do ñoù löïa choïn phöông aùn noái ñaúng theá chuùng vôùi noái ñaát choáng seùt laø öu vieät hôn. Noái ñaúng theá laø yeâu caàu cöïc kyø quan troïng ñoái vôùi caùc heä thoáng choáng seùt. Hoûng baát kyø boä phaän lieân keát naøo ñeàu coù theå daãn ñeán phaù huûy thieát bò vaø gaây nguy hieåm cho con ngöôøi khi coù hieän töôïng quaù ñoä seùt. Nguy hieåm do cheânh leäch ñieän theá thöôøng xaûy ra do caùc tieáp ñaát choáng seùt, tieáp ñaát ñieän löïc, tieáp ñaát cho caùc maùy tính vaø caùc thieát bò vieãn thoâng ôû trong toøa nhaø vaø coâng trình laép ñaët caùch bieät nhau. Vieäc noái ñaúng theá khoâng ñöôïc thöïc hieän vôùi loaïi oáng daãn caùc chaát gaây chaùy noå,... 6. So saùnh caùc loaïi ñaàu thu seùt: Baûng 3.1: Loaïi ñieän cöïc S3000 ESE Phoùng xaï Thoâng thöôøng caàn moät ñieän cöïc caàn moät ñieän cöïc nhöng lo veä naøy hieän nay caám duøng u nöôùc nhieàu ñieän cöïc treân noùc t caàn moät ñieän cöïc baûo veä c n boä goàm nhaø vaø caùc vuø caän ng S3000. Tuy nhieân b h thu huùt seùt coøn bò nghi ngô cho nhaø ñöôïc baûo veä. Khoâ veä ñöôïc cho caùc vuøng coâ g myõ quan ng S3000 ng ñöôïc myõ quan do coù nh nh treân maùi nhaø Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 22 nhieàu hieäu quaû vì söû duï g ngheä môùi g ngheä loãi thôøi, bò caám duøngm hieäu quaû do aùp duïng coâ eä coù töø tröôùc naêm 1763 phí thaáp so vôùi caùc heä thoá veä khaùc phí vöøa phaûi ñaét ng coù caùc phaàn ñoäng, tu khoâng giôùi haïn caùc phaàn ñoäng, coù nguoàn cu beân trong, coù nguoàn phoù coù caùc tuï ñieän caàn thay th khoâng baûo quaûn ñieän cöïc khoâng coù hieäu quaû i thoï giôùi haïn do caùc thaø n bò aên moøn hoaëc bò phaù hoaï laép ñaët, chæ caàn moät daây d ng (daây ERICORE) ng S3000 nhieàu daây daãn xuoáng. m theo chu vi nhaø caàn moät d xuoáng ERICORE loaïi tröø ñöôïc n bieân gaây cheát ngöôøi, g thieát bò daãn xuoáng cuõ, kyõ thu ng tieân tieán baèng ERICORE daãn xuoáng thoâng thöôø ng coù hieäu quaû laép ñaët, khoâng toán keùm, d xuoáng khoâng gaây trôû ng heå ñaët beân trong ng S3000 khoù laép ñaët, ñaét tieàn, daây ñ ngoaøi khoâng coù myõ quan, hoùa caàu baûo döôõng ít i kieåm tra haøng naêm ñeå b m nguoàn phoùng xaï khoâng ng m. Moät vaøi ñieän cöïc coù ngu g caáp rieâng ñoøi hoûi baûo döôõ hay theá thöôøng xuyeân nhö khoâng theå baûo döôõ m nhö heä thoáng trong ñieàu k vieäc thieát bò ñeám seùt ng coù thieát bò ñeám ng coù thieát bò ñeám döï aùn S3000 khaùch haø duïng moät CAD chöông trìn ñoù vieäc tính toaùn baùn kí seùt cuûa Dynasphere nha ng, deã daøng, chính xaùc. ch haøng khoâng coù CAD th Caùc baùn kính thu seùt hkoâ c chöùng minh baèng caùc soá li a hoïc hoaëc nghieân cöùu. ch haøng khoâng coù CAD chöô h ñeå xaùc ñònh söï boá trí c n cöïc vaø caùc daây daãn xuoá át keá baèng tay, maát thôøi g ñaét tieàn Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 23 Ι Ι CHÖÔNG : HEÄ THOÁNG CHOÁNG SEÙT SYSTEM 3000 (GTL) VAØ CAÙC PHAÀN MEÀM LIEÂN QUAN. A. HEÄ THOÁNG CHOÁNG SEÙT SYSTEM 3000: GLT(Global Lightning Technologies Pty.Ltd.) laø coâng ty chuyeân cheá taïo caùc thieát bò choáng seùt haøng ñaàu cuûa Uùc . GLT thaønh laäp vaøo naêm 1978 tieàn thaân laø vieän choáng seùt (LPI) thaønh laäp naêm 1955 1. Nhöõng thaønh phaàn cô baûn cuûa laép ñaët choáng seùt: • Ñaàu thu seùt: Ñaàu thu seùt treân khoâng coù khaû naêng thu huùt luoàng seùt veà noù hôn laø phaàn deã bò taán coâng khaùc cuûa kieán truùc caàn baûo veä. Vuøng baûo veä roäng thì caàn ñeán nhieàu ñaàu thu hôn. • Daây thu loâi: Daây thu loâi daãn doøng seùt xuoáng ñaát maø khoâng coù nguy cô phoùng ñieän bieân hay ñieän hoùa toøa nhaø. Phoùng ñieän bieân laø töø duøng moâ taû doøng seùt rôøi khoûi daây thu loâi vaø phoùng vaøo moät vaät ôû caïnh ñoù. • Tieáp ñaát: Heä thoáng tieáp ñaát phaûi coù trôû khaùng thaáp ñeåï phaân taùn doøng seùt ñöôïc an toaøn. Maïng löôùi tieáp ñaát thay ñoåi töø coâng trình naøy ñeán coâng trình khaùc tuøy theo ñòa hình cuûa coâng trình.Trong nhieàu vuøng coù theå duøng coät ñoùng saâu cho moät tieáp ñaát hieäu quaû. ÔÛ vuøng ñaát ñaù, öu tieân duøng tieáp ñaát reõ quaït. 2. Heä thoáng choáng seùt 3000: 2.1. Giôùi thieäu heä thoáng choáng seùt 3000: Heä thoáng choáng seùt S3000 laø moät tieán boä trong vieäc phoøng choáng seùt. Heä thoáng ñöôïc thieát keá ñeå thu seùt töø moät theå tích vuøng thu ñöôïc quyeát ñònh tröôùc vaø daãn doøng seùt xuoáng ñaát moät caùch an toaøn. Heä thoáng choáng seùt goàm caùc boä phaän sau: - Ñaàu thu seùt Dynasphere: laø ñieåm ñaàu tieân ñeå baét seùt ñaùnh vaøo caáu truùc maø noù baûo veä. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 24 Dynasphere hoaøn toaøn caùch ñieän khoûi caáu truùc vaø ñöôïc noái vôùi daây thu loâi Ericore, ñeå cung caáp moät heä thoáng caùch ñieän toaøn dieän. - Thanh choáng (keát caáu ñôõ): duøng ñeå gaén ñaàu Dynasphere vaø laøm Dynasphere caùch ñieän khoûi caáu truùc. - Daây daãn xuoáng (ERICORE): taûi ñieän xuoáng ñaát khoâng laøm ñieän hoùa caáu truùc caàn baûo veä. Vieäc naøy ñaûm baûo an toaøn cho ngöôøi vaø cho thieát bò. Daây daãn loaïi boû ruûi ro phoùng ñieän bieân vì boä phaän truyeàn ñieän ôû trung taâm ñöôïc che chaén khoûi caùc vaät khaùc. - Thieát bò ñeám seùt : theo doûi soá laàn ñaàu Dynasphere ñaõ thu seùt - Heä thoáng noái ñaát : goàm caùc coïc ñaát, baêng ñoàng vaø hoùa chaát laøm giaûm ñieän trôû ñaát. Vieäc thieát keá caùc boä phaän ñaõ ñöôïc nghieân cöùu theo doõi trong phoøng thí nghieäm vaø thöïc teá ngoaøi töï nhieân. 2.2. Ñaàu Dynasphere: 2.2.1. Quan ñieåm thieát keá: Töø lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm cho bieát khoaûng thôøi gian maø ñieåm nhoïn cuûa coät thu loâi coù theå sinh ra moät khoaûng ñieän tích ngay treân noù. Söï hieän dieän cuûa khoaûng ñieän tích seõ boå sung cho ñieän tröôøng ôû ñænh vaø gaây khoù khaên cho ñieàu kieän phoùng ñieän töï duy trì hay noùi caùch khaùc laøm giaûm cô hoäi sinh ra tia phoùng leân. Moâ hình cuûa cô cheá naøy nhö sau: - Maây doâng tieán ñeán ñieän tröôøng taêng. - Hieän töôïng vaàng quang (vaàng corona) baét ñaàu bao quanh ñænh coät khi ñieän tröôøng ôû ñænh coät vöôït möùc ñaùnh thuûng khoâng khí. - Ñieän tích vaàng quang xen vaøo giöõa coät nhoïn vaø ñieän tích trung taâm ôû maây doâng .Vaàng quang laøm thay ñoåi ñieän tröôøng ôû ñænh coät. - Tia tieân ñaïo phoùng xuoáng, ñieän tröôøng taêng, vaàng quang taêng, ñieän tröôøng ñænh bò che kín. Ñieän tröôøng gaàn ñænh khoâng taêng tuyeán tính vôùi ñieän tröôøng trung gian ôû xa hôn. - Quaù trình tieáp tuïc cho ñeán khi tia phoùng xuoáng trôû neân khaù gaàn ñeán luùc naøo ñoù coät phaùt ra moät tia phoùng leân döông tính (xuaát phaùt töø cöïc thanh döông). - Tia phoùng leân vöôït qua vaàng ñieän quang tìm ñeán tia phoùng xuoáng. Vì ñieän tröôøng ôû gaàn ñænh coät bò hieäu chænh trong tình huoáng treân, moät tia seùt coù theå tieán ñeán khoaûng vaøi möôi meùt tröôùc khi coù söï phaùt ra tia ñi leân töø coät thu loâi. Taùc duïng treân coù theå giaûi thích cho hieän töôïng , seùt ñi voøng qua coät thu loâi ñaùnh vaøo caáu truùc beân döôùi Caùc thí nghieäm moâ hình ( standler R “ Response of elevated conductors to lightning “ ms thesis New Mexico Institute of technology april 1975 ) ñöa ra nhaän xeùt khoaûng ñieän tích treân coät nhoïn laøm cho söï phoùng ñieän xuyeân qua coù thôøi gian trì hoaõn leân ñeán 500µs. Ñieàu naøy ñöa ñeán söï ñeà xuaát daïng hình hoïc cuûa caùc ñaàu tieáp ñieän treân khoâng coù moät hieäu quaû quan troïng khi caùc ñieåm caïnh tranh treân caáu truùc cuõng coá gaéng cho ra ñoàng thôøi moät tia phoùng leân. Caùc nghieân cöùu töø phoøng thí nghieäm vaø hieän tröôøng cho thaáy ñieän tröôøng trung gian giöõa tia phoùng xuoáng vaø maët ñaát khoaûõng 500KV/m caàn thieát cho tieán trình ñi leân cuûa tia phoùng leân. Doøng ñi leân maø cuoái cuøng seõ môû roäng ñeán tia tieân ñaïo höôùng xuoáng ñoøi hoûi söï phaùt sinh ñieän tröôøng gaàn baèng 3MV/m ôû moät ñieåm treân maët ñaát. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 25 Thaûo luaän treân daãn ñeán vieäc xem xeùt moät ñaàu thu lyù töôûng seõ cöïc tieåu hoùa corona ôû cheá ñoä tónh (khi chöa coù söï xuaát hieän cuûa tia tieân ñaïo) nhöng laøm taêng söï taäp trung ñieän tröôøng trong ñieàu kieän ñoäng xaûy ra trong khi coù moät tia phoùng xuoáng laøm cho noù coù ñoä lôïi thôøi gian taïo ñöôøng daãn chuû ñoäng veà phía treân cuûa ñaàu thu so vôùi caùc loaïi kim thu seùt thoâng thöôøng trong cuøng ñieàu kieän. Ba ñieàu kieän cô baûn phaûi ñaït ñöôïc vôùi moät ñaàu thu laø: - Cöôøng ñoä ñieän tröôøng cuûa ñaàu thu : 3MV/m ñeå phoùng leân moät doøng. - Caùc ñieän töû töï do vöôït möùc 108electron / sec ôû ñieåm noái ñaát ñeå ñaûm baûo môû ñaàu “thaùc ñieän töû”. - Ñieän tröôøng trung gian giöõa ñaàu thu vaø ñieåm phoùng xuoáng vöôït möùc 400KV/m ñeå ñaûm baûo söï töï kích ( Self Propagation) ñieåm phoùng leân sau môû ñaàu thaùc. 2.2.2. Vaät lieäu vaø kích thöôùc: Hình 1.2 Vaät lieäu cuûa ñaàu Dynasphere khoâng bò aên moøn trong khoâng khí bình thöôøng. - Ñaàu tieáp ñaát coù tieát dieän 300mm2 ñöôïc laøm baèng vaät lieäu khoâng chöùa saét. - Quaû caàu boïc beân ngoaøi ñaàu tieáp ñaát ñöôïc laøm baèng nhoâm anod hoùa coù kích thöôùc : Daøi (L) x Roäng(R) = 335mm x 280mm - Troïng löôïng toaøn boä cuûa Dynasphere treân 4kg. 2.2.3. Ñaëc ñieåm kyõ thuaät: Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 26 - Ñieän cöïc seõ phaûn öùng moät caùch ñoäng hoïc vôùi söï xuaát hieän cuûa luoàng seùt baèng caùch taïo ra caùc ñieän töû töï do vaø hieän töôïng quang ion hoùa giöõa beà maët quaû caàu vaø muõi nhoïn cuûa coïc tieáp ñaát. -Vaàng quang chæ xaûy ra khi coù söï ñeán gaàn cuûa tia chôùp.Vaàng quang khoâng xaûy ra do tröôøng tónh ñieän cuûa côn doâng ôû phía treân tröø khi coù söï hoaït ñoäng cuûa luoàng ñieän phoùng trong vuøng. - Ñaàu thu khoâng gaây ra nhieãu soùng voâ tuyeán taàn soá cao, ngoaïi tröø khoaûng miligiaây söï tieán ñeán cuûa tia tieân ñaïo. - Ñaàu thu khoâng phoùng xaï neân khoâng caàn xin giaáy pheùp söû duïng. - Hìng daïng beân ngoaøi cuûa ñaàu thu nhaèm giaûm nhoû söï hình thaønh vaàng quang döôùi tröôøng tónh ñieän cuûa côn doâng. - Ñaàu thu khoâng caàn pin hay nguoàn caáp naêng löôïng naøo beân ngoaøi cho baát kyø boä phaän naøo cuûa noù hoaït ñoäng. Ñaàu thu khoâng chöùa phaàn ñoäng. - Ñaàu thu ñöôïc laøm baèng vaät lieäu khoâng bò aên moøn trong ñieàu kieän khí quyeån bình thöôøng. - Ñaàu thu ñöôïc caùch ñieän khoûi caáu truùc baûo veä. Theå tích vuøng thu vaø baùn kính haáp daãn cuûa ñaàu thu, ñöôïc ñöa ra töø thoáng keâ vaø nhöõng nghieân cöùu veà seùt ñöôïc chaáp nhaän vaø bieát ñeán. - Ñaàu thu ñöôïc ñaët toái thieåu 10m töø maët ñaát. - Ñaàu thu phaûi ñöôïc laép ñaët nghieâm ngaët theo höôùng daãn cuûa nhaø saûn xuaát. - Vuøng baûo veä ñöôïc qui ñònh bôûi ñieän cöïc phaûi thích hôïp vôùi ñieåm seùt ñaùnh cho taát caû caùc seùt vöôït quaù bieân ñoä cuûa doøng ñieän seùt xxKA theo möùc baûo veä yy . Thieát keá phaûi tính toaùn ñeán söï phoùng moät tia ñi leân cuûa caùc ñieåm caïnh tranh (muõi nhoïn, gôõ maùi...) töø coâng trình caàn baûo veä. Baûng 1.2 Doøng seùt ( xx ) Möùc baûo veä (yy ) Khaû naêng xuaát hieän 3KA 6KA 10KA 15KA 20KA Raát cao Cao Trung bìng Chuaån Thaáp 99% 98% 93% 85% 75% 2..2.4. Nguyeân lyù hoaït ñoäng: ÔÛ daïng ñôn giaûn Dynasphere goàm moät thanh kim loaïi nhoïn ñaàu ñöôïc noái ñaát vaø moät quaû caàu kim loaïi boïc laáy thanh. Moät trôû khaùng cao noái quaû caàu vaø thanh nhoïn. Trong ñieän tröôøng töông ñoái oån ñònh xaûy ra döôùi moät côn doâng. Dynasphere laø moät thieát bò thuï ñoäng. Trong tröôøng tónh ñieän naøy quaû caàu ñöôïc noái ñaát qua trôû khaùng vaø gaây ra corona cöïc tieåu do daïng hình hoïc cuûa noù. Trong tröôøng ñieän ñoäng, khi coù söï gia taêng nhanh choùng vaø ñoät ngoät cuûa ñieän tröôøng khí quyeån, quùa trình quùa ñoä xaøy ra,vieäc tieáp caän moät tia phoùng xuoáng taïo thaønh moät ñieän dung gheùp giöõa tia phoùng xuoáng vaø maët caàu. Maët caàu seõ phaûn öùng laïi söï taêng nhanh ñieän tröôøng baèng caùch taêng theá do haèng soá thôøi gian daøi taïo bôûi keânh tónh trôû khaùng cao. Moät khe phoùng ñieän ñöôïc hình thaønh do söï cheânh leäch theá giöõa Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 27 quaû caàu vaø thanh. Taùc ñoäng naøy laøm thieát bò giaûi phoùng naêng löôïng ñaõ tích luyõ döôùi daïng ion, taïo ra moäït ñöôøng daãn tieân ñaïo veà phía treân chuû ñoäng daãn seùt. Hình 2.2 2.2.5. Nguyeân lyù xaùc ñònh vuøng baûo veä : Vuøng baûo veä ñöôïc xaây döïng töø moät baùn caàu phoùng ñieän vaø moät parabol giôùi haïn baùn caàu ñoù. Tuøy theo möùc ñoä baûo veä coâng trình, töông öùng vôùi ñieän löôïng hay cöôøng ñoä seùt, maø ta xaùc ñònh ñöôïc vuøng baûo veä khaùc nhau . Kim thu seùt Dynasphere ñöôïc ñaët treân coâng trình sao cho vuøng baûo veä cuûa noù phuû khaép vuøng thu seùt cuûa caùc ñieåm caïnh tranh cuûa caáu truùc ( ñænh nhoïn nhoâ ra, goùc nhoïn, gôø maùi,...) hay noùi caùch khaùc baùn kính vuøng baûo veä Rbv cuûa Dynasphere phaûi bao truøm baùn kính vuøng caïnh tranh Rct cuûa caùc ñieåm caïnh tranh . Baùn kính vuøng baûo veä tuøy thuoäc vaøo ñoä cao coâng trình, ñoä cao thanh ñôõ vaø möùc ñoä baûo veä . Baûng 2.2 : ng ñoä seùt (kA) n löôïng (C) c baûo veä n traêm baûo veä 6 0,5 cao 98 10 1 Trung bình 93 15 1,5 Tieâu chuaån 85 2.2.6. Kieåm tra ñaùnh giaù ñaàu thu: Muïc ñích cuûa cuoäc thöû nghieäm naøy kieåm tra tính hieäu quaû cuûa Dynasphere tích cöïc vôùi thieát bò thuï ñoäng, ñaùnh giaù khaû naêng cuûa noù khi caïnh tranh vôùi coät Franklin vaø so saùnh thôøi gian taïo ra ñöôøng daãn tieân ñaïo so vôùi kim thu seùt thoâng thöôøng. Vôùi muïc ñích ñoù caû hai loaïi daãn seùt (taïo tia tieân ñaïo vaø thoâng thöôøng) ñöôïc ñaùnh giaù vaø kieåm nghieäm trong cuøng moät ñieàu kieän. a. Thí nghieäm trong phoø g: n Moâ phoûng quaù trình phoùng ñieän seùt trong töï nhieân ôû phoøng thí nghieäm laø raát khoù. Caùc vaán ñeà cuï theå ñöôïc toùm taét nhö sau: - Ñieän tröôøng coù maët khi coù seùt trong töï nhieân laø 5÷20KV/m trong phoøng thí nghieäm tröôøng 500KV/m laø caàn thieát ñeå môû ñaàu moät söï phoùng ñieän. - Caùc tia phoùng leân daøi 100 ÷ 500m tröôùc khi chaën moät tia phoùng xuoáng. Trong phoøng thí nghieäm khoaûng caùch phoùng chæ coù theå ñaït ñöôïc vaøi meùt. - Tröôùc khi coù söï phoùng ñieän töï nhieân xaûy ra, toàn taïi moät ñieän tröôøng gaây ra corona treân taát caû caùc phaàn hình hoïc vaø goùc nhoïn. Moâ phoûng phoøng thí nghieäm cuûa hieäu öùng naøy laø khoù vì thieát bò taïo ra tröôøng coù theå bò maùy phaùt xung phaù huûy. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 28 So saùnh chaát löôïng cuûa moät ñaàu thu thí nghieäm vôùi coät Franklin ñoái chöùng. Maây nhaân taïo laø moät löôùi kim loaïi naèm ngang tieát dieän 5 x 5m. Naèm treân ñaàu thu thöû nghieäm vaø coät Franklin ñoái chöùng ñöôïc noái ñaát vaø coù cuøng ñoä cao. Moät maùy phaùt phaân cöïc DC ñöôïc noái vaøo ñaùm maây nhaân taïo qua ñieän trôû vaø maïng baûo veä. Moät maùy phaùt xung cuõng ñöôïc noái vaøo ñaùm maây nhaân taïo. Daïng soùng xung ñöôïc choïn töông ñoái chaäm, coù thôøi gian taêng 200 microgiaây. Daïng naøy gaàn gioáng vôùi ñoä taêng ñieän tröôøng nhaän ñöôïc khi moät ñieåm phoùng tieáp caän ñaát. Daïng soùng 1,2/50µs thöôøng ñöôïc duøng bieåu dieãn daïng soùng quaù ñieän aùp khí quyeån. Do khoaûng caùch phoùng ñieän raát ngaén trong phoøng thí nghieäm caàn taïo xung gaàn vôùi ngöôõng choïc thuûng ñeå tìm söï khaùc bieät giöõa caùc ñaàu thu thöû nghieäm vaø ñoái chöùng. Thí nghieäm 1: 2 Dynasphere ñöôïc ñaët ôû caùc vò trí thöû nghieäm. Muïc ñích cuûa thöû nghieäm laø xem xeùt moät Dynasphere tích cöïc coù öu ñieåm gì hôn moät thieát bò thuï ñoäng. Ñaûo ngöôïc caùc thieát bò tích cöïc vaø thuï ñoäng maø khoâng phaûi thay ñoåi baát kyø thoâng soá vaät lyù naøo. Keát quaû laáy trung bình theo caùch loaïi boû caùc maâu thuaån trong sô ñoà thöû nghieäm vaät lyù. Tröôùc khi thöû nghieäm moät chuoãi ñieän tích ñöôïc taïo ra ñeå ñaùnh giaù ngöôõng phoùng ñieän. Ñieän aùp naïp 65,7KV xaáp xæ moät xung aùp 1314KV, ñoä aãm 70%, aùp suaát 1012mB, nhieät ñoä 30o C. Keát quaû: Thí nghieäm Ñaàu thu tích cöïc Ñaàu thu thuï ñoäng Khoâng phoùng A B aûo ngöôïc caùc ñaàu thu Toång coäng 15 6 21 6 5 11 9 9 18 Quaû caàu tích cöïc chöùng toû hieäu quaû gaàn gaáp ñoâi quaû caàu thuï ñoäng. Thí nghieäm 2: Trong thí nghieäm naøy, Dynasphere ñöôïc so saùnh vôùi chaát löôïng cuûa moät coät Franklin. Caùc coät Franklin ñöôïc duøng laø caùc thanh nhoïn ñaàu loõi cuûa Dynasphere ñeå khoâng coù söï thay ñoåi hình hoïc coät Franklin khi quaû caàu ñöôïc gaén vaøo, chuoåi phoùng ñieän höôùng vaøo 2 coät Franklin ñeå xaùc ñònh caùi naøo hieäu quaû hôn. Sau ñoù quaû caàu ñöôïc gaén vaøo coät Franklin keùm hieäu quaû hôn ,ñeå ñaùnh giaù söï caûi thieän chaát löôïng. Caùc ñieàu kieän khí quyeån: ñoä aåm 67%, aùp suaát 1012mB, nhieät ñoä 30oC Keát quaû: Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 29 Thöû nghieäm Coät A Coät B Hieäu quaû coät B 2 coät Franklin 8 2 20% oät Franklin (A) quaû caàu ñöôïc ñaët vaøo coät B 4 6 60% Vieäc theâm quaû caàu vaøo coät Franklin laøm vieäc keùm (B) caûi thieän 40% hieäu quaû cuûa noù. b. Thí nghieäm ngoaøi töï nhieân: Hai daïng thöû nghieäm ñöôïc coi laø phuø hôïp cho ñaùnh giaù chaát löôïng ñaàu thu: - Daïng thöù nhaát bao goàm thöû nghieäm thoáng keâ laâu daøi, baèng caùch xen keõ caùc ñaàu thu thöû nghieäm vaø caùc coät Franklin theo daïng 1 caùnh ñoàng anten.Moãi vaät daãn xuoáng coù thieát bò ghi söï phoùng ñieän vaø bieân ñoä doøng ñænh cuûa chuùng. - Daïng thöù 2: bao goàm thöû nghieäm so saùnh toác ñoä cao. Yeáu toá quan troïng nhaát trong ño löôøng hieäu quaû cuûa moät ñaàu thu laø khaû naêng baét ñaàu vaø lan truyeàn caùc doøng phoùng leân cuûa noù. Baèng chöùng chaát löôïng töông ñoái chæ coù theå ñaït ñöôïc baèng vieäc ño thôøi gian phaùt trieån vaø doøng phoùng leân so vôùi moät tieâu chuaån ñoái chöùng. - Vì seùt xuaát hieän ngaãu nhieân vaø thôøi gian ñeå phoùng leân vaøo côõ microgiaây. Nhieäm vuï ño löôøng thöôøng laø gaëp khoù khaên. Hôn nöõa neáu söï ngaên chaën (Tia phoùng leân ñoùn laáy tia phoùng xuoáng) doøng seùt trôû veà coù theå coù bieân ñoä 100KA seõ phaù huûy thieát bò ño. Tuy nhieân nhôø thieát bò chuïp hình vaø quay video hieän ñaïi maø khoâng nhaát thieát phaûi ghi nhaän moät cuù seùt ñaùnh tröïc tieáp. - Vaät ñoái chöùng laø coät Franklin ñöôïc so saùnh vôùi moät ñaàu thu thöû nghieäm ôû cuøng chieàu cao. Daây thu loâi ñöôïc tieáp ñaát qua moät ñieän trôû, moät doøng ñieän ghi nhaän ñöôïc taïi chaân tieáp ñaát vaø ñöôïc truyeàn tôùi maùy bieán ñoåi ñieän A/D (Analoque / Digital). - Nguoàn ñieän töø xa ñeán maùy A/D ñöôïc cung caáp bôûi pin maët trôøi. Daây caùp baèng sôïi quang hoïc ñöôïc duøng ñeå truyeàn taûi thoâng tin ñeán moät boä soá hoùa cao toác löu tröõ thoâng tin trong boä nhôù 256KB. Sau ñoù thoâng tin bieán ñoåi ñöôïc truyeàn ñeán moät maùy tính IBM coù ñóa cöùng 30MB. Chieàu cao cuûa caùc coät laø 6m vaø ñaët caùch 20m ñeå ñaûm baûo khoâng coù nhieãu ñieän tröôøng do taùc duïng töông hoå. Keát quaû sô boä cho thaáy thôøi gian baét ñaàu tia phoùng leân cuûa moät coät Franklin sau quaû caàu thöû nghieäm laø 50microgiaây vaø doøng phoùng leân cuûa quaû caàu lôùn hôn 2 - 3 laàn taïi moïi thôøi ñieåm keå töø luùc môû ñaàu. 2..2.7. Öu ñieåm cuûa ñaàu thu: - Tính chuû ñoäng taïo ñöôøng daãn seùt: Taát caû caùc caáu truùc treân coâng trình ñeàu coù khaû naêng taïo ra keânh daãn veà phía treân. Tuy nhieân, vaán ñeà thôøi gian taïo ra chuùng môùi laø quan troïng. Moät ñaàu thu seùt taïo tia tieân ñaïo coù theå taïo moät ñöôøng daãn seùt veà phía treân sôùm hôn moät khoaûng thôøi gian ∆T so vôùi loaïi kim thu seùt thoâng thöôøng. Ñaïi löôïng naøy ñöôïc xaùc ñònh trong phoøng thí nghieäm cao aùp vaø ngoaøi hieän tröôøng giöõa moät ñaàu thu seùt taïo tia tieân ñaïo vaø moät kim thu seùt thoâng thöôøng ôû trong cuøng moät ñieàu kieän. ∆T = TSR - TD TSR : laø thôøi gian taïo ra ñöôøng daãn seùt veà phía treân cuûa moät kim thu seùt thoâng thöôøng. TD : laø thôøi gian taïo ra ñöôøng daãn seùt veà phía treân cuûa ñaàu thu Dynasphere. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 30 - Ñoä daøi cuûa keânh daãn veà phía treân so vôùi kim thu seùt thoâng thöôøng, ñaàu thu Dynasphere coù theå taïo ra ñöôøng daãn tieân ñaïo sôùm hôn moät khoaûng thôøi gian ∆T vaø do ñoù taïo sôùm moät ñöôøng daãn tieân ñaïo ∆L(m) = V (m/Ms). ∆T(Ms) D ∆L Hình 3.2 D: Khoaûng caùch phoùng ñieän phuï thuoäc vaøo yeâu caàu baûo veä. 2.2.8. Choïn caáp baûo veä: Caùc döõ lieäu ñöôïc thu thaäp töø caùc keát quaû nghieân cöùu treân toaøn theá giôùi ñöa ra caùc ñaëc tính chính giuùp cho vieäc thieát keá choáng seùt ñaït hieäu quaû kinh teá, kyõ thuaät cao. Söï phaân boá coù tính thoáng keâ caùc ñaëc tính chính cuûa seùt ñöôïc trình baøy trong baûng 3.2. Baûng 3.2: phaân boá caùc ñaëc tính chính cuûa seùt ñaùnh xuoáng ñaát: Ñaëc tính Tyû leä % caùc khaû naêng trò soá ñaëc tính coù t n vò cuûa seùt xaûy ra lôùn hôn giaù trò sau ñaây 99 90 75 50 2 1 Soá seùt laëp 1 1 2 3 12 Khoaûng thôøi gian 10 25 35 55 9 0 400 ms giöõa caùc seùt Doøng seùt ñaàu 5 12 20 30 5 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 31 130 KA tieân, Imax Bieân ñoä doøng seùt 3 6 10 15 2 40 KA tieáp theo Ñoä doác seùt ñaàu 6 10 15 25 3 70 GA/s tieân (dI /dt)max Ñoä doác seùt tieáp 6 15 25 45 8 0 200 GA/s theo (dI /dt)max Toång ñieän tích 1 3 6 15 4 200 C ñöa xuoáng Ñieän tích doøng 6 10 20 30 4 100 C moät chieàu Doøng moät chieàu 30 50 80 100 15 0 400 A Imax Toång thôøi gian 50 100 250 400 60 0 1.500 ms keùo daøi cuûa seùt Suaát naêng löôïng 102 3x102 103 5x103 3x10 5 5x105 A2.s Muïc 3 trong baûng ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh caùc möùc baûo veä, caùc caáp baûo veä lieân heä tröïc tieáp vôùi doøng phoùng I vaø ñieän tích tieân ñaïo Q töông öùng. Moät moái lieân heä thöïc nghieäm ñöôïc cho: I = 10,6.Q0,7 Vôùi I ño baèng KA, Q ño baèng Coulombs Moät doøng seùt coù bieân ñoä 6,5KA seõ öùng vôùi moät ñieän tích tieân ñaïo xaáp xæ 0,5C Tính toaùn vaø ngoaïi suy khaùc töø baûng 1, ñöôïc moái quan heä möùc baûo veä vôùi bieân ñoä doøng seùt ñieän tích tieân ñaïo nhö trình baøy trong baûng 4.2. Baûng 4.2: Quan heä möùc baûo veä vôùi bieân ñoä doøng seùt vaø ñieän tích tieân ñaïo seùt Ñieän tích tieân ñaïo(Q) Doøng tieân ñaïo(I) Khaû naêng xuaát hieän Caáp baûo veä 0,5C 0,9C 1,5C 6,5KA 10KA 16KA 98% 93% 85% Cao Trung bình Chuaån Nhö vaäy töø baûng 4.2 coù theå xaùc ñònh möùc baûo veä theo caùc ñaëc tính thoáng keâ veà seùt. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 32 Tuøy thuoäc vaøo taàm quan troïng cuûa coâng trình xaây döïng quyeát ñònh choïn möùc baûo veä thích hôïp trong thieát keá choáng seùt. 2.2.9. Baùn kính baûo veä: (Baùn kính vuøng thu): Vuøng thu seùt laø vuøng khoâng gian treân ñaàu thu maø khi coù moät tia seùt ñi vaøo vuøng ñoù, seõ ñöôïc moät tia phoùng leân ñoùn laáy(Phöông phaùp tính theå haáp thu). Vuøng thu seùt ñöôïc xaây döïng töø moät baùn caàu khoaûng caùch phoùng (baùn caàu coù baùn kính laø khoaûng caùch phoùng leân moät tia tieân ñaïo cuûa ñaàu thu) vaø moät parabol giôùi haïn baùn caàu ñoù. beà maët quûa caàu Hình 7.2 cho thaáy caùch xaùc baùn kính baûo veä Ra cuûa ñaàu thu töø theå tích vuøng thu Baùn kính baûo veä cuûa Dynasphere theo caùc tham soá thoáng keâ thay ñoåi theo töøng döï aùn choáng seùt, cuï theå thay ñoåi theo caáp baûo veä, chieàu cao cuûa coâng trình ,...(trình baøy trong baûng 5.2). vuøng thu ñöôøng ñoàng khaû naêng h RaRa Hình 4.2 Baûng5.2: Baùn kính thu huùt seùt cuûa ñieän cöïc phaùt xaï sôùm Dynasphere cao cu g trình, m cao cu m cao cu nasphere, m n kính thu huùt seùt (m) theo möùc baûo veä Raát cao Cao Chuaån 8% 93% 85% 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 10 15 20 25 30 35 45 55 65 75 85 95 105 35 45 48 55 60 62 67 69 71 73 73 73 73 47 60 66 75 83 86 95 100 100 100 100 100 100 60 77 84 97 107 112 120 120 120 120 120 120 120 2.2.10. Xaùc ñònh vò trí ñaët ñaàu thu: Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 33 Ñaàu thu seùt Dynasphere ñöôïc laép ñaët ôû ñoä cao 5m treân ñieåm cao nhaát cuûa coâng trình caàn ñöôïc baûo veä.vaø coù ñoä cao caùch maët ñaát toái thieåu laø 10m. Moät hay nhieàu ñaàu thu Dynasphere ñöôïc ñaët treân coâng trình sao cho vuøng thu cuûa noù phuû laép caùc vuøng thu cuûa caùc ñieåm caïnh tranh cuûa caáu truùc (ñænh nhoâ ra, goùc nhoïn, gôø maùi ...) hay noùi caùch khaùc baùn kính vuøng thu cuûa Dynasphere phaûi bao truøm caùc baùn kính vuøng thu cuûa caùc ñieåm caïnh tranh. Hình 5.2 2.3. Giaù ñôõ ñaàu dynasphere: - Giaù ñôõ coù moät oáng hình truï sôïi thuûy tinh caùch ñieän. cao toái thieåu 1,15m. - OÁng phaûi coù beà daøy thaønh toái thieåu 4mm vaø ñöôøng kính cho pheùp laép vöøa ñaàuthu vaø daây thu loâi seõ ñi beân trong oáng. - Giaù ñôõ phaûi sieát chaët vaøo caáu truùc khaùc coù daây buoäc nôi caàn thieát ñeå giöõ cho ñaàu tieáp ñieän treân khoâng vaø heä thoáng coät ñöùng vöõng vôùi vaän toác gioù toái ña trong vuøng. Söï laép ñaët giaù ñôõ ñuû cöùng ñeå ñaûm baûo ñoä leäch toái ña cuûa ñaàu thu döôùi ñieàu kieän vaän toác gioù cöïc maïnh seõ khoâng quaù 100mm. Söï laép ñaët giaù ñôõ phaûi coù taàn soá rung töï nhieân ban ñaàu vôùi vaän toác gioù ít nhaát 2 laàn vaän toùc gioù thieát keá toái ña cho vuøng. 2.4. Daây Ericore: Kyõ thuaät gaàn ñaây nhaát trong vieäc daãn naêng löôïng seùt xuoáng ñaát laø duøng moät daây daãn xuoáng boïc caùch ñieän. Daây Ericore ñöôïc thieát keá vôùi 2 maøng chaén vaø moät maøng boïc daãn ñieän beân ngoaøi ,vaät lieäu khoâng daãn ñieän ñöôïc choïn loïc kyõ ñaûm baûo söï caùch ñieän döôùi ñieàu kieän xung ñieän cao. 2.4.1. Caáu taïo daây Ericore: Goàm moät daây daãn caêng ôû giöõa bao boïc baèng loõi nhöïa. Lôùp thöù 2 laø moät daây ñoàng xoaén oác, tieát dieän hieäu duïng 50mm2 laø lôùp daãn doøng chính, ñöôïc caùch ñieän sô caáp bao boïc. Baêng boïc baèng baêng ñoàng boïc beân ngoaøi caùch ñieän sô caáp vaø noù ñöôïc caùch ñieän thöù caáp bao boïc. Caùch ñieän thöù caáp ñöôïc moät laù kim loaïi bao boïc maø beân ngoaøi coù voû boïc daãn ñieän. Neáu boû phaàn ôû giöõa laø loõi nhöïa. Keát caáu gioáng nhö moät vaät daãn trung theá. Ñöôøng kính ngoaøi cuûa daây Ericore nhoû hôn 40mm. Ñieän aùp xung daïng soùng 1,2/50µs giöõa caùc lôùp daãn ñieän khoâng nhoû hôn 250KV. Lôùp daãn ñieän chính ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi ñaàu cuûa moät ñaàu tieáp ñieän treân khoâng. Trong Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 3m cuoái tieáp ñaát daây thu loâi ñöôïc ñaët trong oáng baûo veä PVC daøy toái thieåu 3mm ñeå traùnh hö haïi cô vaø laøm taêng ñoä an toaøn cho con ngöôøi. Daây thu loâi ñöôïc laép ñaët theo söï chæ daãn cuûa nhaø cheá taïo, coù baùn kính uoán cong cho pheùp khoâng ñöôïc nhoû hôn 0,5m. Daây daãn xuoáng ñöôïc gaén chaët vaøo coâng trình xaây döïng baèng caùc keïp kim loaïi, khoaûng caùch giöõa caùc keïp ít nhaát laø 2m. Hình 6.2 2.4.2. Ñaëc tính kyõ thuaät: Daây Ericore laø moät tieán boä quan troïng trong kyõ thuaät choáng seùt. Coù yù kieán cho raèng vaät lieäu caùch ñieän coù theå khoâng chòu ñöôïc ñieän aùp do phoùng ñieän seùt aùp ñaët. Tuy nhieân caùc thöû nghieäm töông ñoái ñôn giaûn cho thaáy ñieän dung gheùp giöõa vaät daãn vaø kieán truùc laøm cho vaät daãn baùm theo ñieän aùp treân kieán truùc. Ñieàu naøy laøm giaûm hieäu ñieän theá vaø ñaët aùp nhoû hôn vaøo vaät caùch ñieän. Ñeå hieåu hôn giaù trò kyõ thuaät cuûa daây naøy caàn oân laïi nhöõng vaán ñeà lieân quan vôùi daây daãn seùt thöôøng, hình 6.2 cho thaáy söï töï caûm cuûa moät daây daãn seùt thöôøng gaây ra ñieän theá raát cao. E = IR + Ldi/dt 60 m daây ñoàng 35 mm2 Giaù trò töï c taêng leân vôùi vaän toác 101 60m seõ taêng leân ñeán giaù Vì lyù do th gia taêng do nhöõng goùc be trong hình 8.2. Toøa nhaø l 34 Doøng ñieän seùt : I = 30 KA L =1,6µH/m dt = 1µs Suy ra : E = 195 + 48000 = 48195V/m Hình 7.2 : Aûnh höôûng cuûa L vôùi moät daây daãn seùt aûm 1,6µH/m ñöôïc xem laø raát nhoû. Tuy nhieân khi doøng ñieän bò kích noù coù theå 0A/s, aûnh höôûng cuûa söï töï caûm naøy trôû neân quan troïng. Ví duï: Moät daây daøi trò hôn moät trieäu Volt vôùi moät söï phoùng ñieän trung bình. aåm myõ, ñieàu naøy daãn ñeán vieäc daây daãn seùt coù nhöõng goùc beõ cong. Söï töï caûm û cong laøm taêng ñieän theá daãn ñeán caét ñieän hay söï phoùng ñieän bieân nhö ñöôïc chæ uoân bò ñieän hoùa vaø ôû ñoù toàn taïi nguy cô phoùng ñieän bieân. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 35 Hình 8.2: Nhöõng nguy hieåm ñoái vôùi daây thu loâi thoâng thöôøng Moät daây Ericore khaéc phuïc ñöôïc caùc hieåm hoïa treân vaø hôn nöõa coøn cho pheùp ñi daây beân trong toøa nhaø. Ñeå hieåu ñöôïc ñieàu naøy xaûy ra nhö theá naøo caàn so saùnh hieäu öùng ñieän taïm thôøi cuûa daây thu loâi thöôøng vaø daây Ericore luùc phoùng seùt. Hình 9.2 :Cô cheá phoùng ñieän bieân cuûa daây daãn thöôøng Hình 9.2 cho thaáy ñieàu kieän veà ñieän tröôùc khi seùt ñaùnh vaø trong khi truyeàn ñieän xuoáng ñaát. Khi daãn doøng seùt daây thu loâi ñoät nhieân bò kích thích vôùi moät ñieän cöïc traùi daáu vôùi maët ñaát. Ñieàu naøy gaây neân ñieän tröôøng maïnh giöõa daây daãn, heä thoáng ñieän vaø toøa nhaø, nhöõng caùi naøy gaây neân söï neït ñieän bieân beân hoâng. Tröôøng hôïp daây daãn Ericore ñöôïc bieåu thò trong hình 10.2 coù theå thaáy lôùp voû ngoaøi hoaït ñoäng nhö moät laù chaén cho nhöõng vaät khaùc vaø söï nguy hieåm veà neït ñieän hoaøn toaøn coù theå bò loaïi boû. Nhôø lôùp voû ngoaøi Ericore ta coù theå ñi daây beân trong coâng trình maø vaãn an toaøn. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 36 Hình 10.2 :Daây Ericore cöïc tieåu hoùa phoùng ñieän bieân 2.4.3. Öu ñieåm cuûa daây Ericore: - Daãn doøng xung seùt xuoáng ñaát an toaøn . - Chæ caàn moät daây daãn. - Löïa choïn ñöôïc ñöôøng daãn seùt, ñi ngaàm beân trong coâng trình. - Kín ñaùo vaø thaåm myõ. - Khaû naêng phoùng ñieän bieân ñöôïc loaïi boû. - Khoâng caàn noái ñaëc bieät, tröø ñoái vôùi theùp xaây döïng noái vôùi tieáp ñòa choáng seùt. - Söï laép ñaët daây daãn Ericore vôùi heä thoáng tieáp ñaát ñôn coù chi phí thaáp hôn baát cöù heä thoáng choáng seùt naøo cuûa kyõ thuaät coå ñieån. 2.5. Thieát bò ñeám seùt: Thieát bò ñeám seùt laø moät maùy ghi cô hoïc giaùm saùt baèng ñieän töû nhaèm ghi laïi söï hoaït ñoäng cho moãi laàn seùt taïi ñieåm ño. Moät cuoän daây Toroidal ñaëc bieät ñöôïc laép ñaët ñôn giaûn treân boä phaän tieáp ñaát cuûa daây Ericore, ñeå caûm öùng vôùi naêng löôïng seùt vaø taùc ñoäng maïch ñeám. Thieát bò khoâng caàn pin, heä thoáng töï caáp naêng löôïng, raén chaéc, khoâng thaám nöôùc vaø deã laép ñaët. Vôùi chi phí vöøa phaûi thieát bò cung caáp nhöõng thoâng tin thoáng keâ coù giaù trò vaø nhö vaäy chöùng minh tính hieäu quaû cuûa heä thoáng choáng seùt, thieát bò coù theå laép ñaët cho caùc heä thoáng choáng seùt khaùc. Thoâng soá kyõ thuaät: - Doøng ñieän vaän haønh toái thieåu : 1.500A treân moät xung ñieän 8/20µs - Nguoàn ñieän : töï caáp. - Maïch ñieän : Moïi traïng thaùi öùng vôùi boä ñeám cô ñieän töû ghi nhaän ñeán 9999. Khoâng laëp laïi. - Thaønh phaàn : Cuoän Toroidal ñöôïc cuoán troøn. Ñöôøng kính loã beân trong 45mm. Boä ñeám ñöôïc laép beân trong cuoän daây. - Phöông phaùp noái: Boä phaän ñeám tröôït treân daây thu loâi Ericore tröôùc khi noái vôùi coïc tieáp ñaát. Ñeå tieän hôn boä phaän ñeám coù theå ñöôïc ñaët ngay treân coïc tieáp ñaát. 2.6. Tieáùp ñaát: Laép ñaët söï tieáp ñaát laø moät yeáu toá coù theå thay ñoåi nhaát trong vieäc cung caáp moät heä thoáng choáng seùt. Vieäc naøy caên cöù vaøo moät daûi roäng caùc loaïi ñaát, moãi loaïi coù tính chaát ñieän hoïc khaùc nhau. Söï löïa choïn moät kyõ thuaät tieáp ñaát duy nhaát tuøy thuoäc vaøo caû ñaát vaø kinh teá. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 37 Moät söï coá gaén lieàn vôùi söï truyeàn moät doøng xung ñieän vaøo ñaát laø noù gaây ra söï taêng ñieän theá taïi ñieåm seùt ñaùnh. Ñieän theá giaûm theo khoaûng caùch töø ñieåm seùt ñaùnh vaø taïo ra ñieän theá böôùc - nguy hieåm cho con ngöôøi vaø thieát bò. Ñieän theá cao cuûa heä thoáng tieáp ñaát cuõng gaây ruûi ro phaù ñöùt ñöôøng ñieän thoaïi vaø ñieän. 2.6.1.Hôïp chaát caûi taïo ñaát Vôùi hôïp chaát tieáp ñaát LP1, nhieàu khoù khaên veà söï laép ñaët tieáp ñaát coù theå caûi thieän ñaùng keå. Hôïp chaát bao goàm moät dung dòch hoùa chaát coù ñoä daãn ñieän toát - Khi ñöôïc troän vôùi H2O vaø ñoåø bao quanh ñieän cöïc tieáp ñaát, trôû neân moät khoái seät - hình thaønh phaàn chính cuûa heä thoáng tieáp ñaát. Hôïp chaát tieáp ñaát LPI goàm hai goùi 5Kg ,dung dòch ñoàng moät goùi vaø moät hoån hôïp nhieàu hoùa chaát ñeå giuùp taïo traïng thaùi keo vôùi phaàn kia. Öu ñieåm lôùn nhaát cuûa hôïp chaát laø seõ khoâng bò röûa troâi ñi nhö phaàn lôùn caùc hoån hôïp caûi taïo ñieän trôû ñaát khaùc. Nhö vaäy, khoâng caàn boå sung laïi sau 2 hay 3 naêm. Kieåm tra ñieän tröôøng cho thaáy söï caûi thieän ñaùng keå veà ñieän trôû ñaát khi hôïp chaát naøy ñöôïc theâm vaøo ñaát caùt vôùi lôùp ñaát seùt moät vaøi meùt döôùi maët ñaát. Khi theâm noù vaøo loaïi ñaù ñaát seùt nhöõng caûi tieán ñaùng keå cuõng ñaït ñöôïc. Thöïc teá, ñieän trôû ban ñaàu caøng cao, vieäc söû duïng hôïp chaát tieáp ñaát LP1 caøng toát. Nhö ñaõ moâ taû tröôùc, hôïp chaát xuaát hieän nguyeân boä. Laáy dung dòch 1 (maøu vaøng) vaø troän vôùi 20 lít nöôùc. Troän dung dòch 2 (maøu xanh döông) vôùi 10 lít nöôùc. Nöôùc aám taêng cöôøng ñoä hoøa tan cuûa caùc dung dòch naøy. Löôïng caàn thöïc teá ñeå ñaït ñöôïc ñieän trôû thích hôïp thay ñoåi theo thaønh phaàn cuûa ñaát. Thí duï: Trong ñaát seùt hay caùt thoâ, ta coù theå ñaït ñöôïc ñieän trôû thích hôïp khi söû duïng moät phaàn cuûa boä, töùc laø 2 ñeán 5 Kg moãi phaàn cuûa boä hôïp chaát. Khi ñoùng coïc ñoàng hoaëc loõi theùp maï ñoàng. Ñaøo moät loã saâu 500mm, ñöôøng kính 200mm, duøng 2Kg moãi phaàn cuûa boä hôïp chaát. Ñeå 30 phuùt cho hôïp chaát ñaëc laïi vaø ño ñieän trôû. Neáu ñieän trôû khoâng ñaït, ñaøo moät raõnh saâu 500mm, roäng 200mm, daøi 5m. Ñaët mieáng ñoàng trong noù vaø duøng 3Kg moãi loaïi cuûa boä hôïp chaát . Thôøi gian ñeå ñaëc laïi cuõng nhö tröôùc vaø ño laïi . Laäp laïi caùch naøy cho ñeán khi ñaït ñöôïc ñieän trôû mong muoán. Moãi maõnh neân ñaët ôû goùc hôïp lyù hay caøng caùch xa nhau caøng toát vaø dó nhieân ñöôïc noái ñaát an toaøn vôùi coïc tieáp ñaát nguyeân thuûy. Caùch boá trí cuûa vaät lieäu tieáp ñaát thay ñoåi vôùi loaïi ñaát vaø khoaûng khoâng gian coù saün. Nhieàu sô ñoà boá trí ñöôïc chæ trong phaàn moâ taû maãu. Vieäc söû duïng coïc tieáp ñaát loõi theùp maï ñoàng hay ñoàng vôùi ñöôøng kính 13mm hoaëc15mm ñöôïc khuyeán khích söû duïng. Chieàu saâu ñoùng coïc thay ñoåi theo vieäc söû duïng vaø tuøy vaøo loaïi ñaát coù saün. Trong ñaát ñaù / ñaát ñaù seùt keát quaû toát nhaát ñaït ñöôïc baèng caùch ñaøo moät raõnh gaàn baèng 500mm saâu vaø 200mm roäng. Ñaët vaät lieäu tieáp ñaát vaøo ñaùy vaø phuû leân gaàn baèng 100mm ñaát mòn hay caùt. Ñoå dung dòch 1 vaø khi noù ñöôïc thaám heát, ñoå dung dòch 2 . Laáp raõnh ñaày laïi Neáu caàn ñieän trôû toát cho vuøng ñaù cöùng hay ñaù seùt naëng, moät loã khoan gaàn baèng 75mm roäng vaø 2.500mm saâu. Nheùt vaøo moät coät ñoàng. Troän dung dòch 1 vaø 2 vôùi nhau vaø ñoå xuoáng loã. Hieäu quaû vieäc naøy seõ cho moät moâi tröôøng daãn ñieän 2.500mm x 75mm. Neáu ñieän trôû thích hôïp khoâng ñaït ñöôïc, laäp laïi phöông phaùp treân nhieàu laàn ñeán khi ñieän trôû ñöôïc thoûa maõn. Vôùi ñaát ñang söû duïng, keát hôïp caøng nhieàu maïng löôùi caøng toát. duøng dung dòch 1, ñôïi ñeán khi dung dòch 1 thaám heát, duøng dung dòch 2 vaø sau ñoù laáp toaøn boä maïng löôùi laïi. Tröôùc khi duøng hôïp chaát, laøm baûo hoøa ñaát vôùi H2O ñeå giuùp söï phaân boá vôùi caùc hoùa chaát. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 38 Söï caûi thieän ñieän trôû ñaát 50 ÷ 90% thì khoâng coù gì baát thöôøng khi duøng hôïp chaát tieáp ñaát. Caàn nhaán maïnh raèng moãi öùng duïng thì ñeàu khaùc nhau, do ñoù keát quaû cuõng khaùc nhau. Noùi chung, moät boä seõ ñuû ñeå taïo ra moät ñieän trôû ñaát thích hôïp treân hôn 5m daây ñieän tieáp ñaát trong ñieàu kieän ñaát xaáu nhaát vaø 15m trong ñaát xaáu. Hôïp chaát tieáp ñaát cuõng coù döôùi daïng moät boä 40Kg 2.6.2. Nhöõng phöông phaùp tieáp ñaát thoâng duïng * Daây ñôn, noái ñaàu: Keát quaû keøm khi seùt chæ coù moät ñöôøng. Ñieän theá ñaát cao taïi nôi baét seùt. * Tieáp ñaát reõ quaït, nhöõng tia reõ quaït ñôn: Lyù töôûng cho vuøng coù trôû khaùng trung bình vaø nhöõng tia reõ quaït daøi ñeán 30m. Ñieän seùt seõ taùch ra laøm 6 ngaõ. * Tieáp ñaát reõ quaït, reõ quaït hình chaân chim: Lyù töôûng ôû vuøng coù trôû khaùng ñaát caohôn. Taïo thaønh nhieàu ñöôøng cho ñieän seùt vaø khaû naêng keát hôïp vôùi ñaát cao. Ghi chuù: Ñaát deûo (seät, nhaõo) thöôøng coù hieäu quaû cao vôùi tieáp ñaát reõ quaït. * Tieáp ñaát baèng theùp m ï ñoàng: a Hieäu quaû chæ vôùi moät coät khi coù möïc nöôùc trong ñaát cao. * Tieáp ñaát nhieàu coät: Ñaët caùc coät tuøy thuoäc vaøo chieàu saâu ñoùng toát nhaát vôùi coät 1. Khoaûng caùch giöõa caùc coät gaàn baèng 2 x chieàu saâu. * Tieáp ñaát khoan saâu Caàn ôû vuøng khoâ raùo vaø nôi möïc nöôùc ngaàm thaáp - chuû yeáu taïo söï tieáp xuùc thöôøng xuyeân giöõa thaønh loã vaø coät. Khoan buøn vaø ñaát deûo seõ raát hieäu quaû. * Tieáp ñaát vôùi vuøng giôùi haïn vaø gaàn nôi giao thoâng (ngöôøi ñi boä) Duøng loã khoan saâu vaø ñaët 1 hay 2 oáng nhöïa ñoàng taâm treân ñænh 3 - 4m. boä phaän naøy laøm giaûm söï phaùt trieån ñieän theá ñaát ôû maët. 2.6.3. Coät khoaùng MIN - Ñieän cöïc tieáp ñaát khoaùng Coät khoaùng MIN - LP1 laø moät keá tuïc cuûa ñieän cöïc tieáp ñaát truyeàn thoáng. Moät coät MIN goàm moät ñieän cöïc ñoàng roãng daøi 2m vôùi 5 loã nhoû. Loã naøy cho pheùp hieän töôïng loïc töï nhieân caùc hôïp chaát beân trong ñöôïc giaûi phoùng chaäm töø giöõa ñieän cöïc vaø khoái ñaát. Ñeå ñöôïc ñieän trôû ñaát thaáp hôn nöõa, hoãn hôïp daãn ñieän ñaát(CEC) ñöôïc troän vôùi ñaát thieân nhieân trong khi ñoå ñaày vaø laøm cöùng loã khoan 200mm ñöôøng kính. Coät khoaùng MIN coù daây noái chieàu daøi 300mm tieát dieän 50mm2 ñeå thuaän tieän cho vieäc noái coät vôùi thieát bò tieáp ñaát. Coät MIN trôû neân hoaøn chænh vôùi moät loã ñaát, cho pheùp tieáp caän deã daøng vôùi naép coù theå thaùo rôøi ôû ñænh coät. Söï thay môùi ñònh kyø hôïp chaát beân trong ñöôïc thöïc hieän qua naép ôû ñænh. Caùch duøng coät khoaùng Coät khoaùng thích hôïp cho moïi öùng duïng tieáp ñaát - Tieáp ñaát choáng seùt - Tieáp ñaát neán thoâng - Tieáp ñaát cho maùy tính - Tieáp ñaát cho nhaø Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 39 - Tieáp ñaát cho traïm xe ñieän - Tieáp ñaát choáng taêng ñieän aùp vaø quaù ñoä nhaát thôøi cuûa thieát bò Lyù töôûng cho laép ñaët nôi vuøng bò haïn cheá, nhö nhaø cao taàng, taàng haàm, ñaïi loä coâng coäng. Öu ñieåm: 1. Trong phaàn lôùn caùc tröôøng hôïp laép ñaët, moät coät khoaùng seõ ñaït ñöôïc ñieän trôû ñaát mong muoán. 2. Thieát bò coù giaù thaáp hôn vì chæ caàn moät coät khoaùng. 3. Toång chi phí thaáp hôn do thôøi gian laép ñaët giaûm. 4. Ñaøo bôùi hö haïi vaø vieäc laøm ñeïp trôû laïi maët baèng ít nhaát. 5. Dieän tích laép ñaët ít nhaát. 6. Söï baûo trì ít nhaát. 7. Ñieàøu kieän cuûa ñaát ñöôïc giöõ lieân tuïc nhôø hôïp chaát beân trong. 2. 3. Choáng seùt baèng ñieän cöïc Interceptor - LCT :(Lightning Capture Terminal). Söï phaùt trieån cuûa ñieän cöïc thu seùt Interceptor gaàn ñaây nhaát theo moät nguyeân taéc hoaøn toaøn môùi. Ñieän cöïc thu seùt naøy coù caùc ñaëc tính sau: a. Vuøng thu seùt ñöôïc taêng leân Vuøng thu seùt ñaït ñöôïc baèng caùch laøm taêng hieäu quaû tieáp ñaát khi khoâng coù maët cuûa ñieän tích khoâng gian tónh. Söï kích hoaït caùc ion daãn ñieän xaûy ra chæ khi keânh seùt ñeán gaàn. Caùc ion taïi ñieåm ñaát phía treân giuùp cho vieäc kích hoaït tia caûn ñi ngöôïc leân. b. Caù nguyeân t éc thieát k á ñôn giaûn: c a e Do Interceptor ñöôïc thieát keá rieâng cho caùc nhaø coù ñoä cao thaáp hoaëc trung bình, vieäc laép ñaët ñôn giaûn, chæ caàn moät ñieän cöïc tuøy thuoäc vaøo kích thöôùc cuûa coâng trình. Baùn kính baûo veä cuûa ñieän cöïc Interceptor phuï thuoäc vaøo möùc baûo veä vaø ñöôïc trình baøy theo baûng 6.2 Hình 11.2 Ñaàu thu Interceptor Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 40 Baûng6.2: Baùn kính baûo veä cuûa moät ñieän cöïc Interceptor Ñoä cao cuûa nhaø, m Ñoä cao cuûa Interceptor treân coâng trình xaây döïng, m Möùc baûo veä cao 10 15 20 25 30 48 56 63 67 70 53 59 63 68 72 54 60 65 69 73 Möùc baûo veä chuaån 10 15 20 25 3 0 63 70 72 78 83 68 75 80 84 90 69 78 84 90 92 c. Khoâng gaây nhieãu voâ tuyeán: Do thieát bò laø thuï ñoäng, chæ ñöôïc kích hoaït trong vaøi miligiaây tröôùc khi seùt ñaùnh xuoáng ñaát ñeán gaàn. Interceptor khoâng laøm taêng baát kyø nhieãu voâ tuyeán naøo treân möùc cuûa baûn thaân keânh seùt gaây ra. d. Khoâng caàn Acquy, Pin maët trôøi hoaëc caùc thieát bò aùp ñieän khaùc: Interceptor laø thieát bò thuï ñoäng, thaäm chí khi coù moät côn doâng treân ñaàu. Noù seõ ñöôïc kích hoaït vaø sinh ra caùc ion töø naêng löôïng lôùn chöùa trong keânh seùt ñeán gaàn trong khoaûng vaøi miligiaây tröôùc luùc seùt ñaùnh xuoáng ñaát. e. Hoaøn toaøn ñoäc l äp: a Interceptor khoâng yeâu caàu daây rieâng, duøng caùc daây daãn xuoáng thoâng thöôøng theo caùc tieâu chuaån vaø quy taéc khaùc nhau ñöôïc khuyeán nghò. f. Khoâng phaûi baûo quaûn: Interceptor coù keát caáu thuï ñoäng vaø chaéc chaén veà cô hoïc neân coù tuoåi thoï phuïc vuï baèng hoaëc toát hôn caùc thanh Franklin. g. Vieäc laép ñaët laø ñôn giaûn: Interceptor coù theå ñöôïc laép ñaët khoâng caàn lao ñoäng laønh ngheà, khoâng caàn caùc duïng cuï hoaëc caùc daây rieâng, khoâng caàn theâm caùc ñoà ngheà hoaëc caùc vaät lieäu caùch ñieän. Interceptor noái moät caùch deã daøng vôùi moät oáng kim loaïi vaø noái tôùi moät heä thoáng tieáp ñaát coù ñieän trôû lôùn nhaát laø 10Ω theo caùc tieâu chuaån vaø qui taéc thích hôïp. h. Chi phí thaáp: Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 41 a u n o ùt Do thieát keá cöïc kyø ñôn giaûn neân chi phí saûn xuaát thaáp khoâng caàn caùc vaät lieäu hoaëc duïng cuï ñieän töû ôû nöôùc ngoaøi ñöa vaøo. Interceptor laø moät trong caùc heä thoáng choáng seùt coù hieäu quaû kinh teá nhaát treân thò tröôøng, noù coù nhieàu öu vieät hôn so vôùi caùc thanh Franklin thoâng thöôøng hoaëc caùc loaïi daây daãn seùt coå ñieån khaùc. i. Caùc vuøng baûo veä: Vuøng baûo veä thöïc teá ñöôïc bieåu dieãn baùn kính thu huùt seùt nhö trong baûng. Ñoái vôùi caùc coâng trình xaây döïng coù kích thöôùc vöôït quaù vuøng baûo veä cuûa moät ñieän cöïc Interceptor, moät caùch ñôn giaûn ta coäng theâm soá caùc ñieän cöïc yeâu caàu cho ñeán khi toaøn boä coâng trình xaây döïng hoaëc vuøng ñöôïc baûo veä ñaït möùc ñaõ ñeà ra. j. L ép ñaët: Vieäc laép ñaët choáng seùt söû duïng ñieän cöïc Interceptor caàn moät hoaëc nhieàu daây daãn xuoáng vaø moät soá daây noái ñaát töông ñöông theo caùc qui taéc aùp duïng thöïc teá. Vieäc kieåm tra heä thoáng choáng seùt caàn ñöôïc tieán haønh haøng naêm. Caùc kích thöôùc ñieän cöïc: Daøi x roäng = 460mm x 100mm Troïng löôïng: Khoaûng 2,5kg Caùc thuaän lôïi c ûa I terceptor - Raát hieäu quaû - Deã laép ñaët - Kín ñaùo vaø coù dieän maïo vöøa yù. - Ñoøi hoûi baûo döôõng ít - Interceptor laø thieát bò thuï ñoäng ,do ñoù khoâng caàn thay theá - Interceptor ñöôïc thieát keá theo coâng ngheä gaàn ñaây nhaát - Kinh teá nhaát 2.4. Thieát keá heä thoáng ch áng se : Moät computer chuyeân duøng cho thieát keá phaân tích ñöôïc cung caáp cho söï laép ñaët heä thoáng 3000, Interceptor phaàn meàm naøy vôùi dung löôïng leân tôùi 60MB. Coâng ngheä hieän ñaïi cuûa computer laøm cho vieäc phaân tích baùn kính haáp daãn cuûa caáu truùc döôùi caùc ñieàu kieän seùt khaùc nhau deã daøng. Soá lieäu nhaäp ñöôïc laáy töø caùc pheùp ño, phaân tích lyù thuyeát, thoáng keâ vaø ñöôïc hoã trôï bôûi thöïc nghieäm. Ñeå thieát keá ngöôøi thieát keá yeâu caàu cung caáp nhöõng thoâng tin sau: 1. Muïc ñích söû duïng cuûa coâng trình ? Ví duï: Chung cö, beänh vieän.... 2. Maät ñoä ngöôøi ôû trong coâng trình kieán truùc hay vuøng baûo veä coù cao khoâng ? Coù / Khoâng 3. Bao nhieâu ngaøy coù seùt / naêm ñöôïc ghi nhaän trong vuøng ? 4. Ñaëc ñieåm ñòa hình nhö ñoài, caây coái, caùc kieán truùc khaùc vaø ôû ñoä cao, khoaûng caùch bao nhieâu ñeán coâng trình kieán truùc ? 5. Ñaëc ñieåm cuûa coâng trình kieán truùc nhö anten tivi / radio, baûng quaûng caùo ... treân maùi nhaø laø gì ? 6. Coù giôùi haïn naøo veà chieàu cao khoâng ? Coù / Khoâng. Neáu coù cho chi tieát keå caû giôùi haïn baèng meùt. 7. Ñoä cao cuûa coâng trình kieán truùc so vôùi maët bieån ? Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 42 Töø nhöõng yeâu caàu treân ngöôøi thieùt keá seõ naïp vaøo coputer caùc thoâng soá sau: - Daïng hình hoïc cuûa caáu truùc vaø ñoä roäng. - Chieàu cao caáu truùc. - Baûng traéc ñòa coâng trình vaø baûn ñoà ñòa phöông. - Ñieän tích tia phoùng xuoáng. - Cöôøng ñoä ñieän tröôøng. - Bieân ñoä thoáng keâ cuûa seùt vaø xaùc xuaát xaûy ra. - Tæ soá giöõa tia phoùng xuoáng / tia ñi leân. B/ CAÙC PHAÀN MEÀM LIEÂN QUAN : 1/ GEM: 1.1-Ñaëc tính cuûa GEM : 1.1.1-Tính hieäu quûa cuûa GEM ϖ Laøm giaûm ñieän trôû ñaát ϖ Giöõ ñieän trôû cuûa heä thoáng ñaát laø haèng soá sau khi laép ñaët ϖ Ñöôïc söû duïng trong taát caû ñieàu kieän ñaát maëc duø trong caû muøa khoâ 1.1.2-Tính beàn vöõng cuûa GEM ϖ Khoâng bò phaân huûy hay muïc röõa trong 10 naêm ϖ Ñieän trôû suaát taêng khoâng quaù 10% khi ñoùng laïi ϖ Khoâng ñoøi hoûi baûo trì ϖ Khoâng phuï thuoäc vaøo söï hieän dieän lieân tuïc cuûa nöôùc ñeå duy trì tính daãn ñieän 1.1.3-GEM khoâng gaây oâ nhieãm moâi tröôøng ϖ Khoâng gaây taùc haïi cho ñaát ϖ Khoâng laøm nhieãm baån maïch nöôùc ngaàm ϖ Ñöôïc gaëp trong caùc yeâu caàu cuûa cô quan baûo veä moâi tröôøng ϖ Laø vaät lieäu an toaøn coù theå ñöôïc yeâu caàu söû duïng 1.1.4-GEM deã daøng söû duïng ϖ Bao GEM coù troïng löôïng 11,3kg raát deã vaän chuyeån ϖ Chæ caàn 1 ngöôøi ñeå thi coâng ϖ Deã laép ñaët ôû vuøng ñaát öôùt hay khoâ ϖ Deã daøng hoøa laãn thaønh buøn ϖ Khoâng caàn troän khi ñaát khoâ, chæ môû ra ñoå xuoáng ϖ Nhanh choùng haáp thuï hôi nöôùc töø ñaát khi söû duïng khoâ vaø ñoâng laïi ôû traïng thaùi cöùng ϖ Coù theå giaûm kích thöôùc cuûa heä thoáng ñaát nôi maø caùc phöông phaùp truyeàn thoáng khoâng thoûa maõn ñöôïc 1.1.5-Caùc ñaëc tính cuûa GEM GEM laø beàn vöõng maø khoâng caàn baûo trì (khoâng caàn laøm laïi gioáng nhö muoái hay caùc hoùa chaát khaùc coù theå bò phaân huûy theo thôøi gian) vaø oån ñònh ñieän trôû ñaát. GEM coù caáu taïo chaéc chaén vaø khoâng bò Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 43 phaân huûy hay muïc röõa, khoâng gaây oâ nhieãm cho ñaát hay vuøng ñaát xung quanh. GEM phuø hôïp cho vieäc laép ñaët nôi vuøng khoâ hay vuøng hoãn hôïp nöôùc buøn. GEM khoâng phuï thuoäc vaøo söï hieän dieän lieân tuïc cuûa nöôùc ñeå duy trì tính daãn ñieän. GEM ôû daïng söû duïng coù ñieän trôû suaát khoâng vöôït quaù 20Ωcm 1.2- Thoâng tin phaàn meàm GEM 2.1-Moâ taû phaàn meàm GEM Chuông trình tính toaùn ñieän trôû ñaát coù söû duïng hoùa chaát giaûm trôû ñaát ERICO’S GEM ñöôïc ñaùnh giaù toát vaø hôïp lyù cho heä thoáng thanh choân ngang vaø coïc ñoùng thaúng ñöùng. Chuông trình GEM coøn höôùng daãn laép ñaët heä thoáng caùc ñieän cöïc choân ngang hay choân ñöùng 2.2-Caùc giôùi haïn ERICO khoâng cho pheùp hay chaáp nhaän veà maët phaùp lyù cho pheùp söû duïng phaàn tính toaùn naøy. Caùc phöông trình ñaõ ñöôïc söû duïng treân cô sôû caùc coâng thöùc ñöôïc coâng nhaän vaø coâng boá cuûa hieäp hoäi kyõ sö ñieän vaø ñieän töû. Vieäc söû duïng chöông trình naøy vaø vieäc löïa choïn thoâng soá ban ñaàu ñoøi hoûi söï phaùn quyeát cuûa ngöôøi kyõ sö cho moãi öùng duïng cuï theå. Chöông trình naøy ñöôïc tính toaùn döïa treân phöông phaùp gaàn ñuùng. Ñeå coù caùc thoâng tin chi tieát hôn veà caùc thoâng soá naøy xin xem phaàn “phöông phaùp tính” 1.2.3-Tính khoái löôïng söû duïng Soá löôïng tính toaùn cuûa GEM raát vöøa phaûi. Keát quûa tính toaùn ñöôïc laøm troøn vôùi soá löôïng bao GEM (25 pound/bao) gaàn nhaát. Trong moät vaøi tröôøng hôïp baïn seõ caàn ít hôn khoái löôïng GEM maø phuông trình keát quûa hieån thò. Trong tröôøng hôïp naøy thì chính saùch cuûa ERICO laø chaáp nhaän nhaän laïi phaàn GEM coøn dö vôùi ñieàu kieän laø: a-GEM ñöôïc baûo quaûn trong ñieàu kieän toát. b- Baïn chòu chi phí chuyeân chôû. c- Chæ ñöôïc traû laïi trong voøng 60 ngaøy. 1.2.4-Phöông phaùp tính Coâng thöùc aùp duïng ñeå tính ñieän trôû ñaát döïa treân coâng thöùc moâ phoûng ñieän cöïc thanh ngang cuûa Dwight vaø ñieän cöïc thaúng ñöùng cuûa Sunde Coâng thöùc moâ phoûng giaû ñònh ñænh cuûa ñieän cöïc thaúng ñöùng laø gaàn vôùi maët ñaát. Khi nhieàu hôn moät ñieän cöïc thaúng ñöùng ñöôïc tính .Thuaät toaùn giaû ñònh caùc ñieän cöïc ñöôïc choân theo ñöôøng thaúng vaø khoaûng caùnh giöõa caùc ñieän cöïc laø baèng hay lôùn hôn chieàu daøi cuûa ñieän cöïc thaúng ñöùng .Coâng thöùc tính ñieän trôû ñaát baèng ñieän cöïc thanh ngang giaû söû caùc ñieän cöïc naøy laø thaúng haøng Caû 2 coâng thöùc tính ñieän trôû thanh ngang vaø thaúng ñöùng ñöôïc tính cho doøng 1 chieàu hay doøng taàn soá thaáp. Caû 2 caùch treân söû duïng töông ñöông nhau, khi coù ñieän vaøo, ñöôøng kính cuûa caùp baèng ñieän trôû tính toaùn cuûa ñaát coù GEM xung quanh. Coâng thöùc moâ phoûng giaû ñònh raèng ñieän trôû suaát cuûa ñaát laø ñoàng nhaát. Ñieän trôû tieáp xuùc giöõa vaät daãn vaø GEM bao xung quanh ñaõ ñöôïc boû qua trong tính toaùn ñieän trôû ñaát. 2-BENJI 2.1-Giôùi thieäu chöông trình thieát keá BENJI : Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 44 BENJI laø chöông trình trôï giuùp thieát keá treân maùy vi tính, phaùt trieãn bôûi coâng ty Global Lighting Tecnology öôùc löôïng cöôøng ñoä ñieän tröôøng ôû kim thu seùt Dynasphere so vôùi cöôøng ñoä ñieän tröôøng ôû ñieåm caïnh tranh (goùc toøa nhaø, raø bôø rìa ,anten, thieát bò,….) Baùn kính baûo veä cuûa kim thu Dynasphere ñöôïc tính toaùn vaø so saùnh vôùi baùn kính caïnh tranh cung caáp bôûi caùc cao ñieåm caïnh tranh caùc coâng trình Chöông trình naøy quan taâm ñeán caùc tieâu chuaån sau: a.Caáu truùc hình hoïc vaø möùc beàn vöõng cuûa coâng trình . b.Cöôøng ñoä tia tieân ñaïo. c.Chieàu cao coâng trình . d.Cöôøng ñoä ñieän tröôøng. e.Tæ leä vaän toác tieân ñaïo ñi xuoáng vôùi vaän toác ñi leân. f. Maët baèng coâng trình. g. Maët caét vaø ñòa hình coâng trình. h. Cöôøng ñoä seùt vaø xaùc suaát xuaát hieän. Coâng trình yeâu caàu baûo veä thì veõ laïi ñôn giaûn baèng chöông trình thieát keá BENJI. Sau ñoù chöông trình öôùc löôïng ñieåm maø seõ phaùt ra tia tieân ñaïo ñaàu tieân ñi leân gaëp vôùi tia tieân ñaïo ñi xuoáng. Tia phoùng ñieän chính trôû veà theo ñöôøng daãn phoùng ñieän leân hay xuoáng vaø baùn kính thu cuûa moãi ñieåm thích hôïp ñöôïc tính . Ñaàu kim Dynasphere ñöôïc laép ñaët ôû nôi thích hôïp vaø baùn kính thu cuûa noù ñöôïc tính vaø so saùnh vôùi baùn kính thu cuûa caùc ñieåm caïnh tranh. Söï baûo veä ñaït ñöôïc möùc ñoä mong muoán khi baùn kính thu cuûa kimbao truøm leân baùn kính thu cuûa caùc ñieåm caïnh tranh. Chöông trình xaùc ñònh theå tích thu cuûa caùc ñieåm nhoâ leân treân caáu truùc vaø taùch bieät chuùng roài söï baûo veä voán coù cuûa caùc ñieåm khaùc. Xaùc suaát tính theo phaàn traêm baûo veä seùt thoaùng qua cuõng ñöôïc xaùc ñònh. Trong khi söû duïng moâ