Sơ đồ nối đất và tính toán chống sét

Chương 8: SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT VÀ TÍNH TOÁN CHỐNG SÉT. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT: Khái niệm chung. Tác dụng của nối đất là để dòng điện sự cố đi vào đất (dòng rò cách điện, ngắn mạch chạm đất hoặc dòng điện sét …) và giữ cho điện thế trên các phần tử được nối đất thấp. Theo chức năng của nó nối đất trong hệ thống điện chia làm ba loại: Nối đất làm việc: đảm bảo sự làm việc của trang thiết bị trong các điều kiện làm việc bình thường và sự cố kéo theo các điều kiện cho phép. Như nối đất điểm trung tính của các cuộn dây máy phát điện, máy biến áp, máy bù … Nối đất an toàn hay còn gọi là nối đất bảo vệ, có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho người lao động khi cách điện của trang thiết bị hư hỏng gây ra dòng điện rò. Nối đất chống sét: nhằm tản dòng điện sét vào đất. Các loại sơ đồ nối đất. Trong hệ thống điện có nhiều loại sơ đồ nối đất như TT, TI, TN (TN–C, TN–S và TN–C–S) Tùy theo đặc điểm của loại phụ tải mà ta có sơ đồ nối đất thích hợp. Đối với xí nghiệp ta nên sử dụng sơ đồ TN–C–S. Sơ đồ TN: Trung tính nối đất. Các phần vỏ kim loại nối vào trung tính. Sơ đồ TN có các loại sơ đồ sau: a. Sơ đồ TN–C: Dây trung tính là dây bảo vệ và được gọi chung là dây PEN, sơ đồ này không cho phép sử dụng cho dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn 10mm2 (dây đồng) và 16mm2 (dây nhôm). Sơ đồ TN-C đòi hỏi một sự đẳng áp hiệu quả trong lưới với điểm nối đất lặp lại. Hình 8.1: Sơ đồ TN–C Đặc tính: Cách nối đất: điểm trung tính của máy biến áp, nối trực tiếp với đất, và dây trung tính được nối đất lặp lại càng nhiều càng tốt. Vỏ các thiết bị và vật dẫn tự nhiên sẽ được nối với dây trung tính. Cách lắp đặt dây PE: dây PE và dây trung tính là một, gọi là dây PEN. Bố trí bảo vệ chống chạm điện gián tiếp: sơ đồ có dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn. Có thể cách điện trong trường hợp hư hỏng cách điện. Cắt điện được thực hiện bằng CB hoặc cầu chì, thiết bị đóng dòng rò sẽ không được sử dụng vì sự cố hư hỏng cách điện được coi như ngắn mạch pha- trung tính. Hệ quả: Cách nối đất: điểm trung tính của máy biến áp được nối đất trực tiếp với đất và dây trung tính được nối đất lặp lại nhiều lẩn. Vỏ thiết bị và các vật dẫn tự nhiên sẽ được nối đất với dây trung tính. Chống cháy: sơ đồ TN-C không dùng cho nơi dễ cháy nổ tại vì: Sụt áp dọc theo dây PEN. Khi nối với các vật dẫn tự nhiên của toà nhà với dây PEN sẽ tạo nên dòng điện chạy trong công trình sẽ gây hiểm hoạ cháy và nhiễu cao. Không thể loại bỏ sự cố qua tổng trở. b. Sơ đồ TN–S: Dây bảo vệ và dây trung tính là riêng biệt. Đối với cáp có vỏ bọc chì, dây bảo vệ thường là vỏ chì. Hệ TN–S là bắt buộc đối với mạch có tiết diện nhỏ hơn 10mm2 (dây đồng) và 16mm2 (dây nhôm) cho các thiết bị di động. Hình 8.2: Sơ đồ TN–S Đặc tính: Cách nối đất: điểm trung tính của máy biến áp được nối đất một lần tại đầu vào của lưới. Các vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên sẽ được nối với dây bảo vệ, dây này sẽ được nối với dây trung tính máy biến áp. Bố trí dây PE: dây PE được tách biệt với dây trung tính và được định kích cỡ bởi dòng sự cố lớn nhất có thể xảy ra. Bố trí dây bảo vệ chống chạm điện: do dòng sự cố và điện áp tiếp xúc tạo nên: Tự động cắt khi có hư hỏng cách điện. Các CB hay cầu chì đảm nhiệm vai trò này, hoặc các thiết bị chống dòng rò RCD, vì bảo vệ chống chạm điện sẽ tach1 biết với bảo vệ ngắn mạch pha-pha, pha trung tình. Hệ quả: Cách nối đất: điểm trung tính máy biến áp được nối đất tại điểm đầu của lưới. Các vỏ kim loại và các vật dẫn tự nhiên sẽ được nối với dây bảo vệ. Dây này được nối với dây trung tính của máy biến áp. Quá điện áp: trong điều kiện bình thường, trung tính máy biến áp, vỏ các thiết bị có cùng cùng điện áp, thậm chí ngay cả khi hiện tượng quá độ không bị loại trừ dẫn đến sử dụng chống sét trên pha, trung tính và vỏ kim loại. Dây trung tính không được nối đất. Điều này tránh tạo nên sơ đồ TN-C (tránh điện áp rơi và dòng trong dây bảo vệ trong điều kiện vận hành bình thường). Bố trí dây PE: dây PE sẽ đi riệng và được định cỡ theo dòng sự cố lớn nhất. Trường hợp điện từ: trong điều kiện bình thường, trong dây PE không có sụt áp và nhược điểm của sơ đồ TN-C được khắc phục. Khi hư hỏng cách điện, điện áp xung lớn xuất hiện dọc theo dây PE tạo nên hiện tượng quá độ như sơ đồ TN-C. Bố trí dây bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp: do dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn nên cần có tự động cắt khi có hư hỏng cách điện. Sự cắt này cần được thực hiện bằng CB, cầu chì hoặc RCB vì bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp có thể được tách rời khỏi bảo vệ chống ngắn mạch pha- pha hoặc pha- trung tính. c. Sơ đồ TN–C–S: Trong sơ đồ TN–C–S, sơ đồ TN–C không bao giờ được sử dụng sau sơ đồ TN–S. Điểm phân dây PE tách khỏi dây PEN thường là điểm đầu của lưới. Hình 8.3: Sơ đồ TN–C–S Sơ đồ TT: Trung tính nối đất. Vỏ kim loại nối đất. Điểm nối sao (hoặc nối sao cuộn hạ áp của biến áp phân phối) của nguồn sẽ được nối đất trực tiếp. Các bộ phận cần nối đất và vật dẫn tự nhiên sẽ nối chung tới điện cực nối đất riêng biệt của lưới. Đặc tính: Phương pháp nối đất: Điểm trung tính của máy biến áp được nối trực tiếp với đất. Vỏ của các thiết bị sẽ được nối tới cực nối đất bằng dây nối đất. Cực nối đất này thường độc lập với cực nối đất trung tính máy biến áp. Bố trí dây PE: riêng biết với dây trung tính và thường được xác định kích cỡ theo dòng sự cố lớn nhất có thể xảy ra. Bố trí chống chạm điện gián tiếp: mạch sẽ tự động cắt khi có hư hỏng cách điện. Khi có hư hỏng cách điện dòng sự cố thường nhỏ. Trong điều kiện bình thường, trên dây PE không có sụt áp và các khuyết điểm của sư đồ TN–C. Đối với lưới phân phối, tiết diện của PE có thể nhỏ hơn so với trường hợp ở sơ đồ TN – S. Sử dụng RCD với dòng < 500 mA sẽ tránh được hỏa hoạn do điện. Hình 8.4: Sơ đồ TT Sơ đồ IT: Hình 8.5: Sơ đồ IT Đặc tính: Phương pháp nối đất: điểm trung tính của máy biến áp được cách ly với đất hoặc nối qua điện trở và bộ hạn chế quá áp. Trong điều kiện bình thường, áp của nó gần bằng với áp của vỏ thiết bị qua điện dung rò so với đất của mạch và thiết bị. Vỏ các thiết bị và vật dẫn tự nhiên sẽ được nối tới điện cực nối đất riêng. Dây PE sẽ tách biệt với trung tính và được định cỡ theo dòng sự cố lớn nhất có thể. Dòng sự cố khi hư hỏng cách điện thường thấp và không nguy hiểm. Quá áp: sau sự cố điểm thứ nhất, các thiết bị tiếp tục làm việc và điện áp dây sẽ dần dần xuất hiện giữa pha bình thường và vỏ thiết bị. Thiết bị cần được lựa chọn theo điều lưu ý này. Tính liên tục cung cấp điện và tương hợp điện từ: Sự cố điểm thứ hai có thể xảy ra trên pha khác, nó sẽ tạo dòng ngắn mạch và gây nguy hiểm. Nếu sử dụng mạng này cần lưu ý sao cho tình trạng này đừng bao giờ xảy ra, cần phải có thiết bị phát hiện điểm chạm đất thứ nhất. Sử dụng bộ kiểm soát hư hỏng cách điện và có thể dùng RCD với dòng 500 mA để tránh hỏa hoạn. Sơ đồ IT nên dùng khi có các yêu cầu bức thiết về liên tục cung cấp điện. Tuy nhiên khi sử dụng mạng này đòi hỏi: Một sự nghiên cứu kĩ lưỡng. Tổ chức thử nghiệm quá và dòng rò. Các nhân viên bảo dưỡng thiết bị được huấn luyện để đảm bảo khả năng xác định vị trí sự cố đầu và kiểm tra mở rộng của lưới. Từ những phân tích đặc điểm của các sơ đồ trên, đối với hệ thống 220/380V ta chọn cơ đồ TN-S cho nhà máy. Tính toán điện trở nối đất làm việc và nối đất chống sét. Khái niệm chung: Như ta biết tác dụng của nối đất là để tản dòng sự cố vào đất, mặt khác hạ thấp điện thế của vùng lân cận. Một vật bằng thép có bất kỳ hình dáng kích thước nào được chôn trong đất, có liên hệ về mặt dẫn điện và cùng với đất tạo nên một điện trở đều có thể gọi là bộ phận nối đất. Điện trở nối đất: còn gọi là điện trở tản dòng điện trong đất, có liên hệ về điện với đất, và điện trở của phần đất mà dòng điện đi qua ở chung quanh bộ phận kim loại đó. Theo chức năng của nó, nối đất trong hệ thống điện chia làm 3 loại: Nối đất làm việc: có nhiệm vụ bảo đảm làm việc của trang thiết bị điện trong điều kiện bình thường và sự cố. Theo các chế độ qui định. Đó là nối đất điểm trung tính các cuộn dây máy phát, nối đất máy biến áp đo lường, máy bù … Nối đất an toàn hay nối đất bảo vệ có nhiệm vụ bảo đảm an toàn cho người vận hành khi cách điện của thiết bị bị khư hỏng gây dòng điện rò. Đó là nối đất vỏ máy phát, máy biến áp, vỏ cáp, các kết cấu kim loại của trang thiết bị phân phối điện... Nói chung, đó là nối đất các kết cấu kim loại bình thường có điện thế bằng không, nhưng khi cách điện bị hư hỏng sẽ có điện thế khác không. Nối đất chống sét: nhằm tản dòng điện sét trong đất, giữ cho điện thế các phẩn tử được nối đất không quá cao để hạn chế hiện tượng phóng điện ngược từ các phần tử đó đến các bộ phận mang điện và các trang thiết bị khác. Các hệ thống nối đất thường được thực hiện bằng hệ thống các cọc thép đóng vào đất hoặc những thanh ngang cùng loại vật liệu chôn trong đất, hoặc các cọc và thanh nối liền nhau và nối liền với vật cần nối đất. Điện trở nối đất của tổ hợp nhiều điện cực: Để đảm bảo yêu cầu về trị số điện trở nối đất, thường dùng các biện pháp nối đất tổ hợp, gồm một số lượng thanh và cọc nhất định, và các thanh và cọc được nối liền nhau theo nhiều cách khác nhau. Trong trường hợp này dòng điện sự cố từ các điện cực tản vào trong đất không đồng đều theo mọi phương, do điện trường của chúng ảnh hưởng lẫn nhau, đó là hiệu ứng màn che, kết quả là hiệu quả tản dòng điện kém hơn so với trường hợp từng điện cực riêng lẻ. Điện trở nối đất của một cọc chôn chìm: (8.1) Nếu cọc làm bằng sắt góc có bề rộng là b thì thay d = 0.95b Hình 4.6: hình vẽ cọc chôn chìm. Điện trở nối đất của hệ thống n cọc được tính theo công thức: (8.2) Điện trở nối đất của một thanh chôn chìm: (8.3) Nếu thanh làm bằng sắt dẹt có bề rộng là b thì thay d = 0.5b, công thức trên trở thành: (8.4) Hình 4.7: Hình vẽ thanh chôn chìm. Điện trở nối đất của hệ thống m thanh được tính theo công thức: (8.5) Với: là điện trở suất tính toán, được tính theo: (8.6) Trong đó: : điện trở suất đo được vào thời điểm đo (Ωm). Km : hệ số mùa, tra trong phụ lục PL03 Tài liệu tham khảo 5. t : độ chôn sâu của cọc tính từ giữa cọc. d : đường kính của cọc tròn (m). lc, lth : chiều dài của cọc, thanh (m). Điện trở của hệ thống gồm n cọc và m thanh được tính theo công thức sau: (8.7) Trong đó: lần lược là hệ số sử dụng của hệ thống n cọc, m thanh. Tính toán cụ thể. 8.1.4.1 Hệ thống nối đất làm việc. Nối đất làm việc theo quy định phải nhỏ hơn hoặc bằng Rnđ ≤ 4Ω Hệ thống nối đất dùng mạch vòng gồm n cọc chôn đứng dưới đất ở độ sâu 0,8m được hàn nối với nhau bằng 1 thanh hình chữ nhật. Để kinh tế ta chọn cọc làm bằng sắt góc kích thước , chiều dài mỗi cọc lc = 3m, suy ra d = 0.95b = 0.9540 = 38 (mm), khoảng cách giữa các cọc là a = 2lc = 6 (m). Kích thước thanh: chọn thanh bằng thép dẹt có tiết diện mm2. Đất tại nơi đặt nhà máy là loại đất khô, với = 100 (m), tra bảng PL03 Tài liệu tham khảo ta được: Đối với cọc Km = 1.4, đối với thanh: Km = 1,6 Suy ra: = 140 (Ωm) (đối với cọc ) = 160 (Ωm) (đối với thanh) Điện trở nối đất của một cọc chôn chìm: = 40.1 (Ω) Chọn số cọc n = 10 cọc, tra bảng PL05 Tài liệu tham khảo ta có suy ra điện trở nối đất của hệ thống 10 cọc: = 5,64 (Ω) Cách bố trí hệ thống cọc thanh: Ta có: a = 22lc = 12 (m) b = 32lc = 18 (m) Suy ra: lth = 2(a + b) = 2(12 + 18) = 60 (m). Điện trở nối đất của 1 thanh chữ nhật: = 5,2 (Ω) Mạch vòng bố trí 10 cọc tỷ số a/l = 2. Tra bảng PL07 Tài liệu tham khảo ta được . Điện trở nối đất của thanh chữ nhật khi xét ảnh hưởng của các cọc: = 13 (Ω) Suy ra: điện trở của hệ thống cọc – thanh : RHT = RhtC // Rth = = 3,93 (Ω) Điện trở nối đất hệ thống làm việc như trên < 4 Ω thỏa điều kiện nên sử dụng được. Hệ thống nối đất chống sét. Chọn hệ thống nối đất có dạng hình tia gồm 3 tia, mỗi tia gồm một thanh và một cọc. Kích thước thanh và cọc: Chọn cọc là cọc làm bằng sắt góc kích thước , lc = 3 (m). Chọn thanh bằng thép dẹt có tiết diện mm2 và có chiều dài l = 6 (m). Tính toán điện trở của cọc: Cọc chôn thẳng đướng cách mặt đất to = 0,8m. Khi đó độ chôn sâu là: = 2,3 (m). Điện trở mỗi cọc chôn trong đất: (Ω) Tính toán điện trở của một thanh: Thanh đặt nằm ngang có độ chôn sâu 0,8 m. Điện trở của thanh trên một tia: = 32,8 (Ω) Điện trở hỗn hợp của thanh cọc trên một tia: = 18,1 (Ω) Điện trở của hệ thống nối đất chống sét: hệ thống gồm 3 tia, chiều dài mỗi tia 6 m, tra bảng PL08 Tài liệu tham khảo ta có = 7,94 (Ω) < 10 (Ω) Vậy thỏa mãn điều kiện cho phép. TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHỐNG SÉT: Khái niệm về sét: Sét thực chất là một dạng phóng điện trong không khí với khoảng cách rất lớn.chiều dài trung bình của khe sét khoảng 3-5 km, phần lớn chiều dài đó phát triển trong đám mây dông. Quá trình phóng điện của sét tương tự như quá trình phóng điện tia lửa trong điện trường không đồng nhất với khoảng cách phóng điện lớn. Chính sự tương tự đó cho phép mô phỏng sét trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu những quy luật của nó và nghiên cứu những biện pháp bảo vệ chống sét. Việc gián đoạn trong cung cấp điện có thể do rất nhiều nguyên nhân nhưng một trong những nguyên nhân gây hiểm họa lớn nhất là sét. Khi các tòa nhà, công trình dòng sét sẽ gây ra các tác dụng như nhiệt, cơ, điện từ, làm hư hại các thiết bị cũng như nguy hiểm đến tính mạng con người. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho hệ thống điện: 8.2.2.1 Khái niệm chung: Khi lựa chọn phương pháp bảo vệ cho nhà và công trình cần phải chú ý sao cho phù hợp với đặt tính cấu trúc của công trình, quá trình sử dụng công trình theo yêu cầu công nghệ và ý nghĩa của mỗi công trình. Đối với một công trình kiến trúc nói chung, hiện nay thường có các phương pháp bảo vệ chống sét đánh thẳng và sét cảm ứng. Sét đánh trực tiếp vào dây dẫn của đường dây tải điện, các thiết bị mang điện sẽ gây nên quá điện áp làm ngắn mạch, chạm đất các pha, hư hỏng cách điện của các thiết bị. Vì vậy hệ thống điện phải được bảo vệ một cách hiệu quả sét đánh trực tiếp. Việc bảo vệ đó được thực hiện bởi các cột thu sét làm bằng thép ống hoặc thép thanh đặt thẳng đứng gọi là các kim thu sét hoặc bằng dây thép căn ngang giữa các cột trong trường hợp chống sét. Bộ phận dẫn dòng điện sét được tạo thành bởi bản thân kết cấu thép của cột thép hoặc bằng bê tông cốt thép hay bằng dây thép có tiết diện không nhỏ hơn 50mm2 trong trường hợp kim thu sét đặt trên ống khói, cột gỗ, mái nhà. Bộ phận nối đất được tạo thành bởi một hệ thống cọc và thanh bằng đồng hoặc thép nối liến nhau, chôn trong đất, có điện trở tản bé để dòng điện sét tản một cách dễ dàng trong đất. Đỉnh bộ phận thu sét vược cao trên tất cả các bộ phận và thiết bị điện cần được bảo vệ. Tác dụng bảo vệ của cột thu sét hay dây chống sét diễn ra trong giai đoạn phóng điện tiên đạo của sét. 8.2.2.2 Phạm vi bảo vệ của các thiết bị thu sét: Mỗt cột thu sét tạo nên xung quanh nó một phạm vi bảo vệ nhất định trong không gian tùy theo chiều cao cột. Trong thực tế xác suất sét đánh vào vùng đã được bảo vệ bởi cột hầu như không có. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét trong không gian còn được gọi là vùng bảo vệ. Theo lý thuyết sét đánh vào vùng bảo vệ bằng khoảng 1% phụ thuộc vào kiểu, số lượng và cách bố trí các cột thu sét mà phạm vi bảo vệ có thể có kiểu hình học khác nhau. Phần lớn các vùng bảo vệ được xác định bằng tỉ số H/h., trong đó H là chiều cao ước lượng từ nơi bắt đầu phát sinh hiện tượng phóng điện sét của đám mây dông đến cột thu sét, h là chiều cao của cột thu sét. a. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét: Là một hình chóp tròn xoay, có dạng đường sinh là một hypebol. Cột thu sét có độ cao h, công trình cần bảo vệ có độ cao hx thì bán kính bảo vệ được xác định theo công thức: (8.8) Với p = 1 khi h ≤ 30m. Và khi 30m < h ≤ 60m. (8.9) Trong thiết kế để đơn giản người ta thường thay thế đường sinh dạng hypebol giới hạn khu vực bảo vệ bởi hai đường thẳng. Lúc đó bán kính bảo vệ của cột thu sét có độ cao hx được xác định như sau: thì (8.10) thì (8.11) b. Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét: Hai cột thu sét có chiều cao bằng nhau: Nếu hai cột đặt cách nhau một đoạn a = 7.h thì mọi điểm trên mặt đất giữa hai cột thu sét được bảo vệ. Nếu hai cột đặt cách nhau một đoạn a < 7h thì hai cột thu sét có thể bảo vệ được công trình có độ cao ho đặt giữa hai cột thu sét: (8.12) Hai cột thu sét có độ cao khác nhau: Về nguyên tắc, phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có thể được xây dựng như sau: Đầu tiên dựng phạm vi của cột thu sét thứ nhất, có chiều cao cao hơn, sau đó dựng phạm vi bảo vệ của cột thu sét thứ hai. Từ đỉnh của cột thu sét thứ hai vẽ một đường thẳng nằm ngang cắt phạm vi bảo vệ của cột thu sét thứ nhất ở một điểm, điểm náy có chiều cao so với mặt đất bằng chiều cao của cột thu sét thứ hai (xem như đây là một cột giả tưởng). Cuối cùng vẽ đường cong phạm vi bảo vệ của cột thứ hai và cột giả tưởng theo phương pháp hai cột có chiều cao giống nhau. Trong trường hợp này nếu chiều cao của cột thu sét thú hai là h ≤ 30m, trị số ho được xác định theo công thức: (8.13) Trong đó: H là chiều cao của cột thu sét thứ hai (m). Lf: khoảng cách giữa cột thứ hai và cột giả tưởng (m). 8.2.2.3 Một vài trường hợp riêng của phạm vi bảo vệ của thiết bị thu sét: a. Phương pháp bảo vệ chống sét trọng điểm: Đối với các công trình có bảo vệ chống sét cấp III, chiều cao dưới 16m, chiều rộng dưới 20m, không có sự tập trung đông người thường xuyên có thể áp dụng phương pháp bảo vệ chống sét có trọng điểm như sau: Đối với các công trình mái bằng, chỉ cần bảo vệ cho các góc nhà và dọc theo chu vi tường chắn mái. Đối với các công trình mái dốc, mái răng cưa, mái chồng diêm chỉ cần bảo vệ cho các góc nhà, góc diêm mái, dọc theo bờ nóc và diềm mái. Trường hợp công trình có chiều dài dưới 30m thì không cần bảo vệ bờ nóc, và nếu độ dốc mái lớn hơn 27o thì cũng không cần bảo vệ diềm mái. Đối với những bộ phận kết cấu nhô lên cao khỏi mặt đất, phải bố trí các kim và đai thu sét, những kim và đai thu sét này được nối với bộ phận thu sét chung của công trình. Trong phương pháp bảo vệ chống sét có trọng điểm, biện pháp là dùng kim thu sét ngắn (30-50cm) đặt cách nhau khoảng 5-6m,tại những trọng điểm cần bảo vệ, hoặc các đai thu sét viềm lên những trọng điểm cần bảo vệ. b. Bảo vệ bằng cột thu sét có sử dụng đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm: Cách lắp đặt: đầu ESE có thể lắp đặt trên cột độc lập hoặc trên kết cấu công trình được bảo vệ, sao cho đỉnh kim cao hơn các độ cao cần bảo vệ. Nguyên lý hoạt động: ESE hoạt động trên nguyên lý làm thay đổi trường điện từ chung quanh cấu trúc cần được bảo vệ thông qua việc sử dụng vật liệu áp điện. Cấu trúc đặt biết của ESE tạo sự gia tăng cường độ điện trường tại chổ, tạo thời điểm kích hoạt sớm, tăng khả năng phát xạ ion, nhờ đó tạo được những điều kiện lý tưởng cho việc phát triển phóng điện sét. Cấu tạo ESE: Đầu thu: có hệ thống thông gió nhằm tạo dòng lưu chuyển không khi1 giữa đầu thu và thân ESE. Đầu thu còn làm nhiệm vụ bảo vệ thân kim. Thân kim: được làm bằng đồng xử lý hoặc inox, phía trên có một hoặc nhiều đầu nhọn làm nhiệm vụ phát xạ ion. Các đầu này làm bằng thép không rỉ, luồn trong ống tới các điện cực bộ kích thích. Thân kim luôn được nối với điện cực nối đất. Bộ kích thích điện áp: được làm bằng creamic, điện áp đặt dưới thân kim, trong ngăn cách điện và nối với đỉnh nhọn. Vật liệu piezoelectric: đây là những cấu trúc tinh thể, trong đó lưỡng cực điện đã được làm tăng áp lực theo một hướng định trước bằng cách tạo cho chúng một trường phân cực ban đầu có mật độ cao. Vật liệu là zicotitanate chì, rất cứng, đầu phủ một lớp mỏng điện cực nickel. Với đặt tính áp điện của chúng, nó tạo ra điện áp rất cao lên đến 20KV – 25KV. Vùng bảo vệ: vùng bảo vệ của ESE là một hình nón có đỉnh là đầu kim thu sét, bán kính bảo vệ RP(m) = f( khoảng cách kích hoạt sớm trung bình DL (m) của kim thu sét , khỏng cách kích hoạt D(m) tùy theo mức độ bảo vệ). Tính toán cụ thể: Phương án chống sét: Công trình thuộc bảo vệ chống sét cấp hai. Phương áp chống sét bằng thiết bị ESE. Tính toán: Ta đặt đầu thu tại vị trí trên mái phân xưởng Tiện : Bán kính xí nghiệp cần bảo vệ: = 67,39(m) Chọn cấp bảo vệ D = 45 (m). Chiều cao kim: h = 2 (m). Chọn kim thu sét TS 3.40 có các thông số sau: Độ lợi thời gian: ∆T = 40 (s). Mã số đồng: 1211. Mã số thép: 1212. Trọng lượng; 2.5 (kg). Tra bảng 10-11 trang 417 Tài liệu thao khảo 3 ta có bán kính bảo vệ của kim thu sét là: Rp = 76 m > 67,39 (m) Vậy xí nghiệp được bảo vệ sét đánh trực tiếp. Phạm vi bảo vệ của đầu chống sét ESE. ™™™™™™