BÁO cáo CHUYÊN đề CHỐNG sét môn AN TOÀN điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ CHỐNG SÉT MÔN AN TOÀN ĐIỆN Họ tên Cao Huy Trường 90742 Hoàng Văn Long 91647 Trần Thế Anh 94105 Lưu Thành Đạt 94069 Tự Bá Quyền 94[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ: CHỐNG SÉT MÔN: AN TOÀN ĐIỆN

Họ tên: Cao Huy Trường-90742

Hoàng Văn Long-91647

Mục lục

1.Trình bày khái niệm về sét……… 4

2.Nghiên cứu về các vùng thường hay xuất hiện Sét ở Việt Nam………5

3.Các tác hại do Sét gây ra………7

4a.Các phương pháp phòng và chống sét………18

4b.Chống sét ở nhà xưởng……… 21

5.Kết luận………24

1.Khái niệm về sét

Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu hoặc giữa các đám mây và mặt đất Đôi khi, các tia sét còn xuất hiện trong các trận phun trào núi lửa hoặc bão cát Tia sét có thể di chuyển với tốc độ 36.000km/h khi phóng điện trong khí quyển,đạt tới nhiệt độ trên 30,000 K (29,726 °C), gấp 5 lần nhiệt độ bề mặt Mặt Trời (5,778 K), và hơn

20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh

Sét là sự di chuyển của các ion, trong khi đó hình ảnh của sét lại được tạo rabởi dòng plasma phát sáng Trong điều kiện bình thường của không khí, tiếng động chỉ di chuyển với tốc độ 1.230km/h còn ánh sáng đi được 299.792.458 m/s

Sét sinh ra từ các đám mây vũ tích hay còn gọi là mây dông, là loại mây thường có độ cao chân mây từ 1 đến 2 km (0.62 đến 1.24 dặm) tính từ mặt đất

và độ cao đỉnh mây có thể tới 15 km (9.3 dặm) Có khoảng 16 triệu

cơn dông mỗi năm Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trống trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cầm cuốc xẻng thì các luồng dẫn sét sẽ hình thành và xảy ra sự phóng tia lửa điện giữa đám mây

và mặt đất Đó là hiện tượng sét đánh

Tia sét gây ra tiếng sấm, nó chính là âm thanh của sóng xung kích khi không khí tại những vùng lân cận nơi phóng điện giãn nở mạnh do chịu áp suất tăng đột ngột

Một trong những bức ảnh về sét đầu tiên, chụp năm 1882

4

2.Các vùng thường hay xuất hiện sét ở Việt Nam

Việt Nam nằm ở tâm dông châu Á, một trong ba tâm dông trên thế giới có hoạtđộng dông sét mạnh Mùa dông ở Việt Nam tương đối dài bắt đầu từ tháng 4 vàkết thúc vào tháng 10 Số ngày dông trung bình khoảng 100 ngày/năm và số giờdông trung bình là 250 giờ/năm Trên nền hoạt động dông tương đối mạnh này

có độ chênh lệch khá lớn về mức độ hoạt động dông ở các vùng Có những nơi

có số giờ dông nhỏ như Cam Ranh (55 giờ/năm), bên cạnh đó lại có khu vực đạt

số giờ dông tới 489 giờ/năm như ở A Lưới (Huế) Sự chênh lệch này do nhiềuyếu tố khác nhau gây ra, trong đó có yếu tố phân chia lãnh thổ bởi những dãynúi cao có hướng khác nhau, làm tăng cường hoạt động dông ở vùng này và hạnchế hoạt động dông ở vùng khác Những vùng hoạt động dông mạnh là nhữngvùng có nhiễu động khí quyển mạnh mẽ và có địa hình thuận lợi cho việc hìnhthành các dòng thăng

Ở Việt Nam có thể có tới 2 triệu cú sét đánh xuống đất trong vòng một năm.Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ của Viện Vật lý Địa cầu thực hiện năm 2004,

cả nước có 820 vụ sét đánh trong 10 năm trở lại đây gây thiệt hại nhiều tỷ đồng,làm gián đoạn dịch vụ viễn thông, điện lực Tại một số khu vực như Cổ Dũng(Hải Dương), Sơn Lộc (Hà Tĩnh), đồng bằng sông Cửu Long, xảy ra nhiều vụsét đánh làm thiệt hại mùa màng và tính mạng con người, gây tâm lý hoangmang trong nhân dân

Dông sét gây ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh tế - xã hội Ngoài những tác dụng có lợi của dông như mang lại lượng nước mưa, khả năng cung cấp nitrat của phóng điện sét, đem lại cho nông nghiệp nguồn đạm phong phú, dông sét còn gây ảnh hưởng tiêu cực lên kinh tế xã hội Dông có thể gây lụt lội

(những đợt dông front kéo dài), sét thường xuyên là hiểm họa gây thiệt hại về người và của

TS Nguyễn Xuân Anh, Trưởng Phòng Vật lý Khí quyển, Phó Viện trưởng ViệnVật lý Địa cầu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, cho biết ViệtNam thuộc một trong 3 khu vực tập trung nhiều dông, sét của thế giới Vì nước

ta nằm trong khu vực nhiệt đới có độ ẩm cao, lại gần biển, có đường bờ biển kéodài nên gió từ biển đưa vào càng tăng thêm độ ẩm trong vùng đất liền, gây mưadông

Theo Viện Vật lý Địa cầu, sét thường chỉ xảy ra trong các cơn dông Đặcbiệt là những cơn dông đầu mùa mưa thường mang theo những trận sét nguyhiểm nhất Lý do là vào thời điểm giao mùa thường xuất hiện 2 luồng không khínóng ẩm và lạnh Điểm giao thoa giữa 2 luồng không khí này chính là nơi xảy radông Đây cũng là địa điểm tập trung sét Vì thế, những nơi xảy ra hiện tượngtập trung dông, sét với mật độ cao trong một thời gian nhất định, thực chất làđang có sự

5

hoạt động mạnh mẽ của 2 luồng không khí nóng ẩm và lạnh

Hiện tại, chỉ có thể dự báo từ 1 - 2 giờ trước khi xảy ra sét Với 8 trạm theo dõi và dự báo dông, sét được lắp đặt trên địa bàn cả nước, khả năng dự đoán trong bán kính 200 km cho mỗi trạm, hệ thống trạm quan trắc này có thể

dự đoán về nguy cơ xảy ra dông, sét tại bất kỳ địa phương nào trên toàn lãnh thổViệt Nam

Dựa trên hệ thống dự báo này, Viện Vật lý Địa cầu thống kê: Mỗi năm, cótới khoảng 2 triệu cú sét đánh xuống đất trên lãnh thổ nước ta Khu vực thườngxảy ra sét đánh nhất là Hải Dương, Hà Tĩnh, đồng bằng sông Cửu Long.

Mật độ sét đánh theo địa danh hành chính lãnh thổ Việt Nam

Giang Tp Long Xuyên, Tp Châu Đốc, H AnPhú , H Châu Phú, H Châu Thành, H

Chợ Mới, H Phú Tân, Tx Tân Châu, H

Tịnh Biên, H Thoại Sơn, H Tri Tôn

8.2

Giang Tp Bắc Giang, H Hiệp Hoà, H LạngGiang, H Lục Nam, H Lục Ngạn, H

Sơn Động, H Tân Yên, H Việt Yên, H

6 Bạc

Tx Giá Rai, H Đông Hải, H Hồng Dân,

H Phước Long, H Vĩnh Lợi 13.7

7 Bến Tre Tp Bến Tre, H Châu Thành, H Chợ

Lách, H Giồng Trôm, H Mỏ Cày Nam,

H An Lão, Tx An Nhơn, H Hoài Ân,

Dương Tp Thủ Dầu Một, Tp Dĩ An, Tx TânUyên, Tp Thuận An 13.7

Tx Bến Cát, H Dầu Tiếng, H Phú Giáo 14.9

12 Cà Mau Tx Cà Mau, H U Minh, H Thới Bình,

H Trần Văn Thời, H Cái Nước, H

Đầm Dơi, H Phú Tân, H Năm Căn, H

Ngọc Hiển

13.7

13 Cao

Bằng Tp Cao Bằng, H Bảo Lạc, H BảoLâm, H Hà Quảng, H Hạ Lang, H Hòa

An, H Nguyên Bình, H Phục Hoà, H

Quảng Uyên, H Thạch An, H ThôngNông, H Trà Lĩnh, H Trùng Khánh

H Hoàng Sa 7

8

16 Đắk

Lắk Tp Buôn Ma Thuột, H Buôn Đôn, H. Ea Súp, H Cư M’Gar, H Ea H’Leo, H.

Krông Búk, H Krông Năng

biên Tp Điện Biên Phủ, H Điện Biên, H.Điện Biên Đông 8.2

Tx Mường Lay, H Mường chà, H

Mường Nhé, H Tủa Chùa, H TuầnGiáo

21 Gia Lai Tx An Khê, H Chư Păh, H Ia Grai, H

Mang Yang, H Đắc Đoa, H Đắc Pơ 8.2

Tp Pleiku, H K’Bang, H Ia Pa, H Đức

8

H Hoàng Su Phì, H Quang Bình, H.

Xín Mần, H Đồng Văn, H Mèo Vạc,

H Yên Minh

8.2

23 Hà Nam Tp Phủ Lý, H Kim Bảng, H Thanh

24 Hà Nội Q Ba Đình, Q Cầu Giấy, Q Đống Đa,

Q Hai Bà Trưng, Q Hoàng Mai, Q

Hoàn Kiếm, Q Long Biên,

Q Tây Hồ, Q Thanh Xuân, Q Bắc TừLiên, Q Nam Từ Liêm, H Gia Lâm, H

Thanh Trì, H Đông Anh, Q Hà Đông,

Tx Sơn Tây , H Ba Vì, H Chương Mỹ,

H Đan Phượng, H Hoài Đức, H MỹĐức, H Phú Xuyên, H Phúc Thọ, H

Quốc Oai, H Thạch Thất, H ThanhOai, H Thường Tín, H Ứng Hòa

10.9

H Sóc Sơn, H Phúc Thọ, H ĐanPhượng, H Thạch Thất, H Quốc Oai,

H Hoài Đức, H Mê Linh

Giang H Châu Thành, H Phụng Hiệp 10.9

Tp Vị Thanh, H Vị Thuỷ, H Long Mỹ,

27 Hải

Dương Tp Hải Dương, H Bình Giang, H CẩmGiàng, Tp Chí Linh, H Gia Lộc, H

Nam Sách, H Ninh Giang, H ThanhMiện

Phòng Q Ngô Quyền, H An Dương, H An

Lão, Q Kiến An, H Bạch Long Vĩ, H.Thủy Nguyên,

8

Q Hải An, Q Đồ Sơn, H Tiên Lãng,

H Vĩnh Bảo, H Kiến Thụy, H Cát Hải 8.2

Yên Tp Hưng Yên, H Phù Cừ , H Tiên Lữ 8.2

H Ân Thi , H Khoái Châu, H Kim

H Văn Giang, H Văn Lâm, H Yên Mỹ

10.9

31 Khánh

Tp Cam Ranh, H Diên Khánh, H Vạn

Đồng Tp Đà Lạt, H Đam Rông, H ĐơnDương, H Đức Trọng, H Lâm Hà 10.9

Tp Bảo Lộc, H Bảo Lâm, H Cát Tiên,

H Đạ Huoai, H Đạ Tẻh 5.7

8

35 Lào Cai Tp Lào Cai, Tx Sa Pa, H Bắc Hà, H.

Bát Xát, H Mường Khương, H Si Ma Cai

8.2

H Bảo Thắng, H Bảo Yên, H Văn Bàn 10.9

36 Lạng

Sơn Tp Lạng Sơn, H Bắc Sơn, H BìnhGia, H Cao Lộc,

H Chi Lăng, H Đình Lập, H Hữu Lũng,

H Tràng Định, H Văn Lãng, H VănQuan

Định Tp Nam Định, H Giao Thủy, H HảiHậu, H Mỹ Lộc,

H Nam Trực, H Nghĩa Hưng, H TrựcNinh, H Vụ Bản, H Xuân Trường, H ÝYên

8.2

40 Nghệ

An Tp Vinh, Tx Cửa Lò, H Hưng Nguyên,H Nam Đàn,

H Thanh Chương, H Đô Lương, H

Yên Thành, H Quỳnh Lưu, H DiễnChâu

H Yên Khánh, H Yên Mô

H Gia Viễn, H Nho Quan 10.9

8

42 Ninh

Thuận Tx Phan Rang – Tháp Chàm, H Ninh Phước 1.4

H Đông Xuân, H Sông Hinh, H Sơn

H Phù Hòa, Tx Sông Cầu, H Tuy An,

45 Quảng

Bình Tp Đồng Hới, H Bố Trạch, H Lệ Thủy,H Minh Hóa,

H Quảng Ninh, H Quảng Trạch

8.2

46 Quảng

Nam Tp Tam Kỳ, Tp Hội An, H Bắc Trà My,H Duy Xuyên, H Đại Lộc, Tx Điện

Bàn, H Nam Trà My, H Phú Ninh, H

Núi Thành, H Quế Sơn, H ThăngBình,

H Tiên Phước, H Hiệp Đức

8.2

H Đông Giang, H Nam Giang, H

Phước Sơn, H Tây Giang, H Bắc TràMy

10.9

47 Quảng

Ngãi Tp Quảng Ngãi, H Bình Sơn, Tx ĐứcPhổ, H Lý Sơn, H Mộ Đức, H Nghĩa

Hành, H Tư Nghĩa, H Sơn Tịnh

8.2

H Ba Tơ, H Minh Long, H Sơn Hà, H

Sơn Tây, Tây Trà, H Trà Bồng 10.9

48 Quảng Tp Hạ Long, Tp Uông Bí, Tx Đông 8.2

Ninh Triều, Tx Quảng Uyên, H Bình Liêu

Tp Móng Cái, H Ba Chẽ, H Cô Tô, H

Đầm Hà, H Hải Hà, H Tiên Yên, H

Vân Đồ, Tp Cẩm Phả

10.9

8

49 Quảng

Trị Tp Đông Hà, H Cam Lộ, H Cồn Cỏ, H Gio Linh, H Hướng Hóa, H Vĩnh

Linh

8.2

Tx Quảng Trị, H Đa Krông, H Hải

50 Sơn La Tp Sơn La, H Bắc Yên, H Mai Sơn,

53 Thái

Bình Tp Thái Bình, H Đông Hưng, H HưngHà, H Kiến Xương, H Quỳnh Phụ, H

Thái Thụy, H Tiền Hải, H Vũ Thư

8.2

54 Thái

Nguyên Tp Thái Nguyên, H Định Hóa, H ĐồngHỷ, Tx Phổ Yên, H Phú Bình, H Phú

Lương, H Võ Nhai, Tp.Sông Công, H

Đại Từ

8.2

55 Thanh

Hoá Tp Thanh Hóa, Tx Bỉm Sơn, Tp SầmSơn, H Đông Sơn, H Hà Trung, H

Hậu Lộc, H Hoằng Hóa, H NhưThanh, H Như Xuân, H Nông Cống, H

Nga Sơn, H Thiệu Hóa, H Thọ Xuân,

H Quảng Xương, Tx Nghi Sơn, H

Triêu Sơn, H Vĩnh Lộc, H Yên Định

Xuân, H Ngọc Lặc, H Cẩm Thủy

8

56 Thừa

Thiên

Huế

Tp Huế, H Phong Điền, H Phú Lộc,

H Phú Vang, H Quảng Điền 10.9

H A Lưới, Tx Hương Trà, Tx Hương

57 Tiền

Giang Tp Mỹ Tho, Tx Gò Công, H Cái Bè,Tx Cai Lậy, H Châu Thành, H Tân

Phước, H Chợ Gạo, H Gò CôngĐông, H Gò Công Tây

59 Trà Vinh Tp Trà Vinh, H Càng Long 13.7

H Cầu Kè, H Cầu Ngang, H ChâuThành, H Duyên Hải, H Tiểu Cần, H

Long Tp Vĩnh Long, H Long Hồ, H MangThít 13.7

H Tam Bình, H Trà Ôn, H Vũng Liêm,

63 Yên Bái Tp Yên Bái, Tx Nghĩa Lộ, H Lục Yên,

H Mù Cang Chải, H Trạm Tấu, H Trấn 10.9

Yên, H Văn Chấn, H Văn Yên, H Yên

Bình

3.TÁC HẠI CỦA SÉT

• Tác hại của sét đối với con người

Một tia sét có hiệu điện thế cực lớn gần 300 triệu vôn Bình thường với dòng

phân xưởng, nhà ở bị sét đánh trúng và phát hỏa

• Tác hại của sét đối với công trình, thiết bị điện

Do năng lượng của một cú sét lớn nên sức phá hoại của nó rất lớn khi một

⁃

công trình bị sét đánh trực tiếp có thể bị ảnh hưởng đến độ bền cơ khí, cơ học của các thiết bị trong công trình, nó có thể phá hủy công trình, gây cháy nổ… Trong đó :

• Biên độ dòng sét ảnh hưởng vấn đề quá điện áp xung và ảnh hưởng đến độ bền

cơ khí của các thiết bị trong công trình

• Thời gian xung sét ảnh hưởng đến vấn đề quá điện áp xung trên các thiết bị Thời gian tồn tại của xung sét thì ảnh hưởng đến độ bền cơ học của các thiết bị hay công trình bị sét đánh

• Ngoài ra, khả năng cháy nổ cũng xảy ra rất cao đôi với công trình bị sét đánh trực tiếp

Khi xảy ra phóng điện sét sẽ gây nên một sóng điện từ tỏa ra xung quanh với

⁃

tốc độ rất lớn, trong không khí tốc độ của nó tương đương tốc độ ánh sáng Sóngđiện từ truyền vào công trình theo các đường dây điện lực, thông tin… gây quá điện áp tác dụng lên các thiết bị trong công trình, gây hư hỏng đặc biệt đôi với các thiết bị nhạy cảm: thiết bị điện tử, máy tính cũng như mạng máy tính … Các tia sét được biết đến là nguyên nhân chủ yếu gây ra các xung quá điện áp

⁃

Một lưu ý quan trọng là tia sét không cần phải đánh trực tiếp lên đường dây nguồn mới gây ra hư hỏng, một tia sét đánh cách xa vài trăm mét cũng có thể gây ra những xung cảm ứng lan truyền lớn có khả năng phá hủy, hoặc thậm chí

8

phá hủy đường cáp ngầm lân cận Do đó việc lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền cũng không kém phần quan trọng so với chống sét trực tiếp.

4.Các phương pháp phòng và chống sét

1 Chống sét theo phương pháp cổ điển

Chống sét theo phương pháp Franklin (thường gọi là phương pháp cổ điển) Dùng những thanh kim loại làm kim thu sét, kim thu sét này được đặt trên đỉnh các cột đỡ bằng gỗ, kim loại hay bê tông, đặt nhô cao lên khỏi công trình Dùng dây dẫn kim loại nối các kim thu sét này với nhau, và nối xuống hệ thống tiếp địa cũng làm bằng kim loại chôn trong đất Khi có sét xảy ra, kim thu sét và dây dẫn truyền dòng điện sét xuống hệ thống tiếp địa, dòng điện sét sẽ được giải toả tiêu tán vào trong đất, đảm bảo an toàn cho công trình

5 Bộ phận kiểm tra và đo đạc

Chống sét theo phương pháp Franklin (thường gọi là phương pháp cổ điển)

có ưu điểm đơn giản, giá thành rẻ Nhược điểm là phạm vi bảo vệ hẹp, độ tin cậy không cao, sẽ phải tính toán sử dụng rất nhiều kim, khối lượng dây dẫn liên kết các kim dẫn xuống đất nhiều ảnh hưởng đến mỹ quan và kiến trúc công trình, các loại kim này thường bị rỉ sét, đứt gãy, tuổi thọ của hệ thống thấp

2 Chống sét theo công nghệ điện từ phát xạ sớm (Electro Magnetic Early Streamer Emission- ESE)

18

Giải pháp chống sét theo nguyên lý phát xạ sớm - ESE được dựa trên cơ sở chống sét cổ điển của Benjamin Franklin, bổ sung thêm đầu thu sét phát xạ sớm,nhằm kéo dài khoảng cách đón dòng điện sét làm cho phạm vi bảo vệ của kim thu sét được mở rộng hơn.

Nguyên lý cấu tạo của đầu thu sét phát xạ sớm chủ yếu nhằm làm giảm hiệu ứng CORONA (hiện tượng phóng xạ tia lửa hay tiếp đất) tăng cường độ điện trường tại đầu kim thu, tạo điều kiện tối ưu để tập trung năng lượng kích phát dòng tiên đạo từ đầu kim hướng về đám mây dông để đón bắt dòng tiên đạocủa sét từ đám mây dông đánh xuống, phương pháp này có nhiều ưu điểm nổi trội:

- Độ tin cậy cao

3 Chống sét theo công nghệ phân tán điện tích

Hệ thống phân tán điện tích ( Hệ thống năng lượng sét ) - DAS nhằm ngănngừa sự hình thành tia sét Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý phóng điện

18 19

điểm dựa trên hiện tượng CORONA, với hàng ngàn điểm nhọn bằng kim loại tạo ra ion bên trên hệ thống và ngăn ngừa sự hình thành tiên đạo sét

Khác với hệ thống chống sét đánh trực tiếp dùng điện cực FranKlin hay điện cực phát tia tiên đạo sớm(ESE), hệ thống này thực hiện bằng cách liên tục giảm chênh lệch hiệu điện thế giữa mặt đất và đám mây dông tích điện xuống dưới mức khả năng xuất hiện tiên đạo sét, do đó không xảy ra sét

4 Phương pháp dùng lồng Faraday

Là lồng kim loại bao kín khu vực bảo vệ Theo lý thuyết sóng điện từ thì đây là phương pháp lý tưởng để phòng chống sét Phương pháp chống sét này được sử dụng bảo vệ một số khu vực đặc biệt như nơi chứa thuốc nổ, hạt nhân - Tuy nhiên phương pháp này tốn kém và không khả thi trên thực tế áp dụng cho tất cảcác công trình Có một số phương pháp dạng này cần quan tâm khi tạo lồng Faraday không lý tưởng nhưng khá tốt trong phòng chống sét

Ưu điểm của Hệ thống lồng faraday:

20