slide bảo vệ chống sét

2- MỘT CỘT CHỐNG SÉT VÀ PHẠM VI BẢO VỆ• Cột chống sét sử dụng kim thu sét • Kim thu sét được gắn trên các cột thu sét, kim này được nối với dây dẫn sét xuống đất để dẫn dòng sét vào các

CHƯƠNG 9

BẢO VỆ CHỐNG SÉT

I TỔNG QUAN VỀ SÉT

• Sét là hiện tuợng phóng điện trong khí

quyển giữa đám mây dông mang điện tích

với đất hoặc giữa các đám mây dông mang

điện tích trái dấu với nhau

• Điện áp giữa mây dông và đất có thể đạt

tới trị số hàng chục thậm chí hàng trăm

triệu vôn Khoảng cách phóng điện, tức độ

dài của tia chớp thay đổi trong phạm vi một

vài cho đến hàng chục km

CAO ỐC MẠNG ĐIỆN

NHÀ MÁY

TRẠM XĂNG

MÁY BIẾN THẾ

Theo kết quả đo được thì trị số của dòng phóng điệnsét có thể đạt hai ba trăm kA.

Nhiệt độ của khe phóng điện có thể đạt 30 ngàn độ, vìthế độ lóe sáng rất lớn mà chúng ta thường thấy và gọi làchớp

Nước ta ở vùng nhiệt đới, nóng và ẩm, rất thuận lợicho việc hình thành mây dông và sét

Mỗi năm có tới trên 100 ngày có sét,

Vì vậy việc bảo vệ chống sét là một vấn đề đáng được quan tâm

I TỔNG QUAN VỀ SÉT

II HẬU QUẢ CỦA PHÓNG ĐIỆN SÉT

Đối với người và súc vật, sét nguy hiểm trước hết như mộtnguồn điện áp cao và có dòng điện lớn

Nếu người hoặc gia súc đứng trú mưa khi có dông dướicác cây cao ngoài cánh đồng, nếu cây bị sét đánh, có thểđiện áp bước sẽ gây nguy hiểm

Dòng sét gây nhiệt độ rất lớn làm phát cháy các nhà tranh,

Ground potential

0 Distance from strike point

and discharges into equipment

Nearby lightning strike - buildings

the cable differ by several Surge current flows along cable ports

connected by buried cables and pipes.

Earth voltages at each end of hundred kV.

Nearby lightning strike - buildings

the cable differ by several

connected by buried cables and pipes. Direct strike to

lightning conductor

or interference pick-up from power cables.

Signal cable

Lightning conductor

Power & data cables Building metal work

Lightning strike

to object within

a few metres of cabling.

Lightning

discharge current

Electromagnetic field.

Induced loop current

Cable loop 50m 10kA/us

Direct lightning strike

or supply network disturbance on power line.

Surge creates potential difference of

thousands of volts between power lines,

communication lines and earth.

Communication Line

Electronic circuits (particularly interfaces) fatigue or die.

III BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

- Đối với công trình mái bằng, trọng điểm bảo vệ là bốngóc, xung quanh tường chắn mái và các kết cầu nhô caolên khỏi mái

- Đối với các công trình mái dốc, trọng điểm là các đỉnh hồi,

bờ nóc, bờ chảy, các góc diềm mái và các kết cấu nhô caokhỏi mặt mái

- Bảo vệ cho các trọng điểm có thể sử dụng các kim thu sétngắn (30 cm) đặt cách nhau trong khoảng cách từ 5 đến 6mét tại những trọng điểm bảo vệ hoặc dùng các đai thu sét

4

4

45

5

5

5

Nhà mái bằng: 1: góc nhà, 2: tường chắn mái

Nhà mái dốc: 1: góc nhà (góc hồi), 2: góc diềm mái (góc

chân mái), 3: bờ nóc, 4: bờ chảy, 5: diềm mái (chân mái)

III BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

a Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc trọng điểm

1 CÁC NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN

b Bảo vệ chống sét theo nguyên tắc toàn bộ

Toàn bộ công trình phải nằm trong phạm vi của bộ phậnthu sét

III BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

2- MỘT CỘT CHỐNG SÉT VÀ PHẠM VI BẢO VỆ

• Cột chống sét sử dụng kim thu sét

• Kim thu sét được gắn trên các cột thu sét, kim này được nối với dây dẫn sét xuống đất để dẫn dòng sét vào các vật nối đất.

• Phạm vi bảo vệ của cột thu sét là một hình nón

xoáy với các đường sinh xác định bởi công thức

III BẢO VỆ CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

Cột thu lôi đầu tiên

p h

h

h

h h r

x

x x

hBán kính bảo vệ

2- MỘT CỘT CHỐNG SÉT VÀ PHẠM VI BẢO VỆ

0.2 h

3- PHẠM VI BẢO VỆ CỦA HAI CỘT THU SÉT

- Việc dùng hai hoặc nhiều cột thu sét với độ cao không lớn

để thay thế cho một cột thu sét có độ cao lớn được áp dụngphổ biến

Cột h1

a

a h

h

7

0  

3- PHẠM VI BẢO VỆ CỦA HAI CỘT THU SÉT

Cột giả tưởng h0 có đỉnh là (a/2, h0), trong đó a là khoảngcách giữa hai cột và h0 được xác định bởi công thức:

Hoặc nói theo một cách khác để bảo vệ một độ cao h0giữa hai cột thu sét có khoảng cách là a thì giữa hai cộtthu sét phải thõa điều kiện:

7 p h h

Khi phối hợp nhiều cột thu sét

để bảo vệ trên một diện tích

rộng thì từng đôi cột có một

phạm vi bảo vệ như hai cột

Phạm vi bảo vệ phía trong

không cần vẽ, như phải đảm

bảo yêu cầu:

2

3

4- PHẠM VI BẢO VỆ CỦA NHIỀU CỘT THU SÉT

Trong đó:  12  23  13 

13 23 12

a a

a D

h: độ cao cột thu lôi

hx: độ cao của thiết bị cần bảo vệ

4- PHẠM VI BẢO VỆ CỦA NHIỀU CỘT THU SÉT

5 Phạm vi bảo vệ của dây thu sét

:3

2h

h Khi x 



P h

1 1,2h

bx

:3

2h

h Khi x 



hx

h 2h/3

0,6h 1,2h

1 Phạm vi bảo vệ của 1 dây thu sét

P h

h b

x

a x



1

.8,0

h0= h-a/4 hx

0,2h

0 R

vi bảo vệ mà biểu thị bằng góc bảo vệ .

Có thể tính toán được trị số của góc  là 31 0 (tg = 0,6)

Thực tế đường dây sẽ được bảo vệ khi: 20 0 < gh < 30 0

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có độ cao

a'

K

IV NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý KHI BẢO

VỆ CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

• Cột thu sét có thể đặt độc lập hoặc đặt trên thiết bị cần bảo vệ Những cột độc lập làm bằng ống thép, nếu độ cao lớn hơn 20 m thì cột làm bằng cột hàn khung mắt cáo.

• Có thể dùng cột bằng bệ tông, tre, gỗ

• Nếu cột bằng thép thì dùng cột làm đường dẫn dòng điện xuống (không cần dây dẫn sét).

• Dây dẫn sét phải có tiết diện tối thiểu 50 mm2

IV NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý KHI BẢO

VỆ CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

• Để tránh hiện tượng điện thế cao lan ra các vùng nối đất xấu, không được dùng các dây néo để giữ cột thu lôi

• Vật cần bảo vệ cần có khoảng cách nhất định với cột thu lôi

• Các công trình lợp bằng tôn thì dùng luôn mái tôn

để làm cột thu sét, do đó phải nối đất tốt cho mái nhà tại ít nhất hai điểm.

• Nếu nhà dài hơn 20 m thì phải bố trí thêm dây dẫn phụ

VI NHỮNG ĐIỂM CẦN LƯU Ý KHI BẢO

VỆ CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

••Nếu nhà dài hơn 20 m thì phải bố trí thêm dây

dẫn phụ

• Các đài tưởng niệm cũng cần được chống sét

Đối với các mái nhà không dẫn điện được (nhà bê tông mái bằng) cần được bảo vệ bằng lưới thép

với ô 5 * 5 mét và phải hàn tiếp xúc tốt, sắt có

đường kính 8 mm.

• Phải đảm bảo tiếp xúc tốt tại các điểm nối

• Cần bảo trì định kỳ hàng năm cho hệ thống bảo

vệ trước mùa mưa hàng năm.

V TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VỀ THỰC HIỆN

Khi  đ  700  m

Sử dụng hình thức nối đất tia, mạch vòng hay hỗn hợp

Khoảng cách giữa các cọc phải lớn hơn hoặc bằng 2lần chiều dài cọc, nếu điều kiện không cho phép thì phảiđảm bảo ít nhất khoảng cách giữa các cọc bằng chiều dàicọc.

Điện trở nối đất tần số công nghiệp: Rnđ~

Khi hệ thống gồm n bộ phận nối đất hợp thành, Rnđ~được tính theo công thức:

~

~ 0

Điện trở tương đương của hệ thống hỗn hợp cọc - thanh

thanh

thanh coc

coc

thanh

thanh coc

coc thanh

n R

n

R R

R R

11

11

Từ đó suy ra:

th coc

th c

th c

R n

R

R

R R



 





VI VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Ví dụ 1: Tính toán độ cao cần thiết của cột thu sét bảo vệ

toàn bộ cho nhà mái bằng có diện tích 8 x 6 m và độ caomái là 10 m ? Chỉ sử dụng một cột đặt giữa nóc nhà

Ví dụ 2: Tòa nhà được bảo vệ có dạng mái bằng, kích

thước 10 x 15 m như hình vẽ, tòa nhà có độ cao 8 m.Người ta đặt hai cột thu lôi ở hai hồi nhà và độ cao mỗi cộttính từ mặt mái là 6 m Hỏi phạm vi bảo vệ của hai cột thusét đó có bao trùm hết diện tích mặt mái nhà hay không ?

VII MỘT SỐ ĐẦU THU SÉT THẾ HỆ MỚI

Hiện nay, người ta cải tiến kim thu sét nhọn kiểu Franklin thành các loại chính sau:

• Đầu thu phóng điện sớm

• Đầu thu Laser

• Đầu thu dùng chất phóng xạ (bị cấm sử dụng năm 95)

1 Đầu thu phóng điện sớm

Xuất hiện vào khoảng những năm 60-70 của thế kỷ 20 Nguyên lý chung của loại này như sau:

• Khi tia tiên đạo của đám mây giông xuất phát hướng về phía mặt đất thì đầu thu phóng điện sớm có điện tích cảm ứng và có một điện trường tích luỹ một năng lượng trong bộ phận ion hoá.

Thuộc loại này có các đầu thu: Prevecton

1 Hệ thống thu sét trung tâm

2 Hệ thống các điện cực phía trên

3 Hộp bảo vệ bằng đồng và thiết bị tạo ion

4 Hệ thống các điện cực phía dưới

Và một số loại đầu thu khác giới thiệu sau đây:

CÁC LOẠI ĐẦU THU SÉT DO INDELEC CHẾ TẠO

CÁC LOẠI ĐẦU THU SÉT DO INDELEC CHẾ TẠO

Kim Stormaster ESC

chung cư cao tầng

• Đặc biệt không cần phải

bảo dưỡng trong nhiều

năm.

2 BÁN KÍNH BẢO VỆ CỦA KIM THU SÉT PHĨNG

ĐIỆN SỚM

) 2

( )

2

h

ha - chiều cao hiệu dụng của đầu thu sét

D = 20, 45, 60m tuỳ theo cấp cấp BV (I, II hay III)

L = V (m/s).T (s) = 106 T

Với T là độ lợi về thời gian của từng loại đầu TS

Ví dụ: Loại S4.50 cĩ T = 50; Loại TS2.25 cĩ T = 25,…

CẤU TẠO VAN CHỐNG SĨT

Disconnecting

device Line connector arrangement

3 Thieát bò choáng seùt lan truyeàn: KHE HỞ PHÓNG

ĐIỆN

a Cấu tạo và nguyên lý làm việc

- Khe hở phóng điện (còn gọi là chống sét sừng) có cấu tạogồm hai điện cực kim loại (thường là thép) đặt cách nhau mộtkhoảng s Một điện cực nối với mạch cần bảo vệ còn cực kianối với đất

- Khe hở s giữa hai điện cực được chọn sao cho với điện ápbình thường không gây phóng điện nhưng khi có quá điện ápthì sẽ gây ra phóng điện để tản dòng điện sét xuống đất

b Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng

• Ưu điểm: Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ

- Chỉ được dùng làm bảo vệ phụ trong các sơ đồ chống sét cácphần tử hệ thống điện và được sử dụng làm một bộ phận trongcác thiết bị chống sét khác

3 Thieát bò choáng seùt lan truyeàn: KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN

4 CHỐNG SÉT ỐNG (CSÔ)

a Cấu tạo và nguyên lý làm việc

• Cấu tạo: Gồm 2 khe hở phóng điện S1 và S2 Trong đó S2

được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khí như PhibrôBakêlít hoặc Phinipơlát

• Nguyên lý làm việc: Khi xuất hiện sóng quá điện áp thì cả 2

khe hở phóng điện S1 và S2 đều phóng điện để dẫn dòng điệnsét xuống đất Dưới tác động của hồ quang, chất sinh khí bịphát nóng và sản sinh ra rất nhiều khí làm cho áp suất trong ốngtăng cao (tới hàng chục at) thổi tắt hồ quang

Uđm, kV

S1 (mm) Bảo vệ phối

4 CHỐNG SÉT ỐNG (CSÔ)

b Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng

• Ưu điểm: Chế tạo dễ dàng, giá thành tương đối thấp

• Nhược điểm: Khả năng dập tắt hồ quang hạn chế khi dòng sét lớn, hồ quang không được dập tắt gây ra

ngắn mạch tạm thời, thiết bị bảo vệ rơle có thể tác

5 CHỐNG SÉT VAN (CSV)

SiO2dày ~ 10 -5 cm (ρ = 10 4 -10 6 Ωm)

Chuỗi khe hở phóng điện và chuỗi điện

trở phi tuyến (điện trở làm việc) được

5 CHỐNG SÉT VAN (CSV)

b Nguyên lý làm việc:

- Khi xuất hiện sóng quá điện áp khí quyển thì chuỗi khe

hở sẽ phóng điện, dòng điện sét được dẫn qua các

điện trở phi tuyến để dẫn dòng điện sét xuống đất

-Điện trở phi tuyến có đặc điểm khi đặt điện áp lớn thì điện trở có trị số rất nhỏ cho dòng điện qua một cách

dễ dàng, nhưng khi điện áp đặt nhỏ thì điện trở có trị số rất lớn ngăn cản dòng điện không cho qua

-Hay nói cách khác, chống sét van cho dòng điện lớn

(khi điện áp cao) qua nhưng ngăn cản dòng điện nhỏ (khi điện áp thấp) Từ đặc điểm này mà nó có tên gọi là chống sét van

• Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, giá thành cao

Phạm vi ứng dụng: Được dùng để bảo vệ quá điện áp khí quyển thiết bị và trạm quan trọng (đặc biệt là các trạm biến áp điện lực và các máy phát điện)

5 CHỐNG SÉT VAN (CSV)

6 Một số sơ đồ nguyên lý cơ bản BVCS TBA

• Dùng DCS bảo vệ CS đánh trực tiếp trên đoạn 1-2km

• CSÔ1: Đặt tại cột đầu tiên đặt DCS để hạn chế biên độ của sóng quá điện áp truyền vào TBA Theo quy phạm, điện trở nối đất của CSÔ này: + R ≤10Ω khi ρđ ≤ 10 3 Ωm;

+ R ≤15Ω khi ρđ > 10 3 Ωm;

• CSÔ2: Đặt cuối đường dây (cột cuối trước khi nối với MBA) để bảo vệ

MC đường dây khi nó hở mạch (điện áp tăng cao do phản xạ ở nơi hở mạch) Phải chỉnh định sao cho, CSÔ2 không được làm việc khi MC đang đóng mạch

• CSV: Đặt tại thanh cái TBA bảo vệ MBA.

a Đối với TBA từ 35-110kV:

6 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống sét TBA

TBA DCS

CSV MC

c TBA nối với cáp

IX CÁC THIẾT BỊ CHỐNG SÉT

HỔ TRỢ

1 Tấm tiếp đất

• Mô tả:

• Là tấm tiếp đất có

nhiệm vụ kết nối các

điểm tiếp đất, tạo một

điểm liên kết chung.

• Kích thước :

250 x 100x 7 mm Chất liệu : Đồngthau

mạ kền Phụ kiện : Chân đế,

bu lông

Thiết bị chống sét và nối đất

• Không cần nguồn ngoài

Nhiệt độ môi trường làm

3.Thiết bị nối đất Thiết bị nối đất có chất lượng cao,

vận hành tin cậy

Thiết bị chống sét và nối đất

4.Thiết bị đếm sét TDS-SC & Công tắc báo

• X CÁC THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG TÍN HIỆU

23.Thiết bị chống sét trên đường truyền tốc độ cao

Thiết bị HSP (High Speed Protector )

24.Thiết bị chống sét trên đường tín hiệu công nghiệp

Thiết bị UTB (Universal Transient Barrier)

thoại và đường modem

• Đấu nối kiểu vặn ốc

Thiết bị chống sét và nối đất

25.Thiết bị chống sét cho đường tín hiệu máy tính

Thiết bị DEP (Data Equipement Protector)

26.Thiết bị chống sét cho mạng máy tính và

đường truyền tín hiệu hình