A. CÁC HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT HIỆN NAY
13.4. MỘT SỐ NÉT VE THIẾT bị CHốNG sét tạo TIA TIÊN ĐẠO PREVECTRON-2 DO HÃNG NGHIÊN cứu SẢN xuất INDELEC-
a) Cấu. tạo của thiết bịchống sét PREVECTRON-2 (hình 13.21) Thiết bị chông sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON-2 bao gồm :
• Kim thu sét trung tâm bằng đồng’ điện phân hoặc thép không rỉ, kim này có tác dụng tạo một đường dẫn dòng sét liên tục từ tia tiên đạo xuồng đất theo- dây dẫn sét. Kim thu sét này được gắn trên trụ đỡ cao tối thiểu là 2m.
367
• Hộp bảo vệ bàng đồng hoặc thép không rỉ, có tác dụng bảo vệ thiết bị tạo ion bèn trong. Hộp này được gắn vào kim thu sét trung tám.
• Thiết bị tạo ion, giái phóng ion và phát tia tiên đạo : đây là thiết bị có tính năng đặc biệt cua đầu thu sét PREVECTRON 2. Nhờ thiết bị này mà đầu thu sét PREVECTRON 2 có thể tạo ra được một vùng bảo vệ rộng lớn với mức độ an toàn cao.
Hình 13.21. Thiết bi chống sét tạo tia tiên đạo Prevectron-2 1. Kim thu sét trung tâm
2 Hệ thống các điện cực phía trên
3. Hộp bảo vệ bằng đổng và thiết bị tạo lon 4. Hệ thống các điện cực phía dưới.
368
• Hệ thống các điện cực phía trên : Có tác dụng phát tia tiên đạo.
• Hệ thông các điện cực phía dưới : Có tác dụng thu năng lượng điện trường khí quyển, giúp cho thiết bị chông sét hoạt động.
b) Nguyên tắc hoạt động của đầu sét Prevectron-2
Trong trường hợp dông bão xảy ra, điện trường khí quyển gia tăng nhanh chóng khoảng vài ngàn (Vôn/mét), đầu thu sét PREVECTRON-2 sẽ thu năng lượng điện trường khí quyển bằng hệ thông điện cực phía dưới.
Năng lượng này được tích trữ trong thiết bị ion hóa.
Trước khi xảy ra hiện tượng phóng dòng điện sét (mà ta thường gọi
"sét đánh"), có một sự gia tảng nhanh chóng và đột ngột của điện trường khí quyển, ảnh hưởng này tác động làm thiết bị ion hóa giải phóng, năng lượng đã tích lũy dưới dạng các ion, tạo một đường dẫn tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét.
c) Đặc điểm của quá trình ionhóa
Quá trình ion hóa được đặc trưng bởi những tính chất sau :
• Điều khiển sự giải phóng ion đúng thời điểm :
Thiết bị ion hóa cho phép ion phát ra trong khoảng thời gian rất ngàn và tại thời điểm thích hợp đặc biệt, chỉ vài phần của giây trước khi có phóng 'biện sét, do đó đàm bào dẫn sét kịp thời, chính xác và an toàn.
• Sự hình thành hiệu ứng quầng sáng điện CORONA :
Sự xuất hiện của một sô' lượng lớn các electron tiên đạo cùng với sự gia tăng của điện trường có tác dụng rút ngắn thời gian tạo hiệu ứng quầng sáng điện CORONA.
• Sự chuẩn bị trước một dường dẫn sét về phía trên :
Đầu thu sét PREVECTRON-2 phát ra một đường dẫn sét chủ động về phía trên nhanh hơn bất cứ điểm nhọn nào gần đó. Do đó sẽ đảm bảo dẫn sét chủ động và chính xác. Trong phòng thí nghiệm, đặc điểm này được đặc trưng bằng đại lượng AT, độ lợi về thời gian phát ra một đường dẫn sét về phía trên giữa đầu thu sét PREVECTRON-2 và các loại kim thu sét thông thường khác.
d) Các loại đầu thu sét :
Có nàm.loại đầu thu sét PREVECTRON-2, mỗi loại được chia ra làm hai nhóm khác nhau :
369
• Loại cấu tạo bằng dồng : Kim thu sét trung tâm và các điện cực được chế tạo bằng đồng, đảm bảo thu và dẫn sét tô't.
• Loại cấu tạo bằng thép khôngrỉ : Kim thu sét trung tâm, các điện cực, và hộp bảo vệ làm bằng thép không rỉ. Loại đầu thu sét này thích ứng với môi trường ăn mòn và nơi có nhiều bụi bậm.
Mỗi loại dầu thu sét trong năm loại trên có bán kính bảo vệ phù hợp với từng cấu trúc công trình khác nhau (xem bảng 13.4).
Bảng13.4. Các loại đầu kimPrevectron2
Loại đầu kim Prevectron2
Đường kính [mm]
Chiều cao H[mm]
Loại đầu kim bằng
s.6.60 185 385 đồng
s.4.50 185 385 Thép không ri (inox)
s.3.40 185 385 đồng
TS3.40 100 330 Thép không rỉ (iụox)
TS2.25 100 330 đồng
e) Các ưu điểm
• Bán kính bảo vệ rộng.
• Khả năng bảo vệ công trình ở mức cao nhâ't.
• Tự động hoạt động hoàn toàn, không cần nguồn điện cung cấp, không cần bảo trì.
• Nối đất đơn giản, nhưng tin cậy.
• Hoạt động tin cạy, an toàn, đã được kiểm tra thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cao áp bởi Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (C.N.R.S) và kiểm trà trong điều kiện sét thực tế bởi Hội đồng năng lượng nguyên tử Pháp (C.E.A).
f) Kiểm tra tiêu chuẩn an toan
Ngay tù khi mới ra đời, các sán phẩm chống sét PREVECTRON đã được kiểm tra tiêu chuẩn an toàn ‘rorg phòng thí nghiệm cao áp. Quá trình 370
thử nghiệm dã chứng tỏ khả năng thu sét của PREVECTRON : đầu thu sét PREVECTRON có khả năng thu sét, giải phóng một xung điện áp cao, nhanh han vàichụcmicrô giây so với các loại kim thu sét thông thường.
Các loại đầu thu sét PREVECTRON-2 cũng được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và trong điều kiện sét thực tế ngoài Công trình bởi C.E.A. và C.N.R.S. Qua quá trình thử nghiệm này, đầu thu sét PREVECTRON-2 đã đượccôngnhậnlàphùhạp với tiêu chuẩn an toàn của Pháp NFC 17-102 (ra đời tháng 7-1995). Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốcgia Pháp (C.N.R.S) đã tiếnhành thử nghiệm và cấp Chứngnhận tiêu chuẩn an toànchosản phẩm PREVECTRON-2.
g) Nghiên cứu, thử nghiệm và phát triển thiếtbị.
INDELEC là nhà chế tạo thiết bị chông sét duy nhất trên thế giới đã đưa sản phẩm của mình thử nghiệm trong điều kiện sét thực tế tại Công trường thử nghiệm ở Camp Blanding bang Florida (Mỹ) và Saint Privat d’Allier (Pháp). Sự thử nghiệm này được thực hiện bởi các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực sét của Hội đồng Năng lượng Nguyên tử Pháp.
Quá trình thử nghiệm đã khảo sát những đặc tính chính sau đây của đầu thu sét PREVECTRON.
• Phạm vi bảo vệ của từng loại đầu thu sét thông qua thử nghiệm và so sánh trên nhiều đầu thu sét khác nhau.
• Nguyên tắc và quá trình hoạt động của thiết bị ion hóa trong đầu thu sét PREVECTRON.
• Khả năng thu sét và độ bền trong điều kiện sét thực tế : được thử nghiệm với nhiều lần phóng sét điện với những cường độ khác nhau.
Thông qua sự nghiên cứu và thử nghiệm đô'i với các sản phẩm PREVECTRON trước đây, sản phẩm PREVECTRON-2 đươc cải tiến và có vùng bảo vệ, độ tin cậy cao hơn.
h) Tinh toán vùng bảo vệ
Bán kính bảo vệ Rp của đầu kim dần sét PREVECTRON-2 được tính theo công thức đã được xác định bởi tiêu chuẩn Quốc gia Pháp NFC 17-102 (tháng -1995).
* Bán kính bảovệ Rp :
Rp = Vh(2D-h) + AL(2D + AL)
371
D = 20m, 45m, 60m tùy thuộc vào cấp bảo vệ được yêu cầu.
h : chiều cao thực của đầu kim
Hình 13.22. Chiểu cao thực của đẩu kim h và bán kính bảo vệ Rp
PREVECTRON tính tại mặt bằng phải bảo vệ (tính bằng.m).
AL(m) = 106 . A.T(ps)
Bán kính bảo vệ Rp phụ thuộc vào các thông sô' sau :
• Độ lợi về thời gian AT của từng loại đầu kim PREVECTRON (xem bảng thông số của INDELEC : đánh giá hiệu quả của PREVECTRON trong phòng thí nghiệm) cho phép tính giá trị của AL theo công thức :
AL(m) = 106 . A T(ps)
• Cấp bảo vệ (I II hoặc III) theo yêu cầu của từng loại công trình và được xác định theo tài liệu hướng đẫn về nguy cơ sét đánh (xem tiêu chuẩn NFC17-102).
• Chiềư cao thực của cột thu lôi tính từ mặt bằng phải bảo vệ là h.
372
Bảng 13.5. Thông sốkỹ thuật
Loại đầu thu sét
Giá trị AT (s)
Mã số loại đồng
Mã số loại thép
Trọng lượng (kg)
s 6.60 60 1241 1242 4,2
s 4.50 50 , 1231 1232 4,0
s 3.40 40 1221 1222 3,8
TS 3.40 40 1211 1212 2,5
TS 2.25 25 1201 1202 2,3
Bảng 13.5. Thông sô' kỹ thuật dùng để tính Rp.
Bảng 13.6. Bảng tính sẵn bán kính bảo vệ Rp của từng loại đầu thu sét PREVECTRON-2 đô'i với các câ'p bảo vệ và chiều cao thực của đầu kim h.
Bảng13.6. Bán kính bảo vệ Rp
• Cấp bảo vệ cao nhất: D = 20 m
h (m)ằ 2 3 4 5 6 7 8 10 15
Max 20m
s 6.60 31 47 63 79 79 79 79 79 80 80
S4.50 27 41 55 68 69 69 69 69 70 70
s. 3.40 23 35 46 58 58 59 59 59 60 60
TS 3.40 23 35 46 58 58 59 59 59 60 60
TS. 2.25 17 25 34 42 43 43 43 44 45 45
• Cấp bảo vệ trung bình : D = 45 m
h (m) > 2 3 4 5 6 8 10 15 20
Max 45m
s 6.60 39 58 78 97 97 98 99 101 102 105
s 4.50 34 52 69 86 87 87 88 90 92 95
s. 3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85
TS 3.40 30 45 60 75 76 77 77 80 81 85
TS. 2.25 23 34 46 57 58 59 61 63 65 70
373
Cấp bảo vệ tiêu chuẩn : D = 60 m
h (m) > 2 3 4 5 6 8 10 15 45
Max 60m S 6.60 43 64 85 107 107 108 109 113 119 120
S4.50 38 57 76 95 96 97 98 102 109 110
s. 3.40 33 50 67 84 84 85 87 92 99 100
TS 3.40 33 50 67 84 84 85 87 92 99 100
TS. 2.25 26 39 52 65 66 67 69 75 84 85
Ngoài ra, chúng ta còn thấy trên thị trường có nhiều loại khác nữa, như loại đầu thu sét của * E.F * international S.A. Thụy Sĩ, nó có dạng như hình 13.23. Điện trở của hệ thống nối đất tại điểm đưa dòng sét xuô'ng đất phải dưới 5Q. Trong bất kỳ hoàn cảnh nào, điện trở của hệ thống nối đất của loại này không bao giờ được quá 10ÍỈ. Công nghiệp chế tạo thiết bị chống sét của * E.F * international SA - Thụy Sĩ - đạt tiêu chuẩn ISO9001/EN 29000.
Hình 13.23. Đấu thu set * E.F * nặng 2 kg. chiều dài tổng cộng 345 mrr
374
PHẦN BA