10/15/2014
1
feee.hcmute.edu.vn
BÀI I GIGING AN NG AN TOÀTOÀN ĐIN ĐINN
UNIVERSITY OF TECHNICAL UNIVERSITY OF TECHNICAL
EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE)EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE)
PGS.TS.QuynHuy ÁnhPGS.TS.QuynHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CHƯƠNG VII
BO V CHNG SÉT
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MC TIÊU
Sau khi hc xong chương này
người hc có kh năng :
Nêu được nguyên nhân xy ra sét,
các thông s và tác hi ca sét
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
Phân tích được k thut và thiết b
hin đại chng sét đánh trc tiếp,
sét lan truyn trên đường ngun và
đường tín hiu
Có th thiết kế h thng chng sét
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
NI DUNG
Ni dung bài hc gm các phn :
Đặt vn đề
Tng quan v sét
Phân loi công trình cn bo v
Gii pháp chng sét toàn din 6 đim
K
thu
tthu
t
t
mđ
nh tr
ướ
c
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
K
thu
t
thu
t
t
m
đ
nh
tr
ướ
c
Dn sét xung đất an toàn
Tn nhanh năng lượng sét vào đất
Đẳng thế các h thng ni đất
K thut chng sét lan truyn trên đường ngun
K thut chng sét lan truyn trên đường tín hiu
Ví d áp dng
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐẶT VN ĐỀ
Nước ta thuc khu vc nhit đới
m, thun li cho vic phát sinh và
phát trin dông sét.
Thit hi do sét gây ra rt ln, nh
hưởng đến nhiu hot động kinh tế,
h
i
nh
m
ng
con
ng
ườ
i
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
h
i
nh
m
ng
con
ng
ườ
i
Vì vy vic đề ra các gii pháp
phòng chng sét và la chn các
thiết b chng sét phù hp mang
tính cp thiết.
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
S HÌNH THÀNH DÔNG VÀ SÉT
Dông thường xy ra vào mùa h,
đặc trưng là nhng đám mây dông
độ dày 10÷16km , tích nước và
to chênh lch đin áp cc mnh
Bn cht : là s phóng đin gia
c
đ
á
m
mây
(
ch
p
)
hay
s
phó
ng
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
c
đ
á
m
mây
(
ch
p
)
hay
s
phó
ng
đin gia các đám mây và mt đất
(sét) kèm theo mưa ln và gió
mnh
10/15/2014
2
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
S HÌNH THÀNH DÔNG VÀ SÉT
Do s đốt nóng ca mt tri
hay s gp nhau gia không
khí nóng m vi không khí
lnh, nhng lung không khí
khng l bclên
km
12 + + -300 C ++
10 -200C +
8 -100 C
6 00C
4 +100C
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
Đạt được độ cao nht định
(vùng toâm) lung không khí
này s lnh đi, hơi nước
ngưng t thành nhng git li
ti hay tinh th băng tuyết và
to thành các đám mây dông
2 +250C
Söï phaân boá ñieän tích trong moät ñaùm
maây doâng
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
S HÌNH THÀNH DÔNG VÀ SÉT
Đin tích dương và âm
b các lung không khí
mãnh lit làm tách ri
nhau vi80÷90 % phn
dưới đám mây dông là
đi
n
ch
âm
c
m
ng
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
đi
n
ch
âm
c
m
ng
đin tích dương trên mt
đất, to nên 1 t đin
không khí khng l
Hiu ng mũi nhn nơi
càng cao (mái nhà, ngn
cây…) s tp trung nhiu
đin tích dương
S phân b đin tích gia đám
mây dông và mt đất
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
S HÌNH THÀNH DÔNG VÀ SÉT
S chênh lch đin thế nếu
đủ ln s đánh thng lp
cách đin không khí, to nên
hin tượng phóng đin gia
đám mây dông và đất
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
Sét thc cht là mt dng
phóng tia la đin trong
không khí vi khong cách
rtxa3÷5 km và chiu dài
đó phn ln phát trin trong
đám mây dông S phát trin ca phóng đin sét
trong đám mây
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
CÁC GIAI ĐON PHÁT TRIN CA PNG ĐIN SÉT
Giai đon phóng tia tiên đạo
Là dòng plasma vi mt độ đin tích
σ=10
13 ÷10
14 ion/m3phóng theo tng
đợt vi vn tc trung bình 105÷106m/s
Mi đợt phóng kéo dài 1µs và ngưng t
30 ÷ 90
µ
s
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
µ
Đường đi ca tia tiên đạo trong giai
đon này :
Không ph thuc vào tình trng mt
đất và các vt trên mt đất,
Gn như hướng thng v phía mt
đất
Giai đon phóng tia
tiên đạo
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
CÁC GIAI ĐON PHÁT TRIN CA PNG ĐIN SÉT
Giai đon hình thành khu vc ion hóa
Dưới tác dng ca đin trường ca mây
dông và kênh tiên đạo s có s tp trung
đin tích trái du trên vùng mt đất dưới
đám mây dông
Ch khi cách đất mt độ cao nht định,
h
tiê
đ
t
ti
th
h
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
n
h
tiê
n
đ
o s
p
t
t
r
i
n
th
eo
h
ư
ng
đin trường ln nht
nhng nơi cao (đin tích trái du tp
trung nhiu) s xut hin dòng tiên đạo
phát trin hướng lên đám mây giông
Cường độ đin trường gia kênh tiên
đạo và mt đất hay gia hai kênh tiên
đạo ngược chiu tăng cao, gây nên s
ion hóa mãnh lit
t
Giai đon ion hóa
mãnh lit
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
CÁC GIAI ĐON PHÁT TRIN CA PNG ĐIN SÉT
Giai đon phóng đin ch yếu
S ion hóa mãnh lit dn đến s hình
thành mt dòng plasma có mt độ đin
tích σ=10
16 ÷10
19 ion/m3đin dn
tăng cao
Tc độ phát trin ca kênh phóng
t
0
5
10
7
1
5
10
8
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
ngược
r
t
cao
0
,
5
.
10
7
÷
1
,
5
.
10
8
Mt độ đin tích cao đốt nóng mãnh lit
nên tia phóng đin ch yếu, sáng chói
(chp)
S dãn n đột ngt ca không khí bao
quanh phóng đin ch yếu to nên
nhng đợt sóng âm mãnh lit gây nên
nhng tiếng n chát chúa (sm) Giai đon phóng đin
ch yếu
10/15/2014
3
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
CÁC GIAI ĐON PHÁT TRIN CA PNG ĐIN SÉT
Giai đon phóng đin ch yếu kết
thúc
Giá tr ln nht khi kênh phóng đin ch
yếu lên đến đám mây dông :
is= σ.V
V
t
đi
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
V
: v
n
t
c c
a p
ng
đi
n
σ : mt độ đin tích
Khi kênh phóng đin lên đến đám mây
dông, s đin tích còn li s theo kênh
phóng đin chy xung đất to nên dòng
đin có tr s n định
Phóng đin ch yếu
kết thúc
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
CÁC GIAI ĐON PHÁT TRIN CA PNG ĐIN SÉT
Phóng đin sét thường xy ra nhiu ln, kế tiếp nhau, trung
bình là 3 ln
Các ln phóng đin sau tia tiên đạo:
Phát trin liên tc
Không phân nhánh
Theo
qu
đ
o
c
đ
u
v
i
t
c
đ
cao
hơn
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
Theo
qu
đ
o
c
đ
u
v
i
t
c
đ
cao
hơn
Có th gii thích nhưsau :
Trong đám mây dông có nhiu trung tâm đin tích khác nhau. Hiu
đin thế gia trung tâm đin tích đã phóng vi các trung tâm đin
tích lân cn và s kh ion chưa hòn toàn là nguyên nhân gây ra s
phóng đin liên tc theo quĩ đạo cũ vi tc độ cao hơn
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
CÁC THÔNG S CH YU CA SÉT
Dòng sét có dng mt sóng xung
Các tham s ca sét :
Biên độ sét (200 ÷ 300kA )
Thi gian đầu sóng :
1 ÷ 100µs Tia tiên đạo đầutiên
5
÷
50
µs
Tia
t
l
p
l
i
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
5
÷
50
µs
Tia
t
l
p
l
i
Thigianđuôi sóng:
20 ÷ 350µs Tia tiên đạo đầutiên
5 ÷ 50µs Tia sét lp li
Tc độ tăng áp dV/dt đạt ti 12kV/µs
Cc tính dòng đin sét
Tc độ tăng dòng di/dt có th đạt ti 70kA/µs đối vi tia tiên đạo đầu
tiên và vượt quá 200kA/µs vi các tia tiếp theo
Dng sóng dòng đin sét
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
BIÊN ĐỘ DÒNG SÉT VÀ XÁC SUT XUT HIN
Thc tế dòng sét thường có
tr s 30kA, dòng 50 ÷ 100kA
có th có nhưng ít
Dòng > 100kA ít xy ra và
hiếm có
ế
VI(%)
80
60
40
1
Vuøng ñoàng baèng
Vuøng nuùi cao
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
Đ
đobiênđộ sét dùng thi
ế
t
b ghi t
Xác sut xut hin sét (VI) có
biên độ Is:
Vùng đồng bng VI=10
-Is/60
Vùng núi cao VI=10
-Is/30
Ñöôøng cong xaùc suaát bieân ñoä doøng ñieän
seùt
40
20
00 20 40 60 80 90 100
Is(kA)
2
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
CƯỜNG ĐỘ HOT ĐỘNG CA SÉT
Được xác định bng s ngày
dông trong mt năm và mt độ
sét ti khu vc
Ngày dông là ngày quan trc
viên nghe được tiếng sm
M
t
đ
é
t
l
é
t
đ
á
h
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
M
t
đ
s
é
t
s
l
n s
é
t
đ
á
n
h
trên mtkm
2/năm
Mt độ sét :
Nd= (0,1 ÷ 0,15)Td
Td : s ngày dông trong năm
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TNG QUAN V SÉT
CC TÍNH VÀ TÁC HI CA SÉT
Sét mang đin cc âm xut hin
nhiu hơn và chiếm khong
80 ÷ 90% toàn b s ln phóng
đin sét
Tác hi:
Gây
chá
y
n
hư
h
i
công
trì
nh
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
Gây
chá
y
,
n
hư
h
i
công
trì
nh
Phá hy thiết b, các phương tin
thông tin liên lc
Gây nhiu lon ngưng vn hành h
thng
Mt d liu hay hư d liu
Ngng các dch v, gây tn tht
kinh tế và các tn tht khác
Gây chết người
10/15/2014
4
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
PHÂN LOI CÔNG TRÌNH CN BO V
THEO TIÊU CHUN 20TCN46-84
Công trình bo v chia làm 3 cp:
Cp I : công trinh trong điu kin làm
vic bình thường d xy ra cháy, n gây
phá hoi ln, làm chết người
Cp II : công trình d xy ra cháy, n
nếu làm sai qui tc, khi n ch gây ra các
h
h
h
khô
h
ế
t
i
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
h
ư
h
ng n
h
khô
ng
m c
h
ế
t
ngư
i
Cp III : các công trình còn li
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
PHÂN LOI CÔNG TRÌNH CN BO V
THEO TIÊU CHUN CHNG SÉT NFPA 780
Công trình bo v chia làm 2 cp:
Cp I : công trình có chiu cao
không vượt quá 23m
Cp II : công trình chiu cao
vượt quá 23m
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
PHÂN LOI CÔNG TRÌNH CN BO V
THEO TIÊU CHUN CHNG SÉT NZS/AS 1786-1991
Mc độ công trình bo v ph thuc mc riro
R = A+B+C+D+E
A : tính cht công trình (d cháy n,nhà …)
B : vt liu kích thước công trình
C : chiu cao công trình
D
:
đ
cao công
trì
nh so v
im
tn
ướ
cbi
n
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
D
:
đ
cao
công
trì
nh
so
v
i
m
t
n
ướ
c
bi
n
E : s ngày dông trong mt năm
Theo R công trình chia làm 5 cp:
Không cn bo v
Cn bo v
Bo v mc trung bình
Bo v mc cao
Bo v mc rt cao
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
PHÂN LOI CÔNG TRÌNH CN BO V
THEO TIÊU CHUN CHNG SÉT NZS/AS 1786-1991
Công trình chia làm 4 cp, tùy thuc vào : kích thước, loi
công trình, môi trường xung quanh, loi vt liu trong công
trình, mt độ sét, s người làm vic trong công trình
Cp 1+ : Bin pháp bsung
Cp 1 : tương ng vi dòng xung đỉnh 2,8kA
C
p
2
:
tương
ng
v
i
ng
xung
đ
nh
9
5
kA
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
C
p
2
:
tương
ng
v
i
ng
xung
đ
nh
9
,
5
kA
Cp 3 : tương ng vi dòng xung đỉnh 14,7kA
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
GII PHÁP CHNG SÉT TOÀN DIN 6 ĐIM
1. Thu baét seùt taïi ñieåm ñònh tröôùc
2. Daãn seùt xuoáng ñaát an toaøn
3. Taûn nhanh naêng löôïng seùt vaøo ñaát
4. Ñaúng theá caùc heä thoáng ñaát
5. Choáng seùt lan truyeàn treân ñöôøng caáp nguoàn
6. Choáng seùt lan truyeàn treân ñöôøng tín hieäu
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
TEC
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THU BT SÉT TI ĐIM ĐỊNH TRƯỚC
Xây dng mt đim
chun để sét đánh
xung nhm kim soát
đường dn sét đánh
xung
Đi
m
chu
n
th
ườ
ng
GII PHÁP CHNG SÉT TOÀN DIN 6 ĐIM
1
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
Đi
m
chu
n
th
ườ
ng
đim cao nht trong khu
vc
Đim chun thường
dùng đầu kim Franklin
hay ESE
1
10/15/2014
5
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
DN SÉT AN TOÀN XUNG ĐẤT
Không gây hiu ng phóng đin th cp hay nhiu đin t
cho các thiết b trong vùng bo v
Dây dn sét :
Cáp đồng trn50 mm2
Cáp thoát sét nhiu lp
GII PHÁP CHNG SÉT TOÀN DIN 6 ĐIM
2
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
2
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TN NHANH NĂNG LƯỢNG SÉT VÀO ĐẤT
H thng ni đất phi
tt
Tng tr ni đất ca h
thng < 10
GII PHÁP CHNG SÉT TOÀN DIN 6 ĐIM
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
3
3
3
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐẲNG TH CÁC H THNG NI ĐẤT
Nhm to mt mt phng đẳng thế.
Tránh hin tượng phóng đin ngược trong quá trình tn sét
GII PHÁP CHNG SÉT TOÀN DIN 6 ĐIM
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CHNG SÉT LAN TRUYN TRÊN ĐƯỜNG NGUN
Ct gim biên độ
lc dòng sét trên
đường cp ngun
bng cách lp đặt các
thiết b ct và lc sét
đi
m
d
n
o
a
GII PHÁP CHNG SÉT TOÀN DIN 6 ĐIM
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
đi
m
d
n
o
a
nhà
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CHNG SÉT LAN TRUYN TRÊN ĐƯỜNG TÍN HIU
Bo v các thiết b
đin t nhy cm khi
sét lan truyn trên dây
dn tín hiu ca các
h thng thông tin liên
l
c
(
đi
n
tho
i
GII PHÁP CHNG SÉT TOÀN DIN 6 ĐIM
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
l
c
(
đi
n
tho
i
,
internet, đo lường t
xa…)
feee.hcmute.edu.vn/feee/
FEEE
Ensuring Enhanced Education
KIM FRANKLIN
Là mt kim nhn, dài 2 ÷ 3m đặt trên mt thanh kim loi để
thu hút sét và chuyn năng lượng xung đất
Vic thu hút sét da trên hiu ng mũi nhn
Vùng bo v xác định theo :
Phương pháp hình nón
Phương
phá
p
qu
c
u
lăn
K THUT THU SÉT TI ĐIM ĐỊNH TRƯỚC
PGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnhPGSPGS..TSTS..QuyQuynnHuy Huy ÁÁnhnh
Phương
phá
p
qu
c
u
lăn
Phương pháp lưới bo v