Giáo trình Dây không bảo vệ và hệ thống chống sét cho căn hộ (Trình độ Trung cấp) - Trường Cao đẳng Lào Cai

ình. e) Khi sử dụng một bộ phận nối đất cọc hay cụm cọc chôm thẳng đứng, các dây xuống phải đặt ở phía ngòai trên các mặt tường đối diện của công trình. Khi sử dụng bộ phận nối đất kéo dài hay mạch vòng thì dây xuống phải đặt cách nhau không quá 15 đến 20m dọc theo chu vi mái công trình. g) Có thể sử dụng các bộ phận kết cấu kim lọai của công trình như: cốt thép, vì kèo thép cũng như cốt thép trong và cốt thép của cấu kiện bê tông cốt thép ( trừ cốt thép có ứng lực trước và cốt thép của cấu kiện bê tông nhẹ) để làm dây xuống, với điều kiện kỹ thuật thi công phải bảo đảm được sự dẫn điện liên tục của các bộ phận kim lọai được sử dụng để làm dây xuống nói trên ( bằng phương pháp hàn điện) - Ở những vùng đất có trị số điện trở suất nhỏ hơn hoặc bằng 3.104 ôm, được phép sử dụng cốt thép trong các lọai móng bằng bê tông cốt thép để làm bộ phận nối đất, với điều kiện kỹ thuật thi công phải bảo đảm được sự dẫn điện liên tục của cốt thép trong các lọai móng nói trên. - Điện trở xung kích của các bộ phận nối đất không được lớn hơn 5x104 ôm.cm hoặc không được lớn hơn 40 ôm nếu điện trở suất tính toán của đất lớn hơn 5x104ôm.cm - Khỏang cách giữa các bộ phận của thiết bị chống sét và các bộ phận kim lọai của công trình, các đường ống, đường dây điện lực, điện nhẹ (điện thọai, truyền thanh) dẫn vào công trình: a) Phía trên mặt đất, không được nhỏ hơn 1,5m phía dưới mặt đất, không nhỏ hơn 3m b) Trường hợp thực hiện khỏang cách quy định trên gặp nhiều khó khăn và không hợp lý về kinh tế - kỹ thuật thìđược phép nối chúng và cả các bộ phận kim lọai không mang điện của các thiết bị điện với thiết bị chống sét, trừ các phòng có nguy cơ gây ra cháy nổ, và phải thực hiện thêm các biện pháp sau: + Các đường dây điện lực, điện nhẹ phải luồn trong các ống thép, hoặc sử dụng các lọai cáp có vỏ bằng kim lọaivà nối các ống thép, hoặc vỏ kim lọai của cáp với đai san bằng điện áp tại chổ gần nhau nhất. + Phải đặt đai san bằng điện áp bên trong công trình. Đai san bằng điện áp là một mạng các ô lưới đặt nằm ngang, chôn ở độ sâu không nhỏ hơn 0,5m so với mặt sàn, làm bằng thép tròn hoặc thép dẹt tiết diện không được nhỏ hơn 100mm2 và bề dày thép dẹt không nhỏ hơn 4mm. Kích thước mỗi ô lưới không được lớn hơn 5 x 5m. + Nhất thiết phải sử dụng hình thức nối đất mạch vòng bao quanh công trình và dọc theo mạch vòng nối đất, cứ cách nhau từng khỏang 10 đến 15m phải hàn nối liên hệ với đai san bằng điện áp trong công trình: Điện trở xung kích của mạch vòng nối đất không vượt quá trị số đã nêu ở trên. + Khi sử dụng cốt thép trong các móng bằng bê tông cốt thép của công trình để làm bộ phận nối đất thì không yêu cầu đặt đai san bằng điện áp bên trong công trình. - Chống sét cho các bể chứa kín đặt ở ngòai. a) Trường hợp bể chứa bằng kim loại, nếu thành bể có bề dày từ 5mm trở lên được sử dụng thành bể để thu và dẫn sét nếu bề dày thành bể nhỏ hơn 5mm thì đặt bộ phân thu sét riêng, thành bể chỉ được sử dụng để dẫn sét. b) Trường hợp các bể chứa bằng bê tông cốt thép, có thể bố trí thiết bị chống sét độc lập, cách ly hay đặt trực tiếp trên bể chứa đó. c) Nếu có ống thông hơi hoặc thóat khí trên bể thì khỏang không gian trên các ống cũng phải được bảo vệ như đã nêu ở trên. d) Điện trở nối đất xung kích của bộ phận nối đất không được lớn hơn 20 ôm và phải có ít nhất là hai dây xuống nối thành bể hay bộ phận thu sét với bộ phận nối đất. - Để chống cảm ứng tĩnh điện, áp dụng như trên. Trường hợp sử dụng mái kim loại để chống sét đánh thẳng hoặc đặt dưới chống sét đánh thẳng trên công trình thì không phải chống cảm ứng sét, nhưng phải thực hiện đẳng áp từng tầng và nối các kết cấu với kim loại hoặc máy móc bên trong công trình với đai san bằng điện áp. - Để chống điện áp cao của sét lan truyền trong công trình, nếu có hệ đường đường dây, đường ống ngầm bằng kim loại dẫn vào thực hiện như công trình cấp I. Riêng khoảng cách trong đất (Sđ) từ bộ phận nối đất bảo vệ chống sét đánh thẳng đến các đường dây, đường ống và bộ phận kim loại khác áp dụng như trên. - Để chống điện áp cao của sét lan truyền trong công trình nếu có hệ đường dây, đường ống bằng kim loại đặt nổi ở bên ngoài dẫn vào, áp dụng như ở cấp I. - Các lưới điện có điện áp dưới 1000V, lưới điện nhẹ (điện thoại, truyền thanh ) chỉ được đưa vào công trình bằng cáp ngầm. Hộp đấu cáp, đai và vỏ cáp bằng kim loại phải nối với bộ phận nối đất chống cảm ứng sét. Nếu các lưới điện trên là đường dây trên không, nếu muốn đưa vào công trình phải chuyển sang dùng cáp ngầm, chiều dài đọan cáp này ít nhất là 50m. Với lưới điện áp dưới 1000 V, ở cột có sự chuyển đổi từ đường dây dẫn trên không sang đường dây cáp, hộp đầu cáp; đai và vỏ cáp bằng kim lọai cũng như xà chân sứ bằng kim lọai trên cột phải nối với một bộ phận nối đất có điện trở tản dòng điện tần số công nghiệp không lớn hơn 10 ôm, ngòai ra giữa mỗi đường dây với các bộ phận kim lọai có liên hệ với các bộ phận nối đất phải đặt các bộ chống sét hạ áp hay khe hở phóng điện với khoảng cách phóng điện bằng 2 đến 3mm Xà và chân sứ bằng kim loại trên cột đường dây kế tiếp với cột có sự chuyển đổi nói trên phải nối với một bộ phận nối đất có điện trở tản dòng điện tần số công nghiệp không lớn hơn 20 ôm. 2.3. Đối với công trình cấp III - Đối với công trình cấp III cần phải đặt thiết bị chống sét ngay trên công trình, chỉ được phép đặt thiết bị chống sét độc lập với công trình trong những trường hợp đặc biệt thuận lợi về kỹ thuật kinh tế. Bộ phận thu sét có thể sử dụng hình thức kim, dây đai hoặc lưới thu sét tùy từng trường hợp cụ thể. Khi bảo vệ bằng lưới thu sét, kích thước mỗi ô lưới không được lớn hơn 12x12m và phải bố trí thêm các kim hoặc đai thu sét bảo vệ cho các kết cấu nhô cao lên khỏi mái. Các dây xuống phải đặt men theo tường phía ngoài công trình ( trừ trường hợp thiết bị chống sét đặt độc lập với công trình). Khi bảo vệ lưới điện thu sét, dọc theo chu vi mái cứ cách nhau 20 đến 25m phải đặt một dây xuống . Ngoài ra dây xuống và bộ phận nối đất có thể sử dụng các bộ phận kết cấu kim lọai của công trình như: cốt thép, vì kèo thép cũng như cốt thép trong và cốt thép của cấu kiện bê tông cốt thép ( trừ cốt thép có ứng lực trước và cốt thép của cấu kiện bê tông nhẹ) để làm dây xuống, với điều kiện kỹ thuật thi công phải bảo đảm được sự dẫn điện liên tục của các bộ phận kim lọai được sử dụng để làm dây xuống nói trên ( bằng phương pháp hàn điện). Ở những vùng đất có trị số điện trở suất nhỏ hơn hoặc bằng 3.104 ôm, được phép sử dụng cốt thép trong các lọai móng bằng bê tông cốt thép để làm bộ phận nối đất, với điều kiện kỹ thuật thi công phải bảo đảm được sự dẫn điện liên tục của cốt thép trong các lọai móng nói trên. Điện trở xung kích Rxk của bộ phận nối đất ứng với các trị số điện trở suất đất tính toán (Pđtt) và các cách bố trí thiết bị chống sét không vượt quá các trị số đã nêu trong Bảng 1 ( Xem bảng 1). - Các bộ phận kim lọai của thiết bị chống sét phải đặt cách xa các vật bằng kim lọai của công trình một khoảng cách không được nhỏ hơn 1,5m nếu vật kim loại đó ở độ cao dưới 20m so với mặt đất, và không được nhỏ hơn 1:10 chiều dài của đọan dây xuống nếu vật kim lọai đó có độ cao từ 20m trở lên: (S>0, 1L), trong đó L là chiều dài của đọan dây xuống đo dọc theo đường dây từ mặt đất đến điểm khảo sát. Trường hợp có một vách ngăn bằng vật liệu không dẫn điện giữa vật kim lọai và thiết bị chống sét có thể giảm khỏang cách trên một đoạn bằng 3 lần chiều dài của vách ngăn. Đối với các đường dây điện lực, điện nhẹ cũng phải bảo đảm khoảng cách quy định trên (1,5m hoặc 1:10 chiều dài của đọan dây xuống). Khoảng cách từ các bộ phận kim loại của thiết bị chống sét đến các đường ống kim loại ngầm hoặc các đường cáp ngầm dẫn vào công trình không được nhỏ hơn 3m nếu không sử dụng chúng làm vật nối đất tự nhiên. - Trường hợp thực hiện các khoảng cách quy định trên gặp nhiều khó khăn và không hợp lý về kinh tế - kỹ thuật thì được phép nối chúng và cả các bộ phận kim lọai không mang điện của thiết bị điện với thiết bị chống sét, trừ các phòng có nguy cơ gây ra cháy nổ, nhưng phải sử dụng hình thức nối đất mạch vòng bao quanh công trình. Dọc theo chu vi mái, cứ cách nhau 15 đến 20m đặt một dây xuống và hàn dây xuống với mạch nối đất nối trên. - Đối với các công trình cấp III không cao hơn 16m, không rộng hơn 20m, không có các phòng có nguy cơ nổ cháy. Không tập trung đông người và xây dựng tại những vùng có mật độ sét đánh thẳng không cao, có thể áp dụng phương thức bảo vệ trọng điểm như sau: a) Đối với công trình mái bằng, chỉ cần bảo vệ cho các góc nhà và dọc theo chu vi của đường viền tường chắn mái. b) Đối với công trình mái dốc, mái răng cưa, mái chồng diêm, chỉ cần bảo vệ cho các góc nhà, góc diềm mái, dọc theo bờ nóc và diềm mái. Nhưng nếu chiều dài của công trình không quá 30m thì không cần bảo vệ bờ nóc, và nếu độ dốc mái lớn hơn 280 thì cũng không cần bảo vệ diềm mái. c) Bảo vệ cho những bộ phận kết cấu nhô cao lên khỏi mặt mái phải bố trí các kim hoặc đai thu sét. Những kim hoặc đai này phải được nối với bộ phận thu sét của công trình. - Đối với những công trình có mái kim loại, được phép sử dụng mái làm bộ phận thu và dẫn sét nếu bề dày của mái: + Lớn hơn 4mm, đối với những công trình có một số phòng có nguy cơ, nổ, cháy. + Lớn hơn 3,5m, đối với công trình không có nguy cơ cháy nổ, - Khi sử dụng mái làm bộ phận thu và dẫn sét phải bảo đảm được sự dẫn điện liên tục của mái. Nếu không, phải hàn nối các bộ phận riêng rẽ của mái với nhau, mỗi bộ phận ít nhất phải có hai mối nối. Dọc theo chu vi mái cứ cách nhau 20 đến 30m phải đặt một dây xuống, nếu công trình nhỏ ít nhất cũng phải có hai dây xuống. Trường hợp bề dày mái kim loại nhỏ hơn các trị số quy định trên, phải đặt bộ phận thu sét riêng để bảo vệ, chỉ được sử dụng mái để dẫn sét và cũng phải bảo đảm yêu cầu dẫn điện liên tục như trên. - Đối với các công trình bằng thanh, tre, nứa, lá phải bố trí thiết bị chống sét độc lập với công trình. Nếu xung quanh công trình có các cây xanh, tốt nhất là sử dụng cây xanh đó để đặt thiết bị chống sét, nhưng cũng phải đảm bảo các khỏang cách an tòan như quy định tương tự cho cấp I và II - Trường hợp có lợi nhiều về kinh tế - kỹ thuật thì được phép đặt thiết bị chống sét ngay trên công trình, nhưng cần phải thoả mãn các yêu cầu sau: a) Phải sử dụng kim thu sét lắp trên cột cách điện ( gỗ, tre) khỏang cách từ các phần dẫn điện của kim đến mái công trình không được nhỏ hơn 400mm. b) Dây xuống phải bố trí trên các chân đỡ không dẫn điện và cách mái từ 150mm trở lên. c) Dây xuống không được xuyên qua mái . Trường hợp đặc biệt phải xuyên qua mái thì phải luồn trong ống sành hoặc sứ. - Đối các công trình chăn nuôi gia súc ( lọai gia súc lớn phải bố trí thiết bị chống sét độc lập. Bộ phận thu sét và bộ phận nối đất phải đặt cách xa móng công trình và cửa ra vào một khỏang cách ít nhất là 10m. Trường hợp có lợi về kinh tế thì được phép đặt bộ phận thu sét ngay trên công trình, nhưng bộ nối đất phải đặt cách móng công trình và cửa ra vào môt khỏang cách ít nhất 5m. Nếu không bảo đảm được khỏang cách nói trên, khi đặt xong bộ phận nối đất phải phủ lắp lên trên một lớp đá dăm ( hoặc sỏi) nhựa đường có chiều dày 100mm trở lên, kèm theo nên đặt một biển báo phòng ngừa. - Chống sét đánh thẳng cho những ống khói cao. a) Nếu ống khói làm bằng kim lọai, bề dày thành ống lớn hơn 4mm, sử dụng ống khói để thu và dẫn sét, trường hợp này chỉ cấn tiến hành nối đất cho ống khói. Nếu bề dày thành ống nhỏ hơn 4mm, phải đặt bộ phận thu sét riêng, chỉ sử dụng thành ống để dẫn sét. Khi sử dụng thành ống để thu và dẫn sét, cần phải hàn nối các bộ phận riêng biệt của ống với nhau. b) Nếu ống khói bằng bê tông cốt thép hay xây bằng gạch, đá, có thể bảo vệ bằng kim lọai hoặc đai thu sét viền quanh miệng ống khói. Phạm vi bảo vệ của kim thu sét phải bao trùm tòan bộ miệng ống khói. Số lượng và kích thước kim phải xác định theo tính toán nhưng chiều dài mỗi kim không quá 3m Dọc theo chiều cao của ống khói, nếu có dãy bậc thang dẫn điện liên tục thì được sử dụng để làm dây xuống. Đối với ống khói cao từ 40m trở lên phải có ít nhất là hai kim thu sét và hai dây xuống, trị số điện trở nối đất xung kích không lớn hơn 10 ôm - Chống sét đánh thẳng cho những công trình khác nhau như đài chứa nước,tháp khoan, máy đóng cọc, cần trục, quy định như sau: a) Nếu chúng bằng kim loại, dẫn điện liên tục từ trên xuống thì sử dụng làm bộ phận thu và dẫn sét. Trường hợp này chỉ cần nối đất cho công trình với trị số điện trở nối đất xung kích 10 ôm. Nếu công trình nhỏ cũng phải có ít nhất là hai dây nối đất. Trường hợp công trình bằng kim lọai không dẫn điện liên tục, phải hàn các bộ phận riêng biệt lại với nhau hoặc đặt các đầu nối nhưng không được làm ảnh hưởng đến họat động bình thường của thiết bị. b) Nếu chúng không phải làm bằng kim lọai, cần đặt bộ phận thu sét riêng để bảo vệ. Dây xuống bố trí gần bậc thang. Nếu bậc thang dẫn điện liên tục thì được sử dụng để làm dây xuống. nếu công trình cao từ 40m trở lên phải có ít nhất là hai kim thu sét và hai dây xuống. Trị số điện trở nối đất xung kích không được lớn hơn 10 ôm. - Để bảo vệ chống sét đánh thẳng cho các tượng đài, đài kỷ niệm không phải bằng kim loại ( gạch, bê tông cốt thép, đá, ốp bằng đá) ở đỉnh tượng đài cần phải đặt kim hoặc đai thu sét, khoảng cách từ đỉnh kim, hoặc đai đến đỉnh tượng , đài không quy định. Dây xuống có thể sử dụng cốt thép chịu lực trong thân tượng đài, nhưng phải bảo đảm liên tục. Điện trở nối đất xung kích không vượt quá 10 ôm. Trường hợp tượng, đài kỷ niệm bằng kim lọai phải bảo đảm dẫn điện liên tục và chỉ cần nối đất cho các tượng, đài đó với điện trở nối đất xung kích không vượt quá 30 ôm. - Để chống điện áp cao của sét lan truyền từ đường dây trên không dẫn vào công trình phải áp dụng các biện pháp bảo vệ sau: a) Đối với đường dây điện dưới 1000V, tại đầu công trình phải đặt bộ chống sét hạ áp, hoặc khe hở phóng điện. Bộ phận nối đất có điện trở tản dòng điện tần số công nghiệp không lớn hơn 20 ôm, tại cột thứ nhất và thứ hai gần công trình phải nối đất xa và chân sứ trên cột với điện trở tản dòng điện tần số công nghiệp tương ứng bằng 20 và 30 ôm. Riêng đối với công trình xây dựng dân dụng có thể không cần đặt bộ chống sét hạ áp hoặc khe hở phóng điện ở đầu vào công trình. Nếu điện áp lớn hơn 1000V, vẫn bảo vệ theo các quy định của ngành điện lực. b) Đối với các đường dây điện nhẹ cần bảo vệ theo quy định của các ngành chủ quản. - Để chống điện áp cao của sét lan truyền từ các đường ống bằng kim loại, đặt nối dẫn vào công trình phải áp dụng các biện pháp bảo vệ sau: a) Tại đầu vào công trình, ống phải được nối đất với điện trở tản dòng điện tần số công nghiệp không lớn hơn 20 ôm. b) Tại hai cột đỡ đầu tiên gần công trình, mỗi cột phải được nối đất với điện trở tản dòng điện tầng số công nghiệp bằng 40 ôm. c) Tại các cuộc đỡ tiếp theo thuộc khu vực xây dựng công trình, cứ cách nhau từ 250 đến 350m phải được nối đất lặp lại với trị số điện trở tản dòng điện tần số công nghiệp của mỗi bộ phận nối đất bằng 50 ôm. Nếu ống đặt nằm ở mặt đất cũ ng tiến hành nối đất theo trình tự như trên 2.4. Phương pháp lắp đặt và lắp đặt hệ thống 2.4.1 Kim thu sét - Kim thu sét có thể bằng thép tròn, thép dẹt, thép ống hoặc thép góc với tiết diện phần kim lọai của đỉnh kim không được nhỏ hơn 100mm2 ( nếu thép dẹt, bề dày không được nhỏ hơn 3,5mm; nếu thép ống, bề dày thành ống không được nhỏ hơn 3mm) và chiều dài hiệu dụng của kim không được nhỏ hơn 200m Nếu kim thu sét tạn những nơi dễ bị ăn mòn, tiết diện đỉnh kim không được nhỏ hơn 150mm2 ( nếu thép dẹt bề dày không được nhỏ hơn 4mm, nếu thép ống, bề dày thàng ống không được nhỏ hơn 3,5mm) Đỉnh kim thu sét không cần vuốt nhọn. Nếu kim thu sét là ống, phải hàn kín đỉnh kim lại. Hình dáng và kích thước của một vài kiểu kim thu sét (Hình 1) - Kim thu sét có thể mạ kẽm, mạ thiết hoặc sơn tĩnh điện. Tại những vùng hoặc những nơi dễ bị ăn mòn kim thu sét phải mạ kẽm. - Lắp đặt kim thu sét phải đảm bảo chắc chắn trong quá trình sử dụng và chịu được tải trọng gió quy định trong vùng đó. Đặt kim thu chống sét trên cột gỗ, cột bê tông cốt théo đỉnh kim phải cao hơn đỉnh cột từ 200mm trở lên, nếu dùng cốt gỗ phải có biện pháp chống mục và mối, mọt. Đặt kim thu sét trên cây xanh, đỉnh kim phải cao hơn ngọn cây 200mm trở lên và phải cố định kim vào những phần chắc chắn của thân cây. - Ngoài kim thu sét ra có thể sử dụng các bộ phận cấu tạo khác bằng kim loại có sẵn, nhô cao lên khỏi mái công trình hoặc mái kim loại của công trình để làm bộ phận thu sét 2.4.2. Dây thu sét - Dây thu sét phải làm bằng thép, tiết diện dây không được nhỏ hơn 50mm2 cũng như không quá 75mm2 và phải được sơn dẫn điện. Nếu dây thu sét đặt tại nhưng nơi dễ bị ăn mòn phải tăng tiết diện lên 75mm2 Dây thu sét bảo vệ cho những công trình nhỏ, khoảng vượt không quá 50m, được phép sử dụng loại có tiết diện bằng 3,5mm2. - Cố định dây thu sét trên các kết cấu chịu lực phải có kẹp nối đặc biệt, đảm bảo chắc chắn về cơ học và tiếp xúc tốt. Dây thu sét cố định trên cây xanh phải đặt ra tại các phần chắc chắn của thân cây. 2.4.3. Đai và lưới thu sét - Đai thu sét và lưới thu sét dùng để chống sét đánh thẳng có thể làm bằng thép tròn hoặc thép dẹt tiết diện không được nhỏ hơn 50mm2, bề dày thép dẹt không được nhỏ hơn 3mm, và phải được sơn dẫn điện Nếu đặt tại những nơi dễ bị ăn mòn, tiết diện trên không được nhỏ hơn 75mm2, bề dày thép dẹt không được nhỏ hơn 3,5mm - Đai hoặc lưới thu sét đặt trên các cọc dỡ bằng thép tròn hoặc thép dẹt, cứ cách nhau từ 1,0 đến 1,5m phải có cọc đỡ, khoảng cách từ đai hoặc lưới thu sét đến mặt mái công trình không nhỏ hơn 60mm. Đặt các cọc đỡ trên mái phải bảo đảm: a) Chống dột cho mái. b) Không phá họai lớp chống thấm hoặc cách nhiệt của mái. c) Không cản trở đến việc thoát nước mưa trên mái. d) Dây không căng quá và khi băng qua các khe lún phải có đọan dãn uốn cong khoảng 100 đến 200mm. 2.4.3. Dây xuống, dây nối, cầu nối - Dây xuống có thể làm bằng thép tròn hoặc thép dẹt, tiết diện không được nhỏ hơn 35mm2 và bề dày thép dẹt không được nhỏ hơn 3mm. Nếu từ bộ phận thu sét đến bộ phận nối đất chỉ đặt một dây xuống, tiết diện của dây xuống này không được nhỏ hơn 50 mm2 Dây xuống tại những nơi dễ bị ăn mòn, tiết diện không được nhỏ hơn 50 mm2 và bề dày thép không được nhỏ hơn 3,5mm. - Các cầu nối, dây nối của thiết bị chống sét và đai san bằng điện áp có thể làm bằng thép tròn hoặc thép dẹt, tiết diện không nhỏ hơn 28mm2, bề dày thép dẹt không được nhỏ hơn 3mm, và cần phải sơn chống rỉ Nếu đặt tại những nơi dễ bị ăn mòn, tiết diện không được nhỏ hơn 35mm2 và bề dày thép dẹt không nhỏ hơn 3,5mm. - Dây xuống nối bộ phận thu sét với bộ phận nối đất phải bố trí theo đường ngắn nhất và không được tạo nên những góc nhọn hoặc uốn cong ( Hình 2). Trường hợp đặt biệt phải uốn không được nhỏ hơn 1 : 10 chiều dài đọan dây uốn cong đó ( Hình 3). `- Đặt dây xuống đất và nối trên mái công trình bằng thép tròn hoặc thép dẹt, cứ cách nhau từ 1,0 đến 1,5m phải có cọc đỡ, khoảng cách từ đai hoặc lưới thu sét đến mặt mái công trình không nhỏ hơn 60mm. Đặt các cọc đỡ trên mái phải bảo đảm: a) Chống dột cho mái. b) Không phá họai lớp chống thấm hoặc cách nhiệt của mái. c) Không cản trở đến việc thoát nước mưa trên mái. d) Dây không căng quá và khi băng qua các khe lún phải có đọan dãn uốn cong khoảng 100 đến 200mm. - Dây xuống nên đặt ở những vị trí ít người và gia súc qua lại, khoảng cách từ dây xuống đến mép các cửa ra vào, cửa sổ không được nhỏ hơn 1,5m. Đặt biệt đối với các công trình thường xuyên tập trung nhiều trẻ em thì dây xuống phải cách xa các cửa ra vào và lối đi từ 5m trở lên. Ở những vị trí người và gia súc có thể tiếp xúc, đọan dây xuống từ mặt đất đến độ cao 2,5 phải đặt trong ống cách điện hoặc quấn bằng vật liệu cách điện. Nếu có khả năng bị va chạm về cơ học, đoạn dây xuống này phải được bảo vệ bằng các thanh thép hình ốp bên ngoài ( thép góc hoặc thép chữ U). - Cũng cho phép sử dụng cá bộ phận bằng kim lọai đặt theo chiều dọc có sẵn trong công trình để làm dây xuống như cột thép, cốt thép dọc trong các loại cột bê tông cốt thép.v.v - Trên dây xuống có thể đặt chổ nối dễ tháo rời để tiện kiểm tra trị số điện trở của bộ phận nối đất nhưng trường hợp công trình chỉ có một dây xuống thì không được phép đặt chổ nối dễ tháo rời đặt ở phía tường ngoài của công trình, cách mặt đất từ 1 đến 1,5m 2.4.4. Bộ phận nối đất chống sét - Bộ phận nối đất chống sét có thể làm bằng thép tròn, thép dẹt, thép góc hoặc thép ống với tiết diện phần kim loại không nhỏ hơn 100mm2, (bề dày thép dẹt, thép góc không được nhỏ hơn 4mm và bề dày thép ống không được nhỏ hơn 3,5mm) Nếu đặt tại những nơi dễ bị ăn mòn, tiết diện trên phải lớn hơn 100mm2. - Bộ phận nối đất có thể để trần hoặc sơn dẫn điện, mạ thiết, mạ kẽm nhưng cấm không được sơn cách điện, hắc –ín hoặc nhựa đường. - Xác định hình thức nối đất phải căn cứ vào những quy định về trị số điện trở suất đất và trị số điện trở yêu cầu của bộ phận nối đất. - Trị số điện trở suất đất (pđ. Ôm.cm) sử dụng trong tính toán phải đo thực tế tại khu vực chôn bộ phận nối đất. Chỉ cho phép sử dụng trị số điện trở suất đất cho trong các sổ tay để thiết kế kỹ thuật. - Trị số điện trở suất đất tính toán (pđ.tt) bằng trị số điện trở suất đo đạc (pđ) nhân với hệ số thay đổi điện trở suất (φ). - Thông thường nên lựa chọn hình thức nối đất theo chỉ dẫn dưới đây: a) Khi trị số điện trở suất đất không lớn quá 3x104 ôm.cm, thì sử dụng hình htức nối đất cọc chôn thẳng đứng, chiều dài cọc từ 2,5 đến 3m, đầu trên của cọc phải đóng đến độ sâu cách mặt đất từ 0,5 đến 0,8m. Nếu lớp đất ở dưới độ sâu có điện trỏ suất nhỏ ( từ 3x104 ôm.cm, trở xuống) hoặc có mạch nước ngầm, cần sử dụng hình thức cọc chôn sâu, và có thể tăng chiều dài cọc tới 6m. Trong trường hợp này có thể sử dụng bê tông cốt thép, các móng bằng bê tông cốt thép của công trình để làm bộ phận nối đất chôn sâu. Trường hợp lớp đất trên có trị số điện trở suất nhỏ, các lớp đất dưới là đá sỏi hoặc có điện trở suất lớn thì sử dụng hình thức nối đất thành (tia) đặt nằm ngang ( nối đất kéo dài) chôn ở độ sâu từ 0,5 đến 0,8 so với mặt đất, chiều dài mỗi thanh không nên lấy quá chiều dài tới hạn, ứng với các trị số điện trở suất đất, cho Bảng 2. Trường hợp cần phải tăng số thanh không được nhỏ hơn 900 - Trong quá trình lựa chọn nên ưu tiên sử dụng hình thức nối đất kéo dài. b) Khi điện trở suất của đất bằng từ 3 đến 7x104 ôm.cm, cần sử dụng hình thức nối đất hỗn hợp ( cọc kết hợp với thanh). Có thể sử dụng nối đất hỗn hợp kiểu hình vuông, chữ nhật, vòng tròn. Các cọc chỉ nên đóng trong khoảng 2:3 chiều dài của thanh tính từ đầu thanh, phía nối với dây xuống. c) Khi trị số điện trở suất lớn hơn 7x104 ôm.cm hoặc đất có nhiều đá tảng, đá vỉa, cho phép kéo dài thanh tới chỗ đất có trị số điện trở suất nhỏ (hồ, ao, sông suối ) nhưng không nên đưa ra quá 100m. d) Cũng có thể áp dụng biện pháp nhân tạo để cải thiện độ dẫn điện của đất ở những vùng có trị số điện trở suất cao. - Khoảng cách giữa các cọc trong hình thức nối đất hỗn hợp không được nhỏ hơn chiều dài mỗi cọc. - Trong giới hạn nhất định, bộ phận nối đất có điện trở xung kích (Rxk) quan hệ với điện trở tản dòng điện tần theo công thức: Rxk =α. R Trong đó α là hệ số xung kích, phụ thuộc vào trị số dòng điện sét, điện trở suất đất và hình thức cấu tạo của bộ phận nối đất. Nên dùng những bộ phận nối đất có α ≤1. Trong Bảng 2 cho các trị số chiều dài tới hạn (Ith) của thanh nối đất nằm ngang, bảo đảm được α <1 trong các trường hợp điện trở khác nhau. Bảng 2 Các trị số, hệ số xung kích trong các trường hợp điện trở suất đất khác nhau cho ở Bảng 3 – Các số ở tử số dùng cho hình thức nối đất hỗn hợp, các số ở mẫu số dùng cho hình thức nối đất cọc chôn thẳng đứng. Bảng 3 - Bộ phận nối đất cọc chôn thẳng đứng phải đặt tại những chỗ ít người, gia súc qua lại. Khi xét thấy có khả năng nguy hiểm cần phải rào, chắn xung quan. Khoảng cách từ hàng rào đến bộ phận nối đất ít nhất là 5m. Nếu điều kiện kinh tế cho phép có thể đóng thêm các cọc phụ để giảm điện áp xung quanh bộ phận nối đất. - Phải đặt bộ phận nối đất xa những vùng xung quanh ống khói, kho chứa phân, rãnh tháo phân, rác hữu cơ .. Khoảng cách này càng xa càng tốt. - Phải sử dụng loại đất có điện trở suất nhỏ để lấp lấy bộ phận nối đất, không được lấp lấy bằng đất có nhiều gạch, đá, sỏi, cuội, xỉ than, Khi lấp xong phải đầm kỹ, cứ mỗi lớp đất dày từ 100 đến 150mm phải đầm một lần, kèm theo có thể tưới thêm nước. Lúc đầm phải tránh va chạm mạnh làm hư hỏng bộ phận nối đất (bong các mối hàn nối). - Khi lợi dụng các công trình, đường ống kim loại hoặc vỏ kim loại của các loại cáp thuộc cơ quan khác để làm vật nối đất tự nhiên phải đuợc sự thỏa thuận của các cơ quan đó. Khi lợi dụng các vật nối tự nhiên phải có kiểm tra đo đạc thực tế. Trường hợp không kiểm tra, đo đạc được thì chỉ có thể sử dụng vật nối đất tự nhiên đó để giảm bớt điện trở nối đất, còn khi xác định điện trở nối đất phải căn cứ vào bộ phận nối đất nhân tạo. 2.4.5. Các mối hàn, nối thiết bị chống sét - Đối với các công trình cấp I và II phải hàn nối bằng điện hoặc hơi. Đối với các công trình cấp III, nếu không có điều kiện hàn hoặc đối với bộ phận chống sét tạm thời thì cho phép nối bằng kẹp nối, bu-lông hoặc đinh tán. Không được hàn thiếc hoặc nối bằng cách vặn xoắn, buộc dây. Nối mái kim loại với dây xuống phải dùng mối hàn đặc biệt (Hình 5). Những mối nối tại nơi dễ bị ăn mòn nhất thiết phải hàn hoặc sử dụng măng – xông nối đặc biệt để chống ăn mòn. Trường hợp có yêu cầu cần phải kiểm tra điện trở nối đất thường xuyên, thì chỗ nối giữa dây xuống và dây nối đất phải sử dụng mối nối dễ tháo rời. - Các mối hàn phải bảo đảm chất lượng tốt. Chiều của mối hàn không được nhỏ hơn 6 lần đường kính của thanh nối lớn hoặc không được nhỏ hơn 2 lần bề rộng của thanh nối dẹt. 2. 4.6. Sử dụng cây xanh đặt thiết bị chống sét - Có thể lợi dụng cây xanh, mọc gần công trình để đặt thiết bị chống sét. Với các công trình cần bảo vệ theo cấp sử dụng cây cách công trình một khỏang cách không nhỏ hơn kích thước đã nêu ở 4.1 để đặt kim thu sét. Ngoài khoảng cách từ cây hoặc tán cây đến công trình nhỏ hơn kích thước đã nêu ở 4.1. chỉ cho phép dùng đặt kim thu sét để chống sét cho các công trình cấp II, III, nhưng phải bảo đảm một trong các điều kiện sau: a) Trên tường công trình đối diện với cây, dọc theo toàn bộ chiều cao của công trình đặt một dây xuống, nối đầu của dây xuống này với bộ nối đất của kim thu sét đặt trên cây b) Từ kim thu sét đặt ở trên cây, dăng chuyển dây xuống sang một cây khác bên cạnh, nhưng cây này (hoặc tán cây phải cách xa công trình từ 5m trở lên, xong từ đây nối với bộ phận nối đất) - Kim thu sét hoặc dây thu sét phải cố định tại các phần chắc chắn của cây xanh. Những tán cây gần công trình phải chặt bớt để bảo đảm khoảng cách tới công trình ít nhất là 3m. Bài 7: Các biện pháp chống tác dụng thứ cấp của sét. 1. Mục tiêu: - Đọc được sơ đồ bản vẽ - Trình bày được một số biện pháp chống tác dụng thứ cấp của sét - Lắp đặt được hệ thống để chống lại tác dụng thứ cấp của sét. - Phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong công việc, an toàn và tiết kiệm. 2. Nội dung bài: 2.1. Chống cảm ứng tĩnh điện của sét a. Sự hình thành sét.  Khái niệm về sét. Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất mà ở đó tập trung một quầng điện tích trái dấu với đám mây hay giữa các đám mây mang điện tích trái dấu ở khoảng cách gần.  Sự hình thành sét. Sự hình thành sét gắn liền với sự hình thành các đám mây giông. Các đám mây giông được tạo thành từ các luồng không khí nóng ẩm từ mặt đất bốc lên đi vào vùng nhiệt độ ẩm, hơi nước ngưng tụ thành các tinh thể băng. Các đám mây mang điện là do kết quả của các luồng không khí mãnh liệt tách rời nhau tạo ra các điện tích trái dấu và tập trung chúng trong các phần khác nhau của đám mây. Các kết quả quan sát cho thấy, 80% dưới đám mây có cực tính âm, còn phần trên của đám mây thường tích các điện tích dương.  Quá trình phóng điện của sét. Quá trình phóng điện của sét được chia thành ba giai đoạn: - Giai đoạn thứ nhất: Sự phóng điện giữa đám mây và đất được bắt đầu bằng sự xuất hiện một dòng sáng phát triển xuống đất chuyển động từng đợt với tốc độ (1001000) [km/s] gọi là tia tiên đạo và tạo ra điện áp rất lớn tại đầu cực của nó (khoảng triệu vôn), tia tiên đạo là một dạng Plasma. Giai đoạn này gọi là giai đoạn tiên đạo từng bậc. - Giai đoạn thứ hai: Khi dòng tiên đạo phát triển gần đến đất hay các vật dẫn điện nối với đất thì sẽ tạo ra một điện trường cực lớn với đất làm ion hoá mãnh liệt không khí giữa tia tiên đạo và mặt đất khi đó giai đoạn thứ hai bắt đầu, giai đoạn phóng điện chủ yếu của sét. Trong giai đoạn này các điện tích dương của đất (sóng điện tích) di chuyển hướng từ đất theo dòng tiên đạo với tốc độ lớn (6.1045.106) [km/s] chạy lên và trung hoà các điện tích âm của dòng tiên đạo. Không khí trong dòng phóng điện được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 10.000oC và dãn nở rất nhanh tạo thành sóng âm thanh. - Giai đoạn thứ ba của phóng điện sét: Là giai đoạn kết thúc sự di chuyển các điện tích của mây mà từ đó bắt đầu có sự phóng điện và sự loé sáng dần dần biến mất. Hình 7.1. Quá trình hình thành của sét. a) Hình thành mây giông với những vùng mang điện tích trái dấu. b) Dòng tiên đạo phát triển (0,0050,01)s. c) Phóng điện chủ yếu (50100)s. d) Loé sáng cuối sét (0,030,05)s. 1 2 1 2 3 1 3 a) 1 is t is t b) is t c) is t d) b. Tác hại của sét. + Nếu sét đánh gần đường dây thì trên đường dây sẽ cảm ứng một sức điện động rất lớn và tạo ra sóng quá áp trên đường dây. + Nếu sét đánh trực tiếp vào đường dây sẽ có sóng dòng điện và sóng điện áp truyền theo cả hai hướng của đường dây. Các sóng này lan truyền vào trạm, uy hiếp cách điện của các thiết bị điện trong Trạm biến áp. Quá áp cảm ứng cũng nguy hiểm cho cách điện pha của các đường dây (635) [kV] dùng cột sắt và cột bê tông cốt sắt. Tóm lại: Sét có thể gây ra những hậu quả nguy hiểm và nghiêm trọng. Để hạn chế sự nguy hiểm của sét, ta dùng các phương pháp phòng chống sét. 2.2. Chống cảm ứng điện từ của sét a. Cột thu sét (cột thu lôi). Để bảo vệ sét đánh trực tiếp cho các thiết bị điện và các công trình khác đặt trong trạm biến áp người ta dùng cột thu sét (còn gọi là cột thu lôi). Cột thu sét có tác dụng hướng sự phóng điện sét vào mình và dẫn xuống đất để bảo vệ các công trình xung quanh khỏi bị sét đánh trực tiếp. Cột thu sét gồm có kim thu sét, dây dẫn sét xuống đất cùng với trang bị nối đất, trong thực tế gọi là bộ phận thu sét, bộ phận dẫn sét và bộ phận nối đất. Hình 7.2. Quá trình phóng điện của sét. 1 3 2 Chú thích: 1. Kim thu sét; 2. Dây dẫn sét (thanh dẫn); 3. Điện cực nối đất. Bộ phận thu sét Bộ phận dẫn sét Bộ phận nối đất Hình 7.3. Cột thu sét (cột thu lôi). Bộ phận thu sét là một thanh thép tròn có   12 [mm] đầu nhọn có tráng kẽm. Bộ phận dẫn sét là dây thép có   8 [mm] nối từ bộ phận thu sét tới bộ phận nối đất. Bộ phận nối đất là những cọc bằng thép và các thanh thép hàn với nhau chôn dưới đất để phân tán dòng điện sét vào đất. b. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét.  Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét đứng riêng rẽ (cột thu lôi đơn). Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét đứng riêng rẽ là một hình nón cong tròn xoay đỉnh trùng với đỉnh kim, đáy là một hình tròn. Ở độ cao hx bất kỳ, bán kính bảo vệ của cột thu sét là rx được xác định bằng các công thức sau đây: - Với chiều cao h ≤ 30 [m]. xhh a1,6.h.h xr   [m] (3.49) Trong đó: h - Chiều cao cột thu lôi, [m]. rx - Bán kính phạm vi bảo vệ ở mức hx, [m]. hx - Chiều cao công trình cần bảo vệ, [m]. ha - Chiều cao hiệu dụng cột thu lôi và ha = h - hx [m]. - Với chiều cao h > 30 [m]. P. xhh a1,6.h.h xr   [m] (3.50) Hình 7.4. Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét. h hx rx ha 1,6h Trong đó: P - Hệ số hiệu chỉnh và h 5,5 P  Suy ra: h).xh(h a8,8.h.h xr   [m] (3.51)  Phạm vi bảo vệ của cột thu sét kép, tạo bởi 2 cột thu sét cao bằng nhau. Độ cao của đường đặc tính bảo vệ: 7 l-hoh  [m] h - Chiều cao của cột thu lôi, [m]. l: - Khoảng cách giữa 2 cột thu lôi, [m]. Khi h > 30 [m], suy ra độ cao của đường đặc tính bảo vệ: 7.P l-hoh  [m] (3.52) Trong đó: P - Hệ số hiệu chỉnh và h 5,5 P  Hình 7.5. Phạm vi bảo vệ của hai cột chống sét cao bằng nhau. h hx ha 1,6h l ho 2bx Bề rộng của vùng bảo vệ được xác định: x4r.lah 14 lah 7x2b    [m] (3.53) c. Một số điểm cần chú ý khi bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. Cột thu sét có thể đặt độc lập hoặc đặt ngay trên các thiết bị cần bảo vệ. Những cột độc lập làm bằng thép ống, nếu độ cao lớn hơn 20 [m] thì làm bằng cột hàn khung mắt cáo. Để tránh hiện tượng mang áp cao ra những vùng nối đất xấu, không được dùng các dây néo để giữ các cột thu lôi. Để đảm bảo tiếp xúc tốt, nói chung các điểm tiếp xúc phải hàn, nếu dùng bulông để giữ thì ít nhất chỗ nối phải có tiết diện gấp đôi tiết diện dây. Các dây dẫn được sơn hoặc tráng kẽm (Zn) để tránh han rỉ. Phải định kỳ kiểm tra mạng lưới chống sét, nhất là vào những kỳ trước mùa mưa. Ngoài ra, cũng cần chú ý khoảng cách cần thiết giữa cột thu sét và vật được bảo vệ. Nói chung tất cả những vật được bảo vệ phải nằm trọn vẹn trong phạm vi bảo vệ của cột thu sét, nhưng đồng thời chúng phải cách cột thu sét 1 khoảng nhất định (hình 7.6). Điều kiện cần thiết để chọn khoảng cách trong không khí và trong đất giữa cột thu sét và vật được bảo vệ: lkk  0,3.Rxk + 0,1hx [m] Vật được bảo vệ h hx lkk lđ Cột thu sét Hình 7.6. Khoảng cách giữa cột thu sét và vật được bảo vệ. lđ  0,5.Rxk [m] lkk - Là khoảng cách tối thiểu trong không khí, [m]. Rxk - Là điện trở nối đất xung kích của thu sét, []. hx - Là độ cao của vật được bảo vệ, [m]. lđ - Là khoảng cách tối thiểu trong đất (giữa các cực nối đất của cột thu sét và vật được bảo vệ), [m]. 2.3. Chống sự xâm nhập điện áp cao của sét từ ngoài vào công trình Trong vận hành, sự cố cắt điện do sét đánh vào các đường dây tải điện trên không chiếm tỷ lệ lớn trong toàn bộ sự cố của Hệ thống điện. Để bảo vệ chống sét cho đường dây, tốt nhất là treo dây chống sét trên toàn bộ tuyến đường dây. Song biện pháp này rất tốn kém, vì vậy nó chỉ được dùng cho các tuyến đường dây (110220) [kV] cột sắt và cột bê tông cốt sắt. Đường dây tải điện trên không điện áp từ 35 [kV] trở xuống cột sắt hay cột bê tông cốt sắt ít được bảo vệ bằng dây chống sét toàn tuyến. Để tăng cường khả năng chống sét cho những đường dây này có thể đặt chống sét ống hoặc tăng thêm bát sứ ở những nơi cách điện yếu, những cột vượt cao, chỗ giao chéo với đường dây khác, những đoạn tới trạm. Các cột của đường dây 35 [kV] và từ (110220) [kV] đều phải được nối đất. Những đường dây yêu cầu mức an toàn liên tục cung cấp điện rất cao thì tốt nhất là dùng đường dây cáp. Dây chống sét: Tuỳ theo cách bố trí dây dẫn trên cột, có thể treo một hoặc hai dây chống sét.  Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Khe hở phóng điện (còn gọi là chống sét sừng) là cái thu lôi đơn giản nhất gồm hai điện cực bằng dây thép đường kính 10 [mm] dạng sừng dê, một điện cực được nối với dây dẫn điện, điện cực còn lại được nối xuống đất qua khe hở phụ (hình 7.7). Khoảng cách giữa điện cực gọi là khoảng cách bảo vệ, khoảng cách này phụ thuộc vào điện áp của mạng điện, tham khảo (bảng khoảng cách khe hở bảo vệ hình sừng.). Ba sừng về phía gắn vào cột (hoặc xà) được tiếp địa chung. Để đề phòng chim đậu gây kín mạch, người ta làm thêm khe hở phụ trên đường dây tiếp 1 2 3 4 địa. Khe hở bảo vệ đặt gần và trước vật được bảo vệ sao cho khi có sóng quá áp tới khe hở sẽ làm việc trước khi sóng quá áp đi vào vật được bảo vệ. Khi làm việc bình thường khe hở cách ly những phần tử mang điện (dây dẫn) với đất. Khi có sóng quá áp chạy trên đường dây, khe hở phóng điện sẽ phóng điện qua và truyền xuống đất. Khoảng cách khe hở bảo vệ hình sừng. Điện áp định mức của trạm [kV] 3 6 10 Khe hở bảo vệ [mm] 820 1540 2550 Khe hở phụ [mm] 5 10 15  Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng. * Ưu điểm: Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ. * Nhược điểm: - Không có bộ phận dập hồ quang nên khi nó làm việc bảo vệ Rơle sẽ tác động cắt mạng điện. - Đặc tính Vôn (V) -giây (s) rất dốc nên không bảo vệ được các máy điện có cách điện thấp như: Máy biến áp, máy phát điện. * Phạm vi ứng dụng: - Thường được đặt ở những nơi xung yếu của đường dây như chỗ giao nhau giữa các đường dây, đoạn đường dây trước khi nối với trạm biến áp. - Chỉ được dùng làm bảo vệ phụ trong các sơ đồ chống sét các phần tử Hệ thống điện và được sử dụng làm một bộ phận trong các thiết bị chống sét khác. Bài 8: Tính toán điện trở tản của vật nối đất chống sét 1. Mục tiêu: - Đấu nối chính xác mạch phân nhánh và mạch chính đúng bản vẽ thiết kế - Đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật và mỹ thuật - Phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong công việc. 2.Nội dung bài: 2.1 Yêu cầu chung khi nối dây mạch phân nhánh và mạch chính  Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Chống sét ống là một thiết bị chống sét có cấu tạo đơn giản nhưng hiệu quả tháo sét rất tốt, được dùng để chống sét lan truyền trên đường dây, bảo vệ cho các thiết bị trong trạm. Chống sét ống gồm 2 khe hở phóng điện S1 và S2. Trong đó S2 được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khí như Phibrô Bakêlit hoặc Phinipơlát. Uđm [kV] 6 10 22 35 S1 [mm] Bảo vệ phối hợp 15 20 80 120 Bảo vệ độc lập 10 15 40 60 Khi xuất hiện sóng quá điện áp thì cả 2 khe hở phóng điện S1 và S2 đều phóng điện để dẫn dòng điện sét xuống đất. Dưới tác động của Hồ quang, chất sinh khí bị phát nóng và sản sinh ra rất nhiều khí làm cho áp suất trong ống tăng cao (tới hàng chục atm) thổi tắt hồ quang.  Ưu, nhược điểm. * 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 động cắt mạch không cần thiết. S2 S1 Điện cực Vỏ Đường dây Us Udư TBA Hình 7.8. Chống sét ống (PT).  Đặc điểm của chống sét ống. - Khả năng dập hồ quang của chống sét ống phụ thuộc vào khe hở trong và kích thước của ống. - Ứng với một khoảng cách nhất định, một đường kính ống nhất định, chỉ có thể dập được hồ quang của một dòng điện nhất định. 2.2 Các bước nối dây mạch phân nhánh  Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Chống sét van là một thiết bị chống sét rất tốt, có độ tin cậy cao được dùng phổ biến để bảo vệ cho trạm biến áp, trạm phân phối và máy phát điện. Chống sét van gồm hai phần tử chính: Chuỗi khe hở phóng điện và chuỗi điện trở phi tuyến (điện trở làm việc) được đặt trong vỏ sứ cách điện. + Chuỗi khe hở phóng điện được làm bằng đồng. + Chuỗi điện trở phi tuyến được chế tạo bằng vật liệu Vilít. 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 hay PB. Điện cực (Cu) Mica 1 [mm] CSV SiO2 dày ~ 10-5 [cm] (  = 104106 [Ωm]) SiC ( = 10-2 [Ωm]) Hình 7.9. Chống sét van (PB).  Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng. * Ưu điểm: - Duy trì điện áp dư tương đối ổn định khi có dòng điện lớn. - Dập tắt hồ quang một cách dễ dàng nhờ có điện trở phi tuyến. * 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). 2.3 Các bước nối dây mạch chính Hình 7-10: Giới thiệu cơ cấu gắn cột thu lôi lên tường của toà nhà hay công trình. Hình 7.11: Giới thiệu bảo vệ chống sét cho trạm điện phân bằng dây chống sét (còn gọi là thu lôi ăng ten). Khoảng cách Sđ = 0,3 SB cần thiết để tránh sự di chuyển điện thế cao của sét đến các liên hệ ngầm trong đất. Khoảng cách SB được xác định như ở phần dây chống sét. Ở đây, dây chống sét để bảo vệ sét đánh thẳng, còn để bảo vệ chống cảm ứng tĩnh điện thì ta có thể đặt thêm các lưới sắt trên mái nhà. Hình 7.10. Cơ cấu gắn cột thu lôi loại CM lên tường của toà nhà hay công trình. a). Gắn lên tường gạch; b) Gắn lên đường bê tông cốt thép; 1. Thanh cột thu lôi loại CM; 2. Cơ cấu để gắn cột thu lôi. b) 2 1 10 00 50 0 A A 500 a) 1 G ~4 50 0- 50 0 ≥ 40 0 ~ 80 0 ~ 50 0 G 300 2 Hình 7.12. Giới thiệu bảo vệ chống sét cho ống khói. Hình 7.12. Bảo vệ chống sét cho ống khói. a) Ống kim loại; b) Ống gạch; c) Chi tiết của đáy ống gạch; d) Chi tiết của đáy ống kim loại; e, g) Phần trên của ống khói với cột thu lôi; 1. Nối tới vòng đất; 2. Dây dẫn vòng; 3. Cột thu lôi. a) 1 1 b ) Dây dẫn dòng e) 3 g ) 3 I 2 1 c) II 1 d 30 0 Hình 7.11. Bảo vệ chống sét cho trạm điện phân bằng thu lôi ăng ten. 1. Bộ nối đất của bảo vệ chống cảm ứng tĩnh điện; 2. Cột thu lôi ăng ten kim loại; 3. Dây chống sét; 4. Vũng bảo vệ ở độ cao h. 1 2 42000 10000 5 X Sđ Sđ Mặt bằng 4 1 Sđ S B 2 3 Mặt chính 25,0 h 2.4 Đấu nối dây dẫn mạch phân nhánh và mạch chính a. Khái niệm Nối đất có nghĩa là nối các bộ phận bằng kim loại có nguy cơ tiếp xúc với dòng điện do hư hỏng cách điện đến một hệ thống nối đất. Khi có nối đất, qua chỗ cách điện chọc thủng và thiết bị nối đất sẽ có dòng điện ngắn mạch một pha với đất và điện áp đối với đất của vỏ thiết bị bằng: Uđ = Iđ . Rđ [V] Trong đó: Iđ - Đòng điện 1 pha chạm đất, [A]. Rđ - Điện trở nối đất của trang thiết bị nối đất, []. Trường hợp người chạm phải thiết bị có điện áp, dòng điện qua người xác định theo biểu thức: I Rng d= I R d ng Bởi Rđ << Rng nên Ing << Iđ . Tuy nhiên nếu Iđ khá lớn thì dòng qua người vẫn là nguy hiểm: R dI = .I ng dR ng (*) [A] Từ (*) nhận thấy rằng nếu thực hiện nối đất để có Rđ đủ nhỏ  Có thể đảm bào cho dòng Ing qua người không nguy hiểm nữa. b. Điện trở nối đất. Điện trở nối đất là điện trở của khối đất nằm giữa điện cực và mặt có điện thế bằng không. ĐC Uđ Rđ Hình 7.13. Hình vẽ người chạm tay vào thiết bị có điện áp. Nếu bỏ qua điện trở nhỏ của dây dẫn nối với điện cực thì điện trở đất được xác định theo biểu thức: U dR = d I d [] Ud - Điện áp của trang bị nối đất, [V]. Id - Dòng ngắn mạch (dòng điện trong đất), [A]. Trong thực tế thường tồn tại 2 hình thức: * Nối đất tự nhiên: Là hình thức nối đất tận dụng các công trình ngầm hiện có, như các ống dẫn bằng kim loại (trừ các ồng dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy) đặt trong đất. Các kết cấu bằng kim loại của nhà, các công trình xây dựng có nối với đất, các vỏ cáp bọc kim loại của cáp đặt trong đất, * Nối đất nhân tạo: Thường được thực hiện bằng các cọc thép (dạng ống, dạng thanh, hoặc thép góc) dài từ 23 [m] và được chôn sâu dưới đất. Thông thường các điện cực nối đất được đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,50,7 [m]. Nhờ vậy sẽ giảm được sự thay đổi điện trở nối đất theo thời tiết. Khi không có điều kiện đóng điện cực xuống sâu (ví dụ ở các vùng đất đá,) người ta dùng các thanh thép dẹt hoặc tròn đặt nằm ngang ở độ sâu 0,71,5 [m]. Để chống ăn mòn các ống thép đặt trong đất phải có bề dày không nhỏ hơn 3,5 [mm]. Các thanh thép dẹt, thép góc không được nhỏ hơn 4 [mm]. Tiết diện nhỏ nhất cho phép theo điều kiện này là 48 [mm2]. Dây nối đất cần có tiết diện thoả mãn độ bền cơ khí, ổn định nhiệt và chịu được dòng cho phép lâu dài, nó không được phép bé hơn 1/3 tiết diện của dây dẫn các pha. Thông thường người ta hay dùng thép tiết diện 120 [mm2], dây nhôm 35 [mm2], dây đồng 25 [mm2]. Mặt khác điện trở của trang bị nối đất không được lớn hơn trị số quy định trong quy phạm. - Khi dùng trang bị nối đất chung có cả lưới trên và dưới 1000 [V] thì:  125 R d I d [] Khi dùng riêng (chỉ dùng cho thiết bị >1000 [V]) thì:  250R d I d [] Trong đó 125 và 250 là điện áp cho phép lớn nhất của trang bị nối đất. Id - Dòng chạm đất 1 pha lớn nhất. Trong cả hai trường hợp, điện trở nối đất không được vượt quá 10 []. Rđ  10 [] - Đối với đường dây trên không: Udm  35 [kV]: Cần nối đất tất cả các cột bê tông, cột thép. Udm = (320) [kV]: Chỉ cần nối đất các cột ở gần nơi dân cư. Cần phải nối đất cho tất cả các cột bê tông, cột thép, cột gỗ của tất cả các loại đường dây ở mọi cấp điện áp khi trên cột đó có đặt bảo vệ chống sét hay dây chống sét. Điện trở nối đất cho phép của cột phụ thuộc vào điện trở suất của đất lấy (1030)[]. + Trên các đường dây 3 pha 4 dây, điện áp 380/220 [V] có điểm trung tính trực tiếp nối đất các cột sắt và xà của cột bê tông cần phải được nối với dây trung tính. + Mạng Udm < 1000 [V] có dây trung tính cách đất, cột sắt, bê tông cốt thép cần có điện trở nối đất ≤ 50 [].  Điện trở nối đất của cọc và thanh nối. Phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, độ chôn sâu trong đất và điện trở xuất của đất tại nơi thực hiện nối đất.  Tính toán hệ thống nối đất. Hệ thống nối đất thường bao gồm một số điện cực nối song song với nhau một khoảng tương đối nhỏ (vì lý do không gian và kinh tế). Vì vậy khi có dòng ngắn mạch chạm đất, thể tích đất tản dòng từ mỗi cực giảm đi  do đó làm tăng điện trở nối đất của mỗi cọc. Như vậy, nếu nối đất gồm n điện cực (cọc) thì điện trở nối đất của toàn hệ thống (không kể đến thanh nối ngang) không phải là Rcọc/n mà là:  R cocR = d n. []  - Là hệ số sử dụng điện cực nối đất. Trị số  thường được cho trước hoặc tra theo đường cong theo số cọc, khoảng cách giữa các cọc, loại mạch nối đất,...  Điện trở suất của đất. Phụ thuộc vào thành phần, mật độ, độ ẩm và nhiệt độ của đất. Và chỉ có thể xác định chính xác bằng đo lường. Các trị số gần đúng của điện trở suất của đất (khi độ ẩm bằng (1020) % về khối lượng) tính bằng [.cm]. Ví dụ: Cát: 7.104 [.cm] Đất sét : 0,6.104 [.cm] Điện trở suất của đất không phải cố định trong cả năm mà thay đổi do ảnh hưởng của sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ của đất, do đó điện trở của trang bị nối đất cũng thay đổi. Vì vậy trong tính toán nối đất phải dùng điện trở suất tính toán là trị số lớn nhất trong năm. tt = kmax . [.cm] Trong đó: kmax - Hệ số tăng cao, phụ thuộc điều kiện khí hậu ở nơi xây dựng trang bị nối đất. Đối với các ống và thanh thép góc dài (23) [m] khi chôn sâu mà đầu trên cách mặt đất (0,50,8) [m] thì hệ số kmax = (1,22). Còn khi đặt nằm ngang cách mặt đất 0,8 [m] thì hệ số kmax = (1,57).  Trình tự tính toán hệ thống nối đất. - Xác định điện trở nối đất của 1 cọc (thanh thép góc L60x60x6). R1cọc = 0,00298 Với  là điện trở suất của đất [/cm]. Từ số liệu  đơ được cần nhân với hệ số mùa để tìm trị số lớn nhất trong năm: max = km. [/cm] - Xác định sơ bộ số cọc theo biểu thức: ycc 1coc Rη Rn  (cọc) Trong đó: c: Hệ số sử dụng cọc, tra sổ tay. Ryc: Điện trở nối đất yêu cầu, Ryc = 4 []. - Xác định điện trở thanh nối: b.t 2llog l 0,366.R 2 o t   Trong đó: o: Điện trở suất của đất ở độ chôn sâu thanh (0,8 [m]). l: Chiều dài (chu vi) mạch vòng, [cm]. B: Bề rộng thanh nối, b = 4 [cm]. t: Chiều sâu chôn thanh nối t = 0,8 [m] = 80 [cm]. Điện trở nối đất thực tế của thanh nối xét đến hệ số sử dụng thanh t, tra sổ tay. t t t RR'   [] - Điện trở nối đất cần thiết của toàn bộ số cọc: 4R' 4R'R t t c   [] - Số cọc cần đóng: cc 1c R Rn   (cọc) a. Những vấn đề thực tế hiện nay. Sự cảm ứng quá điện áp, quá trình quá độ do bởi sét đánh, các hậu quả của đóng ngắt mạch điện, sự cố lưới điện,...Mà trong quá trình vận hành rất khó phát hiện. Sơ bộ, qua thống kê cho thấy rằng khoảng 70% các sự cố về thông tin liên lạc, về máy vi tính,... Hậu quả không mong muốn do sét đánh hoặc do quá điện áp thường gây thảm hoạ cho các Công ty và xí nghiệp. Điều này không chỉ dẫn đến kết quả là các trang thiết bị có giá trị buộc phải được thay thế mà còn gây tổn thất kinh tế do phải nghỉ, không vận hành trong thời gian phát hiện, khắc phục sửa chữa và mất nhiều cơ hội Doanh nghiệp. b. Các hệ thống bảo vệ chống sét hiện nay. Hệ thống bảo vệ chống sét cơ bản gồm: Một bộ phận thu đón bắt sét đặt trong không trung, được nối đến một dây dẫn đưa xuống, đầu kia của dây dẫn này lại nối đến mạng lưới nằm trong đất (còn gọi là hệ thống nối đất). Vai trò của bộ phận đón bắt sét nằm trong không trung rất quan trọng và sẽ trở thành điểm đánh thích ứng nhất của sét. Dây dẫn nối từ bộ phận đón bắt sét (hay còn gọi là đầu thu) từ trên đưa xuống có nhiệm vụ đưa dòng sét xuống hệ thống lưới kim loại nằm trong đất và toả nhanh vào trong đất. Như vậy hệ thống lưới này dùng để khuếch tán năng lượng của sét vào khối đất. 78