Chương III bảo vệ chống sét

CHƯƠNG III
HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA
CHỐNG SÉT

KHÁI NIỆM CHUNG

Tầm quan trọng của hệ thống tiếp địa chống
sét.
Khi sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào các
công trình không những làm hư hại nghiêm
trọng về vật chất mà còn gây nguy hiểm cho
tính mạng con người.
Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, vận
hành, bảo dưỡng và sửa chữa, làm tăng khả
năng chống nhiễu với các thiết bị điện tử.


KHÁI NIỆM CHUNG

Khái niệm
Sét là hiện tượng phóng điện giữa các đám
mây giông mang điện tích trái dấu với nhau
hoặc giữa các đám mây giông với mặt đất.
Thường là đám mây mang điện tích.

Quá trình hình thành sét là quá trình tích và
phóng điện của các đám mây giông. Khi đám
mây tích điện đạt trị số giới hạn 3106V/m thì
xảy ra hiện tượng phóng điện gọi là sét.

KHÁI NIỆM CHUNG

Khái niệm
Trước khi có sự phóng điện của sét đã có sự
phân chia và tích lũy số lượng điện tích trong
các đám mây giông do tác động của các
luồng khí nóng bốc lên và hơi nước ngưng tụ
trong các đám mây.





KHÁI NIỆM CHUNG

Khái niệm
Sét bao gồm dãy xung biên độ thấp, thời
gian tồn tại một xung khoảng từ 10 đến
100µs. Thời gian giữa các dãy xung từ 0,3
đến 0,5ms. Trị số dòng điện sét rất lớn.
Cường độ dòng phóng lớn làm nhiệt độ môi
trường xung quanh tăng lên, áp suất thay đổi
đột ngột tạo nên một trường điện biến thiên
rất lớn gây thiệt hại với người và trang thiết
bị.

KHÁI NIỆM CHUNG

Khái niệm
Trong một đợt sét đánh có thể có nhiều lần
phóng điện kế tiếp nhau, trung bình ba lần,
do trong cùng một lớp mây có thể hình thành
nhiều trung tâm điện tích, chúng sẽ lần lượt
phóng điện xuống đất.





KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại chống sét
Đối với các thiết bị điện tử nhất là hệ thống
thu phát cáp trượt, người ta phải sử dụng hệ
thống thu phát hoặc hệ thống cáp ngầm.
Đầu vào của hệ thống thu phát cáp trượt
người ta phải sử dụng các hệ thống chống
sét. Để đảm bảo anh toàn người ta chia làm
3 cấp chống sét như sau:

KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại chống sét
+ Cấp I: thường được sử dụng với quy tắc ngoài
trời của các hệ thống thu phát hoặc các hệ
thống cáp nguồn.
Đầu vào của các hệ thống thu phát, người ta
sử dụng đèn phóng điện chịu điện áp cao.







KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại chống sét
+ Cấp II: là hệ thống dự phòng cho cấp I nghĩa
là bảo vệ các điện áp khoảng vài trăm volt.
Ở hệ thống này sử dụng các diode ổn áp.

KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại chống sét
+ Cấp III: dùng để bảo vệ các bộ khuếch đại
thu đường dây hoặc khuếch đại tải ra đường
dây. Các bộ phần này thường nằm sâu trong
các bộ phận lọc. Người ta sử dụng diode tiếp
điểm để giảm biên độ tín hiệu đầu vào của
bộ thiết bị thu.







TÁC HẠI CỦA SÉT

Đối với người và các súc vật, sét nguy hiểm là
do nguồn điện cao và dòng điện sét cực lớn vì
vậy khi bị sét đánh trực tiếp thì người và gia súc
thường chết ngay.

Nếu người và gia súc đứng gần nơi bị sét đánh có
thể có điện áp bước lớn gây nguy hiểm do dòng
điện đi qua vật nối đất gây nên sự chênh lệch
điện thế khá lớn tại những vùng đất gần nhau.

TÁC HẠI CỦA SÉT

Dòng điện sét có nhiệt độ rất lớn, khi phóng
điện vào các vật dễ cháy như tranh, gỗ nứa,
tre,… có thể gây nên các đám cháy lớn.

Khi sét đánh vào các công trình và nhà cửa,
do tác động của dòng điện sét đi qua sẽ làm
cho các công trình bị hư hỏng về độ bền cơ
học.







TÁC HẠI CỦA SÉT

Những đường dây tải điện trên không khi bị
sét đánh sóng quá điện áp sẽ truyền vào trạm
có thể phá hủy các thiết bị trong trạm nếu
không có biện pháp bảo vệ an toàn.

TÁC HẠI CỦA SÉT

Điện áp sét có thể cảm ứng trên các vật dẫn
(cảm ứng tĩnh điện, cảm ứng điện từ) khi có
phóng điện sét ở gần. Điện áp này có thể lên
tới hàng chục kilovolt do đó rất nguy hiểm.







CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG
- Sử dụng các cột thu lôi.
- Khi có hiện tượng sét cần đứng tránh gốc cây
to, có tán rộng.
- Tránh sử dụng điện thoại di động và sử dụng
các vật bằng kim loại có mũi nhọn khi trời có
sét.

HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT

Khái niệm chung:
Trong các thiết bị điện tử hoặc các hệ thống
thu phát, để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
vào công trình thiết bị, người ta sử dụng hệ
thống cột thu sét gồm cột thu sét dây dẫn
và hệ thống tiếp địa chống sét.







HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT

Khái niệm chung:
Hệ thống thu sét cho nhiệm vụ tập trung
điện tích ở đỉnh bộ phận thu sét tạo nên một
điện trường rất lớn giữa nó và tia sét. Do đó
sẽ thu hút các phóng điện sét và hình thành
khu vực an toàn cho các công trình bên dưới
và xung quanh.

HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT

Khái niệm chung:
Bộ phận nối đất của hệ thống thu sét cần có
điện trở nối đất bé để tập trung điện tích
cảm ứng phía dưới mặt đất dễ dàng và khi
có dòng điện sét đi qua, điện áp trên các bộ
phận của hệ thống thu sét sẽ không đủ để
gây nên phóng điện ngược từ nó tới các công
trình đặt gần.







HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT

Khái niệm chung:
Hiện nay trong kỹ thuật thu sét người ta áp
dụng các đầu thu bằng đồng vị phóng xạ có
phạm vi thu sét lớn hơn kim thu sét thông
thường.

HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT

Khái niệm chung:
Trên cơ sở nghiên cứu các mô hình người ta
có thể xác định vùng bảo vệ của cột thu lôi.
Khoảng không gian gần cột thu lôi mà vật
được bảo vệ đặt trong đó rất ít khả năng bị
sét đánh, gọi là vùng hay phạm vi bảo vệ của
cột thu lôi.







HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT

Cột chống sét (Cột thu sét)
Phạm vi bảo vệ của cột chống sét: được giới
hạn bởi mặt ngoài của một hình chóp xoay
có bán kính:

HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT

Cột chống sét (Cột thu sét)




h: là độ cao của cột thu sét
r
x
: là phạm vi bảo vệ
h
x
: là độ cao của vật cần bảo vệ
(h – hx): độ cao hiệu dụng của cột thu sét





HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT


Cột chống sét (Cột thu sét)
Công thức trên chỉ dùng trong trường hợp
cột thu sét cao tới 30m. Hiệu quả của cột
thu lôi cao hơn 30m sẽ bị giảm do độ cao
định hướng của sét.
Để phạm vi bảo vệ rộng lớn, người ta thường
sử dụng hệ thống chống sét gồm nhiều cột.





HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT

Hệ thống tiếp địa
Hệ thống tiếp địa là hệ thống tiếp xúc với
đất để đảm bảo an toàn cho các thiết bị và
các hệ thống điện tử khi bị sét đánh đồng
thời nó có nhiệm vụ nối đất với vỏ của tất
cả thiết bị để đảm bảo an toàn cho người sử
dụng. Đố với các tòa nhà có hệ thống chống
sét chúng ta có thể sử dụng chung hệ thống
tiếp địa này.





HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA CHỐNG SÉT


Hệ thống tiếp địa
Hệ thống tiếp địa chia làm hai loại: hệ thống
tiếp địa tập trung và hệ thống tiếp địa hình
lưới.