Giáo trình 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
rx: là phạm vi bảo vệ
hx: 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.