Tính toán mức độ rủi ro thiệt hại do sét đánh cho công trình viễn thông

Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên vii


 TRANG

 i
L ii
CM T iii
TÓM TT v
ABSTRACT vi
 vii
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH x
DANH SÁCH CÁC BNG xii
: GII THIU LU 1
1.1 T V 1
1.2 MC TIÊU VÀ NHIM V CA LU 1
1.3 PHM VI NGHIÊN CU 2
1.4 U 2
1.5 C TIN HÀNH 2
1.6 M MI C TÀI 2
1.7 GIÁ TR THC TIN C TÀI 2
1.8 B CC CA LU 3
: TNG QUAN V SÉT 4
2.1. HING SÉT TRONG T NHIÊN 4
2.2. CÁC THÔNG S CA SÉT 6
2.3. PHÂN B SÉT  VIT NAM 8
Ch : PHÂN TÍCH CÁC RI RO DO SÉT GÂY RA THEO TIÊU
CHUN IEC - 62305 12
3.1 THIT HI DO SÉT 12

Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên viii
3.2 RI RO VÀ CÁC THÀNH PHN CA RI RO 15
3.3  18
 20
 25

 31
3.P
X
: 37
L
X
: 43
 51
3.10. TÍNH TOÁN RI RO DO SÉT CHO MT CÔNG TRÌNH 52
: I RO DO SÉT GÂY RA CHO
CÁC TRM VIN THÔNG THEO QCVN 32:2011/BTTTT 57
4.1. TNG QUAN 57
4.2. NHNG THIT HI VI TRM VIN THÔNG 58
I RO 61
4.4. RI RO CHP NHC R
T
I VI TRM VIN THÔNG 67
4.5. TÍNH TOÁN RI RO DO SÉT THEO TIÊU CHUN
QCVN32:20120/BTTTT 67
 : XÂY D    I RO DO SÉT
CHO TRM VIN THÔNG 70
5.1. QUI TRÌNH XÂY D 70
5.2. TÍNH TOÁN RI RO DO SÉT BNG PHN MM 73

5.3. TH NGHIT QU 73
: KT LU NGH 76
6.1 KT LUN 76
6.2 NG PHÁT TRIN C TÀI 77
TÀI LIU THAM KHO 78

Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên ix
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT

LEMP : Lightning Electromagnetic Impulse n tdo sét
LPL : Lightning Protection Level Mc bo v chng sét
LPM : Lightning protection measures bin pháp bo v chng sét
LPMS : Protection Measures System H thng các bin pháp bo v chng sét
LPS : Lightning Protection System H thng bo v chng sét
LPZ : Lightning Protection Zone Vùng bo v chng sét
SPD : Surge Protective Device Thit b bo v xung
SPM : Surge Protective Measures Bin pháp bo v LEMP

Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên x
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Phân b ám mây dông 4
Hình 2.2. S hình thành sét 4
n hình thành sét 5
Hình 2.4. Các loi sét 6
Hình 2.5. Dng sóng dòng sét chun 7
Hình 2.6. Dn áp sét chun 7
Hình 2.7. B phân b s ngày dông sét trên th gii. 8

Hình 2.8. Phân b sét ti Vit Nam 11
Hình 3.1 Các mi quan h gia ri ro, tn tht và thit hi 16
 23
Hình   25


trình a) 29
 32
 33

 33

D
, A
M
, A
l
, A
L
). 36
Hình 4.1. S n áp tim gây
ti 59
Hình 4.2. S   ng trên m    i gian tính theo gi ngng
truyn phát trên ma các trm vin thông không
c bo v  Châu Âu. 60
n do sét 61
Hình 4.4. H quang cn 61
Hình 4.5. Ngun sét gây thit cho trm vin thông 62
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên xi

Hình 4.6 Din tích rc tip vào nhà trm vin thông 64
Hình 4.7. Mô t các din tích rc nhà trm vin thông 65
 i ro cho trm vin thông 72
Hình 5.2 Giao dii ro do sét gây ra cho trm vin thông73


Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên xii
DANH SÁCH CÁC BNG
Trang
Bng 3.1 Thit hi và tn tht ci vi tng v  15

công trình 19
 19

T
21
 28

 29
C
D
 34
 C
l
. 35
 C
T
. 35
 

E
. 36

TA

 37

B

 37

SPD
 38

LD

LI

 38

S3
 40

TU

 41

EB

 41

P
LD

S

 42
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên xiii
P
LI

U
W
 43
 44
L1L
T
, L
F
, L
O
44

t
 45

p

 45


f
 46
h
Z

 46
- 47
-L
F
L
O
. 47
 48
L3L
F
. 48
 49
L4 L
T
, L
F
, L
O
50
Bng 4.1. Các tr s p cho các vt liu xây dng nhà trm
66
Bng 4.2. Các tr s p cho các bin pháp bo v bên ngoài nhà trm
66
Bng 4.3. Các tr s p cho các bin pháp bo v trên cáp dn vào trm 66
Bng 4.4. Các tr s p cho các bin pháp bo v bên trong nhà trm

66
Bng 4.5. Các tr s p cho các lp b mt sàn khác nhau  làm gim in áp chm
và in áp bc 67
Bng 4.6. Giá tr ri ro chp nhn c i vi nhà trm vin thông 67


Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 1

GII THIU LU

1.1 T V
Sét là mt hing t nhiên. Trên th gii, vic nghiên cu v c
các nhà khoa hc thc hin t rt lâu. Nhng thit hi ca sét là rt li vi các
n, h thng vic bii vi sinh mng con
i.
Ngày nay, h thng vin thông trên th git Nam phát trin
mnh m c v mt k thut ln qui mô. Vic nghiên cu v sét và chng sét cho
các công trình vin thông là nhim v quan trng. Vic có m và
 i cao nên thit hi vi h thng vin thông là rt
ln. Mt trong nhng công vic quan tr gim thit hi là nghiên c
các ri ro ci vi các công trình vin thông.
Luc hin nghiên cu m ri ro thit h
công trình vin thông t  ri ro do sét
n thông da trên tiêu chun IEC 62305-2010 [1,2], ITU-
39 [4], và QCVN 32-2011-BTTTT[3]
1.2 MC TIÊU VÀ NHIM V CA LU
Mc tiêu ca lu  pháp hp lý  
m rn thông da theo các tiêu chun IEC -
62305, ITU  K39 và QCVN 32:2011/BTTTT. Ni dung lum:

1. Tìm hiu tng quan v sét.
2. Nghiên cu, phân tích các ri ro do sét gây ra cho các công trình theo các
tiêu chuc.
3. t qu tính toán ri ro thit hm vin thông
n hình theo các tiêu chun cáo c th.
4. Xây d ri ro và m bo v
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 2
cho công trình vin thông.
1.3 PHM VI NGHIÊN CU
Phm vi nghiên cu ca lup trung nghiên cu v sét và các ri ro do
n thông, ct vin thông theo các tiêu chun trong và
c  n cáo và phm vi ng dng ca tng tiêu
chun.
1.4 U
1. Thu thp tài liu
2. Phân tích, tng hp
3. Lp trình
1.5 C TIN HÀNH
1. Thu thp, nghiên cu và chn lc các tài li tài
2. Nghiên cu, phân tích và tính toán các thành phn ri ro do sét gây ra cho
trm vin thông theo các tiêu chun khác nhau.
3. Xây di ro phù hp vi trm vin thông và vit

4. Th nghit qu.
5. Kt lun ng phát trin c tài.
1.6 M MI C TÀI
1. So sánh vi   i ro do sét gây ra cho trm vin thông theo tiêu
chun IEC  62305 và tiêu chun Vit Nam QCVN 32:2011/BTTTT và chia


2. Xây d        ri ro cho công trình vin
thông.
1.7 GIÁ TR THC TIN C TÀI
1. Kt qu nghiên cu c tài ng dng vào thc t 
ri ro do sét gây ra cho các trm vin thông  Vit Nam.
2. Làm tài liu tham kho cho các nghiên cu  cc
chng sét.
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 3
1.8 B CC CA LU
I THIU LU
NG QUAN V SÉT
I RO DO SÉT GÂY RA THEO TIÊU
CHUN IEC - 62305
I RO
DO SÉT GÂY RA CHO CÁC TRM VIN THÔNG
THEO QCVN 32:2011/BTTTT
I RO DO
SÉT CHO TRM VIN THÔNG
T LU NGH

Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 4

TNG QUAN V SÉT
2.1. HING SÉT TRONG T NHIÊN
Sét là hin trong khí quyn git, hay
nhn trái dc th hin bng các tia la hay tia chp
kèm theo ting sng thy trong t nhiên [10]c khi có s
n c n tích rt m

mây giông. Hing này xy ra là do tác dng ca các lung không khí nóng thi
bc lên v n là do
kt qu ca s phân tích cn tích trái du và tp trung chúng trong các phn
khác nhau c
Phi cây cùng
vt hình thành các t t. Phn trên c







 ng ca t n mây  ng dn lên và nu ch 
 t ti tr s ti hn 25  30 KV/cm thì không khí b ion hóa và bu
tr nên dn.
Hình 
m mây dông
Hình 2.2. 
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 5
S n cn gia
t bu bng s xut hin mt dòng sang phát trin xut, Hình
2.3 (a)[6], chuyng tt vi t 100  1000 km/s, n này mang
phn ln tích ci u cc ca nó mn th rt cao hàng triu
n này go tng bc.
Khi dòng o va mi phát trit hay các vt dn ni vt
n th hai bu n ch yu
ct di chuyng t t
o vi t ln (6.10

4
 10
5
km/s) chn
tích âm co.
S n ch yn ln qua ch 
gn này trung bình có th n giá tr kA. Không khí
trong dòn nhi 15000C
0
trong vài chc ms,
vi s dãn n rt nhanh to thành sóng âm thanh gi là sm.
 n th ba ca sét s kt thúc s di chuyn tích
c n và s lóe sáng dn dn bin
m
n sét gm mt lon k tip nhau do s dch
chuy n tích t các phn khác nhau c    o ca nhng ln
 u, vì vy chúng phát trin liên tc
c go d





Hình 
(a
)
(c)
(b
)
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh

HV: Nguyn Th Hà Nguyên 6
u kin thi tit nhi ng thì có khong
n tích âm t phóng xunh thong,
               n tích
     Giá tr n th n sét tùy
thuc vào ta lí.








2.2. CÁC THÔNG S CA SÉT
Hi ng sét din ra trong khong thi gian cc nh  n tích di
chuyn vi t ln nên vinh các thông s ca sét g
hin sét là nguyên nhân ng v nhi
Bên c n sét có th n áp trong
các thit b, h thn t. Các tác hi cc
ua các thông s sau [1]:

t
Hình 
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 7
- Giá tr nh (n sét i
max
.
- n tích Q =


 .
- ng riêng ca dòng sét






.
-  dn 










Giá tr  nh i
max
rt quan trng trong vic thit k h thng tit
bnh giá tr n tr tin
ng riêng ca dòng sét s to ra các hiu ng nhi


gây
ra hin áp trong h thng và thit b.

 n sét cn phi s dng các máy hin sóng cc nhanh.
Theo tiêu chun IEC 62305  2010 phn ph lc A hoc theo QCVN 32-2011/
BTTTT [1],[3] dng sóng chun c        n áp sét
chunh 2.6:





Hình 
Hình 
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 8
2.3. PHÂN B SÉT  VIT NAM
Vic nm  o nên có khí nhit
i gió mùa. V   a lí và khí h  t Nam có s ngày dông sét
i cao. Theo b phân b dông sét trên th gii (hình 2.8)[8] thì s ngày
dông sét tính trung bình khong 40 -









Mt khác, lãnh th Viêt Nam tri dài t  23
0
n 8

0
nên m dông
sét tn v phía nam, t bin vào
t lin.
ình 2.9


 

Hình .
.

Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 9
 , các tháng vào
 5 ngày.
              
 
Xuân -             
 
 
 
 
   

       





 
 
 
 Khu v
 



  - 
  - 
  
  
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 10
  
  : 5.9 tháng



 



 T 10°10'  10°38' Bc và 106°22'  
  : 200 m
  
  
  : 177 mm
  : 82%
   : 27

o
C
  : Tây-Nam.





Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 11

Hình 2.8. 
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 12

PHÂN TÍCH CÁC RI RO DO SÉT GÂY RA
THEO TIÊU CHUN IEC - 62305




 



 
 
 
 
hóa).
3.1 THIT HI DO SÉT
3.1.1 Thit hi vi các công trình
h gây thit hi v mt kin trúc (mt phn hoc có th
toàn bn các thit b bên trong ln xung quanh. M thit hi
ng tùy thum tng lo
ng ci vi mt công trình.
m chính cng ca sét:
- Vt liu (g, g
- Chng hc, khách s
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 13

- i và các vt liu, thit b i và vt nuôi, các vt liu d cháy n
hoc không cháy n, h thn và các thit b n  n t gia dng ).
- Các tuyng dây dn, ng dn thong ng
d
- Các bin pháp bo v (các bin pháp bo v  gim thit hi v vt cht và
sinh mng, các bin pháp bo v  ging các thit b và h thng
bên trong).
- M nguy hi liên quan (nguy hi cho các công trình xung quanh, nguy
h
3.1.1.2 Các nguyên nhân và loi thit hi vi mt công trình
n sét là nguyên nhân gây thit hi cho các công trình. Nó tùy thuc vào
v ng h sem xét:
- c tin công trình.
- n công trình.
- n dây dn ni vi công trình.
- n các tuyn dây dn ni vi công trình.
a) c tip trên các công trình có th gây ra:
- Gây thit hi trc tip v mc (b v, gãy, bin dng, cháy n
h quang ca sét.
- Gây cháy n các thit b, vt liu dn do hin áp.
- Gây tn cuc sn git bn áp tip xúc hon áp
c khi dòng sét chy trên các vt liu dn.
- Gây trc trng các h thn t
ca sét.
b) n các công trình có th gây ra:
- Gây trc trng các h thn t
ca sét.

Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 14

c) n dây dn ni vi công trình có th gây ra:
- Gây cháy n n sét truyn trên h thng dây dn.
- Gây tn cuc sn git bn áp tip xúc hon áp
c khi dòng sét chy trên h thng dây dn.
- Gây trc trng các h thng bên trong công trình do hing quá
n áp trên h thng.
d) n các tuyn dây dn ni vi công trình gây ra:
- Gây trc trng các h thng bên trong công trình do hing quá
n áp trên h thng.
T kt qu phân tích trên cho thy sét có th gây ra 3 loi thit hn:
- D1: Tn cuc sng.
- D2: Thit hi v mt vt lý (cháy, n, b v, bin d
- ng các thit b, h thn t sét.
3.1.1.3 Các loi tn tht
Mi loi thit hc bo v riêng hoc
c bo v kt hp vi các công trình khác có th gây ra các tn tht nhnh
tùy thum ca tng lo
Theo tiêu chun IEC- 62305 có các loi tn tht sau:
- L1: Tn th n cuc s  i (bao gm nh   
vin).
- L2: Tn thn các dch v công cng.
- L3: Tn thn các di s
- L4: Tn thn kinh t(cho công trình, các trang thit b bên trong công
trình, và s ngng hong ca các dch v c hin)
Các tn tht L1, L2, L3 có th n tht v mt xã hi, L4 là
tn tht thun túy v mt kinh t do sét gây ra.
Mi quan h gia nguyên nhân gây ra thit hi và gia thit hi và tn tht
c trình bày trong Bng 3.1
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 15

Bng 3.1 Thit hi và tn tht ci vi tng v 
V tr

Nguyên nhân
gây thit hi
Loi thit hi
Loi tn tht
c
tin công
trình


S1
D1
D2
D3
L1, L4
a

L1, L2, L3, L4
L1
b
, L2, L4
n
công trình


S2

D3

L1
b
, L2, L4

các tuyn dây
dn ni vi
công trình


S3
D1
D2
D3
L1, L4
a

L1, L2, L3, L4
L1
b
, L2, L4
n
các tuyn dây
dn ni vi
công trình


S4

D3

L1
b
, L2, L4

a) Ch ng vt b tn tht
b) Cho nh cháy n, bnh vin hoc nhng h thng bên
trong s ng trc tip ti tính mi
3.2 RI RO VÀ CÁC THÀNH PHN CA RI RO
3.2.1 Khái nim v ri ro
Ri ro (Risk  R) là giá tr trung bình có th có ca tn tht hàng m (v
con ngi và dch v) do sét, tg ng vi tng giá tr (v con ngi và dch
v) ca i tng c bo v.

- R
1

- R
2

- R
3

- R
4
: 
 i ro (R), nhng thành phn ri ro quan trng cho công trình s
nh. Ri ro R là tng ri ro ca nhng thành phn ri ro có
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 16

liên quan. Khi tính toán ri ro, nhng thành phn ri ro có th c nhóm li theo
nguyên nhân gây thit hi và loi thit hng.

Hình 3.1 Các mi quan h gia ri ro, tn tht và thit hi

R
A
: 



R
B
: bên


R
C
: 



R
1
Tn tht
n cuc
sng con
i
Gây tn


n
cuc
sng
do
n
git
Thit
hi
v
mt
vt
lý


hng
các
thit
b, h
thng

R
2

Tn tht
n các
dch v
công cng
Thit
hi
v

mt
vt
lý

hng
các
thit
b, h
thng
R
3

Tn tht
n các di
s
hóa
Thit
hi
v
mt
vt
lý
R
4

Tn tht
n kinh
t
Gây tn


n
cuc
sng do
n
git
Thit
hi
v
mt
vt
lý

hng
các
thit
b, h
thng

Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 17



R
M
: 



            



trình
R
U
: Thành 



R
V
: 


 
R
W
: 


 



3.2.5  
Lut nghip GVHD: PGS.TS.Quyn Huy Ánh
HV: Nguyn Th Hà Nguyên 18
R
Z
: 



 


3.3 



1
):
R
1
= R
A
+ R
B
+R
C
a)
+ R
M
a)
+ R
U
+ R
V
+R
W
a)

+ R
Z
a)
(3.1)



- 
2
):
R
2
= R
B
+ R
C
+R
M
+ R
V
+R
W
+ R
Z
(3.2)
- 
3
):
R
3

= R
B
+ R
V
(3.3)
- 
4
):
R
4
= R
A
b)
+ R
B
+ R
C
+ R
M
+ R
U
b)
+ R
V
+ R
W
+ R
Z
(3.4)



trong 