Vùng bảo vệ của các đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm luận văn thạc sĩ ngành kỹ thuật điện

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương
HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ
v
MỤC LỤC
Trang ta Trang


 i
 ii
 iii
 v
Danh sách các hình ix
 xi
Chưng 1. TỔNG QUAN 1
 1
 1
1.1.2  3
 6
 6
 7
 7
 8
 8
 9
Chưng 2. C SỞ LÝ THUYẾT 10
sét 10
2.1.1  10
2.1.2 sét 11
2.1.2.1 12
2.1.2.2 12
2.1.2.3 13

2.1.3 15
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương
HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ
vi
2.1.3.1 16
2.1.3.2 17
2.1.3.3 17
2.1. 18
2.2  18
2.2.1 18
2.2.1. thu sét Franklin 18
2.2.1.2 19
2.2.1.3Dây thu sét 20
2.2.2phi  21
2.2.2.1 21
2.2.2.2
21
2.3  22
2.4  24
2.4.1  24
2.4.2  26
2.4.2.1 26
2.4.2.2 27
2.4.2.3 27
2.5  30
2.6 32
Chưng 3. GII TÍCH HÓA GIÁ TRỊ THC NGHIM ĐỘ LỢI KHONG
CÁCH CỦA MỘT SỐ ĐU THU ESE THÔNG DỤNG TẠI VIT NAM 35
3.1  35
3.2 

 35
3.2.1 Pulsar 60 36
3.2.2 Ellips 1.3 41
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương
HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ
vii
3.2.3Pulsar 30 42
3.3 42
Chưng 4.VÙNG BO V CỦA ĐU THU ESE 46
4.1  46
4.2  51
4.2.1  51
4.2.2  52
4.2.2.1Khi D > h 52
4.2.2.2Khi D < h 52
4.2 52
4.3 
x

x
 53
4.3.1   53
4.3.2  55
4.3.3  57
4.3.3.1 58
4.3.3.2 61
4.4  64
Chưng 5.ĐỘ TIN CẬY CỦA VÙNG BO V CỦA ĐU THU SÉT ESE 66
5.1  
ESE

66
5.1.1  66
5.1.2  67
5.1.2.1 67
5.1.2.2 67
5.1.2.3 
 68
5.2  68
5.2.1  68
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương
HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ
viii
5.2.2  .
70
5.3 72
5.4 72
5.4.1  73
5.4.2  73
5.5 76
5.5.1 
76
5.5.2 
77
Chưng 6. PHN MỀM TÍNH TOÁN VÙNG BO V CỦA ĐU THU ESE
78
6.1  78
6.2  79
Chưng 7. KẾT LUẬN 81
7 81
7 81

TÀI LIU THAM KHO 82
PHỤ LỤC 86

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương
HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ
ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình Trang
Hình 1.1: 2
Hình 1.2: 3
 102 3
 5
Hình 2.1: 11
Hình 2.2:n 15
Hình 2.3: 16
Hình 2.4: 19
Hình 2.5: 20
Hình 2.6: 20
Hình 2.7:
trình 21
Hình 2.8:
22
Hình 2.9: 24
Hình 2.10 25
Hình 2.11: 28
Hình 2.12: Elmo 29
Hình 2.13: 29
Hình 2.14: 30
Hình 2.15 32

Hình 4.1:  48
Hình 4.2:  49
Hình 4.3:  50
Hình 4.4:  50
Hình 4.5: < h 51
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương
HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ
x
Hình 4.6:  54
Hình 4.7:  55
Hình 4.8:  59
Hình 4.9:  61
Hình 4.10: 
min
62
Hình 4.11: 
min
63
Hình 4.12:  64
Hình 5.1: L 69
Hình 5.2: th = L 70
Hình 5.3: h > L 70
Hình 5.4: L 71
Hình 5.5: L 71
Hình 5.6: L 72
Hình 5.7:  73
Hình 5.8:              
 74
Hình 5.9:  75
Hình 5.10:  76

 78
 80
Hình 6.3: 
 80



Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương
HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ
xi
DANH SÁCH CÁC BNG

Bng Trang
1.1  4
3.1 36
3.2
thu Pulsar 60 38
3.3 39
3.4
thu Pulsar 60 40
  43
 43
  44
 44
  44
sar 30 45
1 86
2 86
3-Ion 60 86
4 87

5  87
6-DAS 87
7 88
8 88
9e 9 88


Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 1
Chng 1
TNG QUAN

1.1 Tng quan
1.1.1 M đu
              
   
dông bên dông, g


 xuyên hình

con  30
.

các  gia







Ngày nay 
ngày 

 
 
. Ngoài ra, còn có ccác nhà máy
 

ngày .
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 2
Do - 
n

Tgây ra   và c

. Vì

.

Hình 1.1:Các dạng phóng điện ca đám mây dông
1752, Benjamin Franklin 
 Franklin. Kim Franklin là

.

ra 
 thu sét phát   reamer Emission) thay cho
 sét 

ã 
            


Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 3

Hình 1.2:Đầu thu ESE
 
 sét . Do
 
 thu sét 

1.1.2 Tình hình nghiên cu trong vƠ ngoƠi nc
ESE 
nàycác

tuân 
NFC 17  102 do Pháp ban hành
Theo - 102 

h 

Hình 1.3:Phạm vi bảo vệ theo tiêu chuẩn NFC 17 - 102

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 4
Theo NFC 17  102 h 
p 
sét 
Bán kính 
Khi h< 5m tr
Khi h 5 m
=



2

+ (2+ ) (m) (1.1)

(m): 
  
 ESE hay   


              

1.1.
Bng 1.1:Mc bảo vệ chống sỨt và giá trị khoảng cách phóng điện D
Mc bo v
D(m)
Giá tr dòng sét

thp nht I (kA)
Kh năng bo v

20
3
99%

30
5
97%

45
10
91%

60
16
84%
Theo t 


Dynasphere 



  
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 5








Hình 1.4:Phạm vi bảo vệ theo tiêu chuẩn AS 1768



- ng dụng mô hình điện hình
học khảo sát phạm vi bảo vệ ca các loại đầu thu sỨt phát xạ sớm (ESE), 2002.
- M.Mouse, Non Conventional Lightning Protection Systems – An update,
IEEE, 2010
- Ufuk Candar Foya, Protection Of Structures Against Lightning, Middle East
Technical University, 2004.

 , công trình
  

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 6
- Hartono Zainal Abidin, Robiah Ibrahim, Close Proximity Bypasses to
Collection Volume and Early Streamer Emission Air Terminals, 7
th
Asia-Paciffic
International Conference on Lightning, Chengdu, China, 2011.

- Hartono Zainal Abidin, Robiah Ibrahim, Performance of non-standard
lightning air terminals:revisited, 29th International Conference on Lightning
Protection, Sweden, 2008.
- M. Mousa: Failure of the collection volume method and attempts of the ESE
lightning rod industry to resurrect it, Journal of Lightning Research, Vol. 4, 2012.
- William Rison, Experimental Validation of Conventional and Non-
Conventional Lightning Protection Systems, IEEE, 2003.
1.2 Tính cp thit ca đ tƠi
 các  ngày càng . Có

n. 
là 
  
.chúng ta 
 
.

 mà 
 tính toán, ESE 

 là các lý do
  
1.3 ụ nghĩa khoa học vƠ thc tin

- Tng hp mt cách hoàn chnh lý thuyt v hing dông sét trong t
n thn v u thu ESE;
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 7

-  tài nghiên cu xut phát t thc tv gii pháp chng sét trc tip dùng
ct thu sét s du thu ESEngày càng ph bin và tình hình phc tp ca dông
sét ti Vit Namt qu nghiên cu c tin cao;
- ng dng các   tip c c chn    n
trong thc tii pháp mi phc v cho v nh vùng
bo v  tin cy ca vùng bo v ca ct thu sét có trang b u thu ESE 
nâng cao kh o v cc tác hi casét;
- Tà 


1.4 Mc tiêu vƠ nhim v nghiên cu

- 
ESE.
- 
.
-  c
ESE.
-  pháp  
.
- 
 
1.5 Đi tng vƠ phm vi nghiên cu
- 
- 
  
.


Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương

HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 8
1.6 Gii quyt vn đ


- 




;
- 
 
- tính vùng
 ;
- 
  
ESE;
- 

1.7 Phng pháp nghiên cu
- 
-   

lý
và 

- Phân tích các 
 .  

u

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 9
- 
            
.
1.8 B cc lun văn








7 

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 10
Chng 2
C S Lụ THUYT

2.1 Tng quan v sét
2.1.1 S hình thƠnh mây dông và sét
 
 
 hình
);
dông front (h   
); n 
 hình.


 
÷ 16
.

và các
  








và

7
÷ 10
8

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 11



Hình 2.1:Sự phân bố điện tích trong một đám mây dông
T÷ dông 

. 



 
  

Do nói 

2.1.2 Các giai đon phát triển ca sét


dông
dông 
 bình
 5
dông.xem 

tia 
tia 
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 12


 
 chính sau:
2.1.2.1 Giai đon phóng tia tiên đo
dông  

5
÷ 10
6
m/s. 
 
plasma   
13
÷ 10
14
ion/m
3


ích


Tµs.

ll 



             



2.1.2.2 Giai đon hình thƠnh khu vc ion hóa
dông 

dông



Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 13




ng-



dông
h








cho các công trình 
 mà

.  thu sét c




 
2.1.2.3 Giai đon phóng đin ngc
 

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 14

16

÷ 10
19
ion/m
3




10
7
÷ 1,5.10
8
m/s
(0,05 ÷
ánh sáng)



là 
I
0
=  .v
t (


= 0).



= 

0

0

0
+



0
÷
Theo k
 
), không phân nhánh và theo
 10
6
y 
 dông 


Tron




Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 15





Hình 2.2:Các giai đoạn phóng điện sỨt theo thời gian
2.1.3 Các thông s dòng đin sét
mang



trong quãng 



sét,      
200k
.Dòn


:
-  Biên 
kA;
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 16
- 
ds
) 



- : a = di
s
/dt 
 

- 
s
)
              


Hình 2.3:Dạng sóng dòng điện sỨt
2.1.3.1 Biên đ dòng sét vƠ xác sut xut hin

dông.
trong 


- 
I
= 10
-I/60
hay lgV
I
=-I/60.
- Cho vùng núi cao : V
I
= 10
-I/30
hay lgV

I
=-I/30.
Xá

max
 90,97kA.

2.1.3.2 Đ dc đu sóng dòng đin sét vƠ xác sut xut hin
t
2

t
1

Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 17

 

s



s
/dt)
max
(kA/µs)m thì
a

max
 65,8kA/µs

-
a
= 10
-a/36
hay lgV
a
=-a/15,7.
-Cho vùng núi cao : V
a
= 10
-a/18
hay lgV
a
=-a/7,82.
2.1.3.3 Cng đ hot đng ca sét
ngày trung bình có dông
 


(1km
2
) trong m .



 
n









2.1.3.4 Cc tính ca sét
Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS. TS. Hồ Văn Nhật Chương


HVTH: Nguyễn Trần Hoàng Vũ - 18


80÷
2.2 Tng quan v các phng pháp chng sét trc tip hin nay

và cao và 

Franklin ng cho
các công trình t  
  hay l.
               
              


 
 
m

            
các  
.


 .

2.2.1 Chng sét trc tip theo phng pháp c điển
2.2.1.1Ct thu sét Franklin
 
là kim Franklin . 