Nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ RỦI RO DO SÉT
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2014-02TĐ

S KC 0 0 4 7 7 2

Tp. Hồ Chí Minh, 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
---o0o---

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ RỦI RO DO SÉT
Mã số: T2014-02TĐ

Chủ nhiệm đề tài: PGS-TS Quyền Huy Ánh

TP. HCM, 11/2014


DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
1. PGS.TS. Quyền Huy Ánh, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM, CN đề tài.
2. ThS. Lê Quang Trung, Cao đẳng nghề Lilama, đơn vị phối hợp chính.

i


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ ........................................................................................................ i
Danh sách những thành viên tham gia NCĐT và đơn vị phối hợp chính ................ii
Mục lục .............................................................................................................. iii

Danh mục các chữ viết tắt...................................................................................... 1
Danh mục các hình vẽ ........................................................................................... 2
Danh mục các bảng biểu ........................................................................................ 3
Thông tin kết quả nghiên cứu bằng tiếng Việt và tiếng Anh ................................... 5
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................... 9
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................... 10
1.2 Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 9
1.3 Mục tiêu của đề tài ................................................................................. 10
1.4 Cách tiếp cận .......................................................................................... 10
1.5 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 10
1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................... 11
1.7 Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 11
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT THEO
TIÊU CHUẨN IEC 62305 KẾT HỢP VỚI TIÊU CHUẨN IEEE 1410-2014
2.1. Thiệt hại do sét ...................................................................................... 13
2.2. Rủi ro và các thành phần rủi ro .............................................................. 14
2.3. Tổng hợp các thành phần rủi ro…………………………………………..17
2.4. Quản lý rủi ro…………………………………………………………….18
2.5. Đánh giá các thành phần rủi ro cho một công trình……………………...23
2.6. Số lần sét đánh trung bình gây ra những sự kiện nguy hiểm hàng năm…28
2.7. Xác định xác xuất thiệt hại PX…………………………………………....32
2.8. Xác định hệ số tổn thất LX……………………………………………….39
2.9. Đánh giá các chi phí tổn thất……………………………………………..45

ii


2.10.Hệ số che chắn theo tiêu chuẩn IEEE Std 1410-2004…………………...46
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT CHO
CÁC TRẠM VIỄN THÔNG THEO QCVN 32:2011/BTTTT ...................... …47

3.1.Đặc điểm của trạm viễn thông ......................................................................... 47
3.2.Những thiệt hại do sét đối với trạm viễn thông ................................................ 47
3.3.Đánh giá rủi ro................................................................................................. 50
3.4.Rủi ro chấp nhận được rt đối với trạm viễn thông………………………………55
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH LRAP TÍNH TOÁN RỦI RO
THIỆT HẠI DO SÉT CHO TRẠM VIỄN THÔNG ........................................ 56
4.1. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông .................................... 56
4.2. Xây dựng chương trình LRAP tính toán rủi ro thiệt hại do sét ...................... 56
4.3. So sánh kết quả ............................................................................................. 60
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ....... 62
5.1. Kết luận ........................................................................................................ 62
5.2. Hướng nghiên cứu phát triển đề tài ............................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 64
PHỤ LỤC ………………………………………………………………………...66
Phụ lục 1. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông điển hình theo
tiêu chuẩn IEC 62305-2.
Phụ lục 2. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông điển hình theo
qui chuẩn QCVN 32:2011/BTTTT.
Phụ lục 3. Bài báo đăng trên Hội nghị Quốc tế về Công nghệ xanh và Phát triển
bền vững, ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM 10/2014.
Phụ lục 4. Thuyết minh đề tài khoa học và công nghệ cấp trường trọng điểm.
Phụ lục 5. Hợp đồng triển khai nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp trường trọng
điểm.

iii


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

LEMP : Lightning Electromagnetic Impulse

Xung điện từ do sét

LPL : Lightning Protection Level

Mức bảo vệ chống sét

LPM : Lightning Protection measures

Biện pháp bảo vệchống sét

LPMS : Protection Measures System

Hệ thống các biện pháp bảo vệchống sét

LPS

Hệ thống bảo vệ chống sét

: Lightning Protection System

LPZ : Lightning Protection Zone

Vùng bảo vệchống sét

SPD : Surge Protective Device

Thiết bị bảo vệxung

SPM : Surge Protective Measures

Biện pháp bảo vệ LEMP

PGS.TS.Quyền Huy Ánh

1


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 2.1 Các mối quan hệ giữa rủi ro, tổn thất và thiệt hại………………………..15
Hình 2.2 Lưu đồ đánh giá sự cần thiết thực hiện các biện pháp bảo vệ....................22
Hình 2.3 Lưu đồ đánh giá hiệu quả về mặt kinh tế ...................................................23
Hình 2.4. Công trình tại cuối mỗi đường dây: tại cuối điểm “b”của công trình được
bảo vệ (công trình b) và tại cuối điểm “a” của công trình kề bên (công
trình a) ......................................................................................................26
Hình 2.5.Vùng tập trung tương đương cho cấu trúc hình chữ nhật. .........................29
Hình 2.6.Cấu trúc có hình dáng phức tạp..................................................................29
Hình 2.7. Những phương pháp khác nhau để xác định vùng tập trung tương đương
cho cấu trúc ở Hình 2.6............................................................................30
Hình 2.8. Vùng tập trung tương đương (AD, AM, Al, AL). ....................................32
Hình 2.9. Che chắn đường cấp nguồn bởi các vật thể ở gần………………….……46
Hình 3.1. Sự hình thành điện áp tiếp xúc và điện áp bước khi sét đánh vào trạm gây
tổn thương cho con người ........................................................................48
Hình 3.2. Số lượng hư hỏng trên một năm (1) và thời gian tính theo giờ ngừng
truyền phát trên một năm (2) do sét đánh của các trạm viễn thông không

được bảo vệ ở Châu Âu. ..........................................................................49
Hình 3.3. Nguồn sét gây thiệt hại cho trạm viễn thông ............................................50
Hình 3.4. Diện tích rủi ro sét đánh trực tiếp vào tòa nhà viễn thông ........................52
Hình 3.5. Mô tả các diện tích rủi ro sét đánh vào khu vực nhà trạm viễn thông ......53
Hình 4.1. Lưu đồ đánh giá rủi ro cho trạm viễn thông .............................................58
Hình 4.2 Giao diện chương trình đánh giá rủi ro do sét gây ra cho trạm viễn thông59
Hình 4.3. Kết quả đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho trạm viễn thông…….60

PGS.TS.Quyền Huy Ánh

2


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Thiệt hại và tổn thất của công trình đối với từng vị trí sét đánh………… 14
Bảng 2.2 Những thành phần rủi ro được xem xét ứng với mỗi loại thiệt hại trong
công trình…………………………………………………………………………...18
Bảng 2.3 Các hệ số ảnh hưởng tới các thành phần rủi ro…………………………..19
Bảng 2.4 Những giá trị tiêu biểu cho ngưỡng rủi ro RT............................................ 25
Bảng 2.6 Các thành phần rủi ro cho một công trình ứng với mỗi mức độ nguy hiểm
khác nhau gây ra bởi các nguồn nguy hiểm khác nhau…………………………….27
Bảng 2.7. Hệ số vị trí CD cho cấu trúc……………………………………………. 30
Bảng 2.8.Hệ số lắp đặt đường dây Cl……………………………………………. 31
Bảng 2.9.Hệ số cho dạng đường dây CT…………………………………………... 32
Bảng 2.10.Hệ số môi trường đường dây CE……………………………………….. 32
Bảng 2.11. Giá trị xác suất PTA do sét đánh vào cấu trúc gây ảnh hưởng đến sự sống
hay điện giật…………………………………………………………………..

33

Bảng 2.12. Giá trị xác suất PB phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ để làm giảm xác
suất thiệt hại……………………………………………………………………….. 33
Bảng 2.13. Giá trị PSPD theo cấp độ bảo vệ………………………………………. 34
Bảng 2.14. Giá trị CLD và CLI phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ, nối đất và điều kiện
cách ly…………………………………………………………………………

34

Bảng 2.15. Giá trị hệ số KS3 phụ thuộc vào cách đi dây bên trong………………. 36
Bảng 2.16. Giá trị PTU do sét đánh vào đường dây gây nguy hiểm tới sự sống do
điện áp tiếp xúc……………………………………………………………………. 37
Bảng 2.17. Giá trị PEB phụ thuộc cấp độ bảo vệ chống sét cùng với những SPD
được thiết kế……………………………………………………………………….. 37
Bảng 2.18. Giá trị xác suất PLD phụ thuộc điện trở RS của vỏ cáp và điện áp chịu
xung của thiết bị…………………………………………………………………… 37
Bảng 2.19. Giá trị xác suất PLI phụ thuộc vào loại đường dây và điện áp chịu xung
UW của thiết bị…………………………………………………………………….. 38

PGS.TS.Quyền Huy Ánh

3


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ
Bảng 2.20. Dạng tổn thất L1: giá trị tổn thất cho mỗi vùng……………………….. 39
Bảng 2.21. Dạng tổn thất L1: giá trị trung bình điển hình của LT, LF, LO………… 40
Bảng 2.22. Hệ số suy giảm rt phụ thuộc dạng vật liệu bề mặt đất hay sàn……….. 40

Bảng 2.23. Hệ số suy giảm rp phụ thuộc những biện pháp được trang bị để làm
giảm hậu quả thiệt hại do cháy……………………………………………………..40
Bảng 2.24. Hệ số suy giảm rf phụ thuộc rủi ro cháy nổ của cấu trúc……………… 41
Bảng 2.25. Hệ số gia tăng hZ liên quan đến số lượng tổn thất do những nguy hiểm
đặc biệt…………………………………………………………………………….. 41
Bảng 2.26. Dạng tổn thất L2 - Giá trị tổn thất cho mỗi vùng……………………… 41
Bảng 2.27. Dạng tổn thất L2 - giá trị trung bình tiêu biểu LFvà LO………………. 42
Bảng 2.28. Dạng thiệt hại L3 – giá trị tổn thất cho mỗi vùng……………………... 42
Bảng 2.29. Dạng thiệt hại L3 – giá trị tiêu biểu LF…………………………………43
Bảng 2.30. Dạng thiệt hại L4 – giá trị tổn thất cho mỗi vùng……………………... 43
Bảng 2.31. Dạng thiệt hại L4 – giá trị tiêu biểu của LT, LF, L0……………………. 44
Bảng 3.1.Các trị số p cho các vật liệu xây dựng nhà trạm………………………… 54
Bảng 3.2.Các trị số p cho các biện pháp bảo vệ bên ngoài nhà trạm……………… 54
Bảng 3.3.Các trị số p cho các biện pháp bảo vệ trên cáp dẫn vào trạm…………… 54
Bảng 3.4.Các trị số p cho các biện pháp bảo vệ bên trong nhà trạm……………… 55
Bảng3.5.Các trị số p cho các lớp bề mặt sàn khác nhau để làm giảm điện áp chạm
và điện áp bước……………………………………………………………………. 55
Bảng 3.6.Giá trị rủi ro chấp nhận được đối với nhà trạm viễn thông……………... 55
Bảng 4.1. Kết quả tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông điển hình...60

PGS.TS.Quyền Huy Ánh

4


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

THÔNG TIN- KẾT QUẢ
1. Thông tin chung
Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét.

Mã số: T2014-02TĐ
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Quyền Huy Ánh
Cơ quan chủ trì: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh
Thời gian thực hiện: T2-2014  T12/ 2014
2. Mục tiêu
 Nghiên cứu phương pháp đánh giá rủi ro do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2,
kết hợp với tiêu chuẩn IEEE Std 1410-2004.
 Nghiên cứu phương đánh giá rủi ro do sét cho công trình viễn thông theo
QCVN 32-2011-BTTTT.
 Xây dựng chương trình đánh giá rủi ro do sét cho công trình viễn thông.
3. Tính mới và sáng tạo
 Do đặc thù của đường dây dịch vụ ở Việt Nam thường là đường dây trên
không nên cần xem xét đưa hệ số che chắn đề xuất bởi IEEE Std 1410-2004
vào biểu thức tính số lần sét đánh vào đường dây dịch vụ trong tiêu chuẩn
IEC 62305-2.

.

 So sánh và đánh giá sự khác biệt tính toán rủi ro do sét theo tiêu chuẩn IEC
62305-2 và QCVN 32-2011-BTTTT trên cơ sở tính toán rủi ro do sét cho
công trình viễn thông cụ thể, từ đó đề xuất phạm vi ứng dụng cụ thể cho từng
trường hợp.
4. Kết quả nghiên cứu
 Đề xuất đưa hệ số che chắn đề xuất bởi IEEE Std 1410-2004 vào biểu thức
tính số lần sét đánh vào đường dây dịch vụ trong tiêu chuẩn IEC 62305-2 cho
phù hợp với kiểu lắp đặt đường dây dịch vụ của Việt Nam.

PGS-TS Quyền Huy Ánh

.

5


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

 Xây dựng chương trình tính toán rủi ro do sét (LRAP) cho công trình viễn
thông.
5. Sản phẩm
 Công bố 1 bài báo trên Hội nghị Quốc tế về Công nghệ xanh và phát triển
bền vững, ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM 2014.
 Đào tạo một thạc sỹ Ngành Kỹ thuật điện: Nguyễn Thị Hà Nguyên, khóa
2011-2013.
 Chương trình tính toán rủi ro do sét (LRAP) được xây dựng, giúp người sử
dụng dễ dàng ra quyết định có/hay không trang bị thiết bị chống sét cho công
viễn thông.
6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp
dụng
 Tài liệu tham khảo cho học viên cao học Ngành Kỹ thuật điện.
 Đào tạo 1 thạc sỹ ngành “ Mạng, thiết bị và nhà máy điện”
Trưởng Đơn vị

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên)

(ký, họ và tên)

PGS-TS Quyền Huy Ánh

6


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

RESULT INFORMATION
1 General information
Project title: Lightning risk assessment Research.
Code number: T2014-02TD
Coordinator: Associate Professor Quyen Huy Anh
Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh
city
Duration: from March, 2014 to Dec, 2014.
2 Objective
 Research lightning risk assessment method according to IEC 62305-2, in
conjunction with the IEEE STD 1410-2004 standard.
 Research lightning risk assessment method for telecommunication facilities
according to QCVN 32-2011-BTTTT.
 Develop a lightning risk assessment program for telecommunication facilities.
3 Creativeness and innovativeness
 Due to the specific characteristic of service lines in Vietnam usually overhead
lines, should consider putting shielding coefficient proposed by IEEE STD
1410-2004 into the equation of calculation of lightning number, striking to
service lines in IEC 62305-2 standard.
 Compare and evaluate different lightning risk calculation according to IEC
62305-2 lightning and QCVN 32-2011-BTTTT on the basis of lightning risk
calculation for typical telecommunication facility, from which to propose the
application scope for the specific cases.
4 Research result
 Recommend to put the shielding coefficient given by IEEE STD 1410-2004 to

calculate the number of lightning striking on the service lines proposed in IEC
62305-2 to suit the type of service lines installation in Vietnam.
 Lightning Risk Assessment Program (LRAP) for telecommunication facilities
.

PGS-TS Quyền Huy Ánh

7


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

5 Products
 01 paper on Science and Technology Development Journal, National
University Hochiminh City, Vol 15, No 2/2012.
 Training one mater of electrical engineering: Ms. Nguyen Thi Ha Nguyen,
School Year 2011-2013.
 Construct the program LRAP to calculate the lightning risk, helps users to
easily decide whether/or not equipped the lightning protection devices for
telecommunication facilities.
6 Effects, transfer alternatives of research results and applicability
 References for graduate students in Electrical Engineering.
 Training a master of electrical engineering.

Dean of faculty

PGS-TS Quyền Huy Ánh

Coordinator

8


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Hiện nay, việc nghiên cứu rủi ro thiệt hại do sét gây ra đã được một số cơ quan
và cá nhân ở nước ngoài nghiên cứu, cụ thể là một số công trình điển hình như sau:
 Công trình [1, 13, 14] trình bày các dạng rủi ro thiệt hại do sét với các loại
công trình, các thủ tục và các phương pháp tính toán liên quan;
 Công trình [2, 16, 17] trình bày công cụ tính toán đơn giản rủi ro thiệt hại do
sét trên cơ sở áp dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2 [2];
 Công trình [3, 7, 8, 10] trình bày các vấn đề liên quan đến phương pháp
đánh giá thiệt hại do sét;
 Công trình [4, 9, 12] trình bày các ứng dụng thực tiễn đánh giá thiệt hại rủi
ro do sét;
 Công trình [5, 11] trình bày công cụ đánh giá rủi ro do sét trên cơ sở ứng
dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2;.
 Công trình [6, 18] trình bày các điểm chính về thiệt hại do sét.
Trong nước việc chú ý đánh giá rủi ro thiệt hại do sét từ đó đề ra biện pháp bảo
vệ chống sét thích hợp không được quan tâm trong thời gian dài. Đến năm 2011, Bộ
Thông tin truyền thông ban hành QCVN 32:2011/BTTTT, dựa trên tiêu chuẩn ITUK39 liên quan đến việc đánh giá rủi ro thiệt hạo do sét cho các trạm viễn thông [7].
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới ẩm, có hoạt động dông sét cao, vì vậy
thiệt hại do sét gây ra trong thực tế là rất lớn, gây ra hư hỏng công trình, lưới điện
và các thiết bị dùng điện. Trên thế giới nhiều nhà sản xuất thiết bị chống sét đã chế

PGS-TS Quyền Huy Ánh

9


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

tạo các thiết bị chống sét ngày càng hiện đại và có khả năng chống sét cao. Tuy
nhiên, việc thiết kế và sử dụng hợp lý các hệ thống chống sét còn phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố như: cấu trúc, kích thước, đặc điểm, môi trường xung quanh,… Vì vậy,
việc đánh giá các rủi ro do sét gây ra giúp người thiết kế có thể đưa ra các phương
pháp bảo vệ hiệu quả nhằm giảm những thiệt hại ở mức tối thiểu và quản lý được
việc đầu tư các thiết bị chống sét hợp lý.
Cho đến nay việc đánh giá rủi ro và xác định các mức bảo vệ chống sét ở Việt
Nam chỉ được quan tâm cho các công trình viễn thông, còn cho các công trình dân
dụng khác còn bỏ ngỏ. Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét lan truyền
cho các công trình dân dụng có xem xét đến đặc thù lắp đặt mạng cấp điện hạ áp
của Việt Nam là yêu cầu cấp thiết.
1.3 Mục tiêu của đề tài
 Nghiên cứu các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC
62305, QCVN 32:2011/BTTTT (ITU-K39);
 Nghiên cứu phương pháp đánh giá rủi ro do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2,
kết hợp với tiêu chuẩn IEEE Std 1410-2004.
 So sánh và đánh giá sự khác biệt tính toán rủi ro do sét theo tiêu chuẩn IEC
62305-2 và QCVN 32-2011-BTTTT trên cơ sở tính toán rủi ro do sét cho
công trình viễn thông cụ thể, từ đó đề xuất các khuyến nghị phù hợp.
 Xây dựng chương trình LRAP tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn
thông.
1.4. Cách tiếp cận
Nghiên cứu thành phần rủi ro liên quan đến công trình, các thành phần rủi ro liên

quan đến dịch vụ, cách đánh giá các loại rủi ro và thiệt hại do sét, lưu đồ tính toán
rủi ro và đánh giá hiệu quả bảo vệ.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Tham khảo tài liệu, giải tích, tổng hợp.

PGS-TS Quyền Huy Ánh

10


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Tiêu chuẩn IEC 62305-2, IEEE 1410-2004, QCVN 32:2011/BTTTT (ITUK39);.
 Phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét.
1.7. Nội dung nghiên cứu
Chương 1: Mở đầu
Chương 2: Phân tích và đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC
62305, kết hợp với tiêu chuẩn IEEE 1410-2004.
Chương 3: Phân tích và đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo qui chuẩn QCVN
32:2011/BTTTT (ITU-K39).
Chương 4: Xây dựng chương trình LRAP tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho
trạm viễn thông.
Chương 5: Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

PGS-TS Quyền Huy Ánh

11

Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

Chương 2
PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT
THEO TIÊU CHUẨN IEC 62305,
KẾT HỢP VỚI TIÊU CHUẨN IEEE 1410-2004
Hiện tượng dông sét xảy ra theo qui luật tự nhiên và gây rủi ro thiệt hại về con
người, các công trình và dịch vụ là rất lớn. Vì vậy, việc đề ra các giải pháp chống sét
phù hợp về kinh tế, kỹ thuật là rất cần thiết. Trong đó, việc đánh giá rủi ro thiệt hại
do sét gây ra đóng vai trò rất quan trọng. Để có thể đánh giá được các rủi ro do sét
cần phải xét đến các vấn đề sau: Các mức độ thiệt hại và tổn thất do sét; Nguồn gây
thiệt hại (trực tiếp, gián tiếp,…); Loại thiệt hại (liên quan đến vật sống, thiệt hại vật
lý,…); Loại tổn thất (cuộc sống con người, kinh tế, dịch vụ công cộng, di sản văn
hóa).
2.1 Thiệt hại do sét
2.1.1 Thiệt hại do sét đối với các công trình
Sét đánh vào công trình gây thiệt hại về mặt kiến trúc (một phần hoặc có thể toàn
bộ) và làm hư hại đến các thiết bị bên trong lẫn xung quanh. Mức độ thiệt hại và hư
hỏng tùy thuộc vào đặc điểm từng loại công trình và sét đánh vào công trình.
2.1.1.1 Các tác động của sét đối với một công trình.
Các đặc điểm chính của công trình liên quan đến các tác động của sét:
-

Vật liệu (gỗ, gạch, bê tông,…);

-

Chức năng (nhà ở, văn phòng, chùa, trường học, khách sạn …);

-

Người và các vật liệu, thiết bị (người và vật nuôi, các vật liệu dễ cháy nổ hoặc
không cháy nổ, hệ thống điện và các thiết bị điện – điện tử gia dụng...);

-

Các tuyến đường dây dẫn, ống dẫn (đường dây điện, điện thoại, đường ống
dẫn khí đốt…);

-

Các biện pháp bảo vệ (các biện pháp bảo vệ để giảm thiệt hại về vật chất và
sinh mạng, các biện pháp bảo vệ để giảm hư hỏng các thiết bị và hệ thống bên
trong);

PGS-TS Quyền Huy Ánh

12


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

-

Mức độ nguy hại liên quan (nguy hại cho các công trình xung quanh, nguy
hại cho môi trường xung quanh…).

2.1.1.2. Các nguyên nhân và loại thiệt hại do sét đối với một công trình

Dòng điện sét là nguyên nhân gây thiệt hại cho các công trình. Nó tùy thuộc vào
vị trí mà sét đánh vào. Các trường hợp sau đây được đưa ra để xem xét: S1- Sét đánh
trực tiếp đến công trình; S2- Sét đánh gần công trình; S3-Sét đánh trên các tuyến dây
dẫn nối với công trình; S4-Sét đánh gần các tuyến dây dẫn nối với công trình.
a. Sét đánh trực tiếp trên các công trình có thể gây ra: Gây thiệt hại trực tiếp về
mặt cơ học (bể vỡ, gãy, biến dạng, cháy nổ…) do hồ quang của sét; Gây cháy nổ các
thiết bị, vật liệu dẫn điện do hiện tượng quá điện áp; Gây tổn thương đến cuộc sống
do điện giật bởi điện áp tiếp xúc hoặc điện áp bước khi dòng sét chạy trên các vật
liệu dẫn điện; Gây trục trặc, hư hỏng các hệ thống bên trong công trình do các xung
điện từ của sét.
b. Sét đánh gần các công trình có thể gây ra:Trục trặc, hư hỏng các hệ thống bên
trong công trình do các xung điện từ của sét.
c. Sét đánh trên các tuyến dây dẫn nối với công trình có thể gây ra: Gây cháy nổ
do quá điện áp và dòng điện sét truyền trên hệ thống dây dẫn; Gây tổn thương đến
cuộc sống do điện giật bởi điện áp tiếp xúc hoặc điện áp bước khi dòng sét chạy trên
hệ thống dây dẫn; Gây trục trặc, hư hỏng các hệ thống bên trong công trình do hiện
tượng quá điện áp trên hệ thống.
d. Sét đánh gần các tuyến dây dẫn nối với công trình gây ra: Trục trặc, hư hỏng
các hệ thống bên trong công trình do hiện tượng quá điện áp trên hệ thống.
Từ kết quả phân tích trên cho thấy sét có thể gây ra 3 loại thiệt hại cơ bản:
-

D1: Tổn thương đến cuộc sống.

-

D2: Thiệt hại về mặt vật lý (cháy, nổ, bể vỡ, biến dạng …)

-

D3: Hư hỏng các thiết bị, hệ thống bên trong công trình do xung điện từ sét.

2.1.1.3 Các loại tổn thất
Mỗi loại thiệt hại do sét đều liên quan đến công trình được bảo vệ riêng hoặc được
bảo vệ kết hợp với các công trình khác có thể gây ra các tổn thất nhất định tùy thuộc

PGS-TS Quyền Huy Ánh

13


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

vào đặc điểm của từng loại công trình đó. Theo tiêu chuẩn IEC- 62305 có các loại tổn
thất sau:
-

L1: Tổn thất đến cuộc sống con người(bao gồm những thương tật vĩnh viễn).

-

L2: Tổn thất đến các dịch vụ công cộng.

-

L3: Tổn thất đến các di sản văn hóa.

-

L4: Tổn thất đến kinh tế (cho công trình, các trang thiết bị bên trong công

trình, và sự ngừng hoạt động của các dịch vụ do công trình đó thực hiện)

Các tổn thất L1, L2, L3 có thể được xem như tổn thất về mặt xã hội, L4 là tổn thất
thuần túy về mặt kinh tế do sét gây ra.
Mối quan hệ giữa nguyên nhân gây ra thiệt hại và giữa thiệt hại và tổn thất được
trình bày trong Bảng 2.1.
Bảng 2.1 Thiệt hại và tổn thất của công trình đối với từng vị trí sét đánh.
Vị trí sét đánh

Nguyên nhân
gây thiệt hại

Sét đánh trực
tiếp đến công
trình
Sét đánh gần
công trình
Sét đánh trên
các tuyến dây
dẫn nối với
công trình
Sét đánh gần
các tuyến dây
dẫn nối với
công trình

Loại thiệt hại

Loại tổn thất

S1

D1
D2
D3

L1, L4a
L1, L2, L3, L4
L1b, L2, L4

S2

D3

L1b, L2, L4

S3

D1
D2
D3

L1, L4a
L1, L2, L3, L4
L1b, L2, L4

S4

D3

L1b, L2, L4

a) Chỉ đúng cho những nơi các động vật bị tổn thất
b) Cho những nơi dễ cháy nổ, bệnh viện hoặc những nơi mà hư hỏng hệ thống bên trong sẽ ảnh
hưởng trực tiếp tới tính mạng con người

2.2 . Rủi ro và các thành phần của rủi ro
2.2.1. Khái niệm về rủi ro
Rủi ro (Risk – R) là giá trị trung bình có thể có của tổn thất hàng năm (về con
PGS-TS Quyền Huy Ánh

14


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

người và dịch vụ) do sét, tương ứng với tổng giá trị (về con người và dịch vụ) của
đối tượng được bảo vệ.Trên mỗi công trình các loại rủi ro sau sẽ được xem xét: R1 Rủi ro gây thiệt hại cuộc sống của con người; R2-Rủi ro gây thiệt hại dịch vụ công
cộng; R3-Rủi ro gây thiệt hại di sản văn hóa; R4- Rủi ro gây thiệt hại giá trị kinh tế.
Rủi ro R là tổng rủi ro của những thành phần rủi ro có liên quan. Khi tính toán rủi
ro, những thành phần rủi ro có thể được nhóm lại theo nguyên nhân gây thiệt hại và
loại thiệt hại tương ứng.

Gây tổn
thương
đến cuộc
sốngdo
điệngiật

R1

R2

R3

R4

Tổn thất
đến cuộc
sống con
người

Tổn thất
đến các
dịch vụ
công cộng

Tổn thất
đến các di
sản văn hóa

Tổn thất
đến kinh tế

Thiệt
hại
về
mặt
vật lý

Hư
hỏng
các
thiết
bị, hệ
thống

Thiệt
hại
về
mặt
vật lý

Hư
hỏng
các
thiết
bị, hệ
thống

Thiệt
hại
về
mặt
vật lý

Gây tổn
thương
đến cuộc
sống do

điện giật

Thiệt
hại
về
mặt
vật lý

Hư
hỏng
các
thiết
bị, hệ
thống

Hình 2.1 Các mối quan hệ giữa rủi ro, tổn thất và thiệt hại.
2.2.2 Thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh vào công trình
RA: Thành phần rủi ro ảnh hưởng tới vật sống do điện áp tiếp xúc và điện áp bước
ở trong phạm vi 3m xung quanh công trình. Thiệt hại L1 đối với những trường hợp
công trình có người ở sinh hoạt. Thiệt hại L4 đối với những trường hợp có vật nuôi
sống.

PGS-TS Quyền Huy Ánh

15


Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ

RB: Thành phần rủi ro liên quan đến thiệt hại về mặt vật lý do hỏa hoạn bên trong

công trình (cháy hoặc nổ) làm nguy hiểm tới môi trường. Tất cả các kiểu thiệt hại L1,
L2, L3, L4 có thể xuất hiện.
RC: Thành phần rủi ro liên quan đến hư hỏng hệ thống bên trong công trình gây ra
do ảnh hưởng điện trường của dòng sét. Sự thiệt hại L2 và L4 có thể xuất hiện trong
tất cả các trường hợp và thiệt hại L1 xuất hiện do rủi ro nổ, ở các bệnh viện hoặc
những công trình mà nơi đó sự thiệt hại của những hệ thống bên trong làm nguy hiểm
cuộc sống của con người ngay lập tức.
2.2.3 Thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh gần công trình
RM:Thành phần rủi ro liên quan đến hư hỏng những hệ thống bên trong gây ra do
ảnh hưởng điện trường của dòng sét. Sự thiệt hại L2 và L4 có thể xuất hiện trong tất
cả các trường hợp và thiệt hại L1 xuất hiện do rủi ro nổ, ở các bệnh viện hoặc những
công trình mà nơi đó sự thiệt hại của những hệ thống bên trong làm nguy hiểm cuộc
sống của con người ngay lập tức.
2.2.4 Thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh vào dịch vụ nối tới công
trình
RU: Thành phần rủi ro liên quan đến tổn thương tới vật sống do điện áp tiếp xúc và
điện áp bước bên trong công trình, do sét đánh vào đường dây truyền tải của công
trình. Thiệt hại L1 sử dụng cho những vùng nông nghiệp, thiệt hại L4 cũng có thể gây
ra thiệt hại cho những động vật.
RV: Thành phần rủi ro liên quan đến thiệt hại về mặt vật lý (lửa hoặc nổ làm phát
ra tia lửa giữa hệ thống bên ngoài và một phần kim loại tại đầu vào của đường dây
nối vào công trình). Bao gồm tất cả sự thiệt hại (L1, L2, L3, L4 đều có thể xuất hiện).
RW: Thành phần rủi ro liên quan đến hư hỏng hệ thống bên trong gây quá điện áp
cảm ứng trên đường dây dẫn và đường dây truyền tải tới công trình. Sự thiệt hại L2
và L4 có thể xuất hiện trong tất cả các trường hợp, thiệt hại L1 xuất hiện trong trường

PGS-TS Quyền Huy Ánh

16

S

K

L

0

0

2

1

5

4