NGHIÊN cứu và đề XUẤT GIẢI PHÁP bảo vệ CHỐNG sét CHO CÔNG TRÌNH điển HÌNH ở VIỆT NAM tt

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

LÊ QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ
CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM

TOÁM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
MÃ SỐ: 62520202

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2019


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

LÊ QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ
CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 62520202

Hướng dẫn khoa học:

1. PGS-TS. Quyền Huy Ánh
2. PGS-TS Vũ Phan Tú

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2019


Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm có gió mùa, mật độ sét cao. Vì
vậy, thiệt hại do sét gây ra hàng năm là rất lớn về con người, dịch vụ và kinh tế. Đặc biệt,
ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, IOT (Internet Of Thing – Vạn vật kết
nối Internet) được chú trọng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực; thiết bị sử dụng trong lĩnh
vực điện, điện tử và đặc biệt trong lĩnh vực viễn thông, mạng máy tính,… có độ nhạy với
quá điện áp cao nên dễ bị hư hỏng khi có sự thay đổi đột ngột của dòng điện và điện áp
do sét.
Các thiệt hại do sét gây ra cho các trang thiết bị điện, điện tử thường xẩy ra ở hai
trường hợp sau:
- Thiệt hại do sét đánh trực tiếp: Sét đánh vào các kết cấu của công trình có thể gây hư
hại tài sản, hệ thống điện điện tử bên trong công trình và đặc biệt trong đó còn có con
người.
- Thiệt hại do sét lan truyền trên đường nguồn: Khi sét đánh gần công trình hay khi
sét đánh trực tiếp hoặc gần các đường dây cấp nguồn hay các đường dây dịch vụ (các hệ
thống dây dẫn điện chính, các đường dây thông tin liên lạc,…) kết nối đến công trình thì
các thiết bị bên trong công trình có thể hư hỏng do quá áp sét gây ra. Thiệt hại do sét
trong trường hợp này không chỉ là việc phải thay thế thiết bị mà thiệt hại nghiêm trọng
hơn là ngừng dịch vụ hay mất dữ liệu. Cụ thể tại Việt Nam, theo số liệu thống kê 2001,
đối với ngành điện có 400 sự cố mà 50% do sét gây ra (Báo Tiền Phong 14/08/02). Còn
đối với ngành Bưu chính Viễn Thông thì có 53 sự cố do sét (chiến 27,13% sự cố viễn

thông) gây thiệt hại là 4,119 tỷ và tổng thời gian mất liên lạc do sét là 716 giờ (chống sét
cho mạng viễn thông Việt Nam – Những điều bất cập. Lê Quốc Tuân – Ban viễn thông,
Phạm Hồng Mai – TTTTBĐ).
Từ năm 1998 đến nay, cùng với việc nghiên cứu công nghệ chống sét và đề ra các giải
pháp chống sét đã được nhiều tổ chức, cơ quan quan tâm, cũng như sự ra đời của các
công ty trong lãnh vực chống sét đã tạo điều kiện để chúng ta tiếp cận các công nghệ và
thiết bị chống sét hiện đại, nhưng hầu hết các giải pháp chống sét ở Việt Nam đưa ra chưa
mang tính tổng thể bao gồm từ việc đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra để tính toán xác
định mức bảo vệ chống sét cần thiết, trên cơ sở đó đề xuất phương án bảo vệ (hay mức
bảo vệ) chống sét thích hợp.
Hiện nay, trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu [7÷16, 18÷20] và các tiêu
chuẩn IEC 62305-2, AS/NZS 1768, IEEE 1410... đã quan tâm đến vấn đề này. Tuy nhiên,
phương pháp xác định rủi ro thiệt hại do sét theo các công trình nghiên cứu nêu trên chưa
xem xét mức độ tính toán chi tiết của một số hệ số và thường truy xuất giá trị của một số
hệ số từ bảng tra. Điều này dẫn đến phương pháp tính toán rủ ro thiệt hại do sét chưa sát
với điều kiện thực tế khi giá trị các hệ số này biến động trong phạm vi tương đối rộng,
đặc biệt trong tính toán xác định rủi ro khi xét đến loại vật liệu xây dựng công trình, ảnh
hưởng của cách lắp đặt đường dây cấp nguồn và các vật thể che chắn xung quanh đường
cấp nguồn cho công trình. Ngoài ra, việc sử dụng công thức để xác định giá trị các hệ số
này sẽ tạo thuận lợi cho việc tính toán và cho việc lập trình tính toán rủi ro thiệt hại do sét
gây ra.

NCS: Lê Quang Trung

1


Vì vậy, mục tiêu nghiên cứu đầu tiên của luận án là nghiên cứu, đề xuất phương
pháp tính toán rủi ro thiệt hại do sét và xây dựng công cụ tính toán rủi ro thiệt hại do sét
nhằm khắc phục được các hạn chế nêu trên.

Sét là hiện tượng tự nhiên nhưng mang tính đột biến và bất thường, việc đánh giá
hiệu quả giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn gặp rất nhiều khó khăn.
Hiện nay, việc đánh giá khả năng bảo vệ của thiết bị chống sét chủ yếu dựa vào giá trị
điện áp ngang qua tải và giá trị điện áp này phải thấp hơn giá trị cho phép. Ở Việt Nam,
thực hiện việc kiểm tra hiệu quả bảo vệ của một giải pháp chống sét lan truyền trên
đường nguồn theo phương pháp đo kiểm thực tế gặp nhiều khó khăn do hạn chế về trang
thiết bị chuyên dùng. Vì vậy, việc nghiên cứu và xây dựng mô hình máy phát xung sét
tiêu chuẩn và mô hình thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn có mức độ
tương đồng so với nguyên mẫu để kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị đối với phương
án chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp là cần thiết. Đây cũng là mục tiêu nghiên
cứu thứ 2 của luận án.
Hiện nay, trong nước việc đề xuất giải pháp lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền
trên đường nguồn chủ yếu dưa vào kinh nghiệm, tính toán sơ bộ và chưa xét đầy đủ các
yếu tố ảnh hưởng (Mật độ sét khu vực, vị trí lắp đặt, dạng xung dòng xung sét, biên độ
xung dòng, nhiệt độ môi trường, sơ đồ hệ thống phân phối điện, đặc tính tải,....). Điều
này dẫn đến phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn đề xuất chưa phù hợp với
điều kiện thực tế trong một số trường hợp. Vì vậy, cần thiết đề xuất phương án lựa chọn
lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn có xem xét đầy đủ các yếu tố ảnh
hưởng nêu trên. Đây chính là mục tiêu nghiên cứu thứ 3 của luận án.
Với các lý do như trên, luận án “Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ chống sét
cho công trình điển hình ở Việt Nam“ là cần thiết.
1.2. Mục đích nghiên cứu
- Đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra trên cơ sở áp
dụng phương pháp tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2
với tính toán giá trị một số hệ số có mức độ chi tiết hơn được tham chiếu đề xuất của các
tiêu chuẩn khác;
- Xây dựng mô hình máy phát xung tiêu chuẩn cho các dạng xung dòng khác nhau và
mô hình thiết bị bảo vệ chống sét trên đường nguồn hạ áp phục vụ việc đánh giá hiệu quả
bảo vệ của phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp;
- Đề xuất phương án bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hợp lý cho công

trình điển hình mang tính minh họa.
1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các tiêu chuẩn, tài liệu và các bài báo trong và ngoài nước liên quan đến
luận án;
- Nghiên cứu mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn, mô hình thiết bị bảo vệ chống sét
lan truyền trên đường nguồn hạ áp;
- Nghiên cứu và đề xuất phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét có mức độ chi tiết
hơn ở một số hệ số so với tiêu chuẩn IEC 62305-2, trên cơ sở tham chiếu từ tiêu chuẩn
AS/NZS 1768, IEEE 1410.
- Nghiên cứu giải pháp chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp cho công trình
điển hình mang tính minh họa.
1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
- Luận án chỉ tập trung nghiên cứu và đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro
thiệt hại do sét và phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn cho công trình.
- Khi đề xuất phương án bảo vệ chống sét cho công trình điển hình mang tính minh
họa, giả thiết:
NCS: Lê Quang Trung

2


+ Công trình đã được trang bị hệ thống chống sét trực tiếp theo công nghệ phóng tia
tiên đạo sớm.
+ Sử dụng cáp thoát sét chống nhiễu, hạn chế hiện tượng cảm ứng điện từ do sét gây ra
trong khu vực công trình
+ Công trình đã được trang bị hệ thống nối đất đạt chuẩn
+ Các đường truyền tín hiệu đã được trang bị hệ thống bảo vệ chống sét theo tiêu
chuẩn
1.5 Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong nước và nước ngoài;

- Phương pháp mô hình hóa mô phỏng máy phát xung sét, thiết bị chống sét hạ áp
trong môi trường Matlab;
- Phương pháp phân tích và tổng hợp.
1.6. Điểm mới của luận án
- Đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra có mức độ tính
toán chi tiết ở một số hệ số so với phương pháp đánh giá rủi ro đề xuất bởi tiêu chuẩn
IEC 62305-2;
- Đề xuất mô hình cải tiến máy phát xung sét với nhiều dạng xung dòng khác nhau, mô
hình thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp có mức độ tương đồng cao so
với nguyên mẫu nhằm phục vụ mô phỏng để lựa chọn phương án và thiết bị bảo chống
sét lan truyền trên đường nguồn hợp lý;
- Đề xuất quy trình đánh giá hiệu quả bảo vệ thiết bị chống sét lan truyền trên đường
nguồn hạ áp cho công trình điển hình mang tính minh họa từ bước xác định rủi ro thiệt
hại do sét bằng phương pháp giải tích đến bước áp dụng phương pháp mô hình hóa mô
phỏng để lựa chọn thông số và vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên
đường nguồn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.
1.7 Ý nghĩa khoa học
- Kết quả đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho công trình minh họa theo phương pháp cải
tiến và phương pháp đề xuất theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 có sự chênh lệch đáng kể về
giá trị rủi ro thiệt hại cho con người (13%), và giá trị rủi ro thiệt hại về kinh tế (11%) cho
thấy sự cần thiết của việc xem xét mức độ tính toán chi tiết ở một số hệ số và trong đó có
hệ số che chắn do các vật thể lân cận công trình;
- Đánh giá hiệu quả bảo vệ của phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ
áp bằng phương pháp mô hình hóa mô phỏng, trong điều kiện không thể đo kiểm quá
điện áp do sét trong thực tế.
1.8 Giá trị thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo về phương pháp đánh giá rủi ro
thiệt hại do sét với mức độ tính toán chi tiết hơn ở một số hệ số so với tiêu chuẩn IEC
62305-2, và giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp cho các cơ
quan, đơn vị, công ty tư vấn thiết kế chống sét, các nghiên cứu sinh, học viên cao học

trong ngành kỹ thuật điện khi nghiên cứu về bài toán bảo vệ quá áp do sét trên đường
nguồn hạ áp.

NCS: Lê Quang Trung

3


Chương 2

PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN
ĐÁNH GIÁ RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT
2.1. Tổng quan các phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
2.1.1. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2/BS EN 62305-2
2.1.1.1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn IEC 62305-2 [1]/BS EN 62305-2 [4] về đánh giá rủi ro được áp dụng
cho các công trình hay những dịch vụ liên quan. Mục đích của tiêu chuẩn là cung cấp quy
trình đánh giá các rủi ro do sét gây ra cho các công trình xây dựng. Một khi giá trị rủi ro
tính toán cao hơn so với giá trị rủi ro cho phép, quy trình sẽ cho phép lựa chọn và áp
dụng những biện pháp bảo vệ thích hợp để làm giảm rủi ro đến mức bằng hoặc thấp hơn
so với giá trị rủi ro cho phép.
2.1.1.2. Những thiệt hại, tổn thất do sét
- Dòng điện sét là nguồn gốc chủ yếu gây ra những thiệt hại, phân biệt theo vị trí
sét đánh: S1 là sét đánh trực tiếp vào công trình; S2 là sét đánh gần công trình; S3 là sét
đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; S4 là sét đánh gần đường
đường dây dịch vụ kết nối đến công trình.
- Những thiệt hại do sét đánh phụ thuộc vào đặc điểm của công trình bao gồm:
Thiệt hại liên quan đến tổn thương về con người hay động vật do điện giật là D1; thiệt hại
về vật chất là D2; thiệt hại hay sự cố những hệ thống điện, điện tử bên trong công trình
D3

- Mỗi dạng thiệt hại đơn lẽ hay liên quan nhau có thể tạo ra những tổn thất trong
công trình được bảo vệ. Dạng tổn thất bao gồm: Tổn thất về cuộc sống con người L1; tổn
thất những dịch vụ công cộng L2; tổn thất về di sản văn hóa L3; tổn thất về giá trị kinh tế
L4. Các nguồn thiệt hại, dạng thiệt hại và những dạng tổn thất theo vị trí sét đánh trình
bày ở Bảng 21, Phụ lục 1
2.1.1.3. Rủi ro và những thành phần rủi ro
a. Rủi ro:
Loại rủi ro bao gồm: Rủi ro tổn thất về con người là R1; rủi ro tổn thất về dịch vụ
công cộng là R2; rủi ro tổn thất về di sản văn hóa là R3; rủi ro tổn thất về giá trị kinh tế là
R4 .
b. Những thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh trực tiếp vào công trình:
RA là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, điện áp tiếp xúc và
điện áp bước bên trong và bên ngoài công trình trong phạm vi 3m xung quanh những bộ
phận dẫn dòng sét gây tổn thương đến sự sống do điện giật; RB là thành phần rủi ro do sét
đánh trực tiếp vào công trình, phóng điện nguy hiểm bên trong công trình gây ra cháy nổ
gây thiệt hại về vật chất và có thể gây nguy hiểm cho môi trường xung quanh; RC là thành
phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, trường điện từ gây sự cố cho hệ thống
điện, điện tử.
c. Thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh gần công trình:
RM là thành phần rủi ro do sét đánh gần công trình, trường điện từ gây sự cố cho
hệ thống bên trong công trình;
d. Những thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh vào những đường dây dịch vụ kết
nối đến công trình:
RU là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối
đến công trình, điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên trong công trình gây tổn thương về
sự sống do điện giật; RV là thành rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch
NCS: Lê Quang Trung

4

vụ kết nối đến công trình, dòng sét truyền trên những đường dây dịch vụ gây thiệt hại về
vật chất; RW là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết
nối đến công trình, quá áp cảm ứng lan truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào công
trình gây sự cố những hệ thống bên trong công trình.
e. Những thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết
nối với công trình:
RZ là thành phần rủi ro do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối với công
trình, quá áp cảm ứng lan truyền trên đường dây dịch vụ đi vào công trình gây sự cố
những hệ thống bên trong công trình.
2.1.1.4. Tổng hợp những thành phần rủi ro
R1: Rủi ro tổn thất về cuộc sống con người.
R1 = RA1+RB1+RC11)+RM11)+RU1+RV1+RW11)+RZ11)
(2.1)
R2: Rủi ro tổn thất về dịch vụ công cộng.
R2 = RB2 + RC2 + RM2 + RV2 + RW2 + RZ2
(2.2)
R3: Rủi ro tổn thất về di sản văn hóa.
R3 = RB3+ RV3
(2.3)
R4: Rủi ro tổn thất về giá trị kinh tế.
R4 = RA42) + RB4 + RC4 + RM4 + RU42) + RV4 + RW4 + RZ4
(2.4)
2.1.1.5. Đánh giá rủi ro
a. Quy trình:
Quy trình cơ bản để đánh giá rủi ro bao gồm: Xác định công trình cần bảo vệ và
những đặc điểm của nó (kích thước, vị trí, các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có,…),
xác định tất cả những dạng tổn thất trong công trình và những rủi ro tương ứng liên quan
(từ R1 đến R4), d9ánh giá rủi ro cho mỗi dạng tổn thất từ R1 đến R4, d9ánh giá sự cần thiết
bảo vệ bằng cách so sánh các giá trị rủi ro R với giá trị rủi ro chấp nhận được RT.

b. Những yếu tố của công trình cần xem xét khi đánh giá rủi ro:
Những yếu tố của công trình cần được xem xét bao gồm: Chính công trình đó,
những thiết bị lắp đặt bên trong công trình, những đối tượng, tiện ích khác mà công trình
chứa đựng, con người bên trong công trình hay trong phạm vi 3m xung quanh công trình,
sự ảnh hưởng đến môi trường xung quanh do những thiệt hại của công trình khi bị sét
đánh có thể gây ra.
c. Giá trị rủi ro chấp nhận được RT:
Các giá trị rủi ro chấp nhận được RT đại diện, khi sét đánh gây ra tổn thất về con
người, dịch vụ công cộng hay giá trị di sản văn hóa được, Bảng 23 - Phụ lục 1.
Đối với tổn thất về giá trị kinh tế (L4) cần phải so sánh giữa chi phí đầu tư và lợi
ích của các biện pháp bảo vệ để đưa ra giá trị rủi ro cho phép.
d. Những quy trình cụ thể để đánh giá sự cần thiết bảo vệ chống sét:
Cho mỗi dạng rủi ro nên xem xét theo những bước: Xác định những rủi ro thành
phần RX cấu thành nên rủi ro tổng, tính toán, xác định các rủi ro thành phần RX, tính toán
rủi ro tổng R, so sánh rủi ro R với giá trị rủi ro cho phép được RT.
Nếu R ≤ RT, bảo vệ chống sét là không cần thiết.
Nếu R > RT, các biện pháp bảo vệ nên được áp dụng để làm giảm rủi ro R ≤ RT.
2.1.1.6. Xác định những thành phần rủi ro:
a. Biểu thức tính toán rủi ro:
Mỗi thành phần rủi ro RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW và RZ đã nêu trên có thể được
xác định theo biểu thức cơ bản sau:
RX = NX x PX x LX
(2.5)
Trong đó: NX là số sự kiện nguy hiểm do sét gây ra trong năm; PX là xác suất thiệt
hại của công trình; LX là hậu quả thiệt hại.
NCS: Lê Quang Trung

5

b. Những thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình (S1):
1. Thành phần rủi ro liên quan đến tổn thương về con người do điện giật (D1):
RA = ND x PA x LA
(2.6)
- Số lần sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm cho công trình ND có thể
được xác định như sau:
ND = NG x AD x CD x 10-6 (lần/km2/năm)
(2.7)
2
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km /năm); AD là vùng tập trung tương đương của
công trình (m2); CD là hệ số vị trí của công trình, Bảng 1- Phụ lục 1.
- Cho công trình hình khối chữ nhật với chiều dài L, chiều rộng W và chiều cao H đều
tính bằng mét thì vùng tập trung tương đương của công trình được xác định như sau:
AD = L x W+2I x (3H) x (L+W)+π x (3H)2 (m2)
(2.8)
- Giá trị xác suất PA do điện áp tiếp xúc và điện áp bước khi sét đánh vào công trình
gây ra phụ thuộc vào hệ thống bảo vệ chống sét và các biện pháp bảo vệ bổ sung được
cung cấp:
PA = PTA x PB
(2.9)
Trong đó: PTA phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp xúc và
điện áp bước, Bảng 2 - Phụ lục 1; PB phụ thuộc mức độ của hệ thống bảo vệ chống sét
LPL, Bảng 3 - Phụ lục 1.
2. Thành phần rủi ro liên quan đến thiệt hại vật chất (D2):
RB = ND x PB x LB
(2.10)
3. Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong công trình (D3):
RC = ND x PC x LC
(3.11)
- Xác suất thiệt hại PC do sét đánh vào công trình sẽ gây ra sự cố cho những hệ

thống bên trong được xác định như sau:
PC = PSPD x CLD
(2.12)
Trong đó: PSPD phụ thuộc vào sự phối hợp các thiết bị bảo vệ xung (SPD) và mức
độ của hệ thống bảo vệ chống sét LPL, Bảng 4 - Phụ lục 1; CLD là hệ số phụ thuộc vào
biện pháp bảo vệ, nối đất và điều kiện cách ly của đường dây kết nối đến hệ thống bên
trong, Bảng 5- Phụ lục 1.
c. Những thành phần rủi ro do sét đánh gần công trình (S2):
Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong công trình (D3):
RM = NM PM x LM
(2.13)
- NM có thể được xác định như sau:
NM = NG x AM x10-6 (lần/km2/năm)
(2.14)
2
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km /năm); AM là vùng tập trung tương đương sét
đánh gần công trình (m2), được tính trong phạm vi 500m từ chu vi công trình. AM được
tính theo công thức:
AM = 2 x 500 x (L+W) x π x 5002 (m2)
(2.15)
- Xác suất PM được xác định bởi:
PM = PSPD x PMS
(2.16)
Đối với những thiết bị không có khả năng hạn chế hay điện áp chịu xung không được
xem xét thì giả sử PM = 1.
Giá trị PMS được tính theo biểu thức sau:
PMS = (KS1 x KS2 x KS3 x KS4)2
(2.17)
Trong đó: KS1 xét đến hiệu quả che chắn cho công trình của hệ thống bảo vệ chống
sét hoặc các biện pháp bảo vệ tại biên của vùng bảo vệ chống sét 0/1; KS2 xét đến hiệu

quả che chắn cho công trình của hệ thống bảo vệ chống sét hoặc các biện pháp bảo vệ tại
biên của vùng bảo vệ chống sét X/Y (X>0, Y>1); KS3 xét đến đặc tính quyết định bởi
cách đi dây bên trong; KS4 xét đến điện áp chịu xung của thiết bị bảo vệ.
NCS: Lê Quang Trung

6


d. Những thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối
với công trình (S3):
1- Thành phần rủi ro liên quan đến tổn thương về con người do điện giật (D1):
RU = NL x PU x LU
(3.18)
Cho mỗi đường dây, giá trị NL được tính như sau:
NL = NG x AL x Cl x CE x CT x 10-6 (lần/km2/năm)
(2.19)
2
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km /năm); AL là vùng tập trung tương đương do
sét đánh trực tiếp vào đường dây (m2); Cl là hệ số lắp đặt đường dây, Bảng 6 - Phụ lục 1;
CT là hệ số về loại đường dây, Bảng 7 - Phụ lục 1; CE là hệ số môi trường xung quanh,
Bảng 8 - Phụ lục 1.
- Vùng tập trung tương đương AL của đường dây:
AL = 40 x LL (m2)
(2.20)
Trong đó: LL là chiều dài của đường dây tính từ nút sau cùng.
- Giá trị xác suất PU cho ảnh hưởng đến sự sống bên trong công trình do sét đánh
vào đường dây lan truyền vào bên trong công trình phụ thuộc vào đặc điểm hay những
biện pháp bảo vệ của đường dây, giá trị điện áp chịu xung của thiết bị bên trong mà
đường dây kết nối vào.
Giá trị PU được tính theo biểu thức sau:

PU = PTU x PEB x PLD x CLD
(2.21)
Trong đó: PTU phụ thuộc vào những biện pháp bảo vệ chống lại điện áp tiếp xúc
như những thiết bị bảo vệ hay những cảnh báo nguy hiểm,…Bảng 9, Phụ lục 1; PEB phụ
thuộc vào những liên kết đẳng thế và cấp độ bảo vệ chống sét cùng với những SPD được
thiết kế, Bảng 10 - Phụ lục 1; PLD là xác suất xảy ra sự cố hệ thống bên trong do sét đánh
vào đường dây và phụ thuộc vào đặc điểm đường dây Bảng 11 - Phụ lục 1; CLD là hệ số
phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ đường dây, nối đất và điều kiện cách ly của đường dây,
Bảng 5 - Phụ lục 1.
2- Thành phần rủi ro liên quan đến thiệt hại vật chất (D2):
RV = NL x PV x LV
(2.22)
Giá trị xác suất PV do sét đánh vào đường dây dịch vụ đi vào công trình gây thiệt
hại vật chất và nó phụ thuộc vào đặc điểm bảo vệ đường dây, điện áp chịu xung của hệ
thống bên trong kết nối với đường dây, điều kiện cách ly, có hay không lắp đặt những
SPD.
Giá trị PV được tính theo biểu thức sau:
PV = PEB x PLD x CLD
(2.23)
Với giá trị PEB Bảng 10 - Phụ lục 1, PLD Bảng 11- Phụ lục 1; CLD Bảng 5- Phụ lục
1.
3- Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong công trình (D3):
RW = NL x PW x LW
(2.24)
Giá trị xác suất PW do sét đánh vào đường dây dịch vụ đi vào công trình gây ra sự
cố cho những hệ thống bên trong phụ thuộc vào đặc điểm bảo vệ đường dây, điện áp chịu
xung của hệ thống bên trong, điều kiện cách ly, sự phối hợp lắp đặt các SPD.
Giá trị PW được tính theo biểu thức sau:
PW = PSPD x PLD x CLD
(2.25)

Với giá trị PSPD Bảng 4 - Phụ lục 1, PLD Bảng 11 - Phụ lục 1; CLD Bảng 5 -Phụ lục
1.
e. Những thành phần rủi ro do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối đến công
trình (S4):
Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong công trình (D3):
RZ = Nl x PZ x LZ
(2.26)
NCS: Lê Quang Trung

7


Cho mỗi đường dây, giá trị Nl được tính như sau:
Nl = NG x Al x Cl x CT x CE x 10-6 (lần/km2/năm)
(2.27)
2
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km /năm); Al là vùng tập trung tương đương cho
đường dây khi sét đánh xuống đất gần đường dây (m2); Cl là hệ số lắp đặt đường dây,
Bảng 6 - Phụ lục 1; CT là hệ số về loại đường dây, Bảng 7 - Phụ lục 1; CE là hệ số môi
trường xung quanh, Bảng 8 - Phụ lục 1.
Vùng tập trung tương đương Al khi sét đánh gần đường dây được tính như sau:
Al = 4.000 x LL (m2)
(2.28)
Trong đó: LL là chiều dài của đường dây tính từ nút sau cùng.
Xác suất PZ do sét đánh gần những đường dây dịch vụ đi vào công trình gây ra sự
cố cho những hệ thống bên trong phụ thuộc vào đặc điểm bảo vệ đường dây, điện áp chịu
xung của hệ thống bên trong, điều kiện cách ly, sự phối hợp bảo vệ hệ thống SPD được
cung cấp.
Giá trị PZ được tính theo biểu thức sau:
PZ = PSPD x PLI x CLI

(2.29)
Trong đó: PSPD Bảng 4 - Phụ lục 1; CLI Bảng 5 - Phụ lục 1; giá trị xác suất PLI do
sét đánh gần những đường dây dịch vụ đi vào công trình gây ra những sự cố bên trong
phụ thuộc vào đặc điểm của đường dây và thiết bị, Bảng 12 - Phụ lục 1.
f. Tổng hợp những thành phần rủi ro:
Những thành phần rủi ro cho công trình được tổng hợp, Bảng 24 - Phụ lục 1 theo
những dạng thiệt hại và những nguồn thiệt hại khác nhau.
2.1.2. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn AS/NZS 1768
2.1.2.1. Phạm vi
Đánh giá rủi ro theo tiêu chuẩn AS/NZS 1768 [3] có thể áp dụng để quản lí rủi ro
gây ra do phóng điện sét. Mục đích của nội dung đánh giá rủi ro trong tiêu chuẩn là cung
cấp biện pháp để đánh giá rủi ro cho công trình, con người, các thiết bị bên trong hay
những dịch vụ kết nối với công trình. Đánh giá rủi ro có xem xét đến những thiệt hại về
vật chất của công trình và những đối tượng khác bên trong công trình, những thiệt hại và
những sự cố trong các thiết bị, những nguy hiểm tiềm tàng khác từ điện áp tiếp xúc và
điện áp bước có thể gây tổn thương đối với con người và những thiệt hai do cháy nổ do
phóng điện sét gây ra.
Phương pháp đánh giá rủi ro liên quan đến sự so sánh giá trị rủi ro tính toán được
với giá trị rủi ro cho phép. Từ đó, lựa chọn các biện pháp bảo vệ để giảm thiểu rủi ro đến
giới hạn rủi ro cho phép.
2.1.2.2. Các dạng rủi ro do sét
Các loại rủi ro do sét gây ra cho một công trình bao gồm: R1 là rủi ro thiệt hại về
cuộc sống con người; R2 là rủi ro thiệt hại về dịch vụ công cộng; R3 là rủi ro thiệt hại về
di sản văn hóa; R4 là rủi ro thiệt hại về giá trị kinh tế.
2.1.2.3. Giá trị rủi ro chấp nhận được
Đối với mỗi loại rủi ro thiệt hại do sét đánh gây ra, một giá trị rủi ro chấp nhận
được Ra cần phải được xác định cho mỗi loại thiệt hại. Giá trị những rủi ro cho phép chấp
nhận được tiêu biểu Ra, Bảng 29 - Phụ lục 1.
Đối với những thiệt hại về giá trị kinh tế, rủi ro cho phép chấp nhận được, Ra có
thể được xác định bởi chủ sở hữu hoặc người sử dụng công trình, và thường xuyên tham

khảo ý kiến của các nhà thiết kế đề xuất biện pháp bảo vệ chống sét, dựa trên cân nhắc về
chi phí kinh tế và hiệu quả bảo vệ.
2.1.2.4. Thiệt hại do sét
a. Nguyên nhân thiệt hại:
NCS: Lê Quang Trung

8


Những nguyên nhân thiệt hại liên quan đến vị trí sét đánh bao gồm: C1 sét đánh
trực tiếp vào công trình; C2 sét đánh xuống đất gần công trình; C3 là sét đánh trực tiếp
vào các đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; C4 sét đánh gần các đường dây dịch
vụ kết nối đến công trình.
b. Dạng thiệt hại:
Trong thực tế để đánh giá rủi ro, cần phân biệt giữa ba loại thiệt hại cơ bản: D1 là
thiệt hại liên quan đến tổn thương cho con người do điện áp tiếp xúc, điện áp bước hay
phóng điện từ các tia sét; D2 là thiệt hại do cháy, nổ, phá hủy cơ học, sự phát thải các
chất hóa học hay các loại khí do hiệu ứng vật lý từ các kênh sét; D3 là thiệt hại do những
sự cố trong hệ thống điện, điện tử do quá áp sét gây ra.
c. Hậu quả thiệt hại:
Hậu quả sau thiệt hại do sét được xem xét đến các tổn thất: L1 là tổn thất đời sống
con người; L2 là tổn thất trong các dịch vụ công cộng; L3 là tổn thất trong các di sản văn
hóa; L4 là tổn thất về giá trị kinh tế (công trình hay các hoạt động bên trong).
3.1.2.5. Rủi ro do sét
a. Những thành phần rủi ro:
Rủi ro tổng R cấu thành từ tổng các thành phần rủi ro có thể gây ra thiệt hại bao
gồm:
C1 - Sét đánh trực tiếp vào công trình có thể tạo ra:
 Thành phần rủi ro Rh do điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên ngoài công trình,
gây ra điện giật ảnh hưởng đến sự sống (D1).

 Thành phần rủi ro Rs do những ảnh hưởng cơ học hay nhiệt do dòng sét tạo ra hay
những nguy hiểm bởi sự phóng điện sét gây ra cháy, nổ hay những ảnh hưởng cơ, hóa
xảy ra bên trong công trình (D2).
 Thành phần rủi ro Rw do quá áp cho các thiết bị lắp đặt bên trong hay những
đường dây dịch vụ kết nối công trình gây ra lỗi trong các hệ thống điện, điện tử (D3).
C2 - Sét đánh xuống đất gần công trình có thể tạo ra:
 Thành phần rủi ro Rm do quá áp của các hệ thống bên trong và các thiết bị (cảm
ứng do trường điện từ kết hợp với dòng sét) gây ra những sự cố trong hệ thống điện, điện
tử (D3).
C3 - Sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ có thể tạo ra:
 Thành phần rủi ro Rg do điện áp tiếp xúc truyền qua các đường dây dịch vụ gây ra
điện giật ảnh hưởng đến sự sống con người bên trong công trình (D1).
 Thành phần rủi ro Rc do ảnh hưởng cơ học hay nhiệt bao gồm những nguy hiểm
do phóng điện giữa các thiết bị hay các bộ phận lắp đặt bên trong công trình và những
thành phần bằng kim loại (tạo ra ở những điểm ngõ vào của những đường dây đi vào
công trình) gây ra cháy, nổ, những ảnh hưởng cơ, hóa bên trong công trình (D2).
 Thành phần rủi ro Re do quá áp truyền qua đường dây dịch vụ đi vào công trình,
gây ra lỗi cho hệ thống điện, điện tử bên trong (D3).
C4 - Sét đánh xuống đất gần các đường dây dẫn đi vào công trình có thể tạo ra:
 Thành phần rủi ro R1 do quá áp cảm ứng truyền qua đường dây dịch vụ đi vào
công trình, gây ra lỗi cho hệ thống điện, điện tử bên trong (D3).
Ứng với mỗi loại thiệt hại, giá trị rủi ro tổng R do sét gây ra có thể được trình bày
cụ thể như sau:
- Liên quan đến sét đánh:
(2.34)
R=R +R
d

i

Với:
Rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình: Rd = Rh + Rs + Rw
NCS: Lê Quang Trung

(2.35)
9


Rủi ro do sét đánh gián tiếp vào công trình (bao gồm sét đánh trực tiếp và gián tiếp
vào những đường dây dịch vụ đi vào): Ri = Rg + Rc + Rm + Re + Rl
(2.36)
- Liên quan đến thiệt hại:
R = Rt + Rf +Ro
(2.37)
Với:
Rủi ro do điện giật ảnh hưởng đến sự sống (D1): Rt = Rh + Rg
(2.38)
Rủi ro do cháy, nổ, phá hủy cơ học, phát thải hóa học (D2):
Rf = Rs + Rc
(2.39)
Rủi ro do sự cố của hệ thống điện, điện tử bên trong gây ra bởi quá áp sét (D3):
Ro = Rw + R m + R e + Rl
(2.40)
b. Biểu thức tính toán rủi ro:
Mỗi thành phần rủi ro Rx phụ thuộc vào số lượng xuất hiện nguy hiểm Nx, xác xuất
thiệt hại Px và hệ số thiệt hại δx. Giá trị mỗi thành phần rủi ro Rx có thể được tính bởi
công thức tổng quát như sau:
Rx = N x x Px x δ x
(2.41)
Hệ số thiệt hại δx có xét đến dạng thiệt hại, phạm vi các loại thiệt hại, hậu quả của

các ảnh hưởng có thể xảy ra như là hậu quả của sét đánh. Những hệ số thiệt hại liên quan
đến chức năng hay công dụng của công trình và có thể được xác định từ những mối quan
hệ tương đương sau:
c. Những thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình (C1):
1- Thành phần rủi ro Rh
Thành phần rủi ro Rh do điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên ngoài công trình,
gây ra điện giật ảnh hưởng đến sự sống (D1):
Rh = Nd x *Ph x δh
(2.46)
- Số lần sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm cho công trình Nd có thể
được xác định như sau:
Nd = NG x Ad x CD x10-6 (lần/km2/năm)
(2.47)
- Vùng tập trung tương đương sét đánh trực tiếp vào công trình Ad:
Ad = L x W + 6 x H x (L + W) + 9 x π x H2 (m2)
(2.48)
- Giá trị xác suất *Ph do điện áp tiếp xúc và điện áp bước có thể gây ra điện giật cho
con người ở bên ngoài công trình:
*
Ph= k1 x Ph x Ps
(2.49)
2
Trong đó: NG là mật độ sét khu vực (lần/km /năm); Ad là vùng tập trung tương
đương của công trình (m2); CD là hệ số môi trường xét đến những đối tượng xung quanh
công trình; k1=1- E , E là hiệu quả của hệ thống bảo vệ chống sét trong công trình, Bảng
1- Phụ lục 2; Ph là xác suất sét gây ra điện áp tiếp xúc hay điện áp bước nguy hiểm bên
ngoài công trình (Ph=0,01); Ps là xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng
cấu trúc vật liệu công trình, Bảng 2 - Phụ lục 2.
2- Thành phần rủi ro Rs
Thành phần rủi ro Rs do những ảnh hưởng cơ học hoặc nhiệt độ dòng sét tạo ra

hoặc những nguy hiểm bởi sự phóng điện sét gây ra cháy, nổ hay những ảnh hưởng cơ,
hóa xảy ra bên trong công trình (D2):
Rs = Nd x Ps x δf x kh
(2.50)
- Giá trị xác suất Ps được tính như sau:
Ps = kf x pf x (k1 x ps + Pewd)
(2.51)
Xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét gây ra thiệt hại về vật chất:
Pewd = k5 x Petc
(2.52)
Tổng xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét gây ra thiệt hại về vật chất (nếu
Petc > 1, thì chọn giá trị Petc = 1):
NCS: Lê Quang Trung

10


Petc = Pe0 +noh x Pe1 + nug x Pe2
(2.53)
Trong đó: Nd là số lần trung bình sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm
cho công trình; δf là hệ số thiệt hại do cháy; kh là hệ số thiệt hại gia tăng do cháy nổ và
quá áp; kf là hệ số suy giảm cho biện pháp bảo vệ phòng cháy chữa cháy; ps là xác suất
gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng vật liệu công trình; pf là xác suất sét gây ra
phóng điện nguy hiểm dẫn đến cháy nổ; k5 là hệ số suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở
đầu vào những đường dây dịch vụ (Bảng 5, Phụ lục 2); Pe0 là xác suất gây ra phóng điện
nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên ngoài đường dây cấp nguồn; Pe1 là xác suất
gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên ngoài đường dây trên
không kết nối công trình; Pe2 là xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện
pháp bảo vệ bên ngoài đường dây ngầm kết nối công trình.
3-Thành phần rủi ro Rw

Thành phần rủi ro Rw do quá áp cho các thiết bị lắp đặt bên trong hay những
đường dây dịch vụ kết nối công trình gây ra lỗi trong hệ thống điện, điện tử (D3):
Rw = Nd x Pw x δo x kh
(2.54)
Trong đó: Nd là số lần trung bình sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm
cho công trình; δo là hệ số thiệt hại do quá áp; kh là hệ số gia tăng thiệt hại áp dụng do
cháy nổ và quá áp.
Pw = 1 – (1- k1 x Ps x Pi x k2 x k3 x k4 x kw) x (1 - Pwedo)
(2.55)
Trong đó: Pi là xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng bảo vệ đường dây
bên trong, Bảng 3, Phụ lục 2; k2 là hệ số suy giảm phụ thuộc biện pháp cách ly các thiết
bị bên trong (k2=1); k3 là hệ số suy giảm khi có lắp đặt các thiết bị bảo vệ xung ở ngõ vào
các thiết bị được cho trong Bảng 4, Phụ lục 2; k4 là hệ số suy giảm cho sự cách ly thiết bị
ở đầu vào những đường dây dịch vụ (k4=1); kw là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến điện áp
chịu xung của thiết bị (kw=1).
Xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét gây ra quá áp dẫn đến thiệt hại các thiết
bị bên trong:
Pwedo = kw x k2 x k3 x k4 x k5 x Petc
(2.56)
Với Petc là tổng xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét gây ra thiệt hại về vật
chất.
d. Thành phần rủi ro do sét đánh gần công trình (C2):
Thành phần rủi ro Rm do quá áp của các hệ thống bên trong và các thiết bị cảm
ứng do trường điện từ kết hợp với dòng sét gây ra những sự cố thiết bị điện, điện tử trong
hệ thống (D3)
Rm = Nm x Pm x δo x kh
(2.57)
- Số lần trung bình sét đánh gần công trình gây ra những sự cố nguy hiểm cho công
trình Nm có thể được xác định như sau:
Nm = NG x Am x 10-6 (lần/km2/năm)

(2.58)
- Vùng tập trung tương đương bị ảnh hưởng bởi quá áp khi sét đánh gần công trình:
Am = L x W + 2 x 250 x (L + W) + π x 2502 (m2)
(2.59)
- Giá trị xác suất Pm được tính như sau:
Pm = k 1 x k 2 x k 3 x k w x Ps x Pi
(2.60)
2
Trong đó: NG là mật độ sét khu vực (lần/km /năm); δo là hệ số thiệt hại do quá áp;
kh là hệ số gia tăng thiệt hại do cháy nổ và quá áp; k5 là hệ số suy giảm cho thiết bị bảo vệ
xung ở đầu vào những đường dây dịch vụ.
e. Thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công
trình (C3):
1- Thành phần rủi ro Rg
NCS: Lê Quang Trung

11


Thành phần rủi ro Rg do điện áp tiếp xúc truyền qua các đường dây dịch vụ gây ra
điện giật ảnh hưởng đến sự sống con người bên trong công trình (D1).
Rg = Pg x ( Nc1p x Pc1p + Nc1 x Pc1 + Nc2p x Pc2p + Nc2 x Pc2) x δg (2.61)
- Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không Nc1p được xác
định như sau:
Nc1p = NG x Ac1 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm)
(2.62)
- Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không khác Nc1
được xác định như sau:
Nc1 = NG x Ac1 x Ct1 x Cs (lần/km2/năm)
(2.63)

- Vùng tập trung tương đương cho đường dây trên không Ac1:
Ac1 = 2 x Dc1 x Lc1 (m2)
(2.64)
Dc1 = 3 x Hc1 (m)
(2.65)
- Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm Nc2p được xác định
như sau:
Nc2p = NG x Ac2 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm)
(2.66)
- Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ đi ngầm khác Nc2
được xác định như sau:
Nc2 = NG x Ac2 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm)
(2.67)
- Vùng tập trung tương đương cho đường dây dịch vụ đi ngầm khác Ac2:
Ac2 = 2 x Dc2 x Lc2 (m2)
(2.68)
Dc 2  0, 2. 2 (m)
(2.69)
- Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không:
Pc1p = nohp x k5 x Peo
(2.70)
- Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không:
Pc1 = noh x k5 x Pe1
(2.71)
- Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm:
Pc2p = nugp x k5 x Peo
(2.72)
- Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ đi ngầm:
Pc2 = nug x k5 x Pe2
(2.73)

Trong đó: NG là mật độ sét khu vực (lần/km2/năm); Ct0 là hệ số hiệu chỉnh khi có
sử dụng máy biến áp đối với cáp nguồn; Ct1 là hệ số hiệu chỉnh khi có sử dụng máy biến
áp đối với những đường dây trên không khác; Cs là hệ số mật độ dây dẫn; Lc1 là chiều dài
đường dây dịch vụ trên không (m); Lc2 là chiều dài đường dây dịch vụ đi ngầm (m); 2 là
điện trở suất đất khu vực (Ωm); Hc1 là độ cao đường dây dịch vụ trên không (m); nugp là
số lượng đường dây điện đi ngầm kết nối đến công trình; noh là số lượng đường dây trên
không khác kết nối đến công trình; Pg là xác suất sét gây ra điện áp tiếp xúc hay điện áp
bước nguy hiểm bên trong công trình; δg là hệ số thiệt hại do điện áp tiếp xúc và điện áp
bước bên trong công trình.
2- Thành phần rủi ro Rc
Thành phần rủi ro Rc do những ảnh hưởng cơ học hay nhiệt bao gồm những nguy
hiểm do phóng điện giữa những thiết bị hay các bộ phận lắp đặt bên trong công trình và
những thành phần bằng kim loại (tạo ra ở những điểm ngõ vào của những đường dây đi
vào công trình) gây ra cháy, nổ, những ảnh hưởng cơ, hóa bên trong công trình (D2).
Rc1 = kf x pf x (Nc1p x Pc1p + Nc1 x Pc1 + Nc2p x Pc2p + Nc2 x Pc2) x δo x kh
(2.74)
3- Thành phần rủi ro Re
Thành phần rủi ro Re do quá áp truyền qua đường dây dịch vụ đi vào công trình,
gây ra lỗi cho hệ các hệ thống điện, điện tử bên trong (D3).
Re1 = kw x k2 x k3 x k4 x ( Nc1p x Pc1p + Nc1 x Pc1 + Nc2p x Pc2p + Nc2 x Pc2) x δo x kh (2.75)
NCS: Lê Quang Trung

12


f. Thành phần rủi ro do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình
(C4):
Thành phần rủi ro Rl do quá áp cảm ứng truyền qua đường dây dịch vụ đi vào công
trình, gây ra lỗi cho hệ thống điện, điện tử bên trong (D3):
Rl = ( Nl1p x Pi1p + Nl1 x Pi1 + Nl2p x Pi2p + Nl2 x Pi2) x δo x kh (2.76)

Trong đó:
- Số lần trung bình sét đánh gần đường dây điện trên không có thể gây ra những quá
áp cảm ứng nguy hiểm:
Nl1p = NG x Al1 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm)
(2.77)
- Số lần trung bình sét đánh gần đường dây dịch vụ trên không có thể gây ra những
quá áp cảm ứng nguy hiểm:
Nl1 = NG x Al1 x Ct1 x Cs (lần/km2/năm)
(2.78)
- Số lần trung bình sét đánh gần đường dây điện đi ngầm có thể gây ra những quá áp
cảm ứng nguy hiểm:
Nl2p = NG x Ac2 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm)
(2.79)
- Số lần trung bình sét đánh gần đường dây dịch vụ đi ngầm có thể gây ra những quá
áp cảm ứng nguy hiểm:
Nl2 = NG x Al2 x Ct2 x Cs (lần/km2/năm)
(2.80)
- Vùng tập trung tương đương do sét đánh gần những đường dây trên không có thể
gây ra những quá áp nguy hiểm:
Al1 = 2 x Dl1 x L1 (m2)
(2.81)
Dl1 = 500 x 1 (m)
(2.82)
- Vùng tập trung tương đương do sét đánh gần những đường dây đi ngầm có thể gây
ra những quá áp nguy hiểm:
Al2 = 2 x Dl2 x L2 (m2)
(2.83)
Dl2 = 250 x 2 (m)
(2.84)
- Xác suất sét đánh gần những đường dây điện trên không có thể gây ra những quá áp

cảm ứng nguy hiểm:
Pi1p = nohp x kw x k2 x k3 x k4 x k5 x pe0
(2.85)
- Xác suất sét đánh gần những đường dây dịch vụ trên không có thể gây ra những quá
áp cảm ứng nguy hiểm:
Pi1 = nohp x kw x k2 x k3 x k4 x k5 x pe1
(2.86)
- Xác suất sét đánh gần những đường dây điện đi ngầm có thể gây ra những quá áp
cảm ứng nguy hiểm:
Pi2p = nugp x kw x k2 x k3 x k4 x k5 x pe0
(2.87)
- Xác suất sét đánh gần những đường dây dịch vụ đi ngầm có thể gây ra những quá
áp cảm ứng nguy hiểm:
Pi2 = nug x kw x k2 x k3 x k4 x k5 x pe2
(2.88)
2.1.2.6. Phương pháp đánh giá, quản lí rủi ro
a. Phương pháp đánh giá rủi ro:
1- Xác định công trình hay tiện ích cần được bảo vệ.
2- Xác định tất cả các yếu tố vật chất khác có liên quan, các hệ số về môi trường và các
hệ số lắp đặt dịch vụ áp dụng cho công trình.
3- Xác định tất cả các loại thiệt hại liên quan đến công trình.
4- Cho mỗi thiệt hại liên quan đến công trình, xác định những hệ số thiệt hại δx liên quan
và những hệ số nguy hiểm đặc biệt.
5- Cho mỗi thiệt hại liên quan đến công trình, xác định rủi ro lớn nhất cho phép Ra.
6- Cho mỗi thiệt hại liên quan đến công trình, tính toán rủi ro do sét:
i. Xác định các thành phần cấu thành rủi ro Rx.
NCS: Lê Quang Trung
13

ii. Tính toán xác định những thành phần rủi ro Rx.
iii. Tính toán rủi ro tổng R do sét gây ra.
7- So sánh giá trị rủi ro tổng R với giá trị rủi ro cho phép Ra ứng với mỗi loại thiệt hại
liên quan đến công trình.
Nếu R  Ra (cho mỗi thiệt hại liên quan đến công trình) không cần đề xuất bảo vệ
chống sét.
Nếu R  Ra (cho bất kì loại thiệt hại liên quan đến công trình) cần phải xem xét đề
xuất giải pháp trang bị các biện pháp bảo vệ chống sét.
b. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp nếu Rd > Ra:
Khi rủi ro do sét đánh trực tiếp cao hơn giá trị rủi ro cho phép (Rd > Ra), công
trình nên áp dụng các biện pháp bảo vệ chống sét đánh trực tiếp, với một hệ thống bảo vệ
chống sét (LPS) được thiết kế và lắp đặt thích hợp.
Để xác định mức độ bảo vệ cần thiết, tính toán cuối cùng cho bảo vệ công trình có
thể được lặp đi lặp lại liên tục cho các mức độ bảo vệ cấp IV, III, II, I cho đến khi thỏa
điều kiện Rd < Ra. Nếu một LPS có mức độ bảo vệ cấp I không thể đáp ứng điều kiện
này, cần xem xét tăng cường các thiết bị bảo vệ xung trên tất cả các các đường dây dịch
vụ (ví dụ như đường dây điện, viễn thông, cáp đồng trục) tại điểm đầu vào công trình
hoặc các biện pháp bảo vệ cụ thể khác theo giá trị của các thành phần rủi ro. Có thể bao
gồm các biện pháp như sau:
1- Các biện pháp hạn chế điện áp tiếp xúc và điện áp bước;
2- Các biện pháp hạn chế sự cháy lan;
3- Các biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của quá áp cảm ứng (ví dụ: lắp đặt, phối
hợp các thiết bị bảo vệ xung, sử dụng máy biến áp cách ly);
4- Các biện pháp giảm tỷ lệ các sự cố phóng điện nguy hiểm.
c. Bảo vệ chống sét đánh gián tiếp nếu Rd ≤ Ri nhưng Ri > Ra:
Khi Rd ≤ Ri thì công trình được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. Tuy nhiên, rủi ro
do sét đánh gián tiếp lớn hơn rủi ro cho phép (Ri > Ra) thì công trình cần được bảo vệ
chống lại những ảnh hưởng do sét đánh gián tiếp.
Các biện pháp bảo vệ có thể bao gồm:
1- Áp dụng các biện pháp bảo vệ xung hợp lí trên tất cả các đường dây dịch vụ (cáp điện,

viễn thông, cáp đồng trục) ở các ngõ vào công trình (bảo vệ xung sơ cấp ở ngõ vào).
2- Áp dụng các biện pháp bảo vệ xung hợp lí trên tất cả các ngõ vào thiết bị (bảo vệ xung
thứ cấp ở thiết bị).
d. Kiểm tra cuối cùng nếu Rd + Ri >Ra:
Khi Rd ≤ Ra và Ri ≤ Ra vẫn còn có khả năng rủi ro tổng R = Rd + Ri > Ra.
Trong trường hợp này, công trình không đòi hỏi bất kỳ sự bảo vệ cụ thể chống sét
đánh trực tiếp hoặc chống quá áp do sét đánh gần đó hay sét lan truyền qua các đường
dây dịch vụ đi vào.
Tuy nhiên, do R > Ra, các biện pháp bảo vệ cần được xem xét giảm thiểu một hoặc
nhiều hơn các thành phần rủi ro để giảm rủi ro tổng R ≤ Ra. Những thông số quan trọng
cần phải được xác định để xác định được các biện pháp hiệu quả nhất nhằm làm giảm rủi
ro R.
Cho mỗi dạng thiệt hại sẽ có các biện pháp bảo vệ riêng lẻ hay kết hợp, để thỏa
điều kiện R ≤ Ra.
Những biện pháp bảo vệ làm cho R ≤ Ra cho tất cả các loại tổn thất phải được xác
định và áp dụng cùng với việc xem xét các vấn đề kỹ thuật và kinh tế liên quan.
2.1.3. Hệ số che chắn và số lần sét đánh vào đường dây trên không theo tiêu chuẩn
IEEE 1410
NCS: Lê Quang Trung

14


Sét có thể gây ra những sự cố ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy của đường dây
trên không, đặc biệt nếu các cột điện cao hơn những đối tượng xung quanh gần đường
dây. Số lần sét đánh vào đường dây trên không được xác định theo biểu thức:
N  Ng (

28h 0,6  b (lần/km2/năm)
)

10

(2.89)

Trong đó: N là số lần sét đánh vào đường dây trên không (lần/km2/năm); Ng là mật độ sét
đánh xuống đất khu vực đường dây đi qua (lần/km2/năm); h là chiều cao của dây dẫn trên
đỉnh cột (m); b là khoảng cách giữa hai dây pha ngoài cùng (m).
Khả năng sét đánh vào đường dây phụ thuộc đáng kể vào những đối tượng (cây
cối, các công trình xây dựng) nằm dọc theo đường dây. Sự ảnh hưởng của các đối tượng
ở gần đường dây đến số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây trên không được thể hiện
thông qua hệ số che chắn Sf, hệ số Sf được xác định dựa vào khoảng cách từ đường dây
nguồn ngoài đến đối tượng che chắn dựa vào Hình 2.1. Khi đó, số lần sét đánh vào đường
dây phân phối trên không NS (lần/km2/năm) có xét đến hệ số che chắn được trình bày bởi
biểu thức:
28h 0,6  b
Ns  N(1  S f )  Ng (
)(1  S f )  N gC f
10

Với Cf là hệ số đường dây liên quan đến vật che chắn xung quanh
Cf = (28h-0,6+b).(1-Sf).10-1

(2.90)
(2.91)

Hình 2.1: Hệ số che chắn bởi những đối tượng gần đường dây trên không [6]
2.2. Phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
2.2.1. Đặt vấn đề cải tiến
Trong các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro như đã đề cập ở mục 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3, thì mỗi
tiêu chuẩn về đánh giá rủi ro lại có những ưu điểm, cách tiếp cận đánh giá rủi ro theo

những hướng khác nhau.
 IEC 62305-2 là tiêu chuẩn quốc tế có mức độ tính toán đánh giá rủi ro tổng
quát hơn, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng công trình khác nhau tại các vùng miền
khác nhau. Tuy nhiên, trong quá trình tính toán đánh giá rủi ro tiêu chuẩn IEC 62305-2
[1] có một số hệ số trong tiêu chuẩn được truy xuất từ các bảng tra, chưa xem xét chi tiết
ở một số thông số đầu vào mà tiêu chuẩn khác có xem xét, cụ thể như: Xác suất gây
phóng điện phụ thuộc dạng vật liệu xây dựng [3]; số lượng đường dây dịch vụ kết nối đến
công trình [3] và hệ số liên quan đặc tính của đường dây (chiều cao cột điện lắp đặt
đường dây, khoảng cách giữa 2 dây pha ngoài cùng) có xét đến đối tượng che chắn xung
quanh đường dây [6].
 Tiêu chuẩn AS/NZS 1768 [3] được xây dựng dựa trên các nguyên tắc về quản
lý rủi ro do sét gây ra theo tiêu chuẩn IEC 61662 nhưng đã được đơn giản hóa, giảm số
lượng các thông số đầu vào nên phương pháp tính toán đơn giản, vì đây là tiêu chuẩn áp
NCS: Lê Quang Trung

15


dụng cho quốc gia. Tuy nhiên, trong tính toán rủi ro của tiêu chuẩn có một số thành phần
tính toán được tính toán chi tiết đối với các loại công trình xây dựng có xem xét đến các
loại vật liệu xây dựng công trình khác nhau và số lượng đường dây dịch vụ kết nối công
trình.
 Tiêu chuẩn IEEE 1410 [6] là tiêu chuẩn của hiệp hội các kỹ sư điện điện tử
Hoa Kỳ, khi tính toán đến số lần sét đánh vào đường dây nguồn thì có xét đến đặc điểm
của đường dây (chiều cao cột điện lắp đặt đường dây, khoảng cách giữa 2 dây pha ngoài
cùng), đối tượng che chắn xung quanh đường dây.
Với các phân tích nêu trên, nhận thấy phương pháp tính toán rủi ro thiệt do sét
theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 [1] có tính phổ biến hơn, mang tầm quốc tế so với hai tiêu
chuẩn còn lại. Chính vì vậy, tiêu chuẩn IEC62305-2 được chọn là cơ sở để nghiên cứu đề
xuất phương pháp cải tiến tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét.

2.2.2 Xác định giá trị các hệ số có mức độ tính toán chi tiết được tham chiếu và đề
xuất từ tiêu chuẩn AS/NZS 1768 và IEEE 1410.
2.2.2.1. Hệ số xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng vật liệu xây dựng khi
tính xác suất PA cho thành phần rủi ro RA
 Trong tiêu chuẩn [1], khi tính toán thành phần rủi ro liên quan đến tổn thương sinh
vật hoặc sự sống của con người bởi điện giật do sét đánh vào công trình RA. Giá trị xác
suất nguy hiểm đến sự sống bởi điện áp bước và điện áp tiếp xúc do sét đánh tới công
trình PA chỉ xét đến hai thành phần:
- PTA là xác suất phụ thuộc biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp xúc và điện
áp bước, truy xuất ở Bảng 2 - Phụ lục 1.
- Pb là xác suất khi sét đánh vào công trình gây thiệt hại về vật chất phụ thuộc cấp
độ bảo vệ chống sét, truy xuất ở Bảng 3 - Phụ lục 1. Giá trị xác suất PA được tính theo
biểu thức (2.9).
 Trong tiêu chuẩn [3], khi tính toán thành phần rủi ro nguy hiểm bởi điện áp bước
và điện áp tiếp xúc đến sinh vật hoặc sự sống của con người bên ngoài công trình do sét
đánh trực tiếp vào công trình Rh (Rh tương đương với thành phần rủi ro RA trong tiêu
chuẩn [1]). Giá trị xác suất nguy hiểm bởi điện áp bước và điện áp tiếp xúc do sét đánh
trực tiếp tới công trình Ph (Ph tương đương với xác suất PA trong tiêu chuẩn [1]) nhưng
xét đến ba thành phần (ngoài 2 thành phần tương đương tính toán PA [1] thì có xét đến
thành phần Ps, cụ thể:
Ph là hệ số xác suất phụ thuộc biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp xúc và
điện áp bước (Ph = PTA trong tiêu chuẩn [1]);
- k1 là hệ số phụ thuộc cấp độ bảo vệ hệ thống chống sét khi sét đánh vào công trình
gây thiệt hại về vật chất (hệ số k1 = PB trong tiêu chuẩn [1]) với k1=1- E và E là hệ số về
hiệu quả của hệ thống bảo vệ chống sét trong công trình, giá trị E Bảng 1- Phụ lục 2;
- Ps là hệ số xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng vật liệu xây dựng
công trình (giá trị Ps, Bảng 2 - Phụ lục 2. Giá trị xác suất Ph được xác định như ở biểu
thức (2.49)..
Qua nội dung phân tích cụ thể của tiêu chuẩn [1] và [3], khi sét đánh trực tiếp vào
công trình thì vật liệu xây dựng của công trình cũng là một trong những yếu tố quan trọng

ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ rủi ro gây ra tổn thương ảnh hưởng đến sự sống của con
người bên trong công trình, việc tính toán giá trị xác suất PA cho rủi ro thành phần RA
trong tiêu chuẩn [1] thì cần chi tiết hóa thêm hệ số thành phần xác suất gây phóng điện
nguy hiểm phụ thuộc dạng vật liệu xây dựng công trình Ps được tham chiếu từ tiêu chuẩn
[3]. Giá trị xác suất PA được xác định theo biểu thức sau:
PA = PTA x PB x Ps
(2.92)
NCS: Lê Quang Trung

16


Trong biểu thức (2.92) giá trị PTA được xác định theo Bảng 2, Phụ lục 1, giá trị PB
được xác định, Bảng 3 - Phụ lục 1, giá trị Ps được xác định, Bảng 2 - Phụ lục 2.
2.2.2.2. Hệ số che chắn khi tính số lần sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào đường dây dịch
vụ kết nối đến công trình
Trong tiêu chuẩn [1], khi tính số lần sét đánh trực tiếp NL như biểu thức (2.19) và
số lần sét đánh gián tiếp Nl như biểu thức (2.27) cho những đường dây dịch vụ trên không
đã đề cập đến hệ số lắp đặt đường dây Cl, hệ số dạng đường dây CT và hệ số môi trường
xung quanh đường dây CE được truy xuất từ bảng tra (Bảng 8 - Phụ lục 1) phụ thuộc vào
đường dây được lắp đặt ở nông thôn hay ngoại ô, đô thị hay đô thị có công trình xung
quanh cao hơn 20m.
Trong tiêu chuẩn IEEE 1410 [6] khi tính số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây
dịch vụ được xác định theo biểu thức (2.90) có xét đến mật độ sét, cách lắp đặt đường
dây nguồn và các thành phần đối tượng che chắn gần đường dây nguồn. Trong đó, Cf là
hệ số cách lắp đặt đường dây nguồn và các thành phần đối tượng che chắn gần đường dây
nguồn được xác định theo biểu thức (2.91).
Dựa trên nội dung phân tích giá trị hệ số CE của tiêu chuẩn [1] và giá trị hệ số Cf
của tiêu chuẩn [6], về ý nghĩa tính toán của 2 hệ số này là giống nhau nhưng giá trị Cf
trong tiêu chuẩn [6] tính toán chi tiết và phù hợp với điều kiện thực tế của đường dây

nguồn hơn so với giá trị CE tra từ bảng tra. Chính vì vậy, để tính toán số lần sét đánh trực
tiếp và gián tiếp vào đường dây nguồn phù hợp với điều kiện thực tế tại nơi lắp đặt đường
dây thì hệ số CE được đề xuất bởi hệ số Cf có mức độ tính toán chi tiết ở biểu thức (3.91)
được tham chiếu từ tiêu chuẩn [6] để thay vào biểu thức (3.19) và (3.27) để tính:
Số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không được xác định bằng
biểu thức (2.93):
NL = NG x AL x Cl x Cf x CT x 10-6 (lần/km2/năm)
(2.93)
Số lần sét đánh gián tiếp vào đường dây dịch vụ trên không được xác định bằng
biểu thức (2.94):
Nl = NG x Al x Cl x Cf x CT x 10-6 (lần/km2/năm)
(2.94)
2.2.2.3. Số lượng đường dây dịch vụ khi tính những hệ số xác suất liên quan đến sét đánh
trực tiếp và gián tiếp vào đường dây dịch vụ kết nối đến công trình
Trong tiêu chuẩn [1], khi tính toán rủi ro liên quan đến tổn thương sinh vật do điện
giật khi sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình cho thành
phần rủi ro RU. Giá trị xác suất sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ gây ra
quá áp lan truyền đi vào công trình gây ra tổn thương đến sự sống con người PU, giá trị
xác suất PU được tính theo biểu thức (2.21).
Khi tính toán rủi ro liên quan đến thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào
những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình thành phần rủi ro RV. Trong tiêu chuẩn
[1], giá trị xác suất sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ gây ra thiệt hại về vật
chất PV, giá trị xác suất PV được tính theo biểu thức (2.23).
Tương tự khi tính rủi ro liên quan đến hư hỏng các hệ thống bên trong khi sét đánh
trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình thành phần rủi ro RW. Giá
trị xác suất sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ gây ra hư hỏng các hệ thống
bên trong PW, giá trị xác suất PW được tính theo biểu thức (2.25).
Và khi tính rủi ro liên quan đến hư hỏng các hệ thống bên trong khi sét đánh gần
những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình thành phần rủi ro RZ, Giá trị xác suất sét
đánh gần những đường dây dịch vụ gây ra hư hỏng các hệ thống bên trong PZ , giá trị xác

suất PZ được tính theo biểu thức (2.29).
Trong khi đó, trong tiêu chuẩn [3], khi tính những thành phần rủi ro gây ra do sét
đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào những đường dây dịch vụ gây ra quá áp lan truyền trên
NCS: Lê Quang Trung

17


những đường dây dịch vụ đi vào công trình: Rủi ro thành phần Rg liên quan đến tổn
thương đến sự sống (Rg tương đương thành phần rủi ro RU trong tiêu chuẩn [1]); rủi ro
thành phần Rc liên quan đến thiệt hại về vật chất (Rc tương đương thành phần rủi ro PV
trong tiêu chuẩn [1]); rủi ro thành phần Re liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong
do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ (Re tương đương thành phần rủi ro RW
trong tiêu chuẩn [1]); rủi ro thành phần Rl liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong
do sét đánh gián tiếp vào những đường dây dịch vụ (Rl tương đương thành phần rủi ro RZ
trong tiêu chuẩn [1]). Những xác suất sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào những đường
dây dịch vụ gây ra quá áp lan truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào công trình có
xét đến số lượng đường dây dịch vụ trên không noh hay số lượng đường dây dịch vụ đi
ngầm nug kết nối đến công trình như biểu thức (2.70), (2.71), (2.72), (2.73).
Do đó, nếu có nhiều đường dây dịch vụ kết nối đến công trình theo những tuyến
riêng biệt thì xác suất sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào những đường dây dịch vụ sẽ
gây ra quá áp sét lan truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào công trình và những rủi
ro thiệt hại do sét sẽ khác nhau. Để tính toán có độ chi tiết hơn theo điều kiện thực tế, các
giá trị tính toán PU, PV, PW và PZ cho các rủi ro thành phần trong tiêu chuẩn [1] cần phải
xem xét đến số lượng đường dây dịch vụ kết nối vào công trình [3] và tính toán được đề
xuất như sau:
PU/oh = PTU x PEB x PLD x CLD x noh
(2.95)
PV/oh = PEB x PLD x CLD x noh
(2.96)

PW/oh = PSPD x PLD x CLD x noh
(2.97)
Pz/oh = PSPD x PLI x CLI x noh
(2.98)
Biểu thức tính các xác suất PU, PV, PW và PZ cho đường dây ngầm như sau:
PU/ug = PTU x PEB x PLD x CLD x nug
(2.99)
PV/ug = PEB x PLD x CLD x nug
(2.100)
PW/ug = PSPD x PLD x CLD x nug
(2.111)
Pz/ug= PSPD x PLI x CLI x nug
(2.102)
Các hệ số PTU, PEB, PLD và CLD được xác định như trong tiêu chuẩn [1]; noh là số
lượng đường dây dịch vụ trên không và nug là số lượng đường dây dịch vụ đi ngầm kết
nối đến công trình xác định trong tiêu chuẩn [3].
2.2.2.4. Bảng liệt kê các hệ số cải tiến
Bảng 2.1: Liệt kê các hệ số cải tiến

NCS: Lê Quang Trung

18


2.2.3. Lưu đồ đánh giá rủi ro
Xác định đặc điểm công trình và thông số
công trình cần bảo vệ

Xác định thành phần rủi ro liên quan đến công trình

Cho mỗi dạng tổn thất xác định giá trị rủi ro chấp
nhận được RT tương ứng

Tính toán rủi ro cho các thành phần R=RD+RI

Đúng
Đúng

Công trình được bảo vệ

R < RT
Sai
Sai
Lựa chọn thiết bị bảo vệ thích hợp để giảm rủi ro
thành phần R

Hình 2.2: Lưu đồ đánh giá rủi ro
2.2.4. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho công trình mẫu
2.2.4.1. Thông số cơ bản về công trình mẫu
Tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho công trình là tòa nhà ở khu vực thành
phố Hồ Chí Minh, kích thước 20×15×35m, mật độ sét khu vực là 12(lần/km2/năm), không
có công trình khác lân cận. Đường dây điện cấp nguồn có chiều dài 200m đi trên không, cáp
viễn thông có chiều dài 1000m được đi ngầm.

H = 35m

Đường dây điện (trên không)

LP = 200m

W = 15m

Đường dây viễn thông (đi ngầm)
LT = 1000m

Hình 2.3: Công trình cần đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
2.2.4.2. Kết quả tính toán đánh giá rủi ro
Các bước tính toán rủi ro thiệt hai do sét cho cấu trúc công trình mẫu theo tiêu chuẩn [1]
và phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro được đề xuất, kết quả tính toán trình bày trong Bảng
2.2
NCS: Lê Quang Trung

19


Bảng 2.2: Tổng hợp các kết quả đánh giá rủi ro
Tiêu chuẩn
Phương pháp cải
IEC – 62305 [1]
tiến đề xuất

Dạng rủi ro
Thiệt hại về con
người R1
Thiệt hại về giá trị
kinh tế R4

3,75.10-5

Sai số giữa 2 tiêu

chuẩn %

3,256.10-5

13%

0,227

11%

0,255

2.2.5. Phần mềm đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
Chương trình tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét LIRISAS có giao diện như
Hình 4 được xây dựng trên cơ sở áp dụng các thông số tối ưu đánh giá rủi ro trên cơ sở tiêu
chuẩn [1] với các đề xuất cải tiến như trong Bảng 2.1. Chương trình cho phép người sử dụng
nhập vào những thông số cần thiết liên quan đến công trình, chương trình sẽ tính toán kết
quả những giá trị rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho công trình.
CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT LIRISAS
Phương pháp cải tiến theo tiêu chuẩn IEC-62305
Kích thước cấu trúc và các yếu tố môi trường
Chiều dài (m)

20

Chiều rộng (m)

15

Chiều dài (m)

Chiều cao (m)

35

Số lượng đường dây

Mật độ sét khu vực (lần/km2 /năm)

12

Cách lắp đặt

Môi trường xung quanh cấu trúc

Cô lập

Đường dây dịch vụ

Các dạng rủi ro

Đường dây điện

Thiệt hại về con người
200
1
Trên không

Loại đường dây

Dạng cấu trúc thiệt hại về con người

Tất cả

Dạng cấu trúc thiệt hại về vật chất

Công nghiệp

Dạng cấu trúc thiệt hại hệ thống bên trong

Không xem xét

Hạ thế/viễn thông

Thiệt hại về dịch vụ
Biện pháp nối đất, cách ly theo IEC 62305-4

Không có

Đặc điểm của cấu trúc và các biện pháp bảo vệ
Bảo vệ đường dây bên trong cấu trúc
Vật liệu xây dựng cấu trúc

Gạch ceramic

Rủi ro cháy

Thấp

Không xem xét

Dạng cấu trúc thiệt hại hệ thống bên trong

Không xem xét

Không có che chắn

Bêtông cốt thé p

Vật liệu sàn

Dạng cấu trúc thiệt hại về vật chất

Đường dây viễn thông
Chiều dài (m)
Biện pháp bảo vệ phòng cháy

Không có

Xác suất phóng điện sét gây cháy

Mức thấp

Số lượng đường dây

Thiệt hại về giá trị kinh tế

Không có
Thấp

Tất cả

Dạng cấu trúc thiệt hại về vật chất

Thương mại

Dạng cấu trúc thiệt hại hệ thống bên trong

Trường học, thương mại

Không có

Không có

Bảo vệ đường dây bên trong cấu trúc
Cấp độ SPD được thiết kế

Dạng cấu trúc thiệt hại về vật nuôi
Hạ thế/viễn thông

Biện pháp nối đất, cách ly theo IEC 62305-4

Cấp độ bảo vệ chống sét

Không xem xét

Đi ngầm

Loại đường dây
Mức độ hoản sợ khi có sự cố

Dạng cấu trúc thiệt hại về vật chất

1

Cách lắp đặt
Hệ số suy giảm phòng cháy

Thiệt hại về di sản văn hóa
1000

Không có che chắn

Không có

SPD ở ngõ vào đường dây dịch vụ

Không có

SPD ở ngõ vào thiết bị

Không có

Kết quả tính toán mức độ rủi ro

Giá trị rủi ro tính toán
Giá trị rủi ro chấp nhận được

Thiệt hại về con người

Thiệt hại về dịch vụ

3.25678E-05

0

Thiệt hại về di sản văn hóa
0

Thiệt hại về giá trị kinh tế
0.2276893

0.00001

0.001

0.0001

0.001

Hình 2.4: Giao diện chương trình tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét LIRISAS
2.3. Kết luận
Trên cơ sở phương pháp tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC
62305-2, phương pháp cải tiến có mức độ chi tiết hơn, trong tính toán có xem xét đến yếu tố:
Xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng công trình, số lượng đường
dây dịch vụ kết nối đến công trình, xét đến cách lắp đặt đường dây và đối tượng che chắn
dọc đường dây cấp nguồn kết nối đến công trình. Kết quả tính toán với công trình mẫu cho
thấy có sự khác biệt đáng kể về giá trị thiệt hại về con người R1 (thấp hơn khoảng 13%), và
giá trị thiệt hại về kinh tế R4 (thấp hơn khoảng 11%).
NCS: Lê Quang Trung

20


Chương 3

MÔ HÌNH CẢI TIẾN MÁY PHÁT XUNG SÉT
VÀ THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP
3.1. Mô hình máy phát xung sét
3.1.1. Đặt vấn đề cải tiến
Đến thời điểm hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế về
mô hình máy phát xung sét nhưng chỉ tập trung cho từng dạng xung sét riêng lẽ và có sai số
tương đối lớn so với các xung sét tiêu chuẩn. Trong khi đó, việc kiểm tra các loại thiết bị
chống sét trên đường nguồn hạ áp cần thực hiện với nhiều dạng xung dòng sét khác nhau. Vì
vậy, việc nghiên cứu đề xuất một mô hình máy phát xung sét cải tiến tạo ra nhiều dạng xung
dòng sét khác nhau, có độ chính xác cao so với các xung sét chuẩn nhằm tạo thuận lợi trong
việc sử dụng kiểm tra thiết bị là cần thiết.
3.1.2. Mô hình toán
3.1.2.1. Mô hình hàm toán của Heidler
Phương trình Heidler được sử dụng để mô tả xung dòng sét [57]:
I

i(t) = η0

(t/τ1 )10
1+(t/τ1 )10

e(−t/τ2 )

(3.1)

Trong đó: I0 là giá trị dòng điện đỉnh (kA); τ1 là hằng số thời gian tăng của dòng điện
(μs); τ2 là hằng số thời gian suy giảm của dòng điện (μs); η là hệ số hiệu chỉnh giá trị của
dòng điện đỉnh.
Các thông số τ1, τ2 và η được xác định theo thời gian tăng tds và thời gian suy giảm ts
của dạng xung dòng điện sét.
Thời gian tăng và suy giảm của dạng xung dòng điện sét được quy định theo tiêu
chuẩn như sau:
tds = 1,25(t2 – t1)
(3.2)
ts = t5 – t1+0.1tds
(3.3)
3.1.2.2. Xác định thông số cho phương trình Heidler
Dòng điện được coi là tích số của hai hàm đáp ứng về thời gian (hàm thời gian tăng
x(t) và hàm thời gian suy giảm y(t)). Lập hàm của dòng điện như sau [64]:
i(t) = I0.x(t).y(t)
(3.4)
trong đó: x(t) =

(t/τ1 )10
1+(t/τ1 )10

y(t) = e(−t/τ2 )

Áp dụng phương pháp xấp xỉ trong thời gian xung dòng điện tăng, giá trị của hàm
dòng điện suy giảm y(t) =1. Tương tự, khi dòng điện suy giảm, giá trị của hàm dòng điện
tăng x(t) =1 [64].
Trong quá trình dòng điện tăng (giai đoạn đầu sóng), phương trình (3.1) có dạng:
I

i(t)= η0

(t/τ1 )10
1+(t/τ1 )10

e(−t/τ2)

(3.5)

Tại thời gian t = t1 giá trị dòng điện i(t) = 0,1I0, suy ra:

NCS: Lê Quang Trung

21


 t1 / τ1 10  0,1  0,9 t / τ 10  0,1
 1 1
 t1 / τ1 10  1

(3.6)
(3.7)

Suy ra:
t1  1 / 9.τ1
và tại t = t2 giá trị dòng điện i(t) = 0,9I0, suy ra:
10

 t 2 / τ1 10  0,9  0,1 t / τ 10  0,9

 2 1
 t 2 / τ1 10  1

(3.8)

Suy ra: t 2  10 9.τ1
Từ đây:

(3.9)

t 2  t1  0,8t ds  (10 9  10 1 / 9).τ1
0,8.t
 τ1 = 10 10ds
 1,88t ds
( 9 - 1 / 9)

(3.10)
(3.11)

Tương tự trong quá trình dòng điện suy giảm hàm dòng điện được xác định gần đúng
theo biểu thức sau:
(−

t

)

i(t) = I0 e τ2
Khi t = t5 giá trị dòng điện i(t) = 0,5I0
Suy ra:

I0 e
t5
τ2

t
(− 5 )
τ2

(3.12)

= 0.5I0

(3.13)

= ln2

(3.14)

t

 τ2 = 5
(3.15)
ln2
Khi t > 0, x(t) < 1 dòng điện cực đại nhỏ hơn I0. Vì vậy, hệ số hiệu chỉnh giá trị dòng
điện đỉnh η được xác định bẳng công thức tính giá trị η (3.16) [57]:

η

1
 τ1 / τ 2 .10 10τ 2 / τ1  



e

(3.16)

Kết quả tính toán τ1, τ2, η theo các biểu thức (3.11), (3.15) và (3.16), tương ứng với các dạng
xung sét khác nhau được trình bày, Bảng 3.1.
Bảng 3.1: Các giá trị thông số tính toán với các xung dòng điện sét chuẩn
tds(µs)

ts(µs)

𝛕𝟏 (s)

η

𝛕𝟐 (s)

ta(s)

tb(s)

e1(%) e2(%)

10
350
1.8800e-05 4.9052e-04 9.3533e-01 9.8750e-06 3.6039e-04 1.25 2.97
1
5

1.8800e-06 5.7708e-06 6.3204e-01 8.7500e-07 5.4875e-06 12.5
9.8
4
10
7.5200e-06 8.6562e-06 3.2983e-01 3.1250e-06 1.1013e-05 21.88 10,13
8
20
1.5040e-05 1.7312e-05 3.2983e-01 6.2500e-06 2.1825e-05 21.88 9.0
Trong đó: ta là thời gian đầu sóng tính toán, tb là thời gian đuôi sóng tính toán, η là giá trị hiệu chỉnh biên
độ xung dòng đỉnh, e1, e2 tương ứng là sai số đầu sóng và đuôi sóng.
e1= 100% −

𝑡𝑎 ∗100%
𝑡𝑑𝑠

e2= 100% −

𝑡𝑏 ∗100%
𝑡𝑠

Nhận xét, các dạng xung sét, có dạng xung sét 1/5µs, 4/10µs, 8/20µs có sai số vượt giá trị
cho phép về sai số đầu song và đuôi song của xung sét chuẩn.
NCS: Lê Quang Trung

22


3.1.2.3. Hiệu chỉnh thông số
Với sai số của 3 dạng xung sét ở Bảng 3.1, sử dụng phương pháp bù sai số sinh ra để
10

thực hiện việc hiệu chỉnh và sử dụng giả thiết các hàm x(t)  (t / τ1)
và
=1
10
(t / τ1)

+1

y(t) = e(-t / τ )  1 khi tính toán. Vì các hàm x(t) và y(t) đều nhỏ hơn 1 nên việc hiệu chỉnh
2

phải thực hiện sao cho các giá trị τ1 , τ2 làm cho giá trị hàm x(t) và y(t) giảm.
10
Đối với hàm x(t)  (t / τ1)
giảm khi (t / τ1)10 giảm, tức là τ1 tăng, ngược lại,
(t / τ1)10 +1

y(t) = e(-t / τ ) giảm khi τ2 giảm.
Quy trình hiệu chỉnh theo 5 bước như sau:
2

 Bước 1: Tìm giá trị τ1 , τ2 theo biểu thức (3.11) và (3.15)
 Bước 2: Tính các sai số e1, e2
 Bước 3: Hiệu chỉnh lại τ1 , τ2 theo hướng tăng τ1 và giảm τ2
 Bước 4: Tính lại các sai số e1, e2
 Bước 5: So sánh giá trị các sai số e1, e2 mới và giá trị các sai số e1, e2 cũ. Nếu các giá
trị e mới nhỏ hơn giá trị e cũ thì dừng lại, nếu các giá trị e mới lớn hơn các giá trị e cũ thì
quay lại Bước 3.
Giải thuật hiệu chỉnh được trình bày như trong Hình 3.1 và kết quả tính toán được trình
bày trong Bảng 3.2.

theo

u

m τ1, τ2
c(4.11)

nh sai

u

e1, e2

nh theo
ng ăng τ1
g m τ2

nh

Sai

(4.15)

i sai

e1, e2

e1 , e2
a
sai

u

n
n

ng
t

Hình 3.1: Lưu đồ hiệu chỉnh sai số
NCS: Lê Quang Trung

23