Bài giảng An toàn điện - Chương 5: Bảo vệ chống sét

17/02/2014
1
LOGO
www.themegallery.com
An toàn là trên hết- safety first
CÁC NỘI DUNG SẼ NGHIÊN CỨU
1. Tổng quan về sét
2. Phân loại công trình được bảo vệ
3. Kỹ thuật thu sét tại điểm định trước
1.1. Sự hình thành mây dông và sét
1.2. Các giai đoạn phát triển của phóng điện sét
1.3. Tác hại của dòng điện sét
1. Tổng quan về sét
 Dông: là hiện tượng xảy ra
chủ yếu trong mùa hạ liên
quan đến sự phát triển mạnh
mẽ của đối lưu nhiệt và các
nhiễu động khí quyển.
1.1. Sự hình thành mây dông và sét
17/02/2014
2
 Chớp: là sự phóng điện trong khí
quyển giữa các đám mây mang điện
khác dấu.
 Sét: là sự phóng điện trong khí
quyển giữa các đám mây với mặt
đất.
1.1. Sự hình thành mây dông và sét
2. Phóng điện
1. Tiên đạo 3. Kết thúc
3 giai đoạn phát triển của sét
Dòng sáng
Hết lóe sáng
Dòng điện lớn
Mức độ
t
1.2. Các giai đoạn phát triển của sét
1.2. Các giai đoạn phát triển của sét
 Giai đoạn 1
• Phóng điện tiên đạo từng đợt gián đoạn
từ đám mây dông về phía mặt.
• Sự xuất hiện một dòng sáng phát triển
xuống đất, chuyển động từng đợt với
tốc độ trung bình khoảng 105 ÷ 106 m/s.
1.2. Các giai đoạn phát triển của sét
 Giai đoạn 1
• Dòng sáng này mang phần lớn điện tích 
của đám mây, tạo nên ở đầu cực của nó 
một điện áp rất cao: hàng triệu volts. 
• Khi dòng tiên đạo vừa mới phát triển 
đến đất hay các vật dẫn điện nối với đất 
như cây cối, nhà cửa 
Giai đoạn 2
17/02/2014
3
1.2. Các giai đoạn phát triển của sét
 Giai đoạn 2
• Phóng điện chủ yếu của sét
• Các điện tích dương của đất di chuyển
có hướng từ đất theo dòng tiên đạo với
tốc độ lớn (0,5 107 ÷ 1,5 109 m/s), trung
hòa các điện tích âm của dòng tiên đạo.
1.2. Các giai đoạn phát triển của sét
 Giai đoạn 2
• Dòng điện phóng lớn → không khí
được nung nóng lên đến 10.0000C →
Không khí giản nở nhanh tạo thành
sóng âm thanh.
Giai đoạn 3
1.2. Các giai đoạn phát triển của sét
 Giai đoạn 3: Kết thúc
• Kết thúc sự di chuyển các điện tích
của mây xuống mặt đất
• Sự lóe sáng dần biến mất
1.3. Tác hại của dòng điện sét
 Tác hại của dòng sét
• Gây cháy, nổ, hư hại công trình 
• Phá hủy thiết bị, các thiết bị thông tin liên lạc
• Gây nhiễu loạn hay ngưng vận hành hệ thống
• Mất dữ liệu hay hư dữ liệu
• Ngưng các dịch vụ gây tổn thất kinh tế 
• Gây chết người
17/02/2014
4
2. Bảo vệ chống sét
 Bảo vệ chống sét
• Bảo vệ đối với sét đánh trực tiếp 
vào công trình hay trạm điện 
• Bảo vệ đối với sét đánh từ đường 
dây dẫn vào trạm điện.
3. Kỹ thuật thu sét tại điểm định trước
3.1. Kim Franklin
3. 2. Dây chống sét
3.3. Lồng Faraday
3.4. Kim phóng điện sớm ESE
3.5. Kim phóng xạ
3.1. Kim Franklin ( cột thu lôi )
 Kim Franklin lợi dụng vào hiệu ứng
mũi nhọn để chống sét đánh trực tiếp.
 Kim Franklin dùng để thu sét tại một
hay nhiều điểm nhô cao của một công
trình kiến trúc.
3.1. Kim Franklin ( cột thu lôi )
 Trường hợp 1 kim
 h chiều cao kim thu sét (m)
 hx chiều cao công trình (m)
 hệ số hiệu chỉnh theo chiều cao kim thu sét ( p = 1 khi h ≤ 30m và p 
= 5,5/ √h khi 30m < h < 100m.
Vùng bảo vệ của cột thu lôi
17/02/2014
5
3.1. Kim Franklin ( cột thu lôi )
 Trường hợp 1 kim
• Bán kính bảo vệ rx của kim
 Trường hợp 1 
 Trường hợp 2 
p
h
h
hrhh xxx 
8,0
15,1
3
2
p
h
h
hrhh xxx 
 175,0
3
2
3.1. Kim Franklin ( cột thu lôi )
 Trường hợp 2 kim có độ cao bằng nhau
Vùng bảo vệ của cột thu lôi
3.1. Kim Franklin ( cột thu lôi )
 Trường hợp 2 kim có độ cao bằng nhau
Bề ngang bảo vệ bx
 Trong đó
rx được xác định như công thức 1 kim
bx là bề ngang hẹp nhất của phạm vi bảo vệ ở độ cao hx
a là khoảng cách giữa hai cột thu sét
ha là chiều cao hiệu dụng của cột thu sét (m), a < 7ha
)
14
7
1(42
ah
ahrb
a
a
xx
3.1. Kim Franklin ( cột thu lôi )
 Trường hợp nhiều kim
Vùng bảo vệ 3 cột thu sét hình tam giác
17/02/2014
6
3.1. Kim Franklin ( cột thu lôi )
 Trường hợp nhiều kim
Vùng bảo vệ 4 cột thu sét hình chữ nhật
3.2. Dây chống sét
 Dây chống sét: Dùng để bảo vệ sét
đánh vào đường dây tải điện trên
không.
3.2. Dây chống sét
 Bảo vệ của một dây chống sét
 h là chiều cao của dây chống sét (m)
 hx là chiều cao của đối tượng bảo vệ (m)
 p là hệ số hiệu chỉnh theo chiều cao (p=1 khi h ≤ 30m, và p = 
5.5/√h khi 30m < h
3.2. Dây chống sét
 Bảo vệ của một dây chống sét
• Ở độ cao
• Ở độ cao
p
h
h
hbhh xxx 16,03
2
p
h
hhbhh xxx 8,0
12,1
3
2
17/02/2014
7
3.2. Dây chống sét
 Bảo vệ của hai dây chống sét song
• Xác định như trường hợp một dây chống sét.
• Phạm vi bảo vệ phía trong giữa hai dây được giới hạn bởi một
cung tròn đi qua các dây chống sét và điểm giữa có độ cao ∆h
= a/4.
3.3. Lồng Faraday
 Lồng Faraday
• Bao gồm một lưới kim loại nối đất bao
quanh công trình với mục đíc tạo một
mang che chắn tĩnh điện cho công trình.
• Các dây dẫn được đang chéo nhau với một
khoảng cách nhất định trên mái tòa nhà ( <
6m ).
3.3. Lồng Faraday
 Lồng Faraday
• Dọc theo tường có dây dẫn nối xuống đất (
30m ).
• Ô đang càng nhỏ thì lồng Faraday càng có
tác dụng chống xâm nhập của sóng Radio
hay nhiễu điện từ.
• Để giảm chi phí người ta kết hợp giữa kim
và lồng.
3.4. Kim phòng điện sớm ESE
 Kim phòng điện sớm ESE (Early
Streamer Emission)
• Kim phóng điện sớm tạo ra tia phòng
điện đi lên sơm hơn bất kỳ điểm nào
trong khu vực bảo vệ.
17/02/2014
8
3.5. Kim phòng xạ
 Kim phòng xạ: là loại thu sét
phòng điện sớm nhưng sử dụng
nguồn năng lượng phòng xạ nhằm
tạo ra tia tiên đạo đi lên.
LOGO
www.themegallery.com