Chống sét tia tiên đạo

 Hi các bạn, hôm trước mình đã có viết bài về chống sét lan truyền trên đường dây trung thế bằng chống sét van, nếu như các bạn chưa đọc có thể xem tại đây. Để tiếp tục chuyên mục chống sét, hôm nay mình sẽ nói tiếp về chủ đề chống sét trực tiếp bằng tia tiên đạo ESE.

1. Các hình thức chống sét đánh trực tiếp

Về cơ bản có 3 loại chống sét đánh trực tiếp:

• Chống sét sử dụng lồng Faraday
• Chống sét sử dụng kim thu sét cổ điển
• Chống sét sử dụng kim thu sét tia tiên đạo.

Việc lựa chọn hình thức nào tùy thuộc vào tính kinh tế, ví dụ với công trình nhỏ, dân dụng thì nên sử dụng kim thu sét cổ điển với chi phí các cọc thu sét khá rẻ. Nhưng đối với các công trình lớn như một nhà máy hay một tòa nhà cao tầng thì sử dụng các cọc thu sét cổ điển lại dẫn đến tổng chi phí cao hơn kim ESE rất nhiều. Trong thời gian tới mình sẽ cố gắng ra thêm bài viết về 2 hình thức chống sét còn lại. 

2. Nguyên lý của kim thu sét tia tiên đạo (ESE)

Nguyên lý của chống sét tia tiên đạo dựa vào việc kim thu sét chủ động phát các tia tiên đạo (các ion dương) để đón bắt sét. 

Các bạn theo dõi video dưới đây:

3. Cách tính vùng bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo ESE

Ở VN chưa có tiêu chuẩn nào đề cập đến hình thức sử dụng kim ESE, nên có thể dựa vào tiêu chuẩn NFC 17 102 (Có 2 phiên bản là năm 2007 và 2011) để tính toán bán kính bảo vệ.

Nếu nói "bán kính bảo vệ" thì là chưa đúng hoàn toàn, vì bán kính được dùng cho hình tròn hoặc khối cầu, nhưng vùng bảo vệ của kim thu sét ESE là một khối hình chuông với đỉnh nằm ở đầu kim thu sét. 

Hình vẽ này chỉ mang tính chất mô tả thôi chứ hiện tại thì không có cái kim thu sét nào nó có vùng bảo vệ được như này cả. 

H là chiều cao từ đỉnh cho đến tâm bán kính của điểm xét

Bán kính của kim thu sét được tính theo công thức sau: (Theo NFC 17 102 -2011)

Công thức (1) với h>= 5m, công thức (2) với 2<=h<= 5m

Trong đó: 

• R(p) (m) là bán kính bảo vệ tại độ cao h
• h (m) là độ cao (khoảng cách) từ đỉnh kim đến điểm xét (tâm bán kính)
• r (m) là bán kính quả cầu lăn (tưởng tượng) với các công trình không quá nghiêm ngặt về cháy nổ và thiết bị điện tử nhạy cảm áp dụng cấp bảo vệ 3 hoặc 4.
• 20 m với cấp bảo vệ 1
• 30 m với cấp bảo vệ 2
• 45 m với cấp bảo vệ 3
• 60 m với cấp bảo vệ 4
• ∆ (m) là độ lợi tia tiên đạo (∆ = ∆T*V)
• Trong đó V = 10^6 (m/s)
• ∆T là thời gian phát xạ sớm trong khoảng 10-60 µs. Giá trị này tham khảo kim thu sét của từng hãng.  Lưu ý 
• Nếu ∆T <10 µS thì kim thu sét sẽ không được coi là kim ESE
• Nếu  ∆T >60 µS thì tính là 60 µS 

* Một số hãng có thông số ∆T >60 µS thì có thể áp dụng tiêu chuẩn NFC 17-102-2007

* Kim thu sét thường được lắp ở độ cao 5 m tính từ đỉnh kim cho tới điểm cao nhất của công trình. vì thế trong các catalouge sẽ có bán kính bảo hệ tại cao độ 5m. 

4. Mặt cắt vùng bảo vệ của kim thu sét

Lưu ý khi vẽ thể hiện vùng bảo vệ ta phải vẽ mặt cắt của các khu vực xa kim nhất, để xét kim có thể bảo vệ được đối tượng xa nhất hay không, ví dụ mặt cắt chéo hoặc những thứ liên quan đến hệ thống của mình cũng nên cho vào. 

Ví dụ một mặt cắt đứng của một nhà máy (phần gạch chéo): 

Dùng kim thu sét Ingesco, bảo vệ cấp 4, ∆T=54 µS 

Như vậy nhà máy và đèn đường nằm trong vùng bảo vệ của kim thu sét. 

Lưu ý rằng, kim thu sét ESE không phải tin cậy 100%, với cấp bảo vệ 4 thì xác suất bảo vệ chỉ khoảng hơn 80%. Ngay cả cấp bảo vệ 1 thì vẫn có xác suất sét đánh, vì thế để tăng tính tin cậy chống sét trong các tòa nhà cao tầng người ta phối hợp thêm hình thức lồng faraday bằng cách sử dụng các kết cấu kim loại trong tòa nhà. 

=============================================================

Bài viết này sẽ được bổ sung thêm một số phần nữa trong thời gian tới, cảm ơn các bạn đã đón đọc.

Thân ái!