ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG

Tìang 1

Trường Đại CN TPHCM
Khoa Điện
Bộ Mơn Điện Cơng Nghiệp
Cộng HồX Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
NĂM HỌC – 2013 -2014

Tựa đề tài:
BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNG INDELEC – PHÁP
1. Nhiệm vụ: Gồm 4 phần
a) Phần I: Giới thiệu.
Chương 1: Dẫn nhập.
Chương 2: Cơ sở lý luận.
b) Phần II: Nội dung
Chương 1 : Sét và các giải pháp phịng chống.
Chương 2 : Tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102.
Chương 3 : Thiết bị chống sét của hãng INDELEC.
Chương 4 : Tính lựa chọn cấp bảo vệ dng phần mềm .
c) Phần III: Thiết kế chống sét cho một cơng trình cụ thể
Chương 1 : Giới thiệu sơ lược cơng trình
Chương 2 : Chọn phương án chống sét cho cơng trình.
Chương 3 : Tính tốn lựa chọn cấp bảo vệ.
- Theo lý thuyết .
- Sử dụng phần mềm.
Chương 4 : Lựa chọn, lắp đặt hệ thống chống sét.
d) Phần Kết luận

lựa chọn, lắp đặt thiết bị, giảm bớt đến mức thấp nhất tác hại của sét.
Đề tài này bao gồm 4 phần:
 Phần I: giới thiệu.
 Phần II: nội dung.
 Phần III: thiết kế chống sét cho một cơng trình cụ thể.
 Phần IV: kết luận.
Do thời gian rất ngắn, kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa có, tài
liệu thu thập khơng nhiều nên trong q trình thực hiện khơng tránh được những
sai lầm và thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp và giúp đỡ của q thầy cơ và
các bạn.

Sinh Viên Thực Hiện
ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 3

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cám ơn toàn thể các thầy cô Khoa Điện Trường Đại Học
công nghiệp đã truyền thụ những kiến thức cơ bản, giúp em hoàn thành đề tài này.
Xin chân thành cám ơn thầy Lâm Tấn Công đã hết lòng hướng dẫn tận tình
cho em những kiến thức quý báu để thực hiện đề tài này.
Cuối cùng xin chân thành cám ơn toàn thể các bạn sinh viên đã tận tình giúp
đỡ tôi trong thời gian qua. Sinh viên thực hiện

Ngày ……… tháng ……… năm 2014
ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 5 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG
Ngày ……… tháng ……… năm 2014


IV. THỂ THỨC NGHIÊN CỨU : 11

V- ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI : 11

VI- PHẦN LIÊN HỆ : 12

VII. XÁC ĐỊNH TỪ NGỮ : 12

Chương 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN 15

Phần II:

Nội Dung 19

CHƯƠNG 1

SÉT VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG SÉT 20

I. SÉT: 20

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÒNG CHỐNG : 25

Chương 2

TIÊU CHUẨN CHỐNG SÉT NFC 17-102

( Dùng loại thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo ) 27



TÍNH LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ DÙNG PHẦN MỀM MATLAB 64

I . GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB : 64

II.TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ : 65

Phần III:

Thiết kế chống sét 87

Chương 1

CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER 88

Chương 2
PHƯƠNG ÁN CHỐNG SÉT CHO
CAO ỐC VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER 89

I. CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP : 89

II. CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN : 89
Chương 3

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO CAO ỐC
VĂN PHÒNG NAM SÔNG TIÊN TOWER 91

I. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CẤP BẢO VỆ CHO CAO ỐC VĂN PHÒNG
NAM SÔNG TIÊN TOWER: 91



TÀI LIỆU THAM KHẢO 110

ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 8

Phần I:
Giới thiệu ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

tác hại do Sét gây ra, tuy vậy mức độ an toàn tin cậy và tính thẩm mỹ khi lắp đặt
các thiết bị này cho các công trình còn ở mức hạn chế.
Năm 1986 : Các nhà khoa học - chuyên về lĩnh vực chống Sét đã không
ngừng áp dụng những tìm tòi hiểu biết rõ hơn hiện tượng vật lý của Sét,
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG

Tìang 10

mở ra một thời kỳ mới dùng việc bố trí các điện cực phát tăng cường ion hóa
mà tất cả các nguồn năng lượng là tự động.
Có nhiều loại thiết bị chống Sét của nhiều hãng khác nhau. Một trong
những thiết bị chống Sét mới nhất hiện nay đã đăng ký bản quyền trên tồn thế
giới là kim thu Sét PREVECTRON, một sản phẩm của hãng INDELEC (Pháp).
PREVECTRON là một thiết bị thu Sét tạo tia tiên đạo, với thiết bị tự động
kích phóng điện tích; hoạt động tin cậy đảm bảo cho một vùng bảo vệ rộng. Do
đó để bảo vệ chống sét, giảm tác hại của sét gây ra ta phải tính vùng tập trung
tương đương và lựa chọn cấp bảo vệ thích hợp.
Đề tài :”BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÃNG
INDELEC”. Đây là đề tài thiết kế chống sét sử dụng thiết bị thu sét tạo tia tiên
đạo hiện đại nhất của Pháp PREVECTRON - INDELEC và dùng phần mềm
MATLAB để tính tốn lựa chọn cấp bảo vệ.
II. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ :
Đây là đề tài hồn tồn mới mẻ, người thực hiện đã cố gắng tìm tòi học
hỏi tiếp thu những cơng nghệ và thơng tin tiến bộ nhất của nước Pháp- một nước
đang chiếm vị trí hàng đầu trong lĩnh vực chống sét cùng với việc sử dụng phần
mềm MATLAB để tính tốn lựa chọn cấp bảo vệ cho cơng trình.
Với thời gian thực hiện đề tài rất ngắn chỉ trong vòng hai tháng, điều kiện
làm việc còn nhiều khó khăn, cho nên tài liệu thu thập để tham khảo khơng
nhiều, kinh nghiệm thực tế còn ít ỏi, tập đồ án này chỉ nghiên cứu vấn đề ở mức
độ sau:

lý thuyết với phần thực hành.
Đề tài được thực hiện theo kế hoạch phân bố thời gian như sau:
- Tuần 1 : Chọn đề tài
- Tuần 2 và tuần 3 : Soạn đề cương
- Tuần 4 : Thu thập dữ kiện
- Tuần 5 : Xử lý dữ kiện
- Tuần 6 đến tuần 7 : Viết nháp và sửa chữa
- Tuần 8 và tuần 9 : Viết và trình bày bảng chính
- Tuần 10 : Thời gian dự trữ.

V- ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI :
* Ưu điểm :
Các tác giả viết đề tài này đã hệ thống hóa tồn bộ những kiến thức cơ bản
có liên quan về lĩnh vực chống Sét theo một hệ thống logic.
ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 12

 Đề tài phi hợp lý với quy trình kế hoạch chống Sét của nước ta hiện nay.
 Đề tài được sử dụng cho đối tượng đang tìm hiểu nghiên cứu về chống Sét nhất là
các sinh viên thuộc các trường kỹ thuật, các kỹ sư, công nhân kỹ thuật
* Hạn chế :
Tác giả viết đề tài này mang nặng tính chủ quan. Hầu như không nói đến
tên tài liệu tham khảo nào, kể cả tài liệu ngoài nước để cho người đọc có thể
tham khảo mở rộng thêm kiến thức của mình.
VI- PHẦN LIÊN HỆ :
Người nghiên cứu đã sử dụng một số bảng tra cứu trong đề tài này như:
Bảng số 3:”Số ngày dông trung bình trong năm ở một số địa phương của
Việt Nam”.
Bảng số 4, “ Giá trị điện trở suất của một số loại đất”.

điện từ gây bởi dòng Sét.
9. Thiết bị dẫn Sét tạo tia tiên đạo (ESE):
Là loại đầu thu Sét bao gồm một kim thu Sét cùng với một loại thiết bị đặc
biệt có khả năng tạo ra một đường dẫn Sét chủ động về phía trên nhanh và cao
hơn các kim loại thông thường.
10. Quá trình phát ra đường dẫn Sét :
Là hiện tượng vật lý giữa sự khởi đầu của hiệu ứng Corona đầu tiên và sự
lan truyền một đường dẫn Sét về phía trên.
11. Độ lợi về thời gian tạo tia tiên đạo (T) :
Đại lượng T là độ lợi về thời gian tạo đường dẫn Sét chủ động về phía
trên của đầu thu Sét loại tia tiên đạo so với các loại kim thu Sét thông thường ở
trong cùng một điều kiện.
12. Các thành phần tự nhiên :
Đó là những cấu trúc nằm bên ngoài hoặc bên trong công trình hay nằm
sâu trong tường (cốt thép của bê tông, khung nhà thép ) mà có thể dùng thay thế
một phần hay tất cả dây dẫn Sét hay chỉ là phần dẫn Sét bổ sung.
13. Thanh nối cân bằng thế :
Là những thanh kim loại dùng để nối tất cả các thành phần kim loại tiếp
xúc với đất nằm trong công trình, các vỏ máy, vỏ cáp thông tin, điện lực với hệ
thống chống Sét.
14. Dây dẫn cân bằng thế :
Là những dây dẫn dùng để nối cân bằng thế.
15. Sự phóng điện nguy hiểm :
Là sự phóng điện phát sinh dòng Sét.
16. Khoảng cách an toàn :
ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 14

Là khoảng cách tối thiểu mà không xảy ra sự phóng điện nguy hiểm.

ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 15

Chương 2
CƠ SỞ LÝ LUẬNViệc quyết định thiết kế hệ thống bảo vệ chống Sét cho các công trình đòi
hỏi phải dựa vào hai yếu tố sau: đó là khả năng Sét tại vùng đó và tác hại của Sét
đối với công trình.
Hiện tượng Sét là hiện tượng thiên nhiên, do đó không thể đảm bảo độ an
toàn tuyệt đối cho các cấu trúc cần bảo vệ. Tuy nhiên, nếu một hệ thống bảo vệ
chống Sét được thiết kế và lắp đặt đúng theo một tiêu chuẩn nào đó, sẽ đảm bảo
độ an toàn cao nhất cho các công trình, giảm đến mức thấp nhất tác hại của Sét.
Khi đưa ra giải pháp phòng chống Sét bất kỳ một chuyên gia của một
quốc gia nào cũng phải thông qua việc nghiên cứu, tìm hiểu rõ bản chất, hiện
tượng vật lý, nguồn gốc xuất hiện của Sét; và các thông số của Sét như biên độ
dòng Sét, thời gian đầu sóng, độ dốc dòng điện Sét, độ dài dòng điện Sét, xác
suất xuất hiện biên độ và độ dốc dòng điện Sét, cũng như các tác hại do Sét đánh
trực tiếp hay do sự lan truyền sóng điện từ gây bởi dòng Sét. Từ đó đưa ra các
biện pháp phòng chống có hiệu quả.
Thiết bị hỗ trợ cho việc phòng chống Sét lại là những trang thiết bị cơ bản
chính yếu cho một hệ thống chống Sét của khu vực, công trình cần bảo vệ. Các
thiết bị này được các chuyên gia về lĩnh vực chống Sét sáng tạo ra, cần thiết phải
đảm bảo độ tin cậy an toàn, bền vững khi có hiện tượng dòng Sét xảy ra. Như
vậy các thiết bị này phải có những ưu điểm nổi bật riêng về cấu tạo, chức năng
hoạt động cũng như vấn đề thẩm mỹ khi lắp đặt chúng.
Có thể so sánh các thiết bị chống Sét cổ điển với thiết bị chống Sét hiện
đại ngày nay; và nhận thấy rằng, các hệ thống chống Sét cổ điển mặc dù hạn chế

Ngồi các thiết bị chống sét trực tiếp như kim thu sét, dây thốt sét, hệ
thống thiết bị nối đất. Các thiết bị sau đây khơng thể thiếu được trong một hệ
thống bảo vệ chống sét hồn hảo.
* Máy đếm sét được thiết kế để đếm và trình bày thơng số những cú sét
thật sự xảy ra cho một kiến trúc cơng trình.
* Thiết bị chống sét lan truyền được thực hiện theo ngun tắc chống q
điện áp bậc thang. Sóng q điện áp có dạng xung gia tăng đột ngột ( do sét hay
do các thao tác đóng cắt trên lưới), do đó có khả năng gây hư hỏng các thiết bị
điện đặc biệt là các thiết bị điện tử nhạy cảm.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG

Tìang 17

Năng lượng trong một sóng dao động như vậy có thể giảm xuống nhờ 2
lớp cắt sóng và lọc sóng.
*Lớp cắt sóng năng lực cao đặt ở tuyến đầu làm giảm phần lớn năng
lượng của sóng.
*Điện áp dư sau khi qua lớp thứ nhất sẽ được giảm đến mức cho phép của
thiết bị phía sau nhờ lớp lọc sóng dùng thiết bị biến trở.
Do các thiết bị bảo vệ chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền ln
được cải thiện hàng năm. Do đó cũng quan trọng trong việc cải thiện các dự báo
theo các tiêu chuẩn và quy định quốc tế; nhằm cung cấp thơng tin chính xác cho
các nhà thiết kế hệ thống chống sét cho các cơng trình và các khu vực cơng cộng.
Các tiêu chuẩn này phải đề ra các quy định và khái niệm chung bao gồm phạm vi
áp dụng và đối tượng cần bảo vệ, sự lắp đặt hệ thống chống sét nằm bên ngồi
cơng trình được thực hiện như thế nào. Nói chung tất cả vật liệu, kích thước, kiểu
mã của các thiết bị phục vụ cho cơng việc thiết kế hệ thống chống sét phải được
tính tốn, tra cứu, chọn lựa đúng theo tiêu chuẩn an tồn của quốc gia đó phát
hành.
Dùng phần mềm MATLAB nhập vào các thơng số cần thiết để tính tốn

vào hồn cảnh kinh tế của địa phương, tầm quan trọng của cơng trình cần bảo vệ
mà tiến hành đầu tư trang thiết bị cho thỏa đáng.

ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 19
Phần II:
Nội Dung
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG

Tìang 20


từng đợt gián đoạn về phía mặt đất, với tốc độ trung bình khoảng 10
5
- 10
6
m/s.
Kênh tiên đạo là một dòng plasma mật độ điện khoảng 10
13
 10
14
ion/m
3
, một
phần điện tích âm của mây giơng tràn vào kênh và phân bố tương đối đều dọc
theo chiều dài của nó.
ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 21

Thời gian phát triển của tia tiên đạo mỗi đợt kéo dài trung bình khoảng
1s.
Thời gian tạm ngưng phát triển giữa 2 đợt khoảng 30 - 90s.
Đường đi của tia tiên đạo trong thời gian này không phụ thuộc vào tình
trạng mặt đất và các vật trên mặt đất, do đó nó gần như hướng thẳng về phía mặt
đất. Cho đến khi tia tiên đạo đạt đến độ cao định hướng thì mới bị ảnh hưởng bởi
các vùng điện tích tập trung dưới mặt đất.
b) Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa :
Dưới tác dụng của điện trường tạo nên bởi điện tích của mây giông và
điện tích trong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung điện tích trái dấu trên vùng mặt
đất phía dưới đám mây giông. Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn đồng nhất thì
nơi điện tích tập trung sẽ nằm trực tiếp dưới kênh tiên đạo, nếu vùng đất phía

16
- 10
19
ion/m
3
tiếp tục
phát triển ngược lên trên theo đường dọn sẵn bởi kênh tiên đạo. Đây là sự phóng
điện ngược hay phóng điện chủ yếu. Vì mật độ điện tích caođốt nóng mãnh liệt
cho nên tia phóng điện chủ yếu sáng chói ( đó chính là chớp ).
Tốc độ phát triển của kênh phóng điện ngược vào khoảng 1,5 . 10
7

1,5.10
8
m/s tức là nhanh gấp trên trăm lần tốc độ phát triển của kênh tiên đạo.
Khi kênh phóng điện chủ yếu lên tới đám mây thì số điện tích còn lại của đám
mây sẽ theo kênh phóng điện chạy xuống đất và tạo nên dòng điện có trị số nhất
định.
Kết quả quan trắc cho thấy rằng: phóng điện sét thường xảy ra nhiều lần
kế tiếp nhau trung bình là 3 lần. Các lần phóng điện sau có dòng tiên đạo phát
triển liên tục ( không phải từng đợt như lần đầu ), không phân nhánh và theo
đúng qũy đạo của lần đầu nhưng với tốc độ cao hơn ( 2. 10
6
m/s). Điều này được
giải thích: đám mây giông có thể có nhiều trung tâm điện tích khác nhau hình
thành do các dòng không khí xoáy trong mây. Lần phóng điện đầu tiên dĩ nhiên
sẽ xảy ra giữa đất và trung tâm điện tích có cường độ điện trường cao nhất.
Trong giai đoạn phóng điện tiên đạo thì hiệu điện thế giữa các trung tâm này vơí
các trung tâm khác không thay đổi và ít có ảnh hưởng qua lại. Nhưng khi kênh
phóng điện chủ yếu đã lên đến mây thì trung tâm điện tích đầu tiên của đám mây

c – Giai đoạn phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu.
d – Phóng điện chủ yếu kết thúc.
3. Các thơng số sét :
Khi tính tốn bảo vệ chống sét thơng số
chính cần chú ý là dòng điện sét có phạm vi
giới hạn rất rộng, biên độ dòng sét có thể lên
đến 200-300 KA. Tuy nhiên phần lớn trường
hợp gặp sét đánh ở trị số 50 KA, sét có dòng
điện từ 100 KA trở lên rất hiếm xảy ra. Do đó
trong tính tốn thường lấy dòng điện sét bằng
50 KA. Dòng điện sét có dạng một sóng xung. Thường trong khoảng vài ba micro giây
dòng điện tăng nhanh đến trị số cực đại tạo thành phần đầu sóng, sau đó giảm
chậm trong khoảng 20 - 100 s tạo nên phần đi sóng.
ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP GVHD: LÂM TẤN CÔNG

Tìang 24

Các thông số chủ yếu :
 Biên độ dòng sét : là giá trị lớn nhất của dòng điện sét.
 Thời gian đầu sóng (t
ds
) : là thời gian dòng sét tăng từ 0 đến giá trị cực
đại.
 Độ dốc dòng điện sét : a = di

= e
-a/15,7
= 10
-a/36

+ Cho vùng núi cao : V
a
= 10
-a/18
c) Cường độ hoạt động của sét :
Cường độ hoạt động của sét được biểu thị bằng số ngày trung bình có
dông sét hàng năm hoặc bằng tổng số giờ trung bình có dông sét hàng năm.
Số lần sét đánh trong một năm vào công trình:

6
10
)3).(3(
XX
hLhW
N



trong đó :
W: chiều rộng của công trình
L: chiều dài của công trình
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LÂM TẤN CƠNG

Tìang 25


với tốc độ rất lớn, trong khơng khí tốc độ của nó tương đương tốc độ ánh sáng.
Sóng điện từ truyền vào cơng trình theo các đường dây điện lực, thơng tin gây
q điện áp tác dụng lên các thiết bị trong cơng trình, gây hư hỏng đặc biệt đối
với các thiết bị nhạy cảm: thiết bị điện tử, máy tính cũng như mạng máy tính
gây ra những thiệt hại rất lớn.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỊNG CHỐNG :

Trích đoạn CHỌN THIẾT BỊ CHỐNG SÉT CHO CAO ỐC VĂN PHỊNG NAM LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO CAO ỐC VĂN PHỊNG HỆ THỐNG NỐI ĐẤ T:

---