Bài giảng Kỹ thuật điện cao áp - Chương 3: Bảo vệ sét đánh trực tiếp

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện cao áp - Chương 3: Bảo vệ sét đánh trực tiếp

1. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP CHƯƠNG 3 : BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 3.1. Mở đầu 3.2. Nguyên tắc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 3.3. Bảo vệ chống sét bằng thu lôi 3.4. Phạm vi bảo vệ của cột chống sét theo mô hình cổ điển 3.5. Bảo vệ chống sét bằng dây chống sét và lưới thu sét 3.6. Điều kiện an toàn khi có dòng điện sét qua hệ thống thu sét 3.7. Nối đất và kết cấu của hệ thống thu sét 3/31/2014 Page 1
2. 3/31/2014 Page 2
3. 3.1. MỞ ĐẦU Nguyên tắc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp Bảo vệ chống sét dựa trên những hiểu biết về tương tác giữ phóng điện sét với công trình cần bảo vệ và từ đó đưa ra các hành động bảo vệ thích hợp. tia tiên đạo là một kênh dẫn bị ion hoá, điện dẫn rất lớn gồm các điện tích âm hoặc gồm các điện tích dương (lượng điện tích rất lớn cùng dấu tập trung tại đầu tia tiên đạo). khi tia tiên đạo phát triển đến gần mặt đất, cường độ điện trường trong vùng phía trước tia tiên đạo với mặt đất gia tăng rất đáng kể làm xuất hiện phóng điện phát triển từ mặt đất hướng về phía tia tiên đạo.  cần phân tích các điều kiện phát triển của phóng điện hướng từ dưới mặt đất lên trên phía các đám mây và từ đó xác định các giá trị của phóng điện sét để hoàn thiện mô hình dự báo toán lý : phóng điện có khả năng xảy ra càng dễ dàng nếu điện trở của vật dưới mặt đất càng bé 3/31/2014 Page 3
4. 3.2. NGUYÊN TẮC BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP ý tưởng bảo vệ chống sét đánh trực tiếp là định hướng chính xác tia tiên đạo sét đến những điểm định trước trên mặt đất ngoài ra cần rất chú ý tránh sự phá huỷ thiết bị do nhiệt khi có dòng điện sét đi qua Phóng điện sét có tính chất chọn lọc : sét đánh vào công trình có độ cao và các vật nối đất tốt có xác suất cao hơn so với các công trình thấp hơn ở xung quanh Hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp (hệ thống thu sét) cơ bản gồm một bộ phận thu đón sét (kim thu sét, dây thu sét) dây dẫn đưa xuống (dây dẫn dòng điện sét) mạng lưới điện cực nằm trong đất để tản dòng điện sét (hệ thống nối đất). 3/31/2014 Page 4
5. 3.3. BẢO VỆ CHỐNG SÉT BẰNG THU LÔI để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp người ta sử dụng các cột chống sét (CCS) và dây chống sét (DCS). Cột thu sét được Benjamin Franklin (1706-1790) phát minh vào năm 1752 sau khi ghi nhận được những điểm thu hút phóng điện sét : sử dụng các mũi nhọn nhân tạo có thể thu hút phóng điện sét và sau đó dẫn dòng điện sét xuống đất Cột thu sét là thiết bị không phải để tránh sét mà ngược lại dùng để thu hút phóng điện sét về phía nó Sử dụng các CTS với mục đích là để sét đánh chính xác vào một điểm định sẵn trên mặt đất chứ không phải là vào điểm bất kỳ nào trên công trình Việc láp đặt các CTS làm tăng xác suất sét đánh vào diện tích công trình cần bảo vệ, do đó cần chọn vị trí láp đặt các CTS một cách hợp lý 3/31/2014 Page 5
6. Tác dụng thu hút phóng điện sét về phía các hệ thống thu sét dựa trên hiệu ứng mũi nhọn của bộ phân thu sét : sự tích tụ điện tích ở đỉnh mũi nhọn làm khuyếch đại cường độ điện trường cục bộ, gây ra hiệu ứng vầng quang quanh kim thu sét, làm ion hoá chất khí xung quanh nó CTS có độ cao lớn, điện trở bé tạo nên cường độ điện trường trên đỉnh cột khá lớn sẽ thu hút các phóng điện sét về phía mình, do đó tạo nên khu vực an toàn quanh nó gọi là phạm vi bảo vệ i i/2 L fil R fil u i/2 i/2 R t U Rt điện áp U giữa kim thu sét và đất i d i u Rt R fil L fil 2 dt 2 -5 Ví dụ : Rt=10, (bỏ qua Rfil so với Rt). L=10 H, dây dẫn dài 10m, dòng điện I=200 kA, di/dt=10.109 A/s 200.103 U 10 10 510.109 1,17.106 V 1,17 MV 2 Cần phải giảm thấp trị số điện trở nối đất để tránh phóng điện 3/31/2014 Page 6
7. CTS có độ cao lớn, điện trở bé tạo nên cường độ điện trường trên đỉnh cột khá lớn sẽ thu hút các phóng điện sét về phía mình, do đó tạo nên khu vực an toàn quanh nó Hiệu quả bảo vệ của CTS đặc trưng bởi xác suất sét đánh vào khu vực nào đó (tỉ lệ giữa số lần sét đánh vào công trình được bảo vệ với số lần sét đánh vào cột thu sét). CTS tạo ra một khoảng không gian gần cột thu sét (trong đó có vật cần bảo vệ), ít có khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi bảo vệ Phạm vi bảo vệ của CTS đã có nhiều thay đổi từ khi xuất hiện JBCK Trụ - Gay Lussac 1823; OHIP trụ – 1881 LFGM trụ – Chapman 1875; BAC côn – Defonville 1874; L P M K J O A DAE côn – Uỷ ban Paris 1875, FAG côn – Adam 1881; B D F H I G E C 100 100 50 50 75 25 3/31/2014 Page 7
8. Xác định phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét Việc xác định chính xác khu vực hướng đánh của sét là rất khó, nhiệm vụ xác định tác dụng bảo vệ của hệ thống tháo sét được quy về việc xác định quy luật phân bố phóng điện trong hệ nhiều điện cực giữa kênh phóng điện sét với mặt đất trên đó có đặt các CTS và các công trình cần bảo vệ Những nghiên cứu về sét trên thực tế cũng như trên mô hình cho thấy chiều cao của CTS và hệ thống nối đất là rất quan trọng : xác suất sét đánh vào các công trình giảm khi khoảng cách đến CTS giảm Phạm vi bảo vệ của CTS được xác định trên cơ sở nghiên cứu các mô hình phóng điện sét trong các phòng thí nghiệm, bằng các phóng điện tia lửa xung kích ở khoảng cách lớn, (độ tin cậy được khẳng định bằng kinh nghiệm vận hành hệ thống điện trong thời gian dài). 3/31/2014 Page 8
9. Từ các kết quả nghiên cứu phạm vi bảo vệ của một CTS là miền được giới hạn bởi mặt ngoài của hình nón cong tròn xoay có tiết diện ngang là các hình tròn 1,6 r h h x h x h 1 x h hx rx để thuận tiện trong tính toán trong thiết kế, dùng phạm vi bảo vệ dạng đơn giản hoá : đường sinh của hình chóp có dạng đường gẫy khúc, đoạn ab nối đỉnh CTS có chiều cao h tới điểm cách xa chân cột 1,5h (điểm b có độ cao 2/3 h). 2 hx Khi hx h rx 1,5h 1 p 3 0,8h 2 h Khi h h r 0,75h 1 x p x x 3 h 5,5 với h 30m, p = 1 ; h>30 m, p h 3/31/2014 Page 9
10. Theo ABB, CTS đơn tạo nên vùng bảo vệ hình nón có mặt cắt được bao bởi một cung có tâm bằng ba lần chiều cao của cột kể từ mặt đất và đỉnh cột, cung này tiếp đất ở khoảng cách h tính từ chân cột M h hx rx 5h 3/31/2014 Page 10
11. Theo V. V. Bazukin (Liên xô) phạm vi bảo vệ của CTS đơn có độ cao h dưới 150m có dạng hình chóp có đỉnh ở độ cao ho<h và bán kính bảo vệ rx (xác suất sét đánh vòng qua biên giới bảo vệ không lớn hơn 0,005): h0 0,85h hx rx 1,1 0,85h h 0,85 Tăng xác suất sét đánh vòng lên 0,05, phạm vi bảo vệ sẽ rộng lớn hơn. h0 0,92h hx rx 1,5 h 0,92 Với xác suất 0,05 công trình cần bảo vệ bị sét đánh sẽ nhỏ hơn 1 lần trong 200 năm vận hành 3/31/2014 Page 11
12. Phạm vi bảo vệ của hai CTS Phạm vi bảo vệ của hai CTS có kích thước lớn hơn nhiều so với tổng số phạm vi bảo vệ của hai cột đơn rx=3,5ha rx=3,5ha Vùng xác Vùng xác suất sét đánh suất sét đánh 100% 100% H s=7ha 1 2 Thực nghiệm cho thấy khu vực có xác xuất 100 % phóng điện vào CTS có R=3,5h. Như vậy khi hai CTS đặt cách nhau a = 2R = 7 h thì bất kỳ điểm nào trên mặt đất trong khoảng giữa hai cột sẽ không bị sét đánh 3/31/2014 Page 12
13. Hai CTS đánh đặt cách nhau khoảng cách a < 7h, sẽ bảo vệ độ cao h0 a a h ho ho h 7 7 Rx 0,2h 0,2ho a/7 h - =h x o h h 0,75ho 0,75h a 1, 5ho 1, 5h r x rox phần bên ngoài khoảng cách giữa hai cột có phạm vi bảo vệ giống như của một cột phần bên trong được giới hạn bởi vòng cung đi qua 3 điểm: 2 đỉnh cột và điểm có độ cao h0 3/31/2014 Page 13
14. Phạm vi bảo vệ của hai CTS có chiều cao khác nhau Vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao (cột 1) và cột thấp (cột 2) riêng rẽ Qua đỉnh cột thấp (cột 2) vẽ đường thẳng ngang gặp đường sinh của phạm vi bảo vệ cột cao ở điểm 3 điểm này được xem là đỉnh của một CTS giả định Cột 2 và cột 3 hình thành đôi cột có độ cao bằng nhau (h2) với khoảng cách a. a’ a 3/31/2014 Page 14
15. Phạm vi bảo vệ của nhiều cột thu sét Khi công trình cần được bảo vệ chiếm khu vực rộng lớn, nếu chỉ dùng một vài cột thì phải rất cao gây nhiều khó khăn cho thi công láp ráp Trong trường hợp này sẽ dùng nhiều cột phối hợp bảo vệ Phần ngoài của phạm vi bảo vệ xác định như của từng đôi cột (yêu cầu khoảng cách aÊ7h). r x a12 2 1 2 1 r0x12 D 8ha r0x31 D 8ha r0x23 a31 3 a23 3 4 Không cần vẽ PVBV bên trong đa giác hình thành bởi các CTS mà chỉ kiểm tra điều kiện bảo vệ an toàn Vật có độ cao hx nằm trong đa giác sẽ được bảo vệ nếu thoả mãn điều kiện D 8 (h - hx) = 8 ha 3/31/2014 Page 15
16. Ví dụ 1 : Xác định phạm vi bảo vệ của cột thu sét Trên ống khói có độ cao 80 m người ta lắp đặt một cột thu sét để bảo vệ một trạm phân phối ngoài trời có độ cao cần bảo vệ hx=10 m. Xác định phạm vi bảo vệ của cột thu sét H=80m Rx =60m độ cao tác dụng của cột thu sét ha h hx 70 m 1,6 5,5 1,6 5,5 r h 70 60 m Bán kính bảo vệ ở độ cao h x a h 10 x 1 x h 1 80 h 80 3/31/2014 Page 16
17. Ví dụ 2 : Xác định phạm vi bảo vệ của cột thu sét Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp đoạn đường dây 6 kV. Các cột thu sét bố trí theo kiểu bàn cờ cách cột điện 3m. Mỗi khoảng vượt dài 60 m được bảo vệ bởi 2 CTS, hx=6m Dây thoát sét cột Đường dây s 60 Vì dây dẫn có tiết diện vô cùng bé nên có thể coi b 0;h 8,5 m x a 7 7 độ cao của cột thu sét h h ha 6 8,5 14,5 m h 15m s 60 độ cao thấp nhất được bảo vệ giữa 2 cột thu sét h h 15 6,5 m o 7 7 1,6 1,6 Bán kính bảo vệ r h 15 10 4,8 m x a h 10 1 x 1 h 15 3/31/2014 Page 17
18. Ví dụ 3 : Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp ngoài trời. Các CTS lắp đặt trên kết cấu của trạm Các nhóm cột I : D =55 m Các nhóm cột II : D =50 m độ cao tác dụng của cột thu sét Nhóm cột I-IV 55 h 6,86 m a 8 Nhóm cột II 50 h 6,25 m a 8 Chọn chung độ cao tác dụng của các CTS ha = 7 m độ cao của cột thu sét h hx ha 11 7 18 m 1,6 1,6 r h 17 8,2 10,7 m Bán kính bảo vệ ở độ cao hx x a h 8,2 1 x 1 h 18 3/31/2014 Page 18
19. 3/31/2014 Page 19
20. 3.5. BẢO VỆ CHỐNG SÉT BẰNG DÂY CHỐNG SÉT VÀ LƯỚI THU SÉT Dây chống sét DCS gồm một hoặc một số dây dẫn đường kính thường nhỏ hơn dây dẫn pha treo ở phía trên các dây dẫn pha và được nối đất ở từng cột Tăng xác suất sét đánh vòng lên 0,05, phạm vi bảo vệ sẽ rộng lớn hơn. đối với các cột điện thông thường dây dẫn sẽ được bảo vệ chắc chắn nếu góc bảo vệ không quá 25 °C giảm góc bảo vệ , giảm xác suất sét đánh vào dây dẫn nhưng phải tăng giá thành vì phải tăng độ cao của cột Phạm vi bảo vệ của DCS Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét của phạm vi bảo vệ được xác định tương tự như với CTS với các hoành độ 0,6h và 1,2h Mặt cắt thẳng đứng theo phương vuông góc với dây thu sét của phạm vi bảo vệ được xác định tương tự như với CTS với các hoành độ 0,6h và 1,2h 3/31/2014 Page 20
21. 0,2h h h 2bx hx Chiều rộng của phạm vi bảo vệ ở độ cao hx 1,2h 0,6h a 0,2h 2 hx Khi hx h bx 1,2h 1 3 0,8h 2 h h a x h h Khi h h b 0,6h 1 0 2bx x x 4 3 h 0,6h 1,2h Do nửa chiều rộng của khu vực có xác suất 100% phóng điện vào dây thu sét b=2h nên dùng hai dây đặt cách nhau khoảng s=4h thì mọi điểm trên mặt đất nằm cách hai DCS sẽ được bảo vệ an toìan nếu khoảng cách s<4h Phần bên ngoài của phạm vi bảo vệ được xác định như trường hợp một dây, còn phần bên trong được giới hạn bởi vòng cung qua ba điểm : hai điểm treo DCS và điểm giữa có độ cao ho=h-a/4. 3/31/2014 Page 21
22. Phạm vi bảo vệ của DCS theo Bazukin phạm vi bảo vệ của DCS phụ thuộc vào lựa chọn sác suất sét đánh vòng phạm vi bảo vệ của một CTS ho 0,85h Với xác suất đánh vòng bằng 0,005 hx râ 1,35 0,0025h h 0,85 ho 0,95h Với xác suất đánh vòng bằng 0,05 hx râ 1,7 h 0,92 Hai DCS nằm cách nhau khoảng l sẽ tạo ra vùng bảo vệ có độ cao thấp nhât của phạm vi bảo vệ giữa hai DCS bằng h0 nÕu l 1,5h h min 4 ho 0,14. l 5.10 h l - h nÕu l h 3/31/2014 Page 22
23. Phạm vi bảo vệ của DCS theo ABB mặt cắt vùng bảo vệ dọc theo DCS được bao trùm bởi cung có tâm. Cả hai cung từ đất và DCS bằng hai lần chiều cao của dây chống sét. Cung này chạm vào đất ở khoảng cách từ chân cột 3h M M1 M M B 2h 2h B B h 3h a 3h 3/31/2014 Page 23
24. Lightning Problem for Transmission Lines The negative charges at the bottom of the cloud induces charges of opposite polarity on the transmission line. These are held in place in the capacitances between the cloud and the line and the line and earth, until the cloud discharges due to a lightning stroke. There are three possible discharge paths that can cause surges on the line. (a) In the first discharge path (1), which is from the leader core of the lightning stroke to the earth, the capacitance between the leader and earth is discharged promptly, and the capacitances from the leader head to the earth wire and the phase conductor are discharged ultimately by travelling wave action, so that a voltage is developed across the insulator string. This is known as the induced voltage due to a lightning stroke to nearby ground. It is not a significant factor in the lightning performance of systems above about 66 kV, but causes considerable trouble on lower voltage systems. 3/31/2014 Page 24
25. (b) The second discharge path (2) is between the lightning head and the earth conductor. It discharges the capacitance between these two. The resulting travelling wave comes down the tower and, acting through its effective impedance, raises the potential of the tower top to a point where the difference in voltage across the insulation is sufficient to cause flashover from the tower back to the conductor. This is the so-called back- flashover mode. (c) The third mode of discharge (3) is between the leader core and the phase conductor. This discharges the capacitance between these two and injects the main discharge current into the phase conductor, so developing a surge impedance voltage across the insulator string. At relatively low current, the insulation strength is exceeded and the discharge path is completed to earth via the tower. This is the shielding failure or direct stroke to the phase conductor. The protection of structures and equipment from the last mode of discharge by the application of lightning conductors and/or earth wires is one of the oldest aspects of lightning investigations, and continue to do so. 3/31/2014 Page 25
26. Shielding by overhead ground wires Overhead ground wires are provided on transmission lines to intercept direct strokes of lightning and thus keep it off the phase conductor, and to reduce the surge current and hence the overvoltage on a phase conductor by having currents induced in it. The proportion of lightning flashes capable of causing sparkover of line insulation decreases as the system voltage increases. This is due to the fact that the magnitude of the overvoltage caused by lightning strokes are almost independent of the system voltage. Of course there is a slight dependence as the height of the towers also increase with the increase in voltage and a taller tower is more liable to a lightning strike. For a given magnitude of lightning overvoltage, the per unit value based on system voltage decreases as the system voltage increases. Thus as the system voltage increases, there are lesser number of flashovers caused by lightning. Not only does the tall tower attract more lightning strokes, but also it requires a much better earth-wire coverage for a given degree of protection. 3/31/2014 Page 26
27. Calculation of Shielding angle The shielding angle of an overhead earth wire is defined as the semi-vertical angle between the line joining the most exposed conductor and the earth wire. 3/31/2014 Page 27
28. Protective zone of lightning conductor: The area over which a lightning stroke will be attracted to and will terminate on a lightning conductor in preference to earth is termed the protection range or protective zone. The calculation of the area is based on a gradient of 3 kV/cm at the tower at which the upward streamer is initiated from the tower. It has been found that for the average stroke the protective ratio is approximately two for a lightning conductor or tower. R = 2 H (approx) at 20 kA 3/31/2014 Page 28
29. That is, the area of attraction of a lightning conductor may be expected to be equal to an area around the base of the conductor with a radius of twice the conductor height. In the case of transmission lines, the earth wire is positioned to protect the phase conductors against lightning strokes and hence it is a protective conductor. However, the earth wire attracts strokes that would not normally terminate on the line. Similarly, phase-conductors themselves attract lightning strokes and it is hardly correct to talk of the protective zone. A more appropriate term is the area of attraction Since the tower is like a lightning conductor, the area of attraction of the tower can be taken as equal to a circle with radius twice the tower height. An earth wire is more uniform that a transmission tower, in that it does not have a sharp point but a sharp line. It has been estimated that an area either side of the earth wire to a distance of 1.5 or 1.6 times the effective height of the earth wire multiplied by the length of the earth wire is a reasonable value to be taken. Further it must be noted that due to the sag of the earth wire, the effective height of the earth wire is itself only about 80% of the height at the tower. Thus a distance of 64% of the radius of attraction at the tower may be taken for the attraction distance of the earth wire. The phase conductor may be treated similarly, but with the height of the phase conductor being considered instead of that of the earth wire. Thus if the line dimensions are known, it is possible to evaluate the total area of attraction that the line has to lightning strokes. 3/31/2014 Page 29
30. 3.6. ĐIỀU KIỆN AN TOÀN KHI CÓ DÒNG ĐIỆN SÉT QUA HỆ THỐNG THU SÉT Khi sét đánh vào hệ thống thu sét, dòng điện sét đi qua dây dẫn dòng điện sét để tản vào đất gây tăng áp trên hệ thống nối đất và điện cảm của dây dẫn dòng điện sét i i/2 L fil R fil u i/2 i/2 R t U Rt Nếu dòng điện sét có dạng xiên góc biên độ Is và độ dốc a, điện áp lớn nhất xuất hiện tại một điểm trên thân cột cách nối đất một khoảng l bằng i d i i d i u Rxk R fil L fil Rxk R fil Loh 2 dt 2 2 dt 2 -5 Ví dụ : Rt=10, (bỏ qua Rfil so với Rt). L=10 H, dây dẫn dài 10m, dòng điện I=200 kA, di/dt=a=10.109 A/s 200.103 U 10 10 510.109 1,17.10 6 V 1,17 MV 2 3/31/2014 Page 30 Cần phải giảm thấp trị số điện trở nối đất để tránh phóng điện
31. Từ đó suy ra khoảng cách tối thiểu trong không khí và trong đất đảm bảo an toàn khi tháo dòng điện sét. Khoảng cách an toàn trong không khí với các giá trị tính toán của dòng điện sét và điện trường cho phép trong không khí (I=60 kA, a=30 kA/s Ekk = 500 kV/m) a a Rxk Loh 2 2 50.Rxk 25.1,7.l U Ekk lkk lkk 0,10.Rxk 0,05.l Ekk 500 Khoảng cách an toàn trong không khí với các giá trị tính toán của dòng điện sét và điện trường cho phép trong đất (I=60 kA, a=30 kA/s, Ed = 300 kV/m) R 60. xk Is.Rxk 2 ld 0,2.Rxk Ekk 300 Khoáng cách lkk và ld không được nhỏ hơn 5 m và 3 m Tại các trạm biến áp ngoài việc đảm bảo khoảng cách an toàn trong không khí và trong đất còn phải xem xét phối hợp điện áp phóng điện xung kích của chuỗi sứ với điện áp xuất hiện tại điểm treo chuỗi sứ khi có dòng điện sét đi qua 3/31/2014 Page 31
32. CỘT CHỐNG SÉT HIỆN NAY Sau phát minh CTS của Benjamin Franklin vào năm 1752, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và đề xuất các thiết bị nhằm nâng cao năng lực thu hút sét, tăng khoảng cách bảo vệ so với các cột thu sét đơn giản nhà vật lý học người Hungary, L.Szillard đưa ra một thiết bị chống sét vào năm 1914 bằng cách đặt nguồn chất phóng xạ đặt gần mũi nhọn của CTS Franklin. Các thí nghiệm đối CTS thông thường và cột thu sét có sử dụng chất phóng xạ thực hiện tại vùng Alpe của Thuỵ sĩ không chứng minh được hiệu quả của phương pháp này. Chất phóng xạ lại là nguồn ô nhiễm môi trường. Loại cột thu sét này hiện nay không được dùng nữa. Còn có một số loại CTS hiệu quả hơn, ví dụ các CTS sử dụng hiệu ứng vầng quang dựa vào sự dẫn đường của vầng quang phát bằng cách đặt các xung cao áp (hàng chục nghìn vôn) vào đầu mũi nhọn của cột thu sét hoặc tìm cách tạo ra các phóng điện tia lửa lặp đi lặp lại giữa điện cực trung gian và kim thu sét Một phương pháp có hiệu quả nhất là khi có đám mây dông tiến đến gần, người ta phóng về phía đám mây một tên lửa cỡ nhỏ kiểu tên lửa chống mưa đá kéo theo một sợi dây kim loại mảnh kéo từ cuộn day đặc biệt cột trên mặt đất Các hệ thống định vị chính xác sét cũng được nghiên cứu phát triển trong những năm gần đây dựa trên sự dò tìm các bức xạ điện từ của sét. Một trong những hệ thống như vậy là LLS (Lightning Location System) được nghiên cứu tại Mỹ. Người ta sử dụng nguyên tắc tìm phướng bằng vô tuyến. 3/31/2014 Page 32
33. Cột chống sét phát xạ sớm : Thiết bị chống sét kiểu PULSA do hãng Hélita Các xung cao áp từ 15 đến 20 kV lặp đi lặp lại được đặt vào kim thu sét. Các điện tích không gian xuất hiện tập trung xung quang mũi nhọn do vậy có thể thúc đấy tia tiên đạo về phía trên, dẫn đường cho tia tiên đạo sét từ đám mây phát triển xuống 3/31/2014 Page 33
34. Cột chống sét phát xạ sớm : Thiết bị chống sét kiểu PREVECTRA do hãng Indelec 1 2 Thiết bị thu sét kiểu này bao gồm kim thu sét trung tâm (1) bằng đồng điện phân hoặc thép không rỉ 3 hộp (3) bằng đồng nhằm bảo vệ thiết bị taọ ion hoá bên trong 4 hệ thống các điện cực bên dưới (4) các điện cực phía trên (2). Nguyên tắc hoạt động của kim thu sét PREVECTRA như sau : trong trường hợp xảy ra dông bào, điện trường khí quyển tăng nhanh, bộ cảm biến bên dưới sẽ thu năng lượng điện trường và tích trưữ trong các thiết bị ion hoá. Trước khi xảy ra hiện tượng phóng điện sét có một sự gia tăng đột ngột điện trường khí quyển, điều này tác động làm thiết bị ion hoá giải phóng năng lượng đã tích luỹ được, các điện cực phía trên sẽ phát ra các tia lửa điện, tạo ra một đường dẫn tia tiên đạo về phía trên, chủ động dẫn sét 3/31/2014 Page 34
35. 3.7. NỐI ĐẤT VÀ KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG THU SÉT Yêu cầu lắp đặt cột thu sét tận dụng các độ cao ủa các công trình cần bảo vệ để làm giá đỡ kim thu sét trong những điều kiện cho phép : như tại các trạm biến áp, kim thu sét có thể gắn trực tiếp trên các xà kim loại (xà đỡ thanh góp, xà đỡ đường dây), các xà này được dùng làm dây dẫn tháo dòng điện sét nối kim thu sét với hệ thống nối đất. đối với các trường hợp phải dùng cột thu lôi độc lập thì thì trụ đỡ kim thu sét có thể dùng cột bê tông hoặc cột gỗ nếu độ cao của cột thu sét nhỏ hơn 20m. Có thể sử dụng cốt thép của cột bê tông làm dây dẫn tháo dòng điện sét, còn đối với cột gỗ thì phải lắp đặt dây dẫn tháo dòng điện sét riêng.ểtong trường hợp cột cao hơn 20m thì sử dụng cột kim loại Kim thu sét và dây dẫn dòng điện sét phải được bảo vệ chống ăn mòn bằng sơn phủ hoặc mạ và phải đảm bảo độ bền cơ khí. 3/31/2014 Page 35
36. Nối đất của cột thu sét Nếu lắp đặt các cột thu sét trên nóc nhà hoặc trên một công trình, dây nối đất của cột thu sétphải nhiều nhánh để rẽ nhánh dòng điện sét và để giảm từ trường. Nó phải được nối đến hệ thống nối đất hình lưới và cân bằng thế, đảm bảo sao cho dòng điện sét khuếch tán vào đất theo 3 hoặc 4 thanh cân bằng áp của hệ thống nối đất. Việc phân tán dòng điện sét theo nhiều nhánh khác nhau cho phép phân bố lưu thông dòng điện sét và giảm tăng áp của hệ thống nối đất mà nếu không sẽ có trị số rất lớn nếu như dòng điện sét chỉ đi vào đất tại một điểm. Các phần khác nhau của hệ thống nối đất có tăng thế đồng thời nên không tạo ra chênh lệch thế lớn giữa chúng 3/31/2014 Page 36
37. 3/31/2014 Page 37
38. 3/31/2014 Page 38