Tư vấn hỏi đáp

HƯỚNG DẪN CHI TIẾT THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẮT CHO HỆ THỐNG

16:37 15/06/2017

3724 Lượt xem

^{HƯỚNG DẪN CHI TIẾT THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẮT CHO HỆ THỐNG}

^{Khi thiết kế chống sét đánh thẳng sử dụng kim thu sét, chống sét phóng điện sớm, nhà thiết kế cần dựa vào lý thuyết và các yếu tố địa lý tại công trình để đưa ra các thiết kế đúng đắn cho một hệ thống chống sét, sau đây là những lưu ý mà Công ty TNHH vật tư và kỹ thuật Long Triết mách bạn:}

^{Các lưu ý về vùng bảo vệ:}
^{Khi tính toán cần xem xét vị trí công trình, độ cao và kiến trúc để tính đủ 3 cấp bán kính bảo vệ bao gồm: Cấp 1 ( Leve 1), cấp 2 ( Leve 2), cấp 3 ( Leve 3), cấp 4 ( lever 4). Sử dụng tiêu chuẩn NF C 17-102 Pháp hoặc IEC 21186-96 để tính toán kết hợp với các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam. Chú ý về việc chọn vị trí, độ cao đặt kim và chiều cao cột kim tối thiểu, khoảng cách không khí giữa cột kim và các vật lân cận vì những điều này quyết định đến vùng bảo vệ an toàn cho công trình.}
^{Kết cấu công trình liên quan đến hệ thống chống sét:}
^{Phải xem xét khung nhà tiếp xúc với hệ thống chống sét là sắt hay bê tông. Trường hợp khung và mái là sắt hoặc tôn, nên tham khảo thêm về công năng sử dụng của công trình để quyết định cách điện hay đẳng thế hệ thống chống sét với công trình. Nên tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực chống sét để có quyết định phù hợp.}

^{Nói chung trong những yêu cầu khắt khe, phương án cách điện sẽ được yêu thích hơn nhưng chi phí sẽ cao, việc thi công lắp đặt sẽ khó khăn hơn. Bên cạnh đó, nhà thiết kế cần chú ý đến vị trí của các vật dẫn điện như bồn nước, Anten, đường ống nước trên mái. Khoảng cách lắp đặt của chúng phải được thiết kế đúng quy phạm. Thông thường, các thiết bị trên luôn bị ảnh hưởng, thậm chí là hỏng hóc trong quá trình diễn ra sét đánh tại vùng lân cận. Hơn nữa, nếu không thiết kế cẩn thận, chúng là những vật dẫn điện vào công trình gây nguy hiểm cho con người.}

^{SỬ DỤNG DÂY DẪN SÉT:}
^{Công ty TNHH vật tư và kỹ thuật Long Triết khuyên nên sử dụng dây đồng tròn bện vì chúng có độ dẫn điện tốt. Dây ít chắp nối và có kích thước lớn hơn quy chuẩn. Nên sử dụng dây có tiết diện 50mm2 trở lên. Trong quá trình thi công, hãy chọn lộ trình cho dây đi thẳng nhất.}

^{Cáp đồng trần làm tiếp địa chống sét}

^{Cáp đồng bọc PVC làm dây dẫn thoát sét trên mái trong xây dựng nhà cao tầng}

^{Hệ thống tiếp đất:}
^{Có tổng trở nhỏ và ổn định trong nhiều năm là điều rất quan trọng. Chúng giúp cho việc tản năng lượng sét xuống đất nhanh và an toàn. Hệ thống tiếp đất, cáp thoát sét và kim thu sét là 3 thành phần mấu chốt của hệ thống chống sét và phải đồng bộ với nhau. Trong thiết kế hệ tiếp đất, tùy từng vùng đất mà bố trí số lượng cọc và kiểu cho phù hợp, đảm bảo điện trở nối đất theo quy định. Trên đồi cao hoặc núi thiết kế tiếp đất cần khảo sát cẩn thận trước khi đi đến quyết định đầu tư. Nếu có nhiều hệ thống nối đất gần nhau, phải đẳng thế chúng bằng van đẳng thế.}

^{Hóa chất làm giảm điện trở đất nếu điện trở không đạt}

^{Tác dụng khi lắp dựng kim thu sét:}

^{Phạm vi bảo vệ của hệ thu lôi là khoảng không gian quanh hệ thu lôi, bao bọc và bảo vệ về mặt chống sét cho công trình và người ở bên trong, được xác định bằng thực nghiệm.}

^{Phạm vi bảo vệ của hệ thu lôi phụ thuộc vào chiều cao của cột thu lôi (cao độ đỉnh kim). Cột thu lôi càng cao thì phạm vi bảo vệ càng lớn.}

^{Hệ một kim thu lôi độc lập}

^{Theo lý thuyết của Benjamin Franklin, phạm vi bảo vệ của một kim thu lôi độc lập là phần không gian nằm bên trong mặt tròn xoay quanh trục là kim thu lôi}

^{chiều cao H, tạo bởi đường sinh là đường cong có phương trình là:}

^{r_x=1,6pH(H-h_x)/(H+h_x) với p=1,0 khi 0≤h_x≤H≤30,0 (m) và p=5,5/H0,5khi H>30 (m).}

^{trong đó: h_x và r_x là cao độ và bán kính đường tròn trên mặt chiếu bằng tâm là kim thu lôi, của từng điểm x trên đường sinh.}

^{Lý thuyết hiện đại, lấy gần đúng đường sinh tạo thành phạm vi bảo vệ của kim thu lôi, là đường thẳng (TCXDVN 46:2007) hay đường thẳng gãy khúc (TCXD 46:1984). Tiêu chuẩn thiết kế chống sét Việt Nam TCXD 46:1984, coi đường sinh phạm vi bảo vệ cột thu lôi độc lập là đường gãy khúc có phương trình là:}

^{r_x=1,50(H-1,25h_x); với 0≤h_x≤0,667H, góc bảo vệ là 56,310o}
^{r_x=0,75(H-1,00h_x); với 0,667H≤h_x≤H, góc bảo vệ là 36,870o}

^{Tiêu chuẩn thiết kế chống sét Việt Nam TCXDVN 46:2007, coi đường sinh phạm vi bảo vệ cột thu lôi độc lập là đường thẳng nghiêng với phương thẳng đứng của kim một góc bảo vệ là 45o.[1] Tiêu chuẩn TCVN 46:2007, xem xét tới diện tích mặt bằng phạm vi bảo vệ ở cao độ chân cột thu lôi (có thể ở cốt nền mặt đất hoặc có thể là mái công trình).}

^{Nếu so sánh trên cùng một diện tích hình tròn mặt bằng phạm vi bảo vệ ở cao độ chân cột thu lôi, của các trường hợp áp dụng TCXD 46:1984 và TCXDVN 46:2007 và tiêu chuẩn TCVN 9385-2012 với nhau, thì chiều cao yêu cầu của cột thu lôi độc lập theo tiêu chuẩn TCXDVN 46:2007 và tiêu chuẩn TCVN 9385-2012 là H_c, cao gấp rưỡi chiều cao cột yêu cầu theo tiêu chuẩn 1984 là H, (H_c=1,5H). Như vậy, để bảo vệ chống sét cho cùng một diện tích mặt bằng chân cột thu lôi đơn, thì tiêu chuẩn TCXDVN 46:2007 và tiêu chuẩn TCVN 9385-2012, yêu cầu an toàn hơn.}

^{Hệ hai kim thu lôi cao bằng nhau kết hợp bảo vệ}

^{Theo TCXD 46:1984, khi hai kim thu lôi cao bằng nhau, đặt cách nhau một khoảng cách đủ nhỏ (nhỏ hơn giới hạn được xác định bên dưới), nhưng có thể vẫn lớn hơn đường kính hình tròn mặt bằng phạm vi bảo tại chân cột (bằng 3H), thì ngoài các phạm vi bảo vệ hình nón quanh từng cột (giống như cột độc lập), ở giữa khoảng 2 cột phạm vi bảo vệ còn được mở rộng tạo thành vùng phạm vi bảo vệ kết hợp là không gian nằm bên dưới một mặt bậc hai có dạng yên ngựa. Đường sinh trên mặt đứng đi qua trục nối 2 cột, của mặt cong yên ngựa này được lấy là đường cung tròn có tâm nằm trên trung trực của khoảng cách hai cột trên mặt bằng, và nằm ở cao độ 4H (4 lần chiều cao cột thu lôi). Theo tiêu chuẩn TCXD 46:1984, đường sinh trên mặt đứng đi qua trục nối 2 cột, của mặt cong yên ngựa (hyperbolic paraboloid) này được lấy là đường cung tròn bán kính R, có tâm nằm trên đường trung trực của khoảng cách hai cột trên mặt bằng A, và nằm ở cao độ 4H (4 lần chiều cao cột thu lôi). Điểm thấp nhất của đường sinh này, nằm tại trung điểm khoảng cách 2 cột trên mặt bằng A, có cao độ h_o được xác định là:}

^{h_o=4H – ((0,25A2+9H2)1/2)=}

^{Với A là khoảng cách 2 cột trên mặt bằng. Khoảng cách A càng lớn h_o càng nhỏ (khi h_o=0 thì 2 cột trở về trường hợp độc lập không còn tạo thành hệ kết hợp nữa). Do đó, điều kiện để hai cột bằng nhau kết hợp bảo vệ là:}

^{A≤((28)1/2)H=5,29H[2]}

^{Tiêu chuẩn TCXDVN 46:2007 lấy đường sinh trên là đường thẳng gẫy khúc, hợp bởi góc bảo vệ 60o từ đỉnh mỗi cột, vào bên trong khoảng 2 cột. Do đó, tg60o=1,732=A/(2(H_c – h_o)), điều kiện để 2 cột bằng nhau kết hợp bảo vệ theo tiêu chuẩn 2007, là:}

^{A≤3,4641H_c}

^{(và nếu lấy chiều cao cột thu lôi theo tiêu chuẩn TCXDVN 46:2007 gấp rưỡi chiều cao cột theo tiêu chuẩn 1984, (H_c=1,5H), thì:A≤5,196H=3,464H_c).}

^{Phạm vi bảo vệ kết hợp bên trong giữa hai cột mặc dù được giới hạn bởi mặt bậc hai, nhưng trong các tiêu chuẩn chống sét 1984 và 2007 đều coi gần đúng giao tuyến của mặt cong này với mặt bằng cao độ chân cột là đường thẳng gấp khúc đối xứng vơi nhau qua trục nối hai cột và qua đường trung trực của trục này. Các đường thẳng này tạo thành vùng diện tích mặt bằng bảo vệ kết hợp ở chân cột thu lôi, mở rộng và nối liền hai diện tích hình tròn phạm vị bảo vệ tại chân mỗi cột với nhau, trong khoảng giữa hai cột. Phương trình của các đoạn thẳng biên được xác định là:}

^{b_x=1,5(H – 2(H – h_o)x/A); Với 0≤x≤A/2, b_xlà bán kính (hay bề rộng) phạm vi bảo vệ kết hợp trong khoảng giữa 2 cột tại cao độ chân cột về mỗi phía của trục 2 cột (b_x tại tâm chân cột bằng 1,5H, và tại điểm giữa khoảng cách 2 chân cột bằng 1,5h_o).}

^{Tiêu chuẩn chống sét mới nhất là TCVN 9385-2012 kế thừa TCXDVN 46:2007 và bổ sung điều kiện áp dụng vùng bảo vệ và góc bảo vệ nghiêm ngặt hơn cho tiêu chuẩn TCXDVN 46:2007.}

^{Hệ hai kim thu lôi cao khác nhau kết hợp bảo vệ}

^{Hệ hai cột thu lôi cao khác nhau kết hợp bảo vệ, theo TCVN 46:1984.}

^{Hệ nhiều kim thu lôi cao bằng nhau kết hợp bảo vệ}

^{Phạm vi bảo vệ của hệ thu lôi 3 kim đều cao bằng H(theo tiêu chuẩn TCXD 46:1984),}

^{Phạm vi bảo vệ của hệ 3 cột (kim) thu lôi thành tam giác hay nhiều cột thành đa giác kết hợp bảo vệ, được hình thành bởi sự kết hợp tất cả các phạm vi bảo vệ kết hợp của các cặp đôi kim thu lôi đặt tại các đỉnh của tam giác hay đa giác đó. Nếu là các đa giác thì hệ luôn có thể chia thành các tam giác kim thu lôi. Trong một tam giác kim thu lôi luôn có duy nhất một đường tròn ngoại tiếp tam giác thu lôi đi qua chân của tất cả các cột. Để đảm bảo an toàn thì tất cả 3 cặp đôi phạm vi bảo vệ kết hợp (trên các cạnh tam giác) phải kết hợp phủ kín hết vùng diện tích mặt bằng bên trong hình tam giác kim thu lôi đó. Điều này liên quan tới 3 bán kính nhỏ nhất (b_min1, b_min2, b_min3) của phạm vi bảo vệ kết hợp trên mỗi cạnh tam giác (là khoảng các giữa 2 cột trong 1 cặp) tại cao độ chân cột về mỗi phía của trục 2 cột (cạnh tam giác). Các bán kính nhỏ nhất này đạt được tại vị trí trung điểm của mỗi cạnh tam giác thu lôi và b_min1=1,5h_o1=1,5(4H - ((0,25(A₁)2+9H2)1/2)), b_min2=1,5h_o2=1,5(4H - ((0,25(A₂)2+9H2)1/2)), b_min3=1,5h_o3=1,5(4H - ((0,25(A₃)2+9H2)1/2)). Với H là chiều cao cần thiết của các cột thu lôi; và A₁, A₂, A₃ là các cạnh của tam giác thu lôi. Các bán kính nhỏ nhất này càng nhỏ khi các cạnh tam giác càng lớn. Cạnh tam giác lớn nhất khi nó đạt tới giá trị là đường kính D của đường tròn ngoại tiếp tam giác, tức là trường hợp 2 trong 3 cột thu lôi nằm trên đường kính D của đường tròn ngoại tiếp, hay tam giác thu lôi là tam giác vuông. Trường hợp tam giác thu lôi là tam giác vuông cân, thì bán kính bảo vệ b_min =1,5(4H - ((0,25D2+9H2)1/2))= sẽ đảm bảo việc phủ kín hết vùng diện tích mặt bằng bên trong hình tam giác kim thu lôi, khi D=8b_min=4,1676H. Do đó, Tiêu chuẩn chống sét TCVN 46:1984 quy định điều kiện D≤8b_min và b_min≥0 để đảm bảo phạm vi diện tích mặt bằng chân cột ở phía trong tam giác thu lôi được hoàn toàn bảo vệ. Khi đó, chiều cao cột thu lôi yêu cầu H được xác định là:}

^{H≥(D/4,1676)(theo TCXD 46:1984), với D là đường kính đường tròn ngoại tiếp tam giác thu lôi.}

^{Theo tiêu chuẩn TCVN 9385-2012 thì khoảng cách L của lưới ô vuông 4 cột thu lôi cao bằng nhau, (nằm trên đường tròn ngoại tiếp, có đường kính D) phải đảm bảo L ≤ 2H_c[3]. (H_c là chiều cao cột thu sét theo TCXDVN 46:2007 và TCVN 9385-2012.) Do đó D= ≤ 2,828H_c (Theo tiêu chuẩn TCVN 9385-2012) (mà 2,828H_c=2,828.(1,5H)= 4,243H, với H là chiều cao cột thu lôi theo tiêu chuẩn TCXD 46:1984).}

^{Hệ dây và lưới thu lôi}

^{Côt thu lôi rất có tác dụng trong việc ngăn ngừa và giảm thiểu những thiệt hại do sét gây ra. Tuy nhiên, do sét là dòng điện lên đến hàng triệu vôn nên cột thu lôi không thể nào ngăn chặn hoàn toàn sự đáng sợ của sét. Chính vì vậy, để an toàn đến mức tối đa, chúng ta cần thực hiện các phương pháp an toàn như:}

^{Rút hết các phích cắm khi cơn giông tới.}
^{Không sử dụng máy tính xách tay, điện thoại hay máy tính bảng khi sét đến}
^{Tránh những vật bằng kim loại hoặc ẩm ướt có thể gây nguy hại cho bản thân và người thân như vòi hoa sen.}

^{Tiêu chuẩn chống sét}

^{Tiêu chuẩn Việt Nam}

^{TCXD 46:1984}
^{TCXDVN 46:2007}
^{9385-2012.doc TCVN9385-2012:Chống sét cho các công trình xây dựng-Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống.}

^{Tiêu chuẩn Hoa Kỳ}

^{NFPA-780: "Standard for the Installation of Lightning Protection Systems" (2014)(Tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống chống sét (2014))}
^{M440.1-1, Electrical Storms and Lightning Protection, Department of Energy}
^{AFI 32-1065 - Grounding Systems, U. S. Air Force Space Command}
^{FAA STD 019e, Lightning and Surge Protection, Grounding, Bonding and Shielding Requirements for Facilities and Electronic Equipment}
^{Tiêu chuẩn chống sét của UL}

^{o UL 96: "Standard of Lightning Protection Components" (5th Edition, 2005)}

^{o UL 96A: "Standard for Installation Requirements for Lightning Protection Systems" (Twelfth Edition, 2007)}

^{o UL 1449: "Standard for Surge Protective Devices" (Fourth Edition, 2014)}

^{EN 61000-4-5/IEC 61000-4-5: "Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity test"}
^{EN 62305/IEC 62305: "Protection against lightning"}
^{EN 62561/IEC 62561: "Lightning Protection System Components (LPSC)"}
^{ITU-T K Series recommendations: "Protection against interference"}
^{Tiêu chuẩn nối đất của IEEE}
^{IEEE SA-142-2007: "IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems." (2007)}
^{IEEE SA-1100-2005: "IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic Equipment" (2005)}
^{AFNOR NF C 17-102: "Lightning protection - Protection of structures and open areas against lightning using early streamer emission air terminals" (1995)}