Công ty Cổ phần Công nghệ ETI
TÓM TẮT:
Sét đánh thẳng gây thiệt hại về con người và tài sản. Do đó, cần thiết trang bị hệ thống chống sét đánh thẳng cho công trình. Tuy nhiên, đối với các công trình trong khu đô thị có quỹ đất hạn chế ngoài việc chống sét đánh thẳng thì chúng ta cần phải xử lý sét lan truyền, đặc biệt là ở trong đất, nơi mà sét đánh thẳng có thể tạo ra nhằm giảm sự tác động của sét đánh thẳng đến thiết bị điện, điện tử. Bài viết trình bày giải pháp phối hợp hệ thống chống sét đánh thẳng với các thiết bị chống sét lan truyền của hãng ETI để hạn chế sét lan truyền. Do công trình số 7 – C4, khu đô thị CIPUTRA Tây Hồ, Hà Nội thường hay xảy ra sét đánh hỏng thiết bị trong mùa mưa bão nên các tác giả tiến hành thực nghiệm giải pháp tại công trình này. Kết quả của giải pháp là sự ổn định của thiết bị trong nhiều mùa mưa bão so với trước đó đã chỉ ra tính hiệu quả của giải pháp.
MÔ TẢ HỆ THỐNG:
Hình 1: Sơ đồ hệ thống chống sét của tòa nhà.
Công trình Nhà số 7-C4 cao hơn các nhà lân cận, trên mái đặt giàn nóng điều hòa cao 1,8m nên công trình có rủi ro sét đánh thẳng. Giải pháp chống sét đánh thẳng đề xuất: phần thu sét gồm 1 cột cao 4m chia làm 2 đoạn: phía dưới là cột inox D60 cao 2m, phía trên là cột phi kim bằng ống sợi thủy tinh cách điện D60, cao 2m, đầu trên gắn kim ESE ( kim tia tiên đạo ). Hệ thống nối đất gồm 2 điểm đóng cọc, mỗi điểm có 2 cọc thép mạ đồng D16x2,4m nối với nhau sâu 4,8m. Sau khi đóng 2 điểm cọc tiến hành nối chúng với nhau bằng dây đồng trần tiếp đât 50mm2. Cột kim thu sét và hệ thống nối đất được liên kết với nhau bằng dây đồng thoát sét Cu/PVC50mm2 luồn trong ống PVC đi sát tường và mái.
Các thiết bị chống sét lan truyền của hãng ETI được bố trí: tầng 1 sử dụng tủ chống sét ETI PSD34-200kA cho nguồn điện vào nhà, khả năng cắt dòng xung sét lan truyền 200kA/pha và 200kA (N-E). Tầng 3 lắp đặt 01 bộ chống sét ETI PPM-B70 cho tủ điện tầng và bổ sung 01 bộ cho hệ thống âm thanh Hi-End giải trí. Tầng mái sử dụng bộ PPM-B70 đặt trong giàn nóng điều hòa trung tâm bên cạnh kim thu sét.
Hệ thống tiếp đất chống sét đánh thẳng đặt trong sân sau nhà và cách các hệ thống tiếp địa an toàn điện E1 và hệ thống tiếp địa âm thanh E2 một khoảng 3m.
Bố trí tiếp địa chỉ ra trong hình 2
Hình 2: Sơ đồ bố trí tiếp địa
KHẮC PHỤC ẢNH HƯỞNG CỦA CHỐNG SÉT ĐÁNH THẲNG BẰNG CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN ETI
Mục tiêu cần đạt của chống sét đánh thẳng là ngăn chặn sét đánh vào các góc của tòa nhà và giàn nóng điều hòa. Tuy nhiên, phần sét lan truyền dưới đất cần phải đươc hạn chế để các xung lan truyền không ảnh hưởng đến thiết bị.
Kim thu sét sử dụng cho công trình có bán kính bảo vệ cấp 1 ( cấp an toàn nhất) là 32m, do đó công trình đảm bảo nằm trong vùng bảo vệ, hoàn toàn ngăn chặn được sét đánh vào các góc tòa nhà và giàn nóng điều hòa đặt trên đỉnh mái. Ngoài ra, kim thu sét được cách ly 2 mét so với cột đỡ. Điều này giúp cho việc ngăn tia sét không “ bén” vào phần dẫn điện, dòng sét bị cô lập và được dẫn theo đường cáp thoát sét nhất định, bọc trong ống PVC nên sẽ giảm thiểu ảnh hưởng của sét lan truyền tới các hạng mục trong công trình.
Trong hình 2 ta thấy khi sét chuyển hóa vào đất, năng lượng dòng điện sét phân bố đẳng hướng với tâm là cọc tiếp địa.
Căn cứ vào dạng hình học bố trí hệ tiếp địa đánh thẳng E3, tiếp địa E1, E2 và khoảng cách dự kiến giữa các tổ tiếp địa, dòng sét lan truyền đến các tổ tiếp địa E1, E2 được định lượng gần đúng như sau:
I_(lan truyền) = 2 x (0,5 x I_(đánh thẳng))/2πr (1)
( với r là bán kính lan tỏa của sét, r ở trường hợp này bằng 3m)
Giả sử dòng sét đánh thẳng xuất hiện lớn nhất là 200kA ( xác xuất chỉ 1% theo TCVN9385-2012). Thay các giá trị: I_(đánh thẳng)=200kA ; r=3 mét vào biểu thức (1). Dòng lan truyền lớn nhất xuất hiện trên tổ tiếp địa E1, E2 tính toán được là:
I_(lan truyền)=2 x (0,5 x 200)/(2 x 3,14 x 3)=10,6 kA
Dòng lan truyền lớn nhất đến hệ tiếp địa E1 và E2 có giá trị là 10,6 kA.
Sau khi xác định được giá trị cường độ dòng sét lan truyền đến các tổ tiếp địa, ta kiểm tra lại phương án chống sét lan truyền có khắc phục được dòng sét lan truyền không.
Hình 3: Sơ đồ chuyển hướng sét bằng thiết bị chống sét lan truyền ETI
Từ vị trí thực tế, thiết lập sơ đồ quan hệ về lan truyền sét giữa các tổ tiếp địa như hình 3.
Từ hình 3, ta thấy nguồn phát sinh sét lan truyền là E3. Giả sử, khi có sét đánh vào kim thu, dòng sét lan tỏa xuống tổ đất E3. Khi đó, dòng sét sau khi được chia làm 2 thành phần trên hai điểm cọc sẽ lan truyền đến tổ đất E2 ( giả sử E2 gần hơn). Trên tổ đất này xuất hiện điện áp sét kích ứng thiết bị cắt lọc sét N-E trong chống sét lan truyền ETI PPM-B70 của Phòng nhạc trên tầng 3. Thiết bị chống sét ETI PPM-B70 sẽ mở khóa tức thời để dòng sét đi sang dây trung tính N, ra ngoài quay về tiếp địa N của nguồn điện. Trên đường đi, dòng sét còn được tháo ra tổ đất E1 bởi thiết bị NE200 của tủ chống sét ETI PSD34-200kA đặt tại tầng 1. Dòng sét không thể đi vào hệ thống điện do đã được chuyển hướng. Như vậy, nhờ hai lần tháo sét, thiết bị điện và điện tử được an toàn.
Tương tự, trường hợp sét đi vào tổ đất E1, nó sẽ ngay lập tức đi ra ngoài qua dây N do thiết bị NE200 của tủ chống sét tổng tầng 1 ETI PSD34-200kA tác động. Vì thế, dòng lan truyền không còn cơ hội đi vào các hệ thống điện và thông tin tòa nhà.
Do các thiết bị chống sét lan truyền của ETI được tính toán với công suất chịu dòng sét dư nhiều lần (ít nhất là 70kA, lớn hơn rất nhiều giá trị 10,6kA) nên hệ thống hoàn toàn tin cậy và an toàn cho các thiết bị trong tòa nhà.
KẾT LUẬN:
Bài viết dựa trên các tiêu chuẩn chống sét để đưa ra phương pháp phối hợp chống sét đánh thẳng với thiết bị chống sét lan truyền nhằm đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị trong tòa nhà số 7-C4 KĐT Ciputra. Bằng thực nghiệm và phân tích trên mô hình thực tế của công trình chỉ ra, việc chống sét đánh thẳng phối hợp với thiết bị chống sét lan truyền ETI đã mang lại hiệu quả an toàn cho con người và thiết bị trong tòa nhà đó.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
- TCVN9385-2012. Tiêu chuẩn chống sét Việt Nam
- NFC17-102 -2011. Tiêu chuẩn chống sét công trình xay dựng Cộng Hòa Pháp.
- Tài liệu kỹ thuật chống sét lan truyền Công ty CP Công nghệ ETI
