Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LÊ QUANG TRUNG
NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ
CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 62520202
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LÊ QUANG TRUNG
NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ
CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 62520202
Hướng dẫn khoa học: 1. PGS-TS. Quyền Huy Ánh
2. PGS-TS Vũ Phan Tú
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2019
NCS: Lê Quang Trung ii
LÝ LỊCH CÁ NHÂN
THÔNG TIN CÁ NHÂN
Họ và tên: LÊ QUANG TRUNG Phái: Nam
Ngày/tháng/năm sinh: 19/03/1976 Tại: Quảng Trị
I. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
- Từ 1998 - 2001: Sinh viên ngành Điện khí hóa-cung cấp điện, Đại học sư phạm
kỹ thuật TPHCM.
- Từ 2008 - 2010: Học viên cao học ngành Thiết bị Mạng và Nhà máy điện, trường
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh.
II. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
- Từ 2001 – 2004: Cán bộ kỹ thuật công ty LILAMA45-1 - Tp.HCM
- Từ 2004 - Nay: Giảng viên trường Cao đẳng công nghệ quốc tế LILAMA2
Tp. HCM, ngày 20 tháng 1 năm 2019
Lê Quang Trung
NCS: Lê Quang Trung iii
CẢM TẠ
Sau một thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi vô cùng cảm ơn
những đóng góp từ gia đình, thầy cô, đồng nghiệp và bạn bè đã giúp tôi hoàn thành
tốt luận án của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn PGS. TS. Quyền Huy Ánh
và PGS. TS. Vũ Phan Tú đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận án.
Tôi chân thành cảm ơn vợ Nguyễn Thị Hồng Yến đã hỗ trợ tôi về tinh thần,
lo toan công việc gia đình, động viên để tôi yên tâm tập trun vào công việc của cơ
quan cũng như thực hiện nghiên cứu hoàn thành luận án.
Tôi chân thành cảm ơn Thầy PGS-TS. Nguyễn Minh Tâm Trưởng khoa
Điện điện tử, các thầy cô trong khoa đã tạo điều kiện tốt để tôi có thể học tốt và
nghiên cứu tốt.
NCS: Lê Quang Trung iv
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 1 năm 2019
Người cam đoan
Lê Quang Trung
NCS: Lê Quang Trung v
TÓM TẮT
Luận án đã tập trung nghiên cứu và giải quyết các nhiệm vụ cụ thể sau
- Đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra trên cơ sở
áp dụng phương pháp của tiêu chuẩn IEC 62305-2 có mức độ chi tiết ở một số hệ số
tính toán được tham chiếu từ các tiêu chuẩn AS/NZS 1768, IEEE 1410 và xây dựng
công cụ tính toán rủi ro thiệt hại do sét LIRISAS có giao diện thân thiện, tạo tiện ích
cho người sử dụng.
- Nghiên cứu và xây dựng mô hình máy phát xung sét với 4 dạng xung sét
khác nhau trong môi trường Matlab có sai số nằm trong phạm vi cho phép quy định
bởi các tiêu chuẩn liên quan về: Biên độ xung dòng sét, thời gian đầu sóng, thời
gian đuôi sóng
- Nghiên cứu và xây dựng mô hình thiết bị chống sét trên đường nguồn hạ áp
có mức độ chi tiết hơn so với các nghiên cứu trước đây, có xét đầy đủ các thông số
như: Điện áp làm việc cực đại, dong xung cực đại, sai số điện áp ngương, nhiệt độ
môi trường, có sai số điện áp bảo vệ giữa mô hình và điện áp bảo vệ thiết bị từ
catalogue <10%, trong khi sai số cho phép của thiết bị (10%-20%).
- Đề xuất giải pháp tổng thể bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn cho
công trình viễn thông mang tính minh họa theo các bước: Xác định rủi ro thiệt hại
do sét bằng phương pháp giải tích và áp dụng phương pháp mô hình hóa mô phỏng
để lựa chọn thông số và lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền
trên đường nguồn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật. Các bước thực hiện của giải pháp
đề xuất được áp dụng cho trạm viễn thông tại huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai.
Luận án cung cấp công cụ tính toán rủi ro thiệt hại do sét theo phương pháp cải
tiến và đề xuất giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp mang
tính tổng thể được áp dụng cho công trình minh họa. Trên cơ sở đó, các cá nhân,
các công ty tư vấn thiết kế, công ty xây lắp điện có thể nghiên cứu tham khảo khi tư
vấn đề xuất phương án bảo vệ chống sét; tài liệu tham khảo cho các NCS, các học
viên cao học Ngành Kỹ thuật điện khi giải các bài toán, và đề xuất các giải pháp bảo
vệ chống sét cho một số công trình tại Việt Nam.
NCS: Lê Quang Trung vi
ABSTRACT
The thesis focused on studying and solving the following issues:
- Proposed the the improved method of risk assessment of the damage caused
by lightning based on the calculation method recommended by IEC 62305-2
standard with some additional and more detailed calculation formulas proposed by
AS/ANZ 1768 standard and IEEE 1410 standard and build a calculator tool of the
lightning damage caused by LIRISAS with user-friendly interface.
- Researched and developed the lightning impulse generator model with 4
different impulses in Matlab environment which has acceptable tolerance regulated
by the requirements of current impulse amplitude, front time, tail time.
- Researched and developed a more detailed model of surge protective device
on the low voltage power line than ever, taking parameters into account such as
maximum operating voltage, maximum impulse current, voltage tolerance,
temperature and the number of MOV in parallel, with accuracy within the allowed
range (<10%).
- Proposed a total solution for protection against surge on the power line for
telecommunication sites in the following steps: Determining the risk of damage due
to lightning by analytical methods and applying simulation modeling to select
parameters and installation location of lightning protective devices on the power
line to meet the technical requirements. The implementation steps of the proposed
solution is applied to the typical telecommunication in Long Thanh District, Dong
Nai Province, Vietnam.
The thesis provided a tool for calculating the risk of damage by the improved
method and proposes a total solution for protection against surge on the power line
for sample telecommunication sites. As a result, individuals, design consultancy
companies, electricity construction companies and some other relevant
organizations can make this thesis as a reference when consulting in a proposed
surge protective method. In addition, PhD students, graduate students in electrical
engineering can also refer to this thesis when solving the problems and proposing
lightning protection solutions for typical telecommunication sites in Vietnam..
NCS: Lê Quang Trung vii
MỤC LỤC
QUYẾT ĐỊNH ............................................................................................................ i
LÝ LỊCH CÁ NHÂN ................................................................................................. ii
CẢM TẠ ................................................................................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iv
TÓM TẮT ................................................................................................................... v
ABSTRACT .............................................................................................................. vi
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... xii
DANH MỤC KÝ HIỆU .......................................................................................... xiii
DANH SÁCH CÁC HÌNH .................................................................................... xxii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................. xxiv
Chương 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
1.1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
1.2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 3
1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................................... 3
1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu ....................................................................... 4
1.5 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 4
1.6. Điểm mới của luận án ...................................................................................... 4
1.7 Ý nghĩa khoa học ............................................................................................. 5
1.8 Giá trị thực tiễn ................................................................................................. 5
1.9 Bố cục luận án ................................................................................................... 5
Chương 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................................. 6
2.1. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét ......................................................................... 6
2.1.1. Các công trình nghiên cứu nước ngoài về đánh giá rủi ro thiệt hại do
sét gây ra đối với công trình xây dựng ............................................................. 6
2.1.1.1. Các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro do sét cho công trình xây dựng ... 6
2.1.1.2. Các công trình nghiên cứu áp dụng đánh giá rủi ro để bảo vệ
chống sét .................................................................................................... 9
2.1.2. Các công trình nghiên cứu nước ngoài về đánh giá rủi ro thiệt hại do
sét gây ra đối với công trình trạm viễn thông ................................................ 12
2.1.2.1. Các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro do sét cho công trình viễn thông12
NCS: Lê Quang Trung viii
2.1.2.2. Các nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét cho công trình viễn thông
................................................................................................................. 12
2.1.3. Các công trình nghiên cứu trong nước về đánh giá rủi ro thiệt hại do
sét gây ra đối với công trình xây dựng và trạm viễn thông ............................ 13
2.1.4. Kết luận ................................................................................................ 15
2.2. Mô hình hóa và mô phỏng để đánh giá hiệu quả bảo vệ của thiết bị chống sét
trên đường nguồn hạ áp ........................................................................................ 16
2.2.1. Mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn ................................................ 16
2.2.1.1. Các xung sét tiêu chuẩn .............................................................. 16
2.2.1.2. Các công trình nghiên cứu mô hình máy phát xung sét ............. 18
2.2.1.3. Kết luận ....................................................................................... 20
2.2.2. Mô hình thiết bị chống sét quá áp do sét và các yếu tố ảnh hưởng đến
hiệu quả bảo vệ chống sét .............................................................................. 20
2.2.2.1. Mô hình thiết bị chống sét quá áp do sét .................................... 20
2.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả bảo vệ chống sét ................ 23
2.2.2.3. Kết luận ....................................................................................... 25
2.3. Các nghiên cứu về giải pháp chống sét tại việt nam ...................................... 25
2.3.1. Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp ........................................................... 25
2.3.2. Bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn .................................... 26
2.4. Kết luận .......................................................................................................... 27
Chương 3 PHƯƠNG PHAP CẢI TIẾN ĐANH GIA RUI RO THIỆT HẠI DO SET
................................................................................................................................... 29
3.1. Tổng quan các phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét ......................... 29
3.1.1. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2/BS EN
62305-2 ........................................................................................................... 29
3.1.1.1. Phạm vi áp dụng ......................................................................... 29
3.1.1.2. Những thiệt hại, tổn thất do sét ................................................... 29
3.1.1.3. Rủi ro và những thành phần rủi ro .............................................. 30
3.1.1.4. Tổng hợp những thành phần rủi ro ............................................. 31
3.1.1.5. Đánh giá rủi ro ............................................................................ 32
3.1.1.6. Xác định những thành phần rủi ro: ............................................. 33
3.1.1.7. Xác định hệ số tổn thất LX .......................................................... 38
NCS: Lê Quang Trung ix
3.1.2. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn AS/NZS 1768 ............ 41
3.1.2.1. Phạm vi ....................................................................................... 41
3.1.2.2. Các dạng rủi ro do sét ................................................................. 42
3.1.2.3. Giá trị rủi ro chấp nhận được ...................................................... 42
3.1.2.4. Thiệt hại do sét............................................................................ 42
3.1.2.5. Rủi ro do sét ................................................................................ 43
3.1.2.6. Phương phánh đánh giá, quản lí rủi ro ....................................... 54
3.1.3. Hệ số che chắn và số lần sét đánh vào đường dây trên không theo tiêu
chuẩn IEEE 1410 ............................................................................................ 58
3.2. Phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét .................................... 59
3.2.1. Đặt vấn đề cải tiến ................................................................................ 59
3.2.2 Xác định giá trị các hệ số có mức độ tính toán chi tiết được tham chiếu
và đề xuất từ tiêu chuẩn AS/NZS 1768 và IEEE 1410. ................................ 60
3.2.2.1. Hệ số xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng vật
liệu xây dựng khi tính xác suất PA cho thành phần rủi ro RA .................. 60
3.2.2.2. Hệ số che chắn khi tính số lần sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào
đường dây dịch vụ kết nối đến công trình ............................................... 61
3.2.2.3. Số lượng đường dây dịch vụ khi tính những hệ số xác suất liên
quan đến sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào đường dây dịch vụ kết nối
đến công trình .......................................................................................... 62
3.2.2.4. Bảng liệt kê các hệ số cải tiến ..................................................... 65
3.2.3. Lưu đồ đánh giá rủi ro .......................................................................... 66
3.2.4. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho công trình mẫu ............................ 66
3.2.4.1. Thông số, đặc điểm của công trình và môi trường xung quanh . 67
3.2.4.2. Thông số, đặc điểm của đường dây điện cấp nguồn .................. 68
3.2.4.3. Thông số, đặc điểm đường dây viễn thông................................. 68
3.2.4.4. Kết quả tính toán đánh giá rủi ro ................................................ 69
3.2.5. Phần mềm đánh giá rủi ro thiệt hại do sét ............................................ 69
3.3. Kết luận .......................................................................................................... 70
Chương 4 MÔ HÌNH CẢI TIẾN MAY PHAT XUNG SET VÀ THIẾT BỊ CHỐNG
SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP .......................................... 71
4.1. Mô hình máy phát xung sét............................................................................ 71
NCS: Lê Quang Trung x
4.1.1. Đặt vấn đề cải tiến ................................................................................ 71
4.1.2. Mô hình toán ........................................................................................ 71
4.1.2.1. Mô hình hàm toán của Heidler ................................................... 71
4.1.2.2. Xác định thông số cho phương trình Heidler ............................. 72
4.1.3. Máy phát xung sét cải tiến trong môi trường Matlab ........................... 76
4.1.4. Đánh giá mô hình mô phỏng các dạng xung dòng ............................... 78
4.2. Mô hình thiết bị chống sét hạ áp .................................................................... 81
4.2.1. Đặt vấn đề cải tiến ................................................................................ 81
4.2.2. Xây dựng mô hình thiết bị chống sét hạ áp cải tiến trên Matlab ......... 81
4.2.2.1. Mô hình điện trở phi tuyến trên Matlab...................................... 81
4.2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên đặc tuyến V-I ................................. 84
4.2.2.3. Mô hình thiết bị chống sét MOV hạ áp cải tiến trên Matlab ...... 84
4.2.2.4. Đánh giá mô hình thiết bị chống sét với xung dong 8/20 µs ...... 86
4.2.2.5. Kiểm tra điện áp dư của thiết bị chống sét được thí nghiệm từ
máy phát xung sét AXOS8 tại phòng thí nghiệm thí nghiệm C102 của
trường đại học SPKT-Tp.HCM và mô hình ............................................ 92
4.3. Kết luận .................................................................................................. 94
Chương 5 GIẢI PHÁP LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ CHỐNG SÉT LAN
TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN CHO CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH ............... 96
5.1. Tổng quan ...................................................................................................... 96
5.2. Quy trình tính toán và lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên
đường nguồn ......................................................................................................... 96
5.2.1. Quy trình đánh giá rủi ro cho công trình mẫu làm điển hình ............... 96
5.2.2. Quy trình lựa chọn và kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị bảo vệ
chống sét lan truyền........................................................................................ 98
5.3. Tính toán cho công trình điển hình mang tính minh họa ............................. 101
5.3.1. Đặc điểm công trình ........................................................................... 101
5.3.2. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông .......................... 101
5.3.3. Phương án bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn ................ 106
5.4. Kết luận ........................................................................................................ 112
Chương 6 KẾT LUẬN ............................................................................................ 114
6.1 Kết quả nghiên cứu ....................................................................................... 114
NCS: Lê Quang Trung xi
6.2 Hướng phát triển của đề tài ........................................................................... 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 116
CAC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ..................................................................... 122
Phụ lục 1: Các hệ số tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn
IEC-62305 ........................................................................................................... 124
Phụ lục 2: Các hệ số tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn
AS/NZS 1768 ...................................................................................................... 133
Phụ lục 3: Các bước tính toán rủi ro thiệt hai do sét cho cấu trúc theo tiêu chuẩn
IEC-62305 và theo phương pháp cải tiến ........................................................... 135
Phụ lục 4: Chương trình tính toán các dạng xung dong dùng phương trình Heidler
dưới dạng file.m .................................................................................................. 140
Phụ lục 5: Chương trình tính toán các dạng xung dong dùng phương trình Heidler
sau khi hiệu chỉnh dưới dạng file.m .................................................................... 142
Phụ lục 6: Chương trình con Matlab tính sai số cho các dạng xung dòng dùng
phương trình Heidler dưới dạng file.m ............................................................... 145
Phụ lục 7: Chương trình truy xuất dữ liệu của mô hình máy phát xung dong điện
sét ........................................................................................................................ 147
Phụ lục 8: Chương trình truy xuất dữ liệu trong mô hình thiết bị chống sét hạ áp
............................................................................................................................. 153
Phụ lục 9: Thông số, đặc điểm của công trình và môi trường xung quanh ........ 159
Phụ lục 10: Các bước tính toán rủi ro thiệt hai do sét cho trạm viễn thông khi
chưa lắp đặt SPD trên đường dây cấp nguồn ...................................................... 162
Phụ lục 11: Các bước tính toán rủi ro thiệt hai do sét cho trạm viễn thông khi có
lắp đặt SPD trên đường dây cấp nguồn .............................................................. 166
Phụ lục 12: Sơ đồ cấp điện chính cho trạm viễn thông ...................................... 169
Phụ lục 13: Bảng tổng hợp thiết bị có trong nhà trạm
............................................................................................................................. 170
Phụ lục 14: Sơ đồ bảo vệ sét lan truyền cấp I, cấp II.......................................... 171
NCS: Lê Quang Trung xii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
IOT Internet of thing/ Internet kết nối vạn vật
AC Alternating Current/Dòng điện xoay chiều
DC Direct Current/Dòng điện một chiều
PVPGS Photovoltaic Power Generating System/Hệ thống điện năng
lượng mặt trời
SPD Surge Protective Device/Thiết bị bảo vệ xung sét
IEC International Electrotechnical Commission/Uy ban kỹ thuật
điện quốc tế
ITU International Telecommunication Union/Hiệp hội viễn thông
quốc tế
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
GSM-R Global System for Mobile Communications – Railway/Hệ
thống truyền thông di động đường sắt toàn cầu
BTTTT Bộ Thông Tin và Truyền Thông
MOV Metal Oxide Varistor/Thiết bị chống sét lan truyền hạ áp
MLV Multilayer Varistor/Thiết bị chống sét lan truyền hạ áp đa lớp
SAD Silicon Avalanche Diode/thiết bị bảo vệ chống quá độ quá
điện áp
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers/Hội các kỹ sư
điện điện tử Hoa Kỳ
AS/NZS Australian/Newn Zealand Standard/Tiêu chuẩn Úc và New
Zealand
NFPA National Fire Protection Association/Hiệp hội phòng cháy,
chữa cháy quốc gia của Mỹ
LPS Lightning Protection System/Hệ thống bảo vệ chống sét
SPM Surge Protection Measures/Bảo vệ chống sét lan truyền
NCS: Lê Quang Trung xiii
DANH MỤC KÝ HIỆU
R Giá trị rủi ro tổng được tính toán cụ thể cho công trình.
R1 Giá trị rủi ro thiệt hại về sự sống con người.
R2 Rủi ro thiệt hại về dịch vụ công cộng.
R3 Rủi ro thiệt hại về giá trị di sản văn hóa.
R4 Rủi ro thiệt hại về giá trị kinh tế.
Rd Thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình và những đường dây
dịch vụ kết nối đến công trình.
Ri Thành phần rủi ro do sét đánh gần công trình và những đường dây dịch vụ
kết nối đến công trình.
RT Giá Trị rủi ro cho phép theo tiêu chuẩn.
T1 Thời gian đầu sóng.
T2 Thời gian toàn sóng
O1 Điểm gốc giả định.
D1 Thiệt hại liên quan đến tổn thương về con người hay động vật do điện giật.
D2 Thiệt hại về vật chất.
D3 Thiệt hại hay sự cố những hệ thống điện, điện tử bên trong công trình.
L1 Tổn thất về cuộc sống con người.
L2 Tổn thất những dịch vụ công cộng
L3 Tổn thất về di sản văn hóa
L4 Tổn thất về giá trị kinh tế
S1 Nguồn thiệt hại do sét đánh trực tiếp vào công trình
S2 Nguồn thiệt hại do sét đánh gần công trình
S3 Nguồn thiệt hại do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối
đến công trình
S4 Nguồn thiệt hại do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối đến công
trình
RA Thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, gây tổn thương đến
sự sống do điện giật.
NCS: Lê Quang Trung xiv
RB Thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, gây ra cháy nổ gây
thiệt hại về vật chất và có thể gây nguy hiểm cho môi trường xung quanh.
RC Thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, trường điện từ gây
sự cố cho hệ thống điện, điện tử.
RM Thành phần rủi ro do sét đánh gần công trình, trường điện từ gây sự cố cho
hệ thống bên trong công trình.
RU Thành phần rủi ro do sét sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ
kết nối đến công trình, điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên trong công
trình gây tổn thương về sự sống do điện giật.
RV Thành rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến
công trình, gây thiệt hại về vật chất.
RW Thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết
nối đến công trình, gây sự cố những hệ thống bên trong công trình.
RZ Thành phần rủi ro do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối với
công trình, gây sự cố những hệ thống bên trong công trình
ND Số lần sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm cho công trình
NG mật độ sét (lần/km2/năm).
AD Vùng tập trung tương đương của công trình
CD Hệ số vị trí của công trình
L Chiều dài cấu trúc cần đánh giá rủi ro do sét
W Chiều rộng cấu trúc cần đánh giá rủi ro do sét
H Chiều cao cấu trúc cần đánh giá rủi ro do sét
PTA Hệ số xác suất phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp
xúc và điện áp bước
pB Hệ số xác suất phụ thuộc mức độ của hệ thống bảo vệ chống sét LPL
PC Hệ số xác suất do sét đánh vào công trình se gây ra sự cố cho những hệ
thống bên trong
PSPD Phụ thuộc vào sự phối hợp các thiết bị bảo vệ sung và mức độ của hệ thống
bảo vệ chống sét LPL
NCS: Lê Quang Trung xv
CLD Hệ số phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ, nối đất và điều kiện cách ly của
đường dây kết nối đến hệ thống bên trong cấu trúc
AM Vùng tập trung tương đương sét đánh gần công trình
PM Hệ số xác suất do sự cố những hệ thống bên trong
PMS Hệ số suy giảm cho xác suất PM phụ thuộc vào che chắn, cách đi dây, và
khả năng chịu sung của thiết bị
KS1 Hệ số xét đến hiệu quả che chắn cho công trình của hệ thống bảo vệ chống
sét hoặc các biện pháp bảo vệ tại biên của vùng bảo vệ chống sét
KS2 Hệ số xét đến hiệu quả che chắn cho công trình của hệ thống bảo vệ chống
sét hoặc các biện pháp bảo vệ tại biên của vùng bảo vệ chống sét
KS3 Hệ số xét đến đặc tính quyết định bởi cách đi dây bên trong; KS4 xét đến
điện áp chịu sung của thiết bị bảo vệ.
NL Số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ.
AL Vùng tập trung tương đương do sét đánh trực tiếp vào đường dây
Cl Hệ số lắp đặt đường dây
CT Hệ số về loại đường dây
CE Hệ số môi trường xung quanh
LL Chiều dài của đường dây tính từ nút sau cùng
PU Giá trị xác suất phụ thuộc vào đặt điểm hay những biện pháp bảo vệ của
đường dây, giá trị điện áp chịu xung của thiết bị bên trong mà đường dây
kết nối vào.
PTU Giá trị xác suất phụ thuộc vào những biện pháp bảo vệ chống lại điện áp
tiếp xúc như những thiết bị bảo vệ hay những cảnh báo nguy hiểm
PEB Giá trị xác suất phụ thuộc vào những liên kết đẳng thế và cấp độ bảo vệ
chống sét cùng với những SPD được thiết kế
PLD Giá trị xác suất xảy ra sự cố hệ thống bên trong do sét đánh vào đường dây
và phụ thuộc vào đặc điểm đường dây
CLD Hệ số phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ đường dây, nối đất và điều kiện cách
ly của đường dây
NCS: Lê Quang Trung xvi
PV Giá trị xác suất do sét đánh vào đường dây dịch vụ đi vào công trình gây
thiệt hại vật chất.
PW Giá trị xác suất do sét đánh vào đường dây dịch vụ đi vào công trình gây ra
sự cố cho những hệ thống bên trong.
Nl Số lần sét đánh gián tiếp vào đường dây dịch vụ.
Al Vùng tập trung tương đương cho đường dây khi sét đánh xuống đất gần
đường dây.
PZ Xác suất do sét đánh gần những đường dây dịch vụ đi vào công trình gây ra
sự cố cho những hệ thống bên trong.
PLI Giá trị xác suất do sét đánh gần những đường dây dịch vụ đi vào công trình
gây ra những sự cố bên trong.
LT Giá trị trung bình tiêu biểu liên quan đến số lượng nạn nhân bị điện giật
(D1) do một sự kiện nguy hiểm gây ra
LF Giá trị trung bình tiêu biểu liên quan đến số lượng nạn nhân gây ra bởi thiệt
hại vật chất (D2) do một sự kiện nguy hiểm gây ra
LO Giá trị trung bình tiêu biểu liên quan đến số lượng nạn nhân gây ra bởi sự
cố hệ thống bên trong (D3) do một sự kiện nguy hiểm gây ra
rf Hệ số suy giảm tổn thất về con người phụ thuộc vào loại đất hay vật liệu
sàn của công trình
rp Hệ số suy giảm tổn thất do thiệt hại về vật chất phụ thuộc vào những biện
pháp được trang bị để làm giảm hậu quả thiệt hại do chá
hz Hệ số gia tăng tổn thất do thiệt hại vật chất khi có sự hiện diện của những
mối nguy hiểm đặc biệt
nz Số lượng người có mặt trong vùng trong công trình đang được xem xét
nt Tổng số người có mặt trong công trình
tz Thời gian tính bằng giờ trên năm cho những người có mặt trong vùng đang
được xem xét
LFE Tổn thất do thiệt hại vật chất bên ngoài công trình; te là thời gian có mặt của
con người trong vùng bị nguy hiểm bên ngoài công trình
Ra Giá trị rủi ro cho phép theo tiêu chuẩn AS/NZS 1768
NCS: Lê Quang Trung xvii
Rh Thành phần rủi ro do điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên ngoài công trình,
gây ra điện giật ảnh hưởng đến sự sống (D1).
Rs Thành phần rủi ro do những ảnh hưởng cơ học hay nhiệt do dòng sét tạo ra
hay những nguy hiểm bởi sự phóng điện sét gây ra cháy, nổ hay những ảnh
hưởng cơ, hóa xảy ra bên trong công trình (D2)
Rw Thành phần rủi ro do quá áp cho các thiết bị lắp đặt bên trong hay những
đường dây dịch vụ kết nối công trình gây ra lỗi trong các hệ thống điện,
điện tử (D3)
Rm Thành phần rủi ro do quá áp của các hệ thống bên trong và các thiết bị
(cảm ứng do trường điện từ kết hợp với dòng sét) gây ra những sự cố trong
hệ thống điện, điện tử (D3)
Rg Thành phần rủi ro Rg do điện áp tiếp xúc truyền qua các đường dây dịch vụ
gây ra điện giật ảnh hưởng đến sự sống con người bên trong công trình
(D1)
Rc Thành phần rủi ro Rc do ảnh hưởng cơ học hay nhiệt bao gồm những nguy
hiểm do phóng điện giữa các thiết bị hay các bộ phận lắp đặt bên trong
công trình và những thành phần bằng kim loại (tạo ra ở những điểm ngõ
vào của những đường dây đi vào công trình) gây ra cháy, nổ, những ảnh
hưởng cơ, hóa bên trong công trình (D2)
Re Thành phần rủi ro do quá áp truyền qua đường dây dịch vụ đi vào công
trình, gây ra lỗi cho hệ thống điện, điện tử bên trong (D3)
E Là hệ số hiệu quả của hệ thống bảo vệ chống sét trong công trình
Ph Là hệ số xác suất sét gây ra điện áp tiếp xúc hay điện áp bước nguy hiểm
bên ngoài công trình
ps Là hệ số xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng công trình
Nd Là số lần trung bình sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm cho
công trình
δf Hệ số thiệt hại do cháy
kh Hệ số gia tăng thiệt hại áp dụng do cháy nổ và quá áp
kf Hệ số suy giảm cho biện pháp bảo vệ phong cháy chữa cháy
NCS: Lê Quang Trung xviii
ps Xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng công trình
pf Xác suất sét gây ra phóng điện nguy hiểm dẫn đến cháy nổ
k5 Hệ số suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở đầu vào những đường dây dịch
vụ
Pe0 Xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên
ngoài đường dây cấp nguồn
Pe1 Xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên
ngoài đường dây trên không kết nối công trình
Pe2 Xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên
ngoài đường dây ngầm kết nối công trình
pi Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng bảo vệ đường dây bên
trong
k2 Hệ số suy giảm phụ thuộc biện pháp cách ly các thiết bị bên trong
k3 Hệ số suy giảm khi có lắp đặt các thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào các thiết bị
được cho trong
k4 Hệ số suy giảm cho sự cách ly thiết bị ở đầu vào những đường dây dịch vụ
k5 Hệ số suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở đầu vào những đường dây dịch
vụ
kw Hệ số hiệu chỉnh liên quan đến điện áp chịu xung của thiết bị
δo Hệ số thiệt hại do quá áp; kh là hệ số gia tăng thiệt hại do cháy nổ và quá áp
Ct0 Hệ số hiệu chỉnh khi có sử dụng máy biến áp đối với cáp nguồn
Ct1 Hệ số hiệu chỉnh khi có sử dụng máy biến áp đối với những đường dây trên
không khác
Cs Hệ số mật độ dây dẫn; Lc1 là chiều dài đường dây dịch vụ trên không
Lc2 Chiều dài đường dây dịch vụ đi ngầm
2 Điện trở suất đất khu vực
Hc1 Độ cao đường dây dịch vụ trên không
nugp Số lượng đường dây điện đi ngầm kết nối đến công trình
noh Số lượng đường dây trên không khác kết nối đến công trình
NCS: Lê Quang Trung xix
Pe0 Xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên
ngoài đường dây cấp nguồn ngầm
Pe1 Xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên
ngoài những đường dây trên không
Pe2 Xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên
ngoài những đường dây dịch vụ đi ngầm
Pg Xác suất sét gây ra điện áp tiếp xúc hay điện áp bước nguy hiểm bên trong
công trình
δg Hệ số thiệt hại do điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên trong công trình.
kf hệ số suy giảm cho biện pháp bảo vệ phong cháy chữa cháy
pf Xác suất sét gây ra phóng điện nguy hiểm dẫn đến cháy nổ
Nc1p Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không
Nc2p Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm
Nc1 Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không
Nc2 Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ đi ngầm
khác
Pc1p Là xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không gây ra thiệt
hại do quá áp tới hệ thống bên trong
Pc1 Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không gây ra thiệt
hại do quá áp tới hệ thống bên trong
Pc2p Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm gây ra thiệt hại do
quá áp tới hệ thống bên trong
Pc2 Chiều dài đường dây dịch vụ đi ngầm
xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ đi ngầm gây ra thiệt hại
do quá áp tới hệ thống bên trong
δo hệ số thiệt hại do quá áp
kh hệ số thiệt hại gia tăng do cháy nổ và quá áp
Ae Vùng tập trung tương đương của công trình
C1 Hệ số môi trường được xác định
Nc Tần số sét đánh chấp nhận được
NCS: Lê Quang Trung xx
C2 Hệ số liên quan đến vật liệu xây dựng công trình
C3 Hệ số liên quan đến giá trị công trình và mức độ xảy ra cháy nổ
C4 Hệ số liên quan đến số người bên trong công trình
C5 Hệ số liên quan đến hậu quả thiệt hại do sét gây ra
Nd So sánh tần số sét đánh dự kiến
Aa Diện tích rủi ro hình thành do sét đánh trực tiếp vào cột anten, là diện tích
hình tron có bán kính 3hanten
hanten Chiều cao tháp anten
As Diện tích rủi ro sét lan truyền trên đường dây cáp nguồn và cáp thông tin tới
thiết bị
L Chiều dài đường dây dịch vụ
d1 khoảng cách từ đường dây mà sét đánh xuống đất có thể gây ra sét lan
truyền trên đường dây
F Tần suất thiệt hại do sét gây ra
Fd Tần suất thiệt hại do sét đánh trực tiếp vào nhà trạm
Fa Tần suất thiệt hại do sét đánh trực tiếp vào cột anten
Fn Tần suất thiệt hại do sét đánh xuống đất khu vực xung quanh nhà trạm
Fs Tần suất thiệt hại do sét đánh xuống đất gần những đường dây dịch vụ gây
ra sét Lan truyền trên đường dây
Fdirect Tần suất thiệt hại do sét đánh trực tiếp
Findirect Tần suất thiệt hại do sét đánh gián tiếp
δ Trọng số tộn thất
δinjury Trọng số tộn thất rủi ro tổn thương về con người
δloss Trọng số tộn thất tổn thất dịch vụ
Rinjury Rủi ro tổn thất dịch vụ viễn thông
Rloss Chiều dài đường dây dịch vụ đi ngầm
Rdamage Rủi ro thiệt hại vật chất
N Là số lần sét đánh vào đường dây trên không
h Chiều cao của dây dẫn trên đỉnh cột
b b rộng của hai pha ngoài cùng
NCS: Lê Quang Trung xxi
Sf Hệ số che chắn
NS Số lần sét đánh vào đường dây phân phối trên không
Cf Hệ số suy giảm số lần sét đánh do có vật thể che chắn gần đường dây
Im Giá trị dong điện đỉnh
τ1 Hằng số thời gian tăng của dong điện và điện áp
τ2 Hằng số thời gian suy giảm của dong điện và điện áp
η Hệ số hiệu chỉnh giá trị đỉnh của dong điện và điện áp
tds Thời gian tăng của dạng sóng dong điện và điện áp sét được quy định theo
tiêu chuẩn
ts Thời gian suy giảm của dạng sóng dong điện và điện áp sét được quy định
theo tiêu chuẩn
UP Điện áp bảo vệ
Un Điện áp định mức
NCS: Lê Quang Trung xxii
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hinh 2.1: Các dạng xung chuẩn 18
Hình 3.1: Những tổn thất, thiệt hại và những thành phần rủi ro 57
Hình 3.2: Hệ số che chắn bởi những đối tượng gần đường dây trên không 58
Hinh 3.3: Lưu đồ đánh giá rủi ro 66
Hinh 3.4: Công trình cần đánh giá rủi ro thiệt hại do sét 66
Hình 3.5: Giao diện chương trình tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
LIRISAS
70
Hình 4.1: Dạng sóng dong điện sét 72
Hình 4.2: Lưu đồ hiệu chỉnh sai số 75
Hình 4.3: Sơ đồ khối mô hình máy phát xung cải tiến 77
Hình 4.4: Khai báo thông số trong thanh Parameters và chương trình truy
xuất các thông số trong mục Initialization
77
Hình 4.5: Hộp thoại thông số đầu vào của mô hình máy phát xung sét 78
Hình 4.6: Mô hình máy phát xung dong điện sét và mạch mô phỏng đánh
giá mô hình máy phát xung dong điện sét
78
Hình 4.7: Các dạng xung dong điện sét mô phỏng 80
Hình 4.8: Đặc tuyến V-I của MOV 82
Hình 4.9: Sơ đồ mô hình điện trở phi tuyến của V = f(I) của MOV 83
Hình 4.10: Mô hình cải tiến MOV hạ áp 84
Hình 4.11: Biểu tượng thiết bị chống sét MOV hạ áp 85
Hình 4.12: Hộp thoại khai báo biến và hộp thoại Initialization của mô hình
MOV hạ áp
85
Hình 4.13: Hộp thông số đầu vào của mô hình thiết bị chống sét MOV hạ áp 86
Hình 4.14: Sơ đồ mô phỏng của thiết bị chống sét hạ áp 87
Hình 4.15: Điện áp dư qua mô hình thiết bị chống sét hạ áp S14K320 với
xung 8/20µs – 3kA ở 28oC và 1000C
88
Hình 4.16: Điện áp dư qua mô hình thiết bị chống sét hạ áp S20K320 với
xung 8/20µs – 3kA ở 28oC và 100oC
89
Hình 4.17: Điện áp dư qua mô hình thiết bị chống sét hạ áp B32K320 với 90
NCS: Lê Quang Trung xxiii
xung 8/20µs-5kA ở 28oC và 100oC
Hình 4.18: Điện áp dư qua mô hình thiết bị chống sét hạ áp B60K320 với
xung 8/20µs-5kA ở 28oC và 1000C
91
Hình 4.19: Thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K 92
Hình 4.20: Điện áp dư thiết bị chống sét hạ áp MFV20D511K với xung
dòng 8/20μs-3kA
92
Hình 4.21: Thí nghiệm thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K với hệ thống
AXOS8
93
Hình 4.22: Điện áp dư qua thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K ở 28oC 93
Hình 4.23: Điện áp dư qua thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K ở 100oC 94
Hình 5.1: Quy trình đánh giá rủi ro cho trạm viễn thông 97
Hình 5.2: Quy trình lựa chọn và kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị bảo
vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn
99
Hình 5.3: Các dạng xung sét tiêu chuẩn 100
Hình 5.4: Giá trị quá áp chịu đựng của các thiết bị điện tử, máy tính khi quá
độ điện áp do sét
101
Hình 5.5: Sơ đồ mô phỏng mạng phân phối điện trên phần mềm Matlab 107
Hình 5.6: Dạng sóng điện áp dư qua tải AC khi chưa lắp đặt SPD 108
Hình 5.7: Dạng sóng điện áp dư qua tải DC khi chưa lắp đặt SPD 109
Hình 5.8: Dạng sóng điện áp dư tại tải AC khi xung sét 8/20µs 40kA lan
truyền trên đường nguồn sau máy biến đi vào tủ phân phối chính, có lắp đặt
SPD 275V-100kA tại tủ phân phối chính và SPD 275V-70kA tại tủ phân
phối phụ
110
Hình 5.9: Dạng sóng điện áp dư tại tải DC khi xung sét 8/20µs 40kA lan
truyền trên đường nguồn sau máy biến áp đi vào tủ phân phối chính, có lắp
đặt SPD 275V-100kA tại tủ phân phối chính
111
NCS: Lê Quang Trung xxiv
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bang 3.1: Liệt kê các hệ số cải tiến 65
Bang 3.2: Thông số, đặc điểm của công trình và môi trường xung quanh 67
Bang 3.3: Thông số, đặc điểm của đường dây điện cấp nguồn 68
Bang 3.4: Thông số, đặc điểm các đường dây viễn thông 68
Bang 3.5: Tổng hợp các kết quả đánh giá rủi ro 69
Bang 4.1: Các giá trị thông số tính toán với các xung dong điện sét chuẩn 74
Bang 4.2: Kết quả sai số sau khi hiệu chỉnh 76
Bang 4.3: Kết quả thông số các dạng xung dong điện sét mô phỏng 81
Bang 4.4: Thông số kỹ thuật thiết bị chống sét hạ áp của hãng SIEMENS 88
Bang 4.5: Kết quả so sánh khi mô phỏng thiết bị chống sét hạ áp của
hãng SIEMENS ở 28oC và 100oC
89
Bang 4.6: Thông số kỹ thuật thiết bị chống sét hạ áp của EPCOS 90
Bang 4.7: Kết quả so sánh khi mô phỏng thiết bị chống sét hạ áp EPCOS
ở 280C và 100oC
91
Bang 4.8: Thông số kỹ thuật của thiết bị chống sét lan truyền trên đường
nguồn hạ áp ESP 415D1
92
Bang 4.9: So sánh điện áp dư thực tế và mô hình 94
Bang 5.1: Những giá trị rủi ro thành phần cho rủi ro R1 102
Bang 5.2: Những giá trị rủi ro thành phần cho rủi ro R2 103
Bang 5.3: So sánh giá trị tính toán với các giá trị rủi ro cho phép 104
Bang 5.4: Những giá trị rủi ro thành phần cho rủi ro R1 104
Bang 5.5: Những giá trị rủi ro thành phần cho rủi ro R2 105
Bang 5.6: So sánh giá trị tính toán với các giá trị rủi ro cho phép 106
Bang 5.7: Giá trị mô phỏng điện áp dư qua các tải khi chưa lắp SPD 108
Bang 5.8: Giá trị mô phỏng điện áp dư qua tải AC khi lắp SPD tại tủ
phân phối chính và tủ phân phối phụ
110
NCS: Lê Quang Trung xxv
Bang 5.9: Giá trị điện áp dư qua tải DC khi lắp SPD tại tủ phân phối
chính
111
NCS: Lê Quang Trung 1
Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm có gió mùa, mật độ sét
cao. Vì vậy, thiệt hại do sét gây ra hàng năm là rất lớn về con người, dịch vụ và
kinh tế. Đặc biệt, ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, IOT (Internet
Of Thing – Vạn vật kết nối Internet) được chú trọng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực;
thiết bị sử dụng trong lĩnh vực điện, điện tử và đặc biệt trong lĩnh vực viễn thông,
mạng máy tính,… có độ nhạy với quá điện áp cao nên dễ bị hư hỏng khi có sự thay
đổi đột ngột của dong điện và điện áp do sét.
Các thiệt hại do sét gây ra cho các trang thiết bị điện, điện tử thường xẩy ra ở hai
trường hợp sau:
- Thiệt hại do sét đánh trực tiếp: Sét đánh vào các kết cấu của công trình có thể
gây hư hại tài sản, hệ thống điện điện tử bên trong công trình và đặc biệt trong đó
con có con người.
- Thiệt hại do sét lan truyền trên đường nguồn: Khi sét đánh gần công trình hay
khi sét đánh trực tiếp hoặc gần các đường dây cấp nguồn hay các đường dây dịch vụ
(các hệ thống dây dẫn điện chính, các đường dây thông tin liên lạc,…) kết nối đến
công trình thì các thiết bị bên trong công trình có thể hư hỏng do quá áp sét gây ra.
Thiệt hại do sét trong trường hợp này không chỉ là việc phải thay thế thiết bị mà
thiệt hại nghiêm trọng hơn là ngừng dịch vụ hay mất dữ liệu. Cụ thể tại Việt Nam,
theo số liệu thống kê 2001, đối với ngành điện có 400 sự cố mà 50% do sét gây ra
(Báo Tiền Phong 14/08/02). Con đối với ngành Bưu chính Viễn Thông thì có 53 sự
cố do sét (chiến 27,13% sự cố viễn thông) gây thiệt hại là 4,119 tỷ và tổng thời gian
mất liên lạc do sét là 716 giờ (chống sét cho mạng viễn thông Việt Nam – Những
điều bất cập. Lê Quốc Tuân – Ban viễn thông, Phạm Hồng Mai – TTTTBĐ).
Từ năm 1998 đến nay, cùng với việc nghiên cứu công nghệ chống sét và đề ra
các giải pháp chống sét đã được nhiều tổ chức, cơ quan quan tâm, cũng như sự ra
NCS: Lê Quang Trung 2
đời của các công ty trong lãnh vực chống sét đã tạo điều kiện để chúng ta tiếp cận
các công nghệ và thiết bị chống sét hiện đại, nhưng hầu hết các giải pháp chống sét
ở Việt Nam đưa ra chưa mang tính tổng thể bao gồm từ việc đánh giá rủi ro thiệt hại
do sét gây ra để tính toán xác định mức bảo vệ chống sét cần thiết, trên cơ sở đó đề
xuất phương án bảo vệ (hay mức bảo vệ) chống sét thích hợp.
Hiện nay, trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu [7÷16, 18÷20] và các
tiêu chuẩn IEC 62305-2, AS/NZS 1768, IEEE 1410... đã quan tâm đến vấn đề này.
Tuy nhiên, phương pháp xác định rủi ro thiệt hại do sét theo các công trình nghiên
cứu nêu trên chưa xem xét mức độ tính toán chi tiết của một số hệ số và thường truy
xuất giá trị của một số hệ số từ bảng tra. Điều này dẫn đến phương pháp tính toán rủ
ro thiệt hại do sét chưa sát với điều kiện thực tế khi giá trị các hệ số này biến động
trong phạm vi tương đối rộng, đặc biệt trong tính toán xác định rủi ro khi xét đến
loại vật liệu xây dựng công trình, ảnh hưởng của cách lắp đặt đường dây cấp nguồn
và các vật thể che chắn xung quanh đường cấp nguồn cho công trình. Ngoài ra, việc
sử dụng công thức để xác định giá trị các hệ số này se tạo thuận lợi cho việc tính
toán và cho việc lập trình tính toán rủi ro thiệt hại do sét gây ra.
Vì vậy, mục tiêu nghiên cứu đầu tiên của luận án là nghiên cứu, đề xuất
phương pháp tính toán rủi ro thiệt hại do sét và xây dựng công cụ tính toán rủi ro
thiệt hại do sét nhằm khắc phục được các hạn chế nêu trên.
Sét là hiện tượng tự nhiên nhưng mang tính đột biến và bất thường, việc
đánh giá hiệu quả giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn gặp rất
nhiều khó khăn. Hiện nay, việc đánh giá khả năng bảo vệ của thiết bị chống sét chủ
yếu dựa vào giá trị điện áp ngang qua tải và giá trị điện áp này phải thấp hơn giá trị
cho phép. Ở Việt Nam, thực hiện việc kiểm tra hiệu quả bảo vệ của một giải pháp
chống sét lan truyền trên đường nguồn theo phương pháp đo kiểm thực tế gặp nhiều
khó khăn do hạn chế về trang thiết bị chuyên dùng. Vì vậy, việc nghiên cứu và xây
dựng mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn và mô hình thiết bị bảo vệ chống sét lan
truyền trên đường nguồn có mức độ tương đồng so với nguyên mẫu để kiểm tra khả
năng bảo vệ của thiết bị đối với phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn
hạ áp là cần thiết. Đây cũng là mục tiêu nghiên cứu thứ 2 của luận án.
NCS: Lê Quang Trung 3
Hiện nay, trong nước việc đề xuất giải pháp lắp đặt thiết bị chống sét lan
truyền trên đường nguồn chủ yếu dưa vào kinh nghiệm, tính toán sơ bộ và chưa xét
đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng (Mật độ sét khu vực, vị trí lắp đặt, dạng xung dòng
xung sét, biên độ xung dong, nhiệt độ môi trường, sơ đồ hệ thống phân phối điện,
đặc tính tải,....). Điều này dẫn đến phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn
đề xuất chưa phù hợp với điều kiện thực tế trong một số trường hợp. Vì vậy, cần
thiết đề xuất phương án lựa chọn lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền trên đường
nguồn có xem xét đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng nêu trên. Đây chính là mục tiêu
nghiên cứu thứ 3 của luận án.
Với các lý do như trên, luận án “Nghiên cứu đề xuất giai pháp bao vệ
chống sét cho công trinh điển hinh ở Việt Nam“ là cần thiết.
1.2. Mục đích nghiên cứu
- Đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra trên cơ sở áp
dụng phương pháp tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC
62305-2 với tính toán giá trị một số hệ số có mức độ chi tiết hơn được tham chiếu
đề xuất của các tiêu chuẩn khác;
- Xây dựng mô hình máy phát xung tiêu chuẩn cho các dạng xung dòng khác
nhau và mô hình thiết bị bảo vệ chống sét trên đường nguồn hạ áp phục vụ việc
đánh giá hiệu quả bảo vệ của phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ
áp;
- Đề xuất phương án bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hợp lý cho
công trình điển hình mang tính minh họa.
1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các tiêu chuẩn, tài liệu và các bài báo trong và ngoài nước liên
quan đến luận án;
- Nghiên cứu mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn, mô hình thiết bị bảo vệ
chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp;
- Nghiên cứu và đề xuất phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét có mức độ
chi tiết hơn ở một số hệ số so với tiêu chuẩn IEC 62305-2, trên cơ sở tham chiếu từ
tiêu chuẩn AS/NZS 1768, IEEE 1410.
NCS: Lê Quang Trung 4
- Nghiên cứu giải pháp chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp cho công
trình điển hình mang tính minh họa.
1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
- Luận án chỉ tập trung nghiên cứu và đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi
ro thiệt hại do sét và phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn cho công
trình.
- Khi đề xuất phương án bảo vệ chống sét cho công trình điển hình mang tính
minh họa, giả thiết:
+ Công trình đã được trang bị hệ thống chống sét trực tiếp theo công nghệ phóng
tia tiên đạo sớm.
+ Sử dụng cáp thoát sét chống nhiễu, hạn chế hiện tượng cảm ứng điện từ do sét
gây ra trong khu vực công trình
+ Công trình đã được trang bị hệ thống nối đất đạt chuẩn
+ Các đường truyền tín hiệu đã được trang bị hệ thống bảo vệ chống sét theo tiêu
chuẩn
1.5 Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong nước và nước ngoài;
- Phương pháp mô hình hóa mô phỏng máy phát xung sét, thiết bị chống sét hạ
áp trong môi trường Matlab;
- Phương pháp phân tích và tổng hợp.
1.6. Điểm mới của luận án
- Đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra có mức độ
tính toán chi tiết ở một số hệ số so với phương pháp đánh giá rủi ro đề xuất bởi tiêu
chuẩn IEC 62305-2;
- Đề xuất mô hình cải tiến máy phát xung sét với nhiều dạng xung dong khác
nhau, mô hình thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp có mức độ
tương đồng cao so với nguyên mẫu nhằm phục vụ mô phỏng để lựa chọn phương án
và thiết bị bảo chống sét lan truyền trên đường nguồn hợp lý;
- Đề xuất quy trình đánh giá hiệu quả bảo vệ thiết bị chống sét lan truyền trên
đường nguồn hạ áp cho công trình điển hình mang tính minh họa từ bước xác định
NCS: Lê Quang Trung 5
rủi ro thiệt hại do sét bằng phương pháp giải tích đến bước áp dụng phương pháp
mô hình hóa mô phỏng để lựa chọn thông số và vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ chống
sét lan truyền trên đường nguồn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.
1.7 Ý nghĩa khoa học
- Kết quả đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho công trình minh họa theo phương
pháp cải tiến và phương pháp đề xuất theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 có sự chênh lệch
đáng kể về giá trị rủi ro thiệt hại cho con người (13%), và giá trị rủi ro thiệt hại về
kinh tế (11%) cho thấy sự cần thiết của việc xem xét mức độ tính toán chi tiết ở một
số hệ số và trong đó có hệ số che chắn do các vật thể lân cận công trình;
- Đánh giá hiệu quả bảo vệ của phương án chống sét lan truyền trên đường nguồn
hạ áp bằng phương pháp mô hình hóa mô phỏng, trong điều kiện không thể đo kiểm
quá điện áp do sét trong thực tế.
1.8 Giá trị thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo về phương pháp đánh giá rủi
ro thiệt hại do sét với mức độ tính toán chi tiết hơn ở một số hệ số so với tiêu chuẩn
IEC 62305-2, và giải pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp cho
các cơ quan, đơn vị, công ty tư vấn thiết kế chống sét, các nghiên cứu sinh, học viên
cao học trong ngành kỹ thuật điện khi nghiên cứu về bài toán bảo vệ quá áp do sét
trên đường nguồn hạ áp.
1.9 Bố cục luận án
Luận án gồm 5 chương:
- Chương 1: Mở đầu
- Chương 2: Tổng quan nghiên cứu
- Chương 3: Giải pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
- Chương 4: Mô hình cải tiến máy phát xung sét và thiết bị chống sét trên
đường nguồn hạ áp
- Chương 5: Giải pháp lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên
đường nguồn hạ áp cho công trình điển hình.
NCS: Lê Quang Trung 6
Chương 2
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm có gió mùa, mật độ
sét cao, thiệt hại do sét gây ra rất lớn về con người cũng như về kinh tế. Ngày nay,
có nhiều công nghệ và giải pháp chống sét đã được áp dụng để bảo vệ cho các công
trình nhưng chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật thực tế, thiệt hại do sét gây ra ngày càng
cao. Hiện nay cũng đã có nhiều tiêu chuẩn quốc tế và trong nước, một số công trình
nghiên cứu trong nước và quốc tế đã đưa ra nhiều giải pháp liên quan đến bảo vệ
chống sét.
2.1. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
Trên thế giới cũng như trong nước, đến nay đã có nhiều công trình nghiên
cứu về đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho các công trình xây dựng, sân bay,
trạm viễn thông, hệ thống điện,… và các tiêu chuẩn về đánh giá rủi ro thiệt hại do
sét đã được công bố cụ thể như sau:
2.1.1. Các công trinh nghiên cứu nước ngoài về đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
gây ra đối với công trình xây dựng
2.1.1.1. Cac tiêu chuân đanh gia rui ro do set cho công trinh xây dưng
Tiêu chuẩn IEC 62305-2 [1] đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho công
trình xây dựng và các dịch vụ liên quan. Nội dung tiêu chuẩn đã cung cấp quy trình
đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra. Trong quá trình tính toán đánh giá rủi ro, nếu
giá trị tổng rủi ro tính toán cao hơn giá trị rủi ro cho phép thì cần phải đề xuất giải
pháp và lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét thích hợp để làm giảm rủi ro đến mức
bằng hoặc thấp hơn so với giá trị rủi ro cho phép (giá trị rủi ro theo tiêu chuẩn).
Trong đó, đánh giá rủi ro thiệt hại do sét có xét đến các thành phần rủi ro do sét
đánh trực tiếp và gián tiếp vào công trình, sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào những
đường dây dịch vụ kết nối đến công trình và từ đó xác định giá trị rủi ro tổng. Tính
toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét đã xét đến các yếu tố: đặc điểm của công trình
(kích thước, công trình vật liệu, vị trí công trình…); Đặc điểm những đường dây
dịch vụ kết nối đến công trình (biện pháp lắp đặt và bảo vệ của đường dây); mật độ
NCS: Lê Quang Trung 7
sét khu vực; những biện pháp bảo vệ hiện có cho công trình và những đường dây
dịch vụ; mức độ thiệt hại và tổn thất do sét; nguồn gây ra thiệt hại (trực tiếp, gián
tiếp,…); dạng thiệt hại (liên quan đến vật sống, thiệt hại vật chất, hư hỏng các thiết
bị điện điện tử,…); dạng tổn thất (con người, kinh tế, dịch vụ công cộng, di sản văn
hóa). Tuy nhiên, trong quá trình tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét, tiêu chuẩn
chưa xét đến các yếu tố như: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây
dựng công trình; số lượng những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; xác suất
dây dẫn bên ngoài mang xung sét vào công trình; những yếu tố che chắn xung
quanh những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình.
Tiêu chuẩn NFC 17-102 [2], đưa những quy định và yêu cầu bảo vệ chống sét
cho các công trình công trình (toa nhà) hay những khu vực mở (kho bãi, sân thể
thao,…) bằng hệ thống phát xạ sớm. Quy trình đánh giá rủi ro dựa trên so sánh giá
trị rủi ro được tính toán và giá trị rủi ro chấp nhận được để đề xuất giải pháp và lựa
chọn thiết bị bảo vệ thích hợp. Quá trình tính toán đánh giá rủi ro cũng xét đến các
yếu tố: Đặc điểm của công trình; Đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến
công trình; mật độ sét khu vực; những biện pháp bảo vệ hiện có cho công trình và
những đường dây dịch vụ; mức độ thiệt hại và tổn thất do sét; nguồn gây ra thiệt
hại; dạng thiệt hại; dạng tổn thất. Việc đánh giá rủi ro chưa phân tích và xem xét
đến các yếu tố: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng công
trình; số lượng những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; xác suất dây dẫn
bên ngoài mang xung sét vào công trình và những yếu tố che chắn xung quanh
những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình.
Tiêu chuẩn AS/NZS 1768 [3], tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra
cho công trình, con người, các thiết bị bên trong hay những dịch vụ kết nối đến
công trình, những công trình chứa các vật liệu dễ cháy, những nhà kho, những công
trình với những thiết bị điện tử nhạy cảm (máy tính, máy fax, modem, ...). Quy trình
tính toán đánh giá rủi ro được xây dựng dựa trên các nguyên tắc về quản lý rủi ro
trong IEC 62305-2 nhưng đã được đơn giản hóa bằng cách giảm số lượng các tham
số được lựa chọn liên quan đến: Cấp độ SPD được thiết kế lắp đặt, thông số xác
suất phụ thuộc dạng che chắn đường dây, cách lắp đặt đường dây, điện áp chịu xung
NCS: Lê Quang Trung 8
của thiết bị; Thông số xác suất phụ thuộc biện pháp bảo vệ chống điện áp tiếp xúc
và điện áp bước và các thành phần thiệt hại ở mức tối thiểu gồm có: Thiệt hại về sự
sống, thiệt hại vật chất, thiệt hại do sự cố từ các hệ thống điện-điện tử. So sánh giá
trị rủi ro thiệt hại tính toán với với giá trị rủi ro chấp nhận được (giá trị rủi ro theo
tiêu chuẩn), từ đó cho phép lựa chọn đề xuất biện pháp bảo vệ để giảm thiểu rủi ro
đến một giới hạn chấp nhận được. Đánh giá rủi ro do sét theo tiêu chuẩn [3] ngoài
những yếu tố được đề cập trong tiêu chuẩn [1] con xét đến các yếu tố như: Xác suất
phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng công trình; số lượng những
đường dây dịch vụ; xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét vào công trình. Tuy
nhiên, trong quá trình tính toán rủi ro thiệt hại do sét chưa xét đến yếu tố che chắn
xung quanh những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình.
Tiêu chuẩn BS EN 62305-2 [4], cung cấp quy trình đánh giá rủi ro thiệt hại
do sét gây ra cho các dạng công trình và các dịch vụ liên quan. Quy trình đánh giá
rủi ro dựa trên so sánh giá trị rủi ro được tính toán và giá trị rủi ro chấp nhận được
để đề xuất giải pháp và lựa chọn thiết bị bảo vệ thích hợp. Tiêu chuẩn [4] được xây
dựng dựa theo tiêu chuẩn [1]. Do đó, trong quá trình tính toán đánh giá rủi ro cũng
xét đến các yếu tố: Đặc điểm của công trình; đặc điểm những đường dây dịch vụ kết
nối đến công trình; mật độ sét khu vực; những biện pháp bảo vệ hiện có cho công
trình và những đường dây dịch vụ; mức độ thiệt hại và tổn thất do sét; nguồn gây ra
thiệt hại; dạng thiệt hại; dạng tổn thất. Tuy nhiên, tiêu chuẩn chưa phân tích và xem
xét đến các yếu tố: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng
công trình; số lượng những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; xác suất dây
dẫn bên ngoài mang xung sét vào công trình; những yếu tố che chắn xung quanh
những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình.
Tiêu chuẩn NFPA 780 [5], đưa ra những yêu cầu cho việc thiết kế, lắp đặt hệ
thống bảo vệ chống sét cho những dạng công trình như: Những công trình thông
thường; những công trình công nghiệp; tàu thuyền; những công trình chứa hơi dễ
cháy. Quy trình tính toán đánh giá rủi ro của tiêu chuẩn tương đối đơn giản, đánh
giá rủi ro chỉ dựa trên cơ sở bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình, chưa xét
đến những yếu tố liên quan đến sét đánh gián tiếp và sét lan truyền trên những
NCS: Lê Quang Trung 9
đường dây dịch vụ đi vào công trình. Các tham số đầu vào để đánh giá rủi ro chủ
yếu xét đến các yếu tố: Kích thước và vị trí công trình; loại vật liệu xây dựng; con
người hay các đối tượng khác bên trong công trình.
Tiêu chuẩn IEEE 1410 [6] phân tích các yếu tố ảnh hưởng gây ra các sự cố
quá áp do sét lan truyền trên đường dây phân phối trên không hạ áp như: Khoảng
cách giữa các dây pha, độ cao của cột, góc bảo vệ của dây bảo vệ chống sét và yếu
tố che chắn dọc đường dây phân phối trên không. Từ đó, đưa ra những hướng dẫn
cho việc thiết kế, lắp đặt đường dây đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật, hạn chế thiệt hại
do sét gây ra.
2.1.1.2. Cac công trinh nghiên cưu ap dung đanh gia rui ro đê bao vê chông set
Công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét gây ra cho công trình tòa nhà
giảng dạy [7], dựa trên tiêu chuẩn IEC 62305 về đánh giá rủi ro do sét để phân tích
đánh giá rủi ro do sét gây ra cho công trình toa nhà giảng dạy. Nghiên cứu thu thập
dữ liệu và phân vùng toa nhà, trên cơ sở các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có và
đặc điểm cấu trúc về kích thước, vị trí, mật độ sét khu vực của toa nhà để tính toán
và xác định các giá trị rủi ro tương ứng. Từ đó, so sánh giá trị rủi ro được tính toán
với giá trị rủi ro cho phép của tiêu chuẩn để đề xuất giải pháp bảo vệ chống sét cho
tòa nhà giảng dạy và các thiết bị điện tử bên trong tòa nhà.
Công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét gây ra cho hệ thống điện [8],
dựa trên tiêu chuẩn IEC 62305, đã phân tích những rủi ro do sét gây ra đối với các
thành phần khác nhau của một hệ thống điện dựa trên số lượng thiệt hại xảy ra hàng
năm, tổn thất do những thiệt hại gây ra và thông số suy giảm rủi ro. Từ đó, xác định
cấp độ bảo vệ chống sét hợp lý cho hệ thống điện. Mô hình hóa mô phỏng
MATLAB/SIMULINK và KADFEKO được sử dụng để tạo ra các mô hình các
thành phần khác nhau trong hệ thống điện để đánh giá rủi ro và đề xuất biện pháp
bảo vệ chống sét hợp lý, bao gồm: Trạm biến áp, đường dây truyền tải, và các hệ
thống tua bin gió.
Công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho lưới điện
phân phối [9], nghiên cứu đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho lưới điện liên quan
đến: Tính toán tỷ lệ mất điện do sét, bản đồ mức độ nguy hiểm do sét gây ra cho
NCS: Lê Quang Trung 10
lưới phân phối theo khu vực và công nghệ đánh giá rủi ro do sét lan truyền trên
đường dây truyền tải bao gồm sự khác nhau về tác động của sét, công trình đường
dây truyền tải, đặc tính địa lý, tính toán bảo vệ chống sét để xác định tỷ lệ mất điện
do sét gây ra cho mỗi phân đoạn đường dây phân phối. Từ đó, thiết lập hệ thống
đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho lưới điện.
Công trình nghiên cứu phần mềm đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra [10],
nghiên cứu quy trình đánh giá rủi ro do sét và phát triển phần mềm EVAL I để đánh
giá rủi ro thiệt hại do sét trong hệ thống điện hạ áp. Phần mềm dựa trên các thông số
đầu vào: Kích thước công trình, chủng loại vật liệu xây dựng, số người thường
xuyên có mặt bên trong công trình, các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có của công
trình, chiều dài đường dây dịch vụ kết nối đến công trình, phương pháp lắp đặt
đường dây, các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có cho đường dây, mật độ sét và
điện trở suất đất khu vực. Phần mềm tính toán xác định được mức độ thiệt hại do sét
gây ra cho hệ thống điện; đánh giá hiệu quả bảo vệ của hệ thống chống sét hiện có,
các mối nguy hiểm có thể xảy ra cho con người trong công trình. Trên cơ sở đó, cần
phải xác định lại các thông số thiết kế và cấp độ bảo vệ thích hợp cho hệ thống
chống sét cho công trình.
Công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro thiệt hại do sét và bảo vệ chống sét
cho hệ thống điện mặt trời [11] đã phân tích những ảnh hưởng nguy hiểm do sét
đánh trực tiếp và gián tiếp vào nhà máy pin năng lượng mặt trời và các hệ thống
thiết bị được lắp đặt bên trong và bên ngoài. Có xét đến cường độ dong điện sét,
quá áp cảm ứng do sét gây ra để xác định cấp độ bảo vệ cần thiết của hệ thống
chống sét trên cơ sở phân tích rủi ro và chi phí bảo vệ theo tiêu chuẩn IEC 62305-2.
Công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro cho hệ thống quang điện do sét gây ra
[12] áp dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2 để đánh giá những rủi ro thiệt hại về con
người và giá trị kinh tế do sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào nhà máy pin quang
điện (PVPGS). Trên cơ sở đó, đã áp dụng đánh giá rủi ro cho trường hợp cụ thể là
PVPGS có công suất trung bình 250kW dựa trên: Kích thước công trình, vị trí công
trình, các biện pháp bảo vệ hiện có của công trình, đặc điểm hệ thống điện AC và
DC bên trong công trình, đặc điểm của đường dây kết nối đến công trình bao gồm:
NCS: Lê Quang Trung 11
Điện áp chịu xung các thiết bị phía AC và DC, che chắn đường dây, chiều dài, các
yếu tố môi trường xung quanh đường dây, phối hợp SPD. Kết quả đánh giá rủi ro đã
được so sánh với kết quả trong tiêu chuẩn IEC 62305-2 có mức độ rủi ro thiệt hại về
con người R1 thấp hơn từ 56÷59% và rủi ro thiệt hại về kinh tế R4 từ 92÷98%.
Công trình nghiên cứu về phương pháp tiếp cận đánh giá rủi ro thiệt hại do
sét cho nhà máy điện hạt nhân [13], áp dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2 đánh giá rủi ro
thiệt hại do sét để phân tích đánh giá những rủi ro do sét gây ra đối với một nhà máy
điện hạt nhân dựa trên đánh giá số sự kiện nguy hiểm do sét gây ra, xác suất thiệt
hại và số lượng mất mát từ hậu quả thiệt hại, sự phân bố dong sét đối với từng vị trí
của nhà máy điện hạt nhân, dữ liệu chi tiết kết cấu của nhà máy điện hạt nhân. Từ
đó, đưa ra những phân tích cho việc lựa chọn các biện pháp bảo vệ chống sét thích
hợp.
Công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro để bảo vệ chống sét cho sân bay [14]
đã phân tích áp dụng đánh giá rủi ro do sét gây ra cho sân bay dựa trên tiêu chuẩn
IEC 62305-2. Đánh giá rủi ro dựa trên độ tin cậy về lý thuyết xác suất và thông kê
toán học, số lượng các sự kiện nguy hiểm do sét gây ra, xác suất thiệt hại, số tiền bị
mất mát từ hậu quả thiệt hại, đặc điểm của dong sét đối với vị trí của sân bay, các
dữ liệu kết cấu chi tiết của sân bay. Từ đó, cho phép lựa chọn biện pháp bảo vệ
chống sét thích hợp cho sân bay.
Công trình nghiên cứu công cụ đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra [15]
theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 đã xây dựng công cụ đánh giá rủi ro do sét dựa trên
các thông số đầu vào như: Đặc điểm kích thước của công trình, cấp độ bảo vệ chống
sét hiện có, mật độ sét khu vực, đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến
công trình (chiều dài đường dây, phương pháp lắp đặt đường dây, đường dây trên
không hay đi ngầm), cấp độ bảo vệ của SPD, biện pháp che chắn và cách ly, môi
trường xung quanh đường dây. Từ đó, cung cấp kết quả tính toán đánh giá rủi ro
thiệt hại do sét gây ra cho công trình nhanh chóng chính xác, giúp xác định sự cần
thiết của biện pháp bảo vệ chống sét mới và đánh giá khả năng bảo vệ của hiện có
trong công trình.
NCS: Lê Quang Trung 12
Công trình nghiên cứu phân tích và đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra
theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 cho công trình với rủi ro cháy nổ [16] dựa trên: Đặc
điểm kích thước của công trình, cấp độ bảo vệ chống sét hiện có, mật độ sét khu
vực, đặc điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình (chiều dài đường
dây, phương pháp lắp đặt đường dây, đường dây trên không hay đi ngầm) và thời
gian tồn tại môi trường khí dễ cháy nổ trong công trình. Đánh giá rủi ro do sét cho
công trình chỉ với rủi ro cháy nổ theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 thì các giá trị rủi ro
thu được thường rất cao. Vì vậy, cần phải xem xét cẩn thận thời gian tồn tại môi
trường khí dễ cháy nổ trong công trình và thông số suy giảm cho các biện pháp
phong cháy trong công trình khi đánh giá rủi ro.
2.1.2. Các công trinh nghiên cứu nước ngoài về đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
gây ra đối với công trình trạm viễn thông
2.1.2.1. Cac tiêu chuân đanh gia rui ro do set cho công trinh viên thông
Tiêu chuẩn ITU-T K.39 [17], đã đưa ra quy trình đánh giá rủi thiệt hại do sét
cho trường hợp cụ thể là công trình viễn thông dựa trên các tiêu chuẩn IEC 1024-1,
IEC 1662 và IEC 1312-1 để đảm bảo an toàn cho con người và khả năng cung cấp
dịch vụ của trạm viễn thông. Trong đó, đã đơn giản hóa các tham số đầu vào và bổ
sung các tham số đặc trưng của các công trình viễn thông liên quan: Tháp anten,
nhà trạm, những đường dây viễn thông, … Mức độ tính toán đánh giá rủi ro tương
đối đơn giản và hạn chế về các tham số đầu vào. Rủi ro do sét đánh gián tiếp, sét lan
truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào nhà trạm, số lượng đường dây đi vào
nhà trạm chưa được phân tích và xem xét đánh giá một cách chi tiết, các yếu tố che
chắn xung quanh những đường dây dịch vụ cũng chưa được xem xét.
2.1.2.2. Cac nghiên cưu đanh gia rui ro do set cho công trinh viên thông
Công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro thiệt hại do sét đối với hệ thống thông
tin/2002 [18] thảo luận về phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho hệ thống
thông tin trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn IEC 1662 và khuyến nghị ITU-T K.39.
Một ví dụ đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông điển hình với tháp
anten liền kề được thực hiện dựa trên: Những đặc điểm của nhà trạm và tháp anten
liền kề (kích thước, loại vật liệu xây dựng), đặc điểm của những đường dây dịch vụ
NCS: Lê Quang Trung 13
kết nối đến nhà trạm (chiều dài, biện pháp bảo vệ che chắn, cách ly), mật độ sét và
điện trở suất đất ở khu vực đặt trạm. Từ kết quả đánh giá rủi ro cho phép xác định
cấp độ bảo vệ của thiết bị bảo vệ xung cần lắp đặt.
Công trình nghiên cứu đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho một trạm
viễn thông với tháp anten liền kề ở trung tâm thị trấn tỉnh Singburi, Thái Lan [19].
Các phân tích đánh giá rủi ro được thực hiện trên cơ sở các tiêu chuẩn IEC 62305-2,
IEC 61643-22, IEC 1662 và khuyến nghị ITU-T K.39 và dựa trên điều kiện trạm
viễn thông không được cung cấp bất kỳ biện pháp bảo vệ đặc biệt nào. Nghiên cứu
tập trung vào phân tích ảnh hưởng của chiều dài đường dây cấp nguồn đến số lượng
những thiệt hại dự kiến do sét gây ra. Các phân tích cho thấy khi giảm chiều dài các
đường dây và lắp đặt các SPD tại điểm kết nối của các tuyến dây cấp nguồn và tại
ngo vào nhà trạm se làm giảm đáng kể tổng số số thiệt hại do sét gây ra mỗi năm.
Công trình nghiên cứu về vị trí, vai tro của đường dây cấp nguồn trong việc
bảo vệ quá áp và đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra đối với công trình viễn thông
[20] theo tiêu chuẩn IEC 1662 và khuyến nghị ITU-T K.39, dựa trên: Xem xét chi
phí và tầm quan trọng của hệ thống, môi trường điện từ tại các khu vực cụ thể, xác
suất thiệt hại, ảnh hưởng của chiều dài đường dây cấp nguồn đến số lượng thiệt hại
dự kiến do phóng điện sét gây ra trong thực tế. Kết quả nghiên cứu cho thấy một
phần quan trọng trong các thiệt hại do sét được dự đoán có thể được gây ra bởi
những đường dây cấp nguồn. Khả năng thiệt hại do sét gây ra có thể thấp hơn so với
những tính toán lý thuyết. Kết quả đánh giá rủi ro và số liệu thống kê thiệt hại do sét
gây ra giúp tìm ra giải pháp bảo vệ tối ưu cả về mặt kinh tế kỹ thuật cho công trình
viễn thông.
2.1.3. Các công trinh nghiên cứu trong nước về đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
gây ra đối với công trình xây dựng và trạm viễn thông
Tiêu chuẩn TCVN 9385 chống sét cho công trình xây dựng [21] dựa trên tiêu
chuẩn BS 6651, đưa ra những hướng dẫn trong thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống
chống sét đánh trực tiếp cho các công trình xây dựng. Nội dung đánh giá rủi ro thiệt
hại do sét của tiêu chuẩn dựa trên: Loại công trình; mật độ sét khu vực; mức độ bao
bọc bởi các đối tượng khác gần công trình; loại địa hình nơi công trình được xây
NCS: Lê Quang Trung 14
dựng. Tiêu chuẩn chưa xây dựng quy trình hướng dẫn tính toán đánh giá rủi ro thiệt
hại do sét gây ra và áp dụng kết quả đánh giá rủi ro để tính toán thiết kế, lựa chọn
biện pháp bảo vệ chống sét thích hợp cho công trình.
Tiêu chuẩn TCVN 9888-2 [22] tương đương với tiêu chuẩn IEC 62305-2.
Nội dung tiêu chuẩn tính toán đánh giá rủi ro cho một công trình và so sánh với giá
trị rủi ro chấp nhận được, từ đó cho phép lựa chọn các biện pháp bảo vệ thích hợp
để đảm bảo giảm thiểu rủi ro bằng hoặc thấp hơn giá trị rủi ro chấp nhận được.
Đánh giá rủi ro dựa trên thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào
công trình, sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến
công trình để xác định giá trị rủi ro tổng. Trong quá trình tính toán các rủi ro, tiêu
chuẩn chưa xét đến các yếu tố: Xác suất gây phóng điện phụ thuộc dạng vật liệu xây
dựng công trình, xác suất các đường dây dịch vụ mang xung sét lan truyền đi vào
công trình, các yếu tố che chắn dọc theo các đường dây dịch vụ kết nối vào công
trình và số lượng các đường dây dịch vụ kết nối vào công trình.
Quy chuẩn QCVN 32:2011/BTTTT [23] đề xuất quy trình đánh giá rủi ro
cho đối tượng cụ thể là trạm viễn thông và các đường dây dịch vụ viễn thông. Yêu
cầu kỹ thuật và phương pháp tính toán đánh giá rủi ro trong quy chuẩn được xây
dựng trên cơ sở tiêu chuẩn IEC 62305, và các Khuyến nghị K.39, K.40, K.25 và
K.47 của ITU-T. Trong đó, đã đơn giản hóa và bổ sung các đặc trưng của công trình
viễn thông liên quan đến: Tháp anten, nhà trạm, những đường dây viễn thông,…
Mức độ tính toán đánh giá rủi ro theo quy chuẩn con tương đối đơn giản và chưa xét
đến yếu tố rủi ro do sét đánh gián tiếp, sét lan truyền trên những đường dây dịch vụ
đi vào trạm viễn thông, số lượng các đường dây dịch vụ các tuyến riêng biệt kết nối
đến nhà trạm và các yếu tố che chắn xung quanh cũng chưa được phân tích và xem
xét đánh giá một cách chi tiết.
Công trình nghiên cứu tính toán rủi ro thiệt hại về dịch vụ viễn thông sét
đánh trạm gốc của hệ thống GSM-R trên tuyến giả định với điều kiện dông sét ở
Việt Nam và đề xuất sử dụng kỹ thuật phủ sóng hai lớp chéo cell trong hệ thống
GSM-R [24] được thực hiện theo quy chuẩn [23], dựa trên: Tần suất sét đánh và
diện tích rủi ro của công trình và những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình.
NCS: Lê Quang Trung 15
Từ đó, so sánh giá trị rủi ro sét đánh vào trạm gốc trong các trường hợp và đề xuất
sử dụng kỹ thuật phủ sóng hai lớp liên kết chéo cell trong mạng GSM-R ứng dụng
vào đường sắt cao tốc.
Công trình nghiên cứu tính toán mức độ rủi ro thiệt hại do sét đánh cho công
trình viễn thông [25] đã nghiên cứu đánh giá, phân tích và tính toán các thành phần
rủi ro do sét gây ra đối với trạm viễn thông theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 và QCVN
32:2011/BTTTT dựa trên các yếu tố: Đặc điểm về kích thước, vật liệu xây dựng nhà
trạm và tháp anten liền kề; đặc điểm về chiều dài, cách lắp đặt, loại đường dây dịch
vụ kết nối đến nhà trạm; mật độ sét khu vực; các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có
cho nhà trạm và đường dây dịch vụ. Từ đó, so sánh kết quả đánh giá rủi ro do sét
gây ra cho trạm viễn thông, nhận thấy: Sai số giữa hai cách tính vào khoảng 11%
đối với giá trị rủi ro thiệt hại về con người R1 và khoảng 5,756% đối với giá trị rủi
ro thiệt hại về dịch vụ R2. Chương trình tính toán các thành phần rủi ro do sét gây ra
cho trạm viễn thông được dựa trên kết quả phân tích rủi ro và những công cụ hỗ trợ
của phần mềm Microsoft Excel cho kết quả tin cậy và chính xác.
2.1.4. Kêt luận
Trong các tiêu chuẩn và công trình nghiên cứu về đánh giá rủi ro thiệt hại do
sét gây ra ở trong nước và quốc tế thì mỗi tiêu chuẩn và công trình nghiên cứu đều
có những ưu điểm và hạn chế về phương pháp tiếp cận đánh giá rủi ro khác nhau và
áp dụng cho những đối tượng công trình khác nhau.
Trong đó, tiêu chuẩn IEC 62305-2 là tiêu chuẩn quốc tế về đánh giá rủi ro
thiệt hại do sét có phương pháp tính toán tổng quát hơn và có thể áp dụng cho nhiều
đối tượng công trình khác nhau ở nhiều vùng miền khác nhau. Tuy nhiên, trong quá
trình tính toán, tiêu chuẩn IEC 62305-2 chưa xét đến các yếu tố như: Xác suất
phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng công trình; số lượng những
đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung
sét vào công trình; yếu tố che chắn xung quanh những đường dây dịch vụ kết nối
đến công trình. Vì vậy, để tăng độ chính xác kết quả tính toán rủi ro thiệt hại do sét
cần xem xét đến các yếu tố nêu trên [3, 6].
NCS: Lê Quang Trung 16
Do đó, dựa trên tiêu chuẩn IEC 62305-2 để nghiên cứu và đề xuất một
phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét có mức độ chi tiết phù hợp điều kiện
thực tế của từng loại công trình ở những vùng miền khác nhau có xét đến các yếu tố
như: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng công trình; số
lượng những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; yếu tố che chắn xung quanh
những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình. Từ đó, có thể áp dụng để đánh giá
rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho một số công trình điển hình cụ thể ở những vùng
miền khác nhau ở Việt Nam là cần thiết.
2.2. Mô hinh hóa và mô phỏng để đánh giá hiệu qua bao vệ của thiêt bị chống
sét trên đường nguồn hạ áp
2.2.1. Mô hinh máy phát xung sét tiêu chuân
2.2.1.1. Các xung sét tiêu chuân
Những dạng xung sét chuẩn được quy định trong các tiêu chuẩn quốc tế như:
[26] Impulse generators used for testing low voltage equipment. [27] Phoenix
contact GmbH & Co. KG, (2017), Lightning and surge protection basics from the
generation of surge voltages right through to a comprehensive protection concept.
[28] IEC 60060-1, (1989), High-voltage test techniques – Part 1: General definitions
and test requirements, IEEE C62.41 [29], IEEE C62.45 [30] đã cung cấp một tập
hợp các dạng xung sét với dạng sóng chuẩn có thông số gần với những xung xét
thực tế phục vụ cho mục đích kiểm tra khả năng làm việc của các thiết bị điện –
điện tử và các thiết bị bảo vệ trong điều kiện khi có xung sét.
a. Định nghĩa đôi với xung dòng chuân:
- Thời gian đầu sóng T1:
Thời gian đầu sóng T1 của xung dòng là một tham số giả định được xác định
bằng 1.25 lần khoảng thời gian T giữa các thời điểm khi biên độ xung bằng 10% và
90% của giá trị đỉnh Hình 2.1.
90% 10%90% 10%
(t t )1.25(t t )
(0.9 0.1)
(2.1)
- Thời gian toàn sóng T2:
Thời gian toàn sóng T2 của xung dòng là một tham số giả định được xác định
bằng khoảng thời gian giữa điểm gốc giả định O1 và thời điểm khi biên độ xung
giảm tới nửa giá trị đỉnh.
NCS: Lê Quang Trung 17
- Điêm gôc gia định O1:
Điểm gốc giả định O1 là giao điểm của đường thẳng được ve qua các điểm chuẩn
khi biên độ xung bằng 10% và 90% của giá trị đỉnh trên đầu sóng với trục thời gian.
- Dung sai
Giá trị đỉnh: 10%
Thời gian đầu sóng: 10%
Thời gian tới nửa giá trị sóng: 10%
b. Định nghĩa đôi với xung áp chuân:
- Thời gian đầu sóng T1
Thời gian đầu sóng T1 của một xung áp là một tham số giả định được xác định
bằng 1.67 lần khoảng thời gian T giữa các thời điểm khi biên độ xung bằng 30% và
90% của giá trị đỉnh Hình 2.2.
90% 30%90% 30%
(t t )1.67(t t )
(0.9 0.3)
(2.2)
- Thời gian toàn sóng T2
Thời gian toàn sóng T2 của một xung sét là một tham số giả định được xác định
bằng khoảng thời gian giữa điểm gốc giả định O1 và thời điểm khi biên độ xung đã
giảm tới nửa giá trị đỉnh.
- Điêm gôc gia định O1
Điểm gốc giả định O1 là giao điểm của đường thẳng được ve qua các điểm chuẩn
khi biên độ xung bằng 30% và 90% của giá trị đỉnh trên đầu sóng với trục thời gian.
c. Dung sai:
Giá trị đỉnh: 3%
Thời gian đầu sóng: 30%
Thời gian tới nửa giá trị sóng: 20%
d. Dạng sóng xung tắt dần (Ring-wave):
- Xung có tần số f=100kHz.
- Thời gian đầu sóng xung đầu tiên 0,5s.
- Biên độ kế tiếp giảm con 60% biên độ đầu.
NCS: Lê Quang Trung 18
a b c
a) Dạng xung dong chuân b) Dạng xung áp chuân c) Xung áp chuân tắt
dần (0,5s -100KHz)
Hinh 2.1: Các dạng xung chuẩn
2.2.1.2. Cac công trinh nghiên cưu mô hinh may phat xung set
Để kiểm tra khả năng bảo vệ của các thiết bị bảo vệ chống sét, cần phải có những
máy phát xung có thể phát ra những xung có dạng sóng và các thông số như những
xung xét quy định theo các tiêu chuẩn quốc tế. Cho đến nay, đã có nhiều công trình
nghiên cứu đề xuất những mô hình máy phát xung: Mô hình máy phát xung dong,
mô hình máy phát xung áp, các mô hình toán học hay mô hình vật lý để mô phỏng
máy phát xung.
Công trình nghiên cứu và thiết kế máy phát xung dong [31] đã trình bày phương
pháp phân tích và thiết kế máy phát xung dong theo tiêu chuẩn IEC 60060-1. Các
thông số mạch máy phát xung (R, L, C) được phân tích và biểu diễn toán học để tạo
ra xung dong tương ứng các xung dong chuẩn và đảm bảo có các đặc tính phù hợp
yêu cầu của tiêu chuẩn IEC 60060-1. Một chương trình máy tính cũng đã được phát
triển để hỗ trợ các tính toán phức tạp cho mạch máy phát xung dong, tính toán cấu
hình mạch và các đặc tính mong muốn của xung dong tạo ra.
Công trình nghiên cứu phân tích máy phát xung áp và ảnh hưởng của sự thay đổi
các thông số bằng mô phỏng máy tính [32] đã phân tích mạch Marx bằng phương
pháp toán học và phương pháp mô phỏng để xác định ảnh hưởng của các thông số
R1, R2, tỷ số C1/C2 đến thời gian đầu sóng và thời gian đuôi sóng của các xung áp.
Cả hai phương pháp giải tích và mô phỏng cho thấy rằng kết quả mô phỏng tương
ứng với các phân tích trên mô hình toán học. Giá trị điện dung của máy phát xung
NCS: Lê Quang Trung 19
áp nên nằm trong khoảng 18nF đến 30nF, từ đó tạo thuận lợi cho việc xác định giá
trị R1, R2, và C2.
Công trình nghiên cứu xây dựng và đánh giá máy phát xung một bậc [33] đã sử
dụng mô hình máy phát xung của Marx để xây dựng một máy phát xung áp đến
10kV. Thời gian đầu sóng và đuôi sóng của những xung áp được tạo ra có thể được
điều chỉnh bởi giá trị điện trở phía trước và điện trở phía sau. Các dạng sóng thí
nghiệm đã được so sánh với dạng sóng được mô phỏng bằng PSPICE và kết quả
đều đạt yêu cầu so với dạng sóng trong các tiêu chuẩn quốc tế.
Công trình nghiên cứu và chế tạo máy phát xung sét cao áp [34] đã kết hợp máy
biến áp quét ngược và máy phát xung Marx để tạo ra các xung áp tiêu chuẩn khác
nhau từ 10kV đến 100kV với dong điện thấp chỉ 5mA. Máy phát xung được sử
dụng để kiểm tra các thiết bị bảo vệ xung (SPD), chống sét van, cáp và các thiết bị
trong mạng điện.
Công trình nghiên cứu mô phỏng đặc tính máy phát xung áp cho việc kiểm tra
các thiết bị sử dụng MATLAB Simulink [35] đã mô tả phương pháp mô phỏng máy
phát xung áp sử dụng Simulink. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng Simulink rất hữu
ích trong việc nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay đổi các thông số (R, L, C) đến việc
thiết kế để đạt được máy phát xung áp mong muốn có thể tạo ra dạng sóng theo yêu
cầu.
Công trình nghiên cứu mô hình máy phát xung áp sử dụng Matlab [36], đã mô
tả một phương pháp mô hình hóa máy phát xung áp sử dụng Simulink, một phần
mở rộng của Matlab. Các biểu thức toán học cho mô hình đã được xây dựng và mô
phỏng tương ứng trong Simulink. Công trình nghiên cứu cho thấy rằng Simulink rất
hữu ích trong việc nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay đổi thông số (R, L, C) trong
việc thiết kế máy phát xung áp với dạng sóng mong muốn.
Công trình nghiên cứu mô phỏng đặc tính của máy phát xung áp phục vụ kiểm
tra thiết bị sử dụng Matlab Simulink [37], đã phân tích công trình của một máy phát
xung áp dựa trên mạch máy phát xung một bậc cơ bản. Từ đó, phân tích đại số mô
hình máy phát xung áp để mô phỏng máy phát xung áp trong Simulink. Kết quả
dạng sóng thu được dựa vào kết quả mô phỏng với thời gian đầu sóng được điều
NCS: Lê Quang Trung 20
khiển bởi giá trị điện trở phía trước và thời gian đuôi sóng được điều khiển bởi giá
trị điện trở phía sau.
Công trình nghiên cứu mô hình hóa và mô phỏng máy phát xung sử dụng
mạch Marx [38], đã phân tích mạch máy phát xung áp của Marx. Từ đó, xác định
các phần tử trong mạch máy phát xung và đưa ra các biểu thức tính toán xác định
giá trị các phần tử, các thông số và ảnh hưởng của chúng đến đặc tính các xung sét
được nghiên cứu tạo ra dạng sóng có các thông số trong giới hạn sai số cho phép.
Công trình nghiên cứu các mô hình máy phát xung cải tiến [39], đã nghiên cứu
về các dạng sóng xung sét tiêu chuẩn như: 10/70μs, 1.2/50μs, 2/25μs, 2/50μs,
0.25/100μs, 1/200μs, 10/350μs, 1/5μs, 4/10μs, 8/20μs và nghiên cứu mô hình mạch
máy phát xung từ đó xác định các giá trị R, L, C trong mạch bằng phương pháp xấp
xỉ, phương pháp sai số và thông qua mô hình toán học Heidler để hiệu chỉnh các sai
số tính toán. Thông số R, L, C của máy máy phát xung dong 8/20μs đã giảm sai số
về dạng sóng so với các mô hình đã đề xuất từ 39.06% đến 29.7%. Mô hình toán
học cho máy phát xung dong 8/20μs và 4/10μs có sai số thấp hơn so với những
nghiên cứu đã đề xuất từ 6% đến 3%.
2.2.1.3. Kêt luân
Các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế về mô hình máy phát xung
đến thời điểm hiện nay chỉ nghiên cứu mô hình máy phát xung tạo ra một dạng
xung sét chuẩn với biên độ xung sét chuẩn có độ sai số tương đối lớn so với các
xung sét tiêu chuẩn. Việc sử dụng mô hình máy phát xung để kiểm tra thiết bị bảo
vệ chống sét lan truyền với nhiều dạng xung khác nhau, biên độ xung sét khác nhau
chưa được nghiên cứu. Do đó, nghiên cứu để tạo ra một mô hình máy phát xung sét
với một cấu hình tạo ra được nhiều dạng xung sét khác nhau có độ chính xác so với
các xung sét tiêu chuẩn để kiểm tra khả năng đáp ứng các thiết bị chống sét lan
truyền là rất cần thiết.
2.2.2. Mô hình thiêt bị chống sét quá áp do sét và các yêu tố anh hưởng đên
hiệu qua bao vệ chống sét
2.2.2.1. Mô hình thiêt bị chông sét quá áp do sét
NCS: Lê Quang Trung 21
Có nhiều công nghệ bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn như:
Công nghệ khe hở phóng điện (Spark Gap); MOV (Metal Oxide Varistor); MLV
(Multilayer Varistor); SAD (Silicon Avalanche Diode); TDS (Transient
Discriminating Suppressor). Trong đó, các thiết bị bảo vệ chống sét theo công nghệ
MOV và MLV được ứng dụng phổ biến để lắp đặt bảo vệ chống sét lan truyền trên
đường nguồn đối với các mạng điện hạ áp do có những ưu điểm về hệ số phi tuyến
cao, dong ro nhỏ, khả năng tản sét nhanh (từ vài chục đến vài trăm KA) có thời gian
đáp ứng nhanh và có hệ thống đèn báo phần trăm tuổi thọ con lại. Cho đến nay, đã
có nhiều công trình nghiên cứu về mô hình thiết bị chống sét quá áp do sét trên
đường nguồn hạ áp như sau:
Công trình nghiên cứu mô hình số học của MOV [40], đã xây dựng một mô
hình biến trở phi tuyến cải tiến dựa trên một mô hình biến trở phi tuyến cơ bản có
đặc tính V-I lý tưởng từ vài μA đến hàng chục kA xấp xỉ theo một phương trình nội
suy logarit và một mô hình biến trở phi tuyến theo nghiên cứu của IEEE dựa trên
mô hình tần số phụ thuộc có đặc tính V-I thể hiện qua hai nhóm điện trở phi tuyến
riêng biệt. Các mô hình được mô phỏng dựa trên các thông số của cùng một biến trở
phi tuyến S20K250 và các kết quả mô phỏng được so sánh với kết quả thực nghiệm
cho thấy rằng: Mô hình biến trở phi tuyến cải tiến có đặc tính thời gian trễ giữa điện
áp và dong đỉnh tương ứng với các kết quả đo được, độ chính xác của điện áp và
dong đỉnh nằm trong phạm vi sai số 1% so với kết quả đo được.
Công trình nghiên cứu mô hình máy tính của MOV [41], đã đề xuất một mô
hình MOV dựa trên mô hình MOV của IEEE để phân tích các đặc tính về điện, mô
hình là sự kết hợp của hai dãy gồm bốn biến trở phi tuyến với cùng điện áp và dong
điện danh định và đặc tính V-I không đồng nhất. Mô hình này tương thích với các
tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế như IEC 60664 và IEC 62305, SPD với biến trở như
mô hình đề xuất có sai số trong phạm vi thấp hơn 2% và sự lựa chọn số lượng biến
trở trong khối MOV rất quan trọng trong mô hình đề xuất.
Công trình nghiên cứu mô hình thiết bị chống sét như phần tử của hệ thống
bảo vệ quá áp [42], nhằm tạo ra một mô hình toán học của thiết bị chống sét dựa
trên mô hình đề xuất bởi IEEE Working Group 3.4.11. Công trình của mô hình đề
NCS: Lê Quang Trung 22
xuất đã được điều chỉnh để tạo ra độ chính xác cho đặc tính động của thiết bị chống
sét oxit kim loại. Nguyên tắc hoạt động cơ bản của mô hình tương tự như mô hình
đề xuất bởi IEEE, giá trị điện áp dư tối đa đạt được với giá trị đỉnh và dạng sóng
dong điện được so sánh với dữ liệu thực nghiệm trong catalogue của nhà sản xuất.
Sai số tính toán của mô hình đầy đủ thấp hơn mô hình đề xuất nhưng giá trị tối đa
của sai số thấp hơn 6%. Các kết quả mô phỏng đã thể hiện đặc tính động của thiết bị
chống sét.
Công trình nghiên cứu mô hình thiết bị chống sét oxit kim loại sử dụng giải
thuật di truyền [43], đã phát triển một giải thuật tính toán tối ưu thông số mạch mô
hình thiết bị chống sét oxit kim loại dựa trên mô hình đề xuất bởi IEEE Working
Group 3.4.1, Pinceti-Gianettoni và Fernandez-Diaz để giảm tối thiểu sai số giữa giá
trị đỉnh điện áp dư mô phỏng so với các giá trị các nhà sản xuất quy định. Ưu điểm
của phương pháp là cho kết quả chính xác sai số từ 0.0067% đến 0%, người sử
dụng có thể lựa chọn tốc độ mô phỏng và tính chính xác mong muốn, phạm vi các
thông số giá trị, số lần lặp.
Công trình nghiên cứu mô hình thiết bị chống sét oxit kim loại phục vụ mô
phỏng quá độ nhanh [44] đã đề xuất một mô hình mạch mới dựa trên mô hình tần số
phụ thuộc đề xuất bởi IEEE Working Group 3.4.1 cho mục đích mô phỏng đặc tính
động của dong phóng điện với thời gian đầu sóng bắt đầu ở 8μs. Mô hình có độ
chính xác điện áp đáp ứng chấp nhận được khoảng 1.5%.
Công trình nghiên cứu mô hình thiết bị chống sét trong điều kiện quá áp tạm
thời [45], đã thiết kế một mô hình thiết bị chống sét dạng oxit kim loại trong hệ
thống phân phối 22kV bằng chương trình ATP-EMTP với giá trị các thông số trong
mạch mô phỏng như: R được tính toán phụ thuộc điện áp thử nghiệm, C được đo
thông qua mô phỏng bởi chương trình ATP và kết quả mô phỏng của mô hình được
so sánh với một thiết bị thực tế và có sai số dong ro thấp hơn 4.4%.
Công trình nghiên cứu đặc tính động của thiết bị chống sét dạng oxit kim dưới
ảnh hưởng của quá độ nhanh [46] đã giới thiệu những mô hình thiết bị chống sét
dạng oxit kim loại đã được đề xuất trước đây. Mô phỏng đã được tiến hành với các
chương trình mô phỏng quá độ, kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu trong
NCS: Lê Quang Trung 23
catalogue của những nhà sản xuất để kiểm chứng tính chính xác của các mô hình đề
xuất. Kết quả cho thấy, các mô hình tần số phụ thuộc đề xuất bởi P. Pinceti, M.
Giannettoni và Fernandez F., Diaz R. có sai số chấp nhận được về giá trị điện áp
đỉnh trong khi mô hình đề xuất bởi IEE có sai số tương đối lớn.
Công trình nghiên cứu so sánh các mô hình thiết bị chống sét dạng oxit kim loại
[47] đã so sánh hai mô hình được đề xuất bởi IEEE và mô hình đơn giản đề xuất bởi
Pinceti and Giannettoni thông qua mô phỏng trên phần mềm EMTP – RV. Kết quả
mô phỏng được so sánh tương ứng với các dữ liệu của những nhà sản xuất cho thấy:
với dạng sóng 1/5μs thì mô hình đơn giản có kết quả chính xác hơn; với dạng sóng
8/20μs thì cả hai mô hình có độ chính xác tương đồng nhau; với dạng sóng 30/60μs
mô hình đề xuất bởi IEEE có độ chính xác hơn trong tất cả các trường hợp mô
phỏng.
2.2.2.2. Các yêu tô anh hưởng đên hiêu qua bao vê chông sét
Cho đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu về các yếu tố khác nhau ảnh
hưởng đến hiệu quả bảo vệ chống sét lan truyền và việc lựa chọn lắp đặt thiết bị bảo
vệ xung trên đường nguồn như sau:
Công trình nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn và lắp đặt SPD
mạng hạ áp [48] như: Dong phóng điện sét, cấp độ bảo vệ của SPD, sụt áp trên dây
dẫn kết nối SPD. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Sự lựa chọn hợp lý cấp độ bảo vệ
SPD ảnh hưởng bởi chiều dài và đặc điểm của mạch kết nối giữa SPD và thiết bị
được bảo vệ; dạng sóng của dong sét; điện áp ở đầu cực thiết bị có thể tăng gấp đôi
so với mức điện áp bảo vệ hiệu quả của SPD trong phạm vi 10m; sụt áp cảm ứng
trên dây dẫn kết nối SPD có thể lên đến hàng 100V thậm chí khi chiều dài dây dẫn
kết nối từ 0.1m đến 0.2m.
Công trình nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm và phóng điện cục bộ đến sự lão
hóa của thiết bị bảo vệ xung trong mạng cao áp [49] cho thấy trong suốt thời gian
hoạt động thì hai yếu tố: Độ ẩm và phóng điện cục bộ góp phần làm lão hóa thiết bị
bảo vệ xung. Sự lão hóa của thiết bị bảo vệ xung xảy ra ngẫu nhiên và không ro
ràng liên quan đến vị trí mà phóng điện bên trong xảy ra. Do đó, sự che chắn cho
NCS: Lê Quang Trung 24
các thiết bị bảo vệ xung khỏi bụi và ngăn chặn phóng điện cục bộ xảy ra là một điều
kiện tiên quyết đảm bảo độ tin cậy làm việc lâu dài của các thiết bị bảo vệ xung.
Công trình nghiên cứu lắp đặt thiết bị bảo vệ quá áp trong hệ thống hạ áp [50], đã
nghiên cứu phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn và lắp đặt thiết bị bảo
vệ quá áp để đạt được hiệu quả bảo vệ tối đa như: Cần lựa chọn và lắp đặt hợp lý
thiết bị bảo vệ xung theo công trình của mạng điện TT, IT hay TN-S; chiều dài dây
dẫn kết nối cho thiết bị bảo vệ xung nên được lựa chọn có xét đến sụt áp do điện áp
cảm ứng gây ra; tiết diện dây dẫn kết nối cho thiết bị bảo vệ xung cấp I không nhỏ
hơn 16mm2 và cho thiết bị bảo vệ xung cấp II, III không nhỏ hơn 6mm2; mức độ
điện áp bảo vệ thích hợp nên được lựa chọn theo tiêu chuẩn IEC 61643.
Công trình nghiên cứu lựa chọn thiết bị bảo vệ xung cho mạng hạ áp kết nối với
đường dây trên không [51], đã trình bày quy trình lựa chọn thiết bị bảo vệ xung cho
mạng hạ áp. Kết quả tính toán và mô phỏng từ nghiên cứu cho thấy, thiết bị bảo vệ
xung cấp II là bảo vệ hợp lý cho ngo vào những đường dây dịch vụ đi vào công
trình không có hệ thống bảo vệ chống sét. Các thiết bị bảo vệ xung nên được lựa
chọn phụ thuộc vào cấp độ bảo vệ và dạng sóng xung sét.
Công trình nghiên cứu dự đoán trước sự cố trong các thiết bị bảo vệ xung dựa
vào đặc tính điện môi [52] đã phân tích các yếu tố: Dong điện ro, điện áp dư ở dong
phóng điện danh định, đặc tính dẫn và đặc tính điện môi đo được từ dong phân cực
và khử cực. Kết quả nghiên cứu cho thấy, sự suy giảm khả năng làm việc của thiết
bị bảo vệ xung theo thời gian ảnh hưởng đến đặc tính V-I ở điện áp vận hành liên
tục và năng lượng cao từ các xung quá áp có thể làm thay đổi tính chất các hạt oxide
kim loại và thành phần hóa học của thiết bị bảo vệ xung, gây ảnh hưởng đến khả
năng khôi phục của các đường cong đặc tính V-I. Kết quả là làm tăng dong ro và
khả năng đáp ứng điện môi của thiết bị bảo vệ xung.
Công trình nghiên cứu quy trình đánh giá tuổi thọ của thiết bị chống sét dạng
oxide kim loại trong mạng điện xoay chiều [53] đã đưa ra và phân tích các yếu tố
như: Đặc tính điện, khả năng tản nhiệt, công trình của thiết bị chống sét trong những
điều kiện làm việc khác nhau từ đó đánh giá và xác định tuổi thọ của thiết bị chống
sét dạng oxide kim loại dựa trên khái niệm về mức năng lượng giới hạn.
NCS: Lê Quang Trung 25
Công trình nghiên cứu so sánh tính toán năng lượng hấp thụ và điện áp dư của
thiết bị chống sét dạng oxit kim loại [54], đã phân tích mô hình thông thường, mô
hình đề xuất bởi IEEE và mô hình đề xuất bởi Pinceti. Giá trị năng lượng hấp thụ và
điện áp dư đạt được dựa trên kết quả mô phỏng trên phần mềm ATP và kết quả thực
nghiệm được so sánh. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng mô hình truyền thống không
thể hiện đặc tính điện dung của thiết bị chống sét dạng oxit kim loại khi nó bị kích
thích bởi một giá trị điện áp thấp hơn điện áp định mức; kết quả năng lượng hấp thụ
ở giá trị điện áp vận hành là khác nhau và có độ chính xác đối với xung dong sét và
xung đầu sóng nhanh; giá trị điện áp dư không có độ chính xác do mô hình thông
thường không có đặc tính V-I động của thiết bị chống sét dạng oxit kim loại.
2.2.2.3. Kêt luân
Các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế về thiết bị bảo vệ chống sét lan
truyền trên đường nguồn hạ áp đến thời điểm hiện nay, chưa có công trình nghiên
cứu nào xét đầy đủ các yếu tố như: Dạng xung sét; biên độ xung sét; dong xung
định mức, điện áp ngương, nhiệt độ, ... với các dạng xung sét khác nhau của thiết bị
bảo vệ chống sét. Do đó, nghiên cứu để tạo ra một mô hình thiết chống sét lan
truyền trên đường nguồn hạ áp có đủ các yếu tố ảnh hưởng như trên, có tính tương
đồng so với nguyên mẫu để đánh giá hiệu quả bảo vệ của thiết bị một cách chính
xác là cần thiết.
2.3. Các nghiên cứu về giai pháp chống sét tại việt nam
Một hệ thống bảo vệ chống sét hoàn chỉnh phải bao gồm đầy đủ các yêu cầu
về chống sét đánh trực tiếp, chống sét đánh gián tiếp và chống sét cảm ứng. Tuy
nhiên, đối với đa số các công trình xây dựng ở Việt Nam hiện nay thường chỉ quan
tâm đến việc chống sét đánh trực tiếp. Có nhiều biện pháp về bảo vệ chống sét
nhưng cho tới nay các giải pháp đề xuất chưa mang tính tổng thể nhưng đảm bảo
yêu cầu kỹ thuật và tối ưu chi phí đầu tư, các giải pháp phổ biến hiện nay bao gồm:
2.3.1. Bao vệ chống sét đánh trực tiêp
Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ kim cổ điển: Bao gồm các
đầu kim thu sét, dây dẫn sét, hệ thống tiếp đất. Một mô hình chống sét đánh trực
tiếp thông dụng đã được công nhận là có hiệu quả trong một phạm vi giới hạn nhất
NCS: Lê Quang Trung 26
định đã và đang được sử dụng rộng rãi nhiều nơi trên thế giới và ở nước ta là hệ
thống dùng kim thu sét cổ điển Franklin. Hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp
hiện này được tính toán thiết kế và lắp đặt dựa vào phương pháp bảo vệ góc và
phương pháp quả cầu lăn, các phương pháp này được thể hiện đầy đủ trong các tiêu
chuẩn quốc tế và trong nước về bảo vệ chống sét: IEC 62301-1, AS/NZS 1768,
TCVN 9888-3.
Chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ tiêu tán đám mây điện tích không
cho hình thành tia tiên đạo sét (dissipation array system). Công nghệ này hiện nay ở
Việt Nam rất ít sử dụng vì giá thành cao, chỉ được ứng dụng vào một số công trình
cần thiết. Các hãng sản xuất như: LEC – USA, Lightning prevection system – USA.
Cấu hình chống sét loại này gồm có 3 phần: Các đầu phát ion dương, dây dẫn sét và
hệ thống tiếp đất.
Chống sét đánh trực tiếp bằng công nghệ phát tia tiên đạo sớm (Early Streamer
Emission), cấu hình chống sét loại này gồm có 3 phần: Đầu thu sét, dây dẫn sét và
hệ thống tiếp đất, trong đó đầu thu sét là kim thu sét phóng điện sớm. Sự cần thiết
bảo vệ được xác định dựa vào các yếu tố như về mật độ sét khu vực và phương
pháp phân tích rủi ro và cấp độ bảo vệ cho công trình như quy định trong tiêu chuẩn
NF C 17-102 se cho phép tính toán bán kính bảo vệ và lựa chọn kim thu sét phóng
điện sớm thích hợp. Các hãng sản xuất kim thu sét phóng điện sớm như: Indelec –
Pháp, Satelit – Pháp, Helita – Pháp, Pouyet – Pháp, Paratonnorres – Pháp, Erico –
Úc, Ingesco – Tây Ban Nha.
2.3.2. Bao vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn
Chống sét van sơ cấp (thiết bị cắt sét): Được lắp song song với đường nguồn
để cắt và dẫn xung sét xuống đất. Loại này có những ưu điểm như: Không bị giới
hạn dòng tải nên cùng lúc có thể bảo vệ được nhiều thiết bị dùng điện và là thiết bị
cắt sét sơ cấp nên thường giá thành thấp. Tuy nhiên, do chỉ cắt hầu hết các xung với
biên độ lớn nên không lọc được các thành phần tần số cao của sét như: Các sóng
hài, các loại nhiễu…Có nhiều hãng sản xuất như: TPS – Úc , OBO – Đức , MCG –
USA, ERICO – Úc , TERCEL – Úc,…
NCS: Lê Quang Trung 27
Thiết bị cắt lọc sét (thường là lắp nối tiếp với phụ tải) để vừa cắt xung điện sét,
vừa lọc được các loại sóng hài, các loại nhiễu do sét. Do đó, có thể bảo vệ đa cấp
cho phụ tải gồm cắt sét sơ cấp, lọc, cắt sét thứ cấp với mức độ bảo vệ an toàn cao.
Tuy nhiên, vì được chế tạo để bảo vệ đa cấp nên giá thành cao và được lắp nối tiếp
với phụ tải nên bị giới hạn với một dong điện nhất định. Có nhiều hãng sản xuất
như: TPS – Úc, OBO – Đức, MCG – USA, ERICO – Úc, TERCEL – Úc,…
Ngoài ra, hiện nay để bảo vệ an toàn cho con người, công trình khỏi sét đánh
hư hỏng, hãng ERICO International Corporation-USA là tập đoàn về tư vấn, thiết
kế, cung cấp các giải pháp và thiết bị chống sét đã cung cấp giải pháp chống sét
toàn diện sáu điểm phù hợp với các tiêu chuẩn chống sét hiện nay trên thế giới nói
chung và Việt Nam nói riêng. Đây được coi là giải pháp chống sét tiên tiến, bao
gồm:
- Thu bắt sét tại điểm định trước
- Dẫn sét an toàn bằng cáp thoát sét chống nhiễu
- Tản nhanh năng lượng sét vào hệ thống nối đất có tổng trở thấp
- Đẳng thế các hệ thống đất
- Chống sét lan truyền theo đường cấp nguồn
- Chống sét lan truyền trên đường tín hiệu
Với nhiều chủng loại thiết bị bảo vệ chống sét đánh trực tiếp công trình và
gián tiếp gây ra quá áp lan truyền trên đường nguồn với nhiều công nghệ như hiện
nay gây ra nhiều khó khăn trong việc tư vấn thiết kế giải pháp chống sét, lựa chọn
và lắp đặt thiết bị chống sét tối ưu về kinh tế và kỹ thuật.
Do đó tính năng, đặc điểm của các phần tử chủ yếu trong hệ thống bảo vệ
chống sét cần phải được mô hình và mô phỏng. Từ đó, kết quả mô phỏng se được
sử dụng để đánh giá chất lượng và hiệu quả bảo vệ của các phần tử bảo vệ, rất có lợi
cho các nhà sản xuất trong việc lựa chọn cấu hình thiết bị chống sét trong thiết kế,
các công ty tư vấn trong việc đánh giá tính năng thiết bị và lựa chọn giải pháp
chống sét hợp lý.
2.4. Kêt luận
NCS: Lê Quang Trung 28
Qua giá trị thực tế của các công trình đã nghiên cứu trong nước và quốc tế đã
nêu nghiên cứu trên, Luận án đã tập trung nghiên cứu giải quyết các vấn đề sau:
- Dựa trên phương pháp đánh giá rủi ro của tiêu chuẩn IEC 62305-2, Nghiên cứu và
đề xuất giải pháp chống sét một cách toàn diện có mức độ chi tiết ở một số hệ số
phù hợp với điều kiện thực tế của công trình như: Xác suất phóng điện nguy hiểm
phụ thuộc vật liệu xây dựng công trình; số lượng những đường dây dịch vụ kết nối
đến công trình; những yếu tố che chắn xung quanh những đường dây dịch vụ kết
nối đến công trình. Trên cơ sở đó, áp dụng tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
gây ra cho các công trình minh họa ở những vùng miền khác nhau ở Việt Nam để
đánh giá mức độ rủi ro thiệt hại do sét để lựa chọn giải pháp lắp đặt thiết bị cho phù
hợp.
- Dựa trên các tiêu chuẩn, công trình nghiên cứu quốc tế và trong nước về các mô
hình máy phát xung sét, yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật trong sai sai số giá trị đỉnh, thời
gian đầu sóng, thời gian đuôi sóng của xung dong đối với các dạng xung sét chuẩn
cụ thể: 10/350μs, 1/5μs, 4/10μs, 8/20μs. Từ đó nghiên cứu xây dựng mô hình máy
phát xung sét tạo ra 4 dạng sóng khác nhau có sai số đầu sóng, đuôi sóng, biên độ
đỉnh đạt xung dòng chuẩn phục vụ cho việc kiểm tra các thiết bị chống sét.
- Hiện nay, các công trình đã nghiên cứu về thiết bị chống sét lan truyền trên đường
nguồn hạ áp cơ bản chỉ dựa vào các thông số kỹ thuật của thiết bị chống sét từ
catalogue của nhà sản xuất, chưa có đầy đủ thiết bị để kiểm tra thực tế nên thường
là chấp nhận khi lựa chọn để lắp đặt. Để kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị trong
điều kiện trang thiết bị hạn chế thì việc nghiên cứu xây dựng mô hình thiết bị chống
sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp đầy đủ các thông số kỹ thuật t ương đồng với
thông số của thiết bị từ catalogue như: Xung dòng cực đại, điện áp làm việc cực đại,
sai số, nhiệt độ làm việc là cần thiết.
- Với những nội dung nghiên cứu trên, đã đề xuất được giải pháp lựa chọn thiết bị
và đánh giá khả năng thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn cho
công trình điển hình mang tính minh họa thực tế ở Việt Nam.
NCS: Lê Quang Trung 29
Chương 3
PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN
ĐÁNH GIÁ RUI RO THIỆT HẠI DO SET
Hiện nay, việc lựa chọn giải pháp chống sét cho các công trình xây dựng chủ
yếu dựa vào các thông số tra cứu từ các tiêu chuẩn chống sét [1÷6, 17, 21÷23] hoặc
chỉ dựa trên kinh nghiệm bảo vệ chống sét thực tế và những tính toán sơ bộ, chưa
quan tâm đến các tiêu chuẩn, các tài liệu trong nước và quốc tế về tính toán đánh
giá xác định thành phần rủi ro thiệt hại do sét. Bên cạnh đó, có nhiều tiêu chuẩn
đánh giá rủi ro thiệt hại do sét với phạm vi ứng dụng, cách tiếp cận và phương pháp
đánh giá khác nhau, nên việc áp dụng tính toán đánh giá rủi ro theo các tiêu chuẩn
để đưa ra giải pháp bảo vệ chống sét cho các công trình phù hợp ở những điều kiện
thực tế của đối tượng cần được bảo vệ chống sét gặp nhiều khó khăn.
Do đó, cần phải nghiên cứu phân tích các phương pháp đánh giá rủi ro thiệt
hại do sét từ các tiêu chuẩn quốc tế, tài liệu trong và ngoài nước liên quan.Trên cơ
sở đó đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét có mức độ chi tiết
hơn và phù hợp với điều kiện thực tế, vị trí công trình nhằm tạo tiện ích để sử dụng
là cần thiết.
3.1. Tổng quan các phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
3.1.1. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuân IEC 62305-2/BS EN
62305-2
3.1.1.1. Phạm vi ap dung
Tiêu chuẩn IEC 62305-2 [1]/BS EN 62305-2 [4] về đánh giá rủi ro được áp
dụng cho các công trình hay những dịch vụ liên quan. Mục đích của tiêu chuẩn là
cung cấp quy trình đánh giá các rủi ro do sét gây ra cho các công trình xây dựng.
Một khi giá trị rủi ro tính toán cao hơn so với giá trị rủi ro cho phép, quy trình se
cho phép lựa chọn và áp dụng những biện pháp bảo vệ thích hợp để làm giảm rủi ro
đến mức bằng hoặc thấp hơn so với giá trị rủi ro cho phép.
3.1.1.2. Nhưng thiêt hại, tôn thât do set
NCS: Lê Quang Trung 30
a. Nguồn gôc gây ra nhưng thiêt hại do set:
Dong điện sét là nguồn gốc chủ yếu gây ra những thiệt hại, nguồn gốc thiệt
hại được phân biệt theo vị trí sét đánh, Bảng 21 - Phụ lục 1: S1 là sét đánh trực tiếp
vào công trình; S2 là sét đánh gần công trình; S3 là sét đánh trực tiếp vào đường
dây dịch vụ kết nối đến công trình; S4 là sét đánh gần đường đường dây dịch vụ kết
nối đến công trình.
b. Nhưng dạng thiêt hại do set gây ra:
Những thiệt hại do sét đánh phụ thuộc vào đặc điểm của công trình, một số
đặc điểm quan trọng như: Loại công trình, những tiện ích bên trong công trình, đặc
điểm những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình, mật độ sét...và những biện
pháp bảo vệ chống sét hiện có cho công trình, xác định rủi ro các loại thiệt hại do
sét bao gồm: Thiệt hại liên quan đến tổn thương về con người hay động vật do điện
giật là D1; thiệt hại về vật chất là D2; thiệt hại hay sự cố những hệ thống điện, điện
tử bên trong công trình D3
c. Nhưng dạng tôn thât do set gây ra:
Mỗi dạng thiệt hại đơn le hay liên quan nhau có thể tạo ra những tổn thất
trong công trình được bảo vệ. Dạng tổn thất phụ thuộc vào đặc điểm của công trình
hoặc những tiện ích bên trong công trình bao gồm: Tổn thất về cuộc sống con người
L1; tổn thất những dịch vụ công cộng L2; tổn thất về di sản văn hóa L3; tổn thất về
giá trị kinh tế L4. Các nguồn thiệt hại, dạng thiệt hại và những dạng tổn thất theo vị
trí sét đánh trình bày ở Bảng 21, Phụ lục 1
3.1.1.3. Rui ro va nhưng thanh phần rui ro
a. Rui ro:
Rủi ro R được định nghĩa là sự tổn thất, thiệt hại hàng năm (về con người,
hàng hóa, dịch vụ, ...) có thể xảy ra do sét đánh, liên quan đến giá trị tổng (về con
người, hàng hóa, dịch vụ,...) của đối tượng được bảo vệ, những loại rủi ro bao gồm:
Rủi ro tổn thất về con người là R1; rủi ro tổn thất về dịch vụ công cộng là R2; rủi ro
tổn thất về di sản văn hóa là R3; rủi ro tổn thất về giá trị kinh tế là R4.
b. Nhưng thanh phần rui ro cho công trình do set đanh trưc tiêp vao công trình:
NCS: Lê Quang Trung 31
RA là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, điện áp tiếp xúc
và điện áp bước bên trong và bên ngoài công trình trong phạm vi 3m xung quanh
những bộ phận dẫn dong sét gây tổn thương đến sự sống do điện giật; RB là thành
phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình, phóng điện nguy hiểm bên trong
công trình gây ra cháy nổ gây thiệt hại về vật chất và có thể gây nguy hiểm cho môi
trường xung quanh; RC là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình,
trường điện từ gây sự cố cho hệ thống điện, điện tử.
c. Thanh phần rui ro cho công trình do set đanh gần công trình:
RM là thành phần rủi ro do sét đánh gần công trình, trường điện từ gây sự cố
cho hệ thống bên trong công trình;
d. Nhưng thanh phần rui ro cho công trình do set đanh vao nhưng đường dây dịch
vu kêt nôi đên công trình:
RU là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ
kết nối đến công trình, điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên trong công trình gây
tổn thương về sự sống do điện giật; RV là thành rủi ro do sét đánh trực tiếp vào
những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình, dong sét truyền trên những đường
dây dịch vụ gây thiệt hại về vật chất; RW là thành phần rủi ro do sét đánh trực tiếp
vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình, quá áp cảm ứng lan truyền
trên những đường dây dịch vụ đi vào công trình gây sự cố những hệ thống bên trong
công trình.
e. Nhưng thanh phần rui ro cho công trình do set đanh gần nhưng đường dây dịch
vu kêt nôi với công trình:
RZ là thành phần rủi ro do sét đánh gần những đường dây dịch vụ kết nối với
công trình, quá áp cảm ứng lan truyền trên đường dây dịch vụ đi vào công trình gây
sự cố những hệ thống bên trong công trình.
3.1.1.4. Tông hơp nhưng thanh phần rui ro
R1: Rủi ro tổn thất về cuộc sống con người.
R1 = RA1+RB1+RC11)+RM1
1)+RU1+RV1+RW11)+RZ1
1) (3.1)
1)Cho những công trình với rủi ro phát nổ, hay bệnh viện với những thiết bị điện,
điện tử dùng để duy trì sự sống cho bệnh nhân hay những công trình khác mà khi
NCS: Lê Quang Trung 32
xảy ra những sự cố trong hệ thống bên trong ngay lập tức có thể gây nguy hiểm đến
tính mạng con người.
R2: Rủi ro tổn thất về dịch vụ công cộng.
R2 = RB2 + RC2 + RM2 + RV2 + RW2 + RZ2 (3.2)
R3: Rủi ro tổn thất về di sản văn hóa.
R3 = RB3+ RV3 (3.3)
R4: Rủi ro tổn thất về giá trị kinh tế.
R4 = RA42) + RB4 + RC4 + RM4 + RU4
2) + RV4 + RW4 + RZ4 (3.4)
2)Cho những tài sản, những khu vực nơi mà những vật nuôi có thể bị thiệt hại.
Những thành phần rủi ro tương ứng với mỗi dạng thiệt hại được tổng hợp như trong
Bảng 22 - Phụ lục 1.
3.1.1.5. Đanh gia rui ro
a. Quy trinh:
Quy trình cơ bản để đánh giá rủi ro như sau:
- Xác định công trình cần bảo vệ và những đặc điểm của nó (kích thước, vị trí,
các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có,…).
- Xác định tất cả những dạng tổn thất trong công trình và những rủi ro tương
ứng liên quan (từ R1 đến R4).
- Đánh giá rủi ro cho mỗi dạng tổn thất từ R1 đến R4.
- Đánh giá sự cần thiết bảo vệ bằng cách so sánh các giá trị rủi ro R với giá trị
rủi ro chấp nhận được RT.
b. Nhưng yêu tô cua công trình cần xem xet khi đanh gia rui ro:
Những yếu tố của công trình cần được xem xét bao gồm:
- Chính công trình đó.
- Những thiết bị lắp đặt bên trong công trình.
- Những đối tượng, tiện ích khác mà công trình chứa đựng.
- Con người bên trong công trình hay trong phạm vi 3m xung quanh công
trình.
- Sự ảnh hưởng đến môi trường xung quanh do những thiệt hại của công trình
khi bị sét đánh có thể gây ra.
NCS: Lê Quang Trung 33
c. Gia trị rui ro châp nhân đươc RT:
Các giá trị rủi ro chấp nhận được RT đại diện, khi sét đánh gây ra tổn thất về
con người, dịch vụ công cộng hay giá trị di sản văn hóa được, Bảng 23 - Phụ lục 1.
Đối với tổn thất về giá trị kinh tế (L4) cần phải so sánh giữa chi phí đầu tư và
lợi ích của các biện pháp bảo vệ để đưa ra giá trị rủi ro cho phép.
d. Nhưng quy trinh cu thê đê đanh gia sư cần thiêt bao vê chông set:
Cho mỗi dạng rủi ro nên xem xét theo những bước sau đây:
- Xác định những rủi ro thành phần RX cấu thành nên rủi ro tổng.
- Tính toán, xác định các rủi ro thành phần RX.
- Tính toán rủi ro tổng R.
- So sánh rủi ro R với giá trị rủi ro cho phép được RT.
Nếu R ≤ RT, bảo vệ chống sét là không cần thiết.
Nếu R > RT, các biện pháp bảo vệ nên được áp dụng để làm giảm rủi ro R ≤ RT.
3.1.1.6. Xac định nhưng thanh phần rui ro:
a. Biêu thưc tính toán rui ro:
Mỗi thành phần rủi ro RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW và RZ đã nêu trên có thể
được xác định theo biểu thức cơ bản sau:
RX = NX x PX x LX (3.5)
Trong đó: NX là số sự kiện nguy hiểm do sét gây ra trong năm, được quyết
định bởi mật độ sét đánh xuống đất và đặc điểm vật lí của công trình được bảo vệ,
môi trường xung quanh, những đường dây dịch vụ liên kết; PX là xác suất thiệt hại
của công trình, được quyết định bởi đặc điểm của công trình được bảo vệ, đặc điểm
của những đường dây dịch vụ liên kết và những biện pháp bảo vệ hiện có; LX là hậu
quả thiệt hại, được quyết định bởi mục đích sử dụng của công trình, số người có mặt
trong công trình, dạng dịch vụ mà công trình cung cấp, giá trị hàng hóa bị ảnh
hưởng bởi thiệt hại và những biện pháp bảo vệ được cung cấp nhằm giảm thiểu số
lượng thiệt hại có thể.
b. Nhưng thanh phần rui ro do set đanh trưc tiêp vao công trình (S1):
1. Thanh phần rui ro liên quan đên tôn thương vê con người do điên giât (D1):
RA = ND x PA x LA (3.6)
NCS: Lê Quang Trung 34
- Số lần sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm cho công trình ND có
thể được xác định như sau:
ND = NG x AD x CD x 10-6 (lần/km2/năm) (3.7)
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km2/năm); AD là vùng tập trung tương đương
của công trình (m2); CD là hệ số vị trí của công trình, Bảng 1- Phụ lục 1.
- Cho những công trình có hình khối chữ nhật với chiều dài L, chiều rộng W và
chiều cao H đều tính bằng mét thì vùng tập trung tương đương của công trình được
xác định như sau:
AD = L x W+2I x (3H) x (L+W)+π x (3H)2 (m2) (3.8)
- Giá trị xác suất PA do điện áp tiếp xúc và điện áp bước khi sét đánh vào công
trình gây ra phụ thuộc vào hệ thống bảo vệ chống sét và các biện pháp bảo vệ bổ
sung được cung cấp:
PA = PTA x PB (3.9)
Trong đó: PTA phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp xúc
và điện áp bước, Bảng 2 - Phụ lục 1; PB phụ thuộc mức độ của hệ thống bảo vệ
chống sét LPL, Bảng 3 - Phụ lục 1.
2. Thanh phần rui ro liên quan đên thiêt hại vât chât (D2):
RB = ND x PB x LB (3.10)
3. Thanh phần rui ro liên quan đên sư cô nhưng hê thông bên trong công trình
(D3):
RC = ND x PC x LC (3.11)
- Xác suất thiệt hại PC do sét đánh vào công trình se gây ra sự cố cho những hệ
thống bên trong được xác định như sau:
PC = PSPD x CLD (3.12)
Trong đó: PSPD phụ thuộc vào sự phối hợp các thiết bị bảo vệ xung (SPD) và
mức độ của hệ thống bảo vệ chống sét LPL, Bảng 4 - Phụ lục 1; CLD là hệ số phụ
thuộc vào biện pháp bảo vệ, nối đất và điều kiện cách ly của đường dây kết nối đến
hệ thống bên trong, Bảng 5- Phụ lục 1.
c. Nhưng thanh phần rui ro do set đanh gần công trình (S2):
NCS: Lê Quang Trung 35
Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong công trình
(D3):
RM = NM PM x LM (3.13)
- NM có thể được xác định như sau:
NM = NG x AM x10-6 (lần/km2/năm) (3.14)
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km2/năm); AM là vùng tập trung tương đương
sét đánh gần công trình (m2), được tính trong phạm vi 500m từ chu vi công trình.
AM được tính theo công thức:
AM = 2 x 500 x (L+W) x π x 5002 (m2) (3.15)
- Xác suất PM được xác định bởi:
PM = PSPD x PMS (3.16)
Đối với những thiết bị không có khả năng hạn chế hay điện áp chịu xung không
được xem xét thì giả sử PM = 1.
Giá trị PMS được tính theo biểu thức sau:
PMS = (KS1 x KS2 x KS3 x KS4)2 (3.17)
Trong đó: KS1 xét đến hiệu quả che chắn cho công trình của hệ thống bảo vệ
chống sét hoặc các biện pháp bảo vệ tại biên của vùng bảo vệ chống sét 0/1; KS2 xét
đến hiệu quả che chắn cho công trình của hệ thống bảo vệ chống sét hoặc các biện
pháp bảo vệ tại biên của vùng bảo vệ chống sét X/Y (X>0, Y>1); KS3 xét đến đặc
tính quyết định bởi cách đi dây bên trong; KS4 xét đến điện áp chịu xung của thiết bị
bảo vệ.
d. Nhưng thanh phần rui ro do set đanh trưc tiêp vao nhưng đường dây dịch vu kêt
nôi với công trình (S3):
1- Thanh phần rui ro liên quan đên tôn thương vê con người do điên giât (D1):
RU = NL x PU x LU (3.18)
Cho mỗi đường dây, giá trị NL được tính như sau:
NL = NG x AL x Cl x CE x CT x 10-6 (lần/km2/năm) (3.19)
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km2/năm); AL là vùng tập trung tương đương
do sét đánh trực tiếp vào đường dây (m2); Cl là hệ số lắp đặt đường dây, Bảng 6 -
NCS: Lê Quang Trung 36
Phụ lục 1; CT là hệ số về loại đường dây, Bảng 7 - Phụ lục 1; CE là hệ số môi trường
xung quanh, Bảng 8 - Phụ lục 1.
- Vùng tập trung tương đương AL của đường dây:
AL = 40 x LL (m2) (3.20)
Trong đó: LL là chiều dài của đường dây tính từ nút sau cùng.
- Giá trị xác suất PU cho ảnh hưởng đến sự sống bên trong công trình do sét
đánh vào đường dây lan truyền vào bên trong công trình phụ thuộc vào đặc điểm
hay những biện pháp bảo vệ của đường dây, giá trị điện áp chịu xung của thiết bị
bên trong mà đường dây kết nối vào.
Giá trị PU được tính theo biểu thức sau:
PU = PTU x PEB x PLD x CLD (3.21)
Trong đó: PTU phụ thuộc vào những biện pháp bảo vệ chống lại điện áp tiếp
xúc như những thiết bị bảo vệ hay những cảnh báo nguy hiểm,…Bảng 9, Phụ lục 1;
PEB phụ thuộc vào những liên kết đẳng thế và cấp độ bảo vệ chống sét cùng với
những SPD được thiết kế, Bảng 10 - Phụ lục 1; PLD là xác suất xảy ra sự cố hệ
thống bên trong do sét đánh vào đường dây và phụ thuộc vào đặc điểm đường dây
Bảng 11 - Phụ lục 1; CLD là hệ số phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ đường dây, nối
đất và điều kiện cách ly của đường dây, Bảng 5 - Phụ lục 1.
2- Thanh phần rui ro liên quan đên thiêt hại vât chât (D2):
RV = NL x PV x LV (3.22)
Giá trị xác suất PV do sét đánh vào đường dây dịch vụ đi vào công trình gây
thiệt hại vật chất và nó phụ thuộc vào đặc điểm bảo vệ đường dây, điện áp chịu
xung của hệ thống bên trong kết nối với đường dây, điều kiện cách ly, có hay không
lắp đặt những SPD.
Giá trị PV được tính theo biểu thức sau:
PV = PEB x PLD x CLD (3.23)
Với giá trị PEB Bảng 10 - Phụ lục 1, PLD Bảng 11- Phụ lục 1; CLD Bảng 5-
Phụ lục 1.
NCS: Lê Quang Trung 37
3- Thanh phần rui ro liên quan đên sư cô nhưng hê thông bên trong công trình
(D3):
RW = NL x PW x LW (3.24)
Giá trị xác suất PW do sét đánh vào đường dây dịch vụ đi vào công trình gây
ra sự cố cho những hệ thống bên trong phụ thuộc vào đặc điểm bảo vệ đường dây,
điện áp chịu xung của hệ thống bên trong, điều kiện cách ly, sự phối hợp lắp đặt các
SPD.
Giá trị PW được tính theo biểu thức sau:
PW = PSPD x PLD x CLD (3.25)
Với giá trị PSPD Bảng 4 - Phụ lục 1, PLD Bảng 11 - Phụ lục 1; CLD Bảng 5 -
Phụ lục 1.
e. Nhưng thanh phần rui ro do set đanh gần nhưng đường dây dịch vu kêt nôi đên
công trình (S4):
Thành phần rủi ro liên quan đến sự cố những hệ thống bên trong công trình
(D3):
RZ = Nl x PZ x LZ (3.26)
Cho mỗi đường dây, giá trị Nl được tính như sau:
Nl = NG x Al x Cl x CT x CE x 10-6 (lần/km2/năm) (3.27)
Trong đó: NG là mật độ sét (lần/km2/năm); Al là vùng tập trung tương đương
cho đường dây khi sét đánh xuống đất gần đường dây (m2); Cl là hệ số lắp đặt
đường dây, Bảng 6 - Phụ lục 1; CT là hệ số về loại đường dây, Bảng 7 - Phụ lục 1;
CE là hệ số môi trường xung quanh, Bảng 8 - Phụ lục 1.
Vùng tập trung tương đương Al khi sét đánh gần đường dây được tính như
sau:
Al = 4.000 x LL (m2) (3.28)
Trong đó: LL là chiều dài của đường dây tính từ nút sau cùng.
Xác suất PZ do sét đánh gần những đường dây dịch vụ đi vào công trình gây
ra sự cố cho những hệ thống bên trong phụ thuộc vào đặc điểm bảo vệ đường dây,
điện áp chịu xung của hệ thống bên trong, điều kiện cách ly, sự phối hợp bảo vệ hệ
thống SPD được cung cấp.
NCS: Lê Quang Trung 38
Giá trị PZ được tính theo biểu thức sau:
PZ = PSPD x PLI x CLI (3.29)
Trong đó: PSPD Bảng 4 - Phụ lục 1; CLI Bảng 5 - Phụ lục 1; giá trị xác suất
PLI do sét đánh gần những đường dây dịch vụ đi vào công trình gây ra những sự cố
bên trong phụ thuộc vào đặc điểm của đường dây và thiết bị, Bảng 12 - Phụ lục 1.
f. Tông hơp nhưng thanh phần rui ro:
Những thành phần rủi ro cho công trình được tổng hợp, Bảng 24 - Phụ lục 1
theo những dạng thiệt hại và những nguồn thiệt hại khác nhau.
3.1.1.7. Xac định hê sô tôn thât LX
a. Tôn thât vê con người (L1):
- Tổn thất về con người bị ảnh hưởng bởi những đặc điểm của vùng, có xét đến
những hệ số gia tăng (hz) và những hệ số suy giảm (rt, rp, rf).
- Giá trị tối đa của tổn thất trong vùng se được giảm xuống bởi tỉ số giữa số
lượng người ở trong vùng đang được xem xét (nz) so với tổng số người trong toàn
bộ công trình (nt).
- Số giờ trên năm cho những người có mặt trong vùng đang được xem xét (tz) nếu
nó thấp hơn tổng số giờ trong năm là 8.760 giờ, thì tổn thất se giảm xuống cụ thể
các thông số dạng tổn thất L1, Bảng 25 - Phụ lục 1.
Trong đó: LT là giá trị trung bình tiêu biểu liên quan đến số lượng nạn nhân
bị điện giật (D1) do một sự cố nguy hiểm gây ra; LF là giá trị trung bình tiêu biểu
liên quan đến số lượng nạn nhân gây ra bởi thiệt hại vật chất (D2) do một sự cố
nguy hiểm gây ra; LO là giá trị trung bình tiêu biểu liên quan đến số lượng nạn nhân
gây ra bởi sự cố hệ thống bên trong (D3) do một sự cố nguy hiểm gây ra; rf là hệ số
suy giảm tổn thất về con người phụ thuộc vào loại đất hay vật liệu sàn của công
trình, Bảng 16 - Phụ lục 1; rp là hệ số suy giảm tổn thất do thiệt hại về vật chất phụ
thuộc vào những biện pháp được trang bị để làm giảm hậu quả thiệt hại do cháy,
Bảng 15 - Phụ lục 1; hz là hệ số gia tăng tổn thất do thiệt hại vật chất khi có sự hiện
diện của những mối nguy hiểm đặc biệt, Bảng 17 - Phụ lục 1; nz số lượng người có
mặt trong vùng trong công trình đang được xem xét; nt tổng số người có mặt trong
NCS: Lê Quang Trung 39
công trình; tz thời gian tính bằng giờ trên năm cho những người có mặt trong vùng
đang được xem xét.
Giá trị trung bình điển hình của LT, LF, LO cho dạng tổn thất L1, Bảng 13 -
Phụ lục 1.
Khi thiệt hại tới công trình do sét liên quan đến vùng hay môi trường xunh
quanh công trình, tổn thất bổ sung (LE) nên được xem xét để xác định tổn thất tổng
(LFT):
LFT = LF + LE (3.30)
Với: LE = LFE x te/8.760 (3.31)
Trong đó: LFE là tổn thất do thiệt hại vật chất bên ngoài công trình; te là thời
gian có mặt của con người trong vùng bị nguy hiểm bên ngoài công trình. Nếu giá
trị LFE và te không biết thì có thể giả sử LFE x te/8.760 = 1.
b. Tôn thât trong dịch vu công công (L2):
- Tổn thất về dịch vụ công cộng bị ảnh hưởng bởi đặc điểm của vùng được
xem xét trong công trình. Có xét đến những hệ số suy giảm (rf, rp).
- Giá trị tối đa của tổn thất do thiệt hại trong vùng nên được xem xét giảm
bởi tỉ số giữa số người sử dụng dịch vụ trong vùng (nz) so với tổng số người sử
dụng dịch vụ trong toàn công trình, các thông số của dạng tổn thất L2, Bảng 26 -
Phụ lục 1.
Trong đó: LF là giá trị trung bình tiêu biểu liên quan đến số lượng người
không thể sử dụng dịch vụ gây ra bởi thiệt hại vật chất (D2) do một sự kiện nguy
hiểm do sét gây ra; LO là giá trị trung bình tiêu biểu liên quan đến số lượng người
không thể sử dụng dịch vụ gây ra bởi sự cố hệ thống bên trong (D3) do một sự kiện
nguy hiểm do sét gây ra; rf là hệ số suy giảm tổn thất về con người phụ thuộc vào
loại đất hay vật liệu sàn của công trình, Bảng 16 - Phụ lục 1; rp là hệ số suy giảm
tổn thất do thiệt hại về vật chất phụ thuộc vào những biện pháp được trang bị để làm
giảm hậu quả thiệt hại do cháy, Bảng 15 - Phụ lục 1; nz là số lượng người sử dụng
dịch vụ trong vùng đang được xem xét; nt là tổng số người sử dụng dịch vụ trong
vùng đang được xem xét.
Giá trị trung bình tiêu biểu LF và LO cho dạng tổn thất L2, Bảng 18 - Phụ lục 1.
NCS: Lê Quang Trung 40
c. Tôn thât vê di san văn hoa (L3):
- Tổn thất di sản văn hóa ảnh hưởng bởi đặc điểm của vùng. Có xét đến
những hệ số suy giảm (rf, rp).
- Giá trị tối đa của tổn thất do thiệt hại trong vùng nên được xem xét giảm
bởi tỉ số giữa giá trị của vùng (cz) so với tổng giá trị của toàn công trình (ct) các
thông số của dạng tổn thất L3, Bảng 27 - Phụ lục 1.
Trong đó: LF là giá trị tiêu biểu liên quan đến số lượng hàng hóa thiệt hại do
thiệt hại vật lý gây ra (D2) do một sự kiện nguy hiểm gây ra; rf là hệ số suy giảm
tổn thất về con người phụ thuộc vào loại đất hay vật liệu sàn của công trình, Bảng
16 - Phụ lục 1; rp là hệ số suy giảm tổn thất do thiệt hại về vật chất phụ thuộc vào
những biện pháp được trang bị để làm giảm hậu quả thiệt hại do cháy, Bảng 15 -
Phụ lục 1; cz giá trị của di sản văn hóa trong vùng; ct tổng giá trị của công trình. Giá
trị tiêu biểu LF cho dạng thiệt hại L3, Bảng 19 - Phụ lục 1.
d. Tôn thât kinh tê (L4):
Tổn thất giá trị kinh tế ảnh hưởng bởi đặc điểm của vùng. Có xét đến những
hệ số suy giảm (rt, rf, rp).
Giá trị tối đa của tổn thất do thiệt hại trong vùng nên được xem xét giảm bởi tỉ
số giữa giá trị của vùng so với giá trị tổng (ct) của toàn công trình (vật nuôi, công
trình, những thiết bị hay hệ thống bên trong). Dạng thiệt hại L4 cho mỗi vùng, Bảng
28 - Phụ lục 1.
D1 là tổn thương những vật nuôi do điện giật: ca chỉ áp dụng đối với vật nuôi.
D2 là thiệt hại vật chất: ca + cb + cc + cs áp dụng cho tất cả các hàng hóa.
D3 là sự cố của hệ thống bên trong: cs áp dụng cho những hệ thống bên trong.
Trong đó: LT là giá trị trung bình tiêu biểu của tất cả những vật nuôi bị thiệt
hại do điện giật (D1) do một sự kiện nguy hiểm gây ra; LF là giá trị trung bình tiêu
biểu tất cả các hàng hóa bị thiệt hại do thiệt hại vật chất (D2) do một sự kiện nguy
hiểm gây ra; LO là giá trị trung bình tiêu biểu tất cả các hàng hóa bị thiệt hại bởi sự
cố hệ thống bên trong (D3) do một sự kiện nguy hiểm gây ra; rf là hệ số suy giảm
tổn thất về con người phụ thuộc vào loại đất hay vật liệu sàn của công trình, Bảng
16 - Phụ lục 1; rp là hệ số suy giảm tổn thất do thiệt hại về vật chất phụ thuộc vào
NCS: Lê Quang Trung 41
những biện pháp được trang bị để làm giảm hậu quả thiệt hại do cháy, Bảng 15 -
Phụ lục 1; ca giá trị các loại vật nuôi trong vùng xem xét; cb giá trị công trình liên
quan trong vùng xem xét; cc giá trị thiết bị, vật chất chứa đựng trong vùng; cs giá trị
của những hệ thống bên trong vùng; ct tổng giá trị của công trình (bao gồm tất cả
những vật nuôi, bản thân công trình, những thiết bị và những hệ thống mà công
trình chứa đựng).
Khi thiệt hại tới công trình do sét liên quan đến vùng hay môi trường xunh
quanh công trình, tổn thất bổ sung (LE) nên được xem xét để xác định tổn thất tổng
(LFT).
LFT = LF + LE (3.32)
Với: LE = LFE x ce/ct (3.33)
Trong đó: LFE là tổn thất do thiệt hại vật chất bên ngoài công trình; ce là tổng
giá trị hàng hóa trong những nơi nguy hiểm bên ngoài công trình. Nếu giá trị LFE
không biết thì nên giả sử LFE = 1.
Giá trị tiêu biểu LF cho dạng thiệt hại L4, Bảng 20 - Phụ lục 1.
3.1.2. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuân AS/NZS 1768
3.1.2.1. Phạm vi
Đánh giá rủi ro theo tiêu chuẩn AS/NZS 1768 [3] có thể áp dụng để quản lí
rủi ro gây ra do phóng điện sét. Mục đích của nội dung đánh giá rủi ro trong tiêu
chuẩn là cung cấp biện pháp để đánh giá rủi ro cho công trình, con người, các thiết
bị bên trong hay những dịch vụ kết nối với công trình. Đánh giá rủi ro có xem xét
đến những thiệt hại về vật chất của công trình và những đối tượng khác bên trong
công trình, những thiệt hại và những sự cố trong các thiết bị, những nguy hiểm tiềm
tàng khác từ điện áp tiếp xúc và điện áp bước có thể gây tổn thương đối với con
người và những thiệt hai do cháy nổ do phóng điện sét gây ra.
Phương pháp đánh giá rủi ro liên quan đến sự so sánh giá trị rủi ro tính toán
được với giá trị rủi ro cho phép. Từ đó, lựa chọn các biện pháp bảo vệ để giảm thiểu
rủi ro đến giới hạn rủi ro cho phép.
NCS: Lê Quang Trung 42
3.1.2.2. Các dạng rui ro do sét
Các loại rủi ro do sét gây ra cho một công trình bao gồm một hoặc các yếu tố
sau: R1 là rủi ro thiệt hại về cuộc sống con người; R2 là rủi ro thiệt hại về dịch vụ
công cộng; R3 là rủi ro thiệt hại về di sản văn hóa; R4 là rủi ro thiệt hại về giá trị
kinh tế.
3.1.2.3. Giá trị rui ro châp nhân đươc
Đối với mỗi loại rủi ro thiệt hại do sét đánh gây ra, một giá trị rủi ro chấp
nhận được Ra cần phải được xác định cho mỗi loại thiệt hại. Đối với từng loại thiệt
hại do sét, Ra đại diện cho xác suất cho phép có thể chấp nhận được của những thiệt
hại xảy ra trong khoảng thời gian một năm. Giá trị những rủi ro cho phép chấp nhận
được tiêu biểu Ra, Bảng 29 - Phụ lục 1.
Đối với những thiệt hại về giá trị kinh tế, rủi ro cho phép chấp nhận được, Ra
có thể được xác định bởi chủ sở hữu hoặc người sử dụng công trình, và thường
xuyên tham khảo ý kiến của các nhà thiết kế đề xuất biện pháp bảo vệ chống sét,
dựa trên cân nhắc về chi phí kinh tế và hiệu quả bảo vệ.
3.1.2.4. Thiêt hại do sét
a. Nguyên nhân thiêt hại:
Những nguyên nhân gây ra thiệt hại liên quan đến vị trí sét đánh được xem
xét bao gồm: C1 sét đánh trực tiếp vào công trình; C2 sét đánh xuống đất gần công
trình; C3 là sét đánh trực tiếp vào các đường dây dịch vụ kết nối đến công trình; C4
sét đánh gần các đường dây dịch vụ kết nối đến công trình.
Các đường dây dịch vụ bao gồm các cáp điện lực (ngầm hay trên không),
đường dây viễn thông và những đường dây truyền tín hiệu khác.
Số lượng ảnh hưởng do sét đánh vào công trình phụ thuộc vào: Kích thước
và đặc điểm của công trình; kích thước và đặc điểm của đường dây dịch vụ kết nối
đến công trình; môi trường xung quanh công trình; mật độ sét trong vùng mà công
trình được lắp đặt.
Những công trình càng cao thì càng dễ bị ảnh hưởng do sét đánh. Những cây
cao xung quanh những công trình có thể bảo vệ công trình khỏi sét đánh trực tiếp.
NCS: Lê Quang Trung 43
Ngoài ra, đối với những đường dây dịch vụ kết nối cũng có thể dẫn dong sét đi vào
công trình.
b. Dạng thiêt hại:
Dạng thiệt hại do sét đánh trực tiếp có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác
nhau như: Dạng công trình; những tiện ích mà công trình chứa đựng bên trong;
những đường dây dịch vụ kết nối công trình; các biện pháp để hạn chế rủi ro.
Những thiệt hại có thể được giới hạn trong một phần của công trình hoặc có
thể mở rộng đến toàn bộ công trình. Thiệt hại cũng có thể lan rộng ra môi trường
xung quanh (ví dụ như những ô nhiễm do hậu quả tràn hóa chất hoặc phát thải
phóng xạ).
Sét đánh trực tiếp đến công trình hoặc các đường dây dịch vụ kết nối công
trình có thể gây ra tổn thương cơ học, gây thương tích cho con người, động vật và
có thể gây ra cháy nổ. Sét đánh trực tiếp cũng như gián tiếp còn có thể gây ra những
sự cố trong các thiết bị điện và điện tử do quá áp sét gây ra.
Trong thực tế để đánh giá rủi ro, cần phân biệt giữa ba loại thiệt hại cơ bản
do sét gây ra: D1 là thiệt hại liên quan đến tổn thương cho con người do điện áp tiếp
xúc, điện áp bước hay phóng điện từ các tia sét; D2 là thiệt hại do cháy, nổ, phá hủy
cơ học, sự phát thải các chất hóa học hay các loại khí do hiệu ứng vật lý từ các kênh
sét; D3 là thiệt hại do những sự cố trong hệ thống điện, điện tử do quá áp sét gây ra.
c. Hâu qua thiêt hại:
Số lượng những thiệt hại gây ra do ảnh hưởng sét phụ thuộc vào các yếu tố:
Số lượng con người và thời gian mà họ có mặt trong công trình; tầm quan trọng của
dịch vụ mà công trình cung cấp; giá trị của những hàng hóa hay các dịch vụ bị ảnh
hưởng từ thiệt hại do sét gây ra.
Đối với một công trình cụ thể, hậu quả sau thiệt hại do sét được xem xét đến
các tổn thất: L1 là tổn thất đời sống con người; L2 là tổn thất trong các dịch vụ
công cộng; L3 là tổn thất trong các di sản văn hóa; L4 là tổn thất về giá trị kinh tế
(công trình hay các hoạt động bên trong).
3.1.2.5. Rui ro do sét
a. Nhưng thành phần rui ro:
NCS: Lê Quang Trung 44
Cho mỗi thiệt hại liên quan đến công trình hay những dịch vụ, tổng các rủi ro
do sét gây ra R là xác xuất của những tổn thất xảy ra trong khoảng thời gian một
năm. Rủi ro tổng R cấu thành từ tổng các thành phần rủi ro có thể gây ra thiệt hại
bao gồm:
C1 - Set đanh trưc tiêp vào công trình có thê tạo ra:
Thành phần rủi ro Rh do điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên ngoài công
trình, gây ra điện giật ảnh hưởng đến sự sống (D1).
Thành phần rủi ro Rs do những ảnh hưởng cơ học hay nhiệt do dòng sét tạo
ra hay những nguy hiểm bởi sự phóng điện sét gây ra cháy, nổ hay những ảnh
hưởng cơ, hóa xảy ra bên trong công trình (D2).
Thành phần rủi ro Rw do quá áp cho các thiết bị lắp đặt bên trong hay những
đường dây dịch vụ kết nối công trình gây ra lỗi trong các hệ thống điện, điện tử
(D3).
C2 - Set đanh xuông đât gần công trình có thê tạo ra:
Thành phần rủi ro Rm do quá áp của các hệ thống bên trong và các thiết bị
(cảm ứng do trường điện từ kết hợp với dòng sét) gây ra những sự cố trong hệ thống
điện, điện tử (D3).
C3 - Set đanh trưc tiêp vào nhưng đường dây dịch vu có thê tạo ra:
Thành phần rủi ro Rg do điện áp tiếp xúc truyền qua các đường dây dịch vụ
gây ra điện giật ảnh hưởng đến sự sống con người bên trong công trình (D1).
Thành phần rủi ro Rc do ảnh hưởng cơ học hay nhiệt bao gồm những nguy
hiểm do phóng điện giữa các thiết bị hay các bộ phận lắp đặt bên trong công trình
và những thành phần bằng kim loại (tạo ra ở những điểm ngõ vào của những đường
dây đi vào công trình) gây ra cháy, nổ, những ảnh hưởng cơ, hóa bên trong công
trình (D2).
Thành phần rủi ro Re do quá áp truyền qua đường dây dịch vụ đi vào công
trình, gây ra lỗi cho hệ thống điện, điện tử bên trong (D3).
C4 - Set đanh xuông đât gần cac đường dây dẫn đi vao công trình có thê tạo
ra:
NCS: Lê Quang Trung 45
Thành phần rủi ro R1 do quá áp cảm ứng truyền qua đường dây dịch vụ đi
vào công trình, gây ra lỗi cho hệ thống điện, điện tử bên trong (D3).
Ứng với mỗi loại thiệt hại, giá trị rủi ro tổng R do sét gây ra có thể được
trình bày cụ thể như sau:
- Liên quan đến sét đánh:
R = Rd + Ri (3.34)
Với:
Rủi ro do sét đánh trực tiếp vào công trình: Rd = Rh + Rs + Rw (3.35)
Rủi ro do sét đánh gián tiếp vào công trình (bao gồm sét đánh trực tiếp và
gián tiếp vào những đường dây dịch vụ đi vào): Ri = Rg + Rc + Rm + Re + Rl (3.36)
- Liên quan đến thiệt hại:
R = Rt + Rf +Ro
(3.37)
Với:
Rủi ro do điện giật ảnh hưởng đến sự sống (D1): Rt = Rh + Rg (3.38)
Rủi ro do cháy, nổ, phá hủy cơ học, phát thải hóa học (D2):
Rf = Rs + Rc (3.39)
Rủi ro do sự cố của hệ thống điện, điện tử bên trong gây ra bởi quá áp sét
(D3):
Ro = Rw + Rm + Re + Rl (3.40)
b. Biêu thưc tính toán rui ro:
Mỗi thành phần rủi ro Rx phụ thuộc vào số lượng xuất hiện nguy hiểm Nx,
xác xuất thiệt hại Px và hệ số thiệt hại δx. Giá trị mỗi thành phần rủi ro Rx có thể
được tính bởi công thức tổng quát như sau:
Rx = Nx x Px x δx (3.41)
Cho mỗi thành phần rủi ro, hệ số thiệt hại δx có xét đến dạng thiệt hại, phạm
vi các loại thiệt hại, hậu quả của các ảnh hưởng có thể xảy ra như là hậu quả của sét
đánh. Những hệ số thiệt hại liên quan đến chức năng hay công dụng của công trình
và có thể được xác định từ những mối quan hệ tương đương sau:
- Thiệt hại về sự sống con người (L1):
x =𝑛
𝑛t x
𝑡
8.760 (liên quan đến số lượng những nạn nhân) (3.42)
NCS: Lê Quang Trung 46
Trong đó: n là số lượng nạn nhân có thể bị sét đánh; nt là tổng số người dự
đoán có mặt bên trong công trình; t là thời gian mà con người có mặt ở những nơi
nguy hiểm, tính bằng giờ trên năm (8.760).
- Thiệt hại không thể chấp nhận được cho dịch vụ công cộng (L2):
x =𝑛
𝑛t x
𝑡
8.760 (liên quan đến số thiệt hại có thể) (3.43)
Trong đó: n là số người không sử dụng dịch vụ khi có sự cố; nt là tổng số
người sử dụng dịch vụ; t là thời gian hằng năm dịch vụ thiệt hại, tính bằng giờ.
- Thiệt hại di sản văn hóa (L3):
x
t
c
c (liên quan đến số thiệt hại có thể) (3.44)
Trong đó: c là giá trị bảo hiểm cho những hiện vật có thể bị thiệt hại (số
tiền); ct là tổng giá trị bảo hiểm cho tất cả các hiện vật có mặt bên trong công trình
(số tiền).
Thiêt hại vê kinh tê (L4):
x
t
c
c (liên quan đến số thiệt hại có thể) (3.45)
Trong đó: c là giá trị thiệt hại của công trình, công trình chứa đựng và những
hoạt động bên trong; ct là tổng giá trị của công trình, công trình chứa đựng và những
hoạt động bên trong.
c. Nhưng thanh phần rui ro do set đanh trưc tiêp vao công trình (C1):
1- Thành phần rui ro Rh
Thành phần rủi ro Rh do điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên ngoài công
trình, gây ra điện giật ảnh hưởng đến sự sống (D1):
Rh = Nd x *Ph x δh (3.46)
- Số lần sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy hiểm cho công trình Nd có
thể được xác định như sau:
Nd = NG x Ad x CD x10-6 (lần/km2/năm) (3.47)
- Vùng tập trung tương đương sét đánh trực tiếp vào công trình Ad:
Ad = L x W + 6 x H x (L + W) + 9 x π x H2 (m2) (3.48)
NCS: Lê Quang Trung 47
- Giá trị xác suất *Ph do điện áp tiếp xúc và điện áp bước có thể gây ra điện
giật cho con người ở bên ngoài công trình:
*Ph= k1 x Ph x Ps (3.49)
Trong đó: NG là mật độ sét khu vực (lần/km2/năm); Ad là vùng tập trung
tương đương của công trình (m2); CD là hệ số môi trường xét đến những đối tượng
xung quanh công trình; k1=1- E , E là hiệu quả của hệ thống bảo vệ chống sét trong
công trình, Bảng 1- Phụ lục 2; Ph là xác suất sét gây ra điện áp tiếp xúc hay điện áp
bước nguy hiểm bên ngoài công trình (Ph=0,01); Ps là xác suất gây ra phóng điện
nguy hiểm phụ thuộc dạng cấu trúc vật liệu công trình, Bảng 2 - Phụ lục 2.
2- Thành phần rui ro Rs
Thành phần rủi ro Rs do những ảnh hưởng cơ học hoặc nhiệt độ dòng sét tạo
ra hoặc những nguy hiểm bởi sự phóng điện sét gây ra cháy, nổ hay những ảnh
hưởng cơ, hóa xảy ra bên trong công trình (D2):
Rs = Nd x Ps x δf x kh (3.50)
- Giá trị xác suất Ps được tính như sau:
Ps = kf x pf x (k1 x ps + Pewd) (3.51)
Xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét gây ra thiệt hại về vật chất:
Pewd = k5 x Petc (3.52)
Tổng xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét gây ra thiệt hại về vật chất
(nếu Petc > 1, thì chọn giá trị Petc = 1):
Petc = Pe0 +noh x Pe1 + nug x Pe2 (3.53)
Trong đó: Nd là số lần trung bình sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy
hiểm cho công trình; δf là hệ số thiệt hại do cháy; kh là hệ số thiệt hại gia tăng do
cháy nổ và quá áp; kf là hệ số suy giảm cho biện pháp bảo vệ phong cháy chữa
cháy; ps là xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng cấu trúc vật liệu
công trình; pf là xác suất sét gây ra phóng điện nguy hiểm dẫn đến cháy nổ; k5 là hệ
số suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở đầu vào những đường dây dịch vụ; Pe0 là xác
suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên ngoài đường dây
cấp nguồn; Pe1 là xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ
bên ngoài đường dây trên không kết nối công trình; Pe2 là xác suất gây ra phóng
NCS: Lê Quang Trung 48
điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên ngoài đường dây ngầm kết nối
công trình, nug là số lượng đường dây dịch vụ đi ngầm kết nối đến công trình.
3-Thành phần rui ro Rw
Thành phần rủi ro Rw do quá áp cho các thiết bị lắp đặt bên trong hay những
đường dây dịch vụ kết nối công trình gây ra lỗi trong hệ thống điện, điện tử (D3):
Rw = Nd x Pw x δo x kh (3.54)
Trong đó: Nd là số lần trung bình sét đánh trực tiếp gây ra những sự cố nguy
hiểm cho công trình; δo là hệ số thiệt hại do quá áp; kh là hệ số gia tăng thiệt hại áp
dụng do cháy nổ và quá áp.
Pw = 1 – (1- k1 x Ps x Pi x k2 x k3 x k4 x kw) x (1 - Pwedo) (3.55)
Trong đó: Pi là xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng bảo vệ đường
dây bên trong, Bảng 3, Phụ lục 2; k2 là hệ số suy giảm phụ thuộc biện pháp cách ly
các thiết bị bên trong (k2=1); k3 là hệ số suy giảm khi có lắp đặt các thiết bị bảo vệ
xung ở ngo vào các thiết bị được cho trong Bảng 4, Phụ lục 2; k4 là hệ số suy giảm
cho sự cách ly thiết bị ở đầu vào những đường dây dịch vụ (k4=1); k5 là hệ số suy
giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở đầu vào những đường dây dịch vụ (Bảng 5, Phụ lục
2); kw là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến điện áp chịu xung của thiết bị (kw=1).
Xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét gây ra quá áp dẫn đến thiệt hại
các thiết bị bên trong:
Pwedo = kw x k2 x k3 x k4 x k5 x Petc (3.56)
Với Petc là tổng xác suất dây dẫn bên ngoài mang xung sét gây ra thiệt hại về
vật chất.
d. Thanh phần rui ro do set đanh gần công trình (C2):
Thành phần rủi ro Rm do quá áp của các hệ thống bên trong và các thiết bị
cảm ứng do trường điện từ kết hợp với dòng sét gây ra những sự cố thiết bị điện,
điện tử trong hệ thống (D3)
Rm = Nm x Pm x δo x kh (3.57)
- Số lần trung bình sét đánh gần công trình gây ra những sự cố nguy hiểm cho
công trình Nm có thể được xác định như sau:
Nm = NG x Am x 10-6 (lần/km2/năm) (3.58)
NCS: Lê Quang Trung 49
- Vùng tập trung tương đương bị ảnh hưởng bởi quá áp khi sét đánh gần công
trình:
Am = L x W + 2 x 250 x (L + W) + π x 2502 (m2) (3.59)
- Giá trị xác suất Pm được tính như sau:
Pm = k1 x k2 x k3 x kw x Ps x Pi (3.60)
Trong đó: NG là mật độ sét khu vực (lần/km2/năm); δo là hệ số thiệt hại do
quá áp; kh là hệ số gia tăng thiệt hại do cháy nổ và quá áp; k2 là hệ số suy giảm phụ
thuộc biện pháp cách ly các thiết bị bên trong; k3 là hệ số suy giảm khi có lắp đặt
các thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào thiết bị; k4 là hệ số suy giảm cho sự cách ly thiết
bị ở đầu vào những đường dây dịch vụ; k5 là hệ số suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung
ở đầu vào những đường dây dịch vụ; kw là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến điện áp
chịu xung của thiết bị; Ps là xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng
công trình; Pi là xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc vào dạng đường
dây bên trong công trình.
e. Thanh phần rui ro do set đanh trưc tiêp vao nhưng đường dây dịch vu kêt nôi đên
công trình (C3):
1- Thành phần rui ro Rg
Thành phần rủi ro Rg do điện áp tiếp xúc truyền qua các đường dây dịch vụ
gây ra điện giật ảnh hưởng đến sự sống con người bên trong công trình (D1).
Rg = Pg x ( Nc1p x Pc1p + Nc1 x Pc1 + Nc2p x Pc2p + Nc2 x Pc2) x δg (3.61)
- Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không Nc1p được
xác định như sau:
Nc1p = NG x Ac1 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm) (3.62)
- Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không khác
Nc1 được xác định như sau:
Nc1 = NG x Ac1 x Ct1 x Cs (lần/km2/năm) (3.63)
- Vùng tập trung tương đương cho đường dây trên không Ac1:
Ac1 = 2 x Dc1 x Lc1 (m2) (3.64)
Dc1 = 3 x Hc1 (m) (3.65)
NCS: Lê Quang Trung 50
- Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm Nc2p được xác
định như sau:
Nc2p = NG x Ac2 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm) (3.66)
- Số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ đi ngầm
khác Nc2 được xác định như sau:
Nc2 = NG x Ac2 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm) (3.67)
- Vùng tập trung tương đương cho đường dây dịch vụ đi ngầm khác Ac2:
Ac2 = 2 x Dc2 x Lc2 (m2) (3.68)
2 20,2.cD (m)
(3.69)
- Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không:
Pc1p = nohp x k5 x Peo (3.70)
- Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không:
Pc1 = noh x k5 x Pe1 (3.71)
- Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm:
Pc2p = nugp x k5 x Peo (3.72)
- Xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ đi ngầm:
Pc2 = nug x k5 x Pe2 (3.73)
Trong đó: NG là mật độ sét khu vực (lần/km2/năm); Ct0 là hệ số hiệu chỉnh
khi có sử dụng máy biến áp đối với cáp nguồn; Ct1 là hệ số hiệu chỉnh khi có sử
dụng máy biến áp đối với những đường dây trên không khác; Cs là hệ số mật độ dây
dẫn; Lc1 là chiều dài đường dây dịch vụ trên không (m); Lc2 là chiều dài đường dây
dịch vụ đi ngầm (m); 2 là điện trở suất đất khu vực (Ωm); Hc1 là độ cao đường dây
dịch vụ trên không (m); nugp là số lượng đường dây điện đi ngầm kết nối đến công
trình; noh là số lượng đường dây trên không khác kết nối đến công trình; k5 là hệ số
suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở đầu vào những đường dây dịch vụ; Pe0 là xác
suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên ngoài đường dây
cấp nguồn ngầm; Pe1 là xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc biện pháp
bảo vệ bên ngoài những đường dây trên không; Pe2 là xác suất gây ra phóng điện
nguy hiểm phụ thuộc biện pháp bảo vệ bên ngoài những đường dây dịch vụ đi
ngầm; Pg là xác suất sét gây ra điện áp tiếp xúc hay điện áp bước nguy hiểm bên
NCS: Lê Quang Trung 51
trong công trình; k5 là hệ số suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở đầu vào những
đường dây dịch vụ; δg là hệ số thiệt hại do điện áp tiếp xúc và điện áp bước bên
trong công trình.
2- Thành phần rui ro Rc
Thành phần rủi ro Rc do những ảnh hưởng cơ học hay nhiệt bao gồm những
nguy hiểm do phóng điện giữa những thiết bị hay các bộ phận lắp đặt bên trong
công trình và những thành phần bằng kim loại (tạo ra ở những điểm ngõ vào của
những đường dây đi vào công trình) gây ra cháy, nổ, những ảnh hưởng cơ, hóa bên
trong công trình (D2).
Rc1 = kf x pf x (Nc1p x Pc1p + Nc1 x Pc1 + Nc2p x Pc2p + Nc2 x Pc2) x δo x kh (3.74)
Trong đó: kf là hệ số suy giảm cho biện pháp bảo vệ phong cháy chữa cháy;
pf là xác suất sét gây ra phóng điện nguy hiểm dẫn đến cháy nổ; Nc1p là số lần trung
bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không; Nc2p là số lần trung bình sét
đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm; Nc1 là số lần trung bình sét đánh trực
tiếp vào đường dây dịch vụ trên không; Nc2 là số lần trung bình sét đánh trực tiếp
vào những đường dây dịch vụ đi ngầm khác; Pc1p là xác suất sét đánh trực tiếp vào
đường dây điện trên không gây ra thiệt hại do quá áp tới hệ thống bên trong; Pc1 là
xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không gây ra thiệt hại do quá
áp tới hệ thống bên trong; Pc2p là xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi
ngầm gây ra thiệt hại do quá áp tới hệ thống bên trong; Pc2 là xác suất sét đánh trực
tiếp vào đường dây dịch vụ đi ngầm gây ra thiệt hại do quá áp tới hệ thống bên
trong; δo là hệ số thiệt hại do quá áp; kh là hệ số thiệt hại gia tăng do cháy nổ và quá
áp.
3- Thành phần rui ro Re
Thành phần rủi ro Re do quá áp truyền qua đường dây dịch vụ đi vào công
trình, gây ra lỗi cho hệ các hệ thống điện, điện tử bên trong (D3).
Re1 = kw x k2 x k3 x k4 x ( Nc1p x Pc1p + Nc1 x Pc1 + Nc2p x Pc2p + Nc2 x Pc2) x δo x kh
(3.75)
Trong đó: k2 là hệ số suy giảm phụ thuộc biện pháp cách ly các thiết bị bên
trong; k3 là hệ số suy giảm khi có lắp đặt các thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào các
NCS: Lê Quang Trung 52
thiết bị; k4 là hệ số suy giảm cho sự cách ly thiết bị ở đầu vào những đường dây dịch
vụ; kw là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến điện áp chịu xung của thiết bị; Nc1p là số lần
trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không; Nc2p là số lần trung
bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm; Nc1 là số lần trung bình sét
đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không; Nc2 là số lần trung bình sét đánh
trực tiếp vào những đường dây dịch vụ đi ngầm; Pc1p là xác suất sét đánh trực tiếp
vào đường dây điện trên không gây ra thiệt hại do quá áp tới hệ thống bên trong; Pc1
là xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không gây ra thiệt hại do
quá áp tới hệ thống bên trong; Pc2p xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi
ngầm gây ra thiệt hại do quá áp tới hệ thống bên trong; Pc2 là xác suất sét đánh trực
tiếp vào đường dây dịch vụ đi ngầm gây ra thiệt hại do quá áp đối với hệ thống bên
trong; δo là hệ số thiệt hại do quá áp; kh là hệ số thiệt hại gia tăng do cháy nổ và quá
áp.
f. Thanh phần rui ro do set đanh gần nhưng đường dây dịch vu kêt nôi đên công
trình (C4):
Thành phần rủi ro Rl do quá áp cảm ứng truyền qua đường dây dịch vụ đi vào
công trình, gây ra lỗi cho hệ thống điện, điện tử bên trong (D3):
Rl = ( Nl1p x Pi1p + Nl1 x Pi1 + Nl2p x Pi2p + Nl2 x Pi2) x δo x kh (3.76)
Trong đó:
- Số lần trung bình sét đánh gần đường dây điện trên không có thể gây ra những
quá áp cảm ứng nguy hiểm:
Nl1p = NG x Al1 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm) (3.77)
- Số lần trung bình sét đánh gần đường dây dịch vụ trên không có thể gây ra
những quá áp cảm ứng nguy hiểm:
Nl1 = NG x Al1 x Ct1 x Cs (lần/km2/năm) (3.78)
- Số lần trung bình sét đánh gần đường dây điện đi ngầm có thể gây ra những
quá áp cảm ứng nguy hiểm:
Nl2p = NG x Ac2 x Ct0 x Cs (lần/km2/năm) (3.79)
- Số lần trung bình sét đánh gần đường dây dịch vụ đi ngầm có thể gây ra những
quá áp cảm ứng nguy hiểm:
NCS: Lê Quang Trung 53
Nl2 = NG x Al2 x Ct2 x Cs (lần/km2/năm) (3.80)
- Vùng tập trung tương đương do sét đánh gần những đường dây trên không có
thể gây ra những quá áp nguy hiểm:
Al1 = 2 x Dl1 x L1 (m2) (3.81)
Dl1 = 500 x 1 (m)
(3.82)
- Vùng tập trung tương đương do sét đánh gần những đường dây đi ngầm có thể
gây ra những quá áp nguy hiểm:
Al2 = 2 x Dl2 x L2 (m2) (3.83)
Dl2 = 250 x 2 (m)
(3.84)
- Xác suất sét đánh gần những đường dây điện trên không có thể gây ra những
quá áp cảm ứng nguy hiểm:
Pi1p = nohp x kw x k2 x k3 x k4 x k5 x pe0 (3.85)
- Xác suất sét đánh gần những đường dây dịch vụ trên không có thể gây ra
những quá áp cảm ứng nguy hiểm:
Pi1 = nohp x kw x k2 x k3 x k4 x k5 x pe1 (3.86)
- Xác suất sét đánh gần những đường dây điện đi ngầm có thể gây ra những quá
áp cảm ứng nguy hiểm:
Pi2p = nugp.kw.k2.k3.k4.k5.pe0 (3.87)
- Xác suất sét đánh gần những đường dây dịch vụ đi ngầm có thể gây ra những
quá áp cảm ứng nguy hiểm:
Pi2 = nug x kw x k2 x k3 x k4 x k5 x pe2 (3.88)
Trong đó: noh là số lượng đường dây trên không khác kết nối đến công trình;
noh là số lượng đường dây dịch vụ trên không kết nối đến công trình; nugp là số
lượng đường dây điện đi ngầm kết nối đến công trình; nug là số lượng đường dây
dịch vụ đi ngầm kết nối đến công trình; kw là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến điện áp
chịu xung của thiết bị; k2 là hệ số suy giảm phụ thuộc biện pháp cách ly các thiết bị
bên trong; k3 là hệ số suy giảm khi có lắp đặt các thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào các
thiết bị; k4 là hệ số suy giảm cho sự cách ly thiết bị ở đầu vào những đường dây dịch
vụ; Nc1p là số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không; Nc2p
là số lần trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây điện đi ngầm; Nc1 là số lần
NCS: Lê Quang Trung 54
trung bình sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không; Nc2 là số lần trung
bình sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ đi ngầm; Pc1p là xác suất sét
đánh trực tiếp vào đường dây điện trên không gây ra thiệt hại do quá áp tới hệ thống
bên trong; Pc1 là xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không gây
ra thiệt hại do quá áp tới hệ thống bên trong; Pc2p là xác suất sét đánh trực tiếp vào
đường dây điện đi ngầm gây ra thiệt hại do quá áp đối với hệ thống bên trong; Pc2 là
xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ đi ngầm gây ra thiệt hại do quá áp
tới hệ thống bên trong; δo là hệ số thiệt hại do quá áp; kh là hệ số gia tăng thiệt hại
do cháy nổ và quá áp.
3.1.2.6. Phương phap đanh gia, quan lí rui ro
a. Phương phap đanh gia rui ro:
1- Xac định công trình hay tiên ích cần đươc bao vê.
2- Xac định tât ca các yêu tô vât chât khác có liên quan, các hê sô vê môi trường và
các hê sô lắp đặt dịch vu áp dung cho công trình.
3- Xac định tât ca các loại thiêt hại liên quan đên công trình.
Cho hầu hết những công trình, L1 (thiệt hại về con người) và L4 (thiệt hại về
kinh tế) se cần được xem xét. L3 (thiệt hại di sản văn hóa) thì áp dụng cho các viện
bảo tàng, nhà trưng bày, các toa nhà di sản trong khi L2 (thiệt hại về dịch vụ công
cộng) áp dụng đối với những công trình liên quan đến việc cung cấp các tiện ích
dịch vụ công cộng như nước, khí đốt, điện và viễn thông.
4- Cho mỗi thiêt hại liên quan đên công trình, xac định nhưng hê sô thiêt hại δx liên
quan và nhưng hê sô nguy hiêm đặc biêt.
5- Cho mỗi thiêt hại liên quan đên công trình, xac định rui ro lớn nhât cho phép Ra.
6- Cho mỗi thiêt hại liên quan đên công trình, tính toán rui ro do sét:
i. Xác định các thành phần cấu thành rủi ro Rx.
ii. Tính toán xác định những thành phần rủi ro Rx.
iii. Tính toán rủi ro tổng R do sét gây ra.
7- So sánh giá trị rui ro tông R với giá trị rui ro cho phép Ra ưng với mỗi loại thiêt
hại liên quan đên công trình.
NCS: Lê Quang Trung 55
Nếu R Ra (cho mỗi thiệt hại liên quan đến công trình) không cần đề xuất
bảo vệ chống sét.
Nếu R Ra (cho bất kì loại thiệt hại liên quan đến công trình) cần phải xem
xét đề xuất giải pháp trang bị các biện pháp bảo vệ chống sét.
Việc lựa chọn các biện pháp bảo vệ chống sét thích hợp nhất se được thực
hiện bởi nhà thiết kế, dựa vào sự tính toán thành phần rủi ro, rủi ro tổng, cũng như
các khía cạnh về kỹ thuật và kinh tế của các biện pháp bảo vệ khác có sẵn. Cần xem
xét sao cho các thành phần rủi ro làm cho tổng rủi ro giảm và đáp ứng được tiêu
chuẩn kỹ thuật bảo vệ nhưng hiệu quả về kinh phí đầu tư.
b. Bao vê chông set đanh trưc tiêp nêu Rd > Ra:
Khi rủi ro do sét đánh trực tiếp cao hơn giá trị rủi ro cho phép (Rd > Ra),
công trình nên áp dụng các biện pháp bảo vệ chống sét đánh trực tiếp, với một hệ
thống bảo vệ chống sét (LPS) được thiết kế và lắp đặt thích hợp.
Để xác định mức độ bảo vệ cần thiết, tính toán cuối cùng cho bảo vệ công
trình có thể được lặp đi lặp lại liên tục cho các mức độ bảo vệ cấp IV, III, II, I cho
đến khi thỏa điều kiện Rd < Ra. Nếu một LPS có mức độ bảo vệ cấp I không thể đáp
ứng điều kiện này, cần xem xét tăng cường các thiết bị bảo vệ xung trên tất cả các
các đường dây dịch vụ (ví dụ như đường dây điện, viễn thông, cáp đồng trục) tại
điểm đầu vào công trình hoặc các biện pháp bảo vệ cụ thể khác theo giá trị của các
thành phần rủi ro. Có thể bao gồm các biện pháp như sau:
1- Các biên pháp hạn chê điên áp tiêp xúc va điên ap bước;
2- Các biên pháp hạn chê sư cháy lan;
3- Các biên pháp giam thiêu anh hưởng cua quá áp cam ưng (ví du: lắp đặt,
phôi hơp các thiêt bị bao vê xung, sử dung máy biên áp cách ly);
4- Các biên pháp giam tỷ lê các sư cô phong điên nguy hiêm.
c. Bao vê chông set đanh gian tiêp nêu Rd ≤ Ri nhưng Ri > Ra:
Khi Rd ≤ Ri thì công trình được bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. Tuy nhiên,
rủi ro do sét đánh gián tiếp lớn hơn rủi ro cho phép (Ri > Ra) thì công trình cần được
bảo vệ chống lại những ảnh hưởng do sét đánh gián tiếp.
Các biện pháp bảo vệ có thể bao gồm:
NCS: Lê Quang Trung 56
1- Áp dung các biên pháp bao vê xung hơp lí trên tât ca cac đường dây dịch vu (cáp
điên, viên thông, cap đồng truc) ở các ngõ vào công trình (bao vê xung sơ câp ở
ngõ vào).
2- Áp dung các biên pháp bao vê xung hơp lí trên tât ca các ngõ vào thiêt bị (bao vê
xung thư câp ở thiêt bị).
Lưu ý: Ap dụng các biện pháp bảo vệ xung hợp lí yêu cầu phải lắp đặt chính
xác, nối đất và phối hợp một cách thích hợp các SPD.
Để xác định biện pháp bảo vệ cần thiết, việc tính toán cuối cùng cho bảo vệ
công trình cần phải được lặp lại với một hay nhiều các biện pháp bảo vệ thay thế
cho đến khi thỏa điều kiện Ri < Ra.
Nếu áp dụng các biện pháp bảo vệ nhưng không thỏa được điều kiện trên,
các biện pháp bảo vệ đặc biệt cần được áp dụng dựa theo những giá trị các thành
phần rủi ro. Ở đây có thể bao gồm, che chắn cho công trình hoặc/và các thiết bị
hoặc/và các cáp bằng cách sử dụng các biện pháp che chắn bảo vệ.
d. Kiêm tra cuôi cùng nêu Rd + Ri >Ra:
Khi Rd ≤ Ra và Ri ≤ Ra vẫn còn có khả năng rủi ro tổng R = Rd + Ri > Ra.
Trong trường hợp này, công trình không đoi hỏi bất kỳ sự bảo vệ cụ thể
chống sét đánh trực tiếp hoặc chống quá áp do sét đánh gần đó hay sét lan truyền
qua các đường dây dịch vụ đi vào.
Tuy nhiên, do R > Ra, các biện pháp bảo vệ cần được xem xét giảm thiểu
một hoặc nhiều hơn các thành phần rủi ro để giảm rủi ro tổng R ≤ Ra. Những thông
số quan trọng cần phải được xác định để xác định được các biện pháp hiệu quả nhất
nhằm làm giảm rủi ro R.
Cho mỗi dạng thiệt hại se có các biện pháp bảo vệ riêng lẻ hay kết hợp, để
thỏa điều kiện R ≤ Ra.
Những biện pháp bảo vệ làm cho R ≤ Ra cho tất cả các loại tổn thất phải được
xác định và áp dụng cùng với việc xem xét các vấn đề kỹ thuật và kinh tế liên quan.
NCS: Lê Quang Trung 57
L1
Tổn thất về con
người
L2
Tổn thất về dịch
vụ công công
D1
Điện áp
tiếp xúc
và điện
áp bước
D2
Cháy
D3
Quá áp
D2
Cháy
D3
Quá áp
Rg Rh Rs Rc Rw Rm Rl Re Rs Rc Rw Rm Rl Re
L3
Tổn thất về di
sản văn hóa
L4
Tổn thất về giá
trị kinh tế
D2
Cháy
Rs Rc
D1
Điện áp
tiếp xúc
và điện
áp bước
D2
Cháy
D3
Quá áp
Rg Rh Rs Rc Rw Rm Rl Re
Dạng tổn thất
Dạng thiệt hại
Thành phần rủi ro
(1)
(2) (2) (3) (2)
(1) Chỉ áp dụng cho bệnh viện hay những công trình với rủi ro phát nổ.
(2) Chỉ cho những công trình với hệ thống các thiết bị điện tử nhạy cảm.
(3) Chỉ cho những công trình liên quan đến chăn nuôi gia súc và động vật có giá trị.
Hình 3.1: Những tổn thất, thiệt hại và những thành phần rủi ro
NCS: Lê Quang Trung 58
3.1.3. Hệ số che chắn và số lần sét đánh vào đường dây trên không theo tiêu
chuân IEEE 1410
Sét có thể gây ra những sự cố ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy của đường
dây trên không, đặc biệt nếu các cột điện cao hơn những đối tượng xung quanh gần
đường dây. Số lần sét đánh vào đường dây trên không được xác định theo biểu thức:
0,6
g
28h bN N ( )
10
(lần/km2/năm) (3.89)
Trong đó: N là số lần sét đánh vào đường dây trên không (lần/km2/năm); Ng là mật
độ sét đánh xuống đất khu vực đường dây đi qua (lần/km2/năm); h là chiều cao của
dây dẫn trên đỉnh cột (m); b là khoảng cách giữa hai dây pha ngoài cùng (m).
Khả năng sét đánh vào đường dây phụ thuộc đáng kể vào những đối tượng
(cây cối, các công trình xây dựng) nằm dọc theo đường dây. Sự ảnh hưởng của các
đối tượng ở gần đường dây đến số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây trên không
được thể hiện thông qua hệ số che chắn Sf, hệ số Sf được xác định dựa vào khoảng
cách từ đường dây nguồn ngoài đến đối tượng che chắn dựa vào Hình 3.2. Khi đó,
số lần sét đánh vào đường dây phân phối trên không NS (lần/km2/năm) có xét đến
hệ số che chắn được trình bày bởi biểu thức:
0,6
s f g f g f
28h bN N(1 S ) N ( )(1 S ) N C
10
(3.90)
Với Cf là hệ số đường dây liên quan đến vật che chắn xung quanh
Cf = (28h-0,6+b).(1-Sf).10-1 (3.91)
Hình 3.2: Hệ số che chắn bởi những đối tượng gần đường dây trên không [6]
NCS: Lê Quang Trung 59
3.2. Phương pháp cai tiên đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
3.2.1. Đặt vấn đề cai tiên
Trong các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro như đã đề cập ở mục 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3,
thì mỗi tiêu chuẩn về đánh giá rủi ro lại có những ưu điểm, cách tiếp cận đánh giá
rủi ro theo những hướng khác nhau.
IEC 62305-2 là tiêu chuẩn quốc tế có mức độ tính toán đánh giá rủi ro
tổng quát hơn, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng công trình khác nhau tại các
vùng miền khác nhau. Tuy nhiên, trong quá trình tính toán đánh giá rủi ro tiêu
chuẩn IEC 62305-2 [1] có một số hệ số trong tiêu chuẩn được truy xuất từ các bảng
tra, chưa xem xét chi tiết các thông số đầu vào ở một số hệ số mà các tiêu chuẩn
khác có xem xét, cụ thể như: Xác suất gây phóng điện phụ thuộc dạng vật liệu xây
dựng [3]; số lượng đường dây dịch vụ kết nối công trình [3] và hệ số liên quan đặc
tính của đường dây (chiều cao cột điện lắp đặt đường dây, khoảng cách giữa 2 dây
pha ngoài cùng) có xét đến đối tượng che chắn xung quanh đường dây [6].
Tiêu chuẩn AS/NZS 1768 [3] được xây dựng dựa trên các nguyên tắc về
quản lý rủi ro do sét gây ra theo tiêu chuẩn IEC 61662 nhưng đã được đơn giản hóa,
giảm số lượng các thông số đầu vào nên phương pháp tính toán đơn giản, vì đây là
tiêu chuẩn áp dụng cho quốc gia. Tuy nhiên, trong tính toán rủi ro của tiêu chuẩn có
một số thành phần tính toán được tính toán chi tiết đối với các loại công trình xây
dựng có xem xét đến các loại vật liệu xây dựng khác nhau và số lượng đường dây
dịch vụ kết nối công trình.
Tiêu chuẩn IEEE 1410 [6] là tiêu chuẩn của hiệp hội các kỹ sư điện điện
tử Hoa Kỳ, khi tính toán đến số lần sét đánh vào đường dây nguồn thì có xét đến
đặc điểm của đường dây (chiều cao cột điện lắp đặt đường dây, khoảng cách giữa 2
dây pha ngoài cùng), đối tượng che chắn xung quanh đường dây.
Với các phân tích nêu trên, nhận thấy phương pháp tính toán rủi ro thiệt do
sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 [1] có tính phổ biến hơn, mang tầm quốc tế so với
hai tiêu chuẩn còn lại. Chính vì vậy, tiêu chuẩn IEC62305-2 được chọn là cơ sở để
nghiên cứu đề xuất phương pháp cải tiến tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét.
NCS: Lê Quang Trung 60
3.2.2 Xác định giá trị các hệ số có mức độ tính toán chi tiêt được tham chiêu và
đề xuất từ tiêu chuân AS/NZS 1768 và IEEE 1410.
3.2.2.1. Hê sô xac suât gây phong điên nguy hiêm phu thuôc dạng vât liêu xây dưng
khi tính xác suât PA cho thành phần rui ro RA
Trong tiêu chuẩn [1], khi tính toán thành phần rủi ro liên quan đến tổn
thương sinh vật hoặc sự sống của con người bởi điện giật do sét đánh vào công trình
RA. Giá trị xác suất nguy hiểm đến sự sống bởi điện áp bước và điện áp tiếp xúc do
sét đánh tới công trình PA chỉ xét đến hai thành phần:
- PTA là xác suất phụ thuộc biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp xúc
và điện áp bước, truy xuất ở Bảng 2 - Phụ lục 1.
- Pb là xác suất khi sét đánh vào công trình gây thiệt hại về vật chất phụ thuộc
cấp độ bảo vệ chống sét, truy xuất ở Bảng 3 - Phụ lục 1. Giá trị xác suất PA được
tính theo biểu thức (3.9).
Trong tiêu chuẩn [3], khi tính toán thành phần rủi ro nguy hiểm bởi điện áp
bước và điện áp tiếp xúc đến sinh vật hoặc sự sống của con người bên ngoài công
trình do sét đánh trực tiếp vào công trình Rh (Rh tương đương với thành phần rủi ro
RA trong tiêu chuẩn [1]). Giá trị xác suất nguy hiểm bởi điện áp bước và điện áp tiếp
xúc do sét đánh trực tiếp tới công trình *Ph (*Ph tương đương với xác suất PA trong
tiêu chuẩn [1]) nhưng xét đến ba thành phần (ngoài 2 thành phần tương đương tính
toán PA [1] thì có xét đến thành phần Ps, cụ thể:
- Ph là hệ số xác suất phụ thuộc biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp
xúc và điện áp bước (Ph = PTA trong tiêu chuẩn [1]);
- k1 là hệ số phụ thuộc cấp độ bảo vệ hệ thống chống sét khi sét đánh vào công
trình gây thiệt hại về vật chất (hệ số k1 = PB trong tiêu chuẩn [1]) với k1=1- E và E là
hệ số về hiệu quả của hệ thống bảo vệ chống sét trong công trình, giá trị E Bảng 1-
Phụ lục 2;
- Ps là hệ số xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng vật liệu xây
dựng công trình (giá trị Ps, Bảng 2 - Phụ lục 2. Giá trị xác suất Ph được xác định
như ở biểu thức (3.49)..
NCS: Lê Quang Trung 61
Qua nội dung phân tích cụ thể của tiêu chuẩn [1] và [3], khi sét đánh trực
tiếp vào công trình thì vật liệu xây dựng của công trình cũng là một trong những
yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ rủi ro gây ra tổn thương ảnh
hưởng đến sự sống của con người bên trong công trình, việc tính toán giá trị xác
suất PA cho rủi ro thành phần RA trong tiêu chuẩn [1] thì được chi tiết hóa thêm hệ
số thành phần xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng vật liệu xây dựng
công trình Ps được tham chiếu từ tiêu chuẩn [3]. Giá trị xác suất PA được xác định
theo biểu thức sau:
PA = PTA x PB x Ps (3.92)
Trong biểu thức (3.92) giá trị PTA được xác định theo Bảng 2, Phụ lục 1, giá
trị PB được xác định, Bảng 3 - Phụ lục 1, giá trị Ps được xác định, Bảng 2 - Phụ lục
2.
3.2.2.2. Hê sô che chắn khi tinh sô lần set đanh trưc tiêp va gian tiêp vao đường dây
dịch vu kêt nôi đên công trình
Trong tiêu chuẩn [1], khi tính số lần sét đánh trực tiếp NL như biểu thức
(3.19) và số lần sét đánh gián tiếp Nl như biểu thức (3.27) cho những đường dây
dịch vụ trên không đã đề cập đến hệ số lắp đặt đường dây Cl, hệ số dạng đường dây
CT và hệ số môi trường xung quanh đường dây CE được truy xuất từ bảng tra (Bảng
8 - Phụ lục 1) phụ thuộc vào đường dây được lắp đặt ở nông thôn hay ngoại ô, đô
thị hay đô thị có công trình xung quanh cao hơn 20m.
Trong tiêu chuẩn IEEE 1410 [6] khi tính số lần sét đánh trực tiếp vào đường
dây dịch vụ được xác định theo biểu thức (3.90) có xét đến mật độ sét, cách lắp đặt
đường dây nguồn và các thành phần đối tượng che chắn gần đường dây nguồn.
Trong đó, Cf là hệ số cách lắp đặt đường dây nguồn và các thành phần đối tượng
che chắn gần đường dây nguồn được xác định theo biểu thức (3.91).
Dựa trên nội dung phân tích giá trị hệ số CE của tiêu chuẩn [1] và giá trị hệ
số Cf của tiêu chuẩn [6], về ý nghĩa tính toán của 2 hệ số này là tương đương nhau
nhưng giá trị Cf trong tiêu chuẩn [6] tính toán chi tiết và phù hợp với điều kiện thực
tế của đường dây nguồn so với giá trị CE được truy xuất từ bảng tra. Chính vì vậy,
để tính toán số lần sét đánh trực tiếp và gián tiếp vào đường dây nguồn phù hợp với
NCS: Lê Quang Trung 62
điều kiện thực tế tại nơi lắp đặt đường dây thì hệ số CE được đề xuất bởi hệ số Cf có
mức độ tính toán chi tiết ở biểu thức (3.91) được tham chiếu từ tiêu chuẩn [6] để
thay vào biểu thức (3.19) và (3.27) để tính:
Số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ trên không được xác định
bằng biểu thức (3.93):
NL = NG x AL x Cl x Cf x CT x 10-6 (lần/km2/năm) (3.93)
Số lần sét đánh gián tiếp vào đường dây dịch vụ trên không được xác định
bằng biểu thức (3.94):
Nl = NG x Al x Cl x Cf x CT x 10-6 (lần/km2/năm) (3.94)
3.2.2.3. Sô lương đường dây dịch vu khi tinh nhưng hê sô xac suât liên quan đên set
đanh trưc tiêp va gian tiêp vao đường dây dịch vu kêt nôi đên công trình
Trong tiêu chuẩn [1], khi tính toán rủi ro liên quan đến tổn thương sinh vật
do điện giật khi sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công
trình cho thành phần rủi ro RU. Giá trị xác suất sét đánh trực tiếp vào những đường
dây dịch vụ gây ra quá áp lan truyền đi vào công trình gây ra tổn thương đến sự
sống con người PU chỉ xét đến 4 hệ số bao gồm: Hệ số liên quan đến biện pháp che
chắn, nối đất, cách ly CLD (giá trị CLD được trình bày ở Bảng 5, Phụ lục 1); điện trở
vỏ cáp và điện áp chịu xung của thiết bị PLD (giá trị PLD được trình bày ở Bảng 11,
Phụ lục 1); xác suất sét đánh trực tiếp vào đường dây dịch vụ gây ra nguy hiểm do
điện áp tiếp xúc PTU (giá trị PTU được trình bày ở Bảng 9, Phụ lục 1); cấp độ bảo vệ
SPD được thiết kế lắp đặt trên đường dây dịch vụ PEB, giá trị PEB Bảng 10 - Phụ lục
1. Giá trị xác suất PU được tính theo biểu thức (3.21).
Khi tính toán rủi ro liên quan đến thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp
vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình thành phần rủi ro RV. Trong
tiêu chuẩn [1], giá trị xác suất sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ gây
ra thiệt hại về vật chất PV chỉ xét đến 3 hệ số bao gồm: Hệ số liên quan đến biện
pháp che chắn, nối đất, cách ly CLD, giá trị CLD Bảng 5 - Phụ lục 1; điện trở vỏ cáp
và điện áp chịu xung của thiết bị PLD, giá trị PLD được trình bày, Bảng 11 - Phụ lục
1; cấp độ SPD được thiết kế lắp đặt trên đường dây dịch vụ PEB, giá trị PEB được
trình bày, Bảng 10 - Phụ lục 1. Giá trị xác suất PV được tính theo biểu thức (3.23).
NCS: Lê Quang Trung 63
Tương tự khi tính rủi ro liên quan đến hư hỏng các hệ thống bên trong khi sét
đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình thành phần rủi
ro RW. Trong tiêu chuẩn [1], giá trị xác suất sét đánh trực tiếp vào những đường dây
dịch vụ gây ra hư hỏng các hệ thống bên trong PW chỉ xét đến 3 hệ số bao gồm: Hệ
số cho sự phối hợp các SPD được thiết kế PSPD, giá trị PSPD được trình bày, Bảng 4 -
Phụ lục 1; điện trở vỏ cáp và điện áp chịu xung của thiết bị PLD, giá trị PLD được
trình bày, Bảng 11 - Phụ lục 1; hệ số liên quan đến biện pháp che chắn, nối đất,
cách ly CLD, giá trị CLD được trình bày, Bảng 5 - Phụ lục 1. Giá trị xác suất PW được
tính theo biểu thức (3.25).
Và khi tính rủi ro liên quan đến hư hỏng các hệ thống bên trong khi sét đánh
gần những đường dây dịch vụ kết nối đến công trình thành phần rủi ro RZ. Trong
tiêu chuẩn [1], giá trị xác suất sét đánh gần những đường dây dịch vụ gây ra hư
hỏng các hệ thống bên trong PZ chỉ xét đến 3 hệ số bao gồm: Hệ số cho sự phối hợp
các SPD được thiết kế PSPD, giá trị PSPD được trình bày, Bảng 4 - Phụ lục 1; hệ số
liên quan đến loại đường dây và điện áp chịu xung của thiết bị PLI, giá trị PLI được
trình bày, Bảng 12 - Phụ lục 1; hệ số liên quan đến biện pháp che chắn, nối đất,
cách ly CLI, giá trị CLI được trình bày, Bảng 5 - Phụ lục 1. Giá trị xác suất PZ được
tính theo biểu thức (3.29).
Trong khi đó, trong tiêu chuẩn [3], khi tính những thành phần rủi ro gây ra
do sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào những đường dây dịch vụ gây ra quá áp lan
truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào công trình: Rủi ro thành phần Rg liên
quan đến tổn thương đến sự sống (Rg tương đương thành phần rủi ro RU trong tiêu
chuẩn [1]); rủi ro thành phần Rc liên quan đến thiệt hại về vật chất (Rc tương đương
thành phần rủi ro PV trong tiêu chuẩn [1]); rủi ro thành phần Re liên quan đến sự cố
những hệ thống bên trong do sét đánh trực tiếp vào những đường dây dịch vụ (Re
tương đương thành phần rủi ro RW trong tiêu chuẩn [1]); rủi ro thành phần Rl liên
quan đến sự cố những hệ thống bên trong do sét đánh gián tiếp vào những đường
dây dịch vụ (Rl tương đương thành phần rủi ro RZ trong tiêu chuẩn [1]). Những xác
suất sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào những đường dây dịch vụ gây ra quá áp
lan truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào công trình có xét đến số lượng
NCS: Lê Quang Trung 64
đường dây dịch vụ trên không noh hay số lượng đường dây dịch vụ đi ngầm nug kết
nối đến công trình như biểu thức (3.70), (3.71), (3.72), (3.73).
Nếu có nhiều đường dây dịch vụ kết nối đến công trình theo những tuyến
riêng biệt thì xác suất sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào những đường dây dịch vụ
se gây ra quá áp sét lan truyền trên những đường dây dịch vụ đi vào công trình và
những rủi ro thiệt hại do sét se khác nhau. Để tính toán có độ chi tiết phù hợp với
điều kiện thực tế, các giá trị tính toán PU, PV, PW và PZ cho các rủi ro thành phần
trong tiêu chuẩn [1] cần phải xem xét đến số lượng đường dây dịch vụ kết nối vào
công trình [3] và phương pháp tính toán được đề xuất như sau:
PU/oh = PTU x PEB x PLD x CLD x noh (3.95)
PV/oh = PEB x PLD x CLD x noh (3.96)
PW/oh = PSPD x PLD x CLD x noh (3.97)
Pz/oh = PSPD x PLI x CLI x noh (3.98)
Biểu thức tính các xác suất PU, PV, PW và PZ cho đường dây ngầm như sau:
PU/ug = PTU x PEB x PLD x CLD x nug (3.99)
PV/ug = PEB x PLD x CLD x nug (3.100)
PW/ug = PSPD x PLD x CLD x nug (3.111)
Pz/ug= PSPD x PLI x CLI x nug (3.102)
Các hệ số PTU, PEB, PLD và CLD được xác định như trong tiêu chuẩn [1]; noh là
số lượng đường dây dịch vụ trên không và nug là số lượng đường dây dịch vụ đi
ngầm kết nối đến công trình xác định trong tiêu chuẩn [3].
65
3.2.2.4. Bang liêt kê cac hê sô cai tiên
Bang 3.1: Liệt kê các hệ số cải tiến
STT Yêu tố xem xét bổ sung/thay đổi Tiêu chuân [1] Tiêu chuân tham khao Đề xuất cai tiên (*)
1
Hệ số xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ
thuộc dạng vật liệu xây dựng khi tính xác suất
PA cho thành phần rủi ro RA
PA = PTA . PB Tiêu chuẩn [3]: *Ph= k1 x Ph x Ps
PA = PTA x PB x Ps
2
Hệ số che chắn khi tính số lần sét đánh trực tiếp
và gián tiếp vào đường dây dịch vụ kết nối đến
công trình.
NL = NG x AL x Cl x CE x CT x 10-6 Tiêu chuẩn [6]:
NL = NG x Cf x 10-6
Với: Cf = (b + 28 x h0,6) x 10-1(1 -
Sf)
NL = NG .AL .Cl. Cf .CT .10-6
Với: Cf = (b + 28.h0,6) x10-1(1 - Sf)
Nl = NG x Al x Cl x CE x CT x 10-6 Nl = NG x Al x Cl x Cf x CT x 10-6
Với: Cf = (b + 28 x h0,6) x 10-1(1 - Sf)
3
Số lượng đường dây dịch vụ khi tính những hệ
số xác suất liên quan đến sét đánh trực tiếp và
gián tiếp vào đường dây dịch vụ kết nối đến
công trình.
PU = PTU x PEB x PLD x CLD
PV = PEB x PLD x CLD (3.96)
PW = PSPD x PLD x CLD
Pz = PSPD x PLI x CLI
Tiêu chuẩn [3]:
Pc1p = nohp x k5 x Peo
Pc1 = noh x k5 x Pe1
PU/oh = PTU x PEB x PLD x CLD x noh
PV/oh = PEB x PLD x CLD x noh
PW/oh = PSPD x PLD x CLD x noh
Pz/oh = PSPD x PLI x CLI x noh
Tiêu chuẩn [3]:
Pc2p = nugp x k5 x Peo
Pc2 = nug x k5 x Pe2
PU/ug = PTU x PEB x PLD x CLD xnug
PV/ug = PEB x PLD x CLD x nug
PW/ug = PSPD x PLD x CLD x nug
Pz/ug= PSPD x PLI x CLI x nug
(*) k1 Hệ số phụ thuộc cấp độ bảo vệ hệ thống chống sét khi sét đánh vào công trình; Ph là xác suất sét gây ra điện áp tiếp xúc hay điện áp bước nguy hiểm bên ngoài công
trình; Ps là xác suất gây ra phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng công trình; Cf là hệ số suy giảm số lần sét đánh do có vật thể che chắn gần đường dây; Sf hệ số che chắn do
các vật thể ở gần; noh là số lượng đường dây trên không khác kết nối đến công trình; nug là số lượng đường dây dịch vụ đi ngầm khác kết nối đến công trình.
NCS: Lê Quang Trung 66
3.2.3. Lưu đồ đánh giá rủi ro
Xác định thành phần rủi ro liên quan đến công trình
Xác định đặc điểm công trình và thông số
công trình cần bảo vệ
Cho mỗi dạng tổn thất xác định giá trị rủi ro chấp
nhận được RT tương ứng
Tính toán rủi ro cho các thành phần R=RD+RI
R < RT
Lựa chọn thiết bị bảo vệ thích hợp để giảm rủi ro
thành phần R
Công trình được bảo vệ
SaiSai
ĐúngĐúng
Hinh 3.3: Lưu đồ đánh giá rủi ro
3.2.4. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho công trinh mẫu
Tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho công trình là toa nhà ở khu
vực thành phố Hồ Chí Minh, kích thước 20×15×35m, mật độ sét khu vực là
12(lần/km2/năm), không có công trình khác lân cận. Đường dây điện cấp
nguồn có chiều dài 200m đi trên không, cáp viễn thông có chiều dài 1000m
được đi ngầm.
Đường dây điện (trên không)
LP = 200m LT = 1000mW = 15m
H = 35m
Đường dây viễn thông (đi ngầm)
Hinh 3.4: Công trình cần đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
NCS: Lê Quang Trung 67
3.2.4.1. Thông sô, đặc điêm cua công trinh va môi trường xung quanh
Bang 3.2: Thông số, đặc điểm của công trình và môi trường xung quanh
Thông số Kí hiệu Giá trị Ghi chú
Mật độ sét khu vực (lần/km2/năm) Ng 12
Kích thước (m) L, W, H 20, 15,
35
Hệ số vị trí CD 1 Bảng 1,
Phụ lục 1
Giá trị xác suất phụ thuộc mức độ bảo vệ
chống sét để làm giảm thiệt hại về vật chất PB 1
Bảng 3,
Phụ lục 1
Giá trị xác suất phụ thuộc các SPD được
thiết kế (LPL) PEB 1
Bảng 10,
Phụ lục 1
Mức độ che chắn bên ngoài KS1 1
Vật liệu sàn rt 10-3 Bảng 14,
Phụ lục 1
Vật liệu xây dựng công trình Ps 0,2 Bảng 2,
Phụ lục 2
Bảo vệ chống điện giật do sét đánh trực tiếp PTA 1 Bảng 2,
Phụ lục 1
Bảo vệ chống điện giật do sét lan truyền trên
những đường dây dịch vụ PTU 1
Bảng 9,
Phụ lục 1
Rủi ro cháy rf 10-3 Bảng 16,
Phụ lục 1
Bảo vệ phong cháy rp 1 Bảng 15,
Phụ lục 1
Mức độ che chắn bảo vệ bên trong KS2 1
Hệ số nguy hiểm đặc biệt hZ 2 Bảng 17,
Phụ lục 1
Cho thiệt
hại L1
Hệ số nguy hiểm do điện áp tiếp
xúc và điện áp bước LT 10-2
Bảng 13,
Phụ lục 1
Hệ số nguy hiểm do thiệt hại vật
chất LF 2.10-2
Hệ số nguy hiểm do lỗi hệ thống
bên trong LO -
Cho thiệt
hại L4
Hệ số nguy hiểm do điện áp tiếp
xúc và điện áp bước LT 10-2
Bảng 20,
Phụ lục 1
Hệ số nguy hiểm do thiệt hại vật
chất LF 0,2
Hệ số nguy hiểm do lỗi hệ thống
bên trong LO 10-2
NCS: Lê Quang Trung 68
3.2.4.2. Thông sô, đặc điêm cua đường dây điên câp nguồn
Bang 3.3: Thông số, đặc điểm của đường dây điện cấp nguồn
Thông số Kí hiệu Giá trị Ghi chú
Chiều dài (m) LP 200
Hệ số lắp đặt Cl/P 1 Bảng 6,
Phụ lục 1
Hệ số phụ thuộc dạng đường dây CT/P 1 Bảng 7,
Phụ lục 1
Hệ số môi trường CE/P 1 Bảng 8,
Phụ lục 1
Hệ số phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ,
nối đất, cách ly
CLD/P 1 Bảng 5,
Phụ lục 1 CLI/P 1
Điện áp chịu xung của thiết bị UW/P 2,5
PLD/P 1
PLI/P 0,3 Bảng 12,
Phụ lục 1
KS4/P 0,4
Tình trạng lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở
ngo vào đường dây k5 1
Bảng 7,
Phụ lục 2
Tình trạng lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở
ngo vào thiết bị k3 1
Bảng 6,
Phụ lục 2
Hệ số phối hợp các SPD PSPD/P 1 Bảng 4,
Phụ lục 1
Hệ số cho dạng bảo vệ đường dây bên
trong KS3/P / pi 1
Bảng 3,
Phụ lục 2
3.2.4.3. Thông sô, đặc điêm đường dây viên thông
Bang 3.4: Thông số, đặc điểm các đường dây viễn thông
Thông số Kí hiệu Giá trị Ghi chú
Chiều dài (m) LT 1.000
Hệ số lắp đặt Cl/T 0,5 Bảng 6,
Phụ lục 1
Hệ số phụ thuộc dạng đường dây CT/T 1 Bảng 7,
Phụ lục 1
Hệ số môi trường CE/T 1 Bảng 8,
Phụ lục 1
Hệ số phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ,
nối đất, cách ly
CLD/T 1 Bảng 5,
Phụ lục 1 CLI/T 1
Điện áp chịu xung của thiết bị UW/T 1,5
PLD/T 1
PLI/T 0,5 Bảng 12,
Phụ lục 1
KS4/T 0,6
Tình trạng lắp đặt thiết bị bảo vệ xung k5 1 Bảng 7,
NCS: Lê Quang Trung 69
ở ngo vào đường dây Phụ lục 2
Tình trạng lắp đặt thiết bị bảo vệ xung
ở ngo vào thiết bị k3 1
Bảng 6,
Phụ lục 2
Hệ số phối hợp các SPD PSPD/P 1 Bảng 4,
Phụ lục 1
Hệ số cho dạng bảo vệ đường dây bên
trong KS3/P / pi 1
Bảng 3,
Phụ lục 2
3.2.4.4. Kêt qua tinh toan đanh gia rui ro
Các bước tính toán rủi ro thiệt hai do sét cho cấu trúc theo tiêu chuẩn [1]
và theo phương pháp cải tiến được trình bày, Phụ lục 4, kết quả tính toán trình
bày trong Bảng 3.5.
Bang 3.5: Tổng hợp các kết quả đánh giá rủi ro
Dạng rủi ro Tiêu chuân
IEC – 62305 [1]
Phương pháp cai
tiên theo [1]
Sai số giữa 2 tiêu
chuân %
Thiệt hại về con
người R1
3,75.10-5 3,256.10-5 13%
Thiệt hại về giá
trị kinh tế R4
0,255 0,227 11%
3.2.5. Phần mềm đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
Chương trình tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét LIRISAS được
xây dựng trên cơ sở áp dụng các thông số tối ưu đánh giá rủi ro trên cơ sở tiêu
chuẩn [1] với các đề xuất cải tiến như đã được đề cập và phân tích trong mục
3.2.2 và được viết trên phần mềm Microsoft Excel 2010. Giao diện của
chương trình như Hình 3.5.
Trong chương trình LIRISAS, người sử dụng nhập vào những thông số
kích thước của công trình, mật độ sét khu vực, số lượng và chiều dài những
đường dây dịch vụ liên kết đến công trình; và cho phép người sử dụng lựa
chọn dạng công trình cần đánh giá rủi ro tương ứng với những dạng thiệt hại,
những yếu tố điều kiện môi trường, vật liệu xây dựng công trình, biện pháp
bảo vệ phong cháy, các biện pháp bảo vệ chống sét hiện có,… Chương trình se
tính toán kết quả những giá trị rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho công trình.
NCS: Lê Quang Trung 70
Hình 3.5: Giao diện chương trình tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét
LIRISAS
3.3. Kêt luận
Trên cơ sở phương pháp tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo
tiêu chuẩn quốc tế IEC 62305-2, phương pháp cải tiến có mức độ chi tiết hơn,
trong tính toán có xem xét đến yếu tố: Xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ
thuộc vật liệu xây dựng công trình, số lượng đường dây dịch vụ kết nối đến
công trình, xét đến cách lắp đặt đường dây và đối tượng che chắn dọc đường
dây cấp nguồn kết nối đến công trình. Kết quả tính toán với công trình mẫu
cho thấy có sự khác biệt đáng kể về giá trị thiệt hại con người R1 (thấp hơn
khoảng 13%), và giá trị thiệt hại kinh tế R4 (thấp hơn khoảng 11%). Từ
phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét đề xuất, xác định mức độ
rủi ro để đề xuất phương án lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét phù hợp nhằm
giảm giá trị rủi ro thiệt hại do sét gây ra đến mức có thể (thấp hơn giá trị rủi ro
cho phép theo tiêu chuẩn quy định).
Chiều dài (m)
Chiều rộng (m) Chiều dài (m) 200 Dạng cấu trúc thiệt hại về con người Tất ca
Chiều cao (m) Số lượng đường dây 1 Dạng cấu trúc thiệt hại về vật chất Công nghiệp
Mật độ sét khu vực (lần/km2/năm) Cách lắp đặt Trên không Dạng cấu trúc thiệt hại hệ thống bên trong Không xem xét
Môi trường xung quanh cấu trúc Loại đường dây Hạ thê/viễn thông
Dạng cấu trúc thiệt hại về vật chất Không xem xét
Bảo vệ đường dây bên trong cấu trúc Không có che chắn
Vật liệu xây dựng cấu trúc Dạng cấu trúc thiệt hại hệ thống bên trong Không xem xét
Vật liệu sàn
Rủi ro cháy
Chiều dài (m) 1000 Dạng cấu trúc thiệt hại về vật chất Không xem xét
Biện pháp bảo vệ phong cháy
Số lượng đường dây 1
Xác suất phóng điện sét gây cháy
Cách lắp đặt Đi ngầm
Hệ số suy giảm phong cháy Dạng cấu trúc thiệt hại về vật nuôi Tất ca
Loại đường dây Hạ thê/viễn thông
Mức độ hoản sợ khi có sự cố Dạng cấu trúc thiệt hại về vật chất Thương mại
Biện pháp nối đất, cách ly theo IEC 62305-4 Không có
Cấp độ bảo vệ chống sét Dạng cấu trúc thiệt hại hệ thống bên trong Trường học, thương mại
Bảo vệ đường dây bên trong cấu trúc Không có che chắn
Cấp độ SPD được thiết kế
SPD ở ngo vào đường dây dịch vụ
SPD ở ngo vào thiết bị
Thiệt hại về dịch vụ Thiệt hại về di san văn hóa Thiệt hại về giá trị kinh tê
Giá trị rủi ro tính toán
Giá trị rủi ro chấp nhận được
Phương pháp cai tiên theo tiêu chuân IEC-62305
0
15
Không có
Đường dây viễn thông
Đặc điểm của cấu trúc và các biện pháp bao vệ
Không có
Bêtông cốt thép
Thiệt hại về giá trị kinh tê
Không có
Không có
Mức thấp
Không có
Kích thước cấu trúc và các yêu tố môi trường
Đường dây điện20
35
0.00010.00001 0.001
Các dạng rủi ro
Thiệt hại về con người
Đường dây dịch vụ
0.227689303.25678E-05
12
Cô lập
Không có
Thấp
Không có
Thấp
Gạch ceramic
Thiệt hại về con người
Kêt qua tính toán mức độ rủi ro
Thiệt hại về dịch vụ
Thiệt hại về di san văn hóa
0.001
CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ RUI RO THIỆT HẠI DO SET LIRISAS
Biện pháp nối đất, cách ly theo IEC 62305-4
NCS: Lê Quang Trung 71
Chương 4
MÔ HÌNH CẢI TIẾN MÁY PHÁT XUNG SET
VÀ THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN HẠ ÁP
Sét là hiện tượng tự nhiên và thiệt hại do sét gây ra là rất lớn. Việc đo
lường kiểm tra các xung sét thực tế và tính toán lựa chọn thiết bị bảo vệ chống
sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp hiện nay chủ yếu dựa vào tính toán sơ
bộ và tra cứu các thông số kỹ thuật thiết bị từ cataloge của nhà sản xuất.
Trong điều kiện trang thiết bị phục vụ cho việc kiểm tra hiệu quả bảo
vệ của thiết bị chống sét ở Việt Nam còn hạn chế thì việc cứu xây dựng mô
hình máy phát xung sét tạo ra nhiều dạng xung dòng sét, biên độ xung dòng
sét khác nhau có độ chính xác cao so với xung sét chuẩn quy định và mô hình
thiết bị chống sét hạ áp có tính tương đồng so với thiết bị chống sét thực tế để
kiểm tra khả năng đáp ứng của thiết bị khi được lắp đặt bảo vệ chống sét trên
đường nguồn hạ áp là cần thiết.
4.1. Mô hinh máy phát xung sét
4.1.1. Đặt vấn đề cai tiên
Đến thời điểm hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu trong nước
và quốc tế về mô hình máy phát xung sét nhưng chỉ tập trung cho từng dạng
xung sét riêng le và có sai số tương đối lớn so với các xung sét tiêu chuẩn.
Trong khi đó, việc kiểm tra các loại thiết bị chống sét trên đường nguồn hạ áp
cần thực hiện với nhiều dạng xung dòng sét khác nhau. Vì vậy, việc nghiên
cứu đề xuất một mô hình máy phát xung sét cải tiến tạo ra nhiều dạng xung
dòng sét khác nhau, có độ chính xác cao so với các xung sét chuẩn nhằm tạo
thuận lợi trong việc sử dụng kiểm tra thiết bị là cần thiết.
4.1.2. Mô hinh toán
4.1.2.1. Mô hình hàm toán cua Heidler
Phương trình Heidler được sử dụng để mô tả xung dòng sét [57]:
NCS: Lê Quang Trung 72
i(t) = I0
η(t/τ1)10
1+(t/τ1)10 e(−t/τ2) (4.1)
Trong đó: I0 là giá trị dong điện đỉnh (kA); τ1
là hằng số thời gian tăng
của dong điện (μs); τ2 là hằng số thời gian suy giảm của dong điện (μs); η là
hệ số hiệu chỉnh giá trị của dong điện đỉnh.
Các thông số τ1, τ2 vàη được xác định theo thời gian tăng tds và thời
gian suy giảm ts của dạng xung dong điện sét.
Thời gian tăng và suy giảm của dạng xung dong điện sét được quy định
theo tiêu chuẩn như sau:
tds = 1,25(t2 – t1) (4.2)
ts = t5 – t1+0.1tds (4.3)
Hình 4.1: Dạng sóng dong điện sét
4.1.2.2. Xac định thông sô cho phương trinh Heidler
Dong điện được coi là tích số của hai hàm đáp ứng về thời gian (hàm
thời gian tăng x(t) và hàm thời gian suy giảm y(t)). Lập hàm của dong điện
như sau [64]:
i(t) = I0.x(t).y(t) (4.4)
trong đó: x(t) = (t/τ1)10
1+(t/τ1)10 y(t) = e(−t/τ2)
NCS: Lê Quang Trung 73
Ap dụng phương pháp xấp xỉ trong thời gian xung dong điện tăng, giá
trị của hàm dong điện suy giảm y(t) =1. Tương tự, khi dong điện suy giảm, giá
trị của hàm dong điện tăng x(t) =1 [64].
Trong quá trình dong điện tăng (giai đoạn đầu sóng), phương trình (4.1)
có dạng:
i(t)=I0
η(t/τ1)10
1+(t/τ1)10 e(−t/τ2) (4.5)
Tại thời gian t = t1 giá trị dong điện i(t) = 0,1I0, suy ra:
10101 1
1 110
1 1
t / τ0,1 0,9 t / τ 0,1
t / τ 1
(4.6)
Suy ra: 101 1t 1 / 9.τ (4.7)
và tại t = t2 giá trị dong điện i(t) = 0,9I0, suy ra:
10102 1
2 110
2 1
t / τ0,9 0,1 t / τ 0,9
t / τ 1
(4.8)
Suy ra: 102 1t 9.τ (4.9)
Từ đây:
10 102 1 ds 1t t 0,8t ( 9 1/ 9).τ
(4.10)
ds10 10
0,8.tdsτ = 1,88t1 ( 9 - 1/ 9)
(4.11)
Tương tự trong quá trình dong điện suy giảm hàm dong điện được xác
định gần đúng theo biểu thức sau:
i(t) = I0 e(−
t
τ2) (4.12)
Khi t = t5 giá trị dong điện i(t) = 0,5I0
Suy ra:
I0 e(−
t5τ2
) = 0.5I0 (4.13)
t5
τ2 = ln2
(4.14)
τ2 = t5
ln2 (4.15)
NCS: Lê Quang Trung 74
Khi t > 0, x(t) < 1 dong điện cực đại nhỏ hơn I0. Vì vậy, hệ số hiệu chỉnh
giá trị dong điện đỉnh η được xác định bẳng công thức tính giá trị η (4.16)
[57]:
101 2 2 1τ /τ . 10τ /τ
1η
e
(4.16)
Kết quả tính toán τ1, τ2, η theo các biểu thức (4.11), (4.15) và (4.16), tương
ứng với các dạng xung sét khác nhau được trình bày, Bảng 4.1. Chương trình
tính toán cho các dạng xung dong trình bày ở phụ lục 5.
Bang 4.1: Các giá trị thông số tính toán với các xung dong điện sét chuẩn
tds(µs) ts(µs) 𝛕𝟏(s) 𝛕𝟐(s) η ta(s) tb(s) e1(%) e2(%)
10 350 1.8800e-05 4.9052e-04 9.3533e-01 9.8750e-06 3.6039e-04 1.25 2.97
1 5 1.8800e-06 5.7708e-06 6.3204e-01 8.7500e-07 5.4875e-06 12.5 9.8
4 10 7.5200e-06 8.6562e-06 3.2983e-01 3.1250e-06 1.1013e-05 21.88 10,13
8 20 1.5040e-05 1.7312e-05 3.2983e-01 6.2500e-06 2.1825e-05 21.88 9.0
Trong đó: ta là thời gian đầu sóng tính toán, tb là thời gian đuôi sóng tính toán, η là giá trị hiệu chỉnh biên
độ xung dòng đỉnh, e1, e2 tương ứng là sai số đầu sóng và đuôi sóng.
e1= 100% −𝑡𝑎∗100%
𝑡𝑑𝑠 e2= 100% −
𝑡𝑏∗100%
𝑡𝑠
Nhận xét, các dạng xung sét, có dạng xung sét 1/5µs, 4/10µs, 8/20µs có sai số
vượt giá trị cho phép về sai số đầu song và đuôi song của xung sét chuẩn. Vì
vậy, cần phải nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh để tạo ra các dạng xung sét
có giá trị sai số nằm trong phạm vị quy định của xung sét chuẩn.
4.1.2.3. Hiệu chỉnh thông số
Với sai số của 3 dạng xung sét ở Bảng 4.1, sử dụng phương pháp bù sai
số sinh ra để thực hiện việc hiệu chỉnh và sử dụng giả thiết các hàm
10(t / τ )1x(t) = 110(t / τ ) +11
và 2
-t /τ( )y(t) = e 1 khi tính toán. Vì các hàm x(t) và y(t)
đều nhỏ hơn 1 nên việc hiệu chỉnh phải thực hiện sao cho các giá trị 1τ , 2τ
làm cho giá trị hàm x(t) và y(t) giảm.
Đối với hàm 10(t / τ )1x(t)
10(t / τ ) +11
giảm khi 10(t / τ )1
giảm, tức là 1τ tăng, ngược
lại, 2-t /τ( )
y(t) = e giảm khi 2τ giảm.
NCS: Lê Quang Trung 75
Quy trình hiệu chỉnh theo 5 bước như sau:
Bước 1: Tìm giá trị 1τ , 2τ theo biểu thức (4.11) và (4.15)
Bước 2: Tính các sai số e1, e2
Bước 3: Hiệu chỉnh lại 1τ , 2τ theo hướng tăng 1τ và giảm 2τ
Bước 4: Tính lại các sai số e1, e2
Bước 5: So sánh giá trị các sai số e1, e2 mới và giá trị các sai số e1, e2
cũ. Nếu các giá trị e mới nhỏ hơn giá trị e cũ thì dừng lại, nếu các giá trị e mới
lớn hơn các giá trị e cũ thì quay lại Bước 3.
Giải thuật hiệu chỉnh được trình bày như trong Hình 4.2 và kết quả tính
toán được trình bày trong Bảng 4.2, chương trình con tính toán hiệu chỉnh sai
số các dạng xung dong trình bày ở Phụ lục 6.
m τ1, τ2
theo u c(4.11) (4.15)
nh sai e1, e2
nh i sai e1, e2
e1, e2 a u n
sai n
ng
Sai
u nh theo ng ăng τ1
g m τ2
t
Hình 4.2: Lưu đồ hiệu chỉnh sai số
NCS: Lê Quang Trung 76
Bang 4.2: Kết quả sai số sau khi hiệu chỉnh
tds(µs) ts(µs) 𝝉𝟏 𝝉𝟐 ta(s) tb(s) e1 (%) e2 (%)
10 350 1.9740e-05 4.6599e-04 1.0250e-05 3.4402e-04 2.5 1.7
1 5 2.2800e-06 4.6873e-06 1.0000e-06 4.9000e-06 0 2
4 10 1.0032e-05 6.3279e-06 4.0000e-06 1.0500e-05 0 5
8 20 2.0064e-05 1.2656e-05 8.0000e-06 2.0900e-05 0 4.5
Nhận xét: Khi sử dụng giải thuật hiệu chỉnh các thông số thì các dạng
xung sét tính toán theo hàm toán của Heidler đã thỏa điều kiện về độ chính xác
theo xung sét chuẩn quy định. Trên cơ sở đó, bước tiếp theo cần phải xây dựng
mô hình máy phát xung sét cải tiến trong môi trường Mathlab tích hợp nhiều
dạng xung sét khác nhau với sai số thỏa điều kiện xung sét chuẩn nhằm phục
vụ công tác kiểm tra mô hình thiết bị chống sét trên đường nguồn hạ áp.
4.1.3. Máy phát xung sét cai tiên trong môi trường Matlab
Matlab là một phần mềm hữu ích ứng dụng mô phỏng trong nhiều lĩnh
vực kỹ thuật, trong đó, có lĩnh vực điện- điện tử. Thư viện Simulink trong
Matlab cung cấp một hệ thống công cụ, trong đó SimPowerSystem là hệ thống
thư viện các phần tử và thiết bị của hệ thống điện.
Vì vậy, xây dựng mô hình máy phát xung sét cải tiến tạo ra các dạng
xung sét chuẩn như trên để kiểm tra khả năng đáp ứng của các loại thiết bị
chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp cần phải sử dụng bộ công cụ
SimPowerSystem với các bước thực hiện như sau:
Bước 1: Xác định các phần tử trong mô hình máy phát xung cải tiến theo
phương trình toán học Heidler.
Bước 2: Xây dựng sơ đồ khối máy phát xung sét cải tiến.
Sau khi xác định các phần tử trong mô hình máy phát xung cải tiến theo
phương trình toán học Heidler, kết nối các phần tử lại với nhau được sơ đồ
khối như Hình 4.3.
NCS: Lê Quang Trung 77
Hình 4.3: Sơ đồ khối mô hình máy phát xung cải tiến
Giá trị số có được se được chuyển thành tín hiệu qua khối Control
Current Sources
Bước 3: Tạo Subsystem và tạo Mask cho máy phát xung sét.
Nhóm các khối chức năng trong sơ đồ khối vào một khối Subsystem,
các thông số thời gian đầu sóng, thời gian đuôi sóng và biên độ dong sét cần
tạo ra được nhập thông qua một giao diện từ công cụ Mask Editor Hình 4.4 và
hộp thoại thông số đầu vào cho mô hình máy phát xung sét Hình 4.5
Hình 4.4: Khai báo thông số trong thanh Parameters và chương trình truy xuất
các thông số trong mục Initialization
NCS: Lê Quang Trung 78
Hình 4.5: Hộp thoại thông số đầu vào của mô hình máy phát xung sét
4.1.4. Đánh giá mô hinh mô phỏng các dạng xung dòng
Mô hình máy phát xung sét sau khi xây dựng có dạng như Hình 4.6 (a)
và mạch mô phỏng đánh giá mô hình máy phát xung dong điện sét như Hình
4.6 (b).
(a) (b)
Hình 4.6: Mô hình máy phát xung dong điện sét và mạch mô phỏng đánh giá
mô hình máy phát xung dong điện sét
(a) Mô hình máy phát xung dòng
(b) Mạch mô phỏng đánh giá mô hình máy phát xung dong
Tiến hành mô phỏng các xung dong điện sét như Hình 4.7 bằng cách
thay đổi các thông số đầu vào mô hình máy phát xung sét như ở Hình 4.5, kết
quả đánh giá sai số các dạng xung dong điện sét được trình bày ở Bảng 4.3.
NCS: Lê Quang Trung 80
c
d
(a) dạng xung sét mô phỏng 10/350s-3kA,
(b) dạng xung sét mô phỏng 1/5s-3kA
(c) dạng xung sét mô phỏng 4/10 s-3kA,
(d) dạng xung sét mô phỏng 8/20s-3kA
Hình 4.7: Các dạng xung dong điện sét mô phỏng
NCS: Lê Quang Trung 81
Bang 4. 3: Kết quả thông số các dạng xung dong sét mô phỏng
Giá trị thông số đầu
vào các dạng xung
sét
Giá trị được xác định dựa trên dạng sóng mô phỏng Sai số
tds(µs) ts(µs) Im(A) Ipeak(A) t_10% t_50% t_90% ta(s) tb(s) Ipeak
(%)
e1
(%)
e2
(%)
10 350 3000 2999 0.000016 0.000352 0.000024 0.00001 0.000337 0.03 0 3.71
1 5 3000 3001 0.0000016 0.0000064 0.0000024 0.000001 0.0000049 0.03 0 2
4 10 3000 3000 0.0000072 0.0000168 0.0000104 0.000004 0.00001 0 0 0
8 20 3000 3000 0.0000144 0.0000336 0.0000208 0.000008 0.00002 0 0 0
Nhận xét: Từ kết quả mô phỏng, tính toán đưa ra các sai số các dạng xung dong
và xung áp ở Bảng 4.3, kết quả mô phỏng các dạng xung sét được tạo ra từ mô hình
máy phát xung sét cải tiến trong môi trường Matlab có kết quả sai số về: Dong điện
đỉnh, thời gian đầu sóng và thời gian đuôi sóng đáp ứng sai số xung sét chuẩn quy định
(± 10%).
4.2. Mô hinh thiêt bị chống sét hạ áp
4.2.1. Đặt vấn đề cai tiên
Hiện nay, có nhiều công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế về thiết bị
chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp, nhưng chưa có công trình nào xem xét
đầy đủ các yếu tố về sai số điện áp ngương, nhiệt độ môi trường. Do đó, việc nghiên
cứu để tạo ra mô hình thiết bị chống sét trên đường nguồn hạ áp trong Matlab có xem
xét đủ các yếu tố ảnh hưởng trên và có tính tương đồng cao so với thiết bị chống sét hạ
áp (MOV) thực tế để kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị chống sét trên đường nguồn
hạ áp là cần thiết.
4.2.2. Xây dựng mô hình thiêt bị chống sét hạ áp cai tiên trên Matlab
4.2.2.1. Mô hinh điên trở phi tuyên trên Matlab
Phần tử phi tuyến V = f(I) được xây dựng trên một bảng tra, với mỗi giá trị
của điện áp V se tương ứng với một giá trị dong điện I, theo như biểu thức (4.17).
II ebebIbbVloglog 43log2110
(4.17)
NCS: Lê Quang Trung 82
Ứng với mỗi loại MOV hạ thế chuẩn, các thông số b1, b2, b3, b4 tương ứng.
Các thông số b1, b2, b3, b4 này được xác định dựa trên đặc tính V-I của MOV nằm
trong vùng MOV hoạt động bình thường, ứng với độ sai số TOL của điện áp MOV là
0%. Tùy vào từng loại MOV, độ sai số TOL chuẩn có thể thay đổi từ 10% đến 20%.
Hình 4.8: Đặc tuyến V-I của MOV
Từ biểu thực 4.17, suy ra 10ln
lnlog4
log3log21
VIeb
IebIbb
(418)
Dựa vào đặc tuyến V-I trong vùng MOV hoạt động, chọn 4 điểm trên đặc
tuyến V-I tương ứng tính b1, b2, b3, b4 bằng cách giải hệ 4 phương trình.
10ln
1ln1log4
1log31log21
VIeb
IebIbb
10ln
2ln2log4
2log32log21
VIeb
IebIbb
(4.19)
10ln
3ln3log4
3log33log21
VIeb
IebIbb
10ln
4ln4log4
4log34log21
VIeb
IebIbb
Để mô phỏng trường hợp khi MOV chịu xung dong phóng điện, trường hợp
điện áp dư của MOV có giá trị cực đại (đây cũng chính là giá trị V của MOV trong
đặc tính V-I được cho trong catalogue), độ sai số dương se được sử dụng cho mô hình
thông qua biểu thức (4.20).
)0(I10).100/1(loglog 43log21 II ebebIbbTOLV
(4.20)
NCS: Lê Quang Trung 83
Hình 4.9: Sơ đồ mô hình điện trở phi tuyến của V = f(I) của MOV
Mô hình điện trở phi tuyến được xem như một khối Controlled Current
Source với dong điện I là một hàm phi tuyến được điều khiển theo điện áp U.
Phần tử điện trở phi tuyến dùng khối Voltage measurement để đo điện áp ở
hai đầu cực của phần tử phi tuyến, sau đó qua khối Transfer Fcn để chuyển tín hiệu
điện áp liên tục sang rời rạc với chu kỳ lấy mẫu là 0,01μs (nhằm làm cho thuật toán
trên máy tính được giải nhanh hơn để tránh vòng lặp đại số trong mạch trong khi kết
quả vẫn đảm bảo tính chính xác). Tín hiệu ra được cho qua khối lấy giá trị tuyệt đối
Abs sau đó qua khối Look-Up Table. Khối Look-Up Table có chức năng tra bảng, ứng
với mỗi giá trị điện áp đưa vào se cho ra giá trị dong điện tương ứng bởi quan hệ theo
biểu thức (4.20).
Tín hiệu ra được nhân với ngõ ra khối Sign (khối lấy dấu của điện áp trên 2
cực của điện trở phi tuyến) và tạo thành tín hiệu dòng có dấu. Tuy nhiên, tín hiệu ra
này chỉ mới là tín hiệu Simulink, tín hiệu này cần được cho qua khối Controlled
Current Source để chuyển thành tín hiệu dong điện.
Để thể hiện mối quan hệ V – I như biểu thức (4.20), khai báo trong khối
Look-Up Table như sau:
Vector of Input Values (V): V_array_input
Vector of Output Values (I): I_array_output
Trong đó, một mảng các giá trị điện áp đầu vào, một mảng các giá trị dòng
điện ngõ ra. Hai mảng các giá trị điện áp và dong điện này được khai báo và tính toán
ứng với một mảng các giá trị dong điện ngo ra theo biểu thức (4.20) bởi một chương
NCS: Lê Quang Trung 84
trình trong Initialization Commands (tạo giá trị ban đầu cho mô hình) trong chức năng
Mask Editor của mô hình MOV hạ thế hoàn chỉnh.
Nhóm các khối trên lại và xây dựng được mô hình phần tử điện trở phi tuyến
có đặc tính V–I theo biểu thức (4.20).
4.2.2.2. Ảnh hưởng cua nhiêt đô lên đặc tuyên V-I
Nhiệt độ T gây ảnh hưởng đến khả năng trực tiếp tuổi thọ và khả năng dẫn
dòng IMAX của MOV:
-550C ≤ T ≤ 850C: IMAXT = IMAX (4.21)
850C ≤ T ≤ 1250C: IMAXT = (-2,5*T+312,5)*IMAX/100 (4.22)
T > 1250C: IMAXT = 0 (4.23)
Giá trị nhiệt độ T được khai báo và tính toán theo biểu thức (4.21), (4.22),
(4.23) trong Initialization Commands trong chức năng Mask Editor của mô hình MOV
hạ thế hoàn chỉnh.
4.2.2.3. Mô hình thiêt bị chông sét MOV hạ áp cai tiên trên Matlab
Mô hình MOV hạ áp trên Matlab như Hình 4.10.
Hình 4.10: Mô hình cải tiến MOV hạ áp
Với điện trở Rs =100n, Rp =100M, điện cảm Ls ≈ 1 nH/mm, và tụ điện Cp
có giá trị khác nhau ứng với từng loại MOV khác nhau.
Nhóm các phần tử của mô hình lại thành một khối, sử dụng Edit Mask đặt tên
cho MOV, khai báo các biến cho mô hình, viết chương trình để truy suất các giá trị L,
C, các thông số b1, b2, b3, b4 và tính giá trị của mảng điện áp V_array_input theo
mảng dong điện I_array_output ứng với các loại MOV khác nhau được yêu cầu mô
phỏng, xây dựng biểu tượng cho MOV và cuối cùng xây dựng được mô hình MOV hạ
thế hoàn chỉnh như Hình 4.11.
NCS: Lê Quang Trung 85
Hình 4.11: Biểu tượng thiết bị chống sét MOV hạ áp
Sử dụng Mask Editor khai báo các biến trong mục Parameters:
Hình 4.12: Hộp thoại khai báo biến và hộp thoại Initialization của mô hình MOV hạ áp
Trong đó: Vc là điện áp làm việc xoay chiều cực đại MOV (giá trị RMS), giá
trị điện áp này được nhà sản xuất chuẩn hóa và là giá trị cơ bản để chọn giá trị MOV
tương ứng với các mạng điện áp khác nhau như: 230V, 275V, 440V và 750V; Imax là
giá trị biên độ của xung dong 8/20 μs mà MOV có thể chịu đựng, giá trị biên độ được
chuẩn hóa bởi nhà sản xuất và là giá trị cơ bản để chọn loại MOV ứng với các mức độ
chịu đựng xung dong khác nhau như: 2,5kA, 4,5kA, 6,5kA, 8kA, 25kA, 40kA, 70kA
và 100kA. Hai thông số Vc và Imax trên để phân loại MOV, ứng với các MOV khác
nhau se có các giá trị L, C và b1, b2, b3 và b4 khác nhau; TOL là sai số % của điện áp
ngương MOV và thường có giá trị chuẩn là 10%, 15%, 20%; T là nhiệt độ MOV
NCS: Lê Quang Trung 86
được đo bằng độ C và có giá trị từ -55 đến 1250C; N là số lượng phần tử MOV có
trong thiết bị chống sét.
Trong mục Initialization, nhập giá trị thông số đầu vào của mô hình. Viết
chương trình để truy suất các giá trị L, C, thông số b1, b2, b3, b4 và tính giá trị của
mảng điện áp V_array_input theo mảng dong điện I_array_output thông qua biểu thức
(4.19) theo đặc tuyến V-I của MOV.
Hai mảng V_array_input và I_array_output khai báo cho khối Look-up Table
của mô hình phần tử điện trở phi tuyến, thể hiện mối quan hệ V-I theo biểu thức
(4.20) của MOV, được tính toán trước trong chương trình bởi câu lệnh:
I_array_output=[0.0000001 0.000001 0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 300
1000 2000 5000 10000 20000 40000 100000 1000000];
V_array_input=(1+TOL/100)*10.^(b1+b2*log10(I_array_output/N)+b3*exp(-
log10(I_array_output/N))+b4*exp(log10(I_array_output/N)));
Hoàn tất các bước xây dựng mô hình trong Mask Editor, cuối cùng được mô
hình hoàn chỉnh của thiết bị chống sét MOV hạ áp. Các thông số đầu vào của mô Hình
4.13:
Hình 4.13: Hộp thông số đầu vào mô hình thiết bị chống sét MOV hạ áp
4.2.2.4. Đanh gia mô hinh thiêt bị chông sét với xung dong 8/20 µs
NCS: Lê Quang Trung 87
Mạch kiểm tra đáp ứng mô hình thiết bị chống sét hạ áp dưới tác động của
xung dong 8/20µs trình bày ở Hình 4.14.
Hình 4.14: Sơ đồ mô phỏng của thiết bị chống sét hạ áp
Từ kết quả nghiên cứu đề xuất xây dựng mô hình máy phát xung sét và mô
hình thiết bị chống sét được xây dựng trong môi trường Matlab. Mô hình máy phát
xung sét đáp ứng xung sét chuẩn quy định (sai số thời gian đầu sóng, thời gian đuôi
sóng và giá trị xung dong đỉnh đáp ứng yêu cầu xung dòng chuẩn quy định ±10%).
Mô hình thiết bị chống sét có tính tương đồng cao so với nguyên mẫu (thiết bị thực
tế), đáp ứng được thông số kỹ thuật thiết bị chống sét được cung cấp từ catalogue của
nhà sản xuất gồm: Điện áp làm việc cực đại, xung dòng cực đại, nhiệt độ làm việc và
sai số điện áp dư nằm trong phạm vi cho phép của thiết bị theo yêu cầu của nhà sản
xuất. Từ đó, tiến hành mô phỏng kiểm tra điện áp dư của mô hình thiết bị chống sét so
với điện áp dư của thiết bị chống sét được cung cấp từ catalogue nhà sản xuất trong
điều kiện Việt Nam còn thiếu về trang thiết bị máy móc để kiểm tra thiết bị chống sét,
cụ thể như sau:
a. Tiên hanh mô phong với các thiêt bị chông sét hạ áp cua hãng SIEMENS
Có các thông số kỹ thuật trình bày ở Bảng 4.4 với xung dong 8/20μs có biên
độ 3kA ở nhiệt độ lần lượt là 28°C và 1000C
NCS: Lê Quang Trung 88
Bang 4.4: Thông số kỹ thuật thiết bị chống sét hạ áp của hãng SIEMENS
Loại
Điện áp
làm việc
AC max
Dòng điện xung
8/20μs max (A)
Sai số của
điện áp
MOV (%)
Điện áp phóng điện
max với xung 8/20μs
3kA
S14K320 320 4500 10% 1250
S20K320 320 8000 10% 1200
Thông số cần nhập vào mô hình thiết bị chống sét hạ áp để mô phỏng đáp ứng
thiết bị chống sét S14K320 là:
- Max. AC operating Voltage (V) : 320V
- Max. Impulse Current (kA) : 4,5kA
- Tolerance of varistor voltage (%) : 10%
- Temperature of MOV (C) : 280C (1000C)
- Number of MOVs (N) : 1
Hình 4.15: Điện áp dư qua mô hình thiết bị chống sét hạ áp S14K320 với
xung 8/20µs – 3kA ở 280C và 1000C
Thông số cần nhập vào mô thiết bị chống sét hạ áp để mô phỏng đáp ứng thiết
bị chống sét S20K320 là:
- Max. AC operating Voltage (V) : 320V
- Max. Impulse Current (kA) : 8kA
NCS: Lê Quang Trung 89
- Tolerance of varistor voltage (%) : 10%
- Temperature of MOV (C) : 280C (1000C)
- Number of MOVs (N) : 1
Hình 4.16: Điện áp dư qua mô hình thiết bị chống sét hạ áp S20K320 với xung 8/20µs
– 3kA ở 28oC và 1000C
So sánh kết quả mô phỏng với giá trị được cho trong catalogue, sai số mô
hình được tổng hợp trong Bảng 4.5.
Bang 4.5: Kết quả so sánh khi mô phỏng thiết bị chống sét hạ áp của hãng SIEMENS ở
28oC và 1000C
Điện áp dư trên MOV (crest) S14K320
S20K320
280C 1000C 280C 1000C
Theo catalogue (V)_Vrcat 1250 1384 1200 1208
Theo mô hình (V)_Vrmod 1257 1370 1186 1209
Sai số (%)_∆𝑉 0,6 1 1,2 0,08
∆𝑉% =𝑉𝑟𝑚𝑜𝑑 − 𝑉𝑟𝑐𝑎𝑡
𝑉𝑟𝑚𝑜𝑑× 100%
b. Tiên hanh mô phong cho thiêt bị chông sét hạ ap B32K320 va B60K320 cua hang
EPCOS:
NCS: Lê Quang Trung 90
Các thông số kỹ thuật trình bày ở Bảng 4.6 với xung dong 8/20μs có biên độ
5kA ở nhiệt độ lần lượt là 28°C và 1000C.
Bang 4.6: Thông số kỹ thuật thiết bị chống sét hạ áp của EPCOS
Loại
Điện áp
làm việc
AC max
(V)
Dòng điện
xung 8/20μs
max (kA)
Sai số
điện áp
MOV
(%)
Điện áp phòng điện
Max với xung dòng
8/20μs 5kA
B32K320 320 25 10 1200
B60K320 320 70 10 1050
Thông số cần nhập vào mô thiết bị chống sét hạ áp để mô phỏng đáp ứng thiết
bị chống sét B32K320 là:
- Max. AC operating Voltage (V) : 320V
- Max.impulse Current (kA) : 25kA
- Tolerance of varistor voltage (%) : 10%
- Temperature of MOV : 280C (1000C)
- Number of MOVs (N) : 1
Hình 4.17: Điện áp dư qua mô hình thiết bị chống sét hạ áp B32K320 với xung
8/20µs-5kA ở 28oC và 1000C
Thông số cần nhập vào mô thiết bị chống sét hạ áp để mô phỏng đáp ứng thiết
bị chống sét B60K320 là:
NCS: Lê Quang Trung 91
- Max. AC operating Voltage (V) : 320V
- Max.impulse Current (kA) : 70kA
- Tolerance of varistor voltage (%) : 10%
- Temperature of MOV : 280C (1000C)
- Number of MOVs (N) : 1
Hình 4.18: Điện áp dư qua mô hình thiết bị chống sét hạ áp B60K320 với xung
8/20µs-5kA ở 28oC và 1000C
Tổng hợp giá trị điện áp dư cực đại của mô hình thiết bị chống sét hạ áp ứng
với các trường hợp xung dong 8/20μs có biên độ 5kA và so sánh với giá trị được cho
trong catalogue, sai số của mô hình được tổng hợp trong Bảng 4.7.
Bang 4.7: Kết quả so sánh khi mô phỏng thiết bị chống sét hạ áp EPCOS
ở 280C và 1000C
Điện áp dư trên MOV (crest) B32K320 B60K320
280C 1000C 280C 1000C
Theo catalogue (V)_Vrcat 1200 1248 1050 1123
Theo mô hình (V)_Vrmod 1198 1252 1052 1131
Sai số (%)_∆𝑉 0,2 0,3 0,2 0,71
Nhận xét: Qua các kết quả tổng hợp mô phỏng của mô hình thiết bị chống sét
hạ áp đối với các loại MOV của các nhà sản xuất như trong Bảng 4.5 và Bảng 4.7, kết
quả mô hình thiết bị chống sét hạ áp cải tiến có giá trị sai số nằm trong phạm vi cho
NCS: Lê Quang Trung 92
phép của MOV quy định (sai số điện áp dư trên mô hình so với dữ liệu của nhà sản
xuất có giá trị lớn nhất là 1,2%, giá trị thấp nhất là 0,08%).
Thông số đầu vào của mô hình tương đối đơn giản, hoàn toàn được cung cấp
từ nhà sản xuất.
4.2.2.5. Kiểm tra điện áp dư của thiết bị chống sét được thí nghiệm từ máy phát xung
sét AXOS8 tại phòng thí nghiệm thí nghiệm C102 của trường đại học SPKT-Tp.HCM
và mô hình
Hình 4.19: Thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K
Bang 4.8: Thông số kỹ thuật của thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp
MFV 20D511K
Điện áp làm việc AC max (V) 320
Dong điện xung 8/20μs max (kA crest) 6,5
Sai số điện áp MOV (%) 10
Nhiệt độ (°C) 28
Thực hiện mô phỏng trên Matlab sử dụng xung dòng 8/20µs có biên độ 3kA cho
kết quả đáp ứng của các thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K như ở Hình 4.20.
Hình 4.20: Điện áp dư của thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K khi mô phỏng ở
280C và 1000C
NCS: Lê Quang Trung 93
- Thực hiện thí nghiệm thực tế tại phòng thí nghiệm C102 với máy phát xung sét
AXOS8 phát xung sét 3kA, dạng sóng 8/20µs vào thiết bị chống sét hạ MFV 20D511K
tại 280C.
Hình 4.21: Thí nghiệm thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K với hệ thống AXOS8
Tại nhiệt độ phong là 28oC thu được dạng sóng điện áp dư qua thiết bị
chống sét hạ áp MFV 20D511K như ở Hình 4.22.
Hình 4.22: Điện áp dư qua thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K ở 28oC
NCS: Lê Quang Trung 94
Tại nhiệt độ 100oC thu được dạng sóng điện áp dư qua thiết bị triệt xung
hạ áp MFV 20D511K như ở Hình 4.23
Hình 4.23: Điện áp dư qua thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K ở 100oC
Bang 4.9: So sánh điện áp dư giữa thực nghiệm thực tế và mô hình
Giá trị điện áp dư Tại 28oC Tại 100oC
Theo thực tế (V) 1190 1240
Theo mô hình (V)_Vrmod 1103 1181
Sai số (%)_∆V 7 5
Nhận xét: Từ kết quả thí nghiệm, sai lệch điện áp dư giữa mô hình thiết bị
chống sét hạ áp cải tiến trên Matlab và máy phát xung sét thí nghiệm thực tế đối với
thiết bị chống sét hạ áp MFV 20D511K ở 280C là 7%; ở 1000C là 5%.
4.3. Kêt luận
Xây dựng được mô hình máy phát xung sét cho 4 dạng xung dòng sét khác có
sai số đáp ứng sai số của xung sét chuẩn quy định (10%). Kết quả mô phỏng đối với
các dạng xung dong sét, giá trị sai số lớn nhất về giá trị dong điện đỉnh là 0.03% ,về
thời gian đầu sóng là 0%, về thời gian đuôi sóng là 3,71% .
Xây dựng được mô hình thiết bị chống sét trên đường nguồn hạ áp trong môi
trường Matlab có tính tương đồng cao sao với nguyễn mẫu, cụ thể: Về cấu tạo của thiết
NCS: Lê Quang Trung 95
bị trong mô hình, điện áp làm việc cực đại, dong xung cực đại, sai số điện áp ngương,
nhiệt độ môi trường.
- Kết quả kiểm tra điện áp dư giữa mô hình hóa mô phỏng và điện áp dư từ
catalogue của nhà sản xuất: Có giá trị lớn nhất là 1,2%, giá trị thấp nhất là
0,08%.
- Kết quả kiểm tra điện áp dư giữa mô hình MOV MFV 20D511K và MFV
20D511K được thí nghiệm tại phòng C102 trường ĐHSPKT-Tp.HCM thì tại
nhiệt độ 280c sai số 7%, tại 1000C sai số 5%.
NCS: Lê Quang Trung 96
Chương 5
GIẢI PHÁP LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ
CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN TRÊN ĐƯỜNG NGUỒN
CHO CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH
5.1. Tổng quan
Tính toán rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho trạm viễn thông mang tính minh họa
với tháp anten liền kề dựa trên những thông số, đặc điểm và những biện pháp bảo vệ
chống sét. Trong trường hợp này chỉ xét đến giá trị rủi ro thiệt hại về con người (R1) và
giá trị rủi ro thiệt hại về dịch vụ (R2). Khi tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây
ra, các giá trị này lớn hơn các giá trị rủi ro RT1 và RT2 quy định theo tiêu chuẩn IEC
62305 [1] thì cần phải đề xuất phương án bảo vệ chống sét phù hợp. Khi đã đề xuất
phương án bảo vệ chống sét thì cần phải thực hiện tính toán lại thành phần rủi ro R1 và
R2 cho đến khi giá trị thành phần rủi ro R1 và R2 bằng hoặc thấp hơn giá trị rủi ro quy
định theo tiêu chuẩn [1]. Tiến hành xây dựng mô hình mạng phân phối điện trên phần
mềm Matlab, lựa chọn các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường dây cấp
nguồn, lựa chọn vị trí lắp đặt và tiến hành mô phỏng kiểm tra khả năng đáp ứng của
thiết bị bảo vệ. Từ kết quả mô phỏng kiểm tra tiến hành lựa chọn thiết bị và vị trí lắp
đặt thiết bị để công trình giảm được thiệt hại rủi ro do sát gây ra.
5.2. Quy trinh tính toán và lựa chọn thiêt bị bao vệ chống sét lan truyền trên
đường nguồn
5.2.1. Quy trinh đánh giá rủi ro cho công trình mẫu làm điển hình
Quy trình tính toán đánh giá rủi ro cho công trình điển hình mang tính minh họa gồm
11 bước và được trình bày như Hình 5.1.
NCS: Lê Quang Trung 97
Chú thích: R1, R2 tương ứng là giá trị rủi ro thiệt hại về con người và giá trị rủi ro thiệt hại về dịch vụ; RT là giá
trị rủi ro chấp nhận được; LPS (Lightning Protection System) hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp; SPM
(Surge Protection Measures) biện pháp bảo vệ chống sét lan truyền.
Hình 5.1: Quy trình đánh giá rủi ro cho trạm viễn thông
Quy trình đánh giá rủi ro cho trạm viễn thông gồm 9 bước như sau:
Bước 1: Xác định những đặc điểm và thông số công trình cần bảo vệ chống sét bao
gồm: Kích thước nhà trạm; độ cao tháp anten liền kề; mức độ che chắn bởi những công
trình khác lân cận; mật độ sét khu vực; biện pháp bảo vệ phòng cháy chữa cháy; số
lượng, cách lắp đặt và chiều dài đường dây dịch vụ kết nối đến nhà trạm, các biện pháp
bảo vệ chống sét hiện có,….
NCS: Lê Quang Trung 98
Bước 2: Xác định loại tổn thất thiệt hại do sét gây ra (con người, dịch vụ, di sản văn
hóa hay kinh tế).
Bước 3: Xác định và tính toán thành phần rủi ro cho mỗi loại tổn thất
Bước 4: Tính tổng giá trị rủi ro thành phần cho mỗi loại tổn thất và so với giá trị tổn
thất cho phép theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 [1]. Nếu giá trị tính toán rủi ro cho mỗi loại
tổn thất < giá trị rủi ro loại tổn thất cho phép thì công trình được bảo vệ, và ngược lại
cần phải lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét.
Bước 5: Công trình cần phải lắp đặt hệ thống bảo vệ chống sét
Bước 6: Xem công trình đã lắp đặt hệ thống chống sét trực tiếp (Lightning protection
system - LPS) hay chưa ?.
Nếu công trình chưa lắp đặt LPS thì cần phải lựa chọn LPS có cấp độ bảo vệ
thích hợp để lắp đặt
Nếu công trình đã lắp đặt LPS:
Chuyển sang Bước 7 và lựa chọn bổ sung LPS có cấp độ bảo vệ thích hợp
để lắp đặt
Chuyển sang Bước 8 xem công trình đã lắp đặt hệ thống chống sét lan
truyền (SPM) hay chưa ?.
Bước 8: Công trình đã được lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền (SPM) thì chuyển
sang bước 10; công trình chưa được lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền (SPM) thì
chuyển sang Bước 9
Bước 9: Lựa chọn SPM có cấp độ bảo vệ thích hợp để lắp đặt.
Bước 10: Lựa chọn bổ sung SPM có cấp độ bảo vệ thích hợp để lắp đặt.
Bước 11: Sau khi lắp đặt LPS có cấp độ bảo vệ thích hợp hoặc lắp đặt bổ sung LPS có
cấp độ bảo vệ thích hợp; lắp đặt SPM có cấp độ bảo vệ thích hợp hoặc lắp đặt bổ sung
SPM có cấp độ bảo vệ thích hợp thì quay trở lại Bước 4 tiến hành tính toán đánh giá
rủi ro để kiểm tra công trình đã được bảo vệ chưa.
5.2.2. Quy trình lựa chọn và kiểm tra kha năng bao vệ của thiêt bị bao vệ chống
sét lan truyền
Sau khi tính toán đánh giá rủi ro thiệt hai do sét gây ra và xác định được các
thành phần rủi ro, tiến hành lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét và lựa chọn vị trí lắp đặt
NCS: Lê Quang Trung 99
và kiểm tra tra khả năng bảo vệ của phương án đề xuất thiết bị bảo vệ chống sét lan
truyền gồm 6 bước và được thực hiện như Hình 5.2.
Chú thích: với UP là điện áp dư (điện áp bảo vệ) tại đầu cực các thiết bị; Un là điện áp danh định của hệ thống.
Hình 5.2: Quy trình lựa chọn và kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị bảo vệ chống sét
lan truyền trên đường nguồn
Bước 1: Dựa trên sơ đồ nguyên lý cấp điện cho công trình, tiến hành xây dựng mô
hình mạng phân phối điện trên phần mềm mô phỏng Matlab.
Bước 2: Lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (các mô hình thiết bị bảo vệ
chống sét được xây dựng ở Chương 4) trên đường dây cấp nguồn phù hợp với tải cần
bảo vệ.
Bước 3: Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường dây cấp
nguồn: Tại tủ phân phối chính, tủ phân phối phụ hay tại đầu cực thiết bị.
NCS: Lê Quang Trung 100
Bước 4: Tiến hành mô phỏng kiểm tra khả năng đáp ứng của thiết bị bảo vệ chống sét
lan truyền trên đường dây cấp nguồn bằng cách tạo ra xung sét lan truyền xuất hiện ở
những vị trí khác nhau (Cat) trên đường dây cấp nguồn theo vùng bảo vệ tương ứng,
giá trị xung dòng sét phụ thuộc mật độ sét và vùng bảo vệ tương ứng như Hình 5.3.
Bằng mô hình máy phát xung sét và mô hình thiết bị được xây dựng ở chương 4, và
khảo sát điện áp dư tại đầu cực thiết bị trong từng trường hợp.
Hình 5.3: Các dạng xung sét tiêu chuẩn
Bước 5: Kiểm tra điện áp bảo vệ của thiết bị chống sét UP
- Theo IEC 60614-1 đối với các thiết bị điện, điện áp 230V/400V: Up 1.5kV (5.1)
- Theo tiêu chuẩn AS/NZS 1768 đối với thiết bị điện tử: Up 1.5 Un (5.2)
Un là điện áp danh định của thiết bị điện tử
Trong trường hợp lựa chọn thiết bị bảo vệ chưa đáp ứng thì quay lại Bước 2
NCS: Lê Quang Trung 101
Hình 5.4: Giá trị điện áp dư quá độ do sét đối với thiết bị điện tử
Bước 6: Kết luận công trình đã được bảo vệ tránh khỏi những rủi ro do sét lan truyền
trên đường nguồn gây ra.
5.3. Tính toán cho công trinh điển hinh mang tính minh họa
5.3.1. Đặc điểm công trình
- Công trình điển hình làm công trình mẫu là trạm viễn thông ở huyện Long Thành,
tỉnh Đồng Nai, Việt Nam được xây dựng bằng bê tông cốt thép, khu vực có mật độ sét
là 13,7 lần/km2/năm và không có công trình khác cao hơn lân cận. Tháp anten được
xây dựng bằng thép cách nhà trạm 4m và có độ cao 50m.
- Chiều dài đường dây cấp nguồn kết nối đến nhà trạm là 500m lắp đặt trên cột điện có
chiều cạo 5,5m, khoảng cách giữa 2 dây dẫn ngoài cùng là 2m, vật che chắn xung
quanh cao 10m, khoảng cách từ vật che chắn đến đường dây ngoài cùng là 40m.
- Chiều dài đường dây thông tin liên lạc kết nối đến nhà trạm tương ứng là 1000m.
+ Hệ thống bảo bệ chống sét đánh trực tiếp cho công trình đã được trang bị lắp đặt,
cột anten đã được lắp đặt chống sét với cáp thoát sét chống nhiễu, hệ thống nối đất đạt
chuẩn yêu cầu về kỹ thuật; các đường dây thông tin liên lạc đã được lắp đặt hệ thống
bảo vệ chống sét lan truyền.
+ Trên đường dây cấp nguồn chưa được lắp đặt hệ thống bảo vệ chống sét lan truyền.
+ Trạm viễn thông cần được đánh giá rủi ro thiệt hại về con người và rủi ro thiệt hại
về dịch vụ do sét gây ra để lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường
nguồn.
5.3.2. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông
NCS: Lê Quang Trung 102
Quy trình đánh giá rủi ro cho trạm viễn thông được thực hiện như Hình 1.
Bước 1: Xác định đặc điểm, các thông số công trình cần bảo vệ:
Các bảng thông số đặc điểm của công trình và môi trường che chắn xung quanh, đặc
điểm của đường dây điện cấp nguồn, đặc điểm các đường dây viễn thông được trình
bày ở Phụ lục 11.
Bước 2: Đối với công trình viễn thông, xác định có 2 loại tổn thất rủi ro thiệt hại do sét
gây ra: Tổn thất về con người (R1) và tổn thất về dịch vụ (R2):
Bước 3: Tính toán các thành phần rủi ro liên quan đến R1 và R2 do sét gây ra cho trạm
viễn thông được trình bày ở phụ lục 12, các kết quả tính toán được trình bày ở Bảng
5.1, 5.2.
Bang 5.1: Những giá trị rủi ro thành phần cho rủi ro R1
Rủi ro thành phần Giá trị
Rủi ro liên quan đến thiệt hại về sự sống do sét đánh trực tiếp
vào tháp anten RA_1 3,87.10-10
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào tháp anten RB_1 3,87.10-6
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào đường dây
nguồn RV/P_1 6,13.10-10
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào đường dây
viễn thông RV/T_1 1,09.10-8
Rủi ro liên quan đến sự sống do sét đánh trực tiếp vào đường
dây cấp nguồn lan truyền vào bên trong cấu trúc RU/P_1 1,53.10-11
Rủi ro liên quan đến sự sống do sét đánh trực tiếp vào đường
dây viễn thông lan truyền vào bên trong cấu trúc RU/T_1 2,74.10-10
Tổng rủi ro R1 3,88.10-6
NCS: Lê Quang Trung 103
Bang 5.2: Những giá trị rủi ro thành phần cho rủi ro R2
Rủi ro thành phần Giá trị
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào tháp anten RB_2 1,935.10-6
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh vào tháp
anten RC_2 0,009
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh gần nhà
trạm lan truyền theo đường dây cấp nguồn RM/P_2 0,017
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh gần nhà
trạm lan truyền theo đường dây viễn thông RM/T_2 4,286.10-5
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào đường dây
nguồn RV/P_2 3,068.10-10
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào đường dây
viễn thông RV/T_2 5,48.10-9
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh vào
đường dây cấp nguồn RW/P_2 1,5.10-4
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh vào
đường dây viễn thông RW/T_2 2,74.10-6
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh gần
đường dây cấp nguồn đi vào cấu trúc RZ/P_2 4,6.10-3
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh gần
đường dây viễn thông đi vào cấu trúc RZ/T_2 1,37.10-4
Tổng rủi ro R2 0,0309
NCS: Lê Quang Trung 104
Bước 4: So sánh giá trị R1 và R2 với các giá trị rủi ro tương ứng RT1 và RT2 tiêu chuẩn
IEC 62305-2 [1] quy định
Bang 5.3: So sánh giá trị các giá trị rủi ro với rủi ro theo tiêu chuẩn [1] quy định
Giá trị rủi ro tính toán
được
Giá trị rủi ro theo tiêu
chuân [1] quy định Kêt luận
R1= 3,88.10-6 RT1= 10-5 R1<RT1
R2 = 0,0309 RT2= 10-3 R2>RT2
⇒ Giá trị rủi ro R2 cao hơn giá trị rủi ro tiêu chuẩn.
Bước 5: Công trình cần được lắp đặt hệ thống bảo vệ chống sét
Bước 6: Xem xét công trình có trang bị LPS hay chưa ?. Ở đây được xem là công trình
đã được lắp đặt LPS với SPD có cấp độ bảo vệ LPL cấp I, và chuyển sang bước 8.
Bước 8: Xem xét công trình có trang bị lắp đặt SPM hay chưa ?. Công trình chưa được
trang bị SPM trên đường dây cấp nguồn chuyển sang Bước 9.
Bước 9: Lựa chọn và lắp đặt SPM cho đường dây cấp nguồn: SPD có cấp độ bảo vệ
LPL cấp II (PSPD/P=0,05.0,02=0,001)
Bước 10: Tính toán lại những giá trị rủi ro thành phần mới.
Các bước tính toán rủi lại ro thiệt hai do sét cho trạm viễn thông khi lắp đặt SPD
trên đường nguồn được trình bày ở Phụ lục 13, kết quả tính toán trình bày ở Bảng 5.4
và Bảng 5.5.
Bang 5.4: Những giá trị rủi ro thành phần cho rủi ro R1
Rủi ro thành phần Giá trị
Rủi ro liên quan đến thiệt hại về sự sống do sét đánh trực tiếp
vào tháp anten RA_1 3,87.10-10
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào tháp anten RB_1 3,86.10-6
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào đường dây
nguồn RV/P_1 6,13.10-10
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào đường dây
viễn thông RV/T_1 1,09.10-8
Rủi ro liên quan đến sự sống do sét đánh trực tiếp vào đường RU/P_1 1,534.10-11
NCS: Lê Quang Trung 105
dây cấp nguồn lan truyền vào bên trong cấu trúc
Rủi ro liên quan đến sự sống do sét đánh trực tiếp vào đường
dây viễn thông lan truyền vào bên trong cấu trúc RU/T_1 2,74.10-10
Tổng rủi ro R1 3,87.10-6
Bang 5.5: Những giá trị rủi ro thành phần cho rủi ro R2
Rủi ro thành phần Giá trị
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào tháp anten RB_2 1,935.10-6
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh vào tháp
anten RC_2 9,67.10-5
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh gần nhà
trạm lan truyền theo đường dây cấp nguồn RM/P_2 1,77.10-4
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh gần nhà
trạm lan truyền theo đường dây viễn thông RM/T_2 3,99.10-5
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào đường dây
nguồn RV/P_2 3,06.10-10
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh trực tiếp vào đường dây
viễn thông RV/T_2 5,48.10-9
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh vào
đường dây cấp nguồn RW/P_2 1,53.10-7
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh vào
đường dây viễn thông RW/T_2 2,74.10-6
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh gần
đường dây cấp nguồn đi vào cấu trúc RZ/P_2 4,6.10-6
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh gần
đường dây viễn thông đi vào cấu trúc RZ/T_2 1,37.10-4
Tổng rủi ro R2 2,137.10-4
Sau khi tính toán lại những giá trị rủi ro thành phần, quay lại Bước 4 tính toán rủi ro
cho R1 và R2:
NCS: Lê Quang Trung 106
Bang 5.6: So sánh giá trị rủi ro của các thành phần khi được lắp đặt SPD với giá trị rủi
ro theo tiêu chuẩn [1]
Giá trị rủi ro tính toán
được
Giá trị rủi ro quy định
tiêu chuân [1] Kêt luận
R1= 3,87.10-6 RT1= 10-5 R1 < RT1
R2 = 2,137.10-4 RT2= 10-3 R2 < RT2
⇒ Giá trị rủi ro R1 và R2 đều thấp hơn giá trị rủi ro chấp nhận được.
Nhận xét: Các giá trị rủi ro R1 và R2 sau khi lắp đặt thiết bị chống sét LPS với
SPD có cấp độ bảo vệ LPL cấp I và SPM với SPD có cấp độ bảo vệ LPL cấp II, các giá
trị rủi ro RT1 và RT2 thấp hơn RT1 và RT2 theo tiêu chuẩn [1] quy định, công trình đã hạn
chế được rủi ro thiệt hại do sét gây ra. Trên cơ sở đó, tiến hành lựa chọn phương án
bảo vệ chống sét lan truyền đường nguồn: Lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét, lựa chọn
vị trí lắp đặt thiết bị, kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị chống sét chống sét lan
truyền trên đường nguồn sau khi lắp đặt.
5.3.3. Phương án bao vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn
Bước 1: Xây dựng mô hình mạng phân phối điện trên phần mềm mô phỏng Matlab.
Dựa trên sơ đồ cấp điện chính cho trạm viễn thông như Phụ lục 12 và bảng tổng
hợp thiết bị có trong nhà trạm như Phụ lục 13, xây dựng mô hình mạng phân phối điện
trên phần mềm mô phỏng Matlab như Hình 5.5.
NCS: Lê Quang Trung 108
Bước 2: Lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn
- Lựa chọn SPD cấp I: (Cat B)
- Lựa chọn SPD cấp II: (Cat C)
Bước 3: Chọn vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét
Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp được lắp đặt tại tủ
phân phối chính và tủ phân phối phụ.
Bước 4: Tiến hành mô phỏng kiểm tra đáp ứng của thiết bị bảo vệ chống sét
lan truyền trên đường dây cấp nguồn và khảo sát điện áp dư qua tải: Tải AC
230V/400V, tải DC 48V
Mật độ sét khu vực đặt trạm viễn thông là 12 lần/km2/năm, theo tiêu
chuẩn ANSI/IEEE C62.41, IEC 61643 ở Hình 5.3 tiến hành mô phỏng với
xung dòng sét 8/20μs, biên độ xung dòng 40kA:
- Khi chưa lắp đặt SPD, giá trị mô phỏng điện áp dư tại các tải được
trình bày ở Bảng 5.7, dạng sóng điện áp dư qua các tải trình bảy ở Hình 5.6
và Hình 5.7.
Bang 5.7: Giá trị mô phỏng điện áp dư qua các tải khi chưa lắp SPD
Biên độ xung thử
nghiệm 8/20µs (kA)
Giá trị đỉnh điện áp
dư qua tai AC (V)
Giá trị đỉnh điện áp
dư qua tai DC (V)
40 386,000 460
Hình 5.6: Dạng sóng điện áp dư qua tải AC khi chưa lắp đặt SPD
NCS: Lê Quang Trung 109
Hình 5.7: Dạng sóng điện áp dư qua tải DC khi chưa lắp đặt SPD
Kết quả mô phỏng kiểm tra điện áp dư qua các tải AC và DC khi xuất
hiện quá độ điện áp do sét đều lớn hơn điện áp bảo vệ UP theo tiêu chuẩn quy
định. Do đó, cần phải lựa chọn SPD và vị trí lắp đặt để bảo vệ chống sét lan
truyền trên đường nguồn cho các thiết bị điện và điện tử.
- Khi lựa chọn thiết bị SPD và vị trí lắp đặt:
+ Tại tủ phân phối chính, chọn SPD cấp I (Cat B): Dựa vào vị trí lắp đặt
thiết bị chống sét lan truyền đường nguồn, mật độ sét lắp đặt của công trình và
biên độ xung dòng sét xuất hiện 40kA, dạng xung sét 8/20µs. Chọn thiết bị
chống sét lan truyền đường nguồn SPD có điện áp làm việc 275V, dòng xung
chịu đựng của thiết bị chống sét (Imax impulse current) 40 kA hoặc 70 kA hoặc
100kA (3 thiết bị có xung dòng Imax chịu đựng khác nhau).
+ Tại tủ phân phối phụ AC, chọn SPD cấp II (Cát C): Dựa vào vị trí lắp
đặt thiết bị chống sét, mật độ sét và biên độ xung dòng sét xuất hiện xuất hiện
40kA, dạng sét 8/20µs. Chọn SPD có điện áp làm việc 275V, dòng xung chịu
đựng của thiết bị chống sét (Imax impulse current) 25 kA hoặc 40 kA hoặc
70kA (3 thiết bị có xung dòng Imax chịu đựng khác nhau). Kết quả mô phỏng
kiểm tra điện áp dự của SPD lắp đặt tại vị trí tủ nguồn chính cấp I và tủ nguồn
phụ cấp II ở Bảng 5.8
NCS: Lê Quang Trung 110
Bang 5.8: Giá trị mô phỏng điện áp dư qua tải AC khi lắp SPD tại tủ phân
phối chính và tủ phân phối phụ
Biên
độ
xung
thử
nghiệm
8/20µs
Sai số
điện áp
MOV
(%)
SPD cấp I SPD cấp II
Điện áp
định mức
MOV (V)
(SPD cấp I)
Dòng
xung
định
mức
MOV
(kA)
Giá trị
đỉnh
điện áp
dư qua
tai (V)
Điện áp
định mức
MOV (V)
(SPD cấp
II)
Dòng
xung
định
mức
MOV
(kA)
Giá trị
đỉnh
điện áp
dư qua
tai (V)
40 10 275 40 1779 275 25 1117
40 1071
40 10 275 70 1661 275
25 1089
40 1046
70 1011
40 10 275 100 1407 275
25 1008
40 976
70 950
Hình 5.8: Dạng sóng điện áp dư tại tải AC khi xung sét 8/20µs 40kA lan
truyền trên đường nguồn đi vào tủ phân phối chính, có lắp đặt SPD 275V-
100kA tại tủ phân phối chính và SPD 275V-70kA tại tủ phân phối phụ
NCS: Lê Quang Trung 111
Bang 5.9: Giá trị điện áp dư qua tải DC khi lắp SPD tại tủ phân phối chính
Điện áp định
mức MOV (V)
(SPD cấp I)
Dòng xung
định mức
MOV (kA)
Sai số điện
áp MOV
(%)
Biên độ
xung thử
nghiệm
8/20µs
Giá trị
đỉnh điện
áp dư qua
tai (V)
275 40 10 40 63.7
275 70 10 40 63.7
275 100 10 40 63.9
Hình 5.9: Dạng sóng điện áp dư tại tải DC khi xung sét 8/20µs 40kA lan
truyền trên đường nguồn đi vào tủ phân phối chính, có lắp đặt SPD 275V-
100kA tại tủ phân phối chính.
Bước 5: Kiểm tra điện áp bảo vệ:
- Từ kết quả mô phỏng sau khi lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét với một dạng
xung sét chuẩn 8/20µs, biên độ xung dòng 40kA cho các thiết bị có xung dòng
chịu đựng khác nhau ở các cấp bảo vệ khác nhau:
+ Cấp I: SPD-275V-40kA; SPD-275-70kA; SPD-275-100kA
+ Cấp II: SPD-275V-25kA; SPD-275-40kA; SPD-275-70kA
- Kết quả mô phỏng điện áp dư UP (điện áp bảo vệ) do sét gây ra sau khi lắp
đặt thiết bị bảo vệ chống sét, chọn thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên
đường nguồn hạ áp như sau:
+ Lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét tại tủ phân phối chính: Với SPD cấp
I, dạng xung sét 8/20µs, điện áp làm việc 275V, xung dòng chịu đựng của thiết
bị 40kA;
NCS: Lê Quang Trung 112
+ Lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét tủ phân phối phụ: Với SPD cấp II có
dạng xung sét 8/20µs, điện áp làm việc 275V, dòng xung chịu đựng của thiết
bị 25kA;
Bước 6: Qua việc lựa chọn thiết bị bảo vệ chống sét và lựa chọn vị trí lắp đặt
thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn cho trạm viễn thông, kiểm tra
điện áp bảo vệ khi xuất hiện quá độ điện áp do sét gây ra đối với thiết bị điện
AC và DC. Từ kết quả mô phỏng Bước 4 và kiểm tra ở Bước 5, công trình đã
được bảo vệ tránh rủi ro thiệt hại do sét gây ra trên đường nguồn hạ áp.
5.4. Kêt luận
Nội dung chương 5 đã đề xuất phương án bảo vệ chống sét lan truyền
trên đường nguồn hạ áp mang tính tổng thể theo các bước: Xác định rủi ro
thiệt hại do sét bằng phương pháp giải tích và áp dụng phương pháp mô hình
hóa mô phỏng để lựa chọn thiết bị và vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét lan
truyền trên đường nguồn hạ áp đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.
Hiệu quả của phương án được đề xuất áp dụng cho trạm viễn thông tại
huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai và có các nhận xét như sau:
- Khi chưa áp dụng các biện pháp bảo vệ chống sét lan truyền trên đường
nguồn thì công trình có giá trị rủi ro thiệt hại về dịch vụ là R2 = 0,0309 lớn hơn
giá trị rủi ro theo tiêu chuẩn [1] quy định (10-3). Khi được lắp đặt SPD cấp II
thì giá trị rủi ro dịch vụ giảm R2 = 5,04.10
-4 đáp ứng được rủi ro theo tiêu
chuẩn [1] quy định.
- Khi tiến hành lựa chọn thiết bị, vị trí lắp đặt và tiến hành mô phỏng để
kiểm tra khả năng bảo vệ của thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn
hạ áp. Từ kết quả mô phỏng kiểm tra, đề xuất được phương án lựa chọn và lắp
đặt thiết bị bảo vệ chống sét đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật và hiệu quả về
kinh tế.
+ Thiết bị chống sét được lựa chọn và lắp đặt tại tủ phân phối chính cấp I:
Biên độ xung sét 40kA, dạng xung sét 8/20µs, điện áp làm việc của thiết bị
chống sét 275V, xung dòng chịu đựng của thiết bị 40kA;
NCS: Lê Quang Trung 113
+ Lắp đặt tại tủ phân phối phụ cấp II: Biên độ xung sét 40kA, dạng xung
sét 8/20µs, điện áp làm việc của thiết bị chống sét 275V,xung dòng chịu
đựng của thiết bị 25kA (theo tiêu chuẩn IEC 60614-1 và AS/NZS 1768).
NCS: Lê Quang Trung 114
Chương 6
KẾT LUẬN
6.1 Kêt qua nghiên cứu
Luận án đã tập trung nghiên cứu hoàn thành các nội dung chính trong luận
án như sau:
1. Đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây trên cơ
sở sử dụng phương pháp đánh giá rủi ro theo tiêu chuẩn IEC 62305-2, với một
số hệ số được tính toán chi tiết theo đề xuất của các tiêu chuẩn AS/NZS 1768
và IEEE 1410. Các hệ số được xem xét bao gồm: hệ số xác suất gây phóng
điện nguy hiểm phụ thuộc vật liệu xây dựng công trình, hệ số số lượng đường
dây dịch vụ kết nối đến công trình, hệ số che chắn dọc đường dây cấp nguồn
cho công trình.
Đối với công trình mang tính minh họa, kết quả tính toán rủi ro thiệt hại do
sét theo phương pháp đề xuất có sự khác biệt đáng kể khi tính toán rủi ro thiệt
hại do sét theo phương pháp IEC 62305-2. Cụ thể giá trị thiệt hại về con người
R1 (thấp hơn khoảng 13%), và giá trị thiệt hại về kinh tế R4 (thấp hơn khoảng
11%).
2. Đề xuất mô hình máy phát xung sét áp dụng cho 4 dạng xung dòng sét
khác nhau trong môi trường Matlab có sai số trong phạm vi cho phép. Cụ thể,
giá trị sai số lớn nhất về dong điện đỉnh là 0.03% (<10%), về thời gian đầu
sóng là 0% (<10%), về thời gian đuôi sóng là 3,71% (<10%).
3. Đề xuất mô hình chi tiết thiết bị chống sét trên đường nguồn hạ áp
trong môi trường Matlab có xét đến các thông số như: Điện áp làm việc cực
đại, dong xung cực đại, sai số điện áp ngương, nhiệt độ môi trường. Mô hình
thiết bị chống sét có sai số nằm trong phạm vi quy định của nhà sản xuất từ
catalogue (10%):
- Điện áp dư giữa mô hình và catalogue có sai số lớn nhất là 1,2%, bé
nhất là 0,08%
NCS: Lê Quang Trung 115
- Điện áp dư giữa mô hình và kết quả thử nghiệm trên hệ thống AXOS8
tại Phòng thí nghiệm C102, ĐH SPKT Tp HCM, với nhiệt độ 280C là
7%, với nhiệt độ 1000C là 5%.
- Theo giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài, luận án đề xuất phương
án bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn cho công trình theo các
bước: Tính toán xác định thành phần rủi ro thiệt hại do sét gây ra, lựa chọn
thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp và lựa chọn vị trí
lắp đặt thiết bị chống sét cho công trình điển hình mang tính minh họa, đánh
giá hiệu quả bảo vệ của thiết bị chống sét đối với phương án đề ra theo
phương pháp mô hình hóa mô phỏng. Để minh họa, phương án bảo vệ chống
sét lan truyền trên đường nguồn đề xuất được áp dụng cho trạm viễn thông tại
huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai.
- Các điểm mới của đề tài được công bố trên các tạp chí chuyên ngành
trong và ngoài nước: 2 bài báo công bố hội nghị quốc tế; 1 bài báo công bố
trên tuyển tập của NXB Spinger; 1 bài báo công bố ở hội nghị IEEE; 3 bài báo
đăng trên tạp chí quốc tế; 3 bài báo đăng trên tạp chí trong nước có tính điểm
trong danh mục hội đồng chức danh giáo sư.
6.2 Hướng phát triển của đề tài
Để công trình nghiên cứu mang tính hệ thống và toàn diện, luận án có thể
tiếp tục nghiên cứu phát triển theo các nội dung như sau:
1. Nghiên cứu và đề xuất giải pháp chống sét toàn diện bao gồm: Chống
sét trực tiếp, chống sét lan truyền trên đường tín hiệu.
2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống nối đất đến hiệu quả bảo vệ chống
sét.
3. Nghiên cứu sự phân bố dong không đồng đều trong các MOV mắc song
song, trong trường hợp sai số điện áp ngương tương đối lớn về lý thuyết.
4. Nghiên cứu về đánh giá hiệu quả kinh tế sau khi lựa chọn giải pháp lắp
đặt thiết bị chống sét.
NCS: Lê Quang Trung 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] IEC 62305-2, Protection against lightning -Part 2: Risk management, 2011.
[2] NFC 17-102, Protection against lightning: Early streamer emission
lightning protection systems, 2011.
[3] AS 1768, Australian/New Zealand Standard, Lightning protection, 2002.
[4] A Guide to BS EN 62305, Protection against Lightning, 2006.
[5] NFPA 780, Standard for the Installation of Lightning Protection Systems,
2004.
[6] IEEE Std 1410, Guide for Improving the Lightning Performance of
Electric Power Overhead Distribution Lines, 2010.
[7] Cui Xue, Lightning Risk Assessment of Teaching Building and Electronics
Based On the New National Standard, International Conference on Electrical
and Control Engineering, 2010.
[8] Riadh W. Y. Habash, Voicu Groza, Lightning Risk Assessment of Power
Systems, 2010 IEEE Electrical Power & Energy Conference, 2010.
[9] Xiaolan Li, Jiahong Chen, Chun Zhao, Study of Lightning Damage Risk
Assessment Method for Power Grid, Scientific Research, 2013.
[10] Carlos A. Avendaño, Henry F. Ibáñez, Helmuth E, Assessment software
of the risk of damage due to lightningiz, Electrical Protection Research Group
- GIPUD, Distrital University “Francisco Jose de Caldas”, Ort, 2003.
[11] Roberto Pomponi, Riccardo Tommasini, Risk assessment and lightning
protection for PV systems and solar power plants, International Conference on
Renewable Energies and Power Quality, 2012.
[12] Giovanni Luca Amicucci, Fabio Fiamingo, Tomasz Kisielewicz, Risk
assessment of photovoltaic installations, due to lightning, according to lEe
62305-2nd International Conference on Lightning Protection (ICLP), Vienna,
Austria Edition, 2012.
[13] Carlo Mazzetti, Tomasz Kisielewicz, Fabio Fiamingo, Rational Approach
to Assessment of Risk Due to Lightning for Nuclear Power Plants, Przegląd
elektrotechniczny, 2012.
[14] I. Tarımer, B. Kuca, T. Kisielewicz, A Case Study to Risk Assessment
for Protecting Airports against Lightening, Elektronika ir elektrotechnika,
2012.
[15] Carlos T. Mata, Tatiana Bonilla, Lightning Risk Assessment Tool,
Implementation of the IEC 62305-2 Standard on Lightning Protection,
NCS: Lê Quang Trung 117
International Conference on Lightning Protection (ICLP), Vienna, Austria,
2012.
[16] Alexander Kern, Christian Braun, Risk management according to IEC
62305-2 edition 2, 2010, Assessment of structures with a risk of explosion,
International Conference on Lightning Protection (ICLP), Shanghai, China,
2014.
[17] ITU-T K.39, Risk assessment of damages to telecommunication sites due
to lightning discharges, International telecommunication union, 1997.
[18] WU Guifang. WENXishan , CHAIXuzheng, Assessment of theRisk of
Damage due to Lightning in the Information Systems, 2002.
[19] P.Unahalekhaka, K.Chinnabutr, Risk Assessment of Damages due to
Lightning Discharges: A Case Study to a Telecommunication System in
Singburi Province of Thailand, Conference on Circuits, Systems, Signal and
Telecommunications, Gold Coast, Australia, 2007.
[20] Z. Janklovics, The place and role of power supply in the overvoltage
protection and risk assessment of damages to telecommunication sites due to
lightning discharges, HTC PKI Telecommunications Development Institute,
1996.
[21] TCXDVN, TCXDVN 9385, Chống sét cho công trình xây dựng - hướng
dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống, 2012.
[22] TCVN, TCVN 9888-2, Bảo vệ chống sét, phần 2: Quản lý rủi ro, 2013.
[23] QCVN 32/BTTTTQuy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chống sét cho các trạm
viễn thông và mạng cáp ngoại vi viễn thông, 2011.
[24] Lê Trường Sinh, Nguyễn Duy Việt, Trịnh quang Khải, Tính toán rủi ro do
sét đánh trạm gốc và đề xuất sử dụng kỹ thuật phủ sóng hai lớp chéo cell trong
hệ thống GSM-R, Tạp chí CNTT&TT, 2013.
[25] Nguyễn Thị Hà Nguyên, Luận văn thạc sĩ, Tính toán mức độ rủi ro thiệt
hại do sét cho công trình viễn thông, 2014.
[26] International standard CEI-IEC 60-1high voltage test techniques part 1
general difinition and test requirement, 1989.
[27] Phoenix contact GmbH & Co. KG, Lightning and surge protection basics
from the generation of surge voltages right through to a comprehensive
protection concept, 2017.
[28] IEC 60060-1, High-voltage test techniques – Part 1: General definitions
and test requirements, 1989.
NCS: Lê Quang Trung 118
[29] IEEE Std C62.41.2, Recommended Practice on Characterization of
Surges in Low-Voltage (1000 V and Less) AC Power Circuits, IEEE Power
Engineering Society, 2002.
[30] IEEE Std C62.45, Recommended Practice on Surge Testing for
Equipment Connected to Low-Voltage (1000 V and Less) AC Power Circuits,
IEEE Power Engineering Society, 2002.
[31] I.F. GONOS, N. LEONTIDES, F.V. TOPALIS, I.A. STATHOPULOS,
Analysis and design of an impulse current generator, 2002.
[32] Anitya Kumar Shukla, Dr. Ranjana Singh, Analysis of Impulse Voltage
Generator and Effect of Variation In Parameters by Simulation, International
Journal of Electrical and Electronics Research, 2014.
[33] Madhu PALATI, Construction and evaluation of single stage Marx
generator, Journal of Electrical Engineering, 2013.
[34] Attiq Ur-Rehman, Nasrullah Khan, Design and Fabrication of a High
Voltage Lightning Impulse Generator, Scientific research, 2016.
[35] Ramleth Sheeba, Madhavan Jayaraju, Thangal Kunju Nediyazhikam
Shanavas, Simulation of Impulse Voltage Generator and Impulse Testing of
Insulator using MATLAB Simulink, World Journal of Modelling and
Simulation, 2012.
[36] M. Jayaraju, I. Daut, M. Adzman, Impulse voltage generator modelling
using MATLAB, World Journal of Modelling and Simulation, 2008.
[37] Devarajan.M and Premi.V, Simulation of characteristics of impulse
voltage generator for testing of equipment using MATLAB Simulink,
International Journal of Advances in Engineering, 2015.
[38] Vivek Kumar Verma, Practical Simulation and Modelling of Lightning
Impulse Voltage Generator using Marx Circuit, Bachelor of Technology in
Electrical Engineering, Department of Electrical Engineering National
Institute of Technology Rourkela-769008, Odisha, 2014.
[39] K. Schon, High Impulse Voltage and Current Measurement Techniques,
2013.
[40] Boris Žitnik, Maks Babuder, Michael Muhr, Mihael Žitnik and Rajeev
Thottappillil, Numerical modelling of metal oxide varistors, Proceedings of
the XIVth International Symposium on High Voltage Engineering, 2005.
[41] Miloš GLASA, The MOV Journal of Electrical Engineering, computer
models for thermal – electric analysis, 2014.
NCS: Lê Quang Trung 119
[42] Saad Dau, GECOL, Tripoli, Libya, Modelling of metal oxide surge
arresters as elements of overvoltage protection systems, International
Conference on Lightning Protection (ICLP), Vienna, Austria, 2012.
[43] P.F. Evangelides, C.A. Christodoulou, I.F. Gonos, I.A. Stathopulos,
Parameters’ selection for metal oxide surge arresters models using genetic
algorithm, International Conference on Lightning Protection - ICLP, 2010.
[44] F. Fernández, R. Díaz, Metal-oxide surge arrester model for fast transient
simulations, 2001.
[45] Wichet Thipprasert and Ekkachai Chaidee, Metal Oxide Surge Arresters
Modelling in Temporary Overvoltage Conditions, International Journal of
Electronics and Electrical Engineering Vol. 4, No. 2, 2016.
[46] A. Bayadi1, N. Harid 2, K. Zehar 1, S. Belkhiat, Simulation of metal
oxide surge arrester dynamic behavior under fast transients, The international
Conference on Power Systems Transients, 2003.
[47] Dino Lovrić, Slavko Vujević, Tonći Modrić, Comparison of Different
Metal Oxide Surge Arrester Models, Int. J. Emerg. Sci., 1(4), 545-554, 2011.
[48] T. Kisielewicz, F. Fiamingo, Z. Flisowski, B. Kuca G.B. Lo Piparo C.
Mazzetti, Factors Influencing the Selection and Installation of Surge
Protective devices for low voltage systems, 2012.
[49] Krystian Leonard Chrzan, Influence of moisture and partial discharges on
the degradation of high-voltage surge arresters, European transactions on
electrical power, 2004.
[50] Lightning and overvoltage protection -ABB Lighting system, 2014.
[51] Viktor Milardic, Ivo Uglesic, Ivica Pavic, Selection of Surge Protective
Devices for Low-Voltage Systems Connected to Overhead Line, TPWRD-
00805, 2008.
[52] Welson Bassi and Hedio Tatizawa, Early Prediction of Surge Arrester,
Failures by Dielectric Characterization, Vol. 32, No. 2, 2016.
[53] W. G. Carlson, Dr. T. K. Gupta, A procedure for estimating the lifetime
of gapless metal oxide surge arresters for ac application,Transactions on
Power Systems, 1986.
[54] G. R. S. Lira, D. Fernandes Jr., E. G. Costa, Computation of Energy
Absorption and Residual Voltage in Metal Oxide Surge Arrester from Digital
Models and Lab Tests: A Comparative Study, Presented at the International
Conference on Power Systems Transients, 2007.
NCS: Lê Quang Trung 120
[55] IEC 62305-1, Protection against lightning – Part 1: General principles,
2010.
[56] TCVN 9888-3, Bảo vệ chống sét, Phần 3: Thiệt hại vật chất đến kết cấu
và nguy hiểm tính mạng, 2010.
[57] Brett Ryan Terespolsky, Prof. Ken. J. Nixon, An Approximation to the
Heidler Function with an Analytical Integral for Engineering Applications
Using Lightning Currents, Master Dissernation in ther Lightning and EMC
Research, Group School of Electrical and Information Engineering of
University of the Witwatersrand, Johannesburg, 2015.
[58] Z. Feizhou and L. Shanghe “A new function to represent the lightning
return-stroke currents,” IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,
vol. 44, no. 4, pp. 595–597, 2002.
[59] F. Heidler and J. Cvetić “A class of analytical functions to study the
lightning effects associated with the current front,” European transactions
on electrical power, vol. 12, no. 2, pp. 141–150, 2002.
[60] D. Lovrić, S. Vujević, and T. Modrić “On the estimation of Heidler
function parameters for reproduction of various standardized and recorded
lightning current References 57waveshapes,” International Transactions on
Electrical Energy Systems, vol. 23, no. 2, pp. 290–300, 2013.
[61] F. Delfino, R. Procopio, M. Rossi, and F. Rachidi “Prony Series
Representation for the Lightning Channel Base Current,” IEEE Transactions
on Electromagnetic Compatibility, vol. 54, no. 2, pp. 308–315, 2012.
[62] F. Heidler, W. Zischank, Z. Flisowski, C. Bouquegneau, and C.
Mazzetti, “Parameters of lightning current given in IEC 62305-background,
experience and outlook,” in International Conference on Lightning Protection,
no. June, Uppsala, pp. 1–22, 2008.
[63] V. Javor and P. D. Rancic “A Channel-Base Current Function for
Lightning Return-Stroke Modeling,” Transactions on Electromagnetic
Compatibility, vol. 53, no. 1, pp. 245–249, 2011.
NCS: Lê Quang Trung 121
[64] Khaled Elrodesly, Comparison Between Heidler Function And Te Pulse
Function For Modeling Te LightningReturn-Stroke Current, 2010.
NCS: Lê Quang Trung 122
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Quyen Huy Anh, Nguyen Manh Hung, Le Quang Trung, Ta Van Minh, “Advanced
Lightning Current Generators”, Science & Technology Development, vol 14, pp.1-7,
N0. K2-2011.
2. Anh Quyen Huy, Trung Le Quang, Thach Phan Chi, “”Risk assessment of damage
to telecommunication sites Due to lightning in typical areas in Vietnam”, Proceeding
of The 2nd International Conference on Green Technology and Sustainable
Development, pp. 360-365, 2014.
3. Quyen Huy Anh, Le Quang Trung and Phan Chi Thach, “Compare Different Recent
Methods and Propose Improved Method for Risk Assessment of Damages Due to
Lightning”: Lecture Note in Electrical Engineering 371, AETA Recent Advanceds in
Electrical Engineering and Related Sciences, Springer, pp.160-166, 2015.
4. Le Quang Trung, Quyen Huy Anh, Phan Chi Thach, “Risk Assessment of Damage
to Telecommunication Sites due to Lightning in Typical Areas in Vietnam by the
Improved Method”, International Journal of Engineering Research & Technology
(IJERT) Vol.4 Issue 08, pp.287-292, August 2015.
5. Le Quang Trung, Quyen Huy Anh, Phan Chi Thach, Hoang Thi Trang, “Factors
Influencing the Selection and Installation of Surge Protecter on Low-Voltage Power
Line”, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol.5
Issue 03, pp. 102-109, March 2016.
6. Le Quang Trung, Quyen Huy Anh, Phan Chi Thach, “Risk Assessment of Damage
to Television and Radio Station due to Lightning”, Journal of Science & Technology
technical University, pp. 7-12, N0.114/2016.
7. Le Quang Trung, Quyen Huy Anh, Dinh Thi Ngoan, “Building the surge generator
model and the multilayer varistor model according to the international standard”,
Journal of Technical Education Science HCMC University of Technology and
Education, pp. 32-39, N0.41 (03/2017).
NCS: Lê Quang Trung 123
8. Le Quang Trung, Quyen Huy Anh, Vu Phan Tu, “Surge Protector on the Power
Lines, Considering the Influenced Factor”, IEEE International Conference on System
Science and Engineering (ICSSE), pp.129-133, 2017.
9. Quyen Huy Anh, Le Quang Trung, “Selection Guilde for Low voltage Surge
Protection”, International Journal of Engineering Research & Technology, (IJERT),
Vol.6 Issue 10, pp. 23-27, October 2017.
10. Le Quang Trung, Quyen Huy Anh, “Total solution of surge protection on power
line for telecommunication site”, The 4th International Conference on Green
Technology and Sustainable Development (GTSD), pp. 100-104, 2018
11. Quyen Huy Anh, Le Quang Trung, “Nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét”, Đê tài
nghiên cưu khoa học câp trường trọng điêm, ma đê tài T2014-02-TĐ, 2014.
12. Quyen Huy Anh, Le Quang Trung, “”Phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại
do sét” Đê tài nghiên cưu khoa học câp trường trọng điêm, ma đê tài T2016-37-TĐ,
2016.
NCS: Lê Quang Trung 124
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Các hệ số tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn
IEC-62305
Bang 1: Hệ số vị trí CD cho cấu trúc
Liên quan đên vị trí CD
Cấu trúc được bao quanh bởi những đối tượng cao hơn 0,25
Cấu trúc được bao quanh bởi những đối tượng cùng chiều cao hoặc thấp
hơn 0,5
Cấu trúc bị cô lập hay không có những đối tượng khác trong vùng lân
cận 1
Cấu trúc trên đỉnh đồi hay trên go đất cao 2
Bang 2: Giá trị xác suất PTA do sét đánh vào cấu trúc gây ảnh hưởng
đến sự sống hay điện giật
Biện pháp bao vệ bổ sung PTA
Không có biện pháp bảo vệ 1
Những cảnh báo đề phong 10-1
Ap dụng các biện pháp cách ly về điện 10-2
Lưới đẳng thế 10-2
Khung toa nhà được sử dụng như là hệ thống dẫn dong sét 0
Bang 3: Giá trị xác suất PB phụ thuộc vào cấp độ hệ thống bảo vệ chống sét
Đặc điểm của cấu trúc Cấp độ LPS PB
Cấu trúc không được bảo vệ bởi LPS - 1
Cấu trúc được bảo vệ bởi LPS
I 0,2
II 0,1
III 0,05
IV 0,02
Bang 4: Giá trị PSPD theo cấp độ bảo vệ
LPL PSPD
Không có phối hợp các hệ thống SPD 1
III-IV 0,05
II 0,02
I 0,01
NCS: Lê Quang Trung 125
Bang 5: Giá trị CLD và CLI phụ thuộc biện pháp bảo vệ nối đất và điều kiện cách ly
Dạng bao vệ bên ngoài đường dây Sự kêt nối ở điểm đầu vào CLD CLI
Đường dây trên không không bảo vệ Không xác định 1 1
Đường dây đi ngầm không bảo vệ Không xác định 1 1
Đường dây điện với nhiều điểm nối
đất trung tính Bình thường 1 0,2
Đường dây (điện hoặc cáp viễn
thông) đi ngầm có bảo vệ.
Bảo vệ không được liên kết tới
cùng một điểm kết nối với thiết
bị
1 0,3
Đường dây (điện hoặc cáp viễn
thông) trên không có bảo vệ.
Bảo vệ không được liên kết tới
cùng một điểm kết nối với thiết
bị
1 0,1
Đường dây (điện hoặc cáp viễn
thông) đi ngầm có bảo vệ.
Bảo vệ được liên kết tới cùng
một điểm kết nối với thiết bị 1 0
Đường dây (điện hoặc cáp viễn
thông) trên không có bảo vệ.
Bảo vệ được liên kết tới cùng
một điểm kết nối với thiết bị 1 0
Dây bảo vệ chống sét, cáp bảo vệ
chống sét, vật dẫn kim loại
Bảo vệ được liên kết tới cùng
một điểm kết nối với thiết bị 0 0
Bất kì dạng nào Cách ly theo tiêu chuẩn IEC
62305-4 [2] 0 0
Bang 6: Hệ số lắp đặt đường dây Cl
Tuyên dây Cl
Trên không 1
Đi ngầm 0,5
Bang 7: Hệ số cho dạng đường dây CT
Sự lắp đặt CT
Đường dây điện hạ thế, cáp viễn thông, cáp truyền dữ liệu 1
Đường dây cao thế 0,2
Bang 8: Hệ số môi trường đường dây CE
Môi trường CE
Vùng nông thôn 1
Vùng ngoại ô 0,5
Vùng đô thị 0,1
NCS: Lê Quang Trung 126
Vùng đô thị với những tóa nhà cao hơn 20m 0,01
Bang 9: Giá trị PTU do sét đánh vào đường dây gây nguy hiểm tới sự sống do điện
áp tiếp xúc
Biện pháp bao vệ PTU
Không áp dụng các biện pháp bảo vệ 1
Những lưu ý cảnh báo 10-1
Sự cách ly về điện 10-2
Những biện pháp bảo vệ vật lý 0
Bang 10: Giá trị PEB phụ thuộc cấp độ bảo vệ chống sét cùng với những SPD được
thiết kế
LPL PEB
Không có lắp đặt SPD 1
III – IV 0,05
II 0,02
I 0,01
Bang 11: Giá trị xác suất PLD phụ thuộc điện trở RS của vỏ cáp và điện áp chịu
xung của thiết bị
Loại
đường
dây
Định tuyên đường dây, che chắn và những
điều kiện liên kêt
Điện áp chịu xung Uw
(kV)
1 1,5 2,5 4 6
Đường
dây điện
hoặc
cáp viễn
thông
Đường dây trên không hay đi ngầm không có
che chắn hoặc có che chắn nhưng phần che
chắn không được liên kết với thiết bị
1 1 1 1 1
Đường dây trên
không hay đi ngầm có
che chắn và được liên
kết với những liên kết
ở thiết bị
5Ω/km < RS < 20
Ω/km 1 1 0,95 0,9 0,8
1Ω/km < RS < 5Ω/km 0,9 0,8 0,6 0,3 0,1
RS < 1 Ω/km 0,6 0,4 0,2 0,04 0,02
NCS: Lê Quang Trung 127
Bang 12: Giá trị xác suất PLI phụ thuộc vào loại đường dây và điện áp chịu xung
UW của thiết bị
Loại đường dây Điện áp chịu xung UW (kV)
1 1,5 4 6
Đường dây điện 1 0,6 0,3 0,1
Đường dây viễn thông 1 0,5 0,2 0,04
Bang 13: Giá trị trung bình điển hình của LT, LF, LO cho dạng tổn thất L1
Dạng thiệt hại Giá trị tổn thất tiêu biểu Dạng cấu trúc
D1
Thiệt hại về con
người
LT 10-2 Tất cả các dạng cấu trúc
D2
Thiệt hại vật chất LF
10-1 Rủi ro phát nổ
10-1 Giải trí công cộng, nhà thờ, viện bảo tàn
5×10-2 Bệnh viện, khách sạn, trường học, công
trình dân dụng
2×10-2 Công nghiệp, thương mại
10-2 Những công trình khác.
D3
Những sự cố hệ
thống bên trong
LO
10-1 Rủi ro phát nổ
10-2 Khu vực chăm sóc đặc biệt hay khối điều
hành bệnh viện.
10-3 Những phần khác của bệnh viện.
Bang 14: Hệ số suy giảm rt phụ thuộc dạng vật liệu bề mặt đất hay sàn
Dạng bề mặt rt
Bê tông 10-2
Đá hoa cương, gạch ceramic 10-3
Sỏi, thảm 10-4
Nhựa đường, gỗ 10-5
Bang 15: Hệ số suy giảm rp phụ thuộc những biện pháp được trang bị
để làm giảm hậu quả thiệt hại do cháy
Những biện pháp cung cấp rp
Không có 1
Bình chữa cháy; voi nước cứu hỏa; lối thoát hiểm; có lắp đặt các hệ thống
cứu hỏa bằng tay; hệ thống cảnh báo cháy bằng tay. 0,5
Có lắp đặt các hệ thống chữa cháy tự động; hệ thống cảnh báo cháy tự động. 0,2
NCS: Lê Quang Trung 128
Bang 16: Hệ số suy giảm rf phụ thuộc rủi ro cháy nổ của cấu trúc
Rủi ro Số lượng rủi ro rf
Cháy
Cao 10-1
Bình thường 10-2
Thấp 10-3
Phát nổ hay cháy Bình thường 0
Bang 17: Hệ số gia tăng hZ liên quan đến số lượng tổn thất
do những nguy hiểm đặt biệt
Dạng nguy hiểm đặc biệt hz
Không có nguy hiểm đặc biệt 1
Mức độ hoản sợ thấp (ví dụ: số người không lớn hơn 100) 2
Mức độ hoản sợ trung bình (ví dụ: cấu trúc thiết kế phục vụ cho mục đích
văn hóa hay những sự kiện thể thao với số lượng người tham gia từ 100-
1000 người)
5
Mức độ hoản sợ cao (ví dụ: cấu trúc thiết kế phục vụ cho mục đích văn hóa
hay những sự kiện thể thao với số lượng người tham gia lớn hơn 1000
người)
10
Bang 18: Giá trị trung bình tiêu biểu LF và LO cho dạng tổn thất L2
Dạng thiệt hại Giá trị tổn thất tiêu biểu Loại dịch vụ
D2
Thiệt hại vật chất LF
10-1 Gas, nước, điện
10-2 TV, đường dây viễn thông
D3
Sự cố hệ thống bên trong LO
10-2 Gas, nước, điện
10-3 TV, đường dây viễn thông
Bang 19: Giá trị tiêu biểu LF cho dạng thiệt hại L3
Dạng thiệt hại Giá trị tổn thất tiêu biểu Loại công trinh
D2
Thiệt hại vật chất LF 10-1 Viện bảo tàn, nhà triển lãm
NCS: Lê Quang Trung 129
Bang 20: Giá trị tiêu biểu của LT, LF, LO cho dạng thiệt hại L4
Dạng thiệt hại Giá trị tổn thất tiêu
biểu Loại cấu trúc
D1
Tổn thương do điện
giật
LT 10-2 Tất cả các loại cấu trúc nơi mà có các
loại vật nuôi
D2
Thiệt hại vật chất LF
1 Rủi ro phát nổ
0,5 Bệnh viện, viện bảo tàng, công
nghiệp, nông nghiệp
0,2
Khác sạn, trường học, văn phong,
nhà thờ, giải trí công cộng, thương
mại
10-1 Những loại khác
D3
Sự cố các hệ thống bên
trong
LO
10-1 Rủi ro phát nổ
10-2 Bệnh viện, viện bảo tàng, công
nghiệp, nông nghiệp
10-3
Khác sạn, trường học, văn phong,
nhà thờ, giải trí công cộng, thương
mại
10-4 Những loại khác
Bang 21: Những nguồn thiệt hại, dạng thiệt hại và những dạng tổn thất
theo vị trí sét đánh
Sét đánh Công trình
Vi tri set đanh Nguôn thiêt hai Dang thiêt hai Dang tôn thât
Sét đánh trực tiếp vào công
trình S1
D1
D2
D3
L1, L4a
L1, L2, L3, L4
L1b, L2, L4
Sét đánh gần công trình S2 D3 L1b, L2, L4
Sét đánh trực tiếp vào những
đường dây dịch vụ kết nối
đến công trình
S3
D1
D2
D3
L1, L4a
L1, L2, L3, L4
L1b, L2, L4
Sét đánh gần những đường
dây dịch vụ kết nối đến công
trình
S4 D3 L1b, L2, L4
a Những nơi có thể bị thiệt hại các loại vật nuôi. b Những công trình với rủi ro phát nổ, bệnh viện hay những công trình khác với những sự cố
hệ thống bên trong ngay lập tức có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người.
NCS: Lê Quang Trung 130
Bang 22: Những thành phần rủi ro tương ứng với mỗi dạng thiệt hại
Nguồn thiệt
hại
Sét đánh vào
công trình
S1
Sét đánh
gần công
trình
S2
Sét đánh vào
đường dây dịch vụ
kêt nối đên công
trình
S3
Sét đánh gần
đường dây dịch vụ
kêt nối đên công
trình
S4
Thành phần
rủi ro RA RB RC RM RU RV RW RZ
Rủi ro cho
mỗi dạng tổn
thất
R1
R2
R3
R4
*
*(b)
*
*
*
*
* (a)
*
*
* (a)
*
*
*
*(b)
*
*
*
*
*(a)
*
*
*(a)
*
*
(a) Cho những công trình với rủi ro phát nổ, hay bệnh viện với những sự cố hệ thống bên trong
ngay lập tức có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người.
(b) Cho những tài sản, những nơi mà những vật nuôi có thể bị thiệt hại.
Bang 23: Giá trị rủi ro chấp nhận được
Dạng tổn thất RT
L1 Tổn thất về con người 10-5
L2 Tổn thất về dịch vụ công cộng 10-3
L3 Tổn thất về di sản văn hóa 10-4
NCS: Lê Quang Trung 131
Bang 24: Những thành phần rủi ro cho công trình theo
những dạng thiệt hại và những nguồn thiệt hại khác nhau
Thiệt hại
Nguồn thiệt hại
S1
Sét đánh trực
tiêp vào công
trình
S2
Sét đánh gần
công trình
S3
Sét đánh trực tiêp
vào những đường
dây dịch vụ liên kêt
đên công trinh
S4
Sét đánh gần
những đường
dây dịch vụ
liên kêt đên
công trình
D1
Thiệt hại liên quan
đến sinh vật sống
do điện giật
RA = ND.PA .LA RU = NL .PU.LU
D2
Thiệt hại vật chất RB = ND.PB.LB RV = NL .PV .LV
D3
Thiệt hại trong
những hệ thống
điện, điện tử
RC = ND.PC.LC RM= NM.PM .LM RW = NL.PW .LW RZ = Nl .PZ .LZ
Bang 25: Dạng tổn thất L1: giá trị tổn thất cho mỗi vùng
Dạng thiệt hại Tổn thất tiêu biểu
D1 LA = rt. LT. nz/nt. tz/8760
D2 LU = rt. LT. nz/nt. tz/8760
D3 LB = LV = rp. rf . hz .LF. nz/nt. tz/8760
D4 LC = LM = LW = LZ = LO .nz/nt. tz/8760
Bang 26: Dạng tổn thất L2 - Giá trị tổn thất cho mỗi vùng
Dạng thiệt hại Tổn thất tiêu biểu
D2 LB = LV = rp.rf.LF .nz/ nt
D3 LC = LM = LW = LZ = LO .nz/ nt
Bang 27: Dạng thiệt hại L3 – giá trị tổn thất cho mỗi vùng
Dạng thiệt hại Giá trị tổn thất tiêu biểu
D2
Thiệt hại vật chất LB = LV = rp. rf . LF . cz/ ct
NCS: Lê Quang Trung 132
Bang 28: Dạng thiệt hại L4 – giá trị tổn thất cho mỗi vùng
Dạng thiệt hại Tổn thất tiêu biểu
D1 LA = rt . LT . ca/ct
D1 LU = rt . LT . ca/ct
D2 LB = LV = rp . rt . LF . (ca + cb + cc + cs)/ct
D3 LC = LM = LW = LZ = LO . cs/ct
Bang 29: Những giá trị rủi ro chấp nhận được (Ra) tiêu biểu
Dạng thiệt hại Ra
Con người 10-5
Dịch vụ công cộng 10-3
Di sản văn hóa 10-3
NCS: Lê Quang Trung 133
Phụ lục 2: Các hệ số tính toán đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn
AS/NZS 1768
Bang 1: Hiệu quả bảo vệ của hệ thống bảo vệ chống sét cho cấu trúc E
Cấp độ bao vệ chống sét E
I 98%
II 95%
III 90%
IV 80%
Không được trang bị hệ thống bảo vệ chống sét 0
Bang 2: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng vật liệu xây dựng cấu trúc Ps
Dạng vật liệu xây dựng cấu trúc Ps
Gạch, gỗ hoặc bằng kim loại nhưng không liên tục 1
Kết cấu liên tục bằng bê tông cốt thép 0,2
Kết cấu hoàn toàn bằng kim loại 0,01
Bang 3: Xác suất phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng bảo vệ đường dây bên trong pi
Dạng bao vệ đường dây bên trong Pi
Không có che chắn 1
Có che chắn liên tục 0,1
Bang 4: Hệ số suy giảm cho biện pháp bảo vệ phong cháy, chữa cháy
Biện pháp bao vệ phòng cháy, chữa cháy kf
Không có biện pháp bảo vệ phong cháy, chữa cháy 1
Bình chữa cháy, voi nước chữa cháy, lắp đặt những báo động cháy
bằng tay, lắp đặt thiết bị cứu hỏa vận hành bằng tay 0,08
Có lối thoát hiểm được bảo vệ, tự động cảnh báo bảo vệ khỏi quá
áp, hệ thống chữa cháy tự động, thời gian thoát hiểm thấp hơn 10
phút
0,6
NCS: Lê Quang Trung 134
Bang 5: Xác suất sét đánh gây ra phóng điện nguy hiểm dẫn đến cháy nổ
Mức độ rủi ro xay ra cháy, nổ Pf
Rủi ro cao về phát nổ 1
Rủi ro nghiêm trọng về cháy (mái công trình được xây dựng bằng
vật liệu dễ cháy, ví dụ: nhà mái tranh) 0,1
Rủi ro cháy ở mức trung bình (công trình được xây dựng bằng
vật liệu dễ cháy như gỗ) 0,01
Rủi ro cháy ở mức thấp (công trình được xây dựng bằng bê tông
cốt thép) 0,001
Rủi ro về cháy có thể được bỏ qua (công trình được xây dựng
hoàn toàn bằng kim loại) 0
Bang 6: Hệ số suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào thiết bị k3
Tinh trạng lắp đặt thiêt bị bao vệ xung ở ngo vào thiêt bị k3
Có lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào 0,01
Không có lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào 1
Bang 7: Hệ số suy giảm cho thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào đường dây dịch vụ k5
Tinh trạng lắp đặt thiêt bị bao vệ xung ở
ngo vào đường dây dịch vụ k5
Có lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào 0,01
Không có lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở ngo vào 1
NCS: Lê Quang Trung 135
Phụ lục 3: Các bước tính toán rủi ro thiệt hai do sét cho cấu trúc theo tiêu chuẩn IEC-62305 và theo phương pháp
cải tiến
THÔNG SỐ
TÍNH TOÁN RUI RO THIỆT HAI DO
SET CHO CẤU TRUC THEO TIÊU
CHUÂN IEC 62305-2 [1]
TÍNH TOÁN RUI RO THIỆT HAI DO
SET CHO CẤU TRUC THEO TIÊU
CHUÂN IEC 62305-2 CẢI TIẾN
Tính toán các vùng rủi ro
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực
tiếp vào cấu trúc (m2)
2
2
. 2.(3. ).( ) .(3. )
20.15 2.(3.35).(20 15) .(3.35)
42268,5
DA LW H L W H
2
2
. 2.(3. ).( ) .(3. )
20.15 2.(3.35).(20 15) .(3.35)
42268,5
DA LW H L W H
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần
cấu trúc (m2)
2
2
2.500.( ) .500
2.500.(20 15) .500 820000
MA L W
2
2
2.500.( ) .500
2.500.(20 15) .500 820000
MA L W
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực
tiếp vào đường dây điện cấp
nguồn (m2) / 40. 40.200 8000L P PA L / 40. 40.200 8000L P PA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực
tiếp vào đường dây viễn thông
(m2) / 40. 40.1000 40000L T TA L / 40. 40.1000 40000L T TA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần
đường dây điện cấp nguồn (m2) 5
/ 4000. 4000.200 8.10l P PA L 5
/ 4000. 4000.200 8.10l P PA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần
đường dây viễn thông (m2) 6
/ 4000. 4000.1000 4.10l T TA L 6
/ 4000. 4000.1000 4.10l T TA L
Số lần sét đánh vào các khu vực rủi ro trong năm
Số lần sét đánh trực tiếp vào cấu
trúc (lần/km2/năm)
6 6. . .10 12.42268,5.1.10
0,507
D g D DN N A C
6 6. . .10 12.42268,5.1.10
0,507
D g D DN N A C
Số lần sét đánh gần cấu trúc 6 6. .10 12.820000.10 9,84M g MN N A 6 6. .10 12.820000.10 9,84M g MN N A
NCS: Lê Quang Trung 136
(lần/km2/năm)
Số lần sét đánh trực tiếp vào
đường dây điện cấp nguồn
(lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6
. . . . .10
12.8000.1.1.1.10 0,096
L P g L P l P E P T PN N A C C C
6
/ / / / /
6 3
. . . . .10
12.8000.1.0,056.1.10 5,376.10
L P g L P l P E P T PN N A C C C
0,6 3
/
0,6 3
( 28. ).(1 ).10
(2 28.5,5 ).(1 0,3).10 0,056
E P fC b h s
Số lần sét đánh trực tiếp vào
đường dây viễn thông
(lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6
. . . . .10
12.40000.0,5.1.1.10 0,24
L T g L T l T E T T TN N A C C C
6
/ / / / /
6
. . . . .10
12.40000.0,5.1.1.10 0,24
L T g L T l T E T T TN N A C C C
Số lần sét đánh gần đường dây
điện cấp nguồn (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
5 6
. . . . .10
12.8.10 .1.1.1.10 9,6
l P g l P l P E P T PN N A C C C
6
/ / / / /
5 6
. . . . .10
12.8.10 .1.0,056.1.10 0,5376
l P g l P l P E P T PN N A C C C
0,6 3
/
0,6 3
( 28. ).(1 ).10
(2 28.5,5 ).(1 0,3).10 0,056
E P fC b h s
Số lần sét đánh gần đường dây
viễn thông (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6 6
. . . . .10
12.4.10 .0,5.1.1.10 24
l T g l T l T E T T TN N A C C C
6
/ / / / /
6 6
. . . . .10
12.4.10 .0,5.1.1.10 24
l T g l T l T E T T TN N A C C C
Rủi ro thiệt hại về con người R1
Những giá trị tổn thất L
( nZ = nt = 100; tz = 8760)
_1 _1
3 2 5
. . / . / 8760
10 .10 .100 /100.8760 / 8760 10
A U t T z t zL L r L n n t
_1 _1
3 2
5
. . . . / . / 8760
1.10 .2.2.10 .100 /100.8760 / 8760
4.10
B V p f z F z t zL L r r h L n n t
_1 _1
3 2 5
. . / . / 8760
10 .10 .100 /100.8760 / 8760 10
A U t T z t zL L r L n n t
_1 _1
3 2
5
. . . . / . / 8760
1.10 .2.2.10 .100 /100.8760 / 8760
4.10
B V p f z F z t zL L r r h L n n t
Rủi ro tổn thương về con người
do điện giật
5 6
_1 _1. . 0,507.1.10 0,507.10A D A AR N P L
Với: . 1.1 1A TA BP P P
_1 _1
5 8
. .
0,507.0,002.10 1,014.10
A D A AR N P L
Với: 1. . 1.0,01.0,2 0,002A h sP k P P
NCS: Lê Quang Trung 137
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi
sét đánh trực tiếp vào cấu trúc
_1 _1
5 5
. .
0,507.1.4.10 2,028.10
B D B BR N P L
_1 _1
5 5
. .
0,507.1.4.10 2,028.10
B D B BR N P L
Rủi ro gây ra khi sét đánh trực
tiếp vào đường dây điện cấp
nguồn
5
/ _1 / / _1
7
. . 0,096.10 .1
9,6.10
U P L P U P UR N P L
Với: / /. . . 1.1.1.1 1U TU EB LD P LD PP P P P C
3 5
/ _1 / / _1
8
. . 5,376.10 .1.10
5,376.10
U P L P U P UR N P L
/ /. . . 1.1.1.1 1U TU EB LD P LD PP P P P C
Rủi ro gây ra khi sét đánh trực
tiếp vào đường dây viễn thông
/ _1 / / _1
5 6
. .
0, 24.1.10 2,4.10
U T L T U T UR N P L
Với: / / /. . . 1.1.1.1 1U T TU EB LD T LD TP P P P C
5 6
/ _1 / / _1. . 0,24.1.10 2,4.10U T L T U T UR N P L
Với: / / /. . . 1.1.1.1 1U T TU EB LD T LD TP P P P C
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi
sét đánh trực tiếp vào đường dây
nguồn
/ _1 / / _1
5 6
. .
0,096.1.4.10 3,84.10
V P L P V P VR N P L
Với: / / /. . 1.1.1 1V P EB LD P LD PP P P C
3 5
/ _1 / / _1
7
. . 5,376.10 .1.4.10
2,15.10
V P L P V P VR N P L
/ / /. . 1.1.1 1V P EB LD P LD PP P P C
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi
sét đánh trực tiếp vào đường dây
viễn thông
/ _1 / / _1
5 6
. .
0, 24.1.4.10 9,6.10
V T L T V T VR N P L
Với: / / /. . 1.1.1 1V T EB LD T LD TP P P C
5 6
/ _1 / / _1. . 0,24.1.4.10 9,6.10V T L T V T VR N P L
/ / /. . 1.1.1 1V T EB LD T LD TP P P C
Rủi ro thiệt hại về con người R1
1 _1 _1 / _1 / _1 / _1
6 5 7
/ _1
6 6 6 5
0,507.10 2,028.10 9,6.10
2,4.10 3,84.10 9,6.10 3,75.10
A B U P U T V P
V T
R R R R R R
R
1 _1 _1 / _1 / _1 / _1 / _1
8 5 8 6
7 6 5
1,014.10 2,028.10 5,367.10 2,4.10
2,15.10 9,6.10 3,255.10
A B U P U T V P V TR R R R R R R
Rủi ro thiệt hại về kinh tê R4
Những giá trị tổn thất L
( nZ = nt =100; tz = 8760) 3 2 5
_ 4 _ 4 . . / 10 10 .1 10A U t T a tL L r L c c 3 2 5
_ 4 _ 4 . . / 10 .10 .1 10A U t T a tL L r L c c
NCS: Lê Quang Trung 138
_ 4 _ 4
3 4
. . .( ) /
1.10 .0,2.1 2.10
B V p f F a b c s tL L r r L C C C C c
_ 4 _ 4 _ 4 _ 4
2 2
. /
10 .1 10
C M W Z O s tL L L L L C c
_ 4 _ 4
3 4
. . .( ) /
1.10 .0,2.1 2.10
B V p f F a b c s tL L r r L C C C C c
_ 4 _ 4 _ 4 _ 4
2 2
. /
10 .1 10
C M W Z O s tL L L L L C c
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi
sét đánh trực tiếp vào cấu trúc
_ 4 _ 4
4 4
. .
0,507.1.2.10 1,014.10
B D B BR N P L
_ 4 _ 4
4 4
. .
0,507.1.2.10 1,014.10
B D B BR N P L
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống
bên trong khi sét đánh vào cấu
trúc
2 3
_ 4 _ 4. . 0,507.1.10 5,07.10C D C CR N P L
Với: . 1.1 1C SPD LDP P C
2 3
_ 4 _ 4. . 0,507.1.10 5,07.10C D C CR N P L
Với: . 1.1 1C SPD LDP P C
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống
bên trong khi sét đánh gần cấu
trúc
2
_ 4 _ 4. . 9,84.1.10 0,0984M M M MR N P L
Với: 1MP
2
_ 4 _ 4. . 9,84.1.10 0,0984M M M MR N P L
Với: 1MP
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi
sét đánh trực tiếp vào đường dây
nguồn
/ _ 4 / _ 4
4 5
. .
0,096.1.2.10 1,92.10
V P L P V VR N P L
Với: PV/P = PEB . PLD/P .CLD/P.noh=1.1.1.1=1
3 4
/ _ 4 / _ 4
6
. . 5,376.10 .1.2.10
1,075.10
V P L P V VR N P L
Với: PV/P = PEB . PLD/P .CLD/P.noh=1.1.1.1=1
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi
sét đánh trực tiếp vào đường dây
viễn thông
/ _ 4 / _ 4
4 5
. .
0, 24.1.2.10 4,8.10
V T L T V VR N P L
Với: PV/T = PEB . PLD/T .CLD/T.nug=1.1.1.1=1
4 5
/ _ 4 / _ 4. . 0,24.1.2.10 4,8.10V T L T V VR N P L
Với: PV/T = PEB . PLD/T .CLD/T.nug=1.1.1.1=1
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống
bên trong khi sét đánh vào đường
dây điện cấp nguồn
/ _ 4 / / _ 4
2 4
. .
0,096.1.10 9,6.10
W P L p W P WR N P L
Với: / / / /. . 1.1.1 1W P SPD P LD P LD PP P P C
3 2
/ _ 4 / / _ 4
5
. . 5,376.10 .1.10
5,376.10
W P L p W P WR N P L
Với: / / / /. . . 1.1.1 1W P SPD P LD P LD P ohP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống
bên trong khi sét đánh vào đường
dây viễn thông
/ _ 4 / / _ 4
2 3
. .
0, 24.1.10 2,4.10
W T L T W T WR N P L
2 3
/ _ 4 / / _ 4. . 0,24.1.10 2,4.10W T L T W T WR N P L
NCS: Lê Quang Trung 139
Với: / / / /. . 1.1.1 1W T SPD T LD T LD TP P P C Với: / / / /. . . 1.1.1.1 1W T SPD T LD T LD T ugP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống
bên trong khi sét đánh gần đường
dây điện cấp nguồn
/ _ 4 / / _ 4
2
. .
9,6.0,3.10 0,0288
Z P l P Z P ZR N P L
Với:
/ / / /. . 1.0,3.1 0,3Z P SPD P LI P LI PP P P C
2
/ _ 4 / / _ 4
3
. . 0,5376.0,3.10
1,612.10
Z P l P Z P ZR N P L
Với:
/ / / /. . . 1.0,3.1.1 0,3Z P SPD P LI P LI P ohP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống
bên trong khi sét đánh gần đường
dây viễn thông đi vào cấu trúc
2
/ _ 4 / / _ 4. . 24.0,5.10 0,12Z T l T Z T ZR N P L
Với:
/ / / /. . 1.0,5.1 0,5Z T SPD T LI T LI TP P P C
2
/ _ 4 / / _ 4. . 24.0,5.10 0,12Z T l T Z T ZR N P L
Với:
/ / / /. . . 1.0,5.1.1 0,5Z T SPD T LI T LI T ugP P P C n
Rủi ro thiệt hại về kinh tế R4
4 _ 4 _ 4 _ 4 / _ 4 / _ 4 / _ 4
/ _ 4 / _ 4 / _ 4
4 3 5
5 4 3
1,014.10 5,07.10 0,0984 1,92.10
4,8.10 9,6.10 2,4.10
0,0288 0,12 0,255
B C M V P V T W P
W T Z P Z T
R R R R R R R
R R R
4 _ 4 _ 4 _ 4 / _ 4 / _ 4 / _ 4
/ _ 4 / _ 4 / _ 4
4 3 6
5 5 3 3
1,014.10 5,07.10 0,098 1,075.10
4,8.10 5,376.10 2,4.10 1,612.10
0,12 0,227
B C M V P V T W P
W T Z P Z T
R R R R R R R
R R R
NCS: Lê Quang Trung 140
Phụ lục 4: Chương trình tính toán các dạng xung dong dùng phương trình
Heidler dưới dạng file.m
clear
Tds=[10; 1; 4; 8];
Ts= [350; 5; 10; 20];
l=length(Tds);
a=0.1; b=0.9; KQ=[];
for h=1:l
tds=Tds(h); ts=Ts(h);
tr=tds*10^-6; td=ts*10^-6;tc=2*td;
a1=1.88*tr; %to1=1,88.t_dt
a2=(td-tr)/log(2);%to2=t2/log(2)
phi=(a1/a2)*(10*a2/a1)^(1/10);
phi=exp(phi);
phi2=1/phi;
phi_a=phi2
t=tr/1.25;
tt=a*t/(b-a);
T=[0:0.1e-6:tc];
n=size(T); n=n(2);
Y=[];
for k=1:n
t=T(k);
ks=t/a1;
y=((ks^10)*exp(-t/a2))/((ks^10)+1);
Y=[Y,y];
end
Y=Y*phi; %tính µ
%%%%%%%%%%%%%%%%plot(T,Y)
[ymax,m]=max(Y); % tìm gia tri lon nhat cua ham so
tm=m*0.1; % tm la thoi gian tai do ham so cuc dai
% --------------------------------------------
ya=0.1*ymax; yb=0.9*ymax;yc=0.5*ymax;
SY=Y(1:m);
YT=abs(SY-ya);
[y1,m1]=min(YT);t1=m1*1e-7;
YT=abs(SY-yb);
[y9,m9]=min(YT);t9=m9*1e-7;
SY=Y(m:n);
YT=abs(SY-yc);
[y5,m5]=min(YT); m5=m5+m; t5=m5*1e-7;
ta=1.25*(t9-t1); tb=t5-t1+0.1*ta;
%--------------tinh sai so------------------------
NCS: Lê Quang Trung 141
trmin=tr*0.9; trmax= tr*1.1;
tdmin=td*0.9; tdmax= td*1.1;
if (trmin>ta)
er1= trmin -ta;
elseif (trmax < ta)
er1= ta- trmax ;
else
er1= 0;
end
if (tdmin>tb)
er2= tdmin -tb;
elseif (tdmax < tb)
er2= tb - tdmax;
else
er2= 0;
end
er= er1+er2;
per1= abs(100-ta*100/tr)%abs(ta-tr)/tr
per2= abs(100-tb*100/td)%abs(tb-td)/td
tam=[tds,ts,a1,a2,phi_a,ta,tb,per1,per2];
KQ=[KQ;tam]
end
NCS: Lê Quang Trung 142
Phụ lục 5: Chương trình tính toán các dạng xung dong dùng phương trình
Heidler sau khi hiệu chỉnh dưới dạng file.m
clear
Tds=[10; 1; 4; 8];
Ts= [350; 5; 10; 20];
%Tds=[1];
%Ts= [5];
Im=3000;
l=length(Tds);
a=0.1; b=0.9; KQ=[];
for h=1:l
tds=Tds(h); ts=Ts(h);
a1=1.88*tds;
a2=(ts-tds)/log(2);%a2=(td-tr)/log(2)%
[er1,per1,ph1]=fu_error1(a1,a2,tds,ts);
if (er1~=0)
while (er1~=0)
a1=1.1*a1;a2=0.9*a2;
[er1,per1,ph1]=fu_error1(a1,a2,tds,ts);
end
end
A1=a1; A2=a2;
a1=1.05*a1; a2=0.95*a2;
[er2,per2,ph2]=fu_error1(a1,a2,tds,ts);
while (per1>=per2)
A1=a1; A2=a2;
a1=1.05*a1; a2=0.95*a2;
[er,per,ph]=fu_error1(a1,a2,tds,ts);
per1=per2; per2=per;
end
tr=tds*10^-6; td=ts*10^-6;tc=2*td;
a1=A1*10^-6;
a2=A2*10^-6;
%phi=(a1/a2)*(10*a2/a1)^0.1;
%phi=exp(phi)
t=tr/1.25;
tt=a*t/(b-a);
T=[0:0.1e-6:tc];
n=size(T); n=n(2);
Y=[];
NCS: Lê Quang Trung 143
for k=1:n
t=T(k);
ks=t/a1;
y=((ks^10)*exp(-t/a2))/((ks^10)+1);
Y=[Y,y];
end
[ymax,m]=max(Y); % y max la gia tri lon nhat cua ham
so
phi= ymax;
tm=m*0.1; % tm la thoi gian tai do ham so cuc tai
% end
ya=0.1*ymax; yb=0.9*ymax;yc=0.5*ymax;
SY=Y(1:m);
YT=abs(SY-ya);
[y1,m1]=min(YT);t1=m1*1e-7;
YT=abs(SY-yb);
[y9,m9]=min(YT);t9=m9*1e-7;
SY=Y(m:n);
YT=abs(SY-yc);
[y5,m5]=min(YT); m5=m5+m; t5=m5*1e-7;
ta=1.25*(t9-t1); tb=t5-t1+0.1*ta;
%_________________________________________________
%--------------tinh sai so------------------------
trmin=tr*0.9; trmax= tr*1.1;
tdmin=td*0.9; tdmax= td*1.1;
if (trmin>ta)
er1= trmin -ta;
elseif (trmax < ta)
er1= ta- trmax ;
else
er1= 0;
end
if (tdmin>tb)
er2= tdmin -tb;
elseif (tdmax < tb)
er2= tb - tdmax;
else
er2= 0;
end
er= er1+er2;
per1= abs(100-ta*100/tr)%abs(ta-tr)/tr
per2= abs(100-tb*100/td)%abs(tb-td)/td
tam=[tds,ts,a1,a2,ta,tb,per1,per2];
KQ=[KQ;tam]
NCS: Lê Quang Trung 145
Phụ lục 6: Chương trình con Matlab tính sai số cho các dạng xung dòng
dùng phương trình Heidler dưới dạng file.m
function [ er,per,ph ] = fu_error1( a1,a2,tds,ts )
%UNTITLED4 Summary of this function goes here
% Detailed explanation goes here
% nhan xet: a1 tang ==> ta, tb tang, va nguoc lai.
% nhan xet: a2 tang==> ta, tb tang nhung chu yeu la tb
va nguoc lai
%a3=0.5;
a=0.1; b=0.9;
tr=tds; td=ts;
t=tr/1.25;
tt=a*t/(b-a);tc=2*td;
T=[0:0.1:tc];
n=size(T); n=n(2);
Y=[];
for k=1:n
t=T(k);
ks=t/a1;
y=((ks^10)*exp(-t/a2))/((ks^10)+1);
Y=[Y,y];
end
%plot(T,Y)
[ymax,m]=max(Y); % y max la gia tri lon nhat cua ham so
tm=m*0.1; % tm la thoi gian tai do ham so cuc tai
% end
ya=0.1*ymax; yb=0.9*ymax;yc=0.5*ymax;
SY=Y(1:m);
YT=abs(SY-ya);
[y1,m1]=min(YT);t1=m1*0.1;
YT=abs(SY-yb);
[y9,m9]=min(YT);t9=m9*0.1;
SY=Y(m:n);
YT=abs(SY-yc);
[y5,m5]=min(YT); m5=m5+m; t5=m5*0.1;
ta=1.25*(t9-t1); tb=t5-t1+tt;
%_________________________________________________
ph=ymax;
%--------------tinh sai so------------------------
% if (7.2>ta)
% er1= 7.2 -ta;
% elseif (8.8 < ta)
% er1= ta -8.8;
NCS: Lê Quang Trung 146
% else
% er1= 0;
% end
%
% if (18>tb)
% er2= 18 -tb;
% elseif (22 < tb)
% er2= tb - 22;
% else
% er2= 0;
% end
% er= er1+er2;
trmin=tr*0.9; trmax= tr*1.1;
tdmin=td*0.9; tdmax= td*1.1;
if (trmin>ta)
er1= trmin -ta;
elseif (trmax < ta)
er1= ta- trmax ;
else
er1= 0;
end
if (tdmin>tb)
er2= tdmin -tb;
elseif (tdmax < tb)
er2= tb - tdmax;
else
er2= 0;
end
er= er1+er2;
%_________________________________________________
%--------------tinh sai so phan tram--------------
per= abs(ta-tr)/tr+abs(tb-td)/td;
end
NCS: Lê Quang Trung 147
Phụ lục 7: Chương trình truy xuất dữ liệu của mô hình máy phát xung
dong điện sét
a1=1.8*tds; a2=1.43*(ts-tds);
a=0.1; b=0.9;
tr=tds; td=ts;
t=tr/1.25;
tt=a*t/(b-a);tc=2*td;
T=[0:0.1:tc];
n=size(T); n=n(2);
Y=[];
for k=1:n
t=T(k);
ks=t/a1;
y=((ks^10)*exp(-t/a2))/((ks^10)+1);
Y=[Y,y];
end
[ymax,m]=max(Y);
tm=m*0.1;
ya=0.1*ymax; yb=0.9*ymax;yc=0.5*ymax;
SY=Y(1:m);
YT=abs(SY-ya);
[y1,m1]=min(YT);t1=m1*0.1;
YT=abs(SY-yb);
[y9,m9]=min(YT);t9=m9*0.1;
SY=Y(m:n);
YT=abs(SY-yc);
[y5,m5]=min(YT); m5=m5+m; t5=m5*0.1;
ta=1.25*(t9-t1); tb=t5-t1+tt;
ph1=ymax;
trmin=tr*0.9; trmax= tr*1.1;
tdmin=td*0.9; tdmax= td*1.1;
if (trmin>ta)
er1= trmin -ta;
elseif (trmax < ta)
er1= ta- trmax ;
else
er1= 0;
end
if (tdmin>tb)
er2= tdmin -tb;
elseif (tdmax < tb)
er2= tb - tdmax;
else
er2= 0;
NCS: Lê Quang Trung 148
end
er1= er1+er2;
per1= abs(ta-tr)/tr+abs(tb-td)/td;
if (er1~=0)
while (er1~=0)
a1=1.1*a1;a2=0.9*a2;
a=0.1; b=0.9;
tr=tds; td=ts;
t=tr/1.25;
tt=a*t/(b-a);tc=2*td;
T=[0:0.1:tc];
n=size(T); n=n(2);
Y=[];
for k=1:n
t=T(k);
ks=t/a1;
y=((ks^10)*exp(-t/a2))/((ks^10)+1);
Y=[Y,y];
end
[ymax,m]=max(Y);
tm=m*0.1;
ya=0.1*ymax; yb=0.9*ymax;yc=0.5*ymax;
SY=Y(1:m);
YT=abs(SY-ya);
[y1,m1]=min(YT);t1=m1*0.1;
YT=abs(SY-yb);
[y9,m9]=min(YT);t9=m9*0.1;
SY=Y(m:n);
YT=abs(SY-yc);
[y5,m5]=min(YT); m5=m5+m; t5=m5*0.1;
ta=1.25*(t9-t1); tb=t5-t1+tt;
ph1=ymax;
trmin=tr*0.9; trmax= tr*1.1;
tdmin=td*0.9; tdmax= td*1.1;
if (trmin>ta)
er1= trmin -ta;
elseif (trmax < ta)
er1= ta- trmax ;
else
er1= 0;
end
if (tdmin>tb)
er2= tdmin -tb;
NCS: Lê Quang Trung 149
elseif (tdmax < tb)
er2= tb - tdmax;
else
er2= 0;
end
er1= er1+er2;
per1= abs(ta-tr)/tr+abs(tb-td)/td;
end
end
A1=a1; A2=a2;
a1=1.05*a1; a2=0.95*a2;
a=0.1; b=0.9;
tr=tds; td=ts;
t=tr/1.25;
tt=a*t/(b-a);tc=2*td;
T=[0:0.1:tc];
n=size(T); n=n(2);
Y=[];
for k=1:n
t=T(k);
ks=t/a1;
y=((ks^10)*exp(-t/a2))/((ks^10)+1);
Y=[Y,y];
end
[ymax,m]=max(Y);
tm=m*0.1;
ya=0.1*ymax; yb=0.9*ymax;yc=0.5*ymax;
SY=Y(1:m);
YT=abs(SY-ya);
[y1,m1]=min(YT);t1=m1*0.1;
YT=abs(SY-yb);
[y9,m9]=min(YT);t9=m9*0.1;
SY=Y(m:n);
YT=abs(SY-yc);
[y5,m5]=min(YT); m5=m5+m; t5=m5*0.1;
ta=1.25*(t9-t1); tb=t5-t1+tt;
%_________________________________________________
ph2=ymax;
trmin=tr*0.9; trmax= tr*1.1;
tdmin=td*0.9; tdmax= td*1.1;
if (trmin>ta)
er1= trmin -ta;
elseif (trmax < ta)
er1= ta- trmax ;
else
NCS: Lê Quang Trung 150
er1= 0;
end
if (tdmin>tb)
er2= tdmin -tb;
elseif (tdmax < tb)
er2= tb - tdmax;
else
er2= 0;
end
er2= er1+er2;
per2= abs(ta-tr)/tr+abs(tb-td)/td;
while (per1>=per2)
A1=a1; A2=a2;
a1=1.05*a1; a2=0.95*a2;
a=0.1; b=0.9;
tr=tds; td=ts;
t=tr/1.25;
tt=a*t/(b-a);tc=2*td;
T=[0:0.1:tc];
n=size(T); n=n(2);
Y=[];
for k=1:n
t=T(k);
ks=t/a1;
y=((ks^10)*exp(-t/a2))/((ks^10)+1);
Y=[Y,y];
end
[ymax,m]=max(Y);
tm=m*0.1;
ya=0.1*ymax; yb=0.9*ymax;yc=0.5*ymax;
SY=Y(1:m);
YT=abs(SY-ya);
[y1,m1]=min(YT);t1=m1*0.1;
YT=abs(SY-yb);
[y9,m9]=min(YT);t9=m9*0.1;
SY=Y(m:n);
YT=abs(SY-yc);
[y5,m5]=min(YT); m5=m5+m; t5=m5*0.1;
ta=1.25*(t9-t1); tb=t5-t1+tt;
%_________________________________________________
ph=ymax;
trmin=tr*0.9; trmax= tr*1.1;
tdmin=td*0.9; tdmax= td*1.1;
if (trmin>ta)
NCS: Lê Quang Trung 151
er1= trmin -ta;
elseif (trmax < ta)
er1= ta- trmax ;
else
er1= 0;
end
if (tdmin>tb)
er2= tdmin -tb;
elseif (tdmax < tb)
er2= tb - tdmax;
else
er2= 0;
end
er= er1+er2;
%_________________________________________________
per= abs(ta-tr)/tr+abs(tb-td)/td;
per1=per2; per2=per;
end
a=0.1; b=0.9;
tc=2*ts;
t=tds/1.25;
tt=a*t/(b-a);
T=[0:0.1:tc];
n=size(T); n=n(2);
Y=[];
for k=1:n
t=T(k);
ks=t/A1;
y=((ks^10)*exp(-t/A2))/((ks^10)+1);
Y=[Y,y];
end
[ymax,m]=max(Y);
ph=ymax;
tm=m*0.1;
ya=0.1*ymax; yb=0.9*ymax;yc=0.5*ymax;
SY=Y(1:m);
YT=abs(SY-ya);
[y1,m1]=min(YT);t1=m1*0.1;
YT=abs(SY-yb);
[y9,m9]=min(YT);t9=m9*0.1;
SY=Y(m:n);
YT=abs(SY-yc);
[y5,m5]=min(YT); m5=m5+m; t5=m5*0.1;
ta=1.25*(t9-t1); tb=t5-t1+tt;
NCS: Lê Quang Trung 152
pr1= 100*abs(ta-tds)/tds;
pr2= 100*abs(tb-ts)/ts;
Im=Im*1000;
A1=A1*10^-6;
A2=A2*10^-6;
A1=1/A1;
A2=1/A2;
clc
NCS: Lê Quang Trung 153
Phụ lục 8: Chương trình truy xuất dữ liệu trong mô hình thiết bị chống sét
hạ áp
if T>85
Imax=(-2.5*T+312.5)*Imax/100;
if Imax<2.5
Imax=2.5
elseif (Imax>=2.5)&(Imax<3)
Imax=2.5
elseif (Imax>=3)&(Imax<4)
Imax=3.5
elseif (Imax>=4)&(Imax<5)
Imax=4.5
elseif (Imax>=5)&(Imax<6)
Imax=5.5
elseif (Imax>=6)&(Imax<6.9)
Imax=6.5
elseif (Imax>=6.9)&(Imax<7.7)
Imax=7.3
elseif (Imax>=7.7)&(Imax<12.3)
Imax=8
elseif (Imax>=12.3)&(Imax<21)
Imax=16.5
elseif (Imax>=21)&(Imax<29)
Imax=25
elseif (Imax>=29)&(Imax<36.3)
Imax=32.5
elseif (Imax>=36.3)&(Imax<47.5)
Imax=40
elseif (Imax>=47.5)&(Imax<62.5)
Imax=55
elseif (Imax>=62.5)&(Imax<77.5)
Imax=70
elseif (Imax>=77.5)&(Imax<92.5)
Imax=85
elseif 92.5<=Imax
Imax=100
else
end
end
R1=(100e-9)/N
R2=(100e6)/N
if (Vc==230)
if (Imax==2.5)
b1=2.6637804;b2=0.0323975;b3=-
0.0005318;b4=0.0060573;
NCS: Lê Quang Trung 154
L=(12e-9)/N;C=(230e-12)*N;
elseif (Imax==3.5)
b1=2.6602746;b2=0.0311468;b3=-
0.00053215;b4=0.00530105;
L=(12e-9)/N;C=(305e-12)*N;
elseif (Imax==4.5)
b1=2.6567688;b2=0.0298961;b3=-
0.0005325;b4=0.0045448;
L=(12e-9)/N;C=(380e-12)*N;
elseif (Imax==5.5)
b1=2.6530759;b2=0.02826065;b3=-
0.000565;b4=0.00432765;
L=(12e-9)/N;C=(560e-12)*N;
elseif (Imax==6.5)
b1=2.6493830;b2=0.0266252;b3=-
0.0005975;b4=0.0041105;
L=(12e-9)/N;C=(740e-12)*N;
elseif (Imax==7.3)
b1=2.64817695;b2=0.0261376;b3=-
0.0006024;b4=0.0043374;
L=(12.5e-9)/N;C=(750e-12)*N;
elseif (Imax==8)
b1=2.6469709;b2=0.025650;b3=-
0.0006073;b4=0.0045643;
L=(13e-9)/N;C=(760e-12)*N;
elseif (Imax==16.5)
b1=2.64331115;b2=0.02533375;b3=-
0.00049625;b4=0.00407545;
L=(16.5e-9)/N;C=(505e-12)*N;
elseif (Imax==25)
b1=2.6396514;b2=0.0250175;b3=-
0.0003852;b4=0.0035866;
L=(20e-9)/N;C=(2500e-12)*N;
elseif (Imax==32.5)
b1=2.6374371;b2=0.0242345;b3=-
0.0003921;b4=0.0034391;
L=(19.5e-9)/N;C=(2850e-12)*N;
elseif (Imax==40)
b1=2.6352228;b2=0.0234515;b3=-
0.0003293;b4=0.0032916;
L=(19e-9)/N;C=(3200e-12)*N;
elseif (Imax==55)
b1=2.6319963;b2=0.02298045;b3=-
0.0005325;b4=0.00309615;
L=(23e-9)/N;C=(5550e-12)*N;
elseif (Imax==70)
NCS: Lê Quang Trung 155
b1=2.6287698;b2=0.0225094;b3=-
0.0002596;b4=0.0029007;
L=(27e-9)/N;C=(7900e-12)*N;
elseif (Imax==85)
b1=2.626511;b2=0.01900405;b3=-
0.00074435;b4=0.00296045;
L=(28.5e-9)/N;C=(4750e-12)*N;
elseif (Imax==100)
b1=2.6242522;b2=0.0154987;b3=-
0.0012291;b4=0.0030202;
L=(30e-9)/N;C=(16000e-12)*N;
else
errordlg('Sorry! Your low voltage MOV has not
updated yet or it has not existed. Please input your LV-
MOV again! If not succeed, your MOV need be updated to
model');
fprintf('Sorry! Your low voltage MOV has not
updated yet or it has not existed. Please input your LV-
MOV again!If not succeed, your MOV need be updated to
model')
end
elseif (Vc==275)
if (Imax==2.5)
b1=2.7395031;b2=0.0334084;
b3=-0.0004938;b4=0.0060361;
L=(12e-9)/N;C=(195e-12)*N;
elseif (Imax==3.5)
b1=2.73676115;b2=0.03177405;
b3=-0.00050405;b4=0.0053197;
L=(12e-9)/N;C=(250e-12)*N;
elseif (Imax==4.5)
b1=2.7340192;b2=0.0301397;
b3=-0.0005143;b4=0.0046033;
L=(12e-9)/N;C=(320e-12)*N;
elseif (Imax==5.5)
b1=2.72869735;b2=0.0279925;
b3=-0.00054445;b4=0.0046033;
L=(12.5e-9)/N;C=(465e-12)*N;
elseif (Imax==6.5)
b1=2.7233755;b2=0.0258453;
b3=-0.0005746;b4=0.0046033;
L=(13e-9)/N;C=(610e-12)*N;
elseif (Imax==7.3)
b1=2.7233755;b2=0.0258453;
b3=-0.0005746;b4=0.0046033;
L=(13e-9)/N;C=(620e-12)*N;
NCS: Lê Quang Trung 156
elseif (Imax==8)
b1=2.7233755;b2=0.0258453;
b3=-0.0005746;b4=0.0046033;
L=(13e-9)/N;C=(630e-12)*N;
elseif (Imax==16.5)
b1=2.7196074;b2=0.02518825;
b3=-0.0004821;b4=0.0042062;
L=(16.5e-9)/N;C=(1315e-12)*N;
elseif (Imax==25)
b1=2.7158393;b2=0.0245312;
b3=-0.0003902;b4=0.0038091;
L=(20e-9)/N;C=(2000e-12)*N;
elseif (Imax==32.5)
b1=2.71308675;b2=0.02373865;
b3=-0.0003955;b4=0.0037222;
L=(19.5e-9)/N;C=(2350e-12)*N;
elseif (Imax==40)
b1=2.7103342;b2=0.0229461;
b3=-0.0004008;b4=0.0036353;
L=(19e-9)/N;C=(2700e-12)*N;
elseif (Imax==55)
b1=2.71169045;b2=0.0215409;
b3=-0.00068135;b4=0.0032705;
L=(23e-9)/N;C=(4650e-12)*N;
elseif (Imax==70)
b1=2.7130467;b2=0.0201357;
b3=-0.0009619;b4=0.0029057;
L=(27e-9)/N;C=(6600e-12)*N;
elseif (Imax==85)
b1=2.70651515;b2=0.0176668;
b3=-0.0010963;b4=0.00297535;
L=(28.5e-9)/N;C=(9800e-12)*N;
elseif (Imax==100)
b1=2.6999836;b2=0.0151979;
b3=-0.0012307;b4=0.0030450;
L=(30e-9)/N;C=(13000e-12)*N;
else
errordlg('Sorry! Your low voltage MOV has not
updated yet or it has not existed. Please input your LV-
MOV again! If not succeed, your MOV need be updated to
model');
fprintf('Sorry! Your low voltage MOV has not
updated yet or it has not existed. Please input your LV-
NCS: Lê Quang Trung 157
MOV again!If not succeed, your MOV need be updated to
model')
end
elseif (Vc==320)
if (Imax==2.5)
b1= 2.8157918 ;b2= 0.0330087 ;
b3= -0.0005042 ;b4= 0.0053798 ;
L=(12e-9)/N;C=(170e-12)*N;
elseif (Imax==3.5)
b1= 2.8100429 ;b2= 0.0309019 ;
b3= -0.0005038 ;b4= 0.00511355 ;
L=(12e-9)/N;C=(225e-12)*N;
elseif (Imax==4.5)
b1= 2.8042940 ;b2= 0.0287951 ;
b3= -0.0005034 ;b4= 0.0048473 ;
L=(12e-9)/N;C=(280e-12)*N;
elseif (Imax==5.5)
b1= 2.8009298 ;b2= 0.02795545 ;
b3= -0.0004945 ;b4= 0.0045302 ;
L=(12e-9)/N;C=(405e-12)*N;
elseif (Imax==6.5)
b1= 2.7975656 ;b2= 0.0271158 ;
b3= -0.0004856 ;b4= 0.0042131 ;
L=(12e-9)/N;C=(530e-12)*N;
elseif (Imax==7.3)
b1= 2.7965135 ;b2= 0.0266908 ;
b3= -0.00048985 ;b4= 0.00441105 ;
L=(12.5e-9)/N;C=(535e-12)*N;
elseif (Imax==8)
b1= 2.7954614 ;b2= 0.0262658 ;
b3= -0.0004941 ;b4= 0.0046090 ;
L=(13e-9)/N;C=(540e-12)*N;
elseif (Imax==16.5)
b1= 2.79099765 ;b2= 0.02565615 ;
b3= -0.00036115 ;b4= 0.00426095 ;
L=(16.5e-9)/N;C=(1120e-12)*N;
elseif (Imax==25)
b1= 2.7865339 ;b2= 0.0250465 ;
b3= -0.0002282 ;b4= 0.0039129 ;
L=(20e-9)/N;C=(1700e-12)*N;
elseif (Imax==32.5)
b1= 2.78500225 ;b2= 0.0243666 ;
b3= -0.0002351 ;b4= 0.00369175 ;
L=(19.5e-9)/N;C=(2000e-12)*N;
elseif (Imax==40)
NCS: Lê Quang Trung 158
b1= 2.7834706 ;b2= 0.0236867 ;
b3= -0.0002420 ;b4= 0.0034706 ;
L=(19e-9)/N;C=(2300e-12)*N;
elseif (Imax==55)
b1= 2.78501905 ;b2= 0.0216511 ;
b3= -0.00062655 ;b4= 0.0032217 ;
L=(23e-9)/N;C=(3950e-12)*N;
elseif (Imax==70)
b1= 2.7865675 ;b2= 0.0196155 ;
b3= -0.0010111 ;b4= 0.0029728 ;
L=(27e-9)/N;C=(5600e-12)*N;
elseif (Imax==85)
b1= 2.78017615 ;b2= 0.0173157 ;
b3= -0.0011226 ;b4= 0.00303195 ;
L=(28.5e-9)/N;C=(8300e-12)*N;
elseif (Imax==100)
b1= 2.7737848 ;b2= 0.0150159 ;
b3= -0.0012341 ;b4= 0.0030911 ;
L=(30e-9)/N;C=(11000e-12)*N;
else
errordlg('Sorry! Your low voltage MOV has not
updated yet or it has not existed. Please input your LV-
MOV again! If not succeed, your MOV need be updated to
model');
fprintf('Sorry! Your low voltage MOV has not
updated yet or it has not existed. Please input your LV-
MOV again!If not succeed, your MOV need be updated to
model')
end
else
errordlg('Sorry! Your low voltage MOV has not
updated yet or it has not existed. Please input your LV-
MOV again! If not succeed, your MOV need be updated to
model');
fprintf('Sorry! Your low voltage MOV has not updated
yet or it has not existed. Please input your LV-MOV
again!If not succeed, your MOV need be updated to
model')
end
I_array_output=[0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100
300 1000 2000 5000 10000 20000 40000 100000];
V_array_input=(1+TOL/100)*10.^(b1+b2*log10(I_array_outpu
t/N)+b3*exp(-
log10(I_array_output/N))+b4*exp(log10(I_array_output/N))
);
NCS: Lê Quang Trung 159
Phụ lục 9: Thông số, đặc điểm của công trình và môi trường xung quanh
Thông số Kí
hiệu Giá trị Ghi chú
Mật độ sét khu vực (lần/km2/năm) Ng 13,7
Kích thước (m) L, W, H 15×10×10
Chiều cao tháp anten (m) Hanten 50
Hệ số vị trí CD 1
Giá trị xác suất phụ thuộc mức độ bảo vệ chống
sét để làm giảm thiệt hại về vật chất pB 0,02
Giá trị xác suất phụ thuộc các SPD được thiết
kế (LPL) PEB 0,01
Mức độ che chắn bên ngoài KS1 1
Vật liệu sàn rt 10-3
Vật liệu xây dựng cấu trúc Ps 0,2
Xác suất sét gây ra điện giật cho con người hay
vật sống bên ngoài cấu trúc do điện áp bước và
điện áp tiếp xúc nguy hiểm.
Ph 0,01
Bảo vệ chống điện giật do sét đánh trực tiếp PTA 10-2
Bảo vệ chống điện giật do sét lan truyền trên
những đường dây dịch vụ PTU 10-2
Rủi ro cháy rf 10-3
Bảo vệ phong cháy rp 0,2
Mức độ che chắn bảo vệ bên trong KS2 1
Hệ số nguy hiểm đặc biệt HZ 2
Cho thiệt
hại L1
Hệ số nguy hiểm do điện áp tiếp xúc
và điện áp bước LT 10-2
Hệ số nguy hiểm do thiệt hại vật
chất LF 10-2
Hệ số nguy hiểm do lỗi hệ thống bên
trong LO -
Cho thiệt
hại L2
Hệ số nguy hiểm do thiệt hại vật
chất LF 10-2
Hệ số nguy hiểm do lỗi hệ thống bên
trong LO 10-2
NCS: Lê Quang Trung 160
Thông số, đặc điểm của đường dây điện cấp nguồn
Thông số Kí hiệu Giá trị Ghi chú
Chiều dài (m) LP 500
Số lượng đường dây noh 1
Hệ số lắp đặt Cl/P 1
Hệ số phụ thuộc dạng đường dây CT/P 1
Hệ số môi trường CE/P 1
Hệ số phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ,
nối đất, cách ly
CLD/P 1
CLI/P 1
Điện áp chịu xung của thiết bị UW/P 2,5
PLD/P 1
PLI/P 0,3
KS4/P 0,4
Tình trạng lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở
ngo vào đường dây k5 1
Tình trạng lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở
ngo vào thiết bị k3 1
Hệ số xác suất phụ thuộc hệ thống SPD
được thiết kế PSPD/P 1
Hệ số cho dạng bảo vệ đường dây bên
trong KS3/P / pi 1
Thông số, đặc điểm các đường dây viễn thông
Thông số Kí hiệu Giá trị Ghi chú
Chiều dài (m) LT 1000
Số lượng đường dây noh 1
Hệ số lắp đặt Cl/T 0,5
Hệ số phụ thuộc dạng đường dây CT/T 1
Hệ số môi trường CE/T 1
Hệ số phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ,
nối đất, cách ly
CLD/T 1
CLI/T 1
Điện áp chịu xung của thiết bị UW/T 1,5
PLD/T 1
PLI/T 0,5
KS4/T 0,6
Tình trạng lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở
ngo vào đường dây k5 0,01
Tình trạng lắp đặt thiết bị bảo vệ xung ở
ngo vào thiết bị k3 0,01
Hệ số xác suất phụ thuộc hệ thống SPD
được thiết kế PSPD/P 0,001
NCS: Lê Quang Trung 162
Phụ lục 10: Các bước tính toán rủi ro thiệt hai do sét cho trạm viễn thông
khi chưa lắp đặt SPD trên đường dây cấp nguồn
THÔNG SỐ
PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN TÍNH
TOÁN RUI RO THIỆT HAI DO SET
CHO CẤU TRUC THEO TIÊU CHUÂN
IEC 62305-2
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực tiếp
vào cấu trúc (m2)
2
2
. 2.(3. ).( ) .(3. )
15.10 2.(3.10).(15 10) .(3.10)
4476
DA LW H L W H
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực tiếp
vào tháp anten (m2) 2 2
_ .(3. ) .(3.50) 70650D anten antenA H
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần cấu
trúc (m2)
2
2
2.500.( ) .500
2.500.(15 10) .500 810000
MA L W
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực tiếp
vào đường dây điện cấp nguồn (m2) / 40. 40.500 20000L P PA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực tiếp
vào đường dây viễn thông (m2) / 40. 40.1000 40000L T TA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần đường
dây điện cấp nguồn (m2) 6
/ 4000. 4000.500 2.10l P PA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần đường
dây viễn thông (m2) 6
/ 4000. 4000.1000 4.10l T TA L
Số lần sét đánh trực tiếp vào cấu trúc
(lần/km2/năm)
6 6. . .10 13,7.70605.1.10
0,967
D g D DN N A C
Số lần sét đánh gần cấu trúc
(lần/km2/năm) 6 6. .10 13,7.810000.10 11,097M g MN N A
Số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây
điện cấp nguồn (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6
. . . . .10
13,7.20000.1.0,056.1.10 0,015
L P g L P l P E P T PN N A C C C
0,6 3
/
0,6 3
( 28. ).(1 ).10
(2 28.5,5 ).(1 0,3).10 0,056
E P fC b h s
Số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây
viễn thong (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6
. . . . .10
13,7.40000.0,5.1.1.10 0,274
L T g L T l T E T T TN N A C C C
Số lần sét đánh gần đường dây điện cấp
nguồn (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6 6
. . . . .10
13,7.2.10 .1.0,056.1.10 1,534
l P g l P l P E P T PN N A C C C
0,6 3
/
0,6 3
( 28. ).(1 ).10
(2 28.5,5 ).(1 0,3).10 0,056
E P fC b h s
Số lần sét đánh gần đường dây viễn
thông (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6 6
. . . . .10
13,7.4.10 .0,5.1.1.10 27,4
l T g l T l T E T T TN N A C C C
NCS: Lê Quang Trung 163
Những giá trị tổn thất L
( nZ = nt = 100; tz = 8760)
_1 _1
3 2 5
. . / . / 8760
10 .10 .100 /100.8760 / 8760 10
A U t T z t zL L r L n n t
_1 _1
3 2
6
. . . . / . / 8760
0,2.10 .2.10 .100 /100.8760 / 8760
4.10
B V p f z F z t zL L r r h L n n t
Rủi ro tổn thương về con người do điện
giật
_1 _1
5 10
. .
0,967.0,00004.10 3,87.10
A D A AR N P L
Với: 1. . 0,02.0,01.0,2 0,00004A h sP k P P
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào cấu trúc
6 6
_1 _1. . 0,967.1.4.10 3,87.10B D B BR N P L
Với: PB=1
Rủi ro gây ra khi sét đánh trực tiếp vào
đường dây điện cấp nguồn
4 5
/ _1 / / _1
11
. . 0,0153.10 .1.10
1,534.10
U P L P U P UR N P L
Với:
/ / /. . . .
0,01.0,01.1.1.1 0,0001
U P TU EB LD P LD P ohP P P P C n
Rủi ro gây ra khi sét đánh trực tiếp vào
đường dây viễn thông
5
/ _1 / / _1
10
. . 0, 274.0,0001.10
2,74.10
U T L T U T UR N P L
Với:
/ / /. . . .
0,01.0,01.1.1 0,0001
U T TU EB LD T LD T ugP P P P C n
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào đường dây nguồn
2 6
/ _1 / / _1
10
. . 0,0153.10 .1.4.10
6,13.10
V P L P V P VR N P L
Với:
/ / /. . . 0,01.1.1.1 0,01V P EB LD P LD P ohP P P C n
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào đường dây viễn thong
6 8
/ _1 / / _1. . 0,274.0,01.4.10 1,09.10V T L T V T VR N P L
Với:
/ / /. . . 0,01.1.1.1 0,01V T EB LD T LD T ugP P P C n
Rủi ro thiệt hại về con người R1
1 _1 _1 / _1 / _1 / _1 / _1
10 6 11 10
10 8 6
3,87.10 3,871.10 1,534.10 2,74.10
6,137.10 1,096.10 3,88.10
A B U P U T V P V TR R R R R R R
Những giá trị tổn thất L
( nZ = nt =100; tz = 8760)
3 2
_ 2 _ 2
6
. . . / 0,2.10 .10 .1
2.10
B V p f F z tL L r r L n n
_ 2 _ 2 _ 2 _ 2
2 2
. /
10 .1 10
C M W Z O s tL L L L L C c
NCS: Lê Quang Trung 164
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào cấu trúc
6 6
_ 2 _ 2. . 0,967.1.2.10 1,935.10B D B BR N P L
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh vào cấu trúc
2
_ 2 _ 2. . 0,967.1.10 0,009C D C CR N P L
Với: PC=1
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh gần nhà trạm lan
truyền theo đường dây nguồn
2
_ 2 _ _ 2. . 11,907.0,16.10 0,017M P M M P MR N P L
Với: 2 2
_ 1 2 3 4( . . . ) (1.1.1.0,4) 0,16MS P S S S SP K K K K
. 1.0,16 0,16M SPD MSP P P
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh gần nhà trạm lan
truyền theo đường dây viễn thông
2
_ 2 _ _ 2
5
. . 11,907.0,00036.10
4,286.10
M T M M T MR N P L
Với: 2 2
1 2 3 4( . . . ) (1.1.1.0,3) 0,36MS S S S SP K K K K
. 0,001.0,36 0,00036M SPD MSP P P
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào đường dây nguồn
6
/ _ 2 / _ 2
10
. . 0,0153.0,01.2.10
3,068.10
V P L P V VR N P L
Với: PV/P = PEB . PLD/P.CLD/P.noh
=0,01.1.1.1=0,01
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào đường dây viễn thong
6 9
/ _ 2 / _ 2. . 0,274.0,01.2.10 5,48.10V T L T V VR N P L
Với: PV/T = PEB . PLD/T .CLD/T.nug
=0,01.1.1.1=0,01
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh vào đường dây điện
cấp nguồn
2
/ _ 2 / / _ 2
4
. . 0,015.1.10
1,5.10
W P L p W P WR N P L
Với: / / / /. . . 1.1.1 1W P SPD P LD P LD P ohP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh vào đường dây viễn
thông
2
/ _ 2 / / _ 2
6
. . 0, 274.0,001.10
2,47.10
W T L T W T WR N P L
Với:
/ / / /. . . 0,001.1.1.1 0,001W T SPD T LD T LD T ugP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh gần đường dây điện
cấp nguồn
2
/ _ 2 / / _ 2
3
. . 1,534.0,3.10
4,6.10
Z P l P Z P ZR N P L
Với:
/ / / /. . . 1.0,3.1.1 0,3Z P SPD P LI P LI P ohP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh gần đường dây viễn
thông đi vào cấu trúc
2 4
/ _ 2 / / _ 2. . 2,74.0,0005.10 1,37.10Z T l T Z T ZR N P L
Với:
/ / / /. . . 0,001.0,5.1.1 0,0005Z T SPD T LI T LI T ugP P P C n
NCS: Lê Quang Trung 166
Phụ lục 11: Các bước tính toán rủi ro thiệt hai do sét cho trạm viễn thông
khi có lắp đặt SPD trên đường dây cấp nguồn
THÔNG SỐ
TÍNH TOÁN RUI RO THIỆT HAI DO SET
CHO CẤU TRUC THEO TIÊU CHUÂN IEC
62305-2 CẢI TIẾN
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực tiếp
vào cấu trúc (m2)
2
2
. 2.(3. ).( ) .(3. )
15.10 2.(3.10).(15 10) .(3.10)
4476
DA LW H L W H
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực tiếp
vào tháp anten (m2) 2 2
_ .(3. ) .(3.50) 70650D anten antenA H
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần cấu
trúc (m2)
2
2
2.500.( ) .500
2.500.(15 10) .500 810000
MA L W
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực tiếp
vào đường dây điện cấp nguồn (m2) / 40. 40.500 20000L P PA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh trực tiếp
vào đường dây viễn thông (m2) / 40. 40.1000 40000L T TA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần đường
dây điện cấp nguồn (m2) 6
/ 4000. 4000.500 2.10l P PA L
Diện tích rủi ro khi sét đánh gần đường
dây viễn thông (m2) 6
/ 4000. 4000.1000 4.10l T TA L
Số lần sét đánh trực tiếp vào cấu trúc
(lần/km2/năm)
6 6. . .10 13,7.70605.1.10
0,967
D g D DN N A C
Số lần sét đánh gần cấu trúc
(lần/km2/năm) 6 6. .10 13,7.810000.10 11,097M g MN N A
Số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây
điện cấp nguồn (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6
. . . . .10
13,7.20000.1.0,056.1.10 0,015
L P g L P l P E P T PN N A C C C
0,6 3
/
0,6 3
( 28. ).(1 ).10
(2 28.5,5 ).(1 0,3).10 0,056
E P fC b h s
Số lần sét đánh trực tiếp vào đường dây
viễn thong (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6
. . . . .10
13,7.40000.0,5.1.1.10 0,274
L T g L T l T E T T TN N A C C C
Số lần sét đánh gần đường dây điện cấp
nguồn (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6 6
. . . . .10
13,7.2.10 .1.0,056.1.10 1,534
l P g l P l P E P T PN N A C C C
0,6 3
/
0,6 3
( 28. ).(1 ).10
(2 28.5,5 ).(1 0,3).10 0,056
E P fC b h s
Số lần sét đánh gần đường dây viễn
thông (lần/km2/năm)
6
/ / / / /
6 6
. . . . .10
13,7.4.10 .0,5.1.1.10 27,4
l T g l T l T E T T TN N A C C C
NCS: Lê Quang Trung 167
Những giá trị tổn thất L
( nZ = nt = 100; tz = 8760)
_1 _1
3 2 5
. . / . / 8760
10 .10 .100 /100.8760 / 8760 10
A U t T z t zL L r L n n t
_1 _1
3 2
6
. . . . / . / 8760
0,2.10 .2.10 .100 /100.8760 / 8760
4.10
B V p f z F z t zL L r r h L n n t
Rủi ro tổn thương về con người do điện
giật
_1 _1
5 10
. .
0,967.0,00004.10 3,87.10
A D A AR N P L
Với: 1. . 0,02.0,01.0,2 0,00004A h sP k P P
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào cấu trúc
6 6
_1 _1. . 0,967.1.4.10 3,86.10B D B BR N P L
Với: PB=1
Rủi ro gây ra khi sét đánh trực tiếp vào
đường dây điện cấp nguồn
4 5
/ _1 / / _1
11
. . 0,0153.10 .1.10
1,534.10
U P L P U P UR N P L
Với:
/ / /. . . .
0,01.0,01.1.1.1 0,0001
U P TU EB LD P LD P ohP P P P C n
Rủi ro gây ra khi sét đánh trực tiếp vào
đường dây viễn thông
5 10
/ _1 / / _1. . 0,274.0,0001.10 2,74.10U T L T U T UR N P L
Với:
/ / /. . . .
0,01.0,01.1.1 0,0001
U T TU EB LD T LD T ugP P P P C n
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào đường dây nguồn
2 6
/ _1 / / _1
10
. . 0,0153.10 .1.4.10
6,13.10
V P L P V P VR N P L
Với: PV/P = PEB . PLD/P.CLD/P.noh
=0,01.1.1.1=0,01
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào đường dây viễn thong
6 8
/ _1 / / _1. . 0,274.0,01.4.10 1,09.10V T L T V T VR N P L
Với: PV/T = PEB . PLD/T .CLD/T.nug
=0,01.1.1.1=0,01
Rủi ro thiệt hại về con người R1
1 _1 _1 / _1 / _1 / _1 / _1
10 6 11 10
10 8 6
3,87.10 3,86.10 1,534.10 2,74.10
6,137.10 1,096.10 3,87.10
A B U P U T V P V TR R R R R R R
Những giá trị tổn thất L
( nZ = nt =100; tz = 8760)
3 2 6
_ 2 _ 2 . . . / 0,2.10 .10 .1 2.10B V p f F z tL L r r L n n
_ 2 _ 2 _ 2 _ 2
2 2
. /
10 .1 10
C M W Z O s tL L L L L C c
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào cấu trúc
6 6
_ 2 _ 2. . 0,967.1.2.10 1,935.10B D B BR N P L
Với: PB=1
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh vào cấu trúc
2 6
_ 2 _ 2. . 0,967.0,001.10 9,67.10C D C CR N P L
Với:
NCS: Lê Quang Trung 168
. 0,001.1 0,001C SPD LDP P C
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh gần nhà trạm lan
truyền theo đường dây nguồn
4 2 5
_ 2 _ _ 2. . 11,907.1,6.10 .10 1,77.10M P M M P MR N P L
Với: 2 2
_ 1 2 3 4( . . . ) (1.1.1.0,4) 0,16MS P S S S SP K K K K
4. 0,001.0,16 1,6.10M SPD MSP P P
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh gần nhà trạm lan
truyền theo đường dây viễn thông
2 5
_ 2 _ _ 2. . 11,907.0,0036.10 3,99.10M T M M T MR N P L
Với: 2 2
1 2 3 4( . . . ) (1.1.1.0,3) 0,36MS S S S SP K K K K
. 0,001.0,36 0,00036M SPD MSP P P
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào đường dây nguồn
6
/ _ 2 / _ 2
10
. . 0,0153.0,01.2.10
3,06.10
V P L P V VR N P L
Với: PV/P = PEB . PLD/P .CLD/P.noh=0,01.1.1.1=0,01
Rủi ro thiệt hại về vật chất khi sét đánh
trực tiếp vào đường dây viễn thong
6 9
/ _ 2 / _ 2. . 0,274.0,01.2.10 5,48.10V T L T V VR N P L
Với: PV/T = PEB . PLD/T .CLD/T.nug=0,01.1.1.1=0,01
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh vào đường dây điện
cấp nguồn
2
/ _ 2 / / _ 2
7
. . 0,015.0,001.10
1,53.10
W P L p W P WR N P L
Với: / / / /. . . 0,001.1.1 0,001W P SPD P LD P LD P ohP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh vào đường dây viễn
thông
2 6
/ _ 2 / / _ 2. . 0,274.0,001.10 2,47.10W T L T W T WR N P L
Với:
/ / / /. . . 0,001.1.1.1 0,001W T SPD T LD T LD T ugP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh gần đường dây điện
cấp nguồn
4 2
/ _ 2 / / _ 2
6
. . 1,534.3.10 .10
4,6.10
Z P l P Z P ZR N P L
Với: 4
/ / / /. . . 0,001.0,3.1.1 3.10Z P SPD P LI P LI P ohP P P C n
Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên
trong khi sét đánh gần đường dây viễn
thông đi vào cấu trúc
2 4
/ _ 2 / / _ 2. . 2,74.0,0005.10 1,37.10Z T l T Z T ZR N P L
Với:
/ / / /. . . 0,001.0,5.1.1 0,0005Z T SPD T LI T LI T ugP P P C n
Rủi ro thiệt hại về dịch vụ R2
2 _ 2 _ 2 / _ 2 / _ 2 / _ 2
/ _ 2 / _ 2 / _ 2 / _ 2 / _ 2
6 6 5 5
10 9 7 6
6 4 4
1,935.10 9,67.10 1,77.10 3,99.10
3,068.10 5, 48.10 1,53.10 2,74.10
4,6.10 1,37.10 2,137.10
B C M P M T V P
V T W P W T Z P Z T
R R R R R R
R R R R R
NCS: Lê Quang Trung 169
Phụ lục 12: Sơ đồ cấp điện chính cho trạm viễn thông
~
Lighting Air conditioner
Fan Navigation light
Control SPARE
RBFA000 LTFA000 RBFA001 IP DSLAM 7302
FLX150/60
Raisecom 2126
Lightmart PE 150L
Lightmart PE 150
HW500 Lucent GPON ALU
ACCU SPARE
SPARE
22kV
22/0,4kV3P, 4W, 50Hz
25KVA
Y
ATSMCCB 3P-63A
10KA
48VDC
MCB
-2P
16A
6.0
KA
30 KVA3P-380/220v-50hz
MSB
DB_1 DB_2
MCB
-2P
25A
6.0
KA
MCB
-2P
16A
6.0
KA
MCB
-2P
16A
6.0
KA
MCB
-2P
16A
6.0
KA
MCB
-2P
16A
6.0
KA
2Cx2
.5m
m2
Cu
/PV
C/P
VC
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
MC
B-2
P2
0A 6
.0K
A
220V
3x(1Cx25mm2 Cu/XLPE/PVC)1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
+1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
3x(1Cx25mm2 Cu/XLPE/PVC) + 1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC +1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
3x(1Cx25mm2 Cu/XLPE/PVC)+ 1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC +1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
3x(1Cx25mm2 Cu/XLPE/PVC)+ 1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC +1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
48VDC
48VDC48VDC
~=
Rectifier 220VAC/48VDC
MCCB 3P-63A10KA
MCCB 3P-63A10KA
MCCB 3P-63A10KA
MCCB 3P-63A10KA
NCS: Lê Quang Trung 170
Phụ lục 13: Bảng tổng hợp thiết bị có trong nhà trạm
BIẾN THẾ
MÁY PHÁT
ĐIỆN MAY NẮN ĐIỆN ACCU
HIỆ
U
CÔ
NG
SU
ẤT
(KV
A)
Điện
thế d
ây/p
ha
SỐ
LƯ
ỢN
G (M
áy)
DÒNG
TẢI HIỆN
TẠI (A) HIỆ
U
CÔ
NG
SU
ẤT
(KV
A)
Điện
thế d
ây/p
ha
SỐ
LƯ
ỢN
G (M
áy)
HIỆ
U M
AY
Do
ng
tải dan
h đ
ịnh
(A)
Do
ng
tải hiện
tại (A)
DÒNG TẢI TỪNG
RECTIFIER (A) THIẾT BỊ VIỄN
THÔNG ĐƯỢC CẤP
NGUỒN - DÒNG
TIÊU THỤ
HIỆ
U A
CC
U
DU
NG
LƯ
ỢN
G
(Ah
)
Điện
thế (V
)
SỐ
LƯ
ỢN
G (T
ổ)
Ph
a 1
Ph
a 2
Ph
a 3
RE
C 1
RE
C 2
RE
C 3
RE
C 4
RE
C 5
EM
C
2
5
38
0/ 2
20
3
AM
AN
3
0
38
0/ 2
20
1
NEC-
RECT
50A
2
0
0
8
8
2
2
2
2
2
2
2
2
RBFA000,
LTFA000,RBFA001,
IP DSLAM 7302,
FLX150/600, Raisecom
2126, LightSmart PE
150L, LightSmart PE
150, HW 500, Lucent,
GPON ALU
Visi
on
CG
400
2V-
400
Ah
1
0
5
1
2 4
NCS: Lê Quang Trung 171
Phụ lục 14: Sơ đồ bảo vệ sét lan truyền cấp I, cấp II
~
Lighting Air conditioner
Fan Navigation light
Control SPARE
RBFA000 LTFA000 RBFA001 IP DSLAM 7302
FLX150/60
Raisecom 2126
Lightmart PE 150L
Lightmart PE 150
HW500 Lucent GPON ALU
ACCU SPARE
SPARE
22kV
22/0,4kV3P, 4W, 50Hz
25KVA
Y
ATSMCCB 3P-63A
10KA
48VDC
MC
B-2
P1
6A
6.0
KA
30 KVA3P-380/220v-50hz
MSB
DB_1
MC
B-2
P2
5A
6.0
KA
MC
B-2
P1
6A
6.0
KA
MC
B-2
P1
6A
6.0
KA
MC
B-2
P1
6A
6.0
KA
MC
B-2
P1
6A
6.0
KA
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
MC
B-2
P2
0A
6.0
KA
220V
3x(1Cx25mm2 Cu/XLPE/PVC)1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
+1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
3x(1Cx25mm2 Cu/XLPE/PVC) + 1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC +1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
3x(1Cx25mm2 Cu/XLPE/PVC)+ 1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC +1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
3x(1Cx25mm2 Cu/XLPE/PVC)+ 1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC +1Cx16mm2 Cu/XLPE/PVC
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
2C
x2.5
mm
2 C
u/P
VC
/PV
C
48VDC
48VDC48VDC
~=
Rectifier 220VAC/48VDC
MCCB 3P-63A10KA
MCCB 3P-63A10KA
MCCB 3P-63A10KA
MCCB 3P-63A10KA
MOV
MOV
DB_2