Thứ Ba, ngày 25 tháng 10 năm 2011

Phạm vi bảo vệ kim thu sét ESE theo công thức của NFC 17102




Thực tê, nhân viên bán hàng hay nhà thiết kế khi trình bày phạm vi bảo vệ của ESE chỉ đề cập tới bán kính bảo vệ (Rp) và dường như không có giải thích nào thêm cho con số này. Điều này gây ra những hiểu lầm đáng tiếc khi thiết lập hệ thống chống sét trực tiếp vì đã bỏ qua việc xem xét các yếu tố quan trọng liên quan như chiều cao h, hình thể cấu trúc cần bảo vệ,… . Bài viết này nhằm diễn dải chi tiết phương pháp xác định phạm vi bảo vệ của một kim thu sét chủ động theo tiêu chuẩn đang được áp dụng phổ biến hiện nay là NFC 17102 cùng một ví dụ thực tế.
I.                  Các khái niệm:
Hệ thống chống sét
Hệ thống hoàn chỉnh được sử dụng để bảo vệ cấu trúc và các khu vực mở chống lại các tác động của sét. Nó bao gồm một cài đặt chống sét trực tiếp và một cài đặt bảo vệ chống sét lan truyền, nếu có.
Đầu phát xạ kim thu sét (ESE)
Một cột thu lôi được trang bị hệ thống kích hoạt sớm dòng ion hướng lên khi so sánh với cột thu lôi đơn giản (SR) ở cùng điều kiện.
Quá trình kích hoạt sớm
Hiện tượng vật lý với sự khởi đầu của vầng hào quang (corona) và tiếp tục lan truyền theo hướng lên trên.
Thời gian kích hoạt sớm (ΔT)
Thời gian của ESE đạt được tia hướng lên khi so sánh với một SR trong cùng điều kiện và phương pháp đánh giá. Giá trị này được diễn dải bằng  µs.
Thời gian kích hoạt sớm (ΔT) được dùng để xác định các bán kính bảo vệ. Điều này được thể hiện như sau:
∆T = TSR – TESE  
Trong đó:
·         TSR là thời gian kích hoạt tia tiên đạo của kim thu sét cổ điển SR.
·         TESE là thời gian kích hoạt tia tiên đạo của kim thu sét ESE.
«  ∆T ≤ 60µs trong công thức của NFC 17102, và nếu ∆T lớn hơn thì quy về 60µs để tính (tham khảo thêm tại đây)
Cấp bảo vệ (D)
Phân loại của một hệ thống bảo vệ chống sét thể hiện sự hiệu quả của nó, và có 4 cấp độ:
Cấp bảo vệ (D)
Khả năng bảo vệ (Ei)
Bán kính hình tròn lăn (R - khoảng cách giữa tia sét và kim ESE)
Giá trị dòng sét thấp nhất I (kA)
IV
84%
60
15.7
III
91%
45
10.1
II
97%
30
5.4
I
99%
20
2.9
Các thông số đặc trưng và các hiệu ứng liên quan của sét.
Các thông số đặc trưng:
·         Cường độ
·         Thời gian tăng
·         Thời gian suy giảm
·         Sự thay đổi tỷ lệ hiện tại (di/dt)
·         Phân cực (âm hay dương)
·         Năng lượng cụ thể
·         Số nhánh của tia sét
Các hiệu ứng liên quan:
·         Hiệu ứng quang
·         Hiệu ứng âm thanh
·         Hiệu ứng điện hóa học
·         Ảnh hưởng nhiệt
·         Bức xạ điện từ
·         Hiệu ứng điện năng.
II.               Phạm vi bảo vệ
Lưu ý:
   v  Ở đây ta tính phạm vi bảo vệ của thiết bị ESE nên chiều cao h tối thiểu để tính là 2m và lớn nhất là 60m theo đúng tiêu chuẩn NFC 17102.
   v  Nên áp dụng cấp bảo vệ level I (D = 20m).
   v  ∆T ≤ 60µs.
Phạm vi bảo vệ được bao trùm bởi một vòng cung có trục là ESE và bán kính bảo vệ được xác định dựa trên độ cao h đang được xem xét.
 Hình 1: mối quan hệ giữa bán kính bảo vệ R và chiều cao h

Độ cao h là khoảng cách của đỉnh ESE so với mặt phẳng ngang đi qua đỉnh phần tử được bảo vệ.
Bán kính R là bán kính bảo vệ của ESE ở độ cao đang được xem xét.
Bán kính bảo vệ (Rp)
Bán kính bảo vệ của ESE có liên quan đến chiều cao của nó so với các khu vực được bảo vệ, thời gian phát tia tiên đạo ∆T và cấp độ bảo vệ được lựa chọn (xem phụ lục A – NFC 17102). Mối quan hệ được thể hiện bằng công thức sau:
 (1)   
  •  với h ≥5m. (CT 1)
  • Nếu 2m ≤ h < 5m, tra bảng 2.2.3.3a (cho Level I), b(Cho Level II), c (cho Level III) tại các trang 13, 14, 15 của tiêu chuẩn NFC 17102.

Trong đó:
 D(m):  khoảng cách giữa tia tiên đạo của sét và đầu tia tiên đạo của kim thu sét hay bán kính hình cầu lăn.
D của kim thu sét cổ điển
D của kim thu sét ESE
 ΔL: là độ dài (quãng đường) của tia tiên đạo.
·         ∆L(m) = v(m/µs)×∆T(µs)                 (CT 2)
·         v = vup = vdown = 1 m/µs (vận tốc trung bình đo được của tia tiên đạo)
·         ∆T: xem tại phụ lục C – NFC 17102.
VD: PHẦN DIỄN DẢI PHẠM VI BẢO VỆ KIM THU SÉT CHỦ ĐỘNG INGESCO PDC 6.4 CHO CÔNG TRÌNH MOBIFONE – ĐÀ NẴNG
Các chỉ số có sẵn như sau:
·         Công trình có độ cao dưới 60m
·         Công trình áp dụng bán kính bảo vệ cấp I với D = 20m
·         Kim thu sét INGESCO PDC 6.4 có ∆T(µs) = 60 µs nên ta có ∆L(m) = v(m/µs)×∆T(µs) = 1x60 = 60 (met).
Tại công trình Mobifone – Đà Nẵng có ba độ cao cần tính toán, bao gồm:
·         H1= 2m là độ cao từ mũi kim thu sét so với đỉnh tháp thang máy.
·         H2 = 4m là độ cao từ mũi kim thu sét so với đỉnh mái (chân đế kim thu sét).
·         H3 = 38,8m là độ cao từ mũi kim so với mặt đất.

Dựa theo bảng 2.2.3.3 a (trang 13 tiêu chuẩn NFC 17102) và công thức (1), chúng ta tính được bán kính bảo vệ Rp ứng với mỗi độ cao H như sau (ĐVT: mét):

H
D
rL
Rp
2
20
60
32
4
20
60
52
5
20
60
78.58117
6
20
60
78.76547
7
20
60
78.93668
8
20
60
79.09488
9
20
60
79.24014
10
20
60
79.37254
11
20
60
79.49214
12
20
60
79.59899
13
20
60
79.69316
14
20
60
79.77468
15
20
60
79.8436
16
20
60
79.89994
17
20
60
79.94373
18
20
60
79.975
19
20
60
79.99375
20
20
60
80
21
20
60
79.99375
22
20
60
79.975
23
20
60
79.94373
24
20
60
79.89994
25
20
60
79.8436
26
20
60
79.77468
27
20
60
79.69316
28
20
60
79.59899
29
20
60
79.49214
30
20
60
79.37254
31
20
60
79.24014
32
20
60
79.09488
33
20
60
78.93668
34
20
60
78.76547
35
20
60
78.58117
36
20
60
78.38367
37
20
60
78.17289
38
20
60
77.9487
39
20
60
77.711
40
20
60
77.45967
41
20
60
77.19456
42
20
60
76.91554
43
20
60
76.62245
44
20
60
76.31514
45
20
60
75.99342

Kết nối các điểm của Rp ta sẽ có phạm vi bảo vệ cấp I (với D = 20m) của kim INGESCO PDC 6.4 theo tiêu chuẩn NFC 17102.


Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét