Bảo vệ chống sét và phát kiến mới của hệ thống chống sét – Kỳ 3 (22/02/2016)

A-BẢO VỆ CHỐNG SÉT

TS. Vũ Đăng Quang

Ủy viên Ban Chấp hành Hội VinaLAB

Nguyên Trưởng phòng Đo lường Điện - Viện Đo lường Việt Nam

9-    Xung tĩnh điện

Bầu khí quyển tức thời hay xung tĩnh điện là kết quả trực tiếp của sự thay đổi trường tĩnh điện cùng song hành xảy ra ở một cơn dông điện. Bất cứ dây dẫn nào lơ lửng trên mặt đất đều bị bao phủ trong giới hạn phạm vi của trường tĩnh điện và sẽ được tích nạp điện với điện thế tương xứng với độ lớn của nó (tức là đỉnh thời gian và mức độ khoẻ của trường) trên mức sở tại. Ví dụ: một trạm phân phối hay một đường dây điện thoại nằm lơ lửng cách mặt đất khoảng trung bình 10 mét và nằm trong một trường tĩnh điện, khi cơn sấm sét xảy ra, sẽ xuất hiện điện thế từ 100kV đến 300kV áp lên đất. Trong quá trình phóng điện (cơn sấm sét) xảy ra thì sự tích nạp điện phải truyền xuống bên dưới đường dây để tìm đường xuống đất. Bất cứ một thiết bị nào kết nối với đường dây đó đều có phần liên quan với đất, trừ phi phần đó được bảo vệ một cách thích đáng, nó sẽ bị huỷ hoại trong quá trình trung hoà diễn ra. Hiện tượng này được biết như là sự cảm biến tức thời của bầu khí quyển. Sự thăng, giáng của điện áp tĩnh điện cũng được quy vào xung tĩnh điện (xem hình 6).

Hình 6- Xung tĩnh điện

Theo lý thuyết về điện trường, quá trình tích nạp tĩnh điện diễn ra trên bề mặt của mọi vật thể trên mặt đất. Mật độ tích nạp điện tỷ lệ với độ lớn của trường tĩnh điện. Mật độ tích nạp điện càng lớn thì mối nguy hiểm càng cao ở đầu ra cuối của bước dẫn đầu hướng xuống dưới.

Một vật thể kim loại thẳng đứng được bao phủ trong trường tĩnh điện và đặc biệt là nếu có mũi nhọn, thì nó có điện thế lớn đáng kể so với đất. Và nếu vật thế đó không được nối đất, nó có thể phát ra tia lửa gây nguy hiểm trong một vài tình huống, như làm cháy hoặc gây rối loạn độ nhạy của các thiết bị điện tử.

10- Dòng điện tiếp đất

Dòng điện tiếp đất tức thời là kết quả trực tiếp của quá trình trung hoà theo sau cơn sấm sét. Quá trình trung hoà được kết thúc bởi tác động của sự tích nạp điện dọc theo hoặc gần mặt đất tại nơi mà sự tích nạp điện diễn ra trong cơn sấm sét. Bất cứ vật dẫn nào được chôn vùi dưới đất trong phạm vi hoặc ở gần nơi tích nạp điện sẽ được cung ứng với nhiều phần dẫn hơn từ nơi nó được thiết lập đến điểm gần nhất của cơn sấm sét cuối cùng. Sự diễn biến đó tạo ra điện thế trên vật dẫn liên quan đến sự tích nạp điện, mà trong vòng quay có liên quan gần với cơn sấm sét cuối cùng.

Điện áp cảm ứng đó gọi là “dòng điện tiếp đất tức thời”. Nó xuất hiện trên dây dẫn, ống dẫn hay một dạng khác của vật dẫn. Nếu dây dẫn được bọc kim chống nhiễu, thì dây dẫn bên trong sẽ vượt qua được phát sinh đầu tiên của tấm chắn dòng điện. Vì quá trình phóng điện diễn ra rất nhanh (20 μs) và tỷ lệ gia tăng đến đỉnh cũng không nhỏ cỡ 50 μs, điện áp cảm ứng sẽ rất cao (xem hình 7).

Hình 7- Dòng điện tiếp đất tức thời

Sự kết thúc của một cơn sấm sét vãn hồi trên mặt đất có thể gây ra những hiệu ứng như sau:

1-    Nó có thể tạo ra hồ quang giữa đất ở ngay sát bên với đường ống dẫn khí hoặc hệ thống tiếp đất (một cú đánh thủng 50kV/m thường được giả định. Ví dụ, điện trở tiếp đất của một cột điện là 10 Ohm, dòng điện của cú sét vãn hồi là 200A và khoảng ngăn cách nhỏ nhất là 40 mét).

2-    Dòng điện dâng cao kết hợp với đất tác động vào hệ thống tiếp đất kiểu điện tử, có thể gây ra sự không đồng đều ở chức năng gia tăng điện áp tiếp đất  phân bố trong hệ thống tiếp đất. Ví dụ: hai dây tiếp đất dài 10 mét được chôn dưới đất cách nhau 5 mét, có điện trở tiếp đất là 31,8 Ohm. Giá như có dòng điện 75 A được cấp vào một đầu cọc tiếp đất, thì đầu cọc kia sẽ có điện áp nâng lên đến khoảng 188V.

11- Sự gia tăng đột biến giới hạn tích nạp điện

Cháy, nổ là sự cố thường xuyên xảy ra liên quan đến sản phẩm dầu khí khi bị sét đánh, đây là hiện tượng được coi như là “sự gia tăng đột biến giới hạn tích nạp điện và sự hình thành hồ quang thứ cấp” .

Để hiểu được hiện tượng này thì cần phải hiểu được quá trình hình thành sự gia tăng đột biến giới hạn tích nạp điện và hồ quang thứ cấp xảy ra như thế nào trong vụ cháy. Cơn sấm sét sẽ tạo ra sự tích nạp điện trên mọi vật thể bị bao trùm bên dưới nó. Sự tích nạp điện (Ampe-giây) liên quan đến sự tích nạp điện trong mỗi cơn sấm sét. Vì các sản phẩm dầu khí thường được chứa trong các bồn bằng kim loại, bồn chứa và mọi thứ trong đó đều chịu tác động của sự tích nạp điện và nhiễm điện thế của vùng đất tại đó, vì mức độ tích nạp điện chậm và quá trình này đều diễn ra ở các sản phẩm cũng như bồn thùng chứa.

Mặt đất thường là âm bản tương ứng với tầng điện ly, khi cơn sấm sét xảy ra giữa tầng điện ly và mặt đất sẽ tạo ra quá trình tích nạp điện tích dương thay cho quá trình tích nạp điện tích âm như thường lệ vẫn xảy ra nhưng với mức độ cao hơn nhiều. Bồn chứa (hay thùng chứa) nhiễm điện thế của đất, nó cũng tương tự như bị vây quanh trường điện tích dương trước trận sét đánh, nhưng ngay tức khắc trở lại điện tích âm sau trận sét.

Hồ quang thứ cấp được hình thành do  sự thay đổi bất ngờ trong quá trình tích nạp điện (20 μs) của tường thành thùng chứa và trạng thái không thay đổi của sản phẩm bên trong thùng có tích nạp điện.

Sự tiếp đất không có ảnh hưởng đáng kể lên hiện tượng điện áp. Bảo vệ chống sét theo lối thông lệ cổ truyền không thể loại trừ được sự gia tăng đột biến giới hạn tích nạp điện và hồ quang thứ cấp vì không có sẵn kênh để phóng điện.

Kỳ sau: A- Bảo vệ chống sét: Hệ số rủi ro, nguy hiểm, Các giải pháp lựa chọn cho hệ thống ngăn ngừa, Hệ thống dàn trải mạng tiêu sét

Share on Facebook   Share on Twitter Share on Google Share on Buzz

TRỤ SỞ HÀ NỘI
Địa chỉ: 63-71 phố Láng Hạ, phường Thành Công, Quận Ba Đình, TP Hà Nội.

Điện thoại: 024 6683 9670/ 0989097828 

Fax: 024 3634 3449

Email: info@vinalab.org.vn

VĂN PHÒNG PHÍA NAM
Địa chỉ: 
224 Điện Biên Phủ, Quận 3, TP. Hồ Chí Minh

Email: info@vinalab.org.vn

Hội các Phòng thử nghiệm Việt Nam có tên giao dịch tiếng Anh là Vietnam Association of Testing Laboratories, viết tắt là VINALAB, là Hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học Kỹ thuật Việt Nam. Hội thành lập theo quyết định số 25/2003/QĐ-BNV vào ngày 10/6/2003 của Bộ trưởng Bộ Nội vụ...

Bản quyền 2014 thuộc về VINALAB. Bảo lưu mọi quyền lợi.
|
|
|
RSS
Chứng nhận
,
Thử nghiệm
,
Giám định
,
Chứng nhận ISO 9001
,
ISO 9001
,
Chứng nhận ISO 22000
,
ISO 22000
,
Chứng nhận ISO 14001
,
ISO 14001
,
Chứng nhận OHSAS 18000
,
Chứng nhận SA 8000
,
Chứng nhận hợp chuẩn
,
Chứng nhận sản phẩm hợp chuẩn
,
Chứng nhận VietGAP
,
Chứng nhận VietGAP chăn nuôi
,
VietGAP chăn nuôi
,
Chứng nhận VietGAP trồng trọt
,
VietGAP trồng trọt
,
Chứng nhận VietGAP thủy sản
,
VietGAP thủy sản
,
Chứng nhận hợp quy
,
Chứng nhận hợp quy thực phẩm
,
Chứng nhận hợp quy phân bón
,
Chứng nhận hợp quy thức ăn chăn nuôi
,
Chứng nhận hợp quy thuốc bảo vệ thực vật
,
Chứng nhận hợp quy phân bón vô cơ
,
Kiểm tra thức ăn chăn nuôi nhập khẩu
,
Giám định
,
Giám định thương mại
,
Kiểm tra hàng hóa nhập khẩu
,
Chứng nhận GLOBALGAP
,
Chứng nhận ASC
,
Chứng nhận ISO 22000
,
ISO 22000
,
Chứng nhận ISO 9001
,
ISO 9001
,
VINACERT
,
Chứng nhận VietGAP chăn nuôi
,
VietGAP chăn nuôi
,
Chứng nhận hợp quy thức ăn chăn nuôi
,
Chứng nhận
,
Chứng nhận hợp quy thực phẩm
,
Chứng nhận hợp quy phân bón
,
Chứng nhận hợp quy thuốc bảo vệ thực vật
,
VietGAP
,
Chứng nhận VietGAP trồng trọt