NGHIÊN CỨU VÀ Đ Ä XUẤ O V CH Ô NG SÉT CHO...

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 i

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


4.1.2. 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


4.2.2. 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


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

https://learn.sparkfun.com/tutorials/alternating-current-ac-vs-direct-current-dc

https://learn.sparkfun.com/tutorials/alternating-current-ac-vs-direct-current-dc

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


ngoài đường dây trên không kết nối công trình


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


ngoài đường dây cấp nguồn ngầm


ngoài những đường dây trên không


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


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 5.3: So sánh giá trị tính toán với các giá trị rủi ro cho phép 104



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


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.


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.


- 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


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.


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


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


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


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


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:


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.


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


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


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.


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].


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.


- 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.


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


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


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


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


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


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


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.


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


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,…


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


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.


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


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:


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


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.


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)


- 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):


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 -


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.


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.


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


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.


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


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.


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.


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:


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:


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)


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)


- 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


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)


- 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)


- 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


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


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


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



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


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


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


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.


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:


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.


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


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]


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.


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)..


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


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).


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


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


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


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.


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


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


chất LF 0,2

Hệ số nguy hiểm do lỗi hệ thống

bên trong LO 10-2


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


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


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


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



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,


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


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.


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


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


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]:


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)


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)


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.


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


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.


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


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.


a

b


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


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


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)


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)


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


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.


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


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


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


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


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. Impulse Current (kA) : 8kA



- Temperature of MOV (C) : 280C (1000C)


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:


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


bị chống sét B32K320 là:


- Max.impulse Current (kA) : 25kA


- Temperature of MOV : 280C (1000C)


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


bị chống sét B60K320 là:



- Max.impulse Current (kA) : 70kA


- Temperature of MOV : 280C (1000C)


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


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


- 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


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


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%.


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.


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,….


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


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.


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


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


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


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


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





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


trạm lan truyền theo đường dây viễn thông RM/T_2 4,286.10-5


nguồn RV/P_2 3,068.10-10



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


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


đường dây viễn thông đi vào cấu trúc RZ/T_2 1,37.10-4

Tổng rủi ro R2 0,0309


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


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.



Rủi ro liên quan đến thiệt hại về sự sống do sét đánh trực tiếp

vào tháp anten RA_1 3,87.10-10



nguồn RV/P_1 6,13.10-10



Rủi ro liên quan đến sự sống do sét đánh trực tiếp vào đường RU/P_1 1,534.10-11


dây cấp nguồn lan truyền vào bên trong cấu trúc


dây viễn thông lan truyền vào bên trong cấu trúc RU/T_1 2,74.10-10





Rủi ro liên quan đến lỗi hệ thống bên trong khi sét đánh vào tháp

anten RC_2 9,67.10-5


trạm lan truyền theo đường dây cấp nguồn RM/P_2 1,77.10-4


trạm lan truyền theo đường dây viễn thông RM/T_2 3,99.10-5


nguồn RV/P_2 3,06.10-10




đường dây cấp nguồn RW/P_2 1,53.10-7


đường dây viễn thông RW/T_2 2,74.10-6


đường dây cấp nguồn đi vào cấu trúc RZ/P_2 4,6.10-6


đường dây viễn thông đi vào cấu trúc RZ/T_2 1,37.10-4


Sau khi tính toán lại những giá trị rủi ro thành phần, quay lại Bước 4 tính toán rủi ro

cho R1 và R2:


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]


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.


Hình 5.5: Sơ đồ mô phỏng mạng phân phối điện trên phần mềm Matlab


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


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


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


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;


+ 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;


+ 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).


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%


- 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.


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,


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.


[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.


[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.


[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.


[64] Khaled Elrodesly, Comparison Between Heidler Function And Te Pulse

Function For Modeling Te LightningReturn-Stroke Current, 2010.


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).


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.


PHỤ LỤC


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


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


thông) trên không có bảo vệ.

Bảo vệ không được liên kết tới

cùng một điểm kết nối với thiết

bị

1 0,1


thông) đi ngầm có bảo vệ.

Bảo vệ được liên kết tới cùng

một điểm kết nối với thiết bị 1 0


thông) trên không có bảo vệ.



Dây bảo vệ chống sét, cáp bảo vệ

chống sét, vật dẫn kim loại



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


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


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


10-2 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


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


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


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


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


10-2 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.


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


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


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


Bang 28: Dạng thiệt hại L4 – giá trị tổn thất cho mỗi vùng


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



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


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


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


tiếp vào đường dây điện cấp

nguồn (m2) / 40. 40.200 8000L P PA L / 40. 40.200 8000L P PA L


tiếp vào đường dây viễn thông

(m2) / 40. 40.1000 40000L T TA L / 40. 40.1000 40000L T TA L


đường dây điện cấp nguồn (m2) 5

/ 4000. 4000.200 8.10l P PA L 5

/ 4000. 4000.200 8.10l P PA L


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


(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


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


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


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


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


_1 _1

3 2

5

. . . . / . / 8760

1.10 .2.2.10 .100 /100.8760 / 8760

4.10


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


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


/ /. . . 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


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


/ / /. . 1.1.1 1V P EB LD P LD PP P P C



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


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


( 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


_ 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



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


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



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



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


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


Với: / / / /. . . 1.1.1 1W P SPD P LD P LD P ohP P P C n


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


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


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


Với:

/ / / /. . . 1.0,3.1.1 0,3Z P SPD P LI P LI P ohP P P C n


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


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------------------------


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


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;


end

end

A1=a1; A2=a2;

a1=1.05*a1; a2=0.95*a2;


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=[];


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


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------------------------



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]


end

%Y=Y*Im/phi;

%plot(T,Y)


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


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;


% else

% er1= 0;

% end

%

% if (18>tb)

% er2= 18 -tb;

% elseif (22 < tb)

% er2= tb - 22;

% else

% er2= 0;

% end

% er= er1+er2;



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


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;


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;


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;



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

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;


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;


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;



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

er1= er1+er2;


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;


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;


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;



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

er2= er1+er2;


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;


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;


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;



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;

%_________________________________________________

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;


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;


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


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


Imax=4.5


Imax=5.5

elseif (Imax>=6)&(Imax<6.9)

Imax=6.5

elseif (Imax>=6.9)&(Imax<7.7)

Imax=7.3


Imax=8

elseif (Imax>=12.3)&(Imax<21)

Imax=16.5


Imax=25

elseif (Imax>=29)&(Imax<36.3)

Imax=32.5


Imax=40


Imax=55


Imax=70


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;


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)


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


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;


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




model');





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)


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




model');




model')

end

else




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))

);


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


chất LF 10-2

Hệ số nguy hiểm do lỗi hệ thống bên

trong LO -

Cho thiệt

hại L2


chất LF 10-2

Hệ số nguy hiểm do lỗi hệ thống bên

trong LO 10-2


Thông số, đặc điểm của đường dây điện cấp nguồn


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



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


ngo vào đường dây k5 1


ngo vào thiết bị k3 1

Hệ số xác suất phụ thuộc hệ thống SPD

được thiết kế PSPD/P 1


trong KS3/P / pi 1

Thông số, đặc điểm các đường dây viễn thông


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



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


ngo vào đường dây k5 0,01


ngo vào thiết bị k3 0,01

Hệ số xác suất phụ thuộc hệ thống SPD

được thiết kế PSPD/P 0,001



trong KS3/P / pi 1


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


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


vào đường dây điện cấp nguồn (m2) / 40. 40.500 20000L P PA L


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


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


6

/ / / / /

6

. . . . .10

13,7.20000.1.0,056.1.10 0,015


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


viễn thong (lần/km2/năm)

6

/ / / / /

6

. . . . .10

13,7.40000.0,5.1.1.10 0,274


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


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




( nZ = nt = 100; tz = 8760)

_1 _1

3 2 5

. . / . / 8760

10 .10 .100 /100.8760 / 8760 10


_1 _1

3 2

6

. . . . / . / 8760

0,2.10 .2.10 .100 /100.8760 / 8760

4.10


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


4 5

/ _1 / / _1

11

. . 0,0153.10 .1.10

1,534.10


Với:

/ / /. . . .

0,01.0,01.1.1.1 0,0001

U P TU EB LD P LD P ohP P P P C n



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


trực tiếp vào đường dây nguồn

2 6

/ _1 / / _1

10

. . 0,0153.10 .1.4.10

6,13.10


Với:

/ / /. . . 0,01.1.1.1 0,01V P EB LD P LD P ohP P P C n


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


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



( 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





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


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



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



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



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


trong khi sét đánh vào đường dây điện

cấp nguồn

2

/ _ 2 / / _ 2

4

. . 0,015.1.10

1,5.10


Với: / / / /. . . 1.1.1 1W P SPD P LD P LD P ohP P P C n


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


trong khi sét đánh gần đường dây điện

cấp nguồn

2

/ _ 2 / / _ 2

3

. . 1,534.0,3.10

4,6.10


Với:

/ / / /. . . 1.0,3.1.1 0,3Z P SPD P LI P LI P ohP P P C n


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


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


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


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


vào đường dây điện cấp nguồn (m2) / 40. 40.500 20000L P PA L


vào đường dây viễn thông (m2) / 40. 40.1000 40000L T TA L


dây điện cấp nguồn (m2) 6

/ 4000. 4000.500 2.10l P PA L


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



6

/ / / / /

6

. . . . .10

13,7.20000.1.0,056.1.10 0,015


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


viễn thong (lần/km2/năm)

6

/ / / / /

6

. . . . .10

13,7.40000.0,5.1.1.10 0,274


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


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




( nZ = nt = 100; tz = 8760)

_1 _1

3 2 5

. . / . / 8760

10 .10 .100 /100.8760 / 8760 10


_1 _1

3 2

6

. . . . / . / 8760

0,2.10 .2.10 .100 /100.8760 / 8760

4.10


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



6 6

_1 _1. . 0,967.1.4.10 3,86.10B D B BR N P L

Với: PB=1



4 5

/ _1 / / _1

11

. . 0,0153.10 .1.10

1,534.10


Với:

/ / /. . . .

0,01.0,01.1.1.1 0,0001

U P TU EB LD P LD P ohP P P P C n



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



2 6

/ _1 / / _1

10

. . 0,0153.10 .1.4.10

6,13.10


Với: PV/P = PEB . PLD/P.CLD/P.noh

=0,01.1.1.1=0,01



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


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



( 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




6 6

_ 2 _ 2. . 0,967.1.2.10 1,935.10B D B BR N P L

Với: PB=1


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:


. 0,001.1 0,001C SPD LDP P C



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



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



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



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


trong khi sét đánh vào đường dây điện

cấp nguồn

2

/ _ 2 / / _ 2

7

. . 0,015.0,001.10

1,53.10


Với: / / / /. . . 0,001.1.1 0,001W P SPD P LD P LD P ohP P P C n


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


trong khi sét đánh gần đường dây điện

cấp nguồn

4 2

/ _ 2 / / _ 2

6

. . 1,534.3.10 .10

4,6.10


Với: 4

/ / / /. . . 0,001.0,3.1.1 3.10Z P SPD P LI P LI P ohP P P C n


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


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


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


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


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



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

NGHIÊN CỨU VÀ Đ Ä XUẤ O V CH Ô NG SÉT CHO...

Documents

Transcript of NGHIÊN CỨU VÀ Đ Ä XUẤ O V CH Ô NG SÉT CHO...