Mục đích chính của hệ thống bảo vệ thiết bị điện là để giới hạn quá áp đến giá trị có thể chấp nhận cho các thiết bị điện. Hệ thống bảo vệ thiết bị điện bao gồm:
• Một hoặc nhiều SPDs tùy thuộc vào cấu hình xây dựng;
• Liên kết đẳng thế: lưới kim loại của các bộ phận tiếp đất.
Thiết lập hệ thống bảo vệ hệ thống điện và điện tử của một tòa nhà là như sau:
Tìm kiếm thông tin
• Xác định tất cả các tải nhạy cảm và vị trí của chúng trong tòa nhà.
• Xác định hệ thống điện, điện tử và các điểm tương ứng đi vào tòa nhà của chúng.
• Kiểm tra hệ thống chống sét trực tiếp là trên tòa nhà hay trong vùng lân cận.
• Thấu hiểu các quy định áp dụng đối với vị trí của tòa nhà.
• Đánh giá các nguy cơ bị sét đánh theo vị trí địa lý, loại hình cung cấp điện, mật độ sét đánh.
Giải pháp thực hiện
• Cài đặt các dây dẫn liên kết theo một khung lưới.
• Cài đặt một SPD đường vào LV.
• Cài đặt một SPD bổ sung trong mỗi tủ phân phối điện nằm trong vùng lân cận của thiết bị nhạy cảm.
Thiết bị chống xung quá áp (SPD) được sử dụng cho mạng lưới cấp điện, mạng điện thoại, và thông tin liên lạc và xe buýt điều khiển tự động.
Thiết bị chống xung quá áp (SPD) là một thành phần của hệ thống bảo vệ thiết bị điện.
Thiết bị này được kết nối song song trên các mạch cung cấp năng lượng của tải để bảo vệ. Nó cũng có thể được sử dụng ở tất cả các cấp của mạng lưới cung cấp điện. Đây là loại phổ biến nhất được sử dụng và hiệu quả nhất trong việc chống quá áp.
SPD được thiết kế để hạn chế xung quá áp có nguồn gốc từ khí quyển và chuyển hướng các sóng xung xuống đất, để hạn chế biên độ của xung quá áp xuống giá trị không còn nguy hại cho thiết bị điện, thiết bị chuyển mạch điện và truyền động điều khiển.
SPD loại bỏ quá áp:
• trong chế độ thông thường, giữa pha và trung tính hoặc đất;
• trong các chế độ khác, giữa pha và trung tính.
Trong trường hợp một xung quá áp vượt quá ngưỡng hoạt động của SPD:
• Thông thường, SPD sẽ dẫn năng lượng xuống đất;
• Trong chế độ khác, SPD phân phối năng lượng cho các dây dẫn trực tiếp khác.
Ba loại SPD:
• SPD loại 1
SPD loại này được khuyến cáo sử dụng trong trường hợp cụ thể của ngành dịch vụ và các tòa nhà công nghiệp có hệ thống chống sét bằng kim thu lôi hay lồng Faraday. Nó bảo vệ hệ thống điện khỏi sét đánh trực tiếp. Nó có thể xả rất nhanh năng lượng của sét lan truyền lây lan dây thoát sét xuống hệ thống tiếp đất.
SPD loại 1được đặc trưng bởi dạng sóng 10/350 µs.
• SPD loại 2
SPD loại 2 dùng để bảo vệ chính cho tất cả các thiết bị điện hoạt động với điện áp thấp. Nó được cài đặt trong mỗi tủ điện, nó ngăn chặn sự lan truyền của xung quá áp tới hệ thống điện và bảo vệ tải.
SPD loại 2 được đặc trưng bởi dạng sóng 8/20 µs.
• SPD loại 3
Những SPDs có khả năng phóng điện thấp. Do đó, chúng phải được cài đặt như là một bổ sung cho SPD loại 2 và trong vùng lân cận có tải nhạy cảm. SPD loại 3 được đặc trưng bởi một sự kết hợp của sóng điện áp (1.2/50 µs) và (8 /20 µs).
P4: Phân vùng bảo vệ
Lightning Protection Zone
Phân vùng bảo vệ trên đường nguồn:
Nguyên tắc bảo vệ chính xác có thể đạt được thông qua áp dụng những tiêu chuẩn quốc tế như IEC 61024-1 (bảo vệ công trình khỏi sét đánh trực tiếp) và IEC 61312-1 (bảo vệ hệ thống thông tin LEMP). Những tiêu chuẩn này xác định các trình tự đúng để theo đó thiết lập hệ thống chống sét hiệu quả. Điều quan trọng là hệ thống bảo vệ phải bao gồm cả bảo vệ cho công trình và bảo vệ chống quá áp cho thiết bị ên trong.
Theo tiêu chuẩn IEC 61312-1, việc cài đặt toàn bộ hệ thống chống sét được chia thành các phân vùng bảo vệ khác nhau:
Các phân vùng bảo vệ:
LPZOA: đây là phân vùng có khả năng sét đánh trực tiếp. Trong một điện cực lớn, dòng sét có thể đạt giá trị 200.000 A = 200 kA (10/350 µs). Bất kỳ hệ thống dây dẫn thoát sét nào cũng phải đáp ứng yêu cầu chuyển toàn bộ dòng sét ở bất kỳ cường độ nào xuống đất một cách an toàn.
LPZOB: phân vùng mà sét không có khả năng đánh trực tiếp, nhưng điện trường của sét trong phân vùng này lại rất lớn. Vùng này được xác định bởi hiệu quả của hệ thống bảo vệ cấu trúc (hệ thống chống sét trực tiếp).
LPZ1: đây là phân vùng mà sét đánh trực tiếp là không thể. Điện trường của dòng sét tại phân vùng này cũng thấp hơn nhiều so với các phân vùng LPZOA và LPZOB. Đây là phân vùng các thiết bị chống xung quá áp sẽ rất phù hợp để cài đặt, nó sẽ giới hạn giá trị điện áp đi vào cơ sở.
LPZ2: giá trị xung điện áp và điện trường tại phân vùng này sẽ thấp hơn nhiều so với LPZ1 khi các nguyên tắc bảo vệ được áp dụng. Các thiết bị nhạy cảm có thể được cài đặt tại phân vùng này một cách an toàn.
Galvanic Coupling
Khi một công trình bị sét đánh trực tiếp như trong hình 1 (Fig.1), một điện áp lớn sẽ gia tăng nhanh chóng xung quanh RA và toàn bộ vùng đất trong khu vực công trình A cũng có sự gia tăng điện áp lên cao, điều này phụ thuộc vào cường độ của dòng sét. Điện áp tại vùng đất của công trình B sẽ thấp hơn nhiều so với công trình A, và sự khác biệt này sẽ được cân bằng thông qua các loại dây cáp thông tin (dây điện thoại, ADSL, cáp truyền hình,...).
Cảm ứng điện từ:
Khi dòng sét được truyền xuống đất thông qua những dây dẫn như hình 2 (Fig.2) (thân cây), một điện trường cực lớn được tạo ra trong thời gian ngắn. Điện trường này sẽ đi vào bất kỳ vòng đất (hệ thống tiếp địa) nào có sẵn của các tòa nhà gần đó. Khi những dòng này được cân bằng, thiệt hại thường xảy ra đối với các thiết bị.
Chống sét lan truyền cho hệ thống điện
Hãm tăng được chia thành ba lớp:
-
Lớp 1: "bảo vệ dòng đầu tiên"
-
Lớp 2: hãm điện áp
-
Lớp 3: tiếp tục hãm điện áp
Các hãm SPD này khác nhau trong thiết kế, khả năng xử lýdòng của chúng và được đặt tại các địa điểm cụ thể theo IEC 61312-1 yêu cầu cung cấp các giải pháp bảo vệ tối ưu.
Quy tắc chống sét bảo vệ con người, phương pháp chống sét, biện pháp chống sét, giải pháp chống sét, thiết kế chống sét
Quy tắc chống sét bảo vệ con người
A. Sét gây thương tích cho con người như thế nào
Sét có thể gây thương tích bằng những cách thức sau:
1. Sét đánh thẳng vào vị trí nạn nhân từ trên đám mây xuống.
2. Khi nạn nhân đứng cạnh vật bị sét đánh. Sét có thể phóng qua khoảng cách không khí giữa người và vật. Trong trường hợp này gọi là sét đánh tạt ngang.
3. Sét đánh khi nạn nhân tiếp xúc với vật bị sét đánh.
4. Điện áp bước, điện áp chạm khi người tiếp xúc với mặt đất ở một vài điểm.
5. Sét lan truyền qua đường dây cáp tới các vật như điện thoại, tivi, ổ cắm, .. .
Theo thống kê thì sét đánh thẳng là nguy hiểm nhất, cứ 10 người bị sét đánh thẳng thì 8 người chết. Sét đánh tiếp xúc hay tạt ngang cũng rất nguy hiểm. Khi sét đánh xuống cây, thì 1 tia sét có thể giết chết ngay vài người xung quanh. Độ nguy hiểm phụ thuộc vào bản chất của vật bị sét đánh và vị trí tương đối với nạn nhân. Thương vong do điện thế bước nhẹ hơn. Trong một số trường hợp năng lượng tia sét không tiêu tán ngay tại chỗ mà truyền theo mặt đất và khi nạn nhân đứng trên đường truyền đó có thể bị liệt. Trong một số trường hợp tồi tệ nạn nhân sẽ bị vấn đề với việc đi lại sau này. Thường thị điện thế bước chỉ gây những hiệu ứng tạm thời và ít khi để lại hậu quả sau này. Trong thực tế sét lan truyền xuất hiện khi nạn nhân nói chuyện điện thoại, cầm vào các dây cáp, dây anten dẫn từ ngoài vào.
Theo thống kê ở Mỹ, ngoài 40% nạn nhân bị sét đánh không được biết rõ nguyên nhân, 27 % là khi họ đang ở khu vực trống trải, 19% ở gần cây, 8% đang bơi hay ở khu vực gần nước, 3% khi đứng gần máy móc, 2,4% khi đang nói điện thoại, 0.7% liên quan đến đài, tivi, anten...
B. Các biện pháp chống sét bảo vệ con người
Vì sét là hiện tượng ngẫu nhiên cho nên không có vị trí an toàn tuyệt đối. Tuy nhiên việc chủ động đề phòng tránh sét tìm nơi an toàn hơn có thể làm giảm đáng kể khả năng bị sét đánh. Cần phải hướng dẫn giáo dục phòng chống sét an toàn cho con người.
Lên kế hoạch trước
Nghe dự báo thời tiết. Khi nghe bản tin dự báo thời tiết lên kế hoạch làm việc để đề phòng. Khi làm ở khu vực nào đó, để ý trước các nơi có thể trú mưa và tránh sét an toàn. Phải tính được thời gian từ chỗ làm việc đến nơi an toàn. Thường thì cơn dông kéo đến rất nhanh trong vòng 15 phút và di chuyển với vận tốc 40km/giờ. Nói chung khi đang ở nơi không an toàn thì cần phải để ý đến các dấu hiệu của dông như mây đen, không khí lạnh, gió
Thực hiện quy tắc nhìn-nghe:
Khi sét xảy ra, thoạt tiên ta thấy tia chớp loé lên và sau đó là có tiếng sấm kèm theo. Nếu bạn tính khoảng thời gian từ lúc tia chớp loé lên và lúc nghe thấy tiếng sấm thì có thể xác định được khoảng cách tới nơi sét xảy ra. Chia số giây cho 3 ta được khoảng cách đến tia sét. Ví dụ đếm được 3 giây thì sét cách vị trí đứng là 3/3= 1km. Nên nhớ rằng nếu như khoảng thời gian bạn đếm được từ khi thấy chớp và nghe tiếng sấm nhỏ hơn 30 giây, thì bạn đã nằm trong tầm ngắm của tia sét rồi và phải cẩn thận. Nếu thời gian này nhỏ hơn 20 giây thì phải di chuyển đến nơi an toàn hơn. Khi nghe thấy tiếng sấm đầu tiên bất kể là gì cũng cần phải thấy nguy hiểm đã đến. Sét có thể đánh cách xa nơi có mưa tới 15-20km.
Tránh sét trong nhà
Khi trời sắp xảy ra dông, thì biện pháp tránh sét tốt nhất là nên về nhà. Chỗ an toàn để tránh sét là toà nhà, hay công sở có lắp đặt hệ thống chống sét (đơn giản nhất là cột thu lôi Franklin).. Khi ở trong nhà thì nên đứng xa cửa sổ, cửa ra vào, các đồ dùng điện, tránh các chỗ ẩm ướt như buồng tắm, bể nước, vòi nước, không nên dùng điện thoại trừ trường hợp rất cần thiết. Nên rút phích cắm các thiết bị điện trước lúc có dông gần xảy ra. Với các đường dây điện thoại hay dây điện vì nối với lưới bên ngoài nên rất có thể bị ảnh hưởng sét đánh lan truyền. Nên tránh xa các dây này và các vật dùng điện với khoảng cách ít nhất là 1m. Vô tuyên nối với dây anten để ngoài trời cũng rất cần rút ra khi có dông.
Tránh sét đánh ngoài trời
Trong trường hợp không kịp chạy tìm nơi ẩn náu an toàn, tuyệt đối không dùng cây cối làm chỗ trú mưa, tránh các khu vực cao hơn xung quanh, tránh xa các vật dụng kim loại như xe đạp, xe máy, hàng rào sắt...
Tìm chỗ khô ráo, nếu xung quanh có cây cao hơn thì nên tìm chỗ thấp, tìm vị trí cây thấp.
Người ở vị trí càng thấp càng tốt, tay ôm cổ. Phần tiếp xúc của người với mặt đất là ít nhất. Nhón chân, không được nằm xuống đất.
Đứng xa các vật cao, ra ngay khỏi những nơi chứa nước như bãi biển, ao, hồ, mương. Các vùng đỉnh núi hay sườn núi nhô cao cũng rất nguy hiểm. Nếu ở trong rừng thì tìm những nơi cây thấp hơn và thưa để tránh.
Không đứng thành nhóm người gần nhau. Nếu như bạn cảm thấy tóc bị dựng lên (như cảm giác điện khi sờ tay trước mặt tivi) thì điều đó có nghĩa là có thể bị sét đánh bất cứ lúc nào. Lập tức ngồi cúi xuống và lấy tay che tai, không nằm xuống đất hay đặt tay lên đất.
Đối với các vật có bề mặt kim loại như xe buýt, tàu hoả, ô tô, ...nếu không thò người ra ngoài và không chạm đến vỏ bọc thì ở những chỗ này là an toàn. Ngược lại đối vơi các ô tô, tàu thuỷ để hở hay không có vỏ bọc kim loại thì lại nguy hiểm.
Sau khi nghe thấy tiếng sét 30 phút thì có thể trở lại làm việc bình thường.
Cấp cứu người bị sét đánh:
Ngoài làm cháy, bỏng, sét gây tác hại hệ thần kinh, gãy xương, mất thính giác, thị giác, hay trí nhớ. Người bị sét đánh cần được cấp cứu ngay tức khắc. Nếu người bị sét đánh bị ngất (tim ngừng đập, tắt thở) phải thực hiện khẩn cấp các động tác hô hấp, trợ tim nhân tạo. Tìm những nơi bị gãy, đặc biệt cẩn thận không di dời những nạn nhân nếu nghi ngờ bị gãy cột sống. Để những nơi bị bỏng khô và tìm cách nhanh nhất để nhân viên y tế đến.
Bản ghi nhớ không nên làm gì:
Đứng gần vật cao, gần nước, gần cây, gần xe cộ, gần nhà, tại các nơi cánh đồng trống trải, anten, cột cao, gần những đường dây dẫn.
Nên làm gì:
1. Nhìn dấu hiệu báo dông (mây đen, gió lạnh...),
2. Nghe dự báo thời tiết khi có ý định đi ra ngoài.
3. Hạ thấp vị trí để hai chân chụm. Không nằm trên đất.
4. Đi vào nhà lớn hay vào xe cộ có mái kim loại (nhớ là không được động tay lên vỏ kim loại).
5. Biết trước nơi an toàn gần nhất và thời gian đi tới đó.
(Nguồn: Viện VLĐC)
