Đề tài Thiết kế hệ thống chống sét trực tiếp cho trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM

1Ω). Khi thieát keá moät löôùi noái ñaát, phaûi xaùc ñònh : ϖ Ñieän trôû ñaát, neân tieán haønh ño thöû nghieäm trong khu vöïc. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 48 ϖ Xaùc ñònh caáu truùc vaät lyù cuûa ñaát , chaúng haïn: ñaù, seùt ,caùt…. ϖ Coù vaät caûn gì khoâng ? chaúng haïn : ñöôøng daãn, caây coái, haøng raøo, caùp vaø dòch vuï ngaàm döôùi ñaát. ϖ Nhöõng aûnh höôûng cuûa baát kyø löôùi noái ñaát môùi naøo treân moät löôùi ñaõ coù. ϖ Coù deã daøng truy caäp caáu kieän tieàn aùp hay khoâng ? ϖ Tính an toaøn, chaúng haïn : caùc coïc ñaát coù bò ñaøo xôùi khoâng ? ϖ Thieát keá löôùi noái ñaát caàn ñöôïc xem xeùt treân neàn moät döï aùn. Trôû khaùng ñaët ñöôïc haï thaáp baèng caùc kyõ thuaät sau: + Vieäc duøng caùc vaät daãn höôùng kính toûa ra töø ñieåm chích doøng (t aïo ra caùc doøng tieáp ñaát song song cho doøng seùt) thì hieäu quûa hôn trong vieäc tieâu taùn doøng seùt vaø do ñoù thích hôïp vôùi moät thanh noái ñaát ñôn daøi. + Vieäc duøng caùc baêng phaúng öu tieân hôn caùc vaät daãn troøn. Dieän tích beà maët gia taêng cuûa baêng phaúng laøm giaûm trôû khaùng cao taàn cuûa chuùng do hieäu öùng beà maët. Caùc baêng daãn taêng caû ñieän dung gheùp leân beà maët tieáp xuùc vôùi ñaát noái vôùi moät vaät daãn coù tieáp ñieän ñaõ cho. + Vieäc duøng caùc vaät daãn coù nhieàu ñoaïn ngaén ñöôïc öu tieân hôn vaät daãn ñôn daøi. ϖ Trong caùc vuøng coù ñieän trôû suaát ñaát töø thaáp ñeán vöøa caùc ñieän cöïc thaúng, coïc ñöùng vôùi coïc ñaõ cho kích thöôùc thöôøng hieäu quûa hôn trong vieäc cung caáp cho moät toång trôû xung thaáp. Caùc yeâu caàu cô baûn ñoái vôùi coïc tieáp ñòa: ϖ Ñaït moät ñieän trôû thaáp vôùi phaàn noái ñaát chung. ϖ Coù ñoä beàn cô vaø choáng aên moøn cho pheùp noù hoaït ñoäng hieäu quûa trong moät thôøi gian daøi trong baát kyø loaïi moâi tröôøng naøo. ϖ Coù theå taûi moät doøng mong muoán töø moät söï phoùng ñieän seùt. Tieâu chuaån phaùt bieåu theâm raèng thaønh phaàn chính trong ñieän trôû ñaát cuûa moät coïc ñaát naûy sinh töø ñieän trôû cuûa ñaát trong vuøng laân caän coïc ñaát.Baèng caùch haï thaáp giaù trò ñieän trôû hay caøng gaàn ñieåm naøy caøng toát, taïo ra moät löôùi noái ñaát hieäu quûa hôn . Tieâu chuaån coøn ñeà caäp ñeán vieäc duøng xöû lyù nhaân taïo neáu möùc ñieän trôû yeâu caàu khoâng ñaït ñöôïc baèng caáu hình baêng vaø thanh cô baûn – ñaëc bieät veà phí toån kinh teá. Thöïc hieän nhöõng xöû lyù nhu vaäy ñeå ñaït ñöôïc nhöõng ñieän trôû thaáp hôn trong caùc khu vöïc khoù khaên vaø cuõng ñeå duy trì möùc ñieän trôû ñoù trong nhieàu naêm. Ñoái vôùi caùc nôi khoù khaên hôn chaúng haïn nhö nhöõng nôi coù ñaù, caùt hay ñaù phieán thì seùt laø phoå bieán. Vieäc duøng moät hoãn hôïp caûi tieán taïo tieáp ñòa coù theå haï thaáp trôû khaùng ñaát ñaùng keå. Caùc hoãn hôïp caûi taïo tieáp ñaát khoâng tan, deã laép ñaët vaø thöôøng reû hôn caùc heä thoáng tieáp ñòa baèng ñoàng ñaét tieàn. Moät vaán ñeà ñi keøm vôùi vieäc truyeàn daãn moät doøng xung vaøo ñaát laø noù laøm taêng ñieän aùp cuûa ñieåm phoùng. Ta bieát ñieän aùp giaûm theo quy luaät haøm muõ theo khoaûng caùch töø ñieåm ñaùnh vaø gaây ra “ñieän aùp böôùc” gaây nguy hieåm cho ngöôøi vaø thieát bò. Moät löôùi noái ñaát thieát keá toát vaø ñöôïc laép ñaët chính xaùc coù taùc duïng cöïc tieåu hoùa caùc ñieän aùp böôùc. Caùc vaät lieäu duøng laøm heä thoáng noái ñaát phaûi coù tính choáng aên moøn cao. Choã tieáp xuùc (noái) caû döôùi ñaát laãn trong nhaø neân ñöôïc phuû kín ñeå choáng xaâm nhaäp cuûa hôi aåm, vaø choã noái phaûi coù khaû naêng taùi ñöôïc doøng döï kieán. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 49 ÔÛ baát kyø nôi naøo maø löôùi noái ñaát loä ra coù nguy cô bò phaù huûy vaät lyù neân ñöôïc cung caáp moät daïng baûo veä an toaøn cô naøo ñoù. Söï keát noái vôùi heä thoáng noái ñaát taïi ñieåm thu neân laép ñaët deã daøng cho vieäc caùch ly löôùi khoûi vaät daãn xuoáng ñeå xem xeùt baûo trì ñònh kyø cuõng nhö ño ñieän trôû tieáp ñaát. Moät toøa nhaø hay kieán truùc coù theå coù moät vaøi noái ñaát laép ñaët, bao goàm : noái ñaát ñieän thoaïi. nguoàn ñieän, truyeàn thoâng hay cho caùc noái ñaát vôùi muïc ñích ñaëc bieät, coäng theâm noái ñaát choáng seùt tröïc tieáp. Caùc oáng daãn nöôùc vaø khí baèng kim loaïi cuõng coù theå hoaït ñoäng nhö moät noái ñaát. Tình traïng nhieàu noái ñaát naøy laø moät trong nhöõng nguyeân nhaân chính gaây phaù huûy thieát bò ñieän khi hieäu ñieän theá xuaát hieän giöõa baát kyø noái ñaát naøo döôùi ñieàu kieän quùa ñoä seùt. Doøng quùa ñoä coù theå chaïy theo caùc höôùng khoâng ñöôïc döï ñònh, caûm öùng ñieän aùp cao vaø phaù huûy thieát bò nhaïy caûm. Baèng caùch cung caáp “lieân keát ñaúng theá” ñoái vôùi taát caû caùc noái ñaát thì coù theå loaïi boû ñöôïc vaán ñeà naøy. Söï quan troïng soáng coøn ñoái vôùi tính toaøn veïn vaø chaát löôïng cuûa baát cöù daïng thieát bò choáng seùt naøo (tröïc tieáp hay giaùn tieáp) laø caùc noái ñaát dòch vuï vaø theùp caáu kieän tieàn aùp cuûa caáu truùc phaûi ñöôïc noái vôùi nhau. Moät soá dòch vuï neân ñöôïc noái keát: a. Noái ñaát nguoàn ñieän. b. Noái ñaát nguoàn truyeàn thoâng. c. OÁng nöôùc vaø khí baèng kim loaïi. d. Theùp xaây döïng caáu truùc. e. Noái ñaát choáng seùt. Moät soá dòch vuï lieät keâ ôû treân coù theå thaáy caàn caùch ly vì caùc lyù do veà quy ñònh aên moøn hay ñeå ñaùp öùng caùc yeâu caàu veà tieâu chuaån noái daây hay daønh rieâng cho quy ñònh cuûa chính phuû. Toùm laïi, trong phaàn baûo veä choáng seùt ñaùnh tröïc tieáp, tieâu chuaån NZS/AS 1768-1991 ñaõ naâng caáp ñaùng keå caùc phaàn veà an toaøn cho con ngöôøi, baûo veä caùc caáu truùc ñaëc bieät hay baát thöôøng nhö caùc anten truyeàn thoâng, thuyeàn, caây coái, haøng raøo vaø caùc phöông tieän deã chaùy hay nguy hieåm. Nhöõng ñeà nghò quan troïng trong thöïc tieãn ñöôïc ñöa ra töông thích vôùi caùc vaät lieäu choáng seùt khaùc nhau vaø cöïc tieåu hoùa söï aên moøn ñieän hoùa laâu ngaøy cuûa caùc thaønh phaàn. Coù caùc caûi tieán ñöôïc vaän duïng vôùi caùc phöông phaùp veà söï ñaùnh giaù nhu caàu choáng seùt – “chæ soá ruûi ro”. Hieän nay ngöôøi söû duïng cuõng ñöôïc khuyeán khích duøng döõ lieäu maät ñoä seùt ñaùnh hieän ñaïi (neáu coù) hieän höõu vôùi moät khu vöïc thay vì duøng baûn ñoà quan heä nhöõng ngaøy coù seùt cuõ hôn. Ñaùng tieác laø döõ lieäu nhö vaäy chæ coù theå duøng cho moät vaøi vuøng. Tieâu chuaån khoâng coá gaéng baûo hoä cho caùc phöông phaùp ñoäc quyeàn veà choáng seùt vaø ñaëc tính kyõ thuaät maø caùc phöông phaùp thay ñoåi baûo veä seõ laø ñoái töôïng ñeå xem xeùt trong töông lai. Tuy nhieân, trong thöïc teá moät vaøi nhaø thieát keá ñoåi môùi quan taâm ñeán hieäu quûa chi phí coù theå thaáy khaû naêng vaø tính linh hoaït cuûa nhöõng kyõ thuaät thieát keá “Collection Volume” keát hôïp vôùi caùc heä thoáng baûo veä thay theá coù uy tín hieän nay. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 50 CHÖÔNG III : THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG CHOÁNG SEÙT TRÖÏC TIEÁP CHO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP. HOÀ CHÍ MINH A. ÑAËC ÑIEÅM KHÍ TÖÔÏNG KHU VÖÏC TP. HOÀ CHÍ MINH : - Cao ñoä : 11m - Væ ñoä : 10040’ - Kinh ñoä : 106040’ - Ñieän trôû suaát cuûa ñaát : 200 Ωm - Soá ngaøy doâng trong naêm : 67,5 ngaøy/naêm Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 51 - Soá ngaøy möa trong naêm : 151 ngaøy/naêm - Löôïng möa trong naêm : 177mm - Ñoä aåm töông ñoái : 82% - Nhieät ñoä trung bình haøng naêm : 270C - Höôùng gioù chính vaøo muøa möa : taây – nam B. HIEÄN TRAÏNG HEÄ THOÁNG CHOÁNG SEÙT TRÖÏC TIEÁP TAÏI TRÖÔØNG ÑH SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT : Khuoân vieân tröôøng Ñaïi hoïc Sö Phaïm Kyõ thuaät ñöôïc chia thaønh 2 khu rieâng bieät laø khu A vaø khu B. - Khu A : coù khoaûng 17 toøa nhaø laøm vieäc lôùn nhoû khaùc nhau, trong ñoù coù 3 toøa nhaø ñöôïc laép ñaët heä thoáng choáng seùt tröïc tieáp baèng kim Franklin laø thö vieän Trung taâm Vieät - Ñöùc vaø kyù tuùc xaù môùi, caùc toøa nhaø coøn laïi ñöôïc choáng seùt baèng loàng Faraday. - Khu B : Coù khoaûng 14 toøa nhaø, caùc toøa nhaø naøy chöa ñöôïc thieát keá heä thoáng choáng seùt tröïc tieáp. Qua khaûo saùt thöïc teá taïi Khu A cho thaáy noät soá heä thoáng choáng seùt baèng loàng Faraday do khoâng ñöôïc duy tu, baûo döôõng thöôøng xuyeân neân coù nhieàu ñoaïn ñaõ bò ræ seùt, nhieàu ñieåm keát noái cuûa heä thoáng khoâng chaéc chaén. Caùc toøa nhaø ñöôïc laép ñaët heä thoáng kim Franklin kieåu cuõ hoaït ñoäng keùm hieäu quaû, soá löôïng kim ñöôïc laép ñaët ít so vôùi yeâu caàu kyõ thuaät cuõng nhö vò trí boá trí kim chöa hôïp lyù neân baùn kính baûo veä heát ñöôïc caùc phaàn nhoâ ra cuûa toøa nhaø (baûn veõ) ; daây thoaùt seùt laø daây ñoàng traàn, caùc ñoaïn keát noái chöa ñaûm baûo an toaøn cuõng nhö ít ñöôïc duy tu, baûo döôõng neân khaû naêng taûn doøng ñieän seùt vaøo ñaát deã bò haïn cheá. C. THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG CHOÁNG SEÙT TRÖÏC TIEÁP : 1.Quan ñieåm thieát keá : Tröôøng Ñaïi hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät laø moät coâng trình caáp quoác gia coù yù nghóa raát quan troïng veà maët vaên hoùa – xaõ hoäi, do ñoù vieäc thieát keá heä thoáng choáng seùt tröïc tieáp cho tröôøng laø moät vieäc laøm caàn thieát vaø ñoøi hoûi phaûi ñaûm baûo an toaøn toái ña cho ngöôøi vaø taøi saûn. Tröôøc ñaây khi xaây döïng tröôøng ngöôøi ta ñaõ thieát keá heä thoáng choáng seùt baèng loàng Faraday cho taát caû caùc toøa nhaø khu A. Veà sau, moät soá toøa nhaø khu naøy ñöôïc naâng caáp vaø xaây môùi coù ñoä cao töông ñoái lôùn so vôùi ñoä cao trung bình cuûa khu vöïc laân caän neân ñöôïc thieát keá heä thoáng choáng seùt baèng kim Franklin (Thö vieän, Trung taâm Vieät - Ñöùc, Kyù tuùc xaù). Ñeå tieát kieäm veà maët kinh phí neân taän duïng laïi heä thoáng choáng seùt baèng kim Franklin cuûa 2 toøa nhaø laø kyù tuùc xaù môùi vaø trung taâm Vieät - Ñöùc. Taïi hai toøa nhaø naøy caàn kieåm tra laïi ñieän trôû ñaát vaø heä thoáng Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 52 noái keát giöõa kim vaø ñaát, neáu caàn coù theå caûi taïo laïi. Tính toaùn laïi vuøng baûo veä cuûa heä thoáng kim ñeå coù keá hoaïch boå sung theâm soá löôïng kim, ñaûm baûo ñoä tin caäy cuûa heä thoáng. Taïi thö vieän, heä thoáng kim Franklin chæ ñöôïc thieát keá ñôn giaûn (3 kim) vôùi phaïm vi baûo veä quaù heïp so vôùi yeâu caàu thöïc teá neân coù theå boû haún heä thoáng naøy vaø thay theá baèng heä thoáng choáng seùt hieän ñaïi duøng baàu thu seùt phoùng ñieän sôùm (ESE) ñeå coù theå baûo veä ñöôïc caû toøa nhaø chính ñöôïc lieân keát bao goàm Thö vieän, khoa Kyõ Thuaät Nöõ Coâng, phoøng Ñaøo Taïo, phoøng Haønh ChIùnh, Giaûng Ñöôøng (goàm caû caùc daõy phoøng hoïc lyù thuyeát, xöôûng thöïc taäp Ñieän – Ñieän Töû vaø vaên phoøng khoa Ñieän – Ñieän töû). Toøa nhaø phoøng hoïc hình chöõ H ñöôïc naâng caáp theâm moät taàng laàu nöõa (2 laàu) neân heä thoáng choáng seùt baèng loàng Faraday ñaõ loaïi boû vaø thay baèng heä thoáng choáng seùt hieän ñaïi duøng ñaàu thu loaïi interceptor ñeå baûo veä seùt ñaùnh tröïc tieáp cho toaøn boä toøa nhaø naøy. Caùc toøa nhaø coøn laïi ôû khu A bao goàm : xöôûng thöïc taäp Ñieän – Ñieän Töû, xöôûng Cô Khí Ñoäng Löïc, xöôûng Kyõ Ngheä Saét, xöôûng Kyõ Ngheä Goã, xöôûng Khung Gaàm, Nhaø Kho, Nhaø xe, phoøng Nghieân Cöùu Khoa Hoïc, nhaø Chuyeân Gia, traïm Y Teá, ñeàu coù ñoä cao thaáp (trung bình laø 5 m) vaø ñaõ ñöôïc laép ñaët heä thoáng choáng seùt baèng loàng Faraday neân khoâng caàn thieát thieát keá môùi maø chæ caàn kieåm tra laïi heä thoáng naøy xem coøn lieân keát toát vôùi nhau khoâng (kieåm tra lieàn maïch), kieåm tra laïi heä thoáng tieáp ñaát vaø ño laïi ñieän trôû noái ñaát. Taïi khu B coù 2 toøa nhaø cao caàn baûo veä choáng seùt tröïc tieáp laø toøa nhaø khoa Cô Khí Cheá Taïo Maùy vaø toøa nhaø Trung taâm Tin Hoïc, do ñoù caàn thieát keá heä thoáng choáng seùt hieän ñaïi cho 2 toøa nhaø naøy. Caùc toøa nhaø coøn laïi goàm : khoa Cô Giôùi Hoùa Noâng Nghieäp, phoøng hoïc Baùt Giaùc, khoa Sö Phaïm Kyõ Thuaät, xöôûng In, Trung taâm Kyõ Thuaät Toång Hôïp, Kyù tuùc xaù, ñeàu coù ñoä cao thaáp (trung bình 6m) vaø dieän tích nhoû neân khoâng caàn thieát keá heä thoáng choáng seùt tröïc tieáp. 2.Thieát keá kyõ thuaät : 2.1. Xaùc ñònh caáp baûo veä cho coâng trình : Do tröôøng coù quaù nhieàu toøa nhaø coù dieän tích vaø ñoä cao khaùc nhau naèm xen keõ laãn nhau neân ñeå thuaän tieän cho vieäc tính toaùn chæ caàn xaùc ñònh cuï theå caáp baûo veä cho 2 toøa nhaø coù dieän tích vaø ñoä cao lôùn nhaát laø toøa nhaø phoøng hoïc hình chöõ H taïi khu A vaø toøa nhaø Khoa Cô Khí Cheá Taïo Maùy (keå caû xöôûng thöïc taäp) taïi khu B. 2.1.1. Löïa choïn caáp baûo veä cho khuoân vieân toøa nhaø phoøng hoïc hì h chöõ H (tính caû toøa nhaø Nghieân Cöùu n Khoa Hoïc vaø traïm Y teá) taïi khu A : Ta coù : H = 15m : ñoä cao toøa nhaø caàn baûo veä W = 80m : chieàu roäng toøa nhaø caàn baûo veä L = 90m : chieàu daøi toøa nhaø caàn baûo veä 2.1.1.1. Xaùc ñònh taàn soá seùt ch áp nhaän Na c : Ta coù coâng thöùc : Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 53 5,5 Nc = C Trong ñoù : C1. C2. C3. C4. C5 + C1 laø heä soá phuï thuoäc vaøo vò trí coâng trình : vì toøa nhaø naèm ñoäc laäp neân cho C1 = 1 + C2 laø heä soá keát caáu coâng trình : toøa nhaø coù keát caáu bình thöôøng neân choïn C2 = 1 + C3 laø heä soá phuï thuoäc vaøo vaät lieäu chöùa trong coâng trình : toøa nhaø coù giaù trò cao vaø deã baét löûa neân choïn C3 = 2 + C4 laø heä soá phuï thuoäc vaøo tính naêng cuûa coâng trình : toøa nhaø taäp trung ñoâng ngöôøi, khoù sô taùn neân choïn C4 = 3 + C5 laø heä soá phuï thuoäc vaøo taùc haïi cuûa seùt : toøa nhaø yeâu caàu hoaït ñoäng lieân tuïc neân choïn C5 = 5 y ra Nc = 5,5 1 . 2. 3. 5 0,18 2.1.1.2 Tính vuøng taäp trung töông ñoái Ac : Ac laø vuøng taäp trung töông ñöông cuûa coâng trình coù xaùc suaát bò seùt ñaùnh nhö coâng trình vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc sau : Ac = LW + 6H (L + W) + 9π H2 Theá giaù trò ño ñaït vaøo coâng thöùc treân, ta ñöôïc : Ac = 90 x 80 + 6 x 15 (90 + 80) + 9 x 3,14 x (15)2 = 28855,5m2 2.1.1.3. Tính taàn soá seùt ñaùnh tröïc tieáp vaøo coâng trình Nd : Taàn soá seùt ñaùnh tröïc tieáp vaøo coâng trình trong 1 naêm ñöôïc tính baèng coâng thöùc sau : Nd = Ngmax . Ac . C1 . 10-6 Trong ñoù : Ngmax = 0,04 . NK1,25 = NK/10. Goïi laø heä soá phoùng ñieän seùt lôùn nhaát trong moät naêm treân 1km2. NK laø soá ngaøy doâng trung bình trong 1 naêm. Theo soá lieäu cuûa Toång cuïc Khí Töôïng Thuûy Vaên thoáng keâ thì soá ngaøy doâng trung bình trong 1 naêm cuûa TP. Hoà Chí Minh laø 67,5 y ra : Ngmax = ,5 6,75 Vaäy: Nd = 6,755 x 28855,5 x 1 x 10-6 = 0,19 Ta coù: Nd = 0,19 > Nc = 0,18 neân heä thoáng caàn phaûi thieát keá choáng seùt. * Xaùc ñònh heä soá E : coù : E =1 - 1 - 18 19 0,05 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 54 o eá o ⇒ Choïn baûo veä caáp 3 2.1.2. Löïa choïn caáp baûo veä cho khu ân vieân toøa nhaø khoa Cô Khí Ch Taï Maùy (keå caû nhaø xöôûng) Ta coù : H = 8m : ñoä cao toøa nhaø caàn ñöôïc baûo veä L = 75m : chieàu daøi ngoâi nhaø. W = 55m : chieàu roäng ngoâi nhaø. 2.1.2.1. Xaùc ñònh taàn soá seùt chaáp nhaän (Nc): Nc = 5 + C1 laø heä soá phuï thuoäc vaøo vò trí coâng trình: toøa nhaø naèm ñoäc laäp neân cho C1 = 1 + C2 laø heä soá keát caáu coâng trình : toøa nhaø coù keát caáu bình thöôøng nhöng deã chaùy neân choïn C2 = 2,5. + C3 laø heä soá phuï thuoäc vaøo vaät lieäu chöùa trong coâng trình : toøa nhaø coù giaù trò cao vaø deã baét löûa neân choïn C3 = 2. + C4 laø heä soá phuï thuoäc vaøo tính naêng cuûa coâng trình : toøa nhaø taäp trung ñoâng ngöôøi, khoù sô taùn neân choïn C4 = 3. + C5 laø heä soá phuï thuoäc vaøo taùc haïi cuûa seùt : toøa nhaø hoaït ñoäng lieân tuïc, coù taùc haïi ñeán moâi tröôøng choïn C5 = 10 y ra : Nc = 5,5 2,5 . 2. 3. 10 0,036 2.1.2.2. Tính vuøng taäp trung töông ñoái Ac : Ta coù coâng thöùc : Ac = LW + 6H (L + W) + 9π H2 Theá giaù trò kích thöôùc vaøo coâng thöùc ta ñöôïc : Ac = 75 x 55 + 6 x 8 (75 + 55) + 9 x 3,14 x (8)2 = 12173,64m2 2.1.2.3. Tính taàn soá seùt ñaùnh tröïc tieáp (Nd) : Nd = Ngmax . Ac . C1 . 10-6 Trong ñoù : Ngmax = NK/10. Vôùi NK laø soá ngaøy doâng trung bình trong 1 naêm. Soá ngaøy doâng trung bình trong 1 naêm cuûa TP. Hoà Chí Minh laø 67,5 y ra : Ngmax = ,5 6,75 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 55 Vaäy: Nd = 6,755 x 12173,64 x 1 x 10-6 = 0,082 Ta coù: Nd = 0,082 > Nc = 0,036 caàn thieát keá heä thoáng choáng seùt cho coâng trình. * Xaùc ñònh heä soá E : coù : E = 1 - - 036 082 0,56 Ö Choïn baûo veä caáp 3 2.2. Heä thoáng choáng seùt tröïc tieáp : 2.2.1. Heä thoáng choáng seùt tröïc tieáp cho Khu A : Goàm coù 2 toøa nhaø laø: toøa nhaø phoøng hoïc hình chöõ H vaø toøa nhaø Chính lieân keát bôûi Thö Vieän, khoa Kyõ Thuaät Nöõ Coâng, phoøng Ñaøo Taïo, phoøng Haønh Chính, Giaûng Ñöôøng, daõy caùc lôùp hoïc lyù thuyeát, xöôûng thöïc taäp Ñieän – Ñieän Töû vaø vaên phoøng khoa Ñieän – Ñieän Töû. 2.2.1.1. Kim thu seùt : Söû duïng baàu thu seùt loaïi INTERCEPTOR Model B cho toøa nhaø Chính : baàu thu ñöôïc gaén treân moät oáng baèng sôïi thuûy tinh caùch ñieän cao 5m, oáng naøy ñöôïc baét chaéc vaøo ñænh toøa nhaø baèng U – Bolt. Baàu thu INTERCEPTOR cung caáp baùn kính baûo veä khoaûng 70m. Vò trí ñaët kim treân ñænh toøa nhaø theo baûn veõ C1. Söû duïng baàu thu seùt loaïi INTERCEPTOR Model B cho toøa nhaø phoøng hoïc hình chöõ H : baàu thu ñöôïc gaén treân moät oáng baèng sôïi thuûy tinh caùch ñieän cao 5m, oáng naøy ñöôïc baét chaéc vaøo ñænh toøa nhaø baèng U – Bolt. Baàu thu INTERCEPTOR cung caáp baùn kính baûo veä khoaûng 84m .Vò trí ñaët kim treân ñænh toøa nhaø (theo baûn veõ phaàn phuï luïc). 2.2.1.2. Daây thoaùt seùt: Daây thoaùt seùt duøng loaïi caùp thoaùt seùt chuyeân duøng ERICORE ñaûm baûo daãn seùt xuoáng ñaát an toaøn, khoâng gaây nhieãu voâ tuyeán, an toaøn cho ngöôøi vaø thieát bò. Daây ERICORE ñöôïc gaén chaët doïc theo oáng nöôùc baèng keïp giöõ daây ñaët doïc theo daây taïi caùc vò trí caùch nhau töø 1 ÷ 2m. Taïi caùc ñoaïn caàn uoán cong baùn kính uoán cong cuûa daây ERICORE khoâng ñöôïc quaù 0,5m. Caàn baûo veä cho daây ERICORE baèng oáng daãn (coù theå duøng oáng nhöïa PVC) taïi nhöõng nôi coù theå deã bò phaù hoûng. ÔÛ 3m daây cuoái cuûa daây phaûi laép ñaët oáng caùch ñieän ñeå baûo veä cho ngöôøi khi ñeán gaàn vaø phaûi ñaët caùch ñöôøng daây thoâng tin töø 2m trôû leân. Cuoái daây ERICORE caàn phaûi ñaët hoäp kieåm tra noái ñaát. 2.2.1.3. Heä thoáng noái ñaát : Heä thoáng noái ñaát goàm 5 coïc theùp boïc ñoàng daøi 3m vaø 40m daây caùp ñoàng traàn tieát dieän 70mm2 , boá trí thaønh 4 tia. Ñeå giaûm ñieän trôû ñaát caàn söû duïng 9 bao hoùa chaát GEM. Caùch laép ñaët nhö hình veõ : Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 56 e 2.2.2. H ä thoáng choáng seùt tröïc tieáp cho khu B : Goàm 2 toøa nhaø caàn ñöôïc baûo veä laø Trung taâm Tin Hoïc vaø toøa nhaø khoa Cô Khí Cheá Taïo Maùy (keå caû xöôûng thöïc taäp). 2.2.2.1. Kim thu seùt : Söû duïng 2 baàu thu seùt loaïi INTERCEPTOR Model B cho 2 toøa nhaø: baàu thu ñöôïc gaén treân moät oáng baèng sôïi thuûy tinh caùch ñieän cao 5m, oáng naøy ñöôïc baét chaët vaøo ñænh toøa nhaø baèng U – Bolt. Baàu thu INTERCEPTOR cung caáp baùn kính baûo veä khoaûng 73m cho toøa nhaø Trung taâm Tin Hoïc vaø 70m cho toøa nhaø khoa Cô Khí Cheá Taïo Maùy. Vò trí laép ñaët kim treân ñænh 2 toøa nhaø (baûn veõ phaàn phuï luïc). 2.2.2.2. Daây thoaùt seùt: Söû duïng loaïi caùp thoaùt chuyeân duøng ERICORE vaø caùch laép ñaët töông töï khu A cho moãi toøa nhaø. 2.2.2.3. Heä thoáng noái ñaát : Heä thoáng noái ñaát ñöôïc tính toaùn vaø laép ñaët töông töï nhö khu A. D. Thieát keá heä thoáng noái ñaát : 1. Noái ñaát heä thoáng choáng seùt : Trong baát kyø moät heä thoáng choáng seùt naøo cuõng ñeàu coù heä soá noái ñaát. Heä soá naøy coù nhieäm vuï taøn doøng seùt vaøo ñaát, do ñoù coù moät vai troø quan troïng trong vieäc ñaùnh giaù hieäu quaû thoaùt seùt cuûa heä thoáng choáng seùt. 1.1 Heä thoáng noái ñaát : Heä thoáng noái ñaát phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu sau : + Taûn nhanh moät caùch an toaøn naêng löôïng seùt ñaùnh tröïc tieáp vaøo trong ñaát + Taûn nhanh an toaøn xung quaù aùp vaø xung ñoät bieán do seùt lan truyeàn vaøo ñaát. + Baûo veä an toaøn cho ngöôøi vaø thieát bò khoûi nguy hieåm do ñieän aùp böôùc. + Duy trì caùc chöùc naêng hieän haønh cuûa heä thoáng ñieän. 1.2 Ñieän trôû noái ñaát: Thieát keá heä thoáng noái ñaát phaûi ñaûm baûo raèng seùt taûn vaøo ñaát theo con ñöôøng cöïc tieåu hoùa ñieän aùp tieáp xuùc vaø ñieän böôùc. Moät loaït caùc nghieân cöùu veà daïng soùng seùt ñieån hình chæ ra raèng xung seùt Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 57 o mang thaønh phaàn taàn soá cao vaø taàn soá thaáp. Taàn soá lieân quan ñeán ñoä gia taêng raát nhanh cuûa ñoä doác ñaàu soùng (thöôøng nhoû hôn 10µS ñeå ñaït ñeán ñænh doøng) cuûa xung seùt coøn taàn soá thaáp thì lieân quan ñeán phaàn ñöoâi daøi vaø naêng löôïng cao. Nhö vaäy, ñieàu quan troïng laø heä thoáng noái ñaát phaûi coù toång trôû noái ñaát ñuû nhoû vaø khoâng ñöôïc hieåu ñôn giaûn laø ñieän trôû noái ñaát nhoû. Toång trôû noái ñaát cuûa heä thoáng bao goàm ñieän trôû thuaàn vaø dung khaùng cuûa löôõng cöïc tieáp giaùp ñieän cöïc ñaát. Ñieän trôû thuaàn R cuûa heä thoáng noái ñaát bao goàm ñieän trôû cuûa baûn thaân ñieän cöïc noái ñaát, caùc boä phaän keát noái ñieän trôû tieáp xuùc giöõa ñaát vaø ñieän cöïc noái ñaát vaø ñieän trôû cuûa khoái ñaát bao quanh ñieän cöïc. Dung khaùng cuûa heä thoáng noái ñaát tyû leä vôùi dieän tích tieáp xuùc giöõa ñieän cöïc vaø ñaát. Caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi ñieän trôû toång cuûa heä thoáng noái ñaát bao goàm loaïi ñaát, ñoä aåm cuûa ñaát, keát caáu vaø caáu truùc cuûa heä thoáng noái ñaát, ….Thoâng soá ñaëc tröng cho loaïi ñaát laø ñieän trôû suaát cuûa ñaát, ñieän trôû suaát cuûa ñaát thay ñoåi trong moät phaïm vi raát roäng töø 40Ωm (ñaát seùt) ñeán 25.000Ωm (ñaù Granite). ñieän trôû suaát cuûa ñaát caøng giaûm khi ñoä aåm cuûa ñaát caøng taêng. Do ñoù ñeå ñaït ñöôïc giaù trò ñieän trôû noái ñaát caàn phaûi giöõ ñoä aåm cuûa ñaát taïi nôi ñaët heä thoáng noái ñaát. Ñieàu naøy thöôøng ñöoïc chuù yù baèng caùch choân heä thoáng noái ñaát ôû ñoä saâu khoaûng 0,5 ÷ 0,8m. Ñieän trôû suaát cuûa ñaát thay ñoåi theo muøa, ñoä choân caøng saâu thì ñoä dao ñoäng giaù trò ñieän trôû noái ñaát caøng nhoû. 1.3.Yeâu caàu ñoái vôùi heä thoáng noái ñaát ch áng seùt: Moät heä thoáng noái ñaát choáng seùt toát phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu sau : ™ Giaù trò toång trôû noái ñaát duø nhoû (theo caùc TCVN 20 TCN 46-84, TC cuûa Phaùp NFC 17- 102/1995, TC cuûa UÙc- Taân Taây Lan NZS/AS 1768-1991 … thì Rnñ < 10Ω. ™ Giaûm toái thieåu gia taêng ñieän theá trong vaø khoâng gaây nguy hieåm cho ngöôøi vaø thieát bò. ™ Ñaûm baûo keát noái toát caùc thaønh phaàn ñaãn ñieän trong heä thoáng noái ñaát. ™ Beàn vöõng, khoâng bò hö hoûng taùc ñoäng cuûa caùc taùc nhaân hoùa hoïc hay bò aên moøn ™ Khoâng ñöôïc laép ñaët laân caän caùc caùp ngaàm truyeàn taûi ha truyeàn tín hieäu. 1.4- Phaân tích caùc heä thoáng noái ñaát hieän ñaïi : Hieän nay, ngoaøi moät soá heä thoáng noái ñaát ñöôïc thieát keá vaø laép ñaët theo coâng ngheä môùi, ña phaàn söû duïng oáng saét traùng keõm hay saét goùc daøi töø 2 ÷ 6m vaø ñöôïc ñoùng thaúng ñöùng xuoáng ñaát ôû ñoä saâu töø 0,5 ÷ 0,8m. Chuùng ñöôïc noái keát vôùi nhau baèng caùp ñoàng traàn, lieân keát giöõa coïc noái ñaát vaø caùp laø lieân keát cô khí (söû duïng oác xieát) hay haøn gioù ñaù, taïo thaønh löôùi noái ñaát. Trong tröôøng hôïp nöôùc ta, ñeå giaûm ñieän trôû tieáp ñaát thöôøng duøng caùc bieän phaùp ñôn giaûn nhö : taêng soá löôïng coïc, kích thöôùc coïc, caûi taïo ñaát baèng duøng than muoái. Caùc bieän phaùp naøy tuy deã laøm nhöng hieäu quaû kinh teá khoâng cao. Cuï theå gaëp moät soá haïn cheá nhö sau : ™ Ñieän trôû noái ñaát khoâng giaûm tuyeán tính theo soá löôïng coïc, nghóa laø ñeán moät soá löôïng coïc nhaát ñònh vieäc taêng soá löôïng coïc khoâng ñem laïi hieäu quaû cao, ñoàng thôøi cuõng laøm gia taêng chi phí xaây döïng heä thoáng noái ñaát. ™ Döôùi taùc ñoäng cuûa muoái, thanh daãn vaø caùc boä phaän tieáp noái seõ deã daøng bò aên moøn vaø daãn ñeán giaûm tuoåi thoï heä thoáng noái ñaát . Ñoàng thôøi muoái seõ phaân taùn vaø bò röõa troâi. Ñieàu naøy daãn ñeán giaù trò ñieän trôû noái ñaát khoâng oån ñònh vaø ñoøi hoûi phaûi coù cheá ñoä kieåm tra vaø duy tu theo ñònh kyø. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 58 ™ Vieäc lieân keát caùc boä phaän noái ñaát baèng oác xieát khoâng ñaûm baûo coù moái lieân keát toát vaø beàn veà maët daãn ñieän. Nhöôïc ñieåm coù theå khaéc phuïc phaàn naøo baèng haøn gioù hoaëc haøn ñieän, tuy nhieân moái haøn cuõng khoâng ñaït chaát löôïng cao vì hieän töôûng taûn nhieät quaù nhanh cuûa heä thoáng noái ñaát. ™ Khoâng giaûm ñöôïc giaù trò toång trôû noái ñaát cuûa heä thoáng noái ñaát do khoâng giaûm ñöôïc thaønh phaàn dung khaùng. ™ Caùc nhöôc ñieåm naøy coù theå khaéc phuïc nhôø öùng duïng caùc thieát bò, vaät lieäu vaø coâng ngheä môùi ñöôïc trình baøy ôû phaàn sau. 1.5- Thieát bò, vaät lieäu vaø coâng ngheä môùi : Hieän nay ôû Vieät Nam ñaõ xuaát hieän nhieàu thieát bò coâng ngheä môùi cho pheùp naâng cao chaát löôïng vaø hieäu quaû cuûa heä thoáng noái ñaát. a) Ñieän cöïc noái ñaát: Hieän nay söû duïng phoå bieán nhaát laø coïc theùp boïc ñoàng ñöôøng kính 13 mm vì noù coù ñoä daãn ñieän toát, ñoä choáng aên moøn cao do taùc ñoäng cuûa khí quyeån hay ñaát bao boïc xung quanh, beàn vöõng cho keát noái vaø laép ñaët. ÔÛ moät soá nôi do vuøng ñaát thuûy trieàu, ñaàm muoái, ñaát phuû tro, vuøng ñaát phuû tham caùm vaø caùc moâi tröôøng aên moøn khaùc coïc theùp khoâng ræ ñöôïc khuyeán caùo söû duïng. Caùc coïc naøy raát beàn vöõng vôùi khí haäu vaø aên moøn. Ñieån hình cho loaïi naøy laø theùp khoâng ræ vôùi haøm löôïng Crom tinh chaát laø 17% vaø phuû moät lôùp austenitic. Ñöôøng kính coïc caøng taêng thì ñieän trôû noái ñaát caøng giaûm, tuy nhieân caùc keát quaû thöïc nghieäm cho thaáy ñöôøng kính coïc taêng gaáp ñoâi thì ñieän trôû noái ñaát chæ giaûm12,5%. Vì vaäy ñöôøng kính coïc ñöôïc choïn chuû yeáu theo ñieàu kieän ñoä beàn veà cô hoïc ñeå coïc ñoùng xuoáng ñaát khoâng bò cong hay gaãy. Quan heä ñieän trôû noái ñaát theo chieàu coïc φ13mm, ñoùng ôû ñaát coù ñieän trôû suaát 10Ωm. Ta nhaän thaáy raèng vôùi chieàu daøi coïc lôùn hôn 5m ñieän trôû noái ñaát giaûm khoâng ñaùng keå, vì vaäy thöïc teá caùc coïc chuaån thöôøng coù kích thöôùc 1,4m; 2,4m vaø 3m. Trong tröôøng hôïp taàng ñaát treân coù ñieän trôû suaát lôùn thì coù theå söû duïng coïc noái ñaát saâu cho pheùp vöôn tôùi taàng ñaát coù ñieän trôû suaát nhoû vaø khoâng bò khoâng theo muøa. Nhaèm muïc ñích taêng dieän tích tieáp xuùc giöõa ñaát vaø ñieän cöïc söû duïng baêng ñoàng noái ñaát (0,5mm x 5mm) ñeå lieân keát caùc coïc noái ñaát thay cho caùp ñoàng traàn. Töø ghi nhaän trong thöïc teá doøng seùt taûn vaøo ñaát treân saân goân coù daïng chaân chim neân caáu truùc heä thoáng noái ñaát thoâng duïng nhaát thöôøng coù daïng hình tia xuyeân taâm vôùi heä thoáng coïc chính, caùc daûi baêng ñoàng vaø caùc coïc phuï. b) Lieân keát giöõa caùc boä ph än noái ñaát :a Gaàn ñaây coâng ngheä haøn hoùa nhieät CADWELD ñöôïc söû duïng ñeå keát noái caùc boä phaän noái ñaát vôùi chaát löôïng cao. CADWELD coù khaû naêng taïo ra moái noái giöõa caùc phaân töû ñoàng/ñoàng, ñoàng/theùp, maø khoâng caàn naêng löôïng ngoaøi hay nguoàn nhieät. Nguyeân lyù laø keát hôïp choän ñaày chaát haøn vaø taùc nhaân phaùt chaùy trong moät khuoân graphite. Hôïp chaát haøn tuøy thuoäc vaøo kim loaïi ñöôïc haøn (oxyt ñoàng vaø nhoâm cho moái haøn ñoàng/ñoàng). Söï phaân huûy cuûa oxyt ñoàng do nhoâm taïo ra ñoàng chaûy vaø xæ oxyt nhoâm taïi nhieät ñoä cao hôn 20000C. Hình daïng, kích thöôùc cuûa khuoân, vaø côõ cuûa kim loaïi ñöôïc haøn ñöôïc cheá taïo cho thích hôïp töø chi tieát ñöôïc haøn vaø kích côõ cuûa noù. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 59 Caùc moái noái CADWELD coù caùc ñaëc ñieåm sau : ™ Khoâng hö hoûng hay giaûm chaát löôïng vôùi thôøi gian, taûi doøng ñieän hieäu quaû hôn daây daãn. ™ Moái haøn CADWELD laø moái noái phaân töû neân khoâng bò loûng nay aên moøn. ™ Phaåm chaát coù theå nhaän thaáy deã daøng baèng caùc quan saùt. ™ Thieát bò nheï, khoâng ñoøi hoûi nguoàn ngoaøi vaø khoâng ñaét tieàn. 2. Trình töï thieát keá, tính toaùn heä thoáng noái ñaát: 2.1- Xaùc ñònh ñieän trôû suaát cuûa ñaát : Ñieän trôû suaát cuûa ñaát coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp ñieän cöïc tieáp ñaát maåu hoaëc phöông phaùp boán ñieän cöïc . 2.1.1. Phöông phaùp ñieän cöïc tieáp ñaát maãu : Töø keát quaû ño ñieän trôû tieáp ñaát cuûa moät coïc tieáp ñaát (oáng hoaëc theùp goùc) coù theå xaùc ñònh ñieän trôû suaát cuûa ñaát theo coâng thöùc sau : ρ [ m d l lR Ω ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= 4ln .2 .0 ]π (A.1) Trong ñoù : Ro : Ñieän trôû ño ñöôïc cuûa moät coïc tieáp ñaát thaúng ñöùng [Ω.2] l : Chieàu daøi coïc tieáp ñaát (ñöôïc choân trong ñaát tình töø beà maët ñaát) [m] d : Ñöôøng kính oáng, coïc tieáp ñaát [m] Trong tröôøng hôïp duøng theùp goùc thì coâng thöùc (A.1) thay d= 0,95b. b: Chieàu roäng cuûa theùp goùc [m.2] 2.1.2. Phöông phaùp 4 ñieän cöïc : Ñieän trôû suaát cuûa ñaát ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp 4 ñieän cöïc Wenner vaø Schlumberger. Theo phöông phaùp Wenner (theo sô ñoà hình A.1a), ñieän trôû suaát cuûa ñaát ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc : ρ = 2.π.R.a [Ωm] (A.2). Trong ñoù : a : Khoaûng caùch giöõa caùc ñieän cöïc [m] R : giaù trò ñieän trôû chæ ôû treân ñoàng hoà [Ω] Theo phöông phaùp Schlumberger (theo hình A.1b), ñieän trôû suaát cuûa ñaát ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc . ( ) d dlRp .2 .. 22 −= π [Ωm] (A.3). Trong ñoù : l = AB/2 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 60 d = MN/2 (xem sô ñoà hình A.1.b). 2.2. Heä soá muøa : Ñieän trôû suaát cuûa ñaát phuï thuoäc vaøo loaïi ñaát, ñoä raén, ñoä aåm, nhieät ñoä vaø caùc chaát hoùa hoïc coù trong ñaát. Do ñoù ñieän trôû suaát cuûa ñaát ôû nhöõng vuøng khaùc nhau seõ thay ñoåi trong phaïm vi raát roäng. Ñoä aåm vaø nhieät ñoä cuûa ñaát laø caùc yeáu toá quan troïng nhaát aûnh höôûng ñeán trò soá ñieän trôû suaát cuûa ñaát. Khi thieát keá vaø thi coâng heä thoáng noái ñaát ta caàn bieát giaù trò ñieän trôû suaát cuûa ñaát lôùn nhaát ôû ñoä saâu ñeán 10m, nôi döï kieán trang bò heä thoáng noái ñaát . Nguyeân taéc phoå bieán nhaát ñeå xaùc ñònh ñieän trôû suaát cuûa ñaát laø ño ñaïc tröïc tieáp. Vì ñieän trôû suaát cuûa ñaát thay ñoåi theo thôøi gian neân ñeå coù ñöôïc giaù trò tính toùan phaûi boå sung heä soá muøa vaøo giaù trò ñieän trôû suaát ño ñöôïc. Nhö vaäy ñieän trôû suaát duøng trong tính toaùn ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc : ptt = pño.K Trong ñoù : ptt : Ñieän trôû suaát cuûa ñaát duøng trong tính toaùn pño : Ñieän trôû suaát cuûa ñaát ño ñöôïc. K :Heä soá muøa. Trong tröôøng hôïp khoâng coù caùc soá lieäu ño ñaïc ñieän trôû suaát cuûa ñaát. Khi thieát keá caùc heä thoáng noái ñaát thì coù theå duøng caùc giaù trò ñieän trôû suaát trung bình cuûa ñaát nhö trình baøy trong baûng A.1 BAÛNG A.1: Ñieän trôû suaát trung bình cuûa moät soá loaïi ñaát ñaát n trôû suaát trung bình cuûa [Ωm]. ñoä aåm (15÷20)% ñaát n trôû suaát trung bình cuûa [Ωm]. ñoä aåm (15÷20)% n buøn ñen, ñaát maøu seùt seùt pha 25 50 60 80 pha ÷10)% seùt) aåm ñaù 300 400 500 1000 Ñieän trôû suaát cuûa ñaát trong tính toaùn seõ laø : ptt = Ktb .ptb Trong ñoù : ptt : ñieän trôû suaát trung bình cuûa ñaát (laáy theo baûng A.1) Ktb : heä soá muøa trung bình = 1,6. Caùc soá lieäu veà heä soá muøa (theo giaùo trình ñieän cao aùp - Voõ Tieán Ñaït) Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 61 BAÛNG A.2 choân saâu [m] soá muøa K i ñaát h thöùc noái ñaát 0,5 4,5÷6,5 Naèm ngang 0,8 1,6÷3 ñaát laøm vieäc vaø noái ñ á toaøn Thaúng ñöùng 0,8 1,4÷2 0,5 1,4÷1,8 Naèm ngang 0,8 1,2÷1,45 ñaát choáng seùt Thaúng ñöùng 0,8 1,15÷1,3 2.3 . Tính toaùn ñieän trôû tieáp ñaát : 2.3.1. Löïa ch ïn loaïi ñieän cöïc tieáp ñaát :o a) Neáu ñieän trôû tieáp ñaát yeâu caàu lôùn hôn vaø baèng 30Ω. Choïn loaïi ñieän cöïc tieáp ñaát laø daây (daûi) Kim loaïi naèm ngang trong ñaát (coøn goïi laø daây hoaëc daûi tieáp ñaát naèm ngang). b) Neáu ñieän trôû tieáp ñaát yeâu caàu laø (15÷30)Ω thì choïn ñieän cöïc tieáp ñaát laø loaïi coïc (oáng) ñoùng thaúng ñöùng xuoáng ñaát (goïi laø ñieän cöïc tieáp ñaát thaúng ñöùng). c) Neáu ñieän trôû tieáp ñaát yeâu caàu nhoû hôn 15Ω thì choïn ñieän cöïc tieáp ñaát laø loaò cöïc tieáp ñaát thaúng ñöùng choân saâu vaø coù nhieàu cöïc. 2.3.2. Ñieän trôû tieáp ñaát cuûa moät cöïc tieáp ñaát thaúng ñöùng : Ñieän trôû tieáp ñaát cuûa moät cöïc tieáp ñaát thaúng ñöùng ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc A.6. ( ) ( ) ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ + += hld hll l pR 4 2.4ln. ..2π [Ω] (A.6) Trong ñoù : p: ñieän trôû suaát cuûa ñaát [Ωm] l : chieàu daøi cuûa coïc tieáp ñaát [m] h : khoaûng caùch töø maët ñaát ñeán ñaàu phía treân cuûa oáng [m] d : ñöôøng kính cuûa oáng [m]. Neàu duøng theùp goùc thì d ñöôïc thay baèng 0,95b [m] b: ñoä roäng theùp goùc [m] Caên cöù vaøo coâng thöùc A.6 ñeå giaûm nhoû ñieän trôû tieáp ñaát coù theå taêng ñöôøng kính cuûa oáng hoaëc laø taêng chieàu daøi cuûa oáng. Nhöng qua tính toaùn vaø thöïc nghieäm ngöôøi ta thaáy raèng d chæ taêng leân ñöôïc ñeán 6 cm, ñöôøng kính oáng lôùn hôn 6cm, ñieän trôû tieáp ñaát giaûm raát ít (haàu nhö khoâng giaûm). Vì vaäy ñöôøng kính cuûa oáng ñöôïc choïn sao cho ñaûm baûo ñuû ñoä beàn cô hoïc vaø thöôøng choïn : d = (2,5÷4) cm cho ñaát coù ñoä raén trung bình d = (4÷6) cm trong ñaát cöùng. Chieàu daøi cuûa oáng cuõng vaäy, khoâng ñöôïc taêng quaù 3m vì luùc ñoù ñieän trôû tieáp ñaát giaûm raát chaäm. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 62 a o BAÛNG A.3 : Giaù trò ñieän trôû cuûa coïc tieáp ñaát theùp goùc 40mm x 40mm x 40mm ñeàu phí treân cuûa noù ñöôïc ch ân saâu 0,7mm. Ñieän trôû tieáp ñaát [Ω] khi ñieän trôû suaát cuûa ñaát [Ωm] hieàu daøi coïc tieáp ñaát 10 25 50 80 300 500 1000 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 6,8 4,95 4,00 3,35 2,91 16,5 12,5 10,0 8,39 7,27 34,0 24,5 20,0 16,8 14,54 54,0 39,5 32 26,8 23,26 190 150 120 100,6 87,24 340 249 200 168 145,4 680 490 400 335,4 290,8 a2.3.3. Ñieän trôû tieáp ñaát cuû moät cöïc tieáp ñaát naèm ngang : Ñieän trôû tieáp ñaát cuûa moät cöïc tieáp ñaát naèm ngang (baèng daây hoaëc daûi kim loaïi) ñaët ôû ñoä saâu h ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc A.7 : ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡= hb l l pR . 5,1ln. .π [Ω] (A.7) Trong ñoù : l : chieàu daøi cuûa daûi kim loaïi tieáp ñaát [m] b: beà roäng cuûa daûi tieáp ñaát [m] h : ñoä saâu cuûa daûi tieáp ñaát [m] p : ñieän trôû suaát cuûa ñaát [Ωm]. Neáu daûi kim loaïi laø daây daãn coù ñöôøng kính d thì trong coâng thöùc A.7 thay baèng 2d(b=2d) Daây tieáp ñaát naèm ngang thöôøng ñöôïc duøng laø daây theùp maï keõm ñöôøng kính 4 hoaëc 5 mm, ñaët ôû ñoä saâu . mh 7,0≥ Chieàu daûi cuûa thanh hoaëc daûi tieáp ñaát khoâng ñöôïc lôùn hôn 12m , vì lôùn hôn 12m giaù trò ñieän trôû giaûm raát ít (theo kinh nghieäm). Ñieän trôû cuûa cöïc tieáp ñaát naèm ngang baèng daây theùp 4mm choân saâu 0,7m töông öùng vôùi giaù trò ghi trong baûng A.4. BAÛNG A.4 : Ñieän trôû tieáp ñaát cuûa daây naèm ngang ñieän trôû tieáp ñaát [Ω] khi ñieän trôû suaát cuûa ñaát [Ωm] hieàu daøi tieáp ñaá [m] 10 25 50 80 300 500 1000 4 3,6 7,8 18 29 110 170 370 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 63 8 12 2,0 1,4 5,0 3,0 10 7 16 11 60 45 100 70 200 130 a2.3.4. Ñieän trôû tieáp ñaát cuû cöïc tieáp ñaát daïng voøng xuyeán : a) Ñieän trôû tieáp ñaát cuûa cöïc tieáp ñaát daïng voøng xuyeán baèng daûi saét ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc A.8. Voøng xuyeán ñaát baèng daûi saét coù beà roäng laø b. Ñieän trôû tieáp ñaát xaùc ñònh baèng coâng thöùc A.8. hb D D pRc . 7ln. .2π= [Ω] (A.8) Trong ñoù : ρ : ñieän trôû suaát cuûa ñaát [Ωm] D : ñöôøng kính voøng xuyeán [m] b : beà roäng cuûa daûi (vaät lieäu) [m] h : ñoä saâu ñaët tieáp ñaát [m] b) Ñieän trôû tieáp ñaát cuûa cöïc tieáp ñaát daïng voøng xuyeán baèng daây daãn : Ñieän trôû tieáp ñaát cuûa cöïc tieáp ñaát daïng voøng xuyeán baèng daây daãn ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc A.9 hb D D pR . 5ln. .2ñ π= [Ω] (A.9) Trong ñoù : p : ñieän trôû suaát cuûa ñaát [Ωm] D : ñöôøng kính cuûa daây [m] hoaëc baèng coâng thöùc A.10 b : beà roäng cuûa daûi (vaät lieäu) [m] h : ñoä saâu ñaët tieáp ñaát [m] hb l l pR . 27,1ln. .π=ñ [Ω] (A.10) Trong ñoù : l = π .D l : chu vi hình xuyeán [m]. 2.3.5. Cöïc tieáp ñaát daïng taám : a. Neáu cöïc tieáp ñaát daïng taám naèm treân maët ñaát, thì ñieän trôû tieáp ñaát ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc A.11 D pR .2 =ñ [Ω] (A.11) Trong ñoù : D : ñöôøng kính cuûa taám choïn [m]. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 64 b. Neáu cöïc tieáp ñaát daïng taám troøn ñaët ôû ñoä saâu h[m] trong ñaát vôùi ñieàu kieän h > 1/2D thì ñieän trôû tieáp ñaát ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc A.12 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += h l d pR . 2 πγñ [Ω] (A.11) (Tieáp ñaát daïng taám raát ít duøng vì phaûi ñaøo nhieàu ñaát). c. Neáu trang bò heä thoáng tieáp ñaát laø moät cöïc tieáp ñaát maø khoâng nhaän ñöôïc ñieän trôû tieáp ñaát theo yeâu caàu thì phaûi trang bò noái ñaát tieáp ñaát nhieàu cöïc. Tuøy theo ñòa hình, nôi ñaët heä thoáng tieáp ñaát vaø tuøy theo giaù trò tieáp ñaát yeâu caàu maø keát caáu thieát bò tieáp ñaát baèng nhöõng coïc tieáp ñaát ñöôïc ñoùng vaøo ñaát theo voøng troøn kheùp kín hình chöõ nhaät, hình vuoâng hoaëc boá trí thaønh daây. Neáu laø daây (daûi) tieáp ñaát thì boá trí theo hình sao, hoaëc nhieàu tia (töø trung taâm toûa ñi nhieàu tia). Ñeå giaûm söï aûnh höôûng che chaén giöõa caùc ñieän cöïc tieáp ñaát, yeâu caàu khoaûng caùch giöõa chuùng khoâng ñöôïc nhoû hôn 2 laàn chieàu daøi cuûa ñieän cöïc. Khoaûng caùch giöõa caùc daây ñieän cöïc khoâng ñöôïc nhoû hôn moät nöûa chieàu daøi cuûa daây. d. Ñeå nhaän ñöôïc ñieän trôû tieáp ñaát theo yeâu caàu, soá coïc tieáp ñaát nhieàu hôn (8÷10) coïc, phaûi duøng heä thoáng tieáp ñaát choân saâu (5÷30) m. Ñeå coù caùc lôùp ñaát baõo hoøa ñoä aåm vaø ñoä daãn toát. e. Ñieän trôû tieáp ñaát toång cuûa heä thoáng tieáp ñaát goàm nhieàu oáng nhö nhau vaø coù ñieän trôû gioáng nhau ñöôïc noáisong song baèng nhöõng daây (thanh) noái. Ñieän trôû cuûa heä thoáng tieáp ñaát coù nhieàu ñieän cöïc khoâng hoaøn toaøn tuaân theo qui luaät noái song song caùc ñieän trôû. Khi noái song song caùc tieáp ñaát gioáng nhau ta caàn xeùt theâm caùc aûnh höôûng laãn nhau cuûa caùc tieáp ñaát, laøm cho ñieän trôû tieáp ñaát chung giaûm, khoâng tæ leä thuaän vôùi soá coïc tieáp ñaát gioáng nhau noáisong song. Ñieän trôû cuûa heä thoáng tieáp ñaát goàm nhieàu oáng nhö nhau, coù ñieän trôû gioáng nhau ñöôïc noái song song baèng daây (daûi) caùch ly vôùi ñaát. Ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm gaàn ñuùng A.13 1 0 .ηn RR =ñ [Ω] (A.13) Trong ñoù : Rñ : ñieän trôû cuûa thieát bò tieáp ñaát [Ω] R0 : ñieän trôû tieáp ñaát cuûa Icoïc (oáng) n : Soá oáng tieáp ñaát. η1 : heä soá söû duïng cuûa caùc oáng tieáp ñaát. Vieäc söû duïng giaù trò ôû baûng A.5 hoaëc baûng A.6 tuøy theo keát caáu cuûa coïc hoaëc oáng. Ñieän trôû toång cuûa heä thoáng tieáp ñaát goàm nhieàu oáng nhö nhau, coù ñieän trôû gioáng nhau ñöôïc noái song song baèng daây traàn hoaëc daûi khoâng caùch li vôùi ñaát ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc A.14 nRR RRR ... . 102201 0201 ηη +=ñ [Ω] (A.14) Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 65 Trong ñoù : R01 : ñieän trôû tieáp ñaát cuûa moät oáng [Ω] R02 : ñieän trôû tieáp ñaát cuûa moät daây hoaëc moät daûi noái [Ω] η2 :heä soá söû duïng cuûa daây hoaëc daûi noái n : soá coïc (oáng). Heä soá söû duïng η2 ñöôïc choïn theo caùc giaù trò ghi trong baûng A.7 hoaëc A.8 tuøy theo keát caáu tieáp ñaát. BAÛNG A.5 : Heä soá söû duïng η1 cuûa heä thoáng tieáp ñaát baèng oáng hay theùp goùc ñaët thaønh haøng khoâng xeùt aûnh höôûng cuûa daây (daûi). soá khoaûng caùch giöõa caùc oáng (theùp goùc) vô chieàu daøi cuûa oáng d/l á oáng hoaëc theùp goùc (n Heä soá η 1 2 3 5 10 15 20 0,84÷0,87 0,76÷0,8 0,67÷0,72 0,56÷0,62 0,51÷0,56 0,47÷0,5 2 2 3 5 10 15 20 0,9÷0,92 0,85÷0,88 0,79÷0,83 0,72÷0,77 0,66÷0,72 0,65÷0,70 3 2 3 5 10 15 20 0,93÷0,95 0,90÷0,92 0,85÷0,88 0,79÷0,83 0,76÷0,80 0,74÷0,79 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 66 BAÛNG A.6 : Heä soá söû duïng η1 cuûa heä thoáng tieáp ñaát baèng oáng hay theùp goùc ñaët theo khung theùp kín khoâng tính aûnh höôûng cuûa daây (daûi) noái yû soá khoaûng caùch giöõa caùc oáng (theùp goùc vôùi chieàu daøi cuûa oáng d/l Soá oáng hoaëc theùp goùc (n) Heä soá η 2 4 6 10 20 40 60 10 0,76÷0,80 0,71÷0,75 0,66÷0,71 0,61÷0,66 0,55÷0,61 0,52÷0,58 0,49÷0,55 3 4 6 10 20 40 60 100 0,84÷0,86 0,78÷0,82 0,74÷0,78 0,68÷0,73 0,64÷0,69 0,62÷0,67 0,59÷0,65 BAÛNG A.7 : Heä soá söû duïng η2 cuûa daây hoaëc daûi noái caùc oáng hay theùp goùc ñaët thaønh haøng. Soá oáng (theùp goùc) trong moät khung kín soá khoaûng caùc öõa caùc oáng (theù oùc) vôùi chieàu daø cuûa oáng d/l 4 5 8 10 20 30 50 65 2 0,89 0,86 0,79 0,75 0,56 0,46 0,36 0,34 3 0,92 0,90 0,85 0,82 0,68 0,58 0,49 0,47 Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 67 BAÛNG A.8 : Heä soá söû duïng η2 cuûa daây hoaëc daûi noái caùc oáng hay theùp goùc ñaët thaønh khung kín. Soá oáng (theùp goùc) trong moät khung kín yû soá khoaûng caùch öõa caùc oáng (theùp oùc) vôùi chieàu daøi cuûa oáng d/l 4 5 8 10 20 30 50 70 90 2 0,55 0,48 0,43 0,40 0,32 0,30 0,28 0,26 0,24 3 0,7 0,64 0,6 0,56 0,45 0,41 0,37 0,35 0,33 ±0,15 ±0,16 ±0,17 ±0,16 ±0,13 ±0,11 ±0,09 ±0,09 ±0.09 BAÛNG A.9 : Heä soá söû duïng η cuûa tieáp ñaát nhieàu tia . Soá tia n 3 4(+) 6 Ñöôøng kính cuûa tia (cm) ieàu daøi cuûa ti m 1 2 1 2 1 2 2,5 0,65 0,71 0,63 0,61 0,50 0,48 5,0 0,78 0,76 0,67 0,65 0,53 0,51 10,0 0,81 0,79 0,70 0,69 0,57 0,55 15,0 0,82 0,80 0,72 0,70 0,59 0,57 f.Soá ñieän cöïc tieáp ñaát ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc A.15 : R R R Rn 8,0. 00 ≈= η (A.15) Trong ñoù: n : soá ñieän cöïc (oáng) tieáp ñaát R0 : Ñieän trôû tieáp ñaát cuûa moät ñieän cöïc. R : Ñieän trôû tieáp ñaát (1 oáng) yeâu caàu. η : Heä soá söû duïng ñöôïc laáy baèng 0,8. g.Ñieän trôû tieáp ñaát ñöôïc tính theo coâng thöùc A.16 : ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−= )(4ln .. lNl d l nl pn π [Ω] (A.16) Trong ñoù : l : chieàu daøi cuûa tia [m] Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 68 d: ñöôøng kính daây n : soá tia Haøm soá N(n) ñöôïc xaùc ñònh baèng bieåu thöùc : ∑− − ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −+ = 1 1 sin sin ln)( n k n k n kl nN π π Vôùi n > 6 thì N(n) ≈ 3,414n.l(n-1) -ln(n). Gía trò N(n) phuï thuoäc soá tia n, ñöôïc xaùc ñònh trong baûng A.9 Baûng A.10 : Söï phuï thuoäc tia N(n) vaøo n N 2 3 4 6 8 12 100 N(n) 0,7 1,53 2,45 4,42 6,5 11,0 11,6 3.Tính toaùn heä thoáng tieáp ñaát cho tröôøng ñaïi hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP. HCM : 3.1. Caùc phö ng aùn tính ñieän trôû noái ñaát: ô Phöông aùn 1: duøng nhieàu coïc vaø caùp ñoàng thôøi vôùi nhau theo daïng hình tia hay voøng kheùp kín. Phöông aùn 2 : duøng than muoái hay ñaát möôïn ñeå caûi taïo ñaát vaø duøng sô ñoà coïc nhö phöông aùn 1. Phöông aùn 3 : duøng hoùa chaát GEMdo coâng ty choáng seùt Toaøn Caøu cung caáp vaø duøng sô ñoà coïc nhö phöông aùn 1(duøng GEM ñöôïc ñoå caùc coïc vaøo caùc ñoàng ). *. Tính öu - khuyeát ñieåm cuûa töøng phöông aùn . Phöông aùn 1 : toán raát nhieàu coïc vaø caùp ñoàng do ñieän trôû suaát cuûa ñaát raát lôùn neân soá löôïng va caùp ñoàng taêng, chi phí vaän haønh cao, toán nhieàu nhaân coâng, khoù kieåm tra khi coù söï coá neân khoâng choïn phöông aùn 1 ñeå thieát keá cho traïm. Phöông aùn 2 : giaûm toái thieåu veà soá löôïng coïc vaø caùp ñoàng nhöng chi phí vaän haønh caû khoái löôïng ñaát möôïn cao cuõng nhö chi phí cho vieäc ñaøo hoá ñeå ñaët koái ñaát möôïn raát toán keùm. Do ñòa hình traïm laø ñaát nuùi neân phöông aùn 2 ta khoâng theå choïn ñöôïc. Maëc duø coù giaûm ñaùng keå veà soá löôïng coïc vaø caùp ñoàng buø laïi chi phí khaùc laïi taêng cao. Phöông aùn 3 : giaûm toái thieåu soá löôïng coïc vaø caùp ñoàng, ñieän trôû noái ñaát giaûm theo yeâu caàu, deã kieåm tra, chi phí vaän haønh ít, deã laép ñaët vaø tính toaùn. Vaäy ñeå an toaøn cho ngöôøi laøm vieäc cuõng nhö baûo veä heä thoáng an toaøn neân choïn phöông aùn 3 ñeå thieát keá cho heä thoáng noái ñaát. 3.2. Heä thoáng noái ñaát cho taát caû caùc vò trí: + 5 coïc ñoàng loûi theùp, ñöôøng kính 16mm, daøi 3m. Caùc coïc ñöôïc boá trí taïi taâm heä thoáng noái ñaát vaø ñaàu caùc tia phuï. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 69 + 40m caùp ñoàng traàn coù tieát dieän 70mm2 ñöôïc boá trí theo daïng chaân chim, hình tia vaø choân saâu ôû 0,5m.(baûn veõ phaàn phuï luïc). 3.3.Ñieän trôû cuûa heä thoáng coïc vaø thanh: (ñöôïc tính baèng phaàn meàm tính toaùn GEM). Ñieän trôû cuûa 5 coïc laø : Rcoïc = Rc = 14 Ω Soá bao hoùa chaát GEM laø 4 bao Ñieän trôû cuûa caùp ñoàng traàn laø : Rthanh = Rth = 9,2Ω Soá bao Gem laø 5 bao. Ñieän trôû cuûa heä thoáng laø : Rht = Rc . Rth ηc . Rth .ηth Trong ñoù : + ηc laø heä soá söû duïng coïc. Tra baûng A.5. TCN68-141 : 1995 vaø noäi suy tìm ñöôïc ηc = 0,86 + ηth laø heä soá söû duïng thanh. Tra baûng A.7.TCN68 – 141 : 1995 vaø noäi suy tìm ñöôïc ηth = 0,9 Thay vaøo coâng thöùc treân : Rth = 6,33Ω. Suy ra Rth = 6,33Ω < 10 Ω : ñaït yeâu caàu thieát keá. 4.Noäi dung coâng taùc : 4.1.Heä thoáng môùi : - Laép raùp 4 baàu thu seùt INTERCEPTOR Model B. - Laép ñaët heä thoáng choáng seùt goàm baàu thu Interceptor, coät ñôõ, daây thoaùt seùt leân ñænh caùc toøa nhaø. - Ño ñieän trôû ñaát taïi vò trí laép ñaët. - Xöû lyù vaø caûi taïo ñaát - Laép ñaët heä thoáng noái ñaát noái ñaát taïi caùc vò trí ñaõ ñònh saün.(baûn veõ phaàn phuï luïc). 4.2.Heä thoáng cuû : - Kieåm tra lieàn maïch heä thoáng duøng loàng Faraday hoaëc kim Franklin. - Ño laïi ñieän trôû ñaát. - Xöû lyù vaø caûi taïo ñaát (neáu caàn). - Kieåm tra laïi heä thoáng noái ñaát. Nguyenvanbientbd47@gmail.com Do An Chong Set ______________________________________________________________________________________________________________________ 70