TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 9888-1:2013
IEC 62305-1:2010
BẢO VỆ CHỐNG SÉT – PHẦN 1: NGUYÊN TẮC CHUNG
Protection against lightning - Part 1: General principles
Lời nói đầu
TCVN 9888-1:2013 hoàn toàn tương đương với IEC 62305-1:2010;
TCVN 9888-1:2013 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện và khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ tiêu chuẩn TCVN 9888 (IEC 62305) Bảo vệ chống sét gồm các phần sau:
TCVN 9888-1:2013 (IEC 62305-1:2010), Phần 1: Nguyên tắc chung
TCVN 9888-2:2013 (IEC 62305-2:2010), Phần 2: Quản lý rủi ro
TCVN 9888-3:2013 (IEC 62305-3:2010), Phần 3: Thiệt hại vật chất đến kết cấu và nguy hiểm tính mạng
TCVN 9888-4:2013 (IEC 62305-4:2010), Phần 4: Hệ thống điện và điện tử bên trong các kết cấu
Lời giới thiệu
Không có thiết bị hoặc phương pháp nào có khả năng biến đổi các hiện tượng thời tiết tự nhiên đến mức mà chúng có thể ngăn chặn việc phóng sét. Sét đánh vào, hoặc gần các kết cấu (hoặc các đường dây được nối tới các kết cấu) gây nguy hiểm cho con người, bản thân các kết cấu, kiến trúc và các trang bị chúng cũng như cho các đường dây. Đây là lý do tại sao việc áp dụng các biện pháp chống sét là cần thiết.
Nhu cầu bảo vệ, các lợi ích kinh tế của các biện pháp bảo vệ đang lắp đặt và việc lựa chọn các biện pháp bảo vệ thích hợp phải được xác định trong mục về quản lý rủi ro. Quản lý rủi ro là chủ đề của TCVN 9888-2 (IEC 62305-2).
Các biện pháp bảo vệ được xem xét trong IEC 62305 được chứng minh là có hiệu quả trong giảm thiểu rủi ro.
Tất cả các biện pháp bảo vệ chống sét tạo thành bảo vệ chống sét tổng thể. Với các lý luận thực tiễn các tiêu chuẩn thiết kế, lắp đặt và bảo trì của các biện pháp bảo vệ chống sét được xem xét ở hai nhóm riêng:
- Nhóm đầu tiên liên quan đến các biện pháp bảo vệ để giảm thiệt hại vật chất và nguy hiểm tính mạng trong một kết cấu được đưa ra trong TCVN 9888-3 (IEC 62305-3);
- Nhóm thứ hai liên quan đến các biện pháp bảo vệ để giảm hư hỏng các hệ thống điện và điện tử trong một kết cấu được đưa ra trong TCVN 9888-4 (IEC 62305-4).
BẢO VỆ CHỐNG SÉT – PHẦN 1: NGUYÊN TẮC CHUNG
Protection against lightning - Part 1: General principles
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này đưa ra các nguyên tắc chung cần tuân thủ để bảo vệ chống sét cho các kết cấu, bao gồm các hệ thống lắp đặt và các phần bên trong, cũng như con người.
Các trường hợp sau đây không thuộc phạm vi của tiêu chuẩn này:
- hệ thống đường sắt;
- xe cộ, tàu thủy, máy bay và hệ thống lắp đặt ngoài khơi;
- đường ống áp lực cao chôn ngầm;
- ống dẫn, đường dây điện và đường dây viễn thông nằm bên ngoài kết cấu.
CHÚ THÍCH: Các hệ thống này thường thuộc phạm vi điều chỉnh của các qui định do các cơ quan có thẩm quyền ban hành.
2. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu có ghi năm công bố, chỉ áp dụng các bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).
TCVN 9888-2:2013 (IEC 62305-2:2010), Bảo vệ chống sét - Phần 2: Quản lý rủi ro
TCVN 9888-3:2013 (IEC 62305-3:2010), Bảo vệ chống sét - Phần 3: Thiệt hại vật chất đến kết cấu và nguy hiểm tính mạng
TCVN 9888-4:2013 (IEC 62305-4:2010), Bảo vệ chống sét - Phần 4: Hệ thống điện và điện tử bên trong các kết cấu
3. Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau đây.
3.1. Sét đánh xuống đất (lightning flash to earth)
Phóng điện bắt nguồn từ khí quyển giữa các đám mây và đất gồm một hoặc nhiều cú sét.
3.2. Sét hướng xuống (downward flash)
Sét đánh bắt đầu từ một tiên đạo hướng từ đám mây xuống đất.
CHÚ THÍCH: Sét hướng xuống gồm một xung đầu tiên và có thể có một chuỗi xung tiếp theo. Một hoặc nhiều xung có thể theo sau bởi cú sét dài.
3.3. Sét hướng lên (upward flash)
Sét đánh bắt đầu từ một tiên đạo hướng từ một kết cấu nối đất lên đám mây.
CHÚ THÍCH: Sét hướng lên gồm một cú sét đầu tiên và có hoặc không có các xung xếp chồng. Một hoặc nhiều xung có thể theo sau bởi cú sét dài.
3.4. Cú sét (lightning stroke)
Phóng điện đơn nằm trong chùm sét đánh xuống đất.
3.5. Cú sét ngắn (short stroke)
Phần của sét ứng với một dòng điện xung.
CHÚ THÍCH: Dòng điện này có thời gian T2 tới giá trị nửa đỉnh trên sườn sau thường nhỏ hơn 2 ms (xem Hình A.1).
3.6. Cú sét dài (long stroke)
Phần của sét ứng với một dòng điện liên tục.
CHÚ THÍCH: Khoảng thời gian TLONG (thời gian từ giá trị 10 % trên sườn trước đến giá trị 10 % trên sườn sau) của dòng điện liên tục này thường lớn hơn 2 ms và nhỏ hơn 1 s (xem Hình A.2).
3.7. Cú sét chùm (multiple strokes)
Sét có trung bình từ 3 đến 4 cú sét, mà khoảng thời gian điển hình giữa chúng thường vào cỡ 50 ms. CHÚ THÍCH: Đã ghi lại các trường hợp có tới một vài chục cú sét với các khoảng thời gian giữa chúng kéo dài từ 10 ms đến 250 ms.
3.8. Điểm sét đánh (point of strike)
Điểm mà một sét đánh xuống đất hoặc đánh vào kết cấu nhô ra (ví dụ kết cấu, hệ thống LPS, đường dây, cây, v.v...).
CHÚ THÍCH: Một sét có thể có nhiều điểm đánh.
3.9. Dòng điện sét (lightning current)
i
Dòng điện tại điểm sét đánh.
3.10. Giá trị đỉnh của dòng điện (current peak value)
l
Giá trị lớn nhất của đòng điện sét.
3.11. Độ dốc trung bình của sườn trước dòng điện xung (average steepness of the front of impulse current)
Tốc độ thay đổi trung bình của dòng điện trong khoảng thời gian Dt = t2 – t1.
CHÚ THÍCH: Độ dốc được biểu diễn bằng chênh lệch Di = i(t2)- i(t1) của các giá trị dòng điện tại thời điểm bắt đầu và kết thúc khoảng thời gian này, chia cho khoảng thời gian Dt = t2 – t1 (xem Hình A.1).
3.12. Thời gian sườn trước của dòng điện xung (front time of impulse current)
T1
Tham số thực được định nghĩa là 1,25 lần khoảng thời gian tính từ thời điểm dòng điện xung đạt đến 10 % đến thời điểm dòng điện xung đạt đến 90 % giá trị đỉnh xung (xem Hình A.1).
3.13. Điểm gốc thực của dòng điện xung (virtual origin of impulse current)
O1
Giao điểm giữa trục thời gian và đường thẳng đi qua các điểm tương ứng với 10 % và 90 % trên sườn trước của dòng điện sét (xem Hình A.1); điểm này đứng trước điểm 0,1T1 là thời điểm tại đó dòng điện đạt được 10 % giá trị đỉnh.
3.14. Thời gian tới một nửa giá trị trên sườn sau của xung dòng điện (time to half value on the tail of impulse current)
T2
Tham số thực được xác định theo khoảng thời gian giữa điểm gốc thực O1 và thời điểm tại đó dòng điện đã giảm xuống bằng một nửa giá trị đỉnh trên sườn sau (xem Hình A.1).
3.15. Thời gian tồn tại sét (flash duration)
T
Thời gian có dòng điện sét tại điểm sét đánh.
3.16. Thời gian của dòng điện cú sét dài (duration of long stroke current)
TLONG
Khoảng thời gian giữa thời điểm dòng điện trong cú sét dài đạt đến 10 % giá trị đỉnh khi tăng dòng liên tục và thời điểm đạt đến 10 % giá trị đỉnh khi giảm dòng liên tục (xem Hình A.2).
3.17. Điện tích sét (flash charge)
QFLASH
Tích phân theo thời gian của dòng điện sét trong toàn bộ thời gian sét đánh.
3.18. Điện tích xung sét (impulse charge)
QSHORT
Tích phân theo thời gian của dòng điện sét trong một xung.
3.19. Điện tích cú sét dài (long stroke charge)
QLONG
Tích phân theo thời gian của dòng điện sét trong một cú sét dài.
3.20. Năng lượng riêng (specific energy)
W/R
Tích phân theo thời gian của bình phương dòng điện sét trong toàn bộ thời gian sét đánh.
CHÚ THÍCH: Năng lượng riêng biểu diễn năng lượng tiêu tán bởi dòng điện sét trong một đơn vị điện trở.
3.21. Năng lượng riêng của dòng điện xung (specific energy of impulse current)
Tích phân theo thời gian của bình phương dòng điện sét trong độ rộng xung sét.
CHÚ THÍCH: Năng lượng riêng của một dòng điện cú sét dài là không đáng kể.
3.22. Kết cấu cần bảo vệ (structure to be protected)
Kết cấu được yêu cầu bảo vệ chống lại các ảnh hưởng của sét phù hợp với tiêu chuẩn này.
CHÚ THÍCH: Kết cấu cần bảo vệ có thể là một phần của kết cấu lớn hơn.
3.23. Đường dây (line)
Đường dây tải điện hoặc đường dây viễn thông nối tới kết cấu cần bảo vệ.
3.24. Đường dây viễn thông (telecommunication lines)
Các dây được dùng cho việc truyền thông giữa thiết bị có thể được đặt trong các kết cấu riêng biệt ví dụ như đường dây điện thoại và đường dây dữ liệu.
3.25. Đường dây điện (power lines)
Đường dây phân phối đưa năng lượng điện vào một kết cấu để cấp nguồn cho thiết bị điện và điện tử đặt trong đó, ví dụ như các lưới điện hạ áp (LV) hoặc cao áp (HV)
3.26. Sét đánh vào kết cấu (lightning flash to a structure)
Sét đánh vào kết cấu cần bảo vệ.
3.27. Sét đánh gần kết cấu (lightning flash near a structure)
Sét đánh đủ gần kết cấu cần bảo vệ có thể gây quá điện áp nguy hiểm.
3.28. Hệ thống điện (electrical system)
Hệ thống có các thành phần cáp điện hạ áp.
3.29. Hệ thống điện tử (electronic system)
Hệ thống có các thành phần điện tử nhạy như thiết bị viễn thông, máy vi tính, hệ thống đo lường và điều khiển, hệ thống vô tuyến điện, hệ thống điện tử công suất.
3.30. Hệ thống bên trong (internal systems)
Hệ thống điện và điện tử nằm bên trong kết cấu.
3.31. Thiệt hại vật chất (physical damage)
Thiệt hại tới một kết cấu (hay các phần bên trong) do các hiệu ứng về cơ, nhiệt, hóa hoặc nổ từ sét.
3.32. Tổn thương sinh vật (injury to living beings)
Các tổn thương vĩnh viễn kể cả tổn thất sinh mạng về người hoặc động vật khi bị điện giật do điện áp tiếp xúc và điện áp bước gây ra bởi sét.
CHÚ THÍCH: Mặc dù sinh vật có thể bị thương theo các cách khác nhau, trong tiêu chuẩn này thuật ngữ “tổn thương sinh vật" được giới hạn ở các mối đe dọa do điện giật (kiểu thiệt hại D1).
3.33. Hỏng hệ thống điện và điện tử (failure of electrical and electronic systems)
Thiệt hại vĩnh viễn của các hệ thống điện và điện tử do xung sét điện từ (LEMP).
3.34. Xung sét điện từ (lightning electromagnetic impulse)
LEMP
Tất cả các hiệu ứng điện từ của dòng điện sét từ sự ghép nối kiểu điện trở, điện cảm và điện dung sinh ra các đột biến và trường điện từ bức xạ.
3.35. Đột biến (surge)
Quá độ gây ra bởi LEMP xuất hiện như một quá điện áp và/hoặc quá dòng điện.
3.36. Vùng bảo vệ chống sét (lightning protection zone)
LPZ
Vùng mà trong đó môi trường sét điện từ được xác định.
CHÚ THÍCH: Ranh giới của vùng bảo vệ chống sét không nhất thiết là ranh giới vật lý (ví dụ như tường, sàn và trần).
3.37. Rủi ro (risk)
R
Giá trị tổn thất trung bình hàng năm có thể xảy ra (về người và hàng hóa) do sét, liên quan đến tổng giá trị (về người và hàng hóa) của kết cấu cần bảo vệ.
3.38. Rủi ro cho phép (tolerable risk)
RT
Giá trị rủi ro tối đa có thể chấp nhận được đối với kết cấu cần bảo vệ.
3.39. Mức bảo vệ chống sét (lightning protection level)
LPL
Chữ số liên quan đến một tập hợp các giá trị tham số dòng điện sét ứng với xác suất để các giá trị tối đa và tối thiểu kết hợp theo thiết kế sẽ không bị vượt quá khi sét xuất hiện tự nhiên.
CHÚ THÍCH: Mức bảo vệ chống sét được sử dụng để thiết kế các biện pháp bảo vệ theo tập hợp tương ứng của các tham số dòng điện sét.
3.40. Biện pháp bảo vệ (protection measures)
Biện pháp cần được áp dụng trong kết cấu cần bảo vệ nhằm giảm rủi ro.
3.41. Bảo vệ chống sét (lightning protection)
LP
Hệ thống bảo vệ chống sét hoàn chỉnh cho các kết cấu, bao gồm hệ thống lắp đặt và các phần bên trong, cũng như con người, nói chung gồm một LPS và SPM.
3.42. Hệ thống bảo vệ chống sét (lightning protection system)
LPS
Hệ thống hoàn chỉnh được sử dụng để giảm thiệt hại vật chất do sét đánh vào kết cấu.
CHÚ THÍCH: Hệ thống bảo vệ chống sét bao gồm hệ thống bảo vệ chống sét bên trong và bên ngoài.
3.43. Hệ thống bảo vệ chống sét bên ngoài (external lightning protection system)
Phần của hệ thống bảo vệ chống sét gồm hệ thống đầu thu sét, hệ thống dẫn sét và hệ thống đầu tiếp đất.
3.44. Hệ thống bảo vệ chống sét bên trong (internal lightning protection system)
Phần của hệ thống bảo vệ chống sét gồm liên kết đẳng thế chống sét và/hoặc cách điện của hệ thống bảo vệ chống sét bên ngoài.
3.45. Hệ thống đầu thu sét (air-termination system)
Bộ phận của hệ thống bảo vệ chống sét bên ngoài sử dụng các phần tử kim loại như các thanh kim loại, lưới kim loại hoặc dây chống sét để thu sét.
3.46. Hệ thống dẫn sét (down-conductor system)
Bộ phận của hệ thống bảo vệ chống sét bên ngoài dùng để dẫn dòng điện sét từ hệ thống đầu thu sét xuống hệ thống đầu tiếp đất.
3.47. Hệ thống đầu tiếp đất (earth-termination system)
Bộ phận của hệ thống bảo vệ chống sét bên ngoài dùng để dẫn và phân tán dòng điện sét vào đất.
3.48. Phần dẫn điện bên ngoài (external conductive parts)
Các phần kim loại kéo dài đi vào hoặc đi ra khỏi kết cấu cần bảo vệ ví dụ như hệ thống đường ống, phần tử cáp bằng kim loại, ống kim loại, v.v... có thể mang một phần dòng điện sét.
3.49. Liên kết đẳng thế chống sét (lightning equipotential bonding)
EB
Liên kết đến LPS của các bộ phận kim loại riêng rẽ bằng cách ghép nối dẫn điện trực tiếp hoặc thông qua các thiết bị bảo vệ đột biến, để giảm chênh lệch điện thế do dòng điện sét.
3.50. Trở kháng đất quy ước (conventional earthing impedance)
Tỷ số giữa giá trị đỉnh của điện áp đầu tiếp đất và dòng điện đầu tiếp đất, thông thường chúng không xuất hiện đồng thời.
3.51. Biện pháp bảo vệ chống xung sét điện từ (LEMP protection measures)
SPM
Các biện pháp thực hiện để bảo vệ các hệ thống bên trong chống lại các ảnh hưởng của LEMP.
CHÚ THÍCH: Hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ là một phần của bảo vệ chống sét toàn phần.
3.52. Màn chắn từ (magnetic shield)
Màn khép kín, bằng kim loại, dạng lưới hoặc dạng tấm bao phủ kết cấu cần bảo vệ, hoặc một phần của kết cấu, được sử dụng để giảm các hỏng hóc của hệ thống điện và điện tử.
3.53. Thiết bị bảo vệ chống đột biến (surge protective device)
SPD
Thiết bị được dùng để hạn chế các quá điện áp quá độ và thoát dòng đột biến; chứa tối thiểu một phần tử phi tuyến.
3.54. Hệ thống SPD phối hợp (coordinated SPD system)
Các SPD được lựa chọn, phối hợp và lắp đặt thích hợp tạo thành một hệ thống nhằm giảm hỏng hóc của hệ thống điện và điện tử.
3.55. Điện áp chịu xung danh định (rated impulse withstand voltage)
Uw
Điện áp chịu xung do nhà chế tạo ấn định cho thiết bị hoặc một phần của thiết bị, đặc trưng cho khả năng chịu đựng quy định chống quá điện áp của cách điện.
CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn này chỉ xét đến điện áp chịu đựng giữa vật dẫn mang điện và đất.
[IEC 60664-1:2007, định nghĩa 3.9.2][1]1
3.56. Giao diện cách ly (isolating interfaces)
Thiết bị có khả năng làm giảm đột biến dẫn trên các đường đây đi vào LPZ.
CHÚ THÍCH 1: Giao diện cách ly bao gồm cả máy biến áp cách ly có màn chắn nối đất giữa các cuộn dây, cáp sợi quang phi kim loại và bộ cách ly quang.
CHÚ THÍCH 2: Các đặc tính chịu đựng của cách điện trong thiết bị có thể phù hợp cho ứng dụng này do tự nó hoặc thông qua SPD.
4. Tham số dòng điện sét
Các tham số dòng điện sét được sử dụng trong bộ tiêu chuẩn TCVN 9888 (IEC 62305) được nêu trong Phụ lục A.
Hàm số thời gian dòng điện sét được sử dụng cho các mục đích phân tích được nêu trong Phụ lục B.
Thông tin mô phỏng dòng điện sét cho các mục đích thử nghiệm được nêu trong Phụ lục C.
Các tham số cơ bản được sử dụng trong các phòng thí nghiệm để mô phỏng các ảnh hưởng của sét lên các thành phần của LPS được nêu trong Phụ lục D.
Thông tin về các đột biến do sét tại các điểm lắp đặt khác nhau được nêu trong Phụ lục E.
5. Thiệt hại do sét
5.1. Thiệt hại tới kết cấu
Sét ảnh hưởng đến kết cấu có thể gây thiệt hại cho chính kết cấu, người cư ngụ và các phần bên trong của kết cấu, kể cả hỏng hệ thống bên trong. Các thiệt hại và hỏng hóc cũng có thể lan rộng đến các vùng xung quanh kết cấu và thậm chí liên quan đến môi trường cục bộ. Quy mô lan rộng này phụ thuộc vào các đặc trưng của kết cấu và các đặc tính của sét.
5.1.1. Ảnh hưởng của sét lên kết cấu
Các đặc trưng chính của kết cấu liên quan đến ảnh hưởng của sét bao gồm:
- kiểu kết cấu (ví dụ như kết cấu gỗ, kết cấu gạch, kết cấu bê tông, kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu khung thép);
- chức năng (nhà ở, văn phòng, trang trại, nhà hát, khách sạn, trường học, bệnh viện, bảo tàng, nhà thờ, nhà tù, cửa hàng bách hóa, ngân hàng, nhà máy, khu công nghiệp, khu thể thao);
- cư dân và các phần bên trong (con người và động vật, có các vật liệu dễ cháy hoặc không cháy, vật liệu nổ hoặc không nổ, hệ thống điện và điện tử có điện áp chịu đựng thấp hoặc cao);
- đường dây được nối vào (đường dây tải điện, đường dây viễn thông, đường ống);
- biện pháp bảo vệ được trang bị hoặc sẵn có (biện pháp bảo vệ để giảm thiệt hại vật chất và nguy hiểm đến sinh mạng, biện pháp bảo vệ để giảm hỏng hóc các hệ thống bên trong);
- quy mô lan rộng nguy hiểm (kết cấu có khó khăn trong việc sơ tán hoặc kết cấu trong đó có thể xảy ra hoảng loạn, kết cấu nguy hiểm cho các vùng xung quanh, kết cấu nguy hiểm cho môi trường).
LINK TẢI
