1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Bài giảng Cấp điện công trình xây dựng: Phần 2 - Nguyễn Mạnh Hà

Bài giảng Cấp điện công trình xây dựng: Phần 2 - Nguyễn Mạnh Hà

Tiếp nội dung phần 1, Bài giảng Cấp điện công trình xây dựng: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Chống sét cho công trình xây dựng; an toàn điện; chiếu sáng nhân tạo bên trong công trình. Mời các bạn cùng tham khảo! Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng CHƯƠNG 4 CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 4.1 Hiện tượng sét và hậu quả của nó ñối với công trình xây dựng 4.1.1. Hiện tượng sét: Sét là hiện tượng bí ẩn, phức tạp ñến nay con người vẫn chưa hiểu hết. Nghiên cứu thực nghiệm ñầu

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 73

Ngày tạo 4/4/2023 8:42:15 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.62 M

Tên tệp

Tải Bài giảng Cấp điện công trình xây dựng: Phần 2 - N... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng CHƯƠNG 4 CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 4.1 Hiện tượng sét và hậu quả của nó ñối với công trình xây dựng 4.1.1. Hiện tượng sét: Sét là hiện tượng bí ẩn, phức tạp ñến nay con người vẫn chưa hiểu hết. Nghiên cứu thực nghiệm ñầu tiên về sét là một nhà kho học Mỹ tên là Franklin (1706- 1790). Franklin nêu lên giả thuyết về bản chất ñiện của các tia chớp. ðể chứng tỏ các ñám mây có tích ñiện, ông ñề nghị làm một cái chòi trên ñỉnh một chiếc tháp cao, từ cái chòi ñó dựng lên một cây sào nhọn bằng sắt cao khoảng 10m gắn trên ñế cách ñiện ñể quan sát những tia ñiện phóng từ những ñám mây dông xuống chiếc sào. Năm 1752, ông thực hiện ở Mỹ một thí nghiệm nổi tiếng bằng cách dùng một chiếc diều thả lên trời khi có những ñám mây dông ñang bay tới. Ông gắn trên diều một thanh sắt nhọn ñầu và ở phía cuối dây diều ông buộc một chiếc chìa khóa và một dải lụa ñể làm chỗ tay cầm ñể chứng minh cọc sắt nhọn “rút lửa ñiện” từ ñám mây. Năm 1752, tại Petecbua (Nga) nhà khoa học Richman ñã làm lại thí nghiệm nguy hiểm N này và trong cơn giông, Richman ñã bị sét ñánh thiệt mạng,… D T K Tranh vẽ minh hoạ Franklin cùng con trai H làm thí nghiệm về sét năm 1752 bằng cách thả diều có gắn thanh sắt nhọn D Cơ chế hình thành một cơn sét nói chung khá phức tạp, có nhiều công trình nghiên cứu về quá trình nhiễm ñiện của một ñám mây dông cũng như cơ chế phát triển của tia sét hướng xuống ñất, rong ñó giả thuyết của Simson ñược nhiều người biết ñến do giải thích cơ chế hình thành sét một cách ñơn giản, dễ hiểu: Dông là hiện tượng khí quyển liên quan với sự phát triển mạnh mẽ của ñối lưu nhiệt và các nhiễu ñộng khí quyển, nó thường xảy ra vào mùa hè là thời ñiểm mà sự trao ñổi nhiệt giữa mặt ñất và không khí rất lớn. Những luồng không khí nóng mang theo hơi nước bay lên ñến một ñộ cao nào ñấy và nguội dần, lúc ñó hơi nước tạo thành những giọt nước nhỏ hay gọi là tinh thể băng chúng tích tụ trong không gian dưới dạng những ñám mây. Trái ñất càng bị nóng thì không khí nóng càng bay lên cao hơn, mây càng dày hơn ñến một lúc nào ñó thì Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 100
  2. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng các tinh thể băng trong mây sẽ lớn dần và rơi xuống thành mưa. Mây càng dày thì màu của nó càng ñen hơn. Sự va chạm của các luồng khí nóng ñi lên và các tinh thể băng ñi xuống trong ñám mây sẽ làm xuất hiện các ñiện tích mà ta gọi là mây tích. Các phần tử ñiện tích âm có khối lượng lớn nên nằm dưới ñáy ñám mây còn các phần tử ñiện tích dương nhẹ hơn nên bị ñẩy lên phần trên của ñám mây. Cụ thể là: + H2O  H+ + OH-. + H+ sẽ ở phần trên còn OH- nặng hơn ở dưới dễ bị tách ra  mây tích + Các mây tích trái dấu gặp nhau trên trời  sét dây + Các mây tích gần mặt ñất (OH-) làm mặt ñất cảm ứng ñiện tích +, khi cường ñộ ñiện trường lớn thì xảy ra phóng ñiện  sét ñánh thẳng + Sét lan truyền: sét ñánh vào ñường dây ñiện, ñiện thoại ở xa nhưng truyền vào nhà gây hỏng thiết bị  sét lan truyền N D T K Giả thiết Simson về cơ chế hình thành sét H + Sét cảm ứng: Sét ñánh bên ngoài nhà nhưng vật dụng bằng kim loại trong nhà bị nhiễm D ñiện. + Sét hòn: xuất hiện ñột ngột dạng quả cầu lửa di chuyển, sau ñó biến mất cùng với tiếng nổ lớn hiện tượng bí ẩn chưa giải thích ñược (Nhà bác học Nga là Kapitsa xây dựng lý thuyết sét hòn ñược giải Nobel 1978 nhưng vẫn chưa giải thích ñược hết các hiện tượng). Sét dây Sét ñánh thẳng Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 101
  3. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Sét ñánh thẳng vào tượng nữ Sét ñánh vào máy bay thần tự do tối 22/9/2010 N D T K H D Tranh minh hoạ sét hòn xuất hiện Tia sét ngược do ðại học Duke (Mỹ) chụp ngày 21/7/2008 Tòa nhà cao nhất thế giới Burj Khalifa ở Dubai cao 818m - 160 tầng sau khi khai trương ít ngày (04/01/2010) thì bị sét ñánh Nhiếp ảnh gia Alisdair Miller ghi lại. Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 102
  4. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng - ðặc ñiểm tia sét: + Cường ñộ dòng ñiện cực lớn 50kA – 200kA + Nhiệt ñộ: 10.0000C + Gây ra tiếng nổ lớn gọi là sấm. 4.1.2. Hậu quả của sét: - Nguy hiểm cho người - Hư hỏng công trình, thiết bị. - Việt Nam là nước có cường ñộ hoạt ñộng của sét lớn (>100 ngày sét). Viện vật lý ñịa cầu ñã xây dựng bản ñồ sét làm cơ sở tính toán chống sét cho từng vùng trên cả nước. Ví dụ ðà Nẵng= 7,3 ; Ninh Thuận =1;Long An =16,2 (lần/km2/năm) 4.2 Yêu cầu chống sét cho công trình Các tiêu chuẩn chống sét hiện nay bao gồm: - TCXDVN 46:2007 chống sét cho công trình xây dựng - Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống. N - QCVN 02: 2008/BCT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn trong bảo quản, vận chuyển, sử dụng và tiêu hủy vật liệu nổ công nghiệp - Phần chống sét cho kho chứa vật liệu nổ. D - TCN 68 - 135 2001 Tiêu chuẩn chống sét và bảo vệ các công trình viễn thông. T Thông thường chỉ thiết kế chống sét ñánh thẳng, không thiết kế chống sét lan truyền và cảm ứng (chỉ cho ngành ñiện, thông tin). K - Các công trình chắc chắn phải có chống sét: + Nơi tụ họp ñông người; H + Nơi cần phải bảo vệ các dịch vụ công cộng thiết yếu; + Nơi mà quanh khu vực ñó thường xuyên xảy ra sét ñánh; D + Nơi có các kết cấu rất cao hoặc ñứng ñơn ñộc một mình; + Nơi có các công trình có giá trị văn hoá hoặc lịch sử; + Nơi có chứa các loại vật liệu dễ cháy hoặc nổ. - Các công trình khác việc ñặt hệ thống chống sét dựa trên các yếu tố: + Công năng của toà nhà. + Tính chất của việc xây dựng toà nhà ñó. + Giá trị vật thể trong nhà hoặc những hậu quả do sét ñánh gây ra. + Vị trí toà nhà. + Chiều cao công trình. 4.3 Chống sét ñánh thẳng Chống sét ñánh thẳng có nhiệm vụ thu năng lượng của dòng ñiện sét và chuyển nó tàn vào trong ñất, do ñó các bộ phận cấu thành phải bao gồm hệ thống thu (kim) và hệ thống tản (tiếp ñất). Nếu thiếu 1 trong 2 hệ thống này ñều không thể gọi là hệ thống chống sét, ñặc biệt Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 103
  5. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng nếu chỉ có kim mà không có hệ thống nối ñât thì cực kỳ nguy hiểm vì trường hợp này giống như gọi sét về ñánh vào công trình. Kim thu sét xuất hiện ñầu tiên trên thế giới vào năm 1760 do phát minh của Franklin và ngày nay người ta gọi là hệ thống chống sét thụ ñộng Franklin. Hệ thống này có thể là kim hoặc là dây thu sét. Khi sét ñánh nó thu lấy dòng ñiện sét ñưa xuống ñất. Hệ thống này ñã tồn tại hàng trăm năm nay và phát huy hiệu quả, ngày nay nó vẫn ñược sử dụng phổ biến do rkết cấu ñơn giản, tính toán dễ dàng, giá thành rẻ nhưng lắp ñặt không ñược mỹ quan. Khoảng vài chục năm trở lại ñây xuất hiện hệ thống chống sét chủ ñộng: Nó chủ ñộng tạo phóng ñiện sớm ñể thu hút dòng ñiện sét dẫn xuống ñất. Hệ thống này ñang xuất hiện ngày một nhiều (nhất là ở thành phố) và có vài chục hãng trên thế giới cung cấp. Về nguyên lý thì các hãng sản xuất hệ thống này ñều cùng nguyên lý nhưng về công nghệ thì có khác nhau. Nhược ñiểm là ắt tiền, dùng ở nơi cần mỹ quan, hiệu quả chống sét cao. 4.3.1 Hệ thống chống sét Franklin a) Cấu tạo: a.1) Bộ phận thu sét: ñặt cao hơn công trình, kim ñặt tại nơi ñỉnh nhọn Bao gồm các loại: N + Kim thu sét: thép mạ kẽm, mạ ñồng, dài 200-400mm, ñầu nhọn. + ðai thu sét: ñể liên kết các kim thu sét ñồng thời làm nhiệm vụ thu sét với phạm vi hẹp hơn kim thu sét. D + Lưới thu sét: ðối với nhà mái bằng rất rộng không dùng kim mà dùng lưới thu sét khẩu ñộ 10mx20m. T + Dây thu sét: ðối với công trình dạng tuyến như ñường dây tải ñiện trên không người ta treo dây chống sét ñể thu sét. K a.2) Bộ phận dẫn sét H - Dẫn dòng sét xuống ñất - Ở ñộ cao < 3m có người qua lại phải chôn ngầm hoặc bọc trong ống. D - Mỗi công trình có ít nhất 2 dây dẫn sét. - Cách mặt ñất 1m bố trí ñiểm nối dây có thể tháo ra ñể ño ñiện trở ñất. - Làm bằng dây thép hoặc dây ñồng. Kim thu sét Kim thu sét Cột bêtông ðai thu sét Dây dẫn sét Công trình Công trình 2m Cọc nối ñất Cọc nối ñất Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 104
  6. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Kim thu sét Dây thu sét Cột 2m Cột Dây dẫn sét 2m 2m Công trình Công trình Cọc nối ñất Cọc nối ñất Lưới 10x20m2 N D T 140m 70m K H a.3) Bộ phận nối ñất - Làm nhiệm vụ tản dòng ñiện sét vào các lớp ñất xung quanh D - Thường ñặt ở vị trí khuất, ít người qua lại (tránh ñiện áp bước) - Gồm các cọc và dây thép mạ kẽm liên kết nhau bằng hàn ñiện (dây và cọc bằng thép) hoặc hàn hoá nhiệt (dây và cọc bằng ñồng), chôn ở ñộ sâu 0,8-1m. Khoảng cách cọc-cọc tối thiểu gấp ñôi chiều dài cọc. Mối hàn hoá nhiệt 2 dây ñồng Khuôn hàn hoá nhiệt Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 105
  7. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng - ðược kiểm tra trị số ñiện trở hằng năm Rnñ càng nhỏ càng tốt - Hệ thống nối ñất có kết cấu rất phong phú, có thể kết cấu hình tia (không có cọc) hoặc cọc-tia kết hợp mạch hở hoặc cọc-tia kết hợp mạch kín kim thu sét Dây lên kim thu sét Dây lên Mặt ñất Mặt ñất Kiểu nối ñất hình tia Kiểu cọc - tia b) Tính toán bộ phận thu sét N b.1) Một kim thu sét: Hiện nay có nhiều mô hình tính toán phạm vi bảo vệ của 1 kim thu sét, trong ñó mô hình D càng chính xác thì càng phức tạp (ví dụ: mô hình ñiện hình học). Trong thực tế thường dùng mô hình tính toán do Franklin ñề xuất: T Phạm vi bảo vệ là một mặt nón cong tròn xoay xác ñịnh từ thực nghiệm. K Rx H D Vật ñược hx bảo vệ 1,5h Việc tính toán theo ñường cong này khá phức tạp nên người ta ñơn giản hoá bằng các mặt nón gãy khúc. *) Cho trước hệ thống chống sét có ñộ cao h thì vùng bảo vệ ñược xác ñịnh như sau: Rx=1,5(h-1,25hx).Ph Khi hx
  8. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Ph là xác suất sét ñánh vòng ở ñộ cao h Ph=1 khi h ≤ 30m 5,5 Ph= khi h > 30m h h 2/3h Rx hx ðược bảo vệ Không ñược bảo vệ 0,75h 1,5h N D Rx T K *) Nếu cho biết kích thước cần bảo vệ của công trình (hx và bx ) ta tính ñược chiều cao H yêu cầu của kim thu sét như sau: Rx 2, 67.Rx D h= + 1, 25hx Khi hx ≤ 1,5 Ph Rx 2, 67.Rx h= + hx Khi hx > 0, 75 Ph b.2) Hai kim thu sét cao bằng nhau: Phạm vi bảo vệ ở ñoạn giữa 2 kim có tính ñến sự hỗ trợ lẫn nhau của 2 kim. ðộ cao bảo vệ ở khoảng giữa 2 kim giới hạn bởi ñường tròn ñi qua ñỉnh 2 kim, tâm ñường tròn nằm trên ñường thẳng vuông góc với ñường thẳng nối 2 ñầu kim và bán kính có ñộ dài là: R = 9h 2 + 0, 25a 2 = 4h − h0 ðiểm thấp nhất của ñường tròn này có ñộ cao là: h0 = 4h − R *) Cho trước hệ thống chống sét ta có phạm vi bảo vệ như sau: Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 107
  9. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng 0, 75(h0 − hx ).Ph 0 khi hx ≥ 2 / 3h0 bx =  1,5(h0 − 1, 25hx ).Ph 0 khi hx < 2 / 3h0 0, 75(h − hx ).Ph khi hx ≥ 2 / 3h Rx =  1,5(h − 1, 25hx ).Ph khi hx < 2 / 3h h R Rx Rx h0 hx hx a Rx N Rx D bx T K Trong ñó: bx là nửa bề rộng của phạm vi bảo vệ chỗ hẹp nhất. H R là bán kính cung tròn qua 2 ñầu kim, tâm cách ñất một khoảng 4h Ph và Ph0 là xác suất sét ñánh vòng ở ñộ cao h và h0 D *) Nếu cho biết kích thước cần bảo vệ của công trình (hx và bx ) ta tính ñược chiều cao của 2 kim thu sét như sau:  bx 2, 67.bx h0 = 1,5 + 1, 25hx Khi hx ≤  Ph 0 Từ hệ phương trình  h = bx + h Khi hx > 2, 67.bx  0 0, 75 x Ph 0 Suy ra ñộ caokim thu sét: h = 0,571.h0 + 0,183.h02 + 0, 0357.a 2 Trong ñó: bx là nửa bề rộng của phạm vi bảo vệ chỗ hẹp nhất. b.3) Hai kim thu sét có ñộ cao khác nhau: Trường hợp này hay gặp khi công trình có nhiều ñộ cao khác nhau Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 108
  10. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng hA A R hB B’ B Rx rx h0 hx hx RB a’ a Rx bx rx rx N D T - Giới hạn phạm vi bảo vệ ở ñộ cao hx: K + Rx bán kính bảo vệ cột A H + rx bán kính bảo vệ cột B + bx Nửa bề rộng chỗ bảo vệ hẹp nhất D Cách xác ñịnh phạm vi bảo vệ: - Vẽ phạm vi bảo vệ của cột cao hơn (ký hiệu cột cao là cột A) - Từ ñỉnh kim cột thấp hơn (ñiểm B), vẽ ñường nằm ngang cắt ñường sinh cột A tại B’. - Tại ñiểm B’ ta giả tưởng có một kim thu sét cao bằng cột B. - Vẽ phạm vi bảo vệ của 2 cột bằng nhau B và B’ ñể xác ñịnh bx. - Từ ñiểm bx vẽ các ñường thẳng tiếp xúc với ñường tròn Rx và rx. 0, 75(hA − hB ).PhA khi hB ≥ 2 / 3hA Từ hệ phương trình RB =  1,5(hA − 1, 25hB ).PhA khi hB < 2 / 3hA Suy ra a ' = a − RB ⇒ R = 9.hB2 + 0, 25a '2 ⇒ h0 = 4hB − R Trong ñó: R, h0 là các tham số của 2 kim bằng nhau B và B’ RB là khoảng cách giữa kim A và B’ Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 109
  11. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng *) Cho trước hệ thống chống sét có ñộ cao 2 kim khác nhau ta xác ñịnh phạm vi bảo vệ như sau: 0, 75(h0 − hx ).Ph 0 khi hx ≥ 2 / 3h0 bx =  1,5(h0 − 1, 25hx ).Ph 0 khi hx < 2 / 3h0 0, 75(hA − hx ).PhA khi hx ≥ 2 / 3hA Rx =  1,5(hA − 1, 25hx ).PhA khi hx < 2 / 3hA 0, 75(hB − hx ).PhB khi hx ≥ 2 / 3hB rx =  1,5(hB − 1, 25hx ).PhB khi hx < 2 / 3hB Trong ñó: bx là nửa bề rộng của phạm vi bảo vệ chỗ hẹp nhất. PhA, PhB và Ph0 là xác suất sét ñánh vòng ở ñộ cao hA, hB và h0 *) Nếu cho biết kích thước cần bảo vệ của công trình (hx và bx ) ta tính ñược chiều cao của hB như sau: Ta phải chọn trước tham số a và a’.  N bx 2, 67.bx h0 = 1, 5 + 1, 25hx Khi hx ≤  Ph 0 D  h = bx + h Khi hx > 2, 67.bx  0 0, 75 x Ph 0 T Suy ra: hB = 0,571.h0 + 0,183.h02 + 0, 0357.a '2 K Chiều cao hA ñược chọn lớn hơn sao cho bán kính bảo vệ của nó Rx ñảm bảo yêu cầu ñường biên ngoài của nó. H b.4) Ba kim thu sét cao bằng nhau: - ðường biên bên ngoài xác ñịnh phạm vi bảo vệ của từng ñôi kim như trường hợp 2 kim D - Phần trong lòng ña giác (hình tam giác) chỉ cần kiểm tra an toàn ở ñộ cao hx phải thoả mãn:  D ≤ 8(h − hx ) khi h ≤ 30m   D ≤ 8(h − hx ).Ph khi h > 30m Trong ñó: D là ñường tròn ngoại tiếp tam giác bx2 a Hx ñộ cao cần kiểm tra an toàn D bx1 Rx Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 110
  12. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng b.5) Bốn kim thu sét cao bằng nhau: - ðường biên bên ngoài xác ñịnh từng ñôi một như trường hợp 2 kim - Phần trong lòng ña giác (hình chữ nhật) chỉ cần kiểm tra an toàn ở ñộ cao hx phải thoả mãn:  D ≤ 8(h − hx ) khi h ≤ 30m   D ≤ 8(h − hx ).Ph khi h > 30m Câu hỏi: Xác ñịnh D khi 4 kim thu sét tạo thành tứ giác không có ñường tròn ngoại tiếp? a1 Rx bx1 N D D bx2 a2 T K H Rx D b.6) Trường hợp nhiều kim thu sét có ñộ cao khác nhau bố trí theo ña giác bất kỳ: Trường hợp này ta kiểm tra phạm vi bảo vệ như sau: - Xét từng tam giác với 3 kim liền kề nhau. - Trong lòng tam giác này vẫn áp dụng công thức sau:  D ≤ 8(h − hx ) khi h ≤ 30m   D ≤ 8(h − hx ).Ph khi h > 30m Trong ñó D là ñường kính ñường tròn ngoại tiếp tam giác - Tiếp tục xét các tam giác khác cho ñến hết thì thôi. Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 111
  13. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng b.7) Một dây thu sét: bx=1,2(h-1,25hx).Ph Khi hx 30m h 2/3h bx hx N 0,6h 1,2h D T bx K H b.8) Hai dây thu sét cách nhau a: D - Phạm vi bảo vệ phía ngoài xác ñịnh như các dây ñơn - Phạm vi bảo vệ khoảng giữa 2 dây ñược xác ñịnh bằng cung tròn ñi qua 3 ñiểm là 2 dây a chống sét và ñiểm giữa có ñộ cao h0 = h − 4 h R h0 hx hx a Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 112
  14. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng 4.3.2 Hệ thống thu sét chủ ñộng: - Hệ thống này gọi là kim thu sét phóng ñiện sớm vì khi có ñám mây tích, nó chủ ñộng phóng ra tia ñiện ñể thu hút sét. - Có rất nhiều hãng sản xuất với nhiều công nghệ khác nhau nhưng giá thành khá ñắt. - Bán kính bảo vệ rất lớn từ vài chục ñến hàng trăm mét nên thường chỉ cần dùng 1 kim là ñủ. a) Kim thu sét Dynasphere của ERICO a.1) Cấu tạo: + Dạng hình cầu bọc bên ngoài. + Phía trong là bộ phận cảm ứng ñể tạo ion với tốc ñộ lớn N D T a.2) Nguyên lý làm việc: K H D Bình thường quả cầu ñược Khi cường ñộ ñiện trường Khi có mây sét, qu ả cầu tạo nối ñất, ñiện trường bề mặt ñủ lớn sẽ xảy ra phóng ra ion trái dấu bằng bộ phận quả cầu thấp. Có tiên ñạo sét ñiện sớm cảm ứng trong quả cầu với nhưng không phóng ñiện cường ñộ rất mạnh a.3) Vùng bảo vệ: - Do nhà chế tạo ñưa ra hoặc dùng phần mềm nhà chế tạo cấp ñể tính. - Vùng hấp thụ sét giới hạn bởi paraboloit (có ñáy tại quả cầu) và các bán cầu có tâm tại quả cầu phóng ñiện. Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 113
  15. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Toàn bộ tia sét xuất hiện trong vùng này ñều ñược phóng ñiện sớm với xác suất cho trước. - ðiểm cạnh tranh: Tại các ñiểm nhọn của công trình, xây dựng vùng hấp thụ sét của các ñiểm nhọn này guống như của quả cầu Dynasphere N D - Căn cứ váo vùng hấp thụ của quả cầu, vùng hấp thụ của các ñiểm cạnh tranh ñể xác T ñịnh vùng bảo vệ. Bán kính bảo vệ ñược nhà chế tạo lập thành bảng, ví dụ ở ñộ cao 20m thì Rbảo vệ =84m với mức bình thường. K b) Giới thiệu một số kim thu sét phóng ñiện sớm khác b.1) Kim Stormaster của Lightning Protection International (Úc): H D b.2) Kim Saint Elmo Active của Franklin France Patent (Pháp): Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 114
  16. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng b.3) Kim SI Interceptor của ERICO: N D T K H D Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 115
  17. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng 4.4. Nối ñất chống sét - Bộ phận nối ñất có nhiệm vụ thoát dòng ñiện sét ñể tản ra ñất. Nếu nối ñất không tốt, năng lượng sét khôngthoát kịp nó sẽ phá huỷ công trình, do vậy giá trị ñiện trở nối ñất càng bé càng tốt. - Giá trị Rnñ phụ thuộc vào ñiện trở suất của ñất, ký hiệu ρ (Ω.m). ðiện trở suất có thể dùng máy ñể ño hoặc tra bảng ứng với từng loại ñất. - TCXDVN 46:2007 quy ñịnh Rnñ ≤ 10Ω cho nối ñất chống sét. - Cách tính ñiện trở nối ñất xem chi tiết trong chương 5 N D T K H D Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 116
  18. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng CHƯƠNG 5 AN TOÀN ðIỆN 5.1. Những vấn ñề chung về an toàn ñiện: An toàn ñiện là một bộ phận của khoa học bảo hộ lao ñộng. An toàn ñiện nghiên cứu ảnh hưởng của dòng ñiện ñến cơ thể người, các nguyên nhân gây mất an toàn và biện pháp phòng tránh nhằm ñưa lại hiệu quả sản xuất cao nhất. Theo thống kê hàng năm: tai nạn lao ñộng chết người do ñiện chiếm khoảng hơn 10% tổng số tai nạn lao ñộng chết người nói chung, thậm chí có năm chiếm tới 20% tổng số tai nạn lao ñộng chết người [1]. 5.1.1. Tác dụng của dòng ñiện khi chạy qua cơ thể người Khi tiếp xúc trực tiếp với mạch ñiện ñang có ñiện áp thì xuất hiện dòng ñiện chạy qua cơ thể người. Mức ñộ tác dụng lên cơ thể người phụ thuộc nhiều yếu tố như: a) Biên ñộ dòng ñiện Bảng 5.1. Thống kê tác dụng lên cơ thể người ứng với các mức dòng ñiện khác nhau: Ing (mA) ðiện xoay chiều 50Hz (AC) N ðiện một chiều (DC) D 0,6 - 1,5 Bắt ñầu thấy tê Chưa có cảm giác 2–3 Tê tăng mạnh Chưa có cảm giác T 5–7 Bắp thịt bắt ñầu co ðau như bị kim ñâm 8 – 10 Tay không rời vật có ñiện Nóng tăng dần K 20 – 25 Tay không rời vật có ñiện, bắt ñầu khó thở Bắp thịt co và rung H Tay khó rời vật có ñiện, bắt ñầu 50 – 80 Tê liệt hô hấp, tim bắt ñầu ñập mạnh khó thở D 90 - 100 Nếu kéo dài với t ≥ 3s tim ngừng ñập Hô hấp tê liệt Theo bảng trên người ta thống nhất giới hạn mức ñộ nguy hiểm ñối với người như sau: Igh(AC) ≤ 10 mA (5.1) Igh(DC) ≤ 50 mA (5.2) Dòng ñiện chạy qua cơ thể vượt quá các trị số này ñều ñược coi là nguy hiểm b) ðường ñi của dòng ñiện. Về ñường ñi của dòng ñiện qua người có thể có rất nhiều trường hợp khác nhau, tuy vậy có những ñường ñi cơ bản thường gặp là: dòng ñi qua tay - chân, tay - tay, chân - chân. ðường ñi nguy hiểm nhất phụ thuộc vào số phần trăm dòng ñiện qua tim và phổi, do ñó dòng ñiện ñi từ tay phải qua chân, ñầu qua chân, ñầu qua tay là những ñường ñi nguy hiểm nhất vì theo thống kê: Dòng ñi từ tay qua tay có 3,3% qua tim Dòng ñi từ tay trái qua chân có 3,7% qua tim Dòng ñi từ tay phải qua chân có 6,7% qua tim Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 117
  19. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng Dòng ñi từ chân qua chân có 0,4% qua tim Dòng ñi từ ñầu qua tay có 7% qua tim Dòng ñi từ ñầu qua chân có 6,8% qua tim. c) Thời gian tồn tại của dòng ñiện: Về mặt trực quan, dòng ñiện tác dụng càng lâu lên cơ thể thì càng nguy hiểm. Về mặt y sinh học còn nguy hiểm hơn. Thật vậy quả tim có nhịp ñập với chu kỳ khoảng 1 giây, trong ñó 1 lần tim co lại và 1 lần tim giãn ra. Giữa 2 lần tim co-giãn thì có một khoảng thời gian 0,4 giây tim bị bất ñộng mà trong y học gọi là pha T. Nếu ñúng lúc này biên ñộ dòng ñiện ñạt ñỉnh thì gây ñứng tim luôn nên rất nguy hiểm. d) Tần số dòng ñiện: Tần số nguy hiểm nhất là 50Hz÷60Hz. Tần số cao hơn hay thấp hơn ñều ít nguy hiểm hơn. Các hệ thống ñiện trên thế giới ñều sử dụng tần số 50Hz÷60Hz nên ñều là những nguồn nguy hiểm nhất xét về mặt tần số. e) Tình trạng sức khỏe: Dòng ñiện qua cơ thể của người phụ thuộc vào ñiện trở của cơ thể và ñiện trở này thường không ổn ñịnh mà phụ thuộc vào trạng thái sức khoẻ và các yếu tố môi trường. Người có sức N khoẻ tốt, tâm lý thoải mái thì ñiện trở cao và ngược lại. 5.1.2. Các trạng thái nguy hiểm khi cơ thể người bị ñiện giật: D Khi dòng ñiện chạy qua cơ thể người ñạt ñến một mức ñộ nào ñó thì nó có thể gây ra những tác dụng vô cùng nguy hiểm sau ñây: T - Tác dụng nhiệt: Làm cháy bỏng thân thể, thần kinh, tim, não và các cơ quan nội tạng khác gây ra các rối loạn nghiêm trọng về chức năng. K H D Hình 5.1 Cánh tay bi bỏng ñộ 3 do Hình 5.2 Hình ảnh bàn tay bị ñiện ñường dây cao thế phóng ñiện giật làm cháy lớp biểu bì da tay - Tác dụng ñiện phân: Làm phân ly máu và các chất lỏng hữu cơ có trong cơ thể dẫn ñến phá huỷ thành phần hoá lý của máu và các tế bào. - Tác dụng sinh lý: gây ra sự hưng phấn và kích thích các tổ chức sống dẫn ñến co rút các bắp thịt trong ñó có tim và phổi. Kết quả có thể ñưa ñến phá hoại, thậm chí làm ngừng hẳn hoạt ñộng hô hấp và tuần hoàn. ðiện giật có thể gây bỏng nặng, cơ thể bị liệt, mang tật suốt ñời, mất khả năng lao ñộng thậm chí là chết người. Khi bị ñiện giật, cơ thể người có các biểu hiện lâm sàng sau ñây: - Tim ngừng ñập: là trường hợp nguy hiểm nhất. Tác dụng dòng ñiện ñến cơ tim có thể gây ra ngừng tim hoặc rung tim. Rung tim là hiện tượng co rút nhanh và lộn xộn các sợi cơ Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 118
  20. Bài giảng Cấp ñiện công trình xây dựng tim làm cho các mạch máu trong cơ thể bị ngừng hoạt ñộng dẫn ñến tim ngừng ñập hoàn toàn. - Ngừng thở: thường xảy ra nhiều hơn so với ngừng tim, người ta thấy bắt ñầu khó thở do sự co rút do có dòng ñiện 20-25mA tần số 50Hz chạy qua cơ thể. Nếu dòng ñiện tác dụng lâu th. sự co rút các cơ lồng ngực mạnh thêm dẫn ñến ngạt thở, dần dần nạn nhân mất . thức, mất cảm giác rồi ngạt thở cuối cùng tim ngừng ñập và chết lâm sàng. - Sốc ñiện: là phản ứng phản xạ thần kinh ñặc biệt của cơ thể do sự hưng phấn mạnh bởi tác dụng của dòng ñiện dẫn ñến rối loạn nghiêm trọng tuần hoàn, hô hấp và quá trình trao ñổi chất. Tình trạng sốc ñiện kéo dài ñộ vài chục phút cho ñến một ngày ñêm, nếu nạn nhân ñược cứu chữa kịp thời thì có thể bình phục. 5.1.3. Dòng ñiện chạm ñất và ñiện áp bước: Các thiết bị ñiện ñều ñược ñặt trên mặt ñất hoặc cấu kiện xây dựng nào ñó. Về mặt an toàn ñiện thì các bề mặt ñặt thiết bị ñiện ñều ñược coi là ñất. Khi thiết bị ñiện bị chạm ñiện ra vỏ, dòng ñiện sẽ truyền xuống ñất, nơi có người vận hành và có thể gây nguy hiểm nếu không có kiến thức phòng tránh. Một trường hợp khác có thể xảy ra là dây ñiện bị ñứt, rơi xuống ñât cũng tạo thành dòng ñiện ñi vào ñất. N Dòng ñiện ñi vào ñất sẽ tạo nên một vùng ñiện áp xung quanh ñiểm chạm ñất. ðộ lớn của ñiện thế ñược phân bố trên mặt ñất theo quy luật hypebol xung quanh ñiểm chạm ñất. Càng D ra xa giá trị ñiện thế càng giảm, càng gần ñiểm chạm thì gí trị ñiện thế càng lớn. Khi người ñứng trong vùng ñiện thế chạm ñất, 2 chân ở 2 vị trí có ñiện thế khác nhau nên giữa 2 chân hình thành một ñiện áp gọi là ñiện áp bước.Ví dụ ở hình vẽ sau: ñiện áp bước T của người ñứng ở vị trí 2 là U2 có sải chân rộng sẽ lớn hơn người ñứng ở vị trí 1 là U1 có sải chân hẹp hơn. Với người ñứng ở vị trí 3 chỉ ñứng 1 chân nên ñiện áp ñặt lên người U3=0. K U H U1 > U2 U3 = 0 D U2=ϕ2-ϕ1 U1=ϕ3-ϕ1 ðiểm chạm ñất Mặt ñất x y ðiểm chạm ñất x Các vòng tròn ñẳng thế phân bố trên mặt ñất Hình 5.3 ðiện áp bước Nguyễn Mạnh Hà - Trường ðại học kiến trúc ðà Nẵng 119
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học