Công nghệ chống sét trong kỷ nguyên thông tin điện tử
Sau những năm 1970, do sự phát triển của công nghệ thông tin điện tử và hàng không vũ trụ, ứng dụng rộng rãi của công nghệ tích hợp bán dẫn và công nghệ vi điện tử, hiện tượng nhiễu điện từ của sét và các mối nguy hiểm của xung sét ngày càng trở nên nghiêm trọng. Vì vậy, công nghệ chống sét đang dần chuyển từ thời đại điện sang thời đại thông tin điện tử. Mục đích chính của việc chống sét trong thời đại thông tin điện tử được thể hiện ở các khía cạnh sau.
(1) Ngăn chặn sét đánh trực tiếp vào công trình gây ra các hiệu ứng điện, hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng cơ học.
(2) Ngăn chặn sét xâm nhập vào các công trình dưới dạng sóng sét thông qua dây kim loại hoặc ống kim loại, gây nguy hiểm đến an toàn cá nhân trong nhà và phá hủy các thiết bị.
(3) Để ngăn chặn sét do giông bão, dòng xung mạnh sẽ vô hiệu hóa điện tích trong đám mây với mặt đất, gây ra sự thay đổi mạnh trong trường tĩnh điện, gây ra điện thế cao do điện tích ngược dấu với kênh dẫn hướng gây ra các dây dẫn gần đó đến các thiết bị điện tử và các mối nguy hiểm ở những nơi dễ cháy nổ.
(4) Ngăn chặn nguy cơ cảm ứng điện từ của sét. Khi dòng điện sét thay đổi từ 0 đến hàng chục nghìn ampe trong thời gian micro giây, một trường điện từ mạnh nhất thời sẽ được tạo ra trong không gian xung quanh và suất điện động cảm ứng trên đường dây sẽ gây hại; đồng thời Lightning có thể phát ra từ tần số cực thấp vài hertz đến tần số cực cao vài gigahertz. Khi vật được bảo vệ ở gần tia sét, nó chủ yếu bị ảnh hưởng bởi cảm ứng tĩnh điện; khi trường được bảo vệ ở xa tia sét, nó chủ yếu bị ảnh hưởng bởi cảm ứng điện từ. Tác động của bức xạ có thể bao gồm từ việc cản trở hoạt động liên lạc vô tuyến như đường tín hiệu và ăng-ten cho đến làm hỏng thiết bị, gây ra tia lửa điện ở những nơi dễ cháy nổ và thậm chí gây nổ.
Các phương pháp chống sét trong thời đại thông tin điện tử chủ yếu bao gồm chuyển hướng và xả dòng sét và ngăn chặn sự xâm nhập của sóng sét, cũng như các thiết bị bảo vệ che chắn, công nghệ chống sét đẳng thế và khác cũng như các ứng dụng toàn diện của chúng.
Con người vẫn chưa thể kiểm soát hoàn toàn sét, nhưng sau một thời gian dài tìm hiểu và thực hành, rất nhiều kiến thức và kinh nghiệm về chống sét đã được tích lũy, hàng loạt phương pháp và công nghệ chống sét hiệu quả đã được hình thành. Nó có ý nghĩa hướng dẫn chung cho ngành nhằm ngăn ngừa hiệu quả thảm họa sét.
1. Tiếp nhận tia sét
Kết nối sét có nghĩa là tia sét (sét đánh trực tiếp) trong một phạm vi nhất định không thể tự ý lựa chọn kênh phóng điện mà chỉ có thể giải phóng năng lượng xuống trái đất theo hệ thống chống sét và các kênh quy định do con người thiết kế trước. Thiết bị dùng để nhận sét gọi là thiết bị đầu cuối sét. Trong tiêu chuẩn quốc gia “Quy chuẩn thiết kế chống sét cho các tòa nhà” có nêu cột thu lôi, dải (đường dây) thu lôi và lưới thu lôi là những thiết bị tiếp nhận trực tiếp tia sét, gọi chung là thiết bị thu sét.
Trong hệ thống chống sét bên ngoài tòa nhà, sau khi kết nối sét với cực thu sét, dòng sét mạnh sẽ rò rỉ vào đất qua kênh quy định, điều này có thể ngăn chặn hiệu quả thiệt hại cho chính tòa nhà do dòng sét gây ra; đồng thời, trong quá trình rò rỉ sau khi nhận được sét, hãy chú ý đến cảm ứng chống sét. Tấm chắn bên ngoài ngăn trường điện từ mạnh do dòng sét tạo ra gây hại cho người hoặc vật thể ở vùng lân cận. Cảm ứng sét cũng có thể gây hư hỏng cho các thiết bị điện, điện tử và con người bên trong tòa nhà. Vì vậy, nên lắp đặt một thiết bị chống sét phía trước các đường dây thiết bị điện và điện tử để ngăn chặn quá điện áp nhất thời làm phá hủy các thiết bị dọc đường dây.
Vào thế kỷ 20, con người bắt đầu nhận ra sự nguy hiểm của cảm ứng sét. Năm 1914, người Đức W. Peterson đưa ra lý thuyết về đường dây chống sét nối đất (Lightning line) chống sét; sau này người Mỹ F. W. Peek và W. W. Lewis cũng nhận ra rằng mối đe dọa đối với đường dây điện không chỉ đến từ việc sét đánh trực tiếp mà còn từ cảm ứng sét. Mãi đến cuối những năm 1930, con người mới đạt được sự đồng thuận: tương ứng với các đường dây cấp điện trên 100kV, dây dẫn sét là biện pháp bảo vệ cơ bản chống sét đánh trực tiếp và chức năng của chúng cũng tương tự như cột thu lôi.
Dải chống sét đề cập đến việc lắp đặt các dải kim loại trên lan can xung quanh mái của mái bằng hoặc sườn và mái hiên của mái dốc làm thiết bị chống sét và kết nối chúng tốt với mặt đất có thể đạt được hiệu quả chống sét tốt hơn.
Mạng lưới chống sét đề cập đến việc sử dụng lưới gia cố trong kết cấu bê tông cốt thép để chống sét. Nếu cần thiết, có thể bổ sung thêm mạng chống sét phụ trợ. Vì vậy, mạng đầu thu sét còn được gọi là mạng đầu thu sét giấu kín.
2. Cân bằng áp suất
Khi thiết bị đầu thu sét bắt sét, dây dẫn sét ngay lập tức tăng lên mức điện thế cao sẽ gây ra hiện tượng phóng điện một bên cho các dây dẫn xung quanh thiết bị chống sét còn điện thế thấp, làm tăng điện thế và gây nguy hiểm cho người và thiết bị. . Để giảm nguy cơ phóng điện này; Cách dễ nhất là sử dụng vòng phân loại điện áp: để kết nối đẳng thế các dây dẫn có điện thế thấp đến tận thiết bị nối đất. Nếu khoảng cách giữa các thiết bị kim loại, thiết bị điện, thiết bị điện tử và dây dẫn của hệ thống chống sét, đặc biệt là thiết bị chống sét không đáp ứng được yêu cầu an toàn quy định thì chúng phải được nối đẳng thế với thiết bị chống sét bằng dây dẫn. Bằng cách này, khi dòng sét đi qua, nó có thể đảm bảo rằng không tạo ra chênh lệch điện thế có hại giữa các bộ phận dẫn điện và không xảy ra hiện tượng phóng điện bề mặt. Một kết nối đẳng thế hoàn hảo cũng có thể ngăn chặn sự phản công do điện thế mặt đất tăng lên do dòng sét đi vào mặt đất gây ra.
3. Nối đất
Nối đất chống sét là giải phóng năng lượng sét đã đi vào thiết bị chống sét vào lòng đất. Nối đất tốt có thể giảm điện áp trên dây dẫn sét một cách hiệu quả và tránh phản tác dụng. Trước đây, một số quy định yêu cầu thiết bị điện tử phải được nối đất riêng để ngăn dòng điện rò rỉ hoặc dòng điện nhất thời trong lưới điện cản trở hoạt động bình thường của thiết bị. Trước những năm 1990, thiết bị liên lạc và dẫn đường chủ yếu là các thiết bị ống điện tử, sử dụng liên lạc tương tự, đặc biệt nhạy cảm với nhiễu. Để chống nhiễu, thiết bị liên lạc và định vị áp dụng phương pháp tách nguồn điện khỏi mặt đất liên lạc. Hiện nay, việc nối đất riêng biệt không được ủng hộ trong lĩnh vực kỹ thuật chống sét. Việc nối đất riêng biệt không được ủng hộ trong các tiêu chuẩn IEC và các tiêu chuẩn liên quan đến ITU, và tiêu chuẩn Mỹ IEEE Std1100-1992 không khuyến nghị sử dụng bất kỳ cái gọi là bộ phận nối đất riêng biệt, độc lập, máy tính, điện tử hoặc bộ phận nối đất khác như một phần của dây dẫn nối đất thiết bị. Giao lộ. Nối đất là mắt xích cơ bản nhất trong hệ thống chống sét. Nếu nối đất không tốt thì tác dụng chống sét của mọi biện pháp chống sét sẽ không phát huy được.
4. Chuyển hướng
Shunting là kết nối song song các thiết bị chống sét lan truyền giữa tất cả các đường dây đến từ bên ngoài (bao gồm đường dây điện, đường dây điện thoại, đường tín hiệu, bộ tiếp sóng ăng-ten, v.v.) và đường dây nối đất. Khi sóng quá điện áp tạo ra trên các đường dây đi vào phòng hoặc thiết bị dọc theo các đường dây này, điện trở của bộ chống sét đột ngột giảm xuống giá trị thấp, gần như ngắn mạch và dòng sét bị đẩy xuống đất.
Khi sử dụng biện pháp chống sét bằng shunt, cần đặc biệt chú ý đến việc lựa chọn các thông số hiệu suất của thiết bị chống sét, vì việc lắp đặt các thiết bị bổ sung sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị chống sét. Ví dụ: kết nối của bộ bảo vệ tăng tín hiệu sẽ không ảnh hưởng đến tốc độ truyền của hệ thống; sự mất mát của bộ bảo vệ chống đột biến ăng-ten trong băng thông phải càng nhỏ càng tốt; nếu sử dụng trên thiết bị định hướng thì yêu cầu không được gây ra lỗi định vị.
5. Khiên
Che chắn là sử dụng các dây dẫn như lưới kim loại, lá, vỏ và ống để che chắn các vật thể cần bảo vệ, nhằm ngăn chặn sự xâm nhập của trường điện từ sét từ không gian.
Bảo vệ đột biến means that when the overvoltage formed in response to the lightning current hitting the transmission line propagates on the line in thunderstorm days, the transient overvoltage can be limited by the nonlinear element in the surge protector and the surge current Leak into the earth respectively, so that electronic and electrical equipment can be protected.
7. Né tránh
Tránh có nghĩa là khi có giông bão, hãy tắt thiết bị vận hành, cắt đường dây hiện tại đến và kết nối ăng-ten và bộ tiếp sóng với thiết bị nối đất. Việc tránh sét thành công đòi hỏi hệ thống cảnh báo sớm và phát hiện sét đáng tin cậy, đồng thời việc lựa chọn địa điểm nên tránh những vị trí đặc biệt dễ bị sét đánh.
Các phương pháp chống sét trên phải được lựa chọn linh hoạt theo quy luật chống sét cục bộ.
Chào mừng bạn tiếp tục tìm hiểu thêm về chống sét
