Nghiên cứu giải pháp bảo vệ chống sét cho công trình điển hình tại Việt Nam - Luận án Tiến sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 62520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO CÔNG TRÌNH ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 62520202 Hướng dẫn khoa học: 1. Quyền Huy Ánh 2. PGS-TS Vũ Phan Tú Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 8/2018 NCS: Lê Quang Trung i LÝ LỊCH CÁ NHÂN THÔNG TIN CÁ NHÂN Họ và tên: LÊ QUANG TRUNG Phái: Nam Ngày/tháng/năm sinh: 19/03/1976 Tại: Quảng Trị I. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Từ 1998 - 2001: Sinh viên ngành Điện khí hóa-cung cấp điện, Đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM. - Từ 2008 - 2010: Học viên cao học ngành Thiết bị Mạng và Nhà máy điện, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC - Từ 2001 – 2004: Cán bộ kỹ thuật công ty LILAMA45-1 - Tp.HCM - Từ 2004 - Nay: Giảng viên trường Cao đẳng công nghệ quốc tế LILAMA2 Tp.

HCM, ngày 18 tháng 8 năm 2018 Lê Quang Trung NCS: Lê Quang Trung ii CẢM TẠ Sau một thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi vô cùng cảm ơn những đóng góp từ gia đình, thầy cô, đồng nghiệp và bạn bè đã giúp tôi hoàn thành tốt luận án của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn PGS. Quyền Huy Ánh và PGS. Vũ Phan Tú đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận án.

Tôi chân thành cảm ơn vợ Nguyễn Thị Hồng Yến đã hỗ trợ tôi về tinh thần, lo toan công việc gia đình, động viên để tôi yên tâm tập trun vào công việc của cơ quan cũng như thực hiện nghiên cứu hoàn thành luận án. Tôi chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Minh Tâm trưởng khoa điện điện tử, các thầy cô trong khoa đã tạo điều kiện tốt để tôi có thể học tốt và nghiên cứu tốt. NCS: Lê Quang Trung iii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 8 năm 2018 Người cam đoan Lê Quang Trung NCS: Lê Quang Trung iv TÓM TẮT Luận án đã nghiên cứu và giải quyết các vấn đề sau: 1. Đề xuất phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra, mức độ tính toán theo phương pháp này chi tiết hơn phương pháp đề xuất của tiêu chuẩn IEC 62305-2, trên cơ sở tham khảo các tiêu chuẩn liên quan khác như: NFC 17-102, AS/NZS 1768, BS EN 62305-2, NFPA 780, IEEE 1410, ITU-TK.39, TCVN 9385, TCVN 9888, và Quy chuẩn QCVN 32:2011/ TTTT. Công cụ tính toán rủi ro thiệt hại do sét LIRISAS được xây dựng có giao diện thân thiện, tạo tiện ích cho người sử dụng. Nghiên cứu và xây dựng mô hình máy phát xung sét với 10 dạng xung khác nhau trong môi trường Matlab có độ chính xác cao so với các yêu cầu sai số về: biên dộ, thời gian đầu sóng, thời gian đuôi sóng của tiêu chuẩn IEC 62475, và tiêu chuẩn IEEE Std C62.

Nghiên cứu và xây dựng mô hình chi tiết thiết bị triệt xung trên đường nguồn hạ áp trong môi trường Matlab, có xét đến các thông số như: Điện áp làm việc cực đại, d ng xung cực đại, sai số điện áp ngư ng, nhiệt độ môi trường và số phần tử MOV mắc song song, với độ chính xác trong phạm vi cho phép (<10%). Đề xuất giải pháp tổng thể bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn cho công trình viễn thông theo các bước: xác định rủi ro thiệt hại do sét bằng phương pháp giải tích và áp dụng phương pháp mô hình hóa mô phỏng để lựa chọn thông số và vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật. Hiệu quả của giải pháp đề xuất được áp dụng cho công trình viễn thông điển hình tại huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai, Việt Nam. Luận án cung cấp công cụ tính toán chi tiết rủi ro thiệt hại do sét cho các cá nhân, các công ty Tư vấn thiết kế, công ty Xây lắp điện,.và cũng có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các NCS, các học viên cao học Ngành Kỹ thuật điện khi nghiên cứu các bài toán, và các giải pháp bảo vệ chống sét cho các công trình điển hình tại Việt Nam.

NCS: Lê Quang Trung v ABSTRACT The thesis has studied and solved the following issues: 1. Proposed the improved method for the risk assessment of the damage due to lightning, of which the methode of calculation is more detailed than the proposed method of IEC 62305-2 standard, based on reference to the related standards such as NFC 17-102, AS /NZS 1768, BS EN 62305-2, NFPA 780, IEEE 1410, ITU- TK.39, TCVN 9385, TCVN 9888, and QCVN 32: 2011 / BTTTT. The lightning risk calculator tool LIRISAS is built with user-friendly interface. Researched and developed the lightning impulse generator model with 10 different impulses in Matlab environment which has high accuracy compared with the requirements of tolerance, amplitude, front time, tail time of IEC 62475, and IEEE Std C62.

Researched and developed a detailed model of surge protective device on the low voltage power line in the Matlab environment, taking parameters into account such as maximum operating voltage, maximum impulse current, temperature and the number of MOV in parallel, with accuracy within the allowed range (<10%). Proposed a total solution for protection against surge on the power line for telecommunication sites in the following steps: Determining the risk of damage due to lightning by analytical methods and applying simulation modeling to select parameters and installation location of lightning protective devices on the power line to meet the technical requirements. The effectiveness of the proposed solution is applied to the typical telecommunication in Long Thanh District, Dong Nai Province, Vietnam. The thesis provides a tool for calculating the risk of damage due to lightning to support for individuals, design consultancy companies, electricity construction companies, etc., and can be used as a reference for PhD students, graduate students in electrical engineering when studying the problems and lightning protection solutions for typical structures in Vietnam.

NCS: Lê Quang Trung vi MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài i Lý lịch cá nhân ii Cảm tạ iii Abtract iv Tóm tắt v Danh sách chữ viết tắt Danh sách hình Danh sách bảng Thuật ngữ Chương 1: Mở đầu 1 1. Lý do chọn đề tài 1 1.1 Giải pháp bảo vệ chống sét 1 1.2 Đánh giá hiệu quả của giải pháp bảo vệ chống sét 2 1.2 Mục đích nghiên cứu 2 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2 1.4 Phạm vi nghiên cứu 3 1.5 Phương pháp nghiên cứu 3 1.6 Điểm mới của luận án 3 1.7 ố cục luận án 3 Chương 2: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 4 2.1 Quy trình xây dựng dự án ph ng chống sét hiệu quả 4 2.2 Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét 4 2.1 Các công trình nghiên cứu nước ngoài về đánh giá rủi ro thiệt hại 5 do sét gây ra đối với công trình xây dựng 2. Các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro do sét cho công trình xây dựng 5 2. Các công trình nghiên cứu áp dụng đánh giá rủi ro để bảo vệ 5 chống sét 2.

Các công trình nghiên cứu nước ngoài về đánh giá rủi ro thiệt hại 7 do sét gây ra đối với công trình trạm viễn thông 2. Các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro do sét cho công trình viễn thông 7 2. Các nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét cho công trình viễn thông 7 2. Các công trình nghiên cứu trong nước về đánh giá rủi ro thiệt hại 7 do sét gây ra đối với công trình xây dựng và trạm viễn thông 2.

Mô hình hóa và mô phỏng để đánh giá hiệu quả bảo vệ của thiết bị 8 chống sét trên đường nguồn hạ áp 2. Mô hình máy phát xung sét tiêu chuẩn 8 2. Các xung sét tiêu chuẩn 8 2. Các công trình nghiên cứu mô hình máy phát xung sét 9 2.

Mô hình thiết bị triệt xung quá áp do sét và các yếu tố ảnh hưởng 11 đến hiệu quả bảo vệ chống sét 2. Mô hình thiết bị triệt xung quá áp do sét 11 NCS: Lê Quang Trung vii 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả bảo vệ chống sét 12 2. Các nghiên cứu về giải pháp chống sét tại việt nam 13 2.

ảo vệ chống sét đánh trực tiếp 13 2. ảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn 13 Chương 3: Phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét 15 3. Tổng quan các phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét 15 3. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2/BS 15 EN 62305-2 3.

Phạm vi áp dụng 15 3. Những thiệt hại, tổn thất do sét 15 3. Rủi ro và những thành phần rủi ro 15 3. Tổng hợp những thành phần rủi ro 16 3.

Đánh giá rủi ro 16 3. Xác định những thành phần rủi ro 17 3. Xác định hệ số tổn thất LX 18 3. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn AS/NZS 1768 19 3.

Các dạng rủi ro do sét 19 3. Giá trị rủi ro chấp nhận được 19 3. Thiệt hại do sét 19 3. Rủi ro do sét 20 3.

Phương phánh đánh giá, quản lí rủi ro 23 3. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn NFPA-780 25 3. Đánh giá rủi ro do sét gây ra 25 3. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông theo ITU-T 26 K.

Xác định những vùng rủi ro 27 3. Xác định xác suất thiệt hại p 27 3. Xác định tần suất thiệt hại F 28 3. Trọng số tổn thất δ 28 3.

Tính toán rủi ro R 28 3. Đánh giá rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông theo QCVN 28 32:2011/BTTTT 3. Những thiệt hại do sét đối với trạm viễn thông 28 3. Đánh giá rủi ro 28 3.

Giá trị rủi ro cho phép Rt đối với trạm viễn thông 30 3. Hệ số che chắn và số lần sét đánh vào đường dây trên không theo 30 tiêu chuẩn IEEE 1410 3. Phương pháp cải tiến đánh giá rủi ro thiệt hại do sét 31 3. Đặt vấn đề cải tiến 31 3.

Các hệ số cải tiến 31 NCS: Lê Quang Trung viii 3. Hệ số xác suất gây phóng điện nguy hiểm phụ thuộc dạng vật 31 liệu xây dựng khi tính xác suất PA cho thành phần rủi ro RA 3.