Tiêu chuẩn TCVN 9888-2:2013 Đánh giá rủi ro đối với một kết cấu do sét đánh xuống trái đất

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9888-2:2013

IEC 62305-2:2010

BẢO VỆ CHỐNG SÉT - PHẦN 2: QUẢN LÝ RỦI RO

Protection against lightning – Part 2: Risk management

Lời nói đầu

TCVN 9888-2:2013 hoàn toàn tương đương với IEC 62305-2:2010;

TCVN 9888-2:2013 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

BẢO VỆ CHỐNG SÉT - PHẦN 2: QUẢN LÝ RỦI RO

Protection against lightning – Part 2: Risk management

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng để đánh giá rủi ro đối với một kết cấu do sét đánh xuống trái đất.

Tiêu chuẩn này đưa ra quy trình đánh giá rủi ro như vậy. Khi đã chọn được một giới hạn trên chấp nhận được cho rủi ro, quy trình này cho phép lựa chọn các biện pháp bảo vệ thích hợp để đảm bảo giảm thiểu rủi ro xuống bằng hoặc thấp hơn giới hạn chấp nhận được.

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 9888-1:2013 (IEC 62305-1:2010), Bảo vệ chống sét- Phần 1: Nguyên tắc chung

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, định nghĩa, ký hiệu và các chữ viết tắt

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ, định nghĩa, ký hiệu và chữ viết tắt dưới đây.

3.1. Thuật ngữ và định nghĩa

3.1.1. 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 một kết cấu lớn hơn.

3.1.2. Kết cấu có rủi ro nổ (structures with risk of explosion)

Kết cấu có các vật liệu nổ dạng rắn hoặc các khu vực nguy hiểm được xác định theo IEC 60079-10-1^[2] và IEC 60079-10-2^[3].

3.1.3. Kết cấu nguy hiểm tới môi trường (structures dangerous to the environment)

Kết cấu có thể gây ra phát thải sinh học, hóa học và phóng xạ do hậu quả của sét (ví dụ như các nhà máy hóa chất, hóa dầu, nguyên tử, v.v...)

3.1.4. Môi trường đô thị (urban environment)

Khu vực có mật độ xây dựng cao hoặc các cộng đồng dân cư đông đúc với các tòa nhà cao tầng.

CHÚ THÍCH: ‘Trung tâm thành phố’ là một ví dụ về môi trường đô thị.

3.1.5. Môi trường ngoại thành (suburban environment)

Khu vực có mật độ xây dựng trung bình.

CHÚ THÍCH: ‘Ngoại ô’ là một ví dụ về môi trường ngoại thành.

3.1.6. Môi trường nông thôn (rural environment)

Khu vực có mật độ xây dựng thấp.

CHÚ THÍCH: ‘Miền quê’ là một ví dụ về môi trường nông thôn.

3.1.7. Mức điện áp chịu xung danh định (rated impulse withstand voltage level)

U_W

Điện áp chịu xung do nhà chế tạo ấn định cho thiết bị hoặc cho một phần của thiết bị, đặc trưng cho khả năng chịu quá điện áp (quá độ) qui định của cách điện.

[IEC 60664-1:2007, định nghĩa 3.9.2, có sửa đổi]^[4]

CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn này chỉ xét đến điện áp chịu xung giữa các vật dẫn mang điện và trái đất.

3.1.8. Hệ thống điện (electrical system)

Hệ thống có các thành phần cấp điện hạ áp.

3.1.9. Hệ thống điện tử (electronic system)

Hệ thống có các thành phần điện tử nhạy như thiết bị viễn thông, máy vi tính, các hệ thống đo lường và điều khiển, hệ thống vô tuyến điện, hệ thống điện tử công suất.

3.1.10. Hệ thống bên trong (internal systems)

Hệ thống điện và điện tử nằm bên trong kết cấu.

3.1.11. Đường dây (line)

Đường dây tải điện hoặc đường dây viễn thông nối tới kết cấu cần bảo vệ.

3.1.12. Đường dây viễn thông (telecommunication lines)

Các dây được dùng cho việc truyền thông giữa các thiết bị có thể được đặt trong các kết cấu riêng biệt, ví dụ đường dây điện thoại và đường dây dữ liệu.

3.1.13. 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).

3.1.14. Trường hợp nguy hiểm (dangerous event)

Sét đánh tới hoặc gần kết cấu cần bảo vệ, hoặc đánh tới hoặc gần một đường dây được nối đến kết cấu cần bảo vệ mà có thể gây thiệt hại.

3.1.15. Sét đánh vào kết cấu (lightning flash to a structure)

Sét đánh tới một kết cấu cần bảo vệ.

3.1.16. Sét đánh gần kết cấu (lightning flash near a structure)

Sét đánh tới đủ gần một kết cấu cần bảo vệ mà có thể gây quá điện áp nguy hiểm.

3.1.17. Sét đánh vào đường dây (lightning flash to a line)

Sét đánh tới một đường dây được nối với kết cấu cần bảo vệ.

3.1.18. Sét đánh gần đường dây (lightning flash near a line)

Sét đánh tới đủ gần một đường dây được nối với kết cấu cần bảo vệ mà có thể gây quá điện áp nguy hiểm.

3.1.19. Số lượng trường hợp nguy hiểm do sét đánh vào kết cấu (number of dangerous events due to flashes to a structure)

N_D

Số lượng trường hợp nguy hiểm dự kiến trung bình hàng năm do sét đánh tới một kết cấu.

3.1.20. Số lượng trường hợp nguy hiểm do sét đánh vào đường dây (number of dangerous events due to flashes to a line)

N_L

Số lượng trường hợp nguy hiểm dự kiến trung bình hàng năm do sét đánh tới một đường dây.

3.1.21.

Số lượng trường hợp nguy hiểm do sét đánh gần kết cấu (number of dangerous events due to flashes near a structure)

N_M

Số lượng trường hợp nguy hiểm dự kiến trung bình hàng năm do sét đánh gần một kết cấu.

3.1.22.

Số lượng trường hợp nguy hiểm do sét đánh gần đường dây (number of dangerous events due to flashes near a line)

N_l

Số lượng trường hợp nguy hiểm dự kiến trung bình hàng năm do sét đánh gần đường dây.

3.1.23. Xung sét điện từ (lightning electromagnetic impulse)

LEMP

Tất cả các hiệu ứng điện từ của dòng điện sét thông qua ghép nối kiểu điện trở, điện cảm và điện dung sinh ra các đột biến và trường điện từ bức xạ.

3.1.24. Đột biến (surge)

Quá độ gây ra bởi LEMP xuất hiện như một quá điện áp và/hoặc quá dòng điện

3.1.25. Điểm nút (node)

Điểm trên đường dây mà từ đó trở đi lan truyền đột biến có thể được giả thiết là không đáng kể.

CHÚ THÍCH: Các ví dụ về các điểm nút là một điểm trên đường dây tải điện rẽ nhánh phân phối tới một máy biến áp cao áp/hạ áp hoặc trên trạm biến áp, trạm viễn thông hoặc thiết bị (ví dụ như một thiết bị phân kênh hoặc trạm xDSL) trên đường dây viễn thông.

3.1.26. Thiệt hại vật chất (physical damage)

Thiệt hại tới một kết cấu (hoặc các thứ bên trong kết cấu) do các hiệu ứng về cơ, nhiệt, hóa hoặc nổ từ sét.

3.1.27. Tổn thương sinh vật (injury to living beings)

Các tổn thương vĩnh viễn kể cả sinh mạng của 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, nhưng 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).

3.1.28. 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).

3.1.29. Xác suất thiệt hại (probability of damage)

P_x

Xác suất mà mỗi trường hợp nguy hiểm sẽ gây ra thiệt hại tới hoặc trong một kết cấu cần bảo vệ.

3.1.30. Tổn thất (loss)

L_X

Lượng trung bình của tổn thất (về người và hàng hóa) là hậu quả của một kiểu thiệt hại quy định do một trường hợp nguy hiểm gây ra, liên quan đến giá trị (về người và hàng hóa) của kết cấu cần bảo vệ.

3.1.31. 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.

3.1.32. Thành phần rủi ro (risk component)

R_X

Rủi ro riêng phần phụ thuộc vào nguồn và kiểu thiệt hại.

3.1.33. Rủi ro cho phép (tolerable risk)

R_T

Giá trị rủi ro tối đa có thể chấp nhận được đối với kết cấu cần bảo vệ.

3.1.34. Vùng của một kết cấu (zone of a structure)

Z_s

Phần kết cấu có các đặc trưng đồng nhất, trong đó chỉ liên quan đến một tập các tham số khi đánh giá một thành phần rủi ro.

3.1.35. Đoạn dây (section of a line)

S_L

Phần của một đường dây có các đặc trưng đồng nhất, trong đó chỉ liên quan đến một tập các tham số khi đánh giá một thành phần rủi ro.

3.1.36. 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 một vùng bảo vệ chống sét LPZ không nhất thiết là ranh giới vật lý (ví dụ như tường, sàn và trần).

3.1.37. Mức bảo vệ chống sét (lightning protection level)

LPL

Chữ số liên quan đến một tập các giá trị tham số dòng điện sét liên quan đến xác suất mà 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 độ 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.

3.1.38. Biện pháp bảo vệ (protection measures)

Biện pháp cần được áp dụng trong kết cấu cần bảo vệ nhằm giảm rủi ro.

3.1.39. 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.

3.1.40. 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.

3.1.41. 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 bảo vệ chống sét toàn phần.

3.1.42. Màn chắn từ (magnetic shield)

Màn chắn 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 các hệ thống điện và điện tử.

3.1.43. Cáp có bảo vệ chống sét (lightning protective cable)

Cáp đặc biệt có độ bền điện môi được tăng cường và có vỏ bọc kim loại luôn tiếp đất một cách trực tiếp hoặc tiếp đất bằng cách sử dụng vỏ bọc bằng chất dẻo dẫn điện.

3.1.44. Ống cáp bảo vệ chống sét (lightning protective cable duct)

Ống cáp điện trở thấp tiếp xúc với đất.

Ví dụ: Ống bê tông có cốt thép nối liên kết với nhau hoặc ống kim loại.

3.1.45. Thiết bị bảo vệ chống đột biến (surge protective device)

SPD

Thiết bị được dùng để hạn chế quá điện áp quá độ và thoát dòng đột biến; chứa tối thiểu một phần tử phi tuyến.

3.1.46. 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 các hệ thống điện và điện tử.

3.1.47. Giao diện cách ly (isolating interfaces)

Các thiết bị có khả năng làm giảm đột biến dẫn trên đường dây 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.

3.1.48. 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 chống đột biến, để giảm chênh lệch điện thế do dòng điện sét.

3.1.49. Vùng 0 (zone 0)

Nơi có khí quyển nổ chứa hỗn hợp không khí và các chất dễ cháy ở dạng khí, hơi hoặc sương có mặt liên tục hoặc trong khoảng thời gian dài hoặc thường xuyên.

(IEC 60050-426:2008, 426-03-03, có sửa đổi)^[5]

3.1.50. Vùng 1 (zone 1)

Nơi có khí quyển nổ chứa hỗn hợp không khí và các chất dễ cháy ở dạng khí, hơi hoặc sương thỉnh thoảng xuất hiện trong làm việc bình thường.

(IEC 60050-426:2008, 426-03-04, có sửa đổi)^[5]

3.1.51.

Vùng 2 (zone 2)

Nơi ít có khả năng xuất hiện khí quyển nổ chứa hỗn hợp không khí và các chất dễ cháy ở dạng khí, hơi hoặc sương trong làm việc bình thường nhưng nếu xuất hiện khí quyển này chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn.

CHÚ THÍCH 1: Theo định nghĩa này, từ "tồn tại" có nghĩa là tổng thời gian mà khí quyển dễ cháy sẽ tồn tại. Điều này thường sẽ bao gồm toàn bộ thời gian thoát khí, cộng với thời gian làm cho khí quyển dễ cháy tiêu tán sau khi dừng thoát khí.

CHÚ THÍCH 2: Các chỉ dẫn về tần suất và thời gian xuất hiện đều có thể tra cứu từ các qui phạm liên quan đến các ngành công nghiệp hoặc các ứng dụng cụ thể.

(IEC 60050-426:2008, 426-03-05, có sửa đổi)^[5]

3.1.52. Vùng 20 (zone 20)

Nơi có khí quyển nổ, ở dạng một đám mây bụi dễ cháy trong không khí, xuất hiện liên tục hoặc trong khoảng thời gian dài hoặc thường xuyên.

(IEC 60079-10-2:2009, 6.2, có sửa đổi)^[3]

3.1.53. Vùng 21 (zone 21)

Nơi có khí quyển nổ, ở dạng một đám mây bụi dễ cháy trong không khí, thỉnh thoảng xuất hiện trong làm việc bình thường.

(IEC 60079-10-2:2009, 6.2, có sửa đổi)^[3]

3.1.54. Vùng 22 (zone 22)

Nơi mà khí quyển nổ, ở dạng một đám mây bụi dễ cháy trong không khí, ít có khả năng xuất hiện trong làm việc bình thường nhưng nếu xuất hiện khí quyển này sẽ chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn.

(IEC 60079-10-2:2009, 6.2, có sửa đổi)^[3]

3.2. Ký hiệu và các từ viết tắt

4. Giải thích các thuật ngữ

4.1. Thiệt hại và tổn thất

4.1.1. Nguồn thiệt hại

Dòng điện sét là nguồn gây thiệt hại chính. Các nguồn sau đây được phân biệt bởi điểm sét đánh (xem Bảng 1);

S1: sét đánh vào kết cấu,

S2: sét đánh gần kết cấu,

S3: sét đánh vào đường dây,

S4: sét đánh gần đường dây.

4.1.2. Kiểu thiệt hại

Sét đánh có thể gây thiệt hại phụ thuộc vào các đặc trưng của kết cấu cần bảo vệ. Một số đặc trưng quan trọng nhất là: loại công trình, các thứ bên trong và ứng dụng, loại dịch vụ và các biện pháp bảo vệ được trang bị.

Với các ứng dụng thực tiễn đánh giá rủi ro này, rất hữu ích để phân biệt giữa ba kiểu thiệt hại cơ bản có thể xuất hiện như hậu quả do sét đánh. Các kiểu thiệt hại gồm (xem Bảng 1):

D1: tổn thương sinh vật do điện giật,

D2: thiệt hại vật chất,

D3: hỏng các hệ thống điện và điện tử.

Thiệt hại của kết cấu do sét có thể được giới hạn ở một phần của kết cấu hoặc toàn bộ kết cấu. Thiệt hại cũng có thể liên quan đến các kết cấu xung quanh hoặc môi trường (ví dụ như phát thải hóa chất hoặc phóng xạ).

4.1.3. Kiểu tổn thất

Mỗi kiểu thiệt hại, một mình hoặc kết hợp với những kiểu khác, có thể tạo ra hậu quả tổn thất khác nhau trong kết cấu cần bảo vệ. Kiểu tổn thất có thể xuất hiện, phụ thuộc vào các đặc trưng của bản thân kết cấu và các thử bên trong nó. Các kiểu tổn thất sau đây phải được tính đến (xem Bảng 1):

L1: tổn thất về sự sống của con người (bao gồm tổn thương vĩnh viễn);

L2: tổn thất về các dịch vụ công cộng;

L3: tổn thất về các di sản văn hóa;

L4: tổn thất về giá trị kinh tế (kết cấu, kiến trúc, và tổn thất về hoạt động).

Bảng 1 - Các nguồn thiệt hại, kiểu thiệt hại và kiểu tổn thất theo điểm sét đánh

4.2. Rủi ro và các thành phần rủi ro

4.2.1. Rủi ro

Rủi ro, R, là giá trị tương đối của tổn thất trung bình có thể có hằng năm. Đối với mỗi kiểu tổn thất mà có thể xuất hiện trong một kết cấu, phải đánh giá rủi ro tương ứng.

Các rủi ro cần được đánh giá trong một kết cấu có thể là gồm:

R₁: rủi ro tổn thất về tính mạng con người (bao gồm tổn thương vĩnh viễn),

R₂: rủi ro tổn thất về dịch vụ công cộng,

R₃: rủi ro tổn thất về di sản văn hóa,

R₄: rủi ro tổn thất về giá trị kinh tế.

Để đánh giá các rủi ro, R, phải xác định và tính toán các thành phần rủi ro liên quan (các rủi ro riêng phần phụ thuộc vào nguồn thiệt hại và kiểu thiệt hại).

Mỗi rủi ro, R, là tổng các thành phần rủi ro. Khi tính rủi ro, các thành phần rủi ro có thể được tạo nhóm theo nguồn thiệt hại và kiểu thiệt hại.

4.2.2. Thành phần rủi ro đối với một kết cấu do sét đánh vào kết cấu

4.2.3. Thành phần rủi ro đối với một kết cấu do sét đánh gần kết cấu

4.2.4. Thành phần rủi ro đối với một kết cấu do chùm sét đánh vào đường dây nối với kết cấu

CHÚ THÍCH 1: Các đường dây được tính đến trong đánh giá này chỉ là các đường dây đi vào kết cấu.

CHÚ THÍCH 2: Chùm sét tới hoặc gần các đường ống không được coi là nguồn thiệt hại dựa vào liên kết giữa các đường ống đến thanh liên kết đẳng thế. Nếu không có thanh liên kết đẳng thế, cũng nên xét đến mối đe dọa này.

4.2.5. Thành phần rủi ro đối với một kết cấu do chùm sét đánh gần đường dây nối với kết cấu

CHÚ THÍCH 1: Các đường dây được tính đến trong đánh giá này chỉ là các đường dây đi vào kết cấu.

CHÚ THÍCH 2: Chùm sét tới hoặc gần các đường ống không được coi là nguồn thiệt hại dựa vào liên kết giữa các đường ống đến thanh liên kết đẳng thế. Nếu không có thanh liên kết đẳng thế, cũng nên xét đến mối đe dọa này.

4.3. Kết cấu của các thành phần rủi ro

Các thành phần rủi ro được xem xét cho mỗi kiểu tổn thất trong một kết cấu được liệt kê dưới đây:

R₁: Rủi ro của tổn thất về cuộc sống con người:

R₁ = R_A1 + R_B1 + R_C1¹⁾ + R_M1¹⁾ + R_U1 + R_V1 + R_W1¹⁾ + R_Z1¹⁾                               (1)

¹⁾ Chỉ với các kết cấu có rủi ro nổ và với các bệnh viện có thiết bị điện cứu sinh hoặc các kết cấu khác khi hỏng các hệ thống bên trong gây nguy hiểm ngay đến tính mạng con người.

R₂: Rủi ro của tổn thất về dịch vụ công cộng:

R₂ = R_B2 + R_C2 + R_M2 + R_V2 + R_W2 + R_Z2                                                       (2)

R₃: Rủi ro của tổn thất về di sản văn hóa:

R₃ = R_B3 + R_V3                                                                                           (3)

R₄: Rủi ro của tổn thất về giá trị kinh tế:

R₄ = R_A4²⁾ + R_B4 + R_C4 + R_M4 + R_U4²⁾ + R_V4 + R_W4 + R_Z4                                                                     (4)

²⁾ Chỉ với các thuộc tính mà động vật có thể bị tổn thất.

Các thành phần rủi ro tương ứng với mỗi kiểu tổn thất cũng được kết hợp trong Bảng 2.

Bảng 2 - Các thành phần rủi ro được xem xét đối với mỗi kiểu tổn thất trong một kết cấu

Các đặc trưng của kết cấu và của các biện pháp bảo vệ có thể ảnh hưởng đến các thành phần rủi ro với một kết cấu được đưa ra trong Bảng 3.

Bảng 3 - Các yếu tố ảnh hưởng đến các thành phần rủi ro

5. Quản lý rủi ro

5.1. Qui trình cơ bản

Áp dụng qui trình sau:

- nhận biết các kết cấu cần bảo vệ và đặc trưng của nó;

- nhận biết tất cả các kiểu tổn thất trong kết cấu và rủi ro liên quan R (R₁đến R4);

- đánh giá rủi ro R cho mỗi kiểu tổn thất từ R₁ đến R₄;

- đánh giá nhu cầu bảo vệ, bằng cách so sánh rủi ro R_1, R₂ và R₃ với rủi ro có thể chấp nhận được R_T;

- đánh giá hiệu quả về chi phí bảo vệ bằng cách so sánh các chi phí của toàn bộ tổn thất có và không có biện pháp bảo vệ. Trong trường hợp này, việc đánh giá các thành phần rủi ro R₄ phải được thực hiện để đánh giá các chi phí này (xem Phụ lục D).

5.2. Kết cấu cần xét đến khi đánh giá rủi ro

Kết cấu cần xét đến bao gồm:

- bản thân kết cấu;

- hệ thống lắp đặt bên trong kết cấu;

- các thứ bên trong của kết cấu;

- người bên trong kết cấu hoặc trong các khu vực xung quanh đến 3 m bên ngoài kết cấu;

- môi trường bị ảnh hưởng bởi thiệt hại tới kết cấu.

Bảo vệ không bao gồm các đường dây được nối bên ngoài kết cấu.

CHÚ THÍCH: Kết cấu cần xét đến có thể được chia thành nhiều khu vực (xem 6.7).

5.3. Rủi ro cho phép R_T

Tổ chức có thẩm quyền có trách nhiệm đánh giá để xác định giá trị của rủi ro cho phép.

Giá trị đại diện của rủi ro cho phép R_T, trong trường hợp chùm sét liên quan đến tổn thất cuộc sống con người hoặc tổn thất các giá trị xã hội, văn hóa, được nêu trong Bảng 4.

Bảng 4 - Các giá trị đại diện của rủi ro cho phép R_T

Về nguyên tắc, với tổn thất về giá trị kinh tế (L4), lộ trình cần tuân thủ là so sánh về chi phí/lợi ích cho trong Phụ lục D. Nếu không có sẵn dữ liệu cho phân tích này, có thể sử dụng giá trị đại diện của rủi ro cho phép R_T = 10^-3.

5.4. Qui trình cụ thể để đánh giá nhu cầu bảo vệ

Theo TCVN 9888-1 (IEC 62305-1), các rủi ro R_1, R₂ và R₃  phải được xét đến khi đánh giá nhu cầu bảo vệ chống sét.

Với mỗi rủi ro được xem xét, thực hiện các bước sau đây:

- nhận biết các thành phần R_X tạo nên rủi ro;

- tính các thành phần rủi ro để nhận biết R_X;

- tính tổng rủi ro R (xem 4.3);

- nhận biết rủi ro cho phép R_T;

- so sánh rủi ro R với giá trị cho phép R_T.

Khi R ≤ R_T, không cần bảo vệ chống sét.

Khi R > R_T, áp dụng các biện pháp bảo vệ nhằm giảm R ≤ R_T cho tất cả các rủi ro đối với mỗi kết cấu phải chịu.

Qui trình đánh giá nhu cầu bảo vệ được đưa ra trên Hình 1.

CHÚ THÍCH 1: Trong trường hợp không thể giảm rủi ro tới mức cho phép thì chủ sở hữu tại chỗ phải được thông báo và cung cấp mức bảo vệ cao nhất cho việc lắp đặt.

CHÚ THÍCH 2: Trường hợp cơ quan có thẩm quyền yêu cầu có bảo vệ chống sét cho các kết cấu có rủi ro nổ thì tối thiểu cần áp dụng hệ thống LPS cấp II. Trường hợp ngoại lệ không sử dụng mức bảo vệ chống sét cấp II thì phải có luận chứng kỹ thuật và phải được cơ quan có thẩm quyền cho phép. Ví dụ: cho phép sử dụng mức bảo vệ chống sét cấp I trong tất cả các trường hợp, đặc biệt trong các trường hợp mà tại đó môi trường hoặc các thứ bên trong kết cấu đặc biệt nhạy với tác động của sét. Ngoài ra, các cơ quan có thẩm quyền có thể lựa chọn cho phép hệ thống bảo vệ chống sét cấp III khi hoạt động của sét không thường xuyên và/hoặc độ không nhạy của các thứ trong kết cấu đảm bảo việc này.

CHÚ THÍCH 3: Khi các thiệt hại của một kết cấu do sét cũng có thể liên quan đến các kết cấu và môi trường xung quanh (ví dụ như phát thải hóa chất hoặc phóng xạ), các biện pháp bảo vệ bổ sung cho kết cấu và các biện pháp thích hợp cho các khu vực này có thể được tổ chức có thẩm quyền yêu cầu.

5.5. Qui trình đánh giá hiệu quả về chi phí của việc bảo vệ

Bên cạnh sự cần thiết bảo vệ chống sét của một kết cấu, cũng có thể hữu ích để xác định những lợi ích kinh tế của các biện pháp bảo vệ đang lắp đặt nhằm giảm tổn thất kinh tế L4.

Đánh giá các thành phần rủi ro R₄ cho phép người sử dụng đánh giá chi phí tổn thất kinh tế có và không áp dụng các biện pháp bảo vệ (xem Phụ lục D).

Qui trình để xác định hiệu quả về chi phí bảo vệ yêu cầu:

- nhận biết các thành phần R_X tạo nên rủi ro R4;

- tính các thành phần rủi ro được nhận biết R_X khi không có biện pháp bảo vệ mới/bổ sung;

- tính chi phí tổn thất hàng năm do mỗi thành phần rủi ro R_X gây ra;

- tính chi phí C_L hàng năm của tổng tổn thất trong trường hợp không có các biện pháp bảo vệ;

- áp dụng các biện pháp bảo vệ được lựa chọn;

- tính các thành phần rủi ro R_X với các biện pháp bảo vệ được chọn hiện thời;

- tính chi phí tổn thất hàng năm do áp dụng biện pháp bảo vệ đối với mỗi thành phần rủi ro R_X trong kết cấu được bảo vệ;

- tính tổng chi phí C_RL hàng năm của tổn thất khi đã có biện pháp bảo vệ được chọn;

- tính chi phí C_PM hàng năm của biện pháp bảo vệ được chọn;

- so sánh các chi phí.

Nếu C_L < C_RL + C_PM, chống sét có thể coi là không hiệu quả về chi phí.

Nếu C_L ≥ C_RL + C_PM, biện pháp bảo vệ có thể chứng minh tiết kiệm chi phí theo tuổi thọ của kết cấu.

Quy trình đánh giá hiệu quả về chi phí của việc bảo vệ được phác họa trên Hình 2.

Có thể hữu ích nếu đánh giá một số biến thể kết hợp các biện pháp bảo vệ để tìm giải pháp tối ưu về hiệu quả chi phí.

^a Khi R_A + R_B < R_T, không cần một LPS hoàn chỉnh; trong trường hợp này, các SPD phù hợp với TCVN 9888-3 (IEC 62305-3) là đủ.

^b Xem Bảng 3.

Hình 1 - Qui trình quyết định nhu cầu bảo vệ và lựa chọn các biện pháp bảo vệ

Hình 2 - Qui trình để đánh giá các hiệu quả về chi phí của các biện pháp bảo vệ

5.6. Các biện pháp bảo vệ

Các biện pháp bảo vệ trực tiếp giảm thiểu rủi ro theo kiểu thiệt hại.

Các biện pháp bảo vệ được coi là hiệu quả chỉ khi chúng phù hợp với các yêu cầu của các tiêu chuẩn tương ứng sau đây:

- TCVN 9888-3 (IEC 62305-3) đối với bảo vệ chống tổn thương sinh vật và thiệt hại vật chất trong một kết cấu;

- TCVN 9888-4 (IEC 62305-4) đối với bảo vệ chống hỏng các hệ thống điện và điện tử.

5.7. Lựa chọn các biện pháp bảo vệ

Việc lựa chọn các biện pháp bảo vệ thích hợp nhất được thực hiện bởi nhà thiết kế theo sự góp phần của mỗi thành phần rủi ro trong tổng rủi ro R và theo các khía cạnh kỹ thuật và kinh tế của các biện pháp bảo vệ khác nhau.

Thông số quan trọng phải được nhận biết để xác định biện pháp hiệu quả hơn nhằm giảm rủi ro R.

Với mỗi kiểu tổn thất, có một số biện pháp bảo vệ, tách rời hoặc kết hợp, thực hiện điều kiện R ≤ R_T. Giải pháp được thông qua sẽ được lựa chọn có tính đến các khía cạnh kỹ thuật và kinh tế. Một qui trình đơn giản để lựa chọn các biện pháp bảo vệ được đưa ra trong sơ đồ Hình 1. Trong mọi trường hợp, người cài đặt hoặc người lập kế hoạch kế hoạch cần xác định các thành phần rủi ro quan trọng nhất và giảm thiểu chúng, cũng có tính đến các khía cạnh kinh tế.

6. Đánh giá các thành phần rủi ro

6.1. Công thức cơ bản

Mỗi thành phần rủi ro R_A, R_B, R_C, R_M, R_U, R_V, R_W và R_Z, như mô tả trong 4.2.2, 4.2.3, 4.2.4 và 4.2.5 có thể được biểu diễn bằng công thức tổng quát sau:

R_X = N_X x P_X x L_X                                                                    (5)

trong đó:

N_X là số lượng trường hợp nguy hiểm hàng năm (xem Phụ lục A);

P_X là xác suất thiệt hại tới một kết cấu (xem Phụ lục B);

L_X là hậu quả tổn thất (xem Phụ lục C).

Số lượng trường hợp nguy hiểm N_X chịu ảnh hưởng do mật độ chùm sét xuống đất (N_G) và các đặc tính vật lý của kết cấu cần bảo vệ, môi trường xung quanh, các đường dây được nối và đất.

Xác suất thiệt hại P_X chịu ảnh hưởng bởi các đặc trưng của kết cấu cần bảo vệ, các đường dây được nối và các biện pháp bảo vệ được cung cấp.

Hậu quả tổn thất L_X chịu ảnh hưởng bởi việc sử dụng mà kết cấu chỉ định, sự góp mặt của con người, loại dịch vụ công cộng được cung cấp, giá trị hàng hóa bị ảnh hưởng bởi thiệt hại và các biện pháp được cung cấp để hạn chế tổng tổn thất.

CHÚ THÍCH: Khi thiệt hại tới một kết cấu do sét cũng có thể liên quan đến các kết cấu hoặc môi trường xung quanh (như phát thải phóng xạ hoặc hóa chất), hậu quả tổn thất cần thêm vào giá trị của L_X.

6.2. Đánh giá các thành phần rủi ro do chùm sét tới kết cấu (S1)

Để đánh giá các thành phần rủi ro liên quan đến chùm sét tới kết cấu, áp dụng mối tương quan sau:

- thành phần liên quan đến tổn thương sinh vật do điện giật (D1)

R_A = N_D x P_A x L_A                                                                    (6)

- thành phần liên quan đến thiệt hại vật chất (D2)

R_B = N_D x P_B x L_B                                                                                                                                       (7)

- thành phần liên quan đến hỏng các hệ thống bên trong (D3)

R_C = N_D x P_C x L_C                                                                                                                                      (8)

Các thông số để đánh giá các thành phần rủi ro này được nêu trong Bảng 5.

6.3. Đánh giá thành phần rủi ro do chùm sét đánh gần kết cấu (S2)

Để đánh giá thành phần rủi ro liên quan đến chùm sét đánh gần kết cấu, áp dụng mối tương quan sau:

- thành phần liên quan đến hỏng các hệ thống bên trong (D3)

R_M = N_M x P_M x L_M                                                                  (9)

Các thông số để đánh giá các thành phần rủi ro này được đưa ra trong Bảng 5.

6.4. Đánh giá thành phần rủi ro do chùm sét đánh vào đường dây nối với kết cấu (S3)

Để đánh giá thành phần rủi ro liên quan đến chùm sét đánh vào đường dây đi vào kết cấu, áp dụng mối tương quan sau:

- thành phần liên quan đến tổn thương sinh vật do điện giật (D1)

R_U = (N_L + N_DJ) x P_U x L_U                                                                                                              (10)

- thành phần liên quan đến thiệt hại vật chất (D2)

R_V = (N_L + N_DJ) x P_V x L_V                                                                                                               (11)

- thành phần liên quan đến hư hỏng các hệ thống bên trong (D3)

R_W = (N_L + N_DJ) x P_W x L_W                                                                                                           (12)

CHÚ THÍCH 1: Trong nhiều trường hợp cho phép bỏ qua N_DJ.

Các thông số để đánh giá các thành phần rủi ro này được nêu trong Bảng 5.

Khi đường dây có nhiều đoạn (xem 6.8), các giá trị R_U, R_V và R_W là tổng của các giá trị R_U, R_V và R_W có liên quan đến mỗi đoạn dây. Các đoạn dây được xem như là những đoạn nối giữa kết cấu và nút đầu tiên.

Trong trường hợp một kết cấu có nhiều đường dây được nối theo tuyến khác nhau, các tính toán được thực hiện cho mỗi đường dây.

Trong trường hợp của một kết cấu có nhiều đường dây được nối với các tuyến giống nhau, các tính toán chỉ được thực hiện cho đường dây có đặc trưng kém nhất, tức là đường dây có các giá trị N_L và N_l cao nhất được nối với hệ thống bên trong có giá trị U_W thấp nhất (đường dây viễn thông so với đường dây điện, đường dây trần do với đường dây có vỏ bọc, đường dây điện hạ áp so với đường dây điện cao áp có biến áp HV/LV, v.v...)

CHÚ THÍCH 2: Trong trường hợp các đường dây có diện tích thu nhận chờm lên nhau, diện tích chờm lên này chỉ được xét đến một lần.

6.5. Đánh giá thành phần rủi ro do chùm sét đánh gần đường dây nối với kết cấu (S4)

Để đánh giá thành phần rủi ro liên quan đến chùm sét đánh gần đường dây nối với kết cấu, áp dụng mối tương quan sau:

- thành phần liên quan đến hỏng hệ thống bên trong (D3)

R_Z = N_l x P_Z x L_Z                                                                                                                                      (13)

Các thông số để đánh giá các thành phần rủi ro này được nêu trong Bảng 5.

Khi đường dây có nhiều đoạn (xem 6.8), giá trị R_Z là tổng của các thành phần R_Z liên quan đến mỗi đoạn dây. Các đoạn dây được coi là những đoạn nối giữa kết cấu và nút đầu tiên.

Bảng 5 - Các thông số liên quan đến đánh giá các thành phần rủi ro

Trong trường hợp một kết cấu có nhiều đường dây nối theo các tuyến khác nhau, các tính toán sẽ được thực hiện cho mỗi đường dây.

Trong trường hợp một kết cấu có nhiều đường dây nối cùng một tuyến, các tính toán chỉ thực hiện cho đường dây có đặc trưng kém nhất, nghĩa là đường dây có các giá trị N_L và N_l cao nhất được nối tới hệ thống bên trong có giá trị U_W thấp nhất (đường dây viễn thông so với đường dây điện, đường dây trần so với đường dây có vỏ bọc, đường dây điện hạ áp so với đường dây điện cao áp có biến áp HV/LV, v.v...)

6.6. Tổng hợp các thành phần rủi ro

Các thành phần rủi ro đối với các kết cấu được tổng hợp trong Bảng 6 theo các kiểu thiệt hại khác nhau và theo các nguồn thiệt hại khác nhau

Bảng 6 - Các thành phần rủi ro đối với các kiểu thiệt hại và nguồn thiệt hại khác nhau

Nếu kết cấu được phân chia theo các khu vực Z_S (xem 6.7), mỗi thành phần rủi ro phải được đánh giá cho mỗi khu vực Z_S.

Tổng các rủi ro R của kết cấu là tổng các thành phần rủi ro liên quan đến các khu vực Z_S cấu thành kết cấu.

6.7. Phân vùng kết cấu theo các khu vực Z_S

Để đánh giá mỗi thành phần rủi ro, một kết cấu có thể được chia thành các khu vực Z_S, mỗi khu vực có các đặc trưng đồng nhất. Tuy nhiên, một kết cấu có thể là hoặc được cho là một khu vực đơn.

Các khu vực Z_S được định nghĩa chủ yếu theo:

- loại đất hoặc sàn (các thành phần rủi ro R_A và R_U);

- các khoang chống cháy (các thành phần rủi ro R_B và R_V);

- các vỏ không gian (các thành phần rủi ro R_C và R_M).

Ngoài ra, các khu vực cũng có thể được định nghĩa theo

- kiến trúc các hệ thống bên trong (các thành phần rủi ro R_C và R_M),

- các biện pháp bảo vệ hiện có hoặc được trang bị (tất cả các thành phần rủi ro),

- các giá trị tổn thất L_X (tất cả các thành phần rủi ro).

Phân vùng kết cấu trong các khu vực Z_S phải tính đến tính khả thi của việc thực hiện các biện pháp bảo vệ thích hợp nhất.

CHÚ THÍCH: Các khu vực Z_S theo tiêu chuẩn này có thể là LPZ theo TCVN 9888-4 (IEC 62305-4). Tuy nhiên chúng cũng có thể khác với LPZ.

6.8. Phân chia các đường dây thành các phân đoạn S_L

Để đánh giá các thành phần rủi ro do sét đánh tới hoặc gần một đường dây, đường dây cũng có thể được chia thành các phân đoạn S_L. Tuy nhiên, một đường dây có thể là hoặc có thể được coi là một đoạn đơn.

Đối với tất cả các thành phần rủi ro, các phân đoạn S_L được định nghĩa chủ yếu theo

- loại đường dây (trên không hay chôn ngầm),

- các yếu tố ảnh hưởng đến các diện tích thu nhận (C_D, C_E, C_T),

- các đặc trưng của đường dây (chắn nhiễu hay không chắn nhiễu, trở kháng chắn nhiễu).

Nếu tồn tại nhiều giá trị thông số trên một phân đoạn thì giá trị dẫn tới rủi ro cao nhất được xem xét.

6.9. Đánh giá các thành phần rủi ro trong một kết cấu có các khu vực Z_S

6.9.1. Tiêu chuẩn chung

Để đánh giá các thành phần rủi ro và lựa chọn các thông số liên quan tham gia vào, áp dụng các quy tắc sau:

- các thông số liên quan đến số lượng trường hợp nguy hiểm N phải được đánh giá theo Phụ lục A;

- các thông số liên quan đến xác suất thiệt hại P phải được đánh giá theo Phụ lục B.

Ngoài ra:

- đối với các thành phần R_A, R_B, R_U, R_V, R_W và R_Z, chỉ có một giá trị được cố định cho mỗi khu vực đối với mỗi tham số tham gia. Trong trường hợp có thể áp dụng nhiều giá trị thì chọn giá trị cao nhất.

- đối với các thành phần R_C và R_M, nếu trong một khu vực có nhiều hệ thống bên trong, các giá trị P_C và P_M được đưa ra bởi công thức:

P_C = 1 - (1 – P_C1) x (1 - P_C2) x (1 - P_C3)                                       (14)

P_M = 1 - (1 - P_M1) x (1-P_M2) x (1 - P_M3)                                         (15)

Trong đó P_Ci, và P_Mi là các thông số liên quan đến hệ thống bên trong i =1, 2, 3,...

- các thông số liên quan đến tổng tổn thất L được đánh giá theo Phụ lục C.

Ngoại trừ đối với P_C và P_M, nếu trong một khu vực có nhiều thông số khác nhau bất kỳ tồn tại thì giá trị của thông số dẫn đến rủi ro cao nhất được xem xét.

6.9.2. Kết cấu khu vực đơn

Trong trường hợp xác định được chỉ một khu vực Z_S hình thành toàn bộ kết cấu thì rủi ro R là tổng các thành phần rủi ro R_X trong khu vực này.

Xác định kết cấu có một khu vực đơn có thể dẫn đến các biện pháp bảo vệ tốn kém vì mỗi biện pháp phải mở rộng cho toàn bộ kết cấu

6.9.3. Kết cấu nhiều khu vực

Trong trường hợp này, kết cấu được chia thành nhiều khu vực Z_S. Rủi ro với kết cấu là tổng các rủi ro liên quan đến tất cả các khu vực của kết cấu, trong từng khu vực, rủi ro là tổng của tất cả các thành phần rủi ro liên quan trong khu vực.

Chia một kết cấu thành các khu vực cho phép nhà thiết kế tính đến các đặc trưng của từng phần kết cấu khi đánh giá các thành phần rủi ro và lựa chọn các biện pháp bảo vệ thích hợp nhất khu vực điều chỉnh theo khu vực, giảm chi phí tổng thể của bảo vệ chống sét.

6.10. Phân tích chi phí-lợi ích đối với tổn thất kinh tế (L₄)

Cần hoặc không cần xác định bảo vệ để giảm thiểu các rủi ro R₁, R₂ và R₃, rất hữu ích để đánh giá biện chứng kinh tế khi áp dụng các biện pháp bảo vệ để giảm rủi ro tổn thất kinh tế R₄

Các mục mà việc đánh giá rủi ro R₄ phải thực hiện được xác định theo

- kết cấu tổng thể,

- một phần của kết cấu,

- lắp đặt bên trong,

- một phần của một lắp đặt bên trong,

- một bộ phận của thiết bị,

- kiến trúc bên trong kết cấu.

Chi phí tổn thất, chi phí của các biện pháp bảo vệ và tiết kiệm có thể được đánh giá theo Phụ lục D. Có thể sử dụng R_T = 10^-3, nếu dữ liệu cho phân tích này không có sẵn giá trị đại diện cho rủi ro cho phép.

Phụ lục A

(tham khảo)

Đánh giá số lượng các trường hợp nguy hiểm hàng năm

A.1. Qui định chung

Số lượng các trường hợp nguy hiểm trung bình hàng năm N do sét gây ảnh hưởng đến kết cấu cần bảo vệ phụ thuộc vào hoạt động bão của khu vực nơi đặt kết cấu và vào đặc trưng vật lý của kết cấu. Để tính toán số lượng N, cần nhân mật độ sét xuống đất N_G với diện tích thu nhận tương đương của kết cấu, có tính đến các hệ số hiệu chỉnh cho các đặc trưng vật lý của kết cấu.

Mật độ sét đánh xuống đất N_G là số các chùm sét trên một km² mỗi năm. Giá trị này có sẵn từ các mạng lưới định vị sét xuống đất ở nhiều khu vực trên thế giới.

CHÚ THÍCH: Nếu không có sẵn bản đồ N_G, ở vùng ôn đới có thể ước tính theo:

N_G » 0,1 T_D                                                                                                                                       (A.1)

Trong đó T_D là những ngày có bão hàng năm (mà có thể thu được từ bản đồ cường độ hoạt động của bão Isokeraunic).

Các trường hợp có thể coi là nguy hiểm cho một kết cấu cần bảo vệ là

- tới kết cấu,

- gần kết cấu,

- tới đường dây đi vào kết cấu,

- gần đường dây đi vào kết cấu,

- tới kết cấu khác mà đường dây được nối.

A.2. Đánh giá số lượng trường hợp nguy hiểm trung bình hàng năm N_D do sét tới kết cấu và N_DJ tới kết cấu lân cận

A.2.1. Xác định diện tích thu nhận A_D

Đối với các kết cấu được cách ly trên đất phẳng, diện tích thu nhận A_D là diện tích được xác định bởi giao tuyến giữa mặt đất và đường thẳng có độ dốc 1/3 đi từ phần trên của kết cấu (điểm tiếp xúc với kết cấu) và quay xung quanh kết cấu. Xác định giá trị A_D có thể thực hiện bằng đồ họa hoặc toán học.

A.2.1.1. Kết cấu hình chữ nhật

Đối với kết cấu hình chữ nhật được cách ly có chiều dài L, chiều rộng W và chiều cao H so với mặt đất, diện tích thu nhận như sau:

A_D = L x W + 2 x (3 x H) x (L + W) + p x (3 x H)²                   (A.2)

Trong đó L, W và H được tính bằng mét (xem Hình A.1).

Hình A.1 - Diện tích thu nhận A_D của kết cấu được cách ly

A.2.1.2. Kết cấu có hình dạng phức tạp

Nếu kết cấu có hình dáng phức tạp như các phần nhô ra trên mái được nâng cao (xem Hình A.2), sử dụng phương pháp đồ họa để đánh giá A_D (xem Hình A.3).

Giá trị diện tích thu nhận xấp xỉ chấp nhận được sẽ lớn hơn ở giữa diện tích thu nhận A_DMIN được đánh giá theo công thức (A.2) có tính đến chiều cao tối thiểu H_min của kết cấu, và diện tích thu nhận đặc trưng cho phần nhô ra của mái nhà được nâng cao A_D’. A_D’ có thể được tính bằng:

A_D’ = p x (3 x H_P)²                                                                                                       (A.3)

Trong đó H_P là chiều cao của phần nhô ra.

Kích thước tính bằng mét

Hình A.2 - Kết cấu có hình dạng phức tạp

 Kết cấu hình chữ nhật có H = H_MIN công thức (A.2)

 Phần nhô ra có H = H_P = H_MAX công thức (A.3)

 Diện tích thu nhận được xác định bằng phương pháp đồ họa

Hình A.3 - Các biện pháp khác nhau để xác định diện tích thu nhận đối với kết cấu cho trước

A.2.2. Kết cấu như một phần của tòa nhà

Trong trường hợp kết cấu S cần xét chỉ là một phần của tòa nhà B, kích thước của kết cấu S có thể được sử dụng khi đánh giá A_D với điều kiện đáp ứng các điều kiện sau (xem Hình A.4):

- kết cấu S là phần thẳng đứng tách rời của tòa nhà B;

- tòa nhà B không có rủi ro nổ;

- lan truyền lửa giữa kết cấu S và các phần khác của tòa nhà B được hạn chế bằng các tường có khả năng chịu cháy tới 120 min (REI 120) hoặc bằng các biện pháp bảo vệ tương đương khác;

- lan truyền quá điện áp dọc theo các dường dây chung, nếu có, được hạn chế bằng SPD lắp tại điểm đi vào kết cấu của các đường dây đó hoặc bằng biện pháp bảo vệ tương đương khác

CHÚ THÍCH: Định nghĩa và thông tin về REI, xem ^[6].

Khi không đáp ứng các điều kiện này, sử dụng kích thước của toàn bộ tòa nhà B.

Hình A.4 - Kết cấu được xét đến để đánh giá diện tích thu nhận A_D

A.2.3. Vị trí tương đối của kết cấu

Vị trí tương đối của kết cấu, bù cho các kết cấu xung quanh hoặc vị trí để hở, sẽ được tính đến bởi hệ số vị trí C_D (xem Bảng A.1).

Một đánh giá chính xác hơn về ảnh hưởng của các đối tượng xung quanh có thể thu được khi xem xét chiều cao tương đối của kết cấu liên quan đến các đối tượng xung quanh hoặc mặt đất trong khoảng cách 3 x H từ kết cấu với giả thiết C_D = 1.

Bảng A.1 - Hệ số vị trí kết cấu C_D

A.2.4. Số lượng trường hợp nguy hiểm đối với kết cấu N_D

N_D Có thể được đánh giá theo tích:

N_D = N_G x A_D x C_D x 10^-6                                                                                                            (A.4)

trong đó

N_G là mật độ sét xuống đất (1/km² x năm);

A_D là diện tích thu nhận của kết cấu (m²) (xem Hình A.5);

C_D là hệ số vị trí của kết cấu (xem Bảng A.1).

A.2.5. Số lượng trường hợp nguy hiểm đối với kết cấu lân cận N_DJ

Số lượng các trường hợp nguy hiểm trung bình hàng năm do sét tới kết cấu được nối ở điểm cuối của đường dây N_DJ (xem 6.5 và Hình A.5) có thể được đánh giá theo tích:

N_DJ = N_G x A_DJ x C_DJ x C_T x 10^-6                                            (A.5)

trong đó

N_G là mật độ sét xuống đất (1/km² x năm);

A_DJ là diện tích thu nhận của kết cấu lân cận (m²) (xem Hình A.5);

C_DJ là hệ số vị trí của kết cấu lân cận (xem Bảng A.1).

C_T là hệ số loại đường dây (xem Bảng A.3);

A.3. Đánh giá số lượng trường hợp nguy hiểm trung bình hàng năm do sét đánh gần kết cấu N_M

N_M có thể được đánh giá theo tích:

N_M = N_G x A_M x 10^-6                                                             (A.6)

trong đó

N_G là mật độ sét xuống đất (1/km² x năm);

A_M là diện tích thu nhận các chùm sét đánh gần kết cấu (m²);

Diện tích thu nhận A_M mở rộng tới đường dây được định vị tại khoảng cách 500 m tính từ vành đai của kết cấu (xem Hình A.5):

A_M = 2 x 500 x (L + W) + p x 500²                                         (A.7)

A.4. Đánh giá số lượng trường hợp nguy hiểm trung bình hàng năm do sét đánh vào đường dây N_L

Đường dây có thể gồm nhiều phân đoạn khác nhau. Đối với mỗi đoạn của đường dây, giá trị N_L có thể được đánh giá bằng:

N_L = N_G x A_L x C_l x C_E x C_T x 10^-6                                          (A.8)

trong đó

N_L là số các quá biên độ điện áp không thấp hơn 1 kV (1/năm) trên đoạn dây)

N_G là mật độ sét xuống đất (1/km² x năm);

A_L là diện tích thu nhận các chùm sét đánh vào đường dây (m²) (xem Hình A.5);

C_l là hệ số lắp đặt của đường dây (xem Bảng A.2);

C_T là hệ số loại đường dây (xem Bảng A.3);

C_E là hệ số môi trường (xem Bảng A.4);

với diện tích thu nhận đối với các chùm sét đánh vào đường dây:

A_L = 40 x L_L                                                                        (A.9)

L_L là chiều dài của đoạn dây (m).

Khi chiều dài của một đoạn dây chưa xác định, giả thiết L_L = 1000 m.

CHÚ THÍCH 1: Ủy ban quốc gia có thể cải tiến thông tin này để đáp ứng tốt hơn các điều kiện quốc gia cho các đường dây viễn thông và đường dây điện.

Bảng A.2 - Hệ số lắp đặt đường dây C_l

Bảng A.3 - Hệ số loại đường dây C_T

Bảng A.4 - Hệ số về môi trường đường dây C_E

CHÚ THÍCH 2: Điện trở suất của đất ảnh hưởng đến diện tích thu nhận của các đoạn dây chôn ngầm A_L. Nhìn chung, điện trở suất của đất càng lớn thì diện tích thu nhận cũng càng lớn (A_L tỷ lệ thuận với Ö r). Hệ số lắp đặt trong Bảng A.2 được dựa trên giá trị r = 400 Wm.

CHÚ THÍCH 3: Thông tin thêm nữa về các diện tích thu nhận A_l đối với các đường dây viễn thông có thể có trong khuyến nghị ITU-T K.47^[7].

A.5. Đánh giá số lượng trường hợp nguy hiểm trung bình hàng năm do sét đánh gần đường dây N_l

Đường dây có thể gồm nhiều đoạn. Với mỗi đoạn, giá trị N_l có thể được đánh giá bằng công thức:

N_l = N_­G x A_l x C_l x C_E x C_T x 10^-6                                         (A.10)

trong đó

N_l là số quá điện áp có biên độ không lớn hơn 1 kV (1/year) trên đoạn dây;

N_G là mật độ sét xuống đất (1/km² x năm);

A_l là diện tích thu nhận các chùm sét xuống đất gần đường dây (m²) (xem Hình A.5);

C_l là hệ số lắp đặt (xem Bảng A.2);

C_T là hệ số loại đường dây (xem Bảng A.3);

C_E là hệ số môi trường (xem Bảng A.4).

Với diện tích thu nhận đối với các chùm sét đánh gần đường dây

A_l = 4 000 x L_L                                                                                                                                     (A.11)

Trong đó L_L là chiều dài của đoạn dây (m).

Khi chiều dài của một đoạn dây chưa xác định thì giả thiết L_L = 1 000 m.

CHÚ THÍCH 1: Ủy ban quốc gia có thể cải thiện thông tin này để đáp ứng tốt hơn các điều kiện quốc gia của các đường dây truyền điện và viễn thông.

CHÚ THÍCH 2: Đánh giá chính xác hơn của A_l cũng có thể có trong Electra n. 161^[8] và 162^[9], 1995 đối với các đường dây điện và trong khuyến nghị ITU-T K.46 ^[10] đối với các đường dây viễn thông.

Hình A.5 - Các diện tích thu nhận (A_D, A_D, A_I, A_L)

Phụ lục B

(tham khảo)

Đánh giá xác suất thiệt hại PX

B.1. Qui định chung

Xác suất được đưa ra trong phụ lục này là hợp lệ nếu các biện pháp bảo vệ phù hợp với:

- TCVN 9888-3 (IEC 62305-3) về các biện pháp bảo vệ để giảm tổn thương sinh vật và về các biện pháp bảo vệ để giảm thiệt hại vật chất;

- TCVN 9888-4 (IEC 62305-4) về các biện pháp bảo vệ để giảm hỏng các hệ thống bên trong.

Giá trị khác có thể được chọn, nếu hợp lý.

Các giá trị xác suất P_X nhỏ hơn 1 có thể được lựa chọn chỉ khi biện pháp hoặc các đặc trưng có giá trị cho toàn bộ kết cấu hoặc vùng kết cấu (Z_S) được bảo vệ và cho tất cả các thiết bị có liên quan.

B.2. Xác suất P_A mà chùm sét tới kết cấu sẽ gây tổn thương sinh vật do điện giật

Các giá trị của xác suất P_A của điện giật tới sinh vật do điện áp tiếp xúc và điện áp bước từ chùm sét tới kết cấu, tùy thuộc vào hệ thống bảo vệ chống sét LPS được sử dụng và các biện pháp bảo vệ bổ sung được trang bị:

P_A = P_TA x P_B                                                                                                                                            (B.1)

trong đó

P_TA phụ thuộc vào các biện pháp bảo vệ bổ sung chống điện áp tiếp xúc và điện áp bước, như biện pháp được liệt kê trong Bảng B.1. Các giá trị P_TA được nêu trong Bảng B.1.

P_B phụ thuộc vào mức độ bảo vệ chống sét (LPL) mà hệ thống LPS được thiết kế theo TCVN 9888-3 (IEC 62305-3). Giá trị của P_B được nêu trong Bảng B.2.

Bảng B.1 - Các giá trị xác suất P_TA mà một chùm sét đánh tới một kết cấu sẽ gây ra điện giật tới sự sống do các nguy hiểm của điện áp tiếp xúc và điện áp bước.

Nếu thực hiện nhiều hơn một biện pháp, giá trị P_TA là tích của các giá trị tương ứng.

CHÚ THÍCH 1: Các biện pháp bảo vệ chỉ có hiệu quả trong việc giảm thiểu P_A trong kết cấu cần bảo vệ bằng một hệ thống LPS hoặc các kết cấu có khung kim loại đặc hoặc khung bê tông cốt thép hoạt động như một hệ thống LPS tự nhiên, mà tại đó thỏa mãn các thiết bị liên kết và nối đất theo TCVN 9888-3 (IEC 62305-3).

CHÚ THÍCH 2: Để biết thêm thông tin xem 8.1 và 8.2 của TCVN 9888-3:2013 (IEC 62305-3:2010).

B.3. Xác suất P_B mà chùm sét tới thiết bị sẽ gây thiệt hại vật chất

LPS thích hợp làm biện pháp bảo vệ để giảm xác suất P_B.

Các giá trị của xác suất P_B của thiệt hại vật chất do chùm sét tới kết cấu, là hàm của mức bảo vệ chống sét (LPL) được nêu trong Bảng B.2.

Bảng B.2 - Các giá trị xác suất P_B phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ để giảm thiệt hại vật chất

CHÚ THÍCH 1: Có thể có các giá trị P_B khác với các giá trị cho trong Bảng B.2 nếu khi dựa trên nghiên cứu chi tiết có tính đến các yêu cầu về kích cỡ và tiêu chí chắn xác định trong TCVN 9888-1 (IEC 62305-1).

CHÚ THÍCH 2: Các đặc trưng của LPS, kể cả các đặc trưng của SPD đối với liên kết đẳng thế chống sét, được báo cáo trong TCVN 9888-3 (IEC 62305-3).

B.4. Xác suất P_C mà chùm sét tới kết cấu sẽ gây hỏng các hệ thống bên trong

Hệ thống SPD kết hợp thích hợp cho việc bảo vệ để giảm xác suất P_C.

Xác suất P_C mà chùm sét tới kết cấu sẽ gây ra hỏng hệ thống bên trong được đưa ra bởi công thức:

P_C = P_SPD x C_LD                                                          (B.2)

P_SPD phụ thuộc vào hệ thống SPD kết hợp phù hợp với TCVN 9888-4 (IEC 62305-4) và theo mức bảo vệ chống sét (LPL) mà SPD được thiết kế. Các giá trị xác suất P_SPD được nêu trong Bảng B.3.

C_LD là hệ số phụ thuộc vào các điều kiện chắn nhiễu, nối đất và cách ly của đường dây nối với hệ thống bên trong. Các giá trị C_LD được nêu trong Bảng B.4.

Bảng B.3 - Giá trị xác suất P_SPD là hàm của LPL mà SPD được thiết kế

CHÚ THÍCH 1: Một hệ thống SPD kết hợp chỉ có hiệu quả trong việc giảm xác suất P_C trong kết cấu được bảo vệ nhờ LPS hoặc các kết cấu kim loại liền hoặc khung bê tông cốt thép hoạt động như một LPS tự nhiên đáp ứng các yêu cầu về liên kết và nối đất của TCVN 9888-3 (IEC 62305-3).

CHÚ THÍCH 2: Cho phép giảm các giá trị xác suất P_SPD đối với SPD có đặc trưng bảo vệ tốt hơn (dòng điện danh nghĩa càng cao I_N, mức bảo vệ càng thấp U_P, v.v...) so với yêu cầu xác định đối với LPL I tại các vị trí lắp đặt tương ứng (xem Bảng A.3 của TCVN 9888-1:2013 (IEC 62305-1:2010) để có thông tin về xác suất dòng điện sét, và Phụ lục E của TCVN 9888-1:2013 (IEC 62305-1:2010), Phụ lục D của TCVN 9888-4:2013 (IEC 62305-4:2010) về chia dòng diện sét). Cho phép sử dụng các phụ lục này cho các SPD có xác suất P_SPD cao hơn.

Bảng B.4 - Giá trị của các hệ số C_LD và C_LI phụ thuộc vào điều kiện chắn nhiễu, nối đất và cách ly

CHÚ THÍCH 3: Khi đánh giá xác suất P_C, các giá trị của C_LD trong Bảng B.4 đề cập đến các hệ thống bên trong có chắn nhiễu; đối với các hệ thống không có chắn nhiễu, cần giả thiết C_LD = 1.

CHÚ THÍCH 4: Đối với các hệ thống bên trong không được che chắn

- không nối với các đường dây bên ngoài (các hệ thống độc lập), hoặc

- nối với các đường dây bên ngoài thông qua các giao diện cách ly, hoặc

- nối với các đường dây bên ngoài là cáp hoặc hệ thống bảo vệ chống sét có dây nối trong ống cáp bảo vệ chống sét, đường ống kim loại hoặc ống kim loại, được liên kết với cùng một thanh liên kết như thiết bị.

Không cần hệ thống SPD phối hợp phù hợp với TCVN 9888-4 (IEC 62305-4) để giảm xác suất P_C, với điều kiện là điện áp cảm ứng U_l không lớn hơn điện áp chịu xung U_W của hệ thống bên trong (U_l ≤ U_W). Để đánh giá điện áp cảm ứng U_l xem Phụ lục A của TCVN 9888-4:2013 (IEC 62305-4:2010).

B.5. Xác suất P_M mà chùm sét đánh gần kết cấu sẽ gây hỏng các hệ thống bên trong

Hệ thống LPS dạng lưới, màn chắn, phòng ngừa định tuyến, điện áp chịu xung được tăng lên, các giao diện cách ly và các hệ thống SPD phối hợp đều thích hợp cho bảo vệ để giảm P_M.

Xác suất P_M mà chùm sét đánh gần kết cấu sẽ gây ra hỏng cho các hệ thống bên trong phụ thuộc vào các biện pháp SPM được áp dụng.

Khi không có hệ thống SPD kết hợp đáp ứng các yêu cầu của TCVN 9888-4 (IEC 62305-4) thì giá trị P_M bằng với giá trị P_MS.

Khi có hệ thống SPD kết hợp phù hợp với TCVN 9888-4 (IEC 62305-4), giá trị P_M được cho bởi công thức:

P_M = P_SPD x P_MS                                                               (B.3)

Đối với các hệ thống bên trong có thiết bị không phù hợp với mức điện áp chịu đựng hoặc điện trở suất cho trong các tiêu chuẩn sản phẩm liên quan thì giả thiết P_M = 1.

Các giá trị P_MS có được từ tích sau:

P_MS = (K_S1 x K_S2 x K_S3 x K_S4)²                                             (B.4)

trong đó

K_S1 có tính đến hiệu quả che chắn của kết cấu, hệ thống LPS hoặc màn chắn khác ở vùng biên LPZ 0/1;

K_S2 có tính đến hiệu quả che chắn của các màn chắn bên trong kết cấu ở vùng biên LPZ X/Y (X>0, Y>1);

K_S3 có tính đến các đặc trưng của dây dẫn bên trong (xem Bảng B.5);

K_S4 có tính đến điện áp chịu xung của hệ thống cần bảo vệ.

CHÚ THÍCH 1: Khi thiết bị có giao diện cách ly là máy biến áp cách ly có màn chắn nối đất giữa các cuộn dây, hoặc sử dụng cáp sợi quang hoặc các bộ ghép quang, thì giả thiết P_MS = 0.

Bên trong LPZ, ở khoảng cách an toàn từ màn chắn tại biên tối thiểu bằng với chiều rộng mắt lưới w_m, các hệ số K_S1 và K_S2 đối với LPS hoặc các màn chắn không gian dạng lưới có thể được đánh giá theo công thức:

K_S1 = 0,12 x w_m1                                                                  (B.5)

K_S2 = 0,12 x w_m2                                                                  (B.6)

trong đó w_m1 (m) và w_m2 (m) là các chiều rộng mắt lưới của các mành chắn không gian dạng lưới hoặc là chiều rộng của vật dẫn đi xuống LPS loại mắt lưới, hoặc là khoảng cách giữa các cọc kim loại của kết cấu, hoặc là khoảng cách giữa khung bê tông cốt thép đóng vai trò như LPS tự nhiên.

Đối với các màn chắn kim loại liền có chiều dày không nhỏ hơn 0,1 mm thì K_S1 = K_S2 = 10^-4.

CHÚ THÍCH 2: Khi một mạng liên kết dạng mắt lưới được cung cấp phù hợp với TCVN 9888-4 (IEC 62305-4), các giá trị K_S1 và K_S2 có thể được giảm một nửa.

Khi mạch vòng cảm ứng chạy sát với các vật dẫn điện của màn chắn biên LPZ ở khoảng cách từ màn chắn ngắn hơn khoảng cách an toàn, thì các giá trị của K_S1 và K_S2 sẽ lớn hơn. Ví dụ, các giá trị của K_S1 và K_S2 cần được tăng gấp đôi khi khoảng cách đến các màn chắn nằm trong phạm vi từ 0,1 w_m đến 0,2 w_m.

Đối với mỗi tầng LPZ, kết quả K_S2 là tích của các giá trị K_S2 liên quan của mỗi LPZ.

CHÚ THÍCH 3: Giá trị tối đa của K_S1 và K_S2 được giới hạn ở 1.

Bảng B.5 - Giá trị của hệ số K_S3 phụ thuộc vào dây nối bên trong

Hệ số K_S4 được đánh giá theo:

K_S4 = 1/U_w                                                                                                                             (B.7)

trong đó:

U_w là điện áp chịu xung danh định của hệ thống cần bảo vệ, tính bằng kV.

CHÚ THÍCH 4: Giá trị lớn nhất của K_S4 được giới hạn ở 1.

Nếu thiết bị có các mức chịu xung khác nhau trong một hệ thống bên trong, cần chọn hệ số K_S4 liên quan đến mức chịu xung thấp nhất.