TCXDVN TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM TCXDVN 46 : 2007 Biên soạn lần CHỐNG SÉT CHO CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ, KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG Protection of Structures Against Lightning - Guide for design, inspection and maintenance Hà Nội - 2007 Lời nói đầu TCXDVN 46: 2007 Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số : ngày tháng .năm 2007 Tiêu chuẩn thay TCXD 46:1984 "Chống sét cho cơng trình xây dựng - Tiêu chuẩn thiết kế, thi công" MỤC LỤC Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Quy định chung Chức hệ thống thu dẫn sét Vật liệu kích thước Sự cần thiết việc phòng chống sét Vùng bảo vệ 13 Các lưu ý thiết kế hệ thống chống sét 18 10 Các phận hệ thống chống sét 19 11 Bộ phận thu sét 19 12 Dây xuống 29 13 Mạng nối đất 38 14 Cực nối đất 39 15 Kim loại công trình 41 16 Kết cấu cao 20 m 48 17 Cơng trình có mái che dễ cháy 52 18 Nhà chứa vật có khả gây nổ dễ cháy 52 19 Nhà 57 20 Hàng rào 57 21 Cây kết cấu gần 59 22 Các công trình có ăng ten vơ tuyến truyền truyền hình 60 23 Các kết cấu khác 61 24 Sự ăn mòn 66 25 Lắp dựng kết cấu 67 26 Dây điện cao 67 27 Kiểm tra 68 28 Đo đạc 68 29 Lưu trữ hồ sơ 68 30 Bảo trì 69 Phụ lục A Các khía cạnh kỹ thuật tượng sét 68 Phụ lục B Giải thích số điều khoản tiêu chuẩn 71 Phụ lục C Hướng dẫn chung việc chống sét cho thiết bị điện cơng trình 77 Phụ lục D Một số ví dụ tính tốn 111 Phụ lục E Số liệu mật độ sét Việt Nam 114 TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM TCXDVN 46:2007 Chống sét cho công trình xây dựng - Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống Protection of Structures Against Lightning - Guide for design, inspection and maintenance Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn thay tiêu chuẩn TCXD 46-1984 1.2 Tiêu chuẩn đưa dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống chống sét cho cơng trình xây dựng Tiêu chuẩn đưa dẫn cho việc chống sét trường hợp đặc biệt kho chứa chất nổ, cơng trình tạm cần cẩu, khán đài kết cấu khung thép, dẫn chống sét cho hệ thống lưu trữ liệu điện tử 1.3 Tiêu chuẩn không áp dụng cho cơng trình khai thác dầu, khí biển, cơng trình đặc biệt hay áp dụng cơng nghệ chống sét khác Tài liệu viện dẫn TCXD 25:1991 kế Đặt đường dây dẫn điện nhà cơng trình cơng cộng Tiêu chuẩn thiết TCXD 161:1987 Thăm dò điện xây dựng TCVN 4756:1989 Quy phạm nối đất nối không thiết bị điện BS 7430:1998 Code of Practice for Earthing BS 923-2: 1980 Guide on high-voltage testing techniques BS 5698-1 Guide to pulse techniques and apparatus - Part 1: Pulse terms and definitions UL 1449:1985 Standard for Safety for Transient Voltage Surge Suppressors ITU-T K.12 (2000) installations Characteristics of gas discharge tubes for the protection of telecommunications Thuật ngữ định nghĩa 3.1 Hệ thống chống sét: Toàn hệ thống dây dẫn sử dụng để bảo vệ cơng trình khỏi tác động sét đánh 3.2 Bộ phận thu sét: Một phận hệ thống chống sét nhằm mục đích thu hút sét đánh vào 3.3 đất Mạng nối đất: Một phận hệ thống chống sét nhằm mục đích tiêu tán dịng điện sét xuống TCXDVN 46 : 2007 3.4 Dây xuống: Dây dẫn nối phận thu sét mạng nối đất 3.5 Cực nối đất: Bộ phận nhóm phận dẫn điện có tiếp xúc với đất truyền dòng điện sét xuống đất 3.6 Cực nối đất mạch vịng: Cực nối đất tạo vịng khép kín xung quanh cơng trình bề mặt đất, phía móng cơng trình 3.7 Cực nối đất tham chiếu: Cực nối đất tách hồn tồn khỏi mạng nối đất để dùng vào mục đích đo đạc kiểm tra 3.8 Điện cảm tự cảm: Đặc trưng dây dẫn mạch tạo trường điện từ ngược có dịng điện thay đổi truyền qua chúng Điện cảm tự cảm dây dẫn mạch tạo điện động tính từ cơng thức: V =L di dt Trong đó: V trường điện từ ngược tính vơn (V); L điện cảm tự cảm tính Henri (H); di tốc độ thay đổi dịng tính Ampe giây (A/s) dt 3.9 Điện cảm tương hỗ: Đặc trưng mạch điện áp tạo vịng kín dịng điện thay đổi dây dẫn độc lập Điện cảm tương hỗ vịng kín tạo điện áp tự cảm tính sau: V =M di dt Trong đó: V điện áp tự cảm vịng kín tính vơn (V); M điện cảm tương hỗ tính Henri (H); di tốc độ thay đổi dòng dây dẫn độc lập tính Ampe giây (A/s) dt 3.10 Điện cảm truyền dẫn: Đặc trưng mạch điện áp tạo vịng kín dòng điện thay đổi mạch khác mà phần nằm vịng kín Điện cảm truyền dẫn vịng kín tạo điện áp tự cảm tính sau: V = MT di dt Trong đó: V điện áp tự cảm vịng kín tính vơn (V); MT điện cảm truyền dẫn tính Henri (H); di tốc độ thay đổi dịng mạch khác tính Ampe giây (A/s) dt TCXDVN 46 : 2007 3.11 Vùng bảo vệ: Thể tích mà dây dẫn sét tạo khả chống sét đánh thẳng cách thu hút sét đánh vào Quy định chung 4.1 Các hướng dẫn tiêu chuẩn mang tính tổng quát, áp dụng vào hệ thống chống sét cụ thể cần xem xét tới điều kiện thực tế liên quan đến hệ thống Trong trường hợp đặc biệt khó khăn cần tham khảo ý kiến chuyên gia 4.2 Trước tiến hành thiết kế chi tiết hệ thống chống sét, cần phải định xem cơng trình có cần chống sét hay khơng, cần phải xem xét điều đặc biệt có liên quan đến cơng trình (xem mục 8) 4.3 Cần kiểm tra cơng trình cơng trình chưa xây dựng kiểm tra hồ sơ vẽ thuyết minh kỹ thuật theo yêu cầu phòng chống sét quy định tiêu chuẩn 4.4 Đối với cơng trình khơng có chi tiết kim loại phù hợp cần phải đặc biệt quan tâm tới việc bố trí tất phận hệ thống chống sét cho vừa đáp ứng yêu cầu chống sét vừa không làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ cơng trình 4.5 Đối với cơng trình xây dựng có đa phần kết cấu kim loại nên sử dụng phận kim loại hệ thống chống sét để làm tăng số lượng phận dẫn sét Như vừa tiết kiệm kinh phí cho hệ thống chống sét lại khơng làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ cơng trình Tuy nhiên cần lưu ý sét đánh vào phần kim loại vậy, đặc biệt phần kim loại bao phủ, phá huỷ lớp bên ngồi phần kim loại; khối xây có cốt thép gây đổ khối xây Có thể giảm thiểu, mà khơng loại trừ hồn tồn, rủi ro giải pháp sử dụng hệ thống chống sét cố định bề mặt cơng trình 4.6 Những kết cấu kim loại thường sử dụng phận hệ thống chống sét gồm có khung thép, cốt thép bê tông, chi tiết kim loại mái, ray để vệ sinh cửa sổ nhà cao tầng 4.7 Tồn cơng trình phải bảo vệ hệ thống chống sét kết nối hoàn chỉnh với nhau, khơng có phận cơng trình tách để bảo vệ riêng Chức hệ thống chống sét Chức hệ thống thu dẫn sét thu hút sét đánh vào chuyển dịng điện sét tạo xuống đất cách an toàn, tránh sét đánh vào phần kết cấu khác cần bảo vệ công trình Phạm vi thu sét hệ thống thu dẫn sét khơng cố định coi hàm mức độ tiêu tán dòng điện sét Bởi phạm vi thu sét đại lượng thống kê Mặt khác, phạm vi thu sét bị ảnh hưởng cách cấu tạo hệ thống thu dẫn sét, đặt theo chiều ngang chiều thẳng đứng tương đương Do khơng thiết phải sử dụng đầu thu nhọn chóp nhọn, ngoại trừ việc cần thiết mặt thực tiễn Vật liệu kích thước 6.1 Vật liệu Tất vật liệu chế tạo phận khác hệ thống chống sét cần tuân theo tiêu chuẩn TCVN 47561 Áp dụng phiên hành tiêu chuẩn trích dẫn khơng kèm năm ban hành TCXDVN 46 : 2007 Khi lựa chọn vật liệu, cần xem xét nguy bị ăn mòn bao gồm ăn mòn điện hoá Đối với việc bảo vệ dây dẫn, cần ý lớp bảo vệ chống lại ăn mòn mơi trường khắc nghiệt, ví dụ: a) Phủ dây dẫn chì dày 2mm đỉnh ống khói Bọc chì hai đầu điểm nối b) Nếu phận thu sét nên để trần, khơng dùng lớp PVC mỏng 1mm để bọc trường hợp cần chống gỉ (đặc biệt nhơm) Các mối nối có diện tích mặt cắt khoảng nửa mối nối ngồi (xem 12.10.2) Các mối nối mềm dẻo sử dụng cần tuân theo tiêu chuẩn TCXD 25:1991 6.2 Kích thước Kích thước phận hợp thành hệ thống chống sét cần đảm bảo yêu cầu nêu Bảng Bảng Độ dày kim loại sử dụng mái nhà tạo thành phần hệ thống chống sét cần đảm bảo yêu cầu Bảng Bảng Vật liệu, cấu tạo diện tích tiết diện tối thiểu kim thu sét, dây dẫn sét, dây xuống chôn đất Vật liệu Đồng Cấu tạo Diện tích tiết Ghi diện tối thiểua Dây dẹt đặc 50 mm² chiều dày tối thiểu mm Dây trịn đặce 50 mm² đường kính mm Cáp 50 mm² đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm 200 mm² đường kính 16 mm Dây dẹt đặc 50 mm² chiều dày tối thiểu mm Dây trịn đặce 50 mm² đường kính mm Cáp 50 mm² đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây trịn đặcf,g 200 mm² đường kính 16 mm Dây dẹt đặc 70 mm² chiều dày tối thiểu mm Dây trịn đặc 50 mm² đường kính mm Cáp 50 mm² đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây dẹt đặc 50 mm ² chiều dày tối thiểu 2,5 mm Dây tròn đặc 50 mm² đường kính mm Cáp 50 mm² đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcf 200 mm² đường kính 16 mm Dây dẹt đặc 50 mm² chiều dày tối thiểu 2,5 mm Dây tròn đặc 50 mm² đường kính mm Cáp 50 mm² đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm 200 mm² đường kính 16 mm 50 mm² chiều dày tối thiểu mm Dây trịn đặc Đồng phủ thiếcb Nhơm Hợp kim nhơm Thép mạ kẽmc f,g Dây trịn đặcf,g Thép khơng gỉ d Dây dẹt đặc h TCXDVN 46 : 2007 Vật liệu Cấu tạo Diện tích tiết Ghi diện tối thiểua Dây trịn đặch 50 mm² đường kính mm Cáp 70 mm² đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcf,g 200 mm² đường kính 16 mm a Sai số cho phép: - % Nhúng nóng phủ điện, chiều dày lớp phủ tối thiểu micron c Lớp phủ phải nhẵn, liên tục khơng có vết sần với chiều dày danh định 50 microns d Chromium 16 %; Nickel %; Carbon 0,07 % e 50 mm² (đường kính mm) giảm xuống 28 mm² (đường kính mm) số trường hợp không yêu cầu sức bền học cao Trong trường hợp cần lưu ý giảm khoảng cách điểm cố định f Chỉ áp dụng cho kim thu sét Trường hợp ứng suất phát sinh tải trọng gió gây khơng lớn sử dụng kim thu sét dài tối đa tới 1m đường kính 10mm g Chỉ áp dụng cho cắm xuống đất h Nếu phải quan tâm đặc biệt tới vấn đề nhiệt giá trị cần tăng lên 78 mm² (đường kính 10 mm) dây trịn đặc 75 mm² (dày tối thiểu mm) dẹt đặc b Bảng Vật liệu, cấu tạo kích thước tối thiểu cực nối đất Vật liệu Kích thước tối thiểua Cấu tạo Cọc nối đất Tấm nối đất Ghi Cápb 50 mm2 đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm Dây tròn đặcb 50 mm2 đường kính mm b Dây dẹt đặc 50 mm Dây trịn đặc đường kính 15 mm Ống đường kính 20 mm Đồng Thép Dây nối đất chiều dày tối thiểu mm chiều dày thành ống tối thiểu mm Tấm đặc 500 mm x 500 chiều dày tối thiểu mm mm Tấm mắt cáo 600 mm x 600 tiết diện 25 mm x mm mm Dây trịn đặc đường kính đường kính mạ kẽmc 16 mmd 10 mm Ống mạ kẽmc Dây dẹt đặc mạ kẽmc đường kính 25 mmd chiều dày thành ống tối thiểu mm 90 mm2 chiều dày tối thiểu mm Tấm đặc mạ kẽmc 500 mm x 500 chiều dày tối thiểu mm mm Tấm mắt cáo mạ kẽmc 600 mm x 600 tiết diện 30 mm x mm mm TCXDVN 46 : 2007 Vật liệu Kích thước tối thiểua Cấu tạo Cọc nối đất Dây nối đất Dây trịn đặc đường kính mạ đồngce 14 mm Tấm nối đất Ghi mạ đồng 99,9 % đồng, dày tối thiểu 250 microns Dây tròn đặc khơng mạf đường kính 10 mm Dây dẹt đặc trần mạ kẽmf,g 75 mm2 chiều dày tối thiểu mm Cáp kẽmf,g 70 mm2 đường kính tối thiểu sợi 1,7 mm mạ Thép ống mạ 50 mm x50 kẽmc mm x mm Thép không gỉ Dây trịn đặc đường kính đường kính 16 mm 10 mm Dây dẹt đặc 100 mm² chiều dày tối thiểu mm a Sai số cho phép: - % Có thể phủ thiếc c Lớp phủ phải nhẵn, liên tục khơng có vết sần với chiều dày danh định 50 microns vật liệu tròn 70 microns vật liệu dẹt d Chân ống cần tiện trước mạ kẽm e Đồng cần liên kết với lõi thép f Chỉ cho phép hồn tồn chơn bê tơng g Chỉ cho phép liên kết tốt điểm cách không 5m với cốt thép phận móng có tiếp xúc với đất b Bảng Độ dày tối thiểu kim loại sử dụng để lợp mái nhà tạo thành phần hệ thống chống sét Vật liệu Độ dày tối thiểu (mm) Thép mạ 0,5 Thép không gỉ 0,4 Đồng 0,3 Nhơm Kẽm 0,7 Chì 2,0 GHI CHÚ: Các số liệu bảng hợp lý mái nhà phần hệ thống chống sét Tuy nhiên có nguy kim loại bị đánh thủng cú sét đánh thẳng ... Tồn cơng trình phải bảo vệ hệ thống chống sét kết nối hoàn chỉnh với nhau, khơng có phận cơng trình tách để bảo vệ riêng Chức hệ thống chống sét Chức hệ thống thu dẫn sét thu hút sét đánh vào chuyển... TCXD 4 6-1 984 1.2 Tiêu chuẩn đưa dẫn thiết kế, kiểm tra bảo trì hệ thống chống sét cho cơng trình xây dựng Tiêu chuẩn đưa dẫn cho việc chống sét trường hợp đặc biệt kho chứa chất nổ, cơng trình... Chức hệ thống thu dẫn sét Vật liệu kích thước Sự cần thiết việc phòng chống sét Vùng bảo vệ 13 Các lưu ý thiết kế hệ thống chống sét