Tài liệu Nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ RỦI RO DO SÉT S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: T2014-02TĐ S KC 0 0 4 7 7 2 Tp. Hồ Chí Minh, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ---o0o--- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ RỦI RO DO SÉT Mã số: T2014-02TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS-TS Quyền Huy Ánh TP. HCM, 11/2014 DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH 1. PGS.TS. Quyền Huy Ánh, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM, CN đề tài. 2. ThS. Lê Quang Trung, Cao đẳng nghề Lilama, đơn vị phối hợp chính. i MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ ........................................................................................................ i Danh sách những thành viên tham gia NCĐT và đơn vị phối hợp chính ................ii Mục lục .............................................................................................................. iii Danh mục các chữ viết tắt...................................................................................... 1 Danh mục các hình vẽ ........................................................................................... 2 Danh mục các bảng biểu ........................................................................................ 3 Thông tin kết quả nghiên cứu bằng tiếng Việt và tiếng Anh ................................... 5 CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................... 9 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................... 10 1.2 Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 9 1.3 Mục tiêu của đề tài ................................................................................. 10 1.4 Cách tiếp cận .......................................................................................... 10 1.5 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 10 1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................... 11 1.7 Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 11 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT THEO TIÊU CHUẨN IEC 62305 KẾT HỢP VỚI TIÊU CHUẨN IEEE 1410-2014 2.1. Thiệt hại do sét ...................................................................................... 13 2.2. Rủi ro và các thành phần rủi ro .............................................................. 14 2.3. Tổng hợp các thành phần rủi ro…………………………………………..17 2.4. Quản lý rủi ro…………………………………………………………….18 2.5. Đánh giá các thành phần rủi ro cho một công trình……………………...23 2.6. Số lần sét đánh trung bình gây ra những sự kiện nguy hiểm hàng năm…28 2.7. Xác định xác xuất thiệt hại PX…………………………………………....32 2.8. Xác định hệ số tổn thất LX……………………………………………….39 2.9. Đánh giá các chi phí tổn thất……………………………………………..45 ii 2.10.Hệ số che chắn theo tiêu chuẩn IEEE Std 1410-2004…………………...46 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT CHO CÁC TRẠM VIỄN THÔNG THEO QCVN 32:2011/BTTTT ...................... …47 3.1.Đặc điểm của trạm viễn thông ......................................................................... 47 3.2.Những thiệt hại do sét đối với trạm viễn thông ................................................ 47 3.3.Đánh giá rủi ro................................................................................................. 50 3.4.Rủi ro chấp nhận được rt đối với trạm viễn thông………………………………55 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH LRAP TÍNH TOÁN RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT CHO TRẠM VIỄN THÔNG ........................................ 56 4.1. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông .................................... 56 4.2. Xây dựng chương trình LRAP tính toán rủi ro thiệt hại do sét ...................... 56 4.3. So sánh kết quả ............................................................................................. 60 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ....... 62 5.1. Kết luận ........................................................................................................ 62 5.2. Hướng nghiên cứu phát triển đề tài ............................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 64 PHỤ LỤC ………………………………………………………………………...66 Phụ lục 1. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông điển hình theo tiêu chuẩn IEC 62305-2. Phụ lục 2. Tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông điển hình theo qui chuẩn QCVN 32:2011/BTTTT. Phụ lục 3. Bài báo đăng trên Hội nghị Quốc tế về Công nghệ xanh và Phát triển bền vững, ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM 10/2014. Phụ lục 4. Thuyết minh đề tài khoa học và công nghệ cấp trường trọng điểm. Phụ lục 5. Hợp đồng triển khai nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp trường trọng điểm. iii Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT LEMP : Lightning Electromagnetic Impulse Xung điện từ do sét LPL : Lightning Protection Level Mức bảo vệ chống sét LPM : Lightning Protection measures Biện pháp bảo vệchống sét LPMS : Protection Measures System Hệ thống các biện pháp bảo vệchống sét LPS Hệ thống bảo vệ chống sét : Lightning Protection System LPZ : Lightning Protection Zone Vùng bảo vệchống sét SPD : Surge Protective Device Thiết bị bảo vệxung SPM : Surge Protective Measures Biện pháp bảo vệ LEMP PGS.TS.Quyền Huy Ánh 1 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 2.1 Các mối quan hệ giữa rủi ro, tổn thất và thiệt hại………………………..15 Hình 2.2 Lưu đồ đánh giá sự cần thiết thực hiện các biện pháp bảo vệ....................22 Hình 2.3 Lưu đồ đánh giá hiệu quả về mặt kinh tế ...................................................23 Hình 2.4. Công trình tại cuối mỗi đường dây: tại cuối điểm “b”của công trình được bảo vệ (công trình b) và tại cuối điểm “a” của công trình kề bên (công trình a) ......................................................................................................26 Hình 2.5.Vùng tập trung tương đương cho cấu trúc hình chữ nhật. .........................29 Hình 2.6.Cấu trúc có hình dáng phức tạp..................................................................29 Hình 2.7. Những phương pháp khác nhau để xác định vùng tập trung tương đương cho cấu trúc ở Hình 2.6............................................................................30 Hình 2.8. Vùng tập trung tương đương (AD, AM, Al, AL). ....................................32 Hình 2.9. Che chắn đường cấp nguồn bởi các vật thể ở gần………………….……46 Hình 3.1. Sự hình thành điện áp tiếp xúc và điện áp bước khi sét đánh vào trạm gây tổn thương cho con người ........................................................................48 Hình 3.2. Số lượng hư hỏng trên một năm (1) và thời gian tính theo giờ ngừng truyền phát trên một năm (2) do sét đánh của các trạm viễn thông không được bảo vệ ở Châu Âu. ..........................................................................49 Hình 3.3. Nguồn sét gây thiệt hại cho trạm viễn thông ............................................50 Hình 3.4. Diện tích rủi ro sét đánh trực tiếp vào tòa nhà viễn thông ........................52 Hình 3.5. Mô tả các diện tích rủi ro sét đánh vào khu vực nhà trạm viễn thông ......53 Hình 4.1. Lưu đồ đánh giá rủi ro cho trạm viễn thông .............................................58 Hình 4.2 Giao diện chương trình đánh giá rủi ro do sét gây ra cho trạm viễn thông59 Hình 4.3. Kết quả đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra cho trạm viễn thông…….60 PGS.TS.Quyền Huy Ánh 2 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Thiệt hại và tổn thất của công trình đối với từng vị trí sét đánh………… 14 Bảng 2.2 Những thành phần rủi ro được xem xét ứng với mỗi loại thiệt hại trong công trình…………………………………………………………………………...18 Bảng 2.3 Các hệ số ảnh hưởng tới các thành phần rủi ro…………………………..19 Bảng 2.4 Những giá trị tiêu biểu cho ngưỡng rủi ro RT............................................ 25 Bảng 2.6 Các thành phần rủi ro cho một công trình ứng với mỗi mức độ nguy hiểm khác nhau gây ra bởi các nguồn nguy hiểm khác nhau…………………………….27 Bảng 2.7. Hệ số vị trí CD cho cấu trúc……………………………………………. 30 Bảng 2.8.Hệ số lắp đặt đường dây Cl……………………………………………. 31 Bảng 2.9.Hệ số cho dạng đường dây CT…………………………………………... 32 Bảng 2.10.Hệ số môi trường đường dây CE……………………………………….. 32 Bảng 2.11. Giá trị xác suất PTA do sét đánh vào cấu trúc gây ảnh hưởng đến sự sống hay điện giật………………………………………………………………….. 33 Bảng 2.12. Giá trị xác suất PB phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ để làm giảm xác suất thiệt hại……………………………………………………………………….. 33 Bảng 2.13. Giá trị PSPD theo cấp độ bảo vệ………………………………………. 34 Bảng 2.14. Giá trị CLD và CLI phụ thuộc vào biện pháp bảo vệ, nối đất và điều kiện cách ly………………………………………………………………………… 34 Bảng 2.15. Giá trị hệ số KS3 phụ thuộc vào cách đi dây bên trong………………. 36 Bảng 2.16. Giá trị PTU do sét đánh vào đường dây gây nguy hiểm tới sự sống do điện áp tiếp xúc……………………………………………………………………. 37 Bảng 2.17. Giá trị PEB phụ thuộc cấp độ bảo vệ chống sét cùng với những SPD được thiết kế……………………………………………………………………….. 37 Bảng 2.18. Giá trị xác suất PLD phụ thuộc điện trở RS của vỏ cáp và điện áp chịu xung của thiết bị…………………………………………………………………… 37 Bảng 2.19. Giá trị xác suất PLI phụ thuộc vào loại đường dây và điện áp chịu xung UW của thiết bị…………………………………………………………………….. 38 PGS.TS.Quyền Huy Ánh 3 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ Bảng 2.20. Dạng tổn thất L1: giá trị tổn thất cho mỗi vùng……………………….. 39 Bảng 2.21. Dạng tổn thất L1: giá trị trung bình điển hình của LT, LF, LO………… 40 Bảng 2.22. Hệ số suy giảm rt phụ thuộc dạng vật liệu bề mặt đất hay sàn……….. 40 Bảng 2.23. Hệ số suy giảm rp phụ thuộc những biện pháp được trang bị để làm giảm hậu quả thiệt hại do cháy……………………………………………………..40 Bảng 2.24. Hệ số suy giảm rf phụ thuộc rủi ro cháy nổ của cấu trúc……………… 41 Bảng 2.25. Hệ số gia tăng hZ liên quan đến số lượng tổn thất do những nguy hiểm đặc biệt…………………………………………………………………………….. 41 Bảng 2.26. Dạng tổn thất L2 - Giá trị tổn thất cho mỗi vùng……………………… 41 Bảng 2.27. Dạng tổn thất L2 - giá trị trung bình tiêu biểu LFvà LO………………. 42 Bảng 2.28. Dạng thiệt hại L3 – giá trị tổn thất cho mỗi vùng……………………... 42 Bảng 2.29. Dạng thiệt hại L3 – giá trị tiêu biểu LF…………………………………43 Bảng 2.30. Dạng thiệt hại L4 – giá trị tổn thất cho mỗi vùng……………………... 43 Bảng 2.31. Dạng thiệt hại L4 – giá trị tiêu biểu của LT, LF, L0……………………. 44 Bảng 3.1.Các trị số p cho các vật liệu xây dựng nhà trạm………………………… 54 Bảng 3.2.Các trị số p cho các biện pháp bảo vệ bên ngoài nhà trạm……………… 54 Bảng 3.3.Các trị số p cho các biện pháp bảo vệ trên cáp dẫn vào trạm…………… 54 Bảng 3.4.Các trị số p cho các biện pháp bảo vệ bên trong nhà trạm……………… 55 Bảng3.5.Các trị số p cho các lớp bề mặt sàn khác nhau để làm giảm điện áp chạm và điện áp bước……………………………………………………………………. 55 Bảng 3.6.Giá trị rủi ro chấp nhận được đối với nhà trạm viễn thông……………... 55 Bảng 4.1. Kết quả tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông điển hình...60 PGS.TS.Quyền Huy Ánh 4 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ THÔNG TIN- KẾT QUẢ 1. Thông tin chung Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét. Mã số: T2014-02TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Quyền Huy Ánh Cơ quan chủ trì: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Thời gian thực hiện: T2-2014  T12/ 2014 2. Mục tiêu  Nghiên cứu phương pháp đánh giá rủi ro do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2, kết hợp với tiêu chuẩn IEEE Std 1410-2004.  Nghiên cứu phương đánh giá rủi ro do sét cho công trình viễn thông theo QCVN 32-2011-BTTTT.  Xây dựng chương trình đánh giá rủi ro do sét cho công trình viễn thông. 3. Tính mới và sáng tạo  Do đặc thù của đường dây dịch vụ ở Việt Nam thường là đường dây trên không nên cần xem xét đưa hệ số che chắn đề xuất bởi IEEE Std 1410-2004 vào biểu thức tính số lần sét đánh vào đường dây dịch vụ trong tiêu chuẩn IEC 62305-2. .  So sánh và đánh giá sự khác biệt tính toán rủi ro do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 và QCVN 32-2011-BTTTT trên cơ sở tính toán rủi ro do sét cho công trình viễn thông cụ thể, từ đó đề xuất phạm vi ứng dụng cụ thể cho từng trường hợp. 4. Kết quả nghiên cứu  Đề xuất đưa hệ số che chắn đề xuất bởi IEEE Std 1410-2004 vào biểu thức tính số lần sét đánh vào đường dây dịch vụ trong tiêu chuẩn IEC 62305-2 cho phù hợp với kiểu lắp đặt đường dây dịch vụ của Việt Nam. PGS-TS Quyền Huy Ánh . 5 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ  Xây dựng chương trình tính toán rủi ro do sét (LRAP) cho công trình viễn thông. 5. Sản phẩm  Công bố 1 bài báo trên Hội nghị Quốc tế về Công nghệ xanh và phát triển bền vững, ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM 2014.  Đào tạo một thạc sỹ Ngành Kỹ thuật điện: Nguyễn Thị Hà Nguyên, khóa 2011-2013.  Chương trình tính toán rủi ro do sét (LRAP) được xây dựng, giúp người sử dụng dễ dàng ra quyết định có/hay không trang bị thiết bị chống sét cho công viễn thông. 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng  Tài liệu tham khảo cho học viên cao học Ngành Kỹ thuật điện.  Đào tạo 1 thạc sỹ ngành “ Mạng, thiết bị và nhà máy điện” Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên) (ký, họ và tên) PGS-TS Quyền Huy Ánh 6 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ RESULT INFORMATION 1 General information Project title: Lightning risk assessment Research. Code number: T2014-02TD Coordinator: Associate Professor Quyen Huy Anh Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh city Duration: from March, 2014 to Dec, 2014. 2 Objective  Research lightning risk assessment method according to IEC 62305-2, in conjunction with the IEEE STD 1410-2004 standard.  Research lightning risk assessment method for telecommunication facilities according to QCVN 32-2011-BTTTT.  Develop a lightning risk assessment program for telecommunication facilities. 3 Creativeness and innovativeness  Due to the specific characteristic of service lines in Vietnam usually overhead lines, should consider putting shielding coefficient proposed by IEEE STD 1410-2004 into the equation of calculation of lightning number, striking to service lines in IEC 62305-2 standard.  Compare and evaluate different lightning risk calculation according to IEC 62305-2 lightning and QCVN 32-2011-BTTTT on the basis of lightning risk calculation for typical telecommunication facility, from which to propose the application scope for the specific cases. 4 Research result  Recommend to put the shielding coefficient given by IEEE STD 1410-2004 to calculate the number of lightning striking on the service lines proposed in IEC 62305-2 to suit the type of service lines installation in Vietnam.  Lightning Risk Assessment Program (LRAP) for telecommunication facilities . PGS-TS Quyền Huy Ánh 7 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ 5 Products  01 paper on Science and Technology Development Journal, National University Hochiminh City, Vol 15, No 2/2012.  Training one mater of electrical engineering: Ms. Nguyen Thi Ha Nguyen, School Year 2011-2013.  Construct the program LRAP to calculate the lightning risk, helps users to easily decide whether/or not equipped the lightning protection devices for telecommunication facilities. 6 Effects, transfer alternatives of research results and applicability  References for graduate students in Electrical Engineering.  Training a master of electrical engineering. Dean of faculty PGS-TS Quyền Huy Ánh Coordinator 8 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Hiện nay, việc nghiên cứu rủi ro thiệt hại do sét gây ra đã được một số cơ quan và cá nhân ở nước ngoài nghiên cứu, cụ thể là một số công trình điển hình như sau:  Công trình [1, 13, 14] trình bày các dạng rủi ro thiệt hại do sét với các loại công trình, các thủ tục và các phương pháp tính toán liên quan;  Công trình [2, 16, 17] trình bày công cụ tính toán đơn giản rủi ro thiệt hại do sét trên cơ sở áp dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2 [2];  Công trình [3, 7, 8, 10] trình bày các vấn đề liên quan đến phương pháp đánh giá thiệt hại do sét;  Công trình [4, 9, 12] trình bày các ứng dụng thực tiễn đánh giá thiệt hại rủi ro do sét;  Công trình [5, 11] trình bày công cụ đánh giá rủi ro do sét trên cơ sở ứng dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2;.  Công trình [6, 18] trình bày các điểm chính về thiệt hại do sét. Trong nước việc chú ý đánh giá rủi ro thiệt hại do sét từ đó đề ra biện pháp bảo vệ chống sét thích hợp không được quan tâm trong thời gian dài. Đến năm 2011, Bộ Thông tin truyền thông ban hành QCVN 32:2011/BTTTT, dựa trên tiêu chuẩn ITUK39 liên quan đến việc đánh giá rủi ro thiệt hạo do sét cho các trạm viễn thông [7]. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới ẩm, có hoạt động dông sét cao, vì vậy thiệt hại do sét gây ra trong thực tế là rất lớn, gây ra hư hỏng công trình, lưới điện và các thiết bị dùng điện. Trên thế giới nhiều nhà sản xuất thiết bị chống sét đã chế PGS-TS Quyền Huy Ánh 9 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ tạo các thiết bị chống sét ngày càng hiện đại và có khả năng chống sét cao. Tuy nhiên, việc thiết kế và sử dụng hợp lý các hệ thống chống sét còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: cấu trúc, kích thước, đặc điểm, môi trường xung quanh,… Vì vậy, việc đánh giá các rủi ro do sét gây ra giúp người thiết kế có thể đưa ra các phương pháp bảo vệ hiệu quả nhằm giảm những thiệt hại ở mức tối thiểu và quản lý được việc đầu tư các thiết bị chống sét hợp lý. Cho đến nay việc đánh giá rủi ro và xác định các mức bảo vệ chống sét ở Việt Nam chỉ được quan tâm cho các công trình viễn thông, còn cho các công trình dân dụng khác còn bỏ ngỏ. Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá rủi ro do sét lan truyền cho các công trình dân dụng có xem xét đến đặc thù lắp đặt mạng cấp điện hạ áp của Việt Nam là yêu cầu cấp thiết. 1.3 Mục tiêu của đề tài  Nghiên cứu các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305, QCVN 32:2011/BTTTT (ITU-K39);  Nghiên cứu phương pháp đánh giá rủi ro do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2, kết hợp với tiêu chuẩn IEEE Std 1410-2004.  So sánh và đánh giá sự khác biệt tính toán rủi ro do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305-2 và QCVN 32-2011-BTTTT trên cơ sở tính toán rủi ro do sét cho công trình viễn thông cụ thể, từ đó đề xuất các khuyến nghị phù hợp.  Xây dựng chương trình LRAP tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông. 1.4. Cách tiếp cận Nghiên cứu thành phần rủi ro liên quan đến công trình, các thành phần rủi ro liên quan đến dịch vụ, cách đánh giá các loại rủi ro và thiệt hại do sét, lưu đồ tính toán rủi ro và đánh giá hiệu quả bảo vệ. 1.5. Phương pháp nghiên cứu Tham khảo tài liệu, giải tích, tổng hợp. PGS-TS Quyền Huy Ánh 10 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ 1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Tiêu chuẩn IEC 62305-2, IEEE 1410-2004, QCVN 32:2011/BTTTT (ITUK39);.  Phương pháp đánh giá rủi ro thiệt hại do sét. 1.7. Nội dung nghiên cứu Chương 1: Mở đầu Chương 2: Phân tích và đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo tiêu chuẩn IEC 62305, kết hợp với tiêu chuẩn IEEE 1410-2004. Chương 3: Phân tích và đánh giá rủi ro thiệt hại do sét theo qui chuẩn QCVN 32:2011/BTTTT (ITU-K39). Chương 4: Xây dựng chương trình LRAP tính toán rủi ro thiệt hại do sét cho trạm viễn thông. Chương 5: Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển Tài liệu tham khảo Phụ lục PGS-TS Quyền Huy Ánh 11 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ Chương 2 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO THIỆT HẠI DO SÉT THEO TIÊU CHUẨN IEC 62305, KẾT HỢP VỚI TIÊU CHUẨN IEEE 1410-2004 Hiện tượng dông sét xảy ra theo qui luật tự nhiên và gây rủi ro thiệt hại về con người, các công trình và dịch vụ là rất lớn. Vì vậy, việc đề ra các giải pháp chống sét phù hợp về kinh tế, kỹ thuật là rất cần thiết. Trong đó, việc đánh giá rủi ro thiệt hại do sét gây ra đóng vai trò rất quan trọng. Để có thể đánh giá được các rủi ro do sét cần phải xét đến các vấn đề sau: Các mức độ thiệt hại và tổn thất do sét; Nguồn gây thiệt hại (trực tiếp, gián tiếp,…); Loại thiệt hại (liên quan đến vật sống, thiệt hại vật lý,…); Loại tổn thất (cuộc sống con người, kinh tế, dịch vụ công cộng, di sản văn hóa). 2.1 Thiệt hại do sét 2.1.1 Thiệt hại do sét đối với các công trình Sét đánh vào công trình gây thiệt hại về mặt kiến trúc (một phần hoặc có thể toàn bộ) và làm hư hại đến các thiết bị bên trong lẫn xung quanh. Mức độ thiệt hại và hư hỏng tùy thuộc vào đặc điểm từng loại công trình và sét đánh vào công trình. 2.1.1.1 Các tác động của sét đối với một công trình. Các đặc điểm chính của công trình liên quan đến các tác động của sét: - Vật liệu (gỗ, gạch, bê tông,…); - Chức năng (nhà ở, văn phòng, chùa, trường học, khách sạn …); - Người và các vật liệu, thiết bị (người và vật nuôi, các vật liệu dễ cháy nổ hoặc không cháy nổ, hệ thống điện và các thiết bị điện – điện tử gia dụng...); - Các tuyến đường dây dẫn, ống dẫn (đường dây điện, điện thoại, đường ống dẫn khí đốt…); - Các biện pháp bảo vệ (các biện pháp bảo vệ để giảm thiệt hại về vật chất và sinh mạng, các biện pháp bảo vệ để giảm hư hỏng các thiết bị và hệ thống bên trong); PGS-TS Quyền Huy Ánh 12 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ - Mức độ nguy hại liên quan (nguy hại cho các công trình xung quanh, nguy hại cho môi trường xung quanh…). 2.1.1.2. Các nguyên nhân và loại thiệt hại do sét đối với một công trình Dòng điện sét là nguyên nhân gây thiệt hại cho các công trình. Nó tùy thuộc vào vị trí mà sét đánh vào. Các trường hợp sau đây được đưa ra để xem xét: S1- Sét đánh trực tiếp đến công trình; S2- Sét đánh gần công trình; S3-Sét đánh trên các tuyến dây dẫn nối với công trình; S4-Sét đánh gần các tuyến dây dẫn nối với công trình. a. Sét đánh trực tiếp trên các công trình có thể gây ra: Gây thiệt hại trực tiếp về mặt cơ học (bể vỡ, gãy, biến dạng, cháy nổ…) do hồ quang của sét; Gây cháy nổ các thiết bị, vật liệu dẫn điện do hiện tượng quá điện áp; Gây tổn thương đến cuộc sống do điện giật bởi điện áp tiếp xúc hoặc điện áp bước khi dòng sét chạy trên các vật liệu dẫn điện; Gây trục trặc, hư hỏng các hệ thống bên trong công trình do các xung điện từ của sét. b. Sét đánh gần các công trình có thể gây ra:Trục trặc, hư hỏng các hệ thống bên trong công trình do các xung điện từ của sét. c. Sét đánh trên các tuyến dây dẫn nối với công trình có thể gây ra: Gây cháy nổ do quá điện áp và dòng điện sét truyền trên hệ thống dây dẫn; Gây tổn thương đến cuộc sống do điện giật bởi điện áp tiếp xúc hoặc điện áp bước khi dòng sét chạy trên hệ thống dây dẫn; Gây trục trặc, hư hỏng các hệ thống bên trong công trình do hiện tượng quá điện áp trên hệ thống. d. Sét đánh gần các tuyến dây dẫn nối với công trình gây ra: Trục trặc, hư hỏng các hệ thống bên trong công trình do hiện tượng quá điện áp trên hệ thống. Từ kết quả phân tích trên cho thấy sét có thể gây ra 3 loại thiệt hại cơ bản: - D1: Tổn thương đến cuộc sống. - D2: Thiệt hại về mặt vật lý (cháy, nổ, bể vỡ, biến dạng …) - D3: Hư hỏng các thiết bị, hệ thống bên trong công trình do xung điện từ sét. 2.1.1.3 Các loại tổn thất Mỗi loại thiệt hại do sét đều liên quan đến công trình được bảo vệ riêng hoặc được bảo vệ kết hợp với các công trình khác có thể gây ra các tổn thất nhất định tùy thuộc PGS-TS Quyền Huy Ánh 13 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ vào đặc điểm của từng loại công trình đó. Theo tiêu chuẩn IEC- 62305 có các loại tổn thất sau: - L1: Tổn thất đến cuộc sống con người(bao gồm những thương tật vĩnh viễn). - L2: Tổn thất đến các dịch vụ công cộng. - L3: Tổn thất đến các di sản văn hóa. - L4: Tổn thất đến kinh tế (cho công trình, các trang thiết bị bên trong công trình, và sự ngừng hoạt động của các dịch vụ do công trình đó thực hiện) Các tổn thất L1, L2, L3 có thể được xem như tổn thất về mặt xã hội, L4 là tổn thất thuần túy về mặt kinh tế do sét gây ra. Mối quan hệ giữa nguyên nhân gây ra thiệt hại và giữa thiệt hại và tổn thất được trình bày trong Bảng 2.1. Bảng 2.1 Thiệt hại và tổn thất của công trình đối với từng vị trí sét đánh. Vị trí sét đánh Nguyên nhân gây thiệt hại Sét đánh trực tiếp đến công trình Sét đánh gần công trình Sét đánh trên các tuyến dây dẫn nối với công trình Sét đánh gần các tuyến dây dẫn nối với công trình Loại thiệt hại Loại tổn thất S1 D1 D2 D3 L1, L4a L1, L2, L3, L4 L1b, L2, L4 S2 D3 L1b, L2, L4 S3 D1 D2 D3 L1, L4a L1, L2, L3, L4 L1b, L2, L4 S4 D3 L1b, L2, L4 a) Chỉ đúng cho những nơi các động vật bị tổn thất b) Cho những nơi dễ cháy nổ, bệnh viện hoặc những nơi mà hư hỏng hệ thống bên trong sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới tính mạng con người 2.2 . Rủi ro và các thành phần của rủi ro 2.2.1. Khái niệm về rủi ro Rủi ro (Risk – R) là giá trị trung bình có thể có của tổn thất hàng năm (về con PGS-TS Quyền Huy Ánh 14 Đề tài nghiên cứu khoa học T2014-02TĐ người và dịch vụ) do sét, tương ứng với tổng giá trị (về con người và dịch vụ) của đối tượng được bảo vệ.Trên mỗi công trình các loại rủi ro sau sẽ được xem xét: R1 Rủi ro gây thiệt hại cuộc sống của con người; R2-Rủi ro gây thiệt hại dịch vụ công cộng; R3-Rủi ro gây thiệt hại di sản văn hóa; R4- Rủi ro gây thiệt hại giá trị kinh tế. Rủi ro R là tổng rủi ro của những thành phần rủi ro có liên quan. Khi tính toán rủi ro, những thành phần rủi ro có thể được nhóm lại theo nguyên nhân gây thiệt hại và loại thiệt hại tương ứng. Gây tổn thương đến cuộc sốngdo điệngiật R1 R2 R3 R4 Tổn thất đến cuộc sống con người Tổn thất đến các dịch vụ công cộng Tổn thất đến các di sản văn hóa Tổn thất đến kinh tế Thiệt hại về mặt vật lý Hư hỏng các thiết bị, hệ thống Thiệt hại về mặt vật lý Hư hỏng các thiết bị, hệ thống Thiệt hại về mặt vật lý Gây tổn thương đến cuộc sống do điện giật Thiệt hại về mặt vật lý Hư hỏng các thiết bị, hệ thống Hình 2.1 Các mối quan hệ giữa rủi ro, tổn thất và thiệt hại. 2.2.2 Thành phần rủi ro cho công trình do sét đánh vào công trình RA: Thành phần rủi ro ảnh hưởng tới vật sống do điện áp tiếp xúc và điện áp bước ở trong phạm vi 3m xung quanh công trình. Thiệt hại L1 đối với những trường hợp công trình có người ở sinh hoạt. Thiệt hại L4 đối với những trường hợp có vật nuôi sống. PGS-TS Quyền Huy Ánh 15