Có những loại hệ thống chống sét nào?
Khi tìm hiểu về chống sét, nhiều người thường nghĩ rằng chống sét chỉ có một cách duy nhất: lắp kim thu sét trên mái nhà.
Thực tế, hệ thống chống sét có nhiều hình thức bảo vệ khác nhau, tùy vào loại công trình, quy mô, hệ thống điện và thiết bị cần bảo vệ.
Nếu nhìn một cách đơn giản, có thể chia thành hai nhóm chính:
- Chống sét trực tiếp: bảo vệ công trình trước nguy cơ sét đánh trực tiếp.
- Chống sét lan truyền: bảo vệ hệ thống điện và thiết bị trước các xung điện do sét lan truyền.
Ngoài ra, cách bố trí hệ thống còn thay đổi theo từng loại công trình như nhà ở, nhà xưởng, trang trại hoặc công trình có hệ thống điện năng lượng mặt trời.
Vậy có những loại hệ thống chống sét nào và mỗi loại phù hợp với trường hợp nào?
I. Chống sét trực tiếp
Chống sét trực tiếp là giải pháp nhằm bảo vệ công trình khi có nguy cơ bị sét đánh trực tiếp.
Một hệ thống chống sét trực tiếp thường có các thành phần chính như:
- Bộ phận thu sét.
- Dây dẫn hoặc dây thoát sét.
- Hệ thống tiếp địa.
Có thể hình dung đơn giản:
Thu sét → Dẫn sét → Tiếp địa
Mục đích là tạo ra một đường dẫn được kiểm soát để dòng điện sét được đưa xuống đất, thay vì để dòng sét đi qua những vị trí không mong muốn của công trình.
1. Chống sét trực tiếp cho nhà ở
Đối với nhà ở, hệ thống chống sét thường được bố trí trên mái hoặc các vị trí phù hợp với kết cấu công trình.
Quy mô hệ thống phụ thuộc vào chiều cao, hình dạng công trình và khu vực cần bảo vệ.
Không nên hiểu đơn giản rằng nhà nhỏ thì chỉ cần một cây kim thu sét.
Điều quan trọng là toàn bộ hệ thống thu sét, dẫn sét và tiếp địa phải được liên kết phù hợp.
2. Chống sét trực tiếp cho nhà xưởng
Nhà xưởng thường có diện tích mái lớn, nhiều kết cấu kim loại và hệ thống điện phức tạp hơn nhà ở.
Vì vậy, phương án chống sét trực tiếp cũng cần được xem xét rộng hơn.
Có thể phải tính đến:
- Phạm vi mái cần bảo vệ.
- Kết cấu thép của nhà xưởng.
- Vị trí các thiết bị trên mái.
- Hệ thống điện và tủ điện.
- Các khu vực ngoài nhà xưởng.
- Hệ thống tiếp địa hiện có.
Với công trình lớn, không nên lựa chọn thiết bị chỉ dựa vào việc “kim nào cao hơn thì chống sét tốt hơn”.
II. Chống sét lan truyền
Nếu chống sét trực tiếp tập trung vào công trình, thì chống sét lan truyền tập trung nhiều hơn vào hệ thống điện và thiết bị bên trong.
Khi có sét, xung điện có thể lan truyền theo đường điện hoặc các đường kết nối khác vào trong công trình.
Những xung điện này có thể ảnh hưởng đến:
- Tủ điện.
- Máy móc.
- Thiết bị điều khiển.
- Camera.
- Thiết bị mạng.
- Máy tính.
- Inverter.
- Các thiết bị điện tử khác.
Đây là lý do một công trình có hệ thống chống sét trực tiếp vẫn có thể xảy ra tình trạng thiết bị điện tử bị hỏng sau khi có giông sét.
Chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền là hai lớp bảo vệ khác nhau.
III. Hệ thống chống sét cho nhà ở
Nhà ở là nhóm công trình có nhu cầu chống sét khá phổ biến, đặc biệt đối với những căn nhà nằm ở khu vực trống trải, nhà cao tầng hoặc có nhiều thiết bị điện tử.
Một giải pháp cho nhà ở có thể cần xem xét cả:
Bảo vệ công trình + bảo vệ hệ thống điện và thiết bị
Ngoài phần chống sét trực tiếp, các thiết bị như tivi, máy tính, camera, modem mạng, thiết bị gia dụng hoặc hệ thống điện mặt trời cũng có thể cần được xem xét về nguy cơ sét lan truyền.
Do đó, không nên chỉ hỏi:
“Nhà tôi có cần lắp kim thu sét không?”
Mà nên đặt câu hỏi rộng hơn:
“Công trình và các thiết bị bên trong cần được bảo vệ như thế nào trước sét?”
IV. Hệ thống chống sét cho nhà xưởng
Nhà xưởng có nhiều đặc điểm khiến việc chống sét cần được xem xét kỹ hơn nhà ở.
Một nhà xưởng có thể có:
- Mái diện tích lớn.
- Khung thép.
- Tủ điện công nghiệp.
- Máy móc sản xuất.
- Hệ thống điều khiển.
- Camera và mạng nội bộ.
- Đường dây điện chạy trong và ngoài nhà xưởng.
Vì vậy, phương án bảo vệ thường không chỉ tập trung vào phần mái.
Cần xem xét toàn bộ đường đi của dòng điện và các thiết bị có nguy cơ bị ảnh hưởng bởi sét.
Đặc biệt, với những nhà xưởng có thiết bị điều khiển hoặc máy móc giá trị cao, chống sét lan truyền là vấn đề không nên bỏ qua.
V. Hệ thống chống sét cho trang trại và công trình ngoài trời
Trang trại có một đặc điểm khác với nhà ở hoặc nhà xưởng: nhiều thiết bị nằm ngoài trời và khoảng cách giữa các khu vực có thể khá lớn.
Ví dụ:
- Nhà kho.
- Khu chăn nuôi.
- Hệ thống bơm.
- Máy móc.
- Tủ điện ngoài trời.
- Hệ thống camera.
- Hệ thống điện năng lượng mặt trời.
- Các đường dây cấp điện giữa các khu vực.
Khi đó, phương án chống sét cần xem xét không chỉ từng công trình riêng lẻ mà còn các đường dây và thiết bị kết nối giữa các khu vực.
Một hệ thống bảo vệ tốt phải tính đến những điểm mà xung điện có thể đi vào và ảnh hưởng đến thiết bị.
VI. Hệ thống chống sét cho công trình có điện năng lượng mặt trời
Công trình có hệ thống điện năng lượng mặt trời cần được quan tâm riêng vì hệ thống điện mặt trời có nhiều thiết bị và đường dây nằm ngoài trời.
Một hệ thống có thể bao gồm:
- Tấm pin năng lượng mặt trời.
- Dây DC.
- Inverter.
- Tủ điện.
- Dây AC.
- Hệ thống giám sát.
- Các thiết bị điện khác.
Các thành phần này tạo ra nhiều đường kết nối giữa khu vực ngoài trời và hệ thống điện bên trong công trình.
Vì vậy, khi thiết kế bảo vệ chống sét cho công trình có điện mặt trời, không nên chỉ nghĩ đến việc lắp một kim thu sét gần tấm pin.
Cần xem xét đồng thời nguy cơ sét trực tiếp và sét lan truyền đối với toàn bộ hệ thống.
Đây cũng là lý do chống sét cho công trình có điện mặt trời thường cần được khảo sát và thiết kế phù hợp với cấu hình thực tế.
VII. Có phải công trình nào cũng cần cùng một hệ thống chống sét?
Không.
Đây là điểm quan trọng nhất khi lựa chọn giải pháp.
Một căn nhà phố và một nhà xưởng có diện tích lớn không thể mặc định sử dụng cùng một phương án.
Tương tự, một trang trại có nhiều khu vực ngoài trời cũng sẽ có những yêu cầu khác với một tòa nhà văn phòng.
Có thể hình dung như sau:
| Loại công trình | Nội dung cần quan tâm |
|---|---|
| Nhà ở | Bảo vệ công trình và thiết bị điện trong nhà |
| Nhà xưởng | Phạm vi mái, kết cấu thép, máy móc, tủ điện và thiết bị điều khiển |
| Trang trại | Công trình ngoài trời, đường dây và thiết bị phân tán |
| Kho/xưởng lớn | Phạm vi bảo vệ rộng và hệ thống điện phức tạp |
| Công trình có điện mặt trời | Công trình, hệ thống điện mặt trời và nguy cơ sét lan truyền |
Bảng trên chỉ giúp hình dung sự khác nhau.
Phương án thực tế vẫn cần dựa trên đặc điểm cụ thể của từng công trình.
VIII. Chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền có cần dùng cùng nhau không?
Trong nhiều trường hợp, câu trả lời là có.
Hai giải pháp này bảo vệ những phần khác nhau của công trình.
Chống sét trực tiếp tập trung vào việc thu và dẫn dòng sét xuống đất.
Chống sét lan truyền tập trung vào việc hạn chế ảnh hưởng của các xung điện đến hệ thống điện và thiết bị.
Vì vậy, nếu công trình chỉ có chống sét trực tiếp, các thiết bị điện tử bên trong vẫn có thể chịu ảnh hưởng của sét lan truyền.
Ngược lại, chỉ sử dụng thiết bị chống sét lan truyền cũng không đồng nghĩa với việc công trình đã có hệ thống chống sét trực tiếp.
Hai giải pháp có thể được xem là hai lớp bảo vệ bổ sung cho nhau.
Phần so sánh chi tiết giữa hai loại này sẽ được trình bày riêng trong bài:
“Chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền khác nhau thế nào?”
IX. Nên chọn hệ thống chống sét nào cho công trình?
Không nên chọn hệ thống chỉ dựa vào tên thiết bị hoặc giá thành.
Trước khi lựa chọn, cần xem xét ít nhất:
- Công trình là nhà ở, nhà xưởng, trang trại hay loại công trình khác.
- Chiều cao và quy mô công trình.
- Hình dạng và kết cấu mái.
- Hệ thống điện hiện có.
- Các thiết bị điện, điện tử cần bảo vệ.
- Điều kiện hệ thống tiếp địa.
- Công trình có hệ thống điện mặt trời hay không.
- Các đường dây điện hoặc tín hiệu đi vào công trình.
Với công trình nhỏ, phương án có thể tương đối đơn giản.
Với nhà xưởng, kho, trang trại hoặc công trình có nhiều thiết bị điện, cần khảo sát thực tế để xác định phương án phù hợp.
X. Kết luận
Có thể hiểu đơn giản rằng hệ thống chống sét không chỉ có một loại duy nhất.
Hai nhóm bảo vệ quan trọng nhất là:
1. Chống sét trực tiếp
Bảo vệ công trình trước nguy cơ sét đánh trực tiếp bằng hệ thống thu sét, dẫn sét và tiếp địa.
2. Chống sét lan truyền
Giúp hạn chế ảnh hưởng của xung điện do sét lan truyền đến hệ thống điện và thiết bị bên trong.
Từ hai nhóm này, phương án cụ thể sẽ thay đổi tùy theo từng công trình.
Nhà ở, nhà xưởng, trang trại, kho hàng hay công trình có điện năng lượng mặt trời đều có thể cần những cách tiếp cận khác nhau.
Vì vậy, thay vì chỉ hỏi “nên dùng loại chống sét nào?”, nên bắt đầu bằng câu hỏi:
“Công trình của tôi đang cần bảo vệ những gì và nguy cơ sét có thể đi vào từ đâu?”
Đó mới là cơ sở để lựa chọn một hệ thống chống sét phù hợp.