Chống sét cho nhà xưởng cần những gì?

Nhà xưởng không giống một căn nhà thông thường.

Diện tích mái có thể rất lớn, kết cấu thép chạy khắp công trình, bên trong có máy móc, tủ điện, biến tần, PLC, camera, hệ thống điều khiển… Trong khi đó, nhiều nhà xưởng lại nằm trên khu đất rộng và khá trống trải.

Vì vậy, chống sét cho nhà xưởng không nên hiểu đơn giản là dựng vài cây kim trên mái rồi nối xuống đất.

Một hệ thống phù hợp thường phải xem xét đồng thời phần thu sét, dây dẫn sét, hệ thống tiếp địa và bảo vệ chống sét lan truyền cho thiết bị bên trong. Với những mái có diện tích lớn, giải pháp thu sét có thể sử dụng dây hoặc lưới thu sét thay vì chỉ dùng kim đơn. TCVN 9385:2012 cũng có hướng dẫn riêng cho công trình mái bằng diện tích lớn và các công trình có mặt bằng rộng, hình khối phức tạp.

I. Chống sét cho nhà xưởng gồm những gì?

Nếu nhìn theo cách đơn giản nhất, một hệ thống chống sét cho nhà xưởng có thể chia thành các phần chính:

Bốn phần này có vai trò khác nhau nhưng phải được tính đến trong cùng một bài toán.

Thu sét xử lý phần sét đánh vào công trình.

Dẫn sét tạo đường đi cho dòng sét.

Tiếp địa tiếp nhận và phân tán dòng điện vào đất.

Chống sét lan truyền giúp giảm tác động của các xung quá điện áp lên hệ thống điện và thiết bị bên trong.

II. Phần thu sét cho nhà xưởng cần những gì?

Nhà xưởng thường có mái rộng nên không phải lúc nào cũng chỉ dùng một kim thu sét.

Tùy hình dạng và kích thước công trình, phần thu sét có thể sử dụng:

• Kim thu sét
• Dây thu sét
• Lưới thu sét
• Kết hợp nhiều kim và dây thu sét

TCVN 9385:2012 cho phép sử dụng kim, lưới hoặc kết hợp cả hai. Với công trình mái bằng diện tích lớn, lưới thu sét thường được sử dụng; với công trình có mặt bằng rộng và hình khối phức tạp, hệ thống thu sét phải được bố trí theo cấu trúc thực tế của công trình.

Đây là lý do không nên lấy một mẫu chống sét của nhà xưởng này rồi áp nguyên sang nhà xưởng khác.

III. Vì sao nhà xưởng mái lớn thường cần quan tâm đến lưới thu sét?

Hãy thử hình dung một nhà xưởng có mái rộng hàng nghìn mét vuông.

Nếu chỉ đặt một cây kim ở một góc, không thể mặc định rằng toàn bộ mái nhà đã nằm trong vùng bảo vệ.

Với mái lớn, hệ thống thu sét có thể được bố trí thành dây hoặc lưới trên mái, kết hợp với các điểm thu sét phù hợp.

TCVN 9385:2012 có hướng dẫn đối với mái bằng diện tích lớn và nêu cấu hình lưới thu sét; với các mái rộng, việc bố trí dây thu sét cần được tính toán theo kích thước và hình dạng công trình.

Nói đơn giản:

Nhà xưởng càng rộng thì càng không nên nghĩ theo kiểu “một cây kim là đủ”.

IV. Dây dẫn sét cho nhà xưởng cần như thế nào?

Sau khi dòng sét được tiếp nhận ở phần mái, nó phải có đường đi xuống.

Đó là nhiệm vụ của dây dẫn sét.

Nhà xưởng có thể cần nhiều đường dẫn sét, tùy kích thước, hình dạng và phương án thiết kế.

Các dây dẫn này phải được bố trí để tạo đường đi phù hợp cho dòng sét từ mái xuống hệ thống tiếp địa.

Không chỉ số lượng dây xuống, mà cách đi dây, vị trí và liên kết với phần thu sét và tiếp địa đều cần được xem xét.

TCVN 9385:2012 quy định hệ thống chống sét của các công trình lớn và phức tạp phải có đầy đủ phần thu sét, dây xuống và tiếp địa, đồng thời các bộ phận của hệ thống phải được liên kết với nhau.

V. Nhà xưởng có khung thép thì có cần chống sét riêng không?

Có thể cần, và đây là chỗ không nên tự suy đoán.

Nhà xưởng thường sử dụng kết cấu thép, mái tôn, cột thép và nhiều bộ phận kim loại.

Một số kết cấu kim loại của công trình có thể được tận dụng như một phần của hệ thống chống sét nếu đáp ứng các điều kiện kỹ thuật phù hợp. TCVN 9385:2012 cũng đề cập việc kết nối phần thu sét với kết cấu thép của công trình trong những trường hợp thích hợp.

Nhưng điều đó không có nghĩa cứ có khung thép là nhà xưởng tự động có chống sét.

Cần biết:

• Kết cấu nào thực sự tham gia hệ thống
• Các mối liên kết có liên tục về điện hay không
• Có cần bổ sung dây dẫn hay không
• Các bộ phận kim loại khác có cần liên kết hay không

Đây là việc phải kiểm tra trên công trình thực tế.

VI. Hệ thống tiếp địa cho nhà xưởng cần những gì?

Phần này cực kỳ quan trọng.

Dòng sét sau khi được dẫn xuống phải được đưa vào hệ thống tiếp địa.

Hệ thống tiếp địa có thể bao gồm:

• Cọc tiếp địa
• Dây hoặc băng tiếp địa
• Vòng tiếp địa
• Lưới tiếp địa
• Các điện cực khác phù hợp với công trình

Nhà xưởng diện tích lớn thường có nhiều vị trí cần liên kết nên cấu hình tiếp địa có thể phức tạp hơn nhà ở.

Và cũng giống Bài 08, đừng đánh giá tiếp địa chỉ bằng số lượng cọc.

Đất, điện cực, dây liên kết và các mối nối đều ảnh hưởng đến kết quả thực tế.

Bài riêng về phần này:

Hệ thống tiếp địa chống sét là gì?

VII. Nhà xưởng cần đo điện trở tiếp địa không?

Có.

Đây là một trong những phần quan trọng khi kiểm tra hệ thống.

TCVN 9385:2012 quy định phải kiểm tra hệ thống chống sét và đo, ghi nhận các giá trị liên quan đến điện trở nối đất. Với hệ thống chống sét, mốc 10Ω là một giá trị quan trọng được tiêu chuẩn đề cập.

Tuy nhiên, không nên hiểu:

“Đo dưới 10Ω là xong.”

Vẫn phải xem:

• Dây dẫn có liên tục không
• Mối nối có tốt không
• Điện cực có bị ăn mòn không
• Hệ thống có thay đổi theo thời gian không
• Công trình có cải tạo hay mở rộng không

Bài trước đã phân tích phần này khá kỹ:

Điện trở tiếp địa chống sét bao nhiêu là đạt?

VIII. Nhà xưởng có cần chống sét lan truyền không?

Rất đáng để xem xét.

Đây là khác biệt lớn giữa chống sét cho công trình và bảo vệ thiết bị bên trong.

Một nhà xưởng có thể có:

• Tủ điện
• PLC
• Biến tần
• Máy móc tự động
• Cảm biến
• Camera
• Thiết bị mạng
• Hệ thống điều khiển
• Thiết bị đo

Ngay cả khi hệ thống chống sét trực tiếp đã được thực hiện, các thiết bị điện tử bên trong vẫn có thể chịu ảnh hưởng từ xung quá điện áp.

Khi đó cần xem xét SPD và các biện pháp bảo vệ chống sét lan truyền phù hợp với hệ thống điện và tín hiệu của nhà xưởng.

Bài này đã được tách riêng:

Thiết bị chống sét lan truyền SPD là gì?

IX. Có phải tủ điện tổng lắp một SPD là đủ?

Không nên mặc định như vậy.

Nhà xưởng thường có nhiều cấp phân phối điện:

Tủ điện tổng → tủ phân phối → tủ máy → thiết bị

Nếu toàn bộ công trình có nhiều đường điện và thiết bị nhạy cảm, việc bảo vệ có thể cần nhiều cấp SPD phối hợp với nhau.

Vị trí và loại SPD phụ thuộc vào cấu hình thực tế của hệ thống.

Vì vậy, không nên mua một SPD rồi chọn đại một vị trí trong tủ điện để lắp.

Phải xem nó đang bảo vệ phần nào của hệ thống và thiết bị nào phía sau.

X. Nhà xưởng có hệ thống điện mặt trời thì sao?

Đây là trường hợp cần đặc biệt chú ý.

Một nhà xưởng có điện mặt trời có thể đồng thời có:

• Tấm pin trên mái
• Khung kim loại
• Dây DC
• Inverter
• Dây AC
• Tủ điện
• Thiết bị giám sát

Khi đó, chống sét không còn là câu chuyện chỉ của mái nhà xưởng.

Cần xem xét cả:

• Hệ thống chống sét trực tiếp
• Tiếp địa
• Chống sét lan truyền phía DC
• Chống sét lan truyền phía AC
• Các đường tín hiệu nếu có

Không nên lấy cấu hình của một hệ thống điện mặt trời khác rồi áp nguyên vào nhà xưởng của mình.

XI. Nhà xưởng có nhiều khối nhà thì xử lý thế nào?

Đây là tình huống khá phổ biến.

Ví dụ một khu nhà máy có:

• Nhà xưởng chính
• Kho
• Nhà bảo vệ
• Khu văn phòng
• Khu máy phụ
• Các mái che riêng

Các khối có thể khác nhau về chiều cao, hình dạng và khoảng cách.

Không nên coi toàn bộ khu vực như một mái nhà duy nhất.

TCVN 9385:2012 có hướng dẫn riêng cho các công trình có mặt bằng rộng và hình khối phức tạp; hệ thống cần bao gồm đầy đủ phần thu sét, dây xuống và tiếp địa, với các bộ phận được đấu nối phù hợp.

Vì vậy, nhà xưởng càng nhiều khối thì càng cần khảo sát trước khi thiết kế.

XII. Những vị trí nào trong nhà xưởng cần đặc biệt quan tâm?

Không chỉ mái chính.

Cần chú ý cả những vị trí:

• Cao hơn mái
• Nhô khỏi mái
• Có thiết bị kim loại
• Có hệ thống điện ngoài trời
• Có camera
• Có thiết bị điều khiển
• Có đường dây đi sang khu vực khác
• Có thiết bị đặt ngoài trời

Một lỗi khá phổ biến là chỉ nhìn phần mái chính mà quên các công trình phụ hoặc thiết bị nhô cao.

Trong công trình có mặt bằng rộng và nhiều khối khác nhau, những phần cao thấp khác nhau phải được xem xét trong phương án bảo vệ.

XIII. Có phải nhà xưởng nào cũng dùng cùng một hệ thống chống sét?

Không.

Đây là lý do tao không đưa một “combo chống sét nhà xưởng” cố định vào bài này.

Hai nhà xưởng có thể khác nhau hoàn toàn về:

• Diện tích
• Chiều cao
• Hình dạng mái
• Vị trí công trình
• Kết cấu thép
• Điều kiện đất
• Thiết bị bên trong
• Hệ thống điện
• Hệ thống điện mặt trời
• Mức độ quan trọng của sản xuất

Một xưởng nhỏ và một nhà máy lớn không thể mặc định dùng cùng một cấu hình.

XIV. Khi nào nhà xưởng nên khảo sát lại hệ thống chống sét?

Không chỉ công trình mới xây mới cần khảo sát.

Nhà xưởng đang hoạt động cũng nên xem xét lại khi:

1. Hệ thống chống sét đã lâu chưa kiểm tra

Đặc biệt nếu không còn hồ sơ thiết kế hoặc hồ sơ đo kiểm trước đây.

2. Nhà xưởng vừa mở rộng

Thêm mái, thêm nhà kho hoặc thêm một khu vực mới có thể làm thay đổi phạm vi bảo vệ.

3. Lắp thêm hệ thống điện mặt trời

Khi đó cần đánh giá lại cả phần mái, tiếp địa và bảo vệ thiết bị.

4. Thay đổi hệ thống điện hoặc thiết bị

Thêm máy móc, biến tần, PLC hoặc hệ thống điều khiển có thể làm nhu cầu bảo vệ chống sét lan truyền thay đổi.

5. Đã từng xảy ra sự cố sau mưa giông

Ví dụ thiết bị điều khiển, camera, biến tần hoặc thiết bị điện tử bị lỗi sau giông sét.

Đây là lúc nên kiểm tra lại toàn bộ hệ thống thay vì chỉ thay thiết bị bị hỏng.

XV. Nhà xưởng cần chuẩn bị những gì trước khi làm chống sét?

Nếu đang chuẩn bị xây mới hoặc cải tạo, có vài thông tin rất hữu ích để khảo sát trước:

Có được những thông tin này thì việc xác định phương án chống sét sẽ rõ ràng hơn rất nhiều.

XVI. Kết luận

Chống sét cho nhà xưởng không phải chỉ là lắp vài cây kim trên mái.

Một hệ thống phù hợp thường cần xem xét đồng bộ:

Thu sét → dẫn sét → tiếp địa → chống sét lan truyền

Trong đó, cách bố trí phần thu sét phải phù hợp với diện tích và hình dạng mái; dây dẫn phải tạo đường đi phù hợp cho dòng sét; hệ thống tiếp địa phải được kiểm tra; còn các tủ điện, máy móc và thiết bị điện tử bên trong cần được đánh giá về nguy cơ xung quá điện áp.

Với nhà xưởng lớn, nhiều khối hoặc có hệ thống điện mặt trời, càng không nên áp dụng một cấu hình chống sét cố định theo kinh nghiệm.

Khảo sát đúng công trình trước, sau đó mới chọn giải pháp sẽ hợp lý hơn nhiều so với mua thiết bị rồi tìm cách lắp.

Nếu nhà xưởng của bạn đang có hệ thống chống sét nhưng đã lâu chưa kiểm tra, hoặc đang chuẩn bị xây mới/mở rộng, việc đầu tiên nên làm là đánh giá lại phạm vi bảo vệ, hệ thống tiếp địa và các thiết bị điện cần được bảo vệ.