Trang trại và các công trình ngoài trời có một điểm khác rất rõ so với nhà ở hoặc nhà xưởng:
Không gian rộng, nhiều khu vực nằm tách nhau và một phần thiết bị nằm trực tiếp ngoài trời.
Một trang trại có thể chỉ có một nhà kho nhỏ, nhưng bên ngoài lại có hệ thống bơm, chuồng trại, camera, tủ điện, máy móc, đường dây điện kéo dài hàng trăm mét hoặc hệ thống điện năng lượng mặt trời.
Vì vậy, chống sét cho trang trại không nên chỉ tập trung vào một mái nhà.
Điều cần quan tâm là toàn bộ khu vực cần bảo vệ, các công trình nằm trong khu đất và những đường điện, tín hiệu kết nối giữa chúng.
I. Trang trại và công trình ngoài trời có cần chống sét không?
Có thể cần, và nhiều trường hợp đáng được xem xét nghiêm túc.
Một trang trại nằm trên khu đất rộng, tương đối trống trải thường có điều kiện khác hẳn một căn nhà nằm giữa khu dân cư.
Ngoài ra, trong khu vực trang trại thường có nhiều thiết bị nằm ngoài trời và các tuyến điện kéo dài giữa nhiều khu vực. Khi sét tác động, rủi ro không chỉ nằm ở việc công trình bị đánh trực tiếp mà còn có thể liên quan đến các đường điện và tín hiệu kết nối.
TCVN 9385:2012 yêu cầu khi thiết kế hệ thống chống sét phải xem xét các điều kiện thực tế của từng công trình. Tiêu chuẩn cũng đặc biệt lưu ý những công trình đứng độc lập hoặc có đặc điểm làm tăng mức độ phơi nhiễm với sét. (thuvienphapluat.vn)
Vì vậy, không nên chỉ hỏi:
“Trang trại có cần lắp kim thu sét không?”
Mà nên hỏi:
“Trong toàn bộ khu vực này, những vị trí và thiết bị nào cần được bảo vệ?”
II. Trang trại khác nhà ở ở điểm nào?
Một căn nhà thường tập trung người và thiết bị trong một công trình.
Trang trại thì có thể có nhiều khu vực riêng:
- Nhà ở
- Nhà kho
- Chuồng trại
- Nhà máy bơm
- Khu chăn nuôi
- Khu trồng trọt
- Nhà điều hành
- Khu máy móc
- Camera
- Hệ thống điện mặt trời
- Các tủ điện ngoài trời
Những khu vực này có thể cách nhau khá xa.
Một hệ thống chống sét chỉ bảo vệ tốt một căn nhà chính không có nghĩa toàn bộ khu đất đã được bảo vệ.
Đây là lý do với trang trại, việc khảo sát mặt bằng tổng thể thường quan trọng hơn việc chỉ nhìn vào một công trình riêng lẻ.
III. Những khu vực nào trong trang trại cần đặc biệt quan tâm?
1. Nhà ở hoặc nhà điều hành
Nếu có người thường xuyên sinh hoạt và làm việc, yếu tố an toàn con người phải được đặt lên trước.
2. Nhà kho và chuồng trại
Đây là những công trình có thể có mái rộng, kết cấu kim loại hoặc đứng tương đối độc lập.
Nếu khu vực xung quanh trống trải, cần đánh giá kỹ hơn nguy cơ sét.
3. Khu vực có máy bơm và động cơ
Máy bơm, động cơ và thiết bị điều khiển có thể được đặt cách xa nhà chính.
Đường điện kéo từ tủ điện đến khu vực này có thể khá dài, vì vậy việc bảo vệ không nên chỉ tập trung vào tủ điện trong nhà.
4. Camera và thiết bị ngoài trời
Camera, bộ phát mạng, cảm biến hoặc thiết bị giám sát thường được đặt ở những vị trí cao hoặc ngoài trời.
Các thiết bị này có thể kết nối với hệ thống điện và mạng truyền thông của công trình.
5. Hệ thống điện năng lượng mặt trời
Tấm pin, inverter, dây DC và các thiết bị liên quan tạo thêm nhiều điểm cần được xem xét trong bài toán chống sét.
Nếu trang trại sử dụng điện mặt trời cho bơm nước hoặc sinh hoạt, nên đánh giá cả phần chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền.
IV. Hệ thống chống sét cho trang trại gồm những gì?
Không có một cấu hình cố định cho mọi trang trại.
Nhưng về cơ bản, cần xem xét các phần:
Phần thu sét có thể sử dụng kim, dây hoặc lưới tùy hình dạng công trình và khu vực cần bảo vệ.
Phần tiếp địa cũng phải được thiết kế theo điều kiện đất và cấu hình thực tế của công trình.
Còn với các thiết bị điện tử, cần xem xét thêm giải pháp chống sét lan truyền phù hợp.
V. Có phải chỉ cần một cây kim ở nhà chính là đủ?
Không.
Đây là sai lầm khá dễ gặp ở các công trình rộng.
Ví dụ một trang trại có:
Nhà ở → nhà kho → khu bơm → chuồng trại → camera ngoài vườn
Nếu chỉ bảo vệ riêng nhà ở thì những khu vực còn lại vẫn phải được xem xét.
TCVN 9385:2012 yêu cầu toàn bộ công trình phải được bảo vệ bằng một hệ thống chống sét kết nối hoàn chỉnh; khi công trình có nhiều khối hoặc mặt bằng phức tạp, hệ thống thu sét, dây xuống và tiếp địa cần được bố trí phù hợp với hình dạng tổng thể. (thuvienphapluat.vn)
Với một khu trang trại có nhiều công trình tách biệt, cần đánh giá từng khu vực và mối liên hệ giữa các khu vực, thay vì mặc định một điểm thu sét có thể bảo vệ cả khu đất.
VI. Công trình ngoài trời có phải càng cao càng nguy hiểm?
Không nên đánh giá chỉ bằng chiều cao.
Một thiết bị hoặc công trình thấp nhưng đứng riêng giữa khu đất rộng vẫn có thể cần được xem xét.
Ngược lại, một công trình nằm trong khu vực có nhiều công trình và vật thể xung quanh lại có điều kiện khác.
Đặc điểm cần quan tâm gồm:
- Vị trí công trình
- Mức độ trống trải
- Chiều cao
- Diện tích khu vực
- Công trình xung quanh
- Thiết bị ngoài trời
- Các đường dây điện và tín hiệu
- Mức độ quan trọng của thiết bị
IEC 62305-2:2024 hiện cũng đưa yếu tố rủi ro do sét đối với người ở khu vực ngoài trời vào phương pháp đánh giá rủi ro. Điều này đặc biệt đáng chú ý với các khu trang trại, khu sản xuất hoặc công trình có người thường xuyên làm việc ngoài trời. (webstore.iec.ch)
VII. Người làm việc ngoài trời có cần được quan tâm khi thiết kế chống sét?
Có.
Đây là điểm khác khá rõ giữa trang trại và một căn nhà thông thường.
Người có thể làm việc ngoài trời tại:
- Đồng ruộng
- Khu chăn nuôi
- Khu tưới tiêu
- Khu máy bơm
- Khu nhà kính
- Khu vực sửa chữa
- Khu vực kho bãi
Khi có giông sét, nguy cơ đối với con người không chỉ đến từ việc công trình bị đánh trực tiếp.
Các khu vực ngoài trời cũng có thể cần được đưa vào quá trình đánh giá rủi ro. IEC 62305-2:2024 đã bổ sung việc xem xét rủi ro sét trực tiếp đối với con người ở khu vực ngoài trời. (webstore.iec.ch)
Điều này càng đáng chú ý với những trang trại có nhiều người làm việc ngoài trời trong thời gian dài.
VIII. Đường điện kéo xa trong trang trại có vấn đề gì?
Đây là một điểm rất hay bị bỏ qua.
Giả sử tủ điện chính nằm gần nhà ở, nhưng máy bơm nằm cách đó 100–200 m.
Giữa hai khu vực là một tuyến cáp điện dài.
Nếu khu vực gần máy bơm chịu ảnh hưởng của sét hoặc xuất hiện xung điện, thiết bị phía bên kia đường dây cũng có thể bị ảnh hưởng.
Vì vậy, với trang trại rộng, không nên chỉ bảo vệ tủ điện chính rồi bỏ qua các tủ điện và thiết bị ở cuối đường dây.
Cần xem xét cả:
- Tủ điện tổng
- Tủ điện phụ
- Máy bơm
- Động cơ
- Camera
- Thiết bị điều khiển
- Các đường tín hiệu
Đặc biệt, các tuyến cáp đi xa giữa những khu vực khác nhau là một lý do khiến việc chống sét lan truyền cần được xem xét kỹ hơn.
IX. Trang trại có cần SPD không?
Nhiều trường hợp là có.
Nếu trang trại có các thiết bị như:
- Máy bơm
- Inverter
- Camera
- Bộ điều khiển
- Cảm biến
- Thiết bị mạng
- Điện mặt trời
thì việc chỉ lắp kim thu sét trên mái là chưa đủ để bảo vệ toàn bộ thiết bị.
SPD có nhiệm vụ hạn chế các xung quá điện áp trên hệ thống điện. Với các hệ thống có đường điện kéo dài giữa nhiều khu vực, việc bố trí SPD cũng cần được xem xét theo vị trí của thiết bị và cấu hình hệ thống.
Bài riêng về SPD:
Thiết bị chống sét lan truyền SPD là gì?
Không nên hiểu đơn giản là:
“Trang trại có một SPD là đủ.”
Cần xem SPD đó đang bảo vệ đường điện nào và thiết bị nào.
X. Trang trại có điện mặt trời cần chú ý gì?
Đây là một trường hợp rất đáng quan tâm.
Điện mặt trời có thể được sử dụng cho:
- Bơm tưới
- Nhà ở
- Chuồng trại
- Kho
- Hệ thống chiếu sáng
- Thiết bị giám sát
Ngoài tấm pin nằm ngoài trời, hệ thống còn có:
- Dây DC
- Inverter
- Dây AC
- Tủ điện
- Thiết bị giám sát
Các tuyến dây này có thể chạy qua những khu vực khác nhau của trang trại.
Vì vậy, phương án chống sét cần xem xét toàn bộ hệ thống, thay vì chỉ nhìn vào vị trí đặt tấm pin.
IEC cũng có các tiêu chuẩn riêng cho SPD trong hệ thống điện mặt trời, nên phía DC và AC không nên được xử lý như hai đường điện hoàn toàn giống nhau. (webstore.iec.ch)
XI. Hệ thống tiếp địa cho trang trại nên bố trí thế nào?
Không có một công thức chung kiểu:
“Trang trại thì cứ đóng X cây cọc.”
Vì điều kiện đất và mặt bằng mỗi nơi khác nhau.
Có thể phải xem xét:
- Cọc tiếp địa
- Dây hoặc băng tiếp địa
- Vòng tiếp địa
- Các điện cực bổ sung
- Khoảng cách giữa các điện cực
- Mối nối
- Điều kiện đất
Với trang trại có nhiều công trình tách biệt, cũng cần xem xét cách liên kết các hệ thống với nhau.
Phần này đặc biệt quan trọng nếu nhà ở, nhà kho, máy bơm và hệ thống điện mặt trời sử dụng chung hoặc có liên kết về điện.
Bài trước đã giải thích sâu hơn về vấn đề này:
Hệ thống tiếp địa chống sét là gì?
XII. Có cần đo điện trở tiếp địa cho trang trại không?
Có.
Nếu đã có hệ thống chống sét và tiếp địa, cần kiểm tra thực tế thay vì chỉ dựa vào số lượng cọc hoặc hồ sơ thi công cũ.
TCVN 9385:2012 yêu cầu việc kiểm tra hệ thống chống sét bao gồm đo và ghi nhận các giá trị điện trở nối đất, đồng thời theo dõi sự thay đổi của hệ thống qua thời gian. (thuvienphapluat.vn)
Với trang trại, điều này càng đáng chú ý vì:
- Môi trường ngoài trời
- Đất có thể thay đổi theo mùa
- Hệ thống có thể nằm cách xa khu nhà chính
- Cọc và mối nối có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường
- Công trình có thể mở rộng theo thời gian
Nếu cần tham khảo mốc điện trở cho hệ thống chống sét, có thể xem bài:
Điện trở tiếp địa chống sét bao nhiêu là đạt?
XIII. Những sai lầm thường gặp khi làm chống sét cho trang trại
1. Chỉ bảo vệ nhà chính
Trong khi máy bơm, kho, chuồng trại và camera lại nằm ngoài khu vực đó.
2. Nghĩ rằng có cây cao gần trang trại là đã đủ
Cây cao không phải là một hệ thống chống sét được thiết kế cho công trình.
3. Chỉ quan tâm đến kim thu sét
Trong khi dây dẫn và tiếp địa mới là phần tiếp theo quyết định đường đi của dòng sét.
4. Chỉ bảo vệ tủ điện tổng
Các tủ điện ở xa và thiết bị cuối đường dây vẫn có thể cần được xem xét.
5. Có điện mặt trời nhưng không đánh giá lại hệ thống
Khi lắp thêm điện mặt trời, cấu hình điện và các đường dây của trang trại đã thay đổi.
6. Không kiểm tra lại hệ thống sau nhiều năm
Trang trại có thể thay đổi rất nhiều theo thời gian: thêm nhà kho, thêm máy bơm, mở rộng chuồng trại hoặc lắp thêm camera.
XIV. Khi nào nên khảo sát lại hệ thống chống sét của trang trại?
Nên xem xét khảo sát khi:
- Trang trại mới xây
- Xây thêm nhà kho hoặc chuồng trại
- Lắp thêm điện mặt trời
- Thêm máy bơm hoặc thiết bị điện
- Kéo thêm đường điện sang khu vực mới
- Thiết bị thường xuyên lỗi sau mưa giông
- Hệ thống chống sét đã lâu chưa kiểm tra
- Không còn hồ sơ về hệ thống tiếp địa hiện có
Đặc biệt, nếu trang trại đã được mở rộng nhiều lần, không nên mặc định hệ thống cũ vẫn bao phủ được toàn bộ khu vực mới.
XV. Một hệ thống chống sét cho trang trại nên được nhìn như thế nào?
Có thể hình dung đơn giản:
Nhìn theo cách này sẽ dễ thấy tại sao không thể giải quyết chống sét cho một trang trại chỉ bằng một cây kim trên mái nhà chính.
XVI. Kết luận
Chống sét cho trang trại và công trình ngoài trời phức tạp hơn ở chỗ không gian bảo vệ thường rộng và các thiết bị được phân bố ở nhiều vị trí khác nhau.
Một phương án phù hợp cần xem xét:
Khu vực cần bảo vệ → thu sét → dẫn sét → tiếp địa → chống sét lan truyền → các đường điện và tín hiệu giữa các khu vực.
Đặc biệt với trang trại có nhà kho, máy bơm, camera, thiết bị điều khiển hoặc điện năng lượng mặt trời, không nên chỉ tập trung vào một công trình chính.
Điều quan trọng nhất là khảo sát toàn bộ mặt bằng và các thiết bị đang sử dụng, sau đó mới xác định cần bảo vệ những khu vực nào và dùng giải pháp gì.
Nếu trang trại đã có hệ thống chống sét nhưng thường xuyên gặp sự cố thiết bị sau mưa giông, hoặc vừa mở rộng thêm nhiều khu vực, nên kiểm tra lại toàn bộ hệ thống thay vì chỉ thay thiết bị bị hỏng.