Hệ thống chống sét gồm những gì?
Khi nói đến chống sét, nhiều người thường nghĩ đơn giản rằng chỉ cần lắp một kim thu sét trên mái nhà là đủ.
Thực tế không phải vậy.
Một hệ thống chống sét hoàn chỉnh gồm nhiều bộ phận làm việc cùng nhau: thu sét, dẫn dòng sét xuống đất, tiếp địa và bảo vệ thiết bị điện trước sét lan truyền.
Mỗi bộ phận có một nhiệm vụ khác nhau. Nếu thiếu hoặc bố trí không phù hợp, khả năng bảo vệ công trình và thiết bị điện có thể không đạt như mong muốn.
Vậy hệ thống chống sét gồm những gì, từng bộ phận có tác dụng ra sao và chúng liên kết với nhau như thế nào?
I. Hệ thống chống sét gồm những bộ phận nào?
Tùy loại công trình và phương án thiết kế, một hệ thống chống sét có thể có cấu tạo khác nhau. Tuy nhiên, về cơ bản sẽ xoay quanh các nhóm chính sau:
- Bộ phận thu sét – tiếp nhận hoặc tạo vùng bảo vệ cho công trình.
- Dây dẫn sét, dây thoát sét – dẫn dòng sét từ phía trên công trình xuống hệ thống tiếp địa.
- Hệ thống tiếp địa – đưa dòng điện sét xuống đất và phân tán vào đất.
- Các bộ phận liên kết, kết nối – giúp các phần của hệ thống được nối với nhau chắc chắn và liên tục.
- Thiết bị chống sét lan truyền SPD – giúp hạn chế xung điện do sét lan truyền theo đường điện, bảo vệ thiết bị bên trong công trình.
Có thể hiểu đơn giản:
Thu sét → Dẫn sét → Tiếp địa → Bảo vệ thiết bị điện bằng SPD
Đây là cách nhìn dễ hiểu nhất về một hệ thống chống sét.
II. Bộ phận thu sét là gì?
Bộ phận thu sét nằm ở phía trên công trình và có nhiệm vụ tạo ra vùng bảo vệ phù hợp cho khu vực cần bảo vệ.
Một số công trình sử dụng kim thu sét, trong khi các công trình khác có thể sử dụng hệ thống dây hoặc lưới thu sét tùy theo thiết kế.
1. Kim thu sét
Kim thu sét thường được lắp ở vị trí cao của công trình, chẳng hạn như mái nhà, mái nhà xưởng hoặc các vị trí được tính toán trong phương án chống sét.
Nhiệm vụ của nó không phải là “chặn” sét theo nghĩa thông thường.
Nó là một phần của hệ thống thu sét, giúp dòng sét được tiếp nhận và dẫn theo đường dẫn đã được thiết kế xuống hệ thống tiếp địa.
Kim thu sét LIVA LAP-CX040T – Kim thu sét ESE
2. Không phải công trình nào cũng chỉ cần một cây kim
Với nhà ở nhỏ, giải pháp có thể khá đơn giản.
Nhưng với nhà xưởng, kho hàng, trang trại hoặc công trình có diện tích lớn, phạm vi cần bảo vệ rộng hơn. Khi đó, vị trí thu sét, số lượng bộ phận thu sét và cách bố trí cần được tính toán theo đặc điểm thực tế của công trình.
Vì vậy, không nên hiểu rằng:
Cứ lắp một cây kim thu sét thật cao là toàn bộ công trình sẽ được bảo vệ.
Đó chỉ là một phần của hệ thống.
III. Dây dẫn sét và dây thoát sét có nhiệm vụ gì?
Sau khi dòng sét được thu nhận, cần có một đường dẫn để đưa dòng điện này từ phía trên công trình xuống hệ thống tiếp địa.
Đây là nhiệm vụ của dây dẫn sét và dây thoát sét.
1. Dẫn dòng sét từ trên cao xuống đất
Có thể hình dung đơn giản:
Bộ phận thu sét → dây thoát sét → hệ thống tiếp địa
Dòng điện sét cần được dẫn theo một đường phù hợp xuống đất thay vì đi qua những phần không được thiết kế để chịu dòng điện này.
Vì vậy, dây thoát sét là một bộ phận rất quan trọng của hệ thống.
2. Vị trí và cách bố trí dây thoát sét rất quan trọng
Không chỉ cần có dây là đủ.
Đường dẫn sét cần được bố trí phù hợp với công trình, hạn chế những đường đi không cần thiết và phải đảm bảo sự liên kết với hệ thống tiếp địa.
Với nhà xưởng hoặc công trình lớn, việc bố trí dây thoát sét có thể phức tạp hơn nhiều so với nhà ở thông thường.
Phần này cần được xem xét dựa trên kết cấu và đặc điểm cụ thể của từng công trình.
IV. Hệ thống tiếp địa chống sét là gì?
Nếu bộ phận thu sét có nhiệm vụ tiếp nhận dòng sét, dây thoát sét có nhiệm vụ đưa dòng sét xuống, thì hệ thống tiếp địa là nơi tiếp nhận và phân tán dòng điện đó vào đất.
Đây là một phần rất quan trọng nhưng thường bị bỏ qua khi người dùng chỉ quan tâm đến kim thu sét.
Một hệ thống tiếp địa thường có các thành phần như:
- Cọc tiếp địa hoặc điện cực tiếp địa.
- Dây dẫn tiếp địa.
- Các mối nối và liên kết giữa các bộ phận.
- Các bộ phận kết nối hệ thống tiếp địa với đường thoát sét.
1. Cọc tiếp địa
Cọc tiếp địa được đóng hoặc bố trí trong đất để tạo thành phần điện cực tiếp xúc với đất.
Tùy công trình và điều kiện thực tế, hệ thống có thể sử dụng một hoặc nhiều điện cực tiếp địa được liên kết với nhau.
2. Dây và mối nối tiếp địa
Các cọc tiếp địa cần được liên kết với nhau và kết nối với hệ thống chống sét phía trên.
Nếu các mối nối không đảm bảo hoặc hệ thống bị đứt, ăn mòn hay xuống cấp, khả năng hoạt động của toàn bộ hệ thống có thể bị ảnh hưởng.
Đây cũng là lý do hệ thống chống sét không nên chỉ kiểm tra bằng mắt ở phần kim thu sét trên mái.
Phần tiếp địa nằm dưới đất mới là nơi rất khó quan sát nhưng lại có vai trò quan trọng trong việc đưa dòng điện sét xuống đất.
Lưu ý: Điện trở tiếp địa và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống cần được kiểm tra theo tiêu chuẩn, thiết kế và đặc điểm cụ thể của từng công trình. Nội dung này sẽ được phân tích riêng trong bài về hệ thống tiếp địa chống sét và điện trở tiếp địa.
V. Thiết bị chống sét lan truyền SPD là gì?
Đây là phần nhiều người dễ nhầm với hệ thống chống sét trực tiếp.
SPD là thiết bị chống sét lan truyền, có nhiệm vụ hạn chế xung điện quá áp có thể truyền theo đường điện hoặc các đường kết nối vào bên trong công trình.
Hiểu đơn giản:
- Hệ thống chống sét trực tiếp giúp thu và dẫn dòng sét xuống đất.
- SPD giúp bảo vệ hệ thống điện và thiết bị bên trong trước các xung điện do sét lan truyền.
Hai giải pháp này không thay thế cho nhau.
1. SPD giúp bảo vệ thiết bị điện
Khi xảy ra sét đánh hoặc hiện tượng quá áp do sét, xung điện có thể lan truyền theo hệ thống điện và tác động đến các thiết bị như:
- Tủ điện.
- Inverter.
- Thiết bị điều khiển.
- Camera.
- Máy tính.
- Thiết bị mạng.
- Các thiết bị điện tử khác.
SPD được sử dụng để hạn chế nguy cơ từ những xung điện này.
Đặc biệt với những công trình có nhiều thiết bị điện tử hoặc hệ thống điện năng lượng mặt trời, việc xem xét giải pháp chống sét lan truyền là rất quan trọng.
2. SPD không thay thế hệ thống chống sét trực tiếp
Đây là điểm cần nhớ.
Lắp SPD không có nghĩa là công trình đã có đầy đủ hệ thống chống sét.
Ngược lại, chỉ có hệ thống chống sét trực tiếp cũng chưa chắc đã bảo vệ tốt các thiết bị điện bên trong.
Một giải pháp bảo vệ phù hợp thường phải xem xét cả chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền, tùy theo đặc điểm của công trình.
VI. Các bộ phận của hệ thống chống sét liên kết với nhau như thế nào?
Có thể hình dung toàn bộ hệ thống bằng một chuỗi rất đơn giản:
Thu sét
↓
Dẫn dòng sét
↓
Tiếp địa
↓
Phân tán dòng điện xuống đất
Trong khi đó, SPD đảm nhiệm một nhiệm vụ khác: bảo vệ hệ thống điện và thiết bị bên trong trước các xung điện do sét lan truyền.
Như vậy, một hệ thống chống sét không phải là một thiết bị đơn lẻ.
Nó là một hệ thống gồm nhiều bộ phận liên kết với nhau.
Nếu một mắt xích gặp vấn đề, hiệu quả bảo vệ chung cũng có thể bị ảnh hưởng.
VII. Công trình nào cũng cần cấu hình chống sét giống nhau không?
Không.
Đây là điểm rất quan trọng khi thiết kế và lắp đặt hệ thống chống sét.
Một căn nhà phố, một nhà xưởng rộng hàng nghìn mét vuông, một trang trại ngoài trời hay một công trình có hệ thống điện mặt trời sẽ có những yêu cầu khác nhau.
Ví dụ:
Nhà ở:
Có thể cần giải pháp chống sét phù hợp với quy mô, kết cấu và hệ thống điện của căn nhà.
Nhà xưởng:
Phạm vi bảo vệ rộng hơn, có nhiều thiết bị điện, tủ điện và hệ thống dây dẫn nên cần xem xét tổng thể hơn.
Trang trại:
Có thể có nhiều khu vực ngoài trời, thiết bị điện, đường dây cấp điện và các kết cấu kim loại cần được xem xét trong phương án bảo vệ.
Công trình có điện năng lượng mặt trời:
Ngoài hệ thống chống sét cho công trình còn cần quan tâm đến nguy cơ xung điện ảnh hưởng đến tấm pin, inverter, tủ điện và đường dây của hệ thống điện mặt trời.
Do đó, không nên lấy một cấu hình chống sét của công trình này áp dụng nguyên xi cho công trình khác.
VIII. Nếu chỉ lắp kim thu sét thì có đủ không?
Không.
Kim thu sét chỉ là một phần của hệ thống.
Nếu có kim thu sét nhưng không có đường dẫn sét phù hợp, dòng điện sét không có đường đi được kiểm soát.
Nếu có đường dẫn nhưng hệ thống tiếp địa không đảm bảo, dòng điện cũng không được đưa xuống đất theo phương án mong muốn.
Và ngay cả khi hệ thống chống sét trực tiếp được thực hiện, các thiết bị điện bên trong công trình vẫn có thể chịu ảnh hưởng của sét lan truyền.
Vì vậy, khi đánh giá một hệ thống chống sét, không nên chỉ nhìn lên mái nhà và hỏi:
“Có kim thu sét chưa?”
Mà cần nhìn toàn bộ hệ thống:
Thu sét → Dẫn sét → Tiếp địa → Chống sét lan truyền
IX. Khi nào cần kiểm tra từng bộ phận của hệ thống chống sét?
Không nên chỉ kiểm tra hệ thống chống sét khi vừa thi công xong.
Trong quá trình sử dụng, hệ thống có thể chịu tác động của thời tiết, môi trường, ăn mòn, sửa chữa công trình hoặc thay đổi hệ thống điện.
Một số trường hợp nên kiểm tra lại gồm:
- Công trình đã sử dụng hệ thống chống sét trong thời gian dài.
- Có dấu hiệu ăn mòn hoặc hư hỏng dây dẫn.
- Nghi ngờ mối nối bị lỏng hoặc xuống cấp.
- Công trình vừa sửa chữa, cải tạo phần mái hoặc hệ thống điện.
- Vừa xảy ra sự cố liên quan đến sét.
- Thiết bị điện bị hỏng sau khi có giông sét.
- Điện trở tiếp địa đo được không còn đạt yêu cầu của thiết kế hoặc tiêu chuẩn áp dụng.
Việc kiểm tra cần xem xét cả phần trên mặt đất và hệ thống tiếp địa, thay vì chỉ kiểm tra kim thu sét.
X. Hệ thống chống sét cần được thiết kế theo từng công trình
Không có một bộ chống sét duy nhất phù hợp cho mọi công trình.
Phương án thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Quy mô và chiều cao công trình.
- Kết cấu mái và vật liệu xây dựng.
- Phạm vi cần bảo vệ.
- Hệ thống điện hiện có.
- Các thiết bị điện, điện tử bên trong.
- Điều kiện đất và hệ thống tiếp địa.
- Có hay không có hệ thống điện năng lượng mặt trời.
- Đặc điểm sử dụng của công trình.
Vì vậy, với những công trình như nhà xưởng, kho, trang trại hoặc công trình diện tích lớn, nên khảo sát thực tế trước khi lựa chọn phương án.
Điều quan trọng không phải là lắp thật nhiều thiết bị.
Điều quan trọng là các bộ phận của hệ thống phải được lựa chọn và liên kết thành một giải pháp phù hợp với công trình.
XI. Kết luận
Vậy hệ thống chống sét gồm những gì?
Về cơ bản, có thể hiểu hệ thống gồm các nhóm chính:
- Bộ phận thu sét – tiếp nhận sét và tạo vùng bảo vệ.
- Dây dẫn sét, dây thoát sét – đưa dòng sét xuống.
- Hệ thống tiếp địa – đưa và phân tán dòng điện vào đất.
- Các bộ phận liên kết – đảm bảo các phần của hệ thống được kết nối với nhau.
- SPD – giúp hạn chế xung điện do sét lan truyền và bảo vệ thiết bị điện.
Điểm quan trọng nhất là:
Chống sét không chỉ là lắp một cây kim trên mái nhà.
Một hệ thống chống sét cần được nhìn như một hệ thống hoàn chỉnh từ thu sét → dẫn sét → tiếp địa → bảo vệ thiết bị điện.
Nếu muốn hiểu sâu hơn từng thành phần, có thể tìm hiểu tiếp về chống sét trực tiếp, chống sét lan truyền, SPD, kim thu sét và hệ thống tiếp địa trong các bài chuyên sâu của Thiên Bách Electric.