Nhìn một công trình có lắp chống sét, thứ dễ thấy nhất thường là một cây kim nhô lên trên mái.
Từ đó cũng xuất hiện một câu hỏi rất phổ biến:
Kim thu sét có phải là thứ “hút” sét về phía công trình không? Kim càng cao thì có bảo vệ được càng nhiều không? Và chỉ cần lắp một cây kim trên mái là đủ chưa?
Thực tế, kim thu sét chỉ là một phần của hệ thống chống sét trực tiếp.
Nó có nhiệm vụ tạo ra vị trí thu sét được bố trí có chủ đích. Khi dòng sét tác động vào hệ thống, dòng điện sẽ được dẫn xuống qua dây dẫn sét và đưa vào hệ thống tiếp địa. Hệ thống thu sét, dây dẫn và tiếp địa vì vậy phải được xem xét đồng bộ, chứ không thể tách riêng từng bộ phận.
I. Kim thu sét là gì?
Kim thu sét là bộ phận thuộc hệ thống thu sét, thường được bố trí ở phần cao của công trình như mái nhà, mái nhà xưởng hoặc các vị trí cần bảo vệ.
Mục đích của nó không phải là làm cho sét biến mất, mà là tạo ra một điểm tiếp nhận dòng sét được kiểm soát, sau đó đưa dòng điện vào hệ thống dẫn sét và tiếp địa.
Nói dễ hiểu hơn:
Kim thu sét tạo ra một “điểm nhận sét” có chủ đích để dòng sét có đường đi xuống đất được chuẩn bị sẵn.
Hệ thống thu sét có thể được tạo thành từ kim, dây hoặc lưới dẫn điện bố trí trên phần cần bảo vệ. Với công trình lớn, không phải lúc nào chỉ một cây kim cũng đáp ứng được yêu cầu bảo vệ.
II. Kim thu sét có tác dụng gì?
1. Tạo vị trí thu sét
Khi bố trí hệ thống thu sét, mục tiêu là hạn chế khả năng dòng sét đi vào những vị trí không mong muốn của công trình.
Những phần như mái, góc, mép và các khu vực nhô cao của công trình cần được xem xét khi bố trí hệ thống thu sét. Với công trình phức tạp, có thể cần nhiều điểm thu hoặc kết hợp nhiều dạng phần tử thu sét.
2. Tạo đường đi có kiểm soát cho dòng sét
Kim thu sét không làm nhiệm vụ đưa dòng điện xuống đất.
Sau điểm thu sét là hệ thống dây dẫn sét. Dòng sét được đưa theo đường dẫn đã được thiết kế xuống phía dưới công trình rồi kết nối với hệ thống tiếp địa.
3. Giảm nguy cơ sét đi vào những vị trí dễ gây hư hỏng
Mục đích cuối cùng của hệ thống không phải là “giữ sét trên cây kim”, mà là kiểm soát đường đi của dòng sét để giảm nguy cơ gây hư hỏng vật lý cho công trình.
Đó là lý do một hệ thống chống sét cần được nhìn như một hệ thống hoàn chỉnh, thay vì chỉ quan tâm đến riêng cây kim trên mái.
III. Kim thu sét hoạt động như thế nào?
Có thể hình dung đường đi của dòng sét qua bốn phần:
Như vậy, kim thu sét chỉ là điểm đầu của đường dẫn.
Nếu phía dưới không có dây dẫn sét và hệ thống tiếp địa phù hợp thì cây kim đó không thể tự mình hoàn thành nhiệm vụ chống sét.
IV. Kim thu sét có phải là “kim hút sét” không?
Đây là cách gọi rất phổ biến nhưng dễ gây hiểu nhầm.
Kim thu sét không phải một thiết bị có thể chủ động “gọi” sét từ xa về phía công trình.
Nó cũng không thể làm cho một khu vực trở thành nơi “không có sét”.
Điều mà hệ thống thu sét làm là tạo ra những điểm tiếp nhận được bố trí theo thiết kế, từ đó kiểm soát tốt hơn đường đi của dòng sét khi công trình bị tác động. Các hướng dẫn kỹ thuật về hệ thống thu sét cũng mô tả mục tiêu là tránh các cú đánh không kiểm soát vào công trình và đưa dòng sét vào hệ thống dẫn sét.
Vì vậy, gọi là “kim hút sét” thì khách hàng dễ hình dung, nhưng không nên hiểu theo nghĩa đen.
V. Kim thu sét được lắp ở đâu?
Không phải cứ chọn chỗ cao nhất rồi dựng kim lên là xong.
Vị trí và cách bố trí hệ thống thu sét phải dựa trên hình dạng công trình và khu vực cần bảo vệ.
Với công trình đơn giản, có thể sử dụng kim thu sét tại những vị trí phù hợp trên mái.
Với công trình lớn hoặc có hình dạng phức tạp, hệ thống thu sét có thể sử dụng:
- Nhiều kim thu sét
- Dây thu sét
- Lưới thu sét
- Kết hợp nhiều phần tử thu sét
Các phương pháp bố trí được sử dụng để xác định khu vực công trình nằm trong phạm vi bảo vệ và bảo đảm các phần quan trọng của công trình, đặc biệt là những khu vực nhô cao, được xem xét đầy đủ.
VI. Kim càng cao có phải càng tốt?
Không.
Đây là một trong những hiểu nhầm phổ biến nhất.
Một cây kim cao hơn không đồng nghĩa với việc toàn bộ công trình tự động được bảo vệ tốt hơn.
Hiệu quả của hệ thống còn phụ thuộc vào:
- Vị trí đặt kim
- Hình dạng và kích thước công trình
- Các khu vực cần bảo vệ
- Số lượng điểm thu sét
- Cách bố trí dây dẫn sét
- Hệ thống tiếp địa
- Phương pháp thiết kế được áp dụng
Với nhà xưởng hoặc công trình diện tích lớn, việc chỉ tăng chiều cao một cây kim có thể không giải quyết được vấn đề nếu vẫn còn những khu vực nằm ngoài phạm vi bảo vệ.
Nói đơn giản:
Chống sét không phải là cuộc thi xem cây kim nào cao hơn. Quan trọng là toàn bộ công trình có được bảo vệ đúng theo thiết kế hay không.
VII. Có những loại kim thu sét nào?
Trên thị trường có nhiều sản phẩm được gọi là kim thu sét. Ở mức cơ bản, khách hàng thường gặp hai hướng giải pháp.
1. Kim thu sét dạng thanh
Đây là dạng quen thuộc nhất.
Một thanh kim loại được bố trí tại vị trí phù hợp và kết nối với dây dẫn sét, sau đó dẫn xuống hệ thống tiếp địa.
Phần thu sét cũng không nhất thiết phải là một cây kim đứng riêng. Trong những công trình phù hợp, dây hoặc lưới dẫn điện trên mái cũng có thể tham gia tạo thành hệ thống thu sét.
2. Kim thu sét phát tia tiên đạo sớm
Trên thị trường cũng có các sản phẩm được quảng bá là kim thu sét phát tia tiên đạo sớm, thường được gọi là ESE.
Đây là một hướng giải pháp có cách đánh giá và thiết kế riêng.
Vì vậy, nếu đang so sánh kim truyền thống và ESE, không nên chỉ nhìn vào quảng cáo kiểu:
“Một kim bảo vệ bán kính bao nhiêu mét?”
Cần xem cả phương pháp tính, phạm vi bảo vệ và cách toàn bộ hệ thống được thiết kế.
Phần so sánh chuyên sâu giữa hai hướng này nên để thành một bài riêng nếu sau này website có nhu cầu, thay vì nhồi quá nhiều thông tin vào bài cơ bản này.
VIII. Chỉ lắp một cây kim trên mái có đủ không?
Không.
Đây là điều quan trọng nhất cần nhớ.
Một hệ thống chống sét trực tiếp gồm nhiều phần liên kết với nhau.
Nếu chỉ có kim mà không có đường dẫn sét và hệ thống tiếp địa phù hợp thì chưa thể xem là một hệ thống chống sét hoàn chỉnh. Một hệ thống bảo vệ bên ngoài về cơ bản phải có phần thu sét, dây dẫn sét và hệ thống tiếp địa phối hợp với nhau.
IX. Kim thu sét có bảo vệ được toàn bộ công trình không?
Không thể mặc định như vậy.
Một hệ thống thu sét chỉ bảo vệ trong phạm vi được thiết kế.
Với một căn nhà nhỏ, việc bố trí có thể tương đối đơn giản.
Nhưng với:
- Nhà xưởng diện tích lớn
- Kho hàng
- Công trình nhiều tầng
- Trang trại
- Công trình nhiều mái
- Công trình có các khu vực nhô cao
- Công trình có hệ thống điện mặt trời
thì việc xác định phạm vi bảo vệ cần được xem xét kỹ hơn.
Có thể cần nhiều điểm thu sét hoặc kết hợp kim, dây và lưới thu sét để phù hợp với hình dạng thực tế của công trình.
X. Kim thu sét có bảo vệ thiết bị điện bên trong không?
Không trực tiếp.
Đây là điểm rất dễ nhầm giữa hai nhóm giải pháp.
Kim thu sét thuộc hệ thống chống sét trực tiếp, tức là kiểm soát đường đi của dòng sét khi công trình bị tác động trực tiếp.
Còn các thiết bị điện và điện tử bên trong có thể chịu ảnh hưởng của xung quá điện áp. Khi đó, công trình cần xem xét thêm giải pháp chống sét lan truyền như SPD.
Hai giải pháp này không thay thế cho nhau.
Thiên Bách Electric đã giải thích phần này ở bài:
Chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền khác nhau thế nào?
và đi sâu hơn về SPD tại:
Thiết bị chống sét lan truyền SPD là gì?
Hiểu đơn giản:
Kim thu sét → một phần của hệ thống bảo vệ công trình trước sét trực tiếp.
SPD → bảo vệ hệ thống điện và thiết bị trước các xung quá điện áp.
XI. Kim thu sét có cần kiểm tra định kỳ không?
Có.
Kim thu sét nằm ngoài trời nên phải chịu nắng, mưa, gió và tác động của môi trường trong thời gian dài.
Ngoài việc kiểm tra bản thân kim, cần quan tâm cả những bộ phận liên quan như:
- Giá đỡ
- Điểm kết nối
- Dây dẫn sét
- Các mối nối
- Các bộ phận có dấu hiệu ăn mòn
- Hệ thống tiếp địa
Đặc biệt nên kiểm tra khi công trình vừa trải qua một sự kiện sét lớn hoặc có thay đổi về kết cấu.
Ví dụ, nếu nhà xưởng được mở rộng, thay đổi mái hoặc lắp thêm một khu vực mới, hệ thống thu sét cũ có thể không còn phù hợp với cấu trúc công trình mới.
Việc kiểm tra và bảo trì là một phần của công tác quản lý hệ thống chống sét, không phải việc chỉ thực hiện một lần sau khi lắp đặt.
XII. Điều gì quan trọng hơn việc chọn một cây kim thật tốt?
Đó là thiết kế cả hệ thống.
Một cây kim chất lượng tốt nhưng bố trí không phù hợp vẫn có thể không bảo vệ được khu vực cần thiết.
Ngược lại, khi thiết kế đúng, phần thu sét sẽ được phối hợp với dây dẫn và tiếp địa để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh.
Với công trình thực tế, đặc biệt là nhà xưởng, trang trại hoặc công trình có nhiều thiết bị điện, cần nhìn tổng thể:
Vị trí thu sét → đường dẫn sét → tiếp địa → bảo vệ hệ thống điện bên trong
Đây mới là cách đánh giá một hệ thống chống sét thay vì chỉ nhìn vào mẫu mã hoặc chiều cao của cây kim.
XIII. Kết luận
Kim thu sét là bộ phận quan trọng trong hệ thống chống sét trực tiếp, nhưng kim thu sét không phải toàn bộ hệ thống chống sét.
Nó tạo ra vị trí thu sét được bố trí có chủ đích. Dòng sét sau đó phải được dẫn theo đường dẫn phù hợp xuống hệ thống tiếp địa để được phân tán vào đất.
Vì vậy, khi đánh giá một công trình, đừng chỉ hỏi:
“Kim thu sét này cao bao nhiêu?”
Mà nên hỏi:
“Phạm vi bảo vệ của hệ thống ra sao, dòng sét được dẫn xuống thế nào và hệ thống tiếp địa được xử lý ra sao?”
Đó mới là những yếu tố quyết định một hệ thống chống sét có được thiết kế đầy đủ và phù hợp với công trình hay không.
Bài tiếp theo sẽ đi vào phần nằm phía dưới kim thu sét nhưng lại có vai trò cực kỳ quan trọng: hệ thống tiếp địa chống sét.
Hệ thống tiếp địa chống sét là gì?