.jpg)
Hệ thống chống sét (A Lighting Protection System) là hệ thống cung cấp phương tiện mà tia sét có thể đi vào hoặc rời khỏi trái đất mà không đi qua và làm hư hại người, thiết bị điện và các cấu trúc không dẫn điện như tòa nhà.
Hệ thống chống sét không ngăn được sét đánh; nó chỉ cung cấp một phương tiện để kiểm soát nó và ngăn ngừa thiệt hại bằng cách cung cấp một đường dẫn điện trở thấp để phóng điện năng lượng sét.
Hệ thống chống sét đáng tin cậy phải bao gồm cả bảo vệ tia sét và bảo vệ quá áp thoáng qua (hệ thống điện tử). Nói một cách đơn giản, hệ thống chống sét kết cấu không thể và sẽ không bảo vệ các hệ thống điện tử trong tòa nhà khỏi thiệt hại do quá áp thoáng qua.
Chống sét là cần thiết để bảo vệ con người, công trình, nội dung bên trong cấu trúc, đường dây truyền tải và thiết bị điện bằng cách kiểm soát nhiều rủi ro do các nguy cơ về nhiệt, cơ học và điện của dòng điện chớp. Những rủi ro này có thể được phân loại như sau:
Sét đánh trực tiếp,
Điện áp bước
Điện áp tiếp xúc,
Sét đánh lan truyền thứ cấp,
Các hiệu ứng phụ, chẳng hạn như: ngạt thở do khói hoặc bị thương do lửa, các mối nguy hiểm về kết cấu chẳng hạn như khối xây rơi xuống từ điểm va chạm, các điều kiện không an toàn như nước xâm nhập từ mái nhà xuyên thủng gây ra các nguy cơ về điện hoặc các nguy cơ khác, sự cố hoặc sự cố của các quy trình, thiết bị và hệ thống an toàn.
Cháy hoặc nổ gây ra bởi sức nóng của tia chớp, điểm gắn của nó hoặc phóng điện của dòng sét trong các cấu trúc,
Cháy hoặc nổ gây ra bởi sự gia nhiệt ohmic của các dây dẫn hoặc phóng điện hồ quang do các dây dẫn bị nóng chảy,
Các vết thủng của mái kết cấu do nhiệt plasma tại điểm sét đánh,
Hỏng hóc hệ thống điện và điện tử bên trong,
Thiệt hại cơ học bao gồm các vật liệu bị vỡ ra tại điểm va chạm.
Hệ thống chống sét hiệu quả giúp loại bỏ các rủi ro trên phải được thiết kế để:
Đánh chặn tia chớp (tức là tạo ra điểm tấn công ưu tiên) ,
Tiến hành cuộc tấn công tiếp đất an toàn thông qua các dây dẫn được thiết kế có mục đích,
Phân tán năng lượng sét xuống đất với điện áp mặt đất tăng lên tối thiểu,
Loại bỏ các vòng nối đất và chênh lệch tiềm năng nguy hiểm giữa Hệ thống chống sét, cấu trúc và các phần tử / mạch bên trong bằng cách tạo trở kháng thấp, hệ thống nối đất đẳng thế,
Bảo vệ thiết bị khỏi dòng điện tăng và quá độ trên đường dây điện đến để tránh hư hỏng thiết bị và thời gian ngừng hoạt động tốn kém,
Bảo vệ thiết bị khỏi các xung đột và quá độ trên các đường truyền tín hiệu và viễn thông đến để ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và thời gian ngừng hoạt động tốn kém,
Không gây ra thiệt hại về nhiệt hoặc cơ học cho cấu trúc,
Không gây ra tia lửa điện có thể gây cháy nổ,
Hạn chế điện áp bước và điện áp chạm để kiểm soát nguy cơ gây thương tích cho người ngồi trong xe.
Cấu hình của chống sét đánh thẳng gồm 3 phần: đầu kim thu sét, dây dẫn sét, hệ thống tiếp đất
Với một hệ thống chống sét, Kim thu sét luôn đặt ở vị trí cao nhất trên tòa nhà. Mục đích là chặn dòng sét trước khi nó đánh tới công trình cần được bảo vệ. Kim thu sét phải là bằng kim loại có tính dẫn điện cao có thể bằng sắt hoặc đồng… Một hệ thống chống sét tốt sẽ bảo vệ an toàn tránh được những thiệt hại của sét gây ra.
Hệ thống dây dẫn thoát sét cũng phải đúng kỹ thuật. Tốt nhất là nên làm bằng cáp đồng, tuyệt đối không dùng dây nhôm làm dây thoát sét. Bởi vì khi dẫn sét nếu cáp không tốt thì sẽ bị nóng chảy khi đó hệ thống chống sét sẽ mất tác dụng.
Hệ thống tiếp địa là rất quan trọng giúp phân tán dòng sét một cách an toàn hiệu quả. Nếu một hệ tiếp địa kém chất lượng sẽ dẫn đến thiệt hại rủi ro rất lớn cho một ngôi nhà.
Đối với hệ thống chống sét đánh thẳng cũng bao gồm 2 giải pháp:
Giải pháp 1: Chống sét cổ điển
Giải pháp 2: Chống sét hiện đại
Kim thu sét được hệ thống chống sét cổ điển sử dụng là kim Franklin. Kim thu sét cổ điển này lần đầu tiên được sử dụng năm 1753 bởi nhà khoa học Benjamin Franklin. Ban đầu, kim là một cái thanh kim loại dài nối từ đỉnh của một công trình đến mặt đất. Ở trên cùng, Kim thu sét cổ điển có một cái đầu nhọn để có thể tập trung tia sét. Sau này, để tăng mức độ an toàn, người ta cho lắp thêm một cái vỏ bên ngoài bằng sứ, ngăn chặn những ảnh hưởng có thể có của sét vào các công trình.
Hệ thống chống sét cổ điển chỉ hoạt động khi có trận giông bão. Lúc ấy, các đám mây đã tích điện tích âm và mặt đất tích điện tích dương. Giữa mây và mặt đất có hiệu điện thế rất lớn. Khi đó, sét được hình thành. Những chỗ nhô cao trên mặt đất giống như những mũi nhọn là nơi có điện trường mạnh nhất. Sau khi hình thành, sét sẽ đánh vào những chỗ đó nhiều nhất (chính vì vậy khi khi có sấm sét dữ dội ta không nên đứng trên nhô đất cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên nằm xuống đất). Khi đó, cái mũi nhọn của chiếc . Kim thu sét cổ điển sẽ phát huy tác dụng. Do cao và nhọn, cột thu lôi sẽ có điện trường lớn, nên sét sẽ đánh vào đó. Sau khi bị sét đánh, nó dẫn dòng điện ấy xuống dưới mặt đất.
Phạm vi bảo vệ của hệ thống chống sét cổ điển phụ thuộc vào chiều cao của cột thu lôi, được xác định bằng thực nghiệm.
Ưu điểm của hệ thống này là giá thành rẻ, dễ thi công. Tuy nhiên, để sử dụng được thì cần có hệ thống dây dẫn phức tạp, gây ảnh hưởng đến thẩm mĩ. Độ an toàn và phạm vi bảo vệ của hệ thống cũng không cao. Nếu hệ thống được làm từ sắt thì tuổi thọ thấp, mất nhiều chi phí sửa chữa, bảo dưỡng.
Hệ thống sử loại này sử dụng kim thu sét hiện đại, hoạt động dựa trên nguyên lí điện từ phát xạ sớm. Kim sẽ được tích hợp thêm đầu thu sét phát xạ sớm có tác dụng tăng cường điện trường ở đầu kim tạo điều kiện cho việc phát tia tiên đạo. Việc này sẽ giúp khéo dài thời gian đón dòng điện sét, làm tăng phạm vi bảo vệ của hệ thống chống sét.
Ngoài ra còn có hệ thống dẫn và thoát sét (trạm tiếp đất) gồm dây dẫn sét, giếng thoát sét độ sâu tiêu chuẩn 20 mét, đường kính 60 mm. Nếu không đào giếng thì phải đóng cọc thép bọc đồng, cọc hóa chất độ sâu 3 mét, tuy nhiên hình thức này không hiệu quả bằng đào giếng. Hàng năm phải đo lại điện trở nếu không đạt yêu cầu phải đóng thêm cọc.
Ưu điểm của hệ thống chống sét hiện đại là có độ an toàn cao trong việc phong chống sét đánh thẳng, ta có thể lựa chọn vị trí sét đánh vào điểm nhất định của công trình. Thi Công hệ thống chống sét hiện đại cũng đơn giản và nhanh gọn hơn so với hệ thống chống sét cổ điển. Hệ thống dây dẫn đơn giản đảm bảo tính thẩm mĩ. Số lượng kim dùng ít hơn, bán kính bảo vệ của mỗi kim rộng làm tăng phạm vi bảo vệ. Hệ thống chống sét hiện đại nếu được thi công đúng tiêu chuẩn sẽ có tuổi thọ rất dài, tiết kiệm chi phí bảo dưỡng và sửa chữa.
Thường được lắp tại đầu đường dây vào trạm biến áp để cắt xung điện sét xuống đất.
Cấu hình của loại này gồm có 3 phần: Van cắt sét, Dây dẫn sét, Hệ thống tiếp đất.
Cấu tạo của thiết bị cắt lọc sét thường bao gồm:
Van cắt sét sơ cấp và thứ cấp sản xuất từ oxit kim loại, thường là oxit kẽm. Chúng có thể dẫn điện ở điện cáp cao và sẽ trở thành vật cách điện ở điện áp thấp. Khi điện áp càng cao thì dòng điện thông mạch càng lớn. Và điện áp càng giảm thì dòng thông mạch càng giảm. Bộ lọc sóng hài và nhiễu được tạo ra từ cuộn kháng điện I và các tụ lọc.
Công việc đầu tiên của việc thi công chống sét là đào rãnh tiếp địa, tùy theo từng khu vực chúng ta thực hiện. Rãnh thường có kích thước, sâu 0.8m rông 0.5m. Khi rãnh đã đã đào tới độ sâu thích hợp, chúng ta tiến hành đóng cọc. Công trình sử dụng cọc tiếp địa mạ đồng đặc chủng đường kính 16mm dài 2,4m. Tùy theo mức độ từng công trình mà sử dụng số cọc sẽ khác nhau. Và khi đóng cọc, chúng ta lưu ý. Đóng cọc thẳng hàng, khoảng cách giữa các cọc tối thiểu bằng chiều dài của một cọc. Sau khi đóng coc xong chúng ta sử dụng cáp đồng trần tiếp địa, có tiết diện 70mm để nối các đầu cọc. Thông qua mối hàn hóa nhiệt đảm bảo bề mặt dẫn điện tốt lại vừa đảm bảo độ bền đẹp vĩnh cửu. (Có thể sử dụng biện pháp khoan giếng, an toàn hơn)
Việc hàn hóa nhiệt nhằm liên kết các cọc tiếp địa với nhau thông qua cáp đồng trần. Trước khi hàn, chúng ta làm nóng khuôn hàn khoảng 2-3 phút. Vệ sinh sạch sẽ khuôn hàn và các thiết bị cần hàn như, dây, cáp, cọc…
Sau đó, đặt thiết bị cần hàn vào đúng vị trí, khuôn hàn, dùng cây kẹp để cố định thiết bị cần hàn. Tiếp theo, đặt địa nhôm vào đáy khuôn hàn, tiến hành đổ thuốc hàn hóa nhiệt vào khuôn hàn. Chú ý, đổ theo định mức của từng nhà sản xuất với từng mối hàn. Đổ thuốc mồi hàn ở phần nắp đỏ nằm bên dưới của mỗi lọ thuốc hàn, để rắc lên thuốc hàn hóa nhiệt, và dẫn ra mép khuôn hàn
Tiếp đó, dùng súng hàn để đánh lửa, cháy thuốc mồi, và xảy ra phản ứng hàn hóa nhiệt. Khi mối hàn kết thúc, để nguội khoảng 1 phút và mở nắp khuôn hàn ra. Sau khi hàn hóa hiệt xong, bạn nhớ làm sạch mối hàn tại vị trí cáp đồng trần và cọc tiếp địa. Đặc biệt chú ý chờ khuôn hàn nguội tự nhiên và không được ngâm khuôn hàn vào nước. Vì khuôn đang ở nhiệt độ cao, gặp lạnh đột ngột sẽ xảy ra hiện tượng nứt vỡ khuôn hàn.
Sau khi lắp đặt xong hệ thống tiếp địa chúng ta tiến hành đổ hợp chất hóa chất giảm điện trở. Chúng ta đổ GEM (hóa chất giảm điện trở) theo rãnh tiếp địa. Sao cho GEM phủ kín dây tiếp địa cho đến khi đạt độ dày cần thiết. Sau đó lấp kín hố tiếp địa. có những khu vực thi công mà đất không cần GEM, nhưng phải căn cứ vào thông số đo đạc bằng máy. Nhân viên kỹ thuật xác định có cần thêm vào khu vực đất này hay không. Hóa chất với mục đích làm tăng khả năng thoát sét nhanh, giảm điện trở của điện cực tiếp địa và ổn định điện trở trao thời gian. Đện trở của hệ thống chống sét không được lớn hơn 10Ω
– Nếu giá trị điện trở của hệ thống tiếp địa nhỏ hơn hoặc bằng 10Ω thì ta tiếp tục triển khai thi công. Nếu giá trị điện trở của hệ thống tiếp địa lớn hơn 10Ω thì chúng ta tiến hành quy trình sau
+ Đo và tính toán lại điện trở suất của đất tại công trình
+ Tăng số lượng cọc tiếp địa và hóa chất giảm điện trở
+ Xây dựng bản vẽ biện pháp thi công tiếp theo và trình phê duyệt
+ Thi công theo bản vẽ đã được phê duyệt
– Sau khi giá trị điện trở của hệ thống tiếp địa đã đạt yêu cầu, chúng ta đi dây thoát sét cho hệ thống chóng sét
– Dây thoát sét là loại cáp đồng bọc, được luồn trong ống PVC. Dây thoát sét nối từ đỉnh kim thu sét đi trong thân cột đỡ kim, gắn cố định vào tường, xuống bộ đếm sét. Và đi qua bộ hộp kiểm tra điện trở được lắp ở độ cao khoảng 1.2m so với mặt đất.
– Lưu ý khi đi dây thoát sét không được gấp nút dây thoát sét 90 độ sẽ làm giảm tốc độ thoát sét tốt nhất
Kim thu sét là một bộ phận của hệ thống chống sét, thiết bị này có tác dụng tiếp xúc với tia sét. Truyền năng lượng tia sét qua các bộ phận của hệ thống thu lôi và truyền xuống đất thông qua hệ thống tiếp địa. kim thu sét ngăn chặn tia điện không ảnh hưởng tới phạm vi nó bảo vệ. Không gây ảnh hưởng các thiết bị điện cho khu vực bán kính quy định và giảm thiểu tối đa nguy hiểm tới tính mạng, tài sản trong khu vực
Kim thu sét được đắt trên cột đỡ bằng inox có chiều cao khoảng 5m. Cột được bắt chắc chắn vào mái nhà nhờ hệ thống chân đế. Với hệ thống này chúng ta không còn phải lo sợ trong những ngày mưa gió, sấm sét nữa. Lưu ý, chúng ta cần tiến hành kiểm định chóng sét hằng năm để đảm bảo hệ thống hoạt đông tốt nhất
Quý khách cần tư vấn thiết kế – thi công hệ thống CHỐNG SÉT vui lòng liên hệ với TechConnect Việt Nam để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất.
Công ty TNHH Kỹ thuật và Thương mại TechConnect Việt Nam
