SÉT VÀ CHỐNG SÉT
Theo ước tính của các nhà chuyên môn, trên khắp mặt địa cầu, cứ mỗi giây có khoảng 40-50 cú sét đánh xuống mặt đất. Sét không những gây thương vong cho con người, mà còn có thể phá hủy những tài sản của con người như các công trình xây dựng, công trình cung cấp năng lượng, hoạt động hàng không, các thiết bị dùng điện, các đài truyền thanh truyền hình, các hệ thống thông tin liên lạc… và làm gián đoạn công việc.
Sét là một nguồn điện từ rất mạnh, xuất hiện do sự hình thành các điện tích khối lớn – từ các đám mưa giông mang điện tích dương, ở phần trên của đám mây – và điện tích âm, ở phần dưới của đám mây – tạo một điện trường có cường độ lớn chung quanh đám mây. Trong quá trình tích lũy các điện tích trái dấu, một điện trường có cường độ gia tăng liên tục được hình thành. Khi điện thế tại một nơi nào đó trong đám mây vượt quá ngưỡng cách điện của không khí, sẽ xảy ra hiện tượng sét đánh xuyên, hay còn gọi là sét tiên đạo.
Con đường mà sét đi qua, làm thiệt hại cho tài sản của con người trên mặt đất, có thể kể ra như sau:
– Sét đánh trực tiếp vào công trình. – Sét lan truyền qua các đường cáp cung cấp nguồn cho thiết bị điện và qua các đường cáp tín hiệu giữa các thiết bị điện.
Dựa vào đặc tính sét, các giải pháp chống sét phân biệt thành hai loại: chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền.
CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP
Chống sét trực tiếp là gì? Có mấy cách chống sét trực tiếp? Chống sét trực tiếp là phương pháp tạo ra một khung sườn bao phủ bên ngoài khu vực bảo vệ. Có 2 loại hệ thống là chống sét trực tiếp chủ động và chống sét trực tiếp thụ động: – Chống sét chủ động là chống sét thu lôi phóng trực tiếp luồng Ion về phía đám mây khiến khả năng phóng điện của đám may tăng lên – Chống sét thụ động: Sẽ không kích cú sét đnahs thủng, không tăng khả năng phóng điện, có thể diễn ra tại khu vực cần bảo vệ như chống sét chủ động
Chống sét trực tiếp cổ điển Năm 1753 Benjamin Franklin là người đầu tiên trên thế giới phát minh ra hệ thống chống sét, kim thu sét cổ điển được đặt trên đỉnh các cột đỡ để thu sét, dùng dây dẫn bằng kim loại dẫn sét trực tiếp xuống đất và tán sét bởi hệ thống cọc tiếp địa chôn trong đất. Đây là phương pháp được sử dụng phần lớn tại các công trình ở nước ta. Tia sét khi được dẫn xuống mặt đất được tiêu tán và đảm bảo an toàn cho các công trình và các thiết bị điện đặt trong khu vực sét đánh. Để thực hiện phương pháp chống sét này, bạn cần chuẩn bị một số các bộ phận sau
– Bộ phận kim thu sét (kim thu sét ) – Bộ phận dây xuống – Các loại mối nối – Điểm kiểm tra, đo đạc – Bộ phận dây dẫn nối đất – Bộ phận cực nối đất ( các cọc tiếp địa )
Phương pháp này đơn giản và tiết kiệm được chi phí nhưng khu vực được bảo vệ hẹp, hiệu quả thực sự chưa tốt. Ngoài ra với một diện tích rộng sẽ cần nhiều kim thu hươn.
Tuổi thọ độ bền không được tốt khi thời gian sử dụng có thể bị hoen gỉ.. Chống sét theo phương pháp phân tán tích điện DAS hay được biết tới với tên gọi chống sét phân tán tích điện được sử dụng nhiều với các công trình lớn hiện nay, hệ thống này nhằm ngăn ngừa hình thành tia tiên đạo khi sét đánh và hoạt động dựa trên hiện tượng phóng tia lửa điện, với hàng ngàn điểm nhọn kim loại tạo ra Ion bên trên hệ thống.
Chống sét theo phương pháp phân tán tích điện
Khác với hệ thống chống sét đánh trực tiếp dùng điện cực FranKlin hay điện cực phát tia tiên đạo sớm(ESE), hệ thống này thực hiện bằng cách liên tục giảm chênh lệch hiệu điện thế giữa mặt đất và đám mây dông tích điện xuống dưới mức khả năng xuất hiện tiên đạo sét, do đó không xảy ra sét.
CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
Theo thống kê, 70% hư hỏng do sét gây ra đều từ sét lan truyền theo đường cấp nguồn và trên đường tín hiệu. Do đó, để hạn chế thiệt hại do sét lan truyền cần phải phối hợp sử dụng hệ thống cắt sét và cắt lọc sét.
Các thiết bị cắt sét và cắt lọc sét phải được lắp đặt trên tất cả các đường nguồn cung cấp điện tại mạng điện cần bảo vệ. Thiết bị cắt sét được sử dụng nhằm mục đích cắt phần lớn năng lượng sét lan truyền xuống đất và cắt giảm biên độ xung sét. Thiết bị lọc sét được sử dụng nhằm mục đích tiếp tục cắt giảm biên độ xung sét, đồng thời giảm tốc độ biến thiên dòng và áp của sét.
a) Chống sét lan truyền theo đường cấp nguồn
+ Thiết bị cắt sét
– Thiết bị cắt sét được lắp đặt song song với hệ thống thiết bị cần bảo vệ. – Đáp ứng các tiêu chuẩn ngành chống sét nói riêng và ngành điện nói chung. – Sử dụng công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, cho phép chịu được cường độ dòng sét lớn, thời gian tác động nhanh, điện áp dư (điện áp thông qua) thấp, làm việc liên tục trên lưới, không bị cô lập ra khỏi mạng khi xuất hiện quá áp tạm thời như công nghệ MOV truyền thống. – Có khả năng cắt dòng xung sét cao – Có khả năng cắt đa xung. – Có khả năng phân biệt xung sét và quá áp của điện lưới theo nguyên tắc tần số, thích hợp với mạng điện khu vực Đông Nam Á có chất lượng ổn định điện áp kém do khả năng phân biệt được quá áp bất thường trên đường dây và quá áp do xung sét. – Hệ thống đèn LED cảnh báo, tiếp điểm phụ (remote contact) cho phép theo dõi, giám sát tình trạng làm việc của thiết bị. – Điều kiện lắp đặt, vận hành đơn giản hơn. – Có kích thước gọn nhỏ gọn và vỏ bằng kim loại bọc kín an toàn cho người và các thiết bị.
+ Thiết bị cắt lọc sét
– Được lắp đặt nối tiếp với hệ thống thiết bị cần bảo vệ. – Thiết bị được chế tạo gồm 3 tầng bảo vệ: Căt sét + Lọc sét + Cắt sét
— Tầng cắt sét sơ cấp: triệt tiêu năng lượng xung sét xuống đất và trung tính qua mạch pha-trung tính (L-N) và mạch trung tính-đất (N-E) — Tầng lọc: sử dụng mạch lọc thông thấp L-C để lọc sét, lọc xung nhiễu ảnh hưởng lên đường dây cấp nguồn — Tầng cắt sét thứ cấp: bảo vệ thứ cấp mạch pha-trung tính (L-N) để lọc nốt các xung điện áp còn lại sau khi qua 02 lớp bảo vệ đầu tiên nhằm cung cấp nguồn điện ngõ ra an toàn cho tải
– Điện áp dư thấp – Có tất cả các ưu điểm của thiết bị cắt sét. – Lọc và làm suy giảm nhiễu, đảm bảo triệt hoàn toàn các xung đột biến. Làm giảm tốc độ biến thiên điện áp (dv/dt) và tốc độ biến thiên dòng điện (di/dt) của dòng sét.
b) Chống sét lan truyền trên đường tín hiệu
Thiết bị chống sét lan truyền trên đường tín hiệu thường tập trung bảo vệ các thiết bị mạng LAN, cổng truyền, cáp tín hiệu, cáp điều khiển…
TIÊU CHUẨN CHỐNG SÉT
Chống sét là một trong những vấn đề bức bách cần được thực hiện nghiêm, nhất là trong điều kiện thời tiết mưa bão để tránh những thiệt hại, tổn thất về tính mạng và tài sản cho con người. Hầu hết các công trình xây dựng, cao ốc, biệt thự đều được lắp đặt hệ thống chống sét để tránh bị sét đánh thẳng, chống cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ, chống điện áp cao của sét lan truyền từ đường dây, đường ống bằng kim loại sang các vật xung quanh, làm hư hỏng và phá hủy chức năng hoạt động của chúng.
Điều đáng quan tâm là các chủ đầu tư xây dựng hoặc quản lý các toà nhà cao tầng thường chủ quan, chỉ cho kiểm định đánh giá chất lượng tiếp đất và chống sét lần đầu tiên sau khi thi công xong. Hiện nay, đối với nhiều công trình sau khi đưa vào sử dụng hầu như không có biện pháp duy tu, bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ hàng năm theo yêu cầu. Cũng như nhiều hệ thống, thiết bị khác, hệ thống chống sét rất có thể bị lỗi kỹ thuật hoặc hoen rỉ khi trực tiếp chịu ảnh hưởng của nắng mưa và những điều kiện khí hậu khắc nghiệt nên cần thường xuyên bảo hành, bảo trì, sữa chữa các bộ phận, các linh kiện của hệ thống chống sét để đảm bảo an toàn cho con người và các vật dụng điện tử khác.
Câu hỏi đặt ra ở đây là: ở một số trường hợp, các tòa nhà, các công trình đã được lắp đặt hệ thống chống sét nhưng tại sao vẫn bị sét đánh chết người và làm hỏng hóc nặng các đồ dùng khác? Nên hay không khi đưa ra giả thiết: trách nhiệm thuộc về đơn vị lắp đặt? Tuy nhiên, nếu các đơn vị này đã thiết kế, thi công, lắp đặt đúng quy cách, đúng tiêu chuẩn, xem xét kỹ các thiết bị của hệ thống trước khi thực hiện thì trách nhiệm không phải thuộc về họ. Vậy, lỗi là do đâu?
Thực tế là, muốn kiểm định, đánh giá chất lượng của một hệ thống chống sét và nối đất cần phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn về chống sét và tiếp đất chống sét, tiêu chuẩn thiết kế, thi công, tiêu chuẩn về nhân viên lắp đặt… Như thế, mỗi công đoạn đều có những tiêu chuẩn riêng. Nếu đáp ứng được đầy đủ những tiêu chuẩn này thì việc chống sét và đảm bảo an toàn cho con người không còn là nhiệm vụ quá khó khăn nữa.
Tại Việt Nam, các công ty chống sét và các cấp ban ngành kêu gọi quán triệt tiêu chuẩn chống sét cho nhà ở và công trình đúng chuẩn, đúng quy cách để đảm bảo hơn cho con người.
Ngày nay, những tiêu chuẩn chống sét đã phần nào được áp dụng trong thiết kế thi công, nghiệm thu và quản lý thiết bị chống sét cho các công trình, nhà ở, khu dân cư, đô thị…
GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT AN TOÀN
Sét là hiện tượng tự nhiên phổ biến, xuất hiện do sự hình thành các điện tích trái dấu của các đám mây mang cực âm – dương. Trong quá trình tích lũy điện tích trước khi sét đánh, một điện trường có cường độ gia tăng liên tục được hình thành. Khi điện thế tại một nơi nào đó trong đám mây vượt quá ngưỡng cách điện của không khí, thì xảy ra hiện tượng sét đánh thẳng vào không khí hoặc đánh xuống mặt đất.
Sét không những có khả năng gây thương vong cho con người, mà còn phá hủy tài sản, các công trình xây dựng, công trình cung cấp năng lượng, hoạt động hàng không, các thiết bị điện – điện tử, các đài truyền thanh truyền hình, các hệ thống thông tin liên lạc…
Sét có thể đánh thẳng vào công trình, cũng có thể xâm nhập đến thiết bị qua ăng-ten, đường dây treo nổi, cáp nối giữa các thiết bị, mạch cung cấp điện cho các thiết bị viễn thông… làm hư hỏng nhiều vật dụng điện tử và nguy hiểm đến tính mạng con người.
Muốn chống sét có hiệu quả, cần tuân thủ 3 bước sau: 1. Chống sét đánh trực tiếp hay sét đánh thẳng vào công trình, 2. Chống sét lan truyền qua đường cáp nguồn và cáp tín hiệu 3. Hệ thống tiếp đất có tổng trở thấp và độ an toàn cao.
Để chống sét trực tiếp cần sử dụng những thiết bị chống sét để tạo thành một khung sườn bao phủ bên ngoài khu vực cần bảo vệ như cột thu lôi, cột chống sét… Cắt sét cho đường nguồn và đường tín hiệu, ngăn không cho sét tấn công các thiết bị có sử dụng nguồn điện và các thiết bị viễn thông qua đường cáp tín hiệu.
Khi trời mưa giông, có hiện tượng sét xảy ra, bên cạnh việc trực tiếp gây ra những tổn thất về vật chất bị sét đánh, sét còn gián tiếp phá huỷ những vật dụng khác nơi không xảy ra hiện tượng sét bằng con đường lan truyền trên những đường dây tín hiệu, dây điện, dây kim loại… làm cho những vật dụng khác cũng bị tê liệt, không thể hoạt động được.
Một giải pháp chống sét tốt sẽ giúp bảo vệ an toàn cho con người và cho thiết bị điện, điện tử, thiết bị CNTT… khi có sét đánh trực tiếp và sét lan truyền hay dòng sét cảm ứng. Với kích thước nhỏ, gọn, không chiếm nhiều diện tích, không làm mất đi vẻ mỹ quan, hệ thống chống sét lan truyền của Công ty cổ phần Kỹ thuật điện Toàn Cầu mang đến khả năng an toàn cao nhất trong mọi điều kiện thời tiết, đáp ứng hiệu quả tốt nhất cho người sử dụng.
TẦM QUAN TRỌNG CỦA GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT TOÀN DIỆN
Để các cấu trúc, các hoạt động thương mại, công nghiệp và con người được bảo vệ một cách đáng tin cậy, đòi hỏi một phương pháp có tính hệ thống và toàn diện để giảm thiểu hóa các mối nguy hiểm gây ra bởi xung sét (xung đột biến quá áp). Hệ thống tiếp đất chống sét, hệ thống các điểm liên kết, hệ thống chống sét trực tiếp và hệ thống chống sét lan truyền đều được xem xét để bảo vệ các thiết bị điện một cách toàn diện. Các hệ thống này có liên quan mật thiết với nhau nên cần một thiết kế tổng thể để chắc chắn thiết bị không bị hư hỏng với một “điểm mù” không được bảo vệ. Việc đầu tư thiết bị chống sét có thể là lãng phí nếu “điểm mù” tồn tại.
Cách tính bán kính bảo vệ của kim thu sét
Có bao nhiêu loại kim thu sét? Cách lựa chọn kim thu sét phù hợp
Giải pháp chống sét toàn diện bảo vệ công trình từ POSO
Có nên lắp hệ thống chống sét lan truyền hay không