Giải pháp chống sét cho các công trình

Nguyên lý hình thành sét

          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. Chúng 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, thì xảy ra hiện tượng sét đánh xuyên, hay còn gọi là sét tiên đạo.

Con đường mà sét có thể 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 các thiết bị điện, qua các đường cáp tín hiệu giữa các thiết bị điện.

Dựa trên đặc tính trên, các giải pháp chống sét sẽ phân biệt thành hai loại thiết bị chống sét: thiết bị chống sét trực tiếp và thiết bị chống sét lan truyền.

Giải pháp chống sét và phương án lựa chọn thiết bị:

          Quy trình triển khai một dự án hệ thống chống sét cũng tương tự như triển khai các hệ thống công nghệ khác bao gồm các bước là: khảo sát, thiết kế hệ thống; thi công hệ thống; kiểm định và nghiệm thu hệ thống. Một hệ thống chống sét thường được thiết kế trên cơ sở tham khảo một số các tiêu chuẩn của Việt Nam và thế giới, căn cứ vào địa hình, điện trở đất, loại công trình cần được bảo vệ,…. Căn cứ vào các loại sét đánh, các tiêu chuẩn chống sét, ta có thể phân thành hai loại giải pháp/hệ thống chống sét cho các công trình, nhà xưởng, nhà máy. Thứ nhất là hệ thống chống sét đánh trực tiếp hay còn gọi là hệ thống bảo vệ vòng ngoài. Đây là mức bảo vệ cao nhất. Thứ hai là hệ thống chống sét lan truyền hoặc hệ thống bảo vệ vòng trong với hai mức bảo vệ là cắt sét và lọc sét.

1. Hệ thống chống sét đánh trực tiếp

             Hệ thống chống sét đánh trực tiếp có mức bảo vệ cao và thường được thiết kế để bảo vệ vòng ngoài cho toàn bộ nhà xưởng, nhà máy như các khu nhà xưởng, khu văn phòng, trạm xử lý nước, xử lý nước thải, silo, tank, ống khói,… Dưới đây là một số giải pháp chống sét trực tiếp được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

– Giải pháp dùng lồng Faraday: Giải pháp này tạo ra một hệ thống bảo vệ được hình thành từ một mạng lưới kim loại dày bao quanh khu vực cần bảo vệ (lồng Faraday). Mạng lưới kim loại này được nối bởi các dây dẫn đến khu vực tiếp địa. Khi sét đánh vào lồng bảo vệ này thì sẽ được thoát xuống bãi tiếp địa thông qua các dây dẫn để trung hòa dòng sét. Giải pháp này thích hợp cho các khu vực thường xuyên có tia sét xuất hiện hoặc các khu bảo tàng, lịch sử.

– Giải pháp dùng kim cổ điển Franklin: Giải pháp này tạo ra một hệ thống bảo vệ cho một khu vực nằm trong bán kính tương đương với chiều cao từ mặt bằng cần bảo vệ đến đầu của kim thu sét. Kim thu sét loại cổ điển là một thanh kim loại dẫn điện tốt có đầu nhọn dài, được lắp tại những nơi cao nhất trong khu vực cần bảo vệ. Kim thu sét này tạo ra một vùng điện trường lớn hơn những vùng xung quanh để chủ động thu hút dòng sét tiên đạo từ đám mây đi xuống. Thông qua dây dẫn, dòng sét sẽ được thoát xuống bãi tiếp địa để trung hòa và tiêu tán năng lượng, tạo ra sự an toàn cho công trình cần bảo vệ. Giải pháp này thích hợp cho các khu vực cần bảo vệ có chiều cao vượt hơn hẳn so với mặt bằng xung quanh.

– Giải pháp dùng kim thu sét phóng điện sớm: Giải pháp này cũng là giải pháp chủ động thu hút sét nhưng sử dụng kim thu sét là loại hiện đại, có khả năng phóng điện sớm. Đặc tính của các loại kim này là nó phát ra dòng mồi khá sớm khi điện trường khí quyển chưa đạt đến trị số tới hạn. Điều này có nghĩa là nó chủ động đón bắt dòng sét ở một điểm nào đó trong không gian cách xa công trình mà nó bảo vệ. Tùy từng loại kim thu sét, chiều cao lắp đặt của kim so với mặt bằng cần bảo vệ mà ta có thể tính được bán kính bảo vệ của kim thu sét (bán kính của khu vực được bảo vệ). Đây là giải pháp hiện tại thường được sử dụng để bảo vệ các nhà xưởng, nhà máy và các tòa nhà cao tầng.

Một hệ thống chống sét sử dụng kim chống sét cổ điển hay hiện đại đều phải có đầy đủ ba phần chính: kim chống sét, dây dẫn sét và hệ thống tiếp địa (nối đất).

– Kim chống sét là điểm đầu tiên tiếp nhận tia sét. Tùy vào yêu cầu của từng công trình cụ thể ta sẽ chọn loại kim phù hợp. Trên thị trường có nhiều loại kim thu sét phóng điện sớm của các hãng như Ingesco, Liva, LPI,…

– Dây dẫn sét có tác dụng chuyển tải dòng sét xuống đất dễ dàng và phải chịu được nhiệt độ phát nóng cục bộ để không bị biến dạng. Ta có thể chọn cáp đồng thoát sét loại có tiết diện 50mm² trở lên hoặc cáp thoát sét chống nhiễu chuyên dụng.

– Hệ thống nối đất đóng vai trò rất quan trọng trong việc trung hòa dòng sét, đảm bảo hiệu quả bảo vệ của hệ thống chống sét. Các thiết bị của hệ thống nồi đất bao gồm các cọc nối đất bằng thép bọc đồng, cáp đồng thoát sét và hóa chất làm giảm điện trở đất. Để kết nối các cọc đồng tiếp đất và dây đồng trần thoát sét, ta sử dụng các mối hàn hóa nhiệt. Mối hàn này có tác dụng dẫn dòng điện (tốt hơn cả dây dẫn), không bị lão hóa, bị ăn mòn trong một thời gian dài. Hóa chất làm giảm điện trở được pha trộn lẫn nhau trong nước và đổ lên vùng chôn các điện cực để tạo ra một lớp khô cứng đồng nhất. Lớp hóa chất này sẽ có tác dụng làm giảm thấp điện trở hệ thống tiếp đất; không bị rửa trôi và bền vững ( không đòi hỏi phải bảo trì) trong nhiều năm; giúp hệ thống cọc tiếp đất chống lại sự ăn mòn của môi trường tự nhiên. Sử dụng hóa chất giảm điện trở đất và hàn hóa nhiệt, các hệ thống tiếp đất chống sét phải đảm bảo yếu tố có tổng trở nhỏ hơn10 Ohm đối với chống sét trực tiếp và nhỏ hơn 4 Ohm đối với chống sét lan truyền.

Ngoài các thành phần như trên, một hệ thống chống sét trực tiếp có thể trang bị thêm các thiết bị đếm sét và hộp kiểm tra điện trở.

2. Hệ thống chống sét lan truyền

           Hệ thống chống sét lan truyền là hệ thống bảo vệ các thiết bị bên trong nhà xưởng, nhà máy với hai mức là bảo vệ cắt sét và lọc sét. Trong thực tế, sét lan truyền theo đường cấp nguồn là nguyên nhân chính gây ra hư hỏng các thiết bị dùng điện. Do vậy, biện pháp để bảo vệ các thiết bị này là sử dụng các hệ thống cắt sét và lọc sét cho tất cả các đường nguồn cấp điện và các hệ thống, dây chuyền của nhà xưởng, nhà máy. Biên độ xung sét và năng lượng của dòng sét sẽ bị cắt giảm khi nó chạy qua các thiết bị cắt sét. Khi dòng sét lan truyền đi qua các thiết bị lọc sét thì tốc độ biến thiên dòng và áp và biên độ xung sét của nó cũng sẽ bị cắt giảm. Thông thường, với một hệ thống chống sét lan truyền thì biên độ tín hiệu điện áp ở ngõ ra không được vượt quá 240V và tốc độ biến thiên của điện áp không được vượt quá 5V/ms.

Khi lựa chọn thiết bị cắt sét và lọc sét cho hệ thống chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn cho nhà xưởng, nhà máy cần chú ý các đặc tính sau:

– Biên độ xung sét cực đại của thiết bị lọc sét;

– Điện áp vận hành định mức của thiết bị lọc sét;

– Dòng điện vận hành định mức của thiết bị lọc sét;

– Số pha cần bảo vệ;

– Cấu hình bảo vệ

– Khả năng cắt xung;

– Khả năng hiển thị tình trạng làm việc của thiết bị.

             Căn cứ vào các điều kiện chọn lựa thiết bị cắt lọc sét và các điều kiện vận hành, sơ đồ kết cấu mạng điện và thông số tải mạng điện sinh hoạt, các sơ đồ kết cấu của các hệ thống, thiết bị của nhà xưởng, nhà máy, một giải pháp chống sét lan truyền có hiệu quả cho toàn bộ nhà xưởng, nhà máy cần phải bao gồm:

– Chống sét lan truyền cho trạm biến áp;

– Cắt lọc sét cho tất cả các đường nguồn vào nhà xưởng, nhà máy;

– Cắt lọc sét đường nguồn cho các thiết bị sử dụng điện như: dây chuyền sản xuất, hệ thống IT, hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống an ninh, trạm cân,…;

– Cắt lọc sét đường tín hiệu cho các thiết bị như: dây chuyền sản xuất, hệ thống IT, hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống an ninh, trạm cân,…;

– Cắt lọc sét đường điều khiển cho các thiết bị như: dây chuyền sản xuất, trạm cân,…

          Giải pháp chống sét nêu trên đảm bảo tính hiệu quả cao trong việc ngăn cản dòng sét lan truyền vào các hệ thống thiết bị bên trong nhà xưởng, nhà máy. Năng lượng sét khi đi qua các hệ thống này sẽ bị truyền dẫn và tiêu tán nhanh vào đất. Trong quá trình đề ra phương án chống sét, một nhà xưởng, nhà máy cần phải thực hiện đầy đủ các điểm nêu trên.

Tương tự như chống sét trực tiếp, một hệ thống chống sét lan truyền cũng bao gồm 3 phần:

– Thiết bị cắt, cắt lọc sét là thiết bị giúp loại bỏ, cắt giảm biên độ xung sét, đồng thời giảm tốc độ biến thiên dòng và áp của sét. Tùy thuộc vào thiết bị cần bảo vệ ta chọn thiết bị cắt, cắt lọc sét phù hợp. Trên thị trường có nhiều loại thiết bị cắt lọc sét của nhiều hãng như: LPI, Ingesco, Phonenix Contact,…

– Dây dẫn sét 

– Hệ thống nối đất 

 

Quý khách hàng quan tâm và cần tư vấn thêm vui lòng liên hệ: 

CÔNG TY CỔ PHẦN DỊCH VỤ VÀ THƯƠNG MẠI SDT VIỆT NAM

Hotline: 0918279900

Địa chỉ: Số 1006 Đường Điện Biên, Thành phố Yên Bái