Chống sét

Mô tả

Dòng sét có nguồn năng lượng rất lớn, cường độ sét trung bình khoảng 30kA và cường độ tối đa ghi nhận được là 200kA. Do vậy một tia sét đánh trực tiếp chỉ trong vài giây có thể đe doạ tính mạng con người và gây nên những hư hỏng vật chất rất lớn.

Không những vậy, sét còn có khả năng tạo ra các xung sét lan truyền rất nhanh trên dây dẫn ngoài trời và đi vào công trình, toà nhà làm cháy nổ, hư hỏng các thiết bị điện và điện tử.

Ngày nay, mặc dù chưa thể hiểu hết bản chất của sét, nhưng đã có nhiều giải pháp phòng chống sét mang lại hiệu quả bảo vệ cao, đã được kiểm nghiệm trong thực tế, thông qua các thiết bị chống sét đa dạng đến từ nhiều thương hiệu nổi tiếng trên thế giới.

Phương án phòng chống sét được áp dụng đồng bộ cho cả 3 hình thức tác động khác nhau của sét  là: sét đánh trực tiếp, sét đánh gián tiếp và sét cảm ứng.

• Sét đánh trực tiếp là sét đánh thẳng vào công trình, toà nhà hay các đối tựợng có khả năng nhiễm điện, thường xảy ra khi đang có mưa, dông.
• Sét đánh gián tiếp là sét đánh vào đường dây trên cao, ngoài trời ở một nơi nào đó rồi theo đường dây truyền vào công trình, nhà cửa làm hư hỏng thiết bị điện-điện tử.
• Sét cảm ứng bao gồm cảm ứng tĩnh điện làm phóng điện thứ cấp gây nguy hiểm đối với các nơi chứa chất dễ cháy nổ, và cảm ứng điện từ làm phát sinh dòng điện gây nguy hiểm đối với các thiết bị điện-điện tử công suất nhỏ.

Một hệ thống chống sét hoàn chỉnh phải bao gồm đầy đủ các hạng mục phòng chống các loại sét nêu trên.

1. Phương án chống sét hiệu quả

Kỹ thuật chống sét (hay chính xác là bảo vệ trước tác động của sét) gồm chống sét trực tiếp và chống sét lan truyền:

• Sét trực tiếp (hay còn gọi là sét đánh thẳng) là hiện tượng phóng điện từ các đám mây tích điện xuống  đất; thường được phòng chống bắng cách lắp đặt các kim thu sét nối với dây thoát sét đến hệ thống cọc tiếp đất để tản sét xuống đất.
• Sét lan truyền là hiện tượng phát sinh xung sét trên dây dẫn do sét đánh vào đường dây hay do cảm ứng điện từ của sét và có thể lan truyền trên dây dẫn đến nơi cách xa sét đánh ban đầu đến vài cây số; thường được phòng chống bắng cách lắp đặt các thiết bị chống sét lan truyền.

1.1. Chống sét trực tiếp

Sét đánh thẳng vào công trình, toà nhà, sân bãi được phòng chống bằng cách lắp đặt các kim thu sét. Có 2 loại kim thu sét hiện được sử dụng:

• Kim thu sét truyền thống.
• Kim thu sét chủ động, có khả năng tạo nên một dòng đánh lên, tác động trong vòng vài giây trước khi dòng sét thực sự đánh xuống.

1.2. Chống sét lan truyền

Hệ thống chống sét lan truyền có tác dụng bảo vệ các thiết bị điện tử vốn rất dễ bị hư hỏng khi có các xung sét lan truyền theo đường nguồn và đường tín hiệu đi vào thiết bị. Hệ thống chống sét lan truyền gồm có 3 thành phần:

• Hệ thống tiếp đất và dây thoát sét.
• Thiết bị cắt lọc sét trên đường nguồn.
• Thiết bị cắt lọc sét trên đường dữ liệu/tín hiệu.

2. Các thành phần chống sét lan truyền

2.1. Hệ tiếp đất

Hệ tiếp đất có vai trò thoát sét nhanh cho các thiết bị bảo vệ, được xây dựng riêng, không dùng chung với hố thoát sét của kim thu sét.

Hệ tiếp đất thường thiết kế gồm một hay nhiều cọc đồng (tuỳ thuộc vùng đất) dài 2,4m, đường kính 16mm, đóng sâu xuống đất hoặc khoan giếng thả cọc, nhằm duy trì độ ổn định của điện trở tiếp xúc đất vốn là thông số quan trọng nhất của một hệ tiếp đất. Các cọc này được kết nối với nhau bởi dây đồng trần 50mm2 và theo dây thoát sét dẫn về bảng đồng tại phòng thiết bị làm điểm nối đất cho hệ thống.

Để tránh bị tăng điện trở tiếp xúc đất theo thời gian, các mối nối cọc đồng và cáp đồng trần được hàn hoá nhiệt. Có thể sử dụng thêm một dạng như xi-măng dẫn điện để giảm điện trở đất. Trị số điện trở đất thông thường yêu cầu đưới 5 Ohm để xung sét được lọc từ thiết bị chống sét thoát xuống đất nhanh nhất.

2.2. Thiết bị chống sét lan truyền trên đường điện

Các thiết bị cắt và lọc sét có tác dụng cắt lọc một cách tức thời (vài nano giây) tất cả các xung sét xuất hiện trên đường nguồn và dẫn dòng sét thoát nhanh xuống đất, không đi vào các thiết bị điện tử cần bảo vệ.

• Thiết bị cắt sét: thường lắp ở ngõ vào của mạng điện và được đấu song song.
• Thiết bị cắt lọc sét: được lắp nối tiếp trên đường cấp nguồn, sau thiết bị cắt sét và trước thiết bị cần bảo vệ.

Bảng dưới đây nêu một ví dụ về đặc điểm của thiết bị cắt sét :

2.3. Thiết bị chống sét lan truyền trên đường tín hiệu

Các xung sét không chỉ thâm nhập vào thiết bị theo đường điện nguồn mà cũng rất dễ nhiễm vào đường tín hiệu như dây điện thoại, cáp mạng UTP, cáp đồng trục, đặc biệt là khi các đường cáp này đi ngoài trời.Để bảo vệ, có thể lắp đặt các thiết bị sau:

• Thiết bị hoặc cầu chì (hạt nổ) chống sét lan truyền trên cáp điện thoại
• Thiết bị chống sét lan truyền trên cáp mạng UTP.
• Thiết bị chống sét lan truyền trên cáp đồng trục.

Các thiết bị trên đều được lắp nối tiếp trước các thiết bị cần bảo vệ và được nối đất đầy đủ.