Chống Sét Toàn Cầu: Cung Cấp Vật Tư Và Thi Công Chuyên Nghiệp Uy Tín Hàng Đầu Việt Nam

Hiểu về hiện tượng sấm sét

Sét hình thành do sự tích tụ điện tích trái dấu trong các đám mây giông. Khi điện tích đủ lớn, một kênh dẫn điện gọi là “tia tiên đạo” (stepped leader) sẽ di chuyển từ đám mây xuống mặt đất. Khi tia tiên đạo tiếp cận mặt đất, một dòng điện mạnh mẽ gọi là “tia phản hồi” (return stroke) sẽ phóng ngược lên đám mây, tạo ra ánh sáng và nhiệt độ cực lớn mà chúng ta quan sát được. Có hai loại sét chính: sét đánh trực tiếp và sét đánh gián tiếp. Sét đánh trực tiếp xảy ra khi tia sét chạm trực tiếp vào một vật thể trên mặt đất. Sét đánh gián tiếp, hay còn gọi là sét lan truyền, xảy ra khi năng lượng của sét lan truyền qua các đường dây điện, dây cáp viễn thông hoặc các vật dẫn khác, gây ra sự tăng vọt điện áp đột ngột . Dòng điện trong tia sét có thể đạt tới hàng chục ngàn ampe với công suất cực lớn, đủ sức gây ra những thiệt hại nghiêm trọng . Hiện tượng “sét nhảy” được mô tả khi dòng điện sét có điện áp rất lớn tìm con đường có trở kháng thấp nhất để truyền xuống đất bên trong một công trình, có thể gây ra cháy, nổ và hư hỏng .

Chống sét là gì? Hiểu rõ khái niệm cơ bản

Chống sét là quá trình sử dụng các thiết bị và hệ thống kỹ thuật nhằm ngăn chặn hoặc giảm thiểu thiệt hại do sét đánh gây ra. Khi sét đánh, dòng điện mạnh hàng chục nghìn ampe có thể phá hủy thiết bị điện tử, gây cháy nổ hoặc thậm chí đe dọa tính mạng con người. Hệ thống chống sét hoạt động bằng cách dẫn dòng điện sét xuống đất một cách an toàn, tránh để nó gây hại cho công trình hoặc con người.

Tại sao chống sét lại cần thiết?

Hệ thống chống sét đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ an toàn cho con người và tài sản. Mục đích chính của hệ thống này là khắc phục các hiện tượng sét đánh của thiên nhiên, giúp bảo vệ công trình và đảm bảo an toàn cho người, thiết bị điện – điện tử – viễn thông . Việc lắp đặt hệ thống chống sét là cách bảo vệ người và tài sản, phòng chống cháy nổ hiệu quả nhất . Các công trình có hệ thống chống sét bảo vệ sẽ an toàn hơn trước những thiên tai khó lường .

Tầm quan trọng của hệ thống chống sét thể hiện ở nhiều khía cạnh. Thứ nhất, nó bảo vệ con người ở những công trình bị sét đánh trúng và kiểm soát thiệt hại về người ở những nơi có lượng sét tập trung cao . Thứ hai, nó bảo vệ các tòa nhà và công trình cao, rất cao, công trình đứng một mình trước hiện tượng sét đánh, đồng thời bảo vệ tài sản khỏi thiệt hại do sét đánh, bao gồm các thiết bị điện tử, nhà cửa, tòa nhà, cơ sở hạ tầng và phương tiện vận chuyển . Đặc biệt, đối với các công trình có nguy cơ cháy nổ cao như nhà máy sản xuất thuốc nổ, kho chứa nhiên liệu, việc lắp đặt hệ thống chống sét là bắt buộc để bảo vệ khỏi các nguy cơ bị sét đánh .

Ngoài ra, hệ thống chống sét còn đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị điện tử, tăng độ tin cậy của các hệ thống điện và các thiết bị liên quan . Nó giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường sống như cháy nổ, ô nhiễm và các sự cố liên quan đến sét đánh, đồng thời bảo vệ các thiết bị quan trọng như máy tính, thiết bị viễn thông, hệ thống điều khiển tự động khỏi hư hỏng do sét đánh . Về mặt kinh tế, hệ thống chống sét giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và sửa chữa thiết bị do thiệt hại từ sét, có thể tăng giá trị bất động sản và giảm chi phí bảo hiểm . Hệ thống chống sét cũng rất quan trọng trong việc bảo vệ các dịch vụ công cộng thiết yếu, các công trình có giá trị văn hóa hoặc lịch sử .

Khám phá hệ thống chống sét trực tiếp

Hệ thống chống sét trực tiếp được thiết kế để đánh chặn tia sét và dẫn dòng điện một cách an toàn xuống đất, bảo vệ công trình và con người khỏi những tác động trực tiếp của sét . Có nhiều loại hệ thống chống sét trực tiếp khác nhau, bao gồm hệ thống cột Franklin truyền thống, hệ thống kim thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE) và hệ thống phân tán điện tích (DAS).

Hệ thống cột Franklin, được phát minh bởi Benjamin Franklin vào năm 1753, là một trong những hệ thống chống sét cổ điển và phổ biến nhất . Hệ thống này bao gồm một cột thu lôi nhọn (kim thu sét) được đặt ở vị trí cao nhất của công trình và được nối với hệ thống tiếp đất bằng dây dẫn . Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên việc tạo ra một điểm ưu tiên để thu hút tia sét đánh vào . Cột thu lôi nhọn giúp giảm sự khác biệt điện thế giữa đất và đám mây bằng cách “chảy máu” điện tích, từ đó giảm khả năng bị sét đánh trực tiếp vào khu vực lân cận . Nó tạo ra một vùng bảo vệ hình nón với góc 45 độ, bao phủ một khu vực hình tròn trên mặt đất xung quanh công trình . Hệ thống này thường được sử dụng cho các tòa nhà cao dưới 20 mét . Tuy nhiên, khu vực được bảo vệ của hệ thống này tương đối hẹp và hiệu quả thực tế có thể chưa tốt .

Hệ thống kim thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE) là một phương pháp chống sét hiện đại hơn, được sử dụng rộng rãi trong các công trình lớn trên thế giới . Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên tắc của phương pháp cổ điển nhưng bổ sung thêm đầu thu sét phát xạ sớm nhằm kéo dài khoảng cách đón điện để tăng khu vực bảo vệ chống sét . Kim thu sét ESE chủ động phát ra tia tiên đạo đi lên để thu bắt tia tiên đạo sét đi xuống, tạo ra độ lợi về khoảng cách bảo vệ và tăng bán kính bảo vệ so với kim Franklin . Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao, giảm thiểu tình trạng phóng điện, độ tin cậy cao và vùng bán kính bảo vệ rộng . Kim thu sét sẽ tạo ra một vùng điện trường lớn hơn khu vực xung quanh, từ đó chủ động thu hút dòng sét tiên đạo từ đám mây phát ra .

Hệ thống chống sét theo phương pháp phân tán tích điện (DAS) được sử dụng nhiều cho 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 . 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 .

Các thành phần chính của hệ thống chống sét trực tiếp bao gồm:

• Bộ phận thu sét (Air termination network): Đây là bộ phận đầu tiên tiếp xúc với tia sét . Nó bao gồm kim thu sét (có thể làm bằng sắt hoặc đồng với tính dẫn điện cao ), cột đỡ kim thu sét (thường được lắp đặt ở vị trí cao nhất của tòa nhà ), và trong một số trường hợp, có thể sử dụng dây kim loại dẹt hoặc lồng lưới kim loại (lồng Faraday) để bảo vệ toàn diện hơn .
• Dây thoát sét (Down conductor): Dây dẫn sét có tác dụng truyền tải dòng sét xuống đất và phải chịu được nhiệt độ cao, không bị biến dạng . Tốt nhất nên làm bằng cáp đồng, tuyệt đối không dùng dây nhôm . Tiết diện dây thường từ 50 mm² trở lên . Dây dẫn sét cần được lắp đặt theo đường càng ngắn càng tốt, thẳng đứng và tránh các khúc cua gấp . Số lượng dây thoát sét tùy thuộc vào kích thước ngôi nhà, tối thiểu phải có 2 dây đối với nhà lớn .
• Hệ thống tiếp đất (Earth termination network): Đây là bộ phận quan trọng giúp tiêu tán dòng sét vào đất một cách an toàn và hiệu quả . Nó bao gồm các cọc tiếp địa (thường là loại cọc thép mạ đồng kích thước D16mm, dài 2,4m với lớp mạ đồng tối thiểu 20 micrones ), dây cáp đồng trần dùng để nối các đầu cọc, và có thể sử dụng thêm hóa chất giảm điện trở đất để tăng hiệu quả . Hệ thống tiếp địa phải có tổng trở nhỏ và ổn định trong nhiều năm .

Bảo vệ khỏi xung điện: Hệ thống chống sét lan truyền

Hệ thống chống sét lan truyền được thiết kế để bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi sự tăng vọt điện áp đột ngột do sét gây ra, lan truyền qua đường dây điện hoặc tín hiệu . Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) hoạt động dựa trên nguyên lý mạch bảo vệ, cắt và lọc các đường truyền từ sét đến vật dụng liên quan đến điện, hạn chế sự quá áp đột biến bằng cách chuyển hướng dòng điện nguy hiểm sang bãi tiếp địa một cách an toàn .

Có nhiều loại SPD khác nhau, được phân loại dựa trên vị trí lắp đặt và mức độ bảo vệ . SPD Loại 1 thường được lắp đặt ở tủ điện chính của các xí nghiệp để bảo vệ sơ cấp . SPD Loại 2 được sử dụng để đảm bảo an toàn cho cả gia đình, thường lắp trong các tủ điện hạ thế . SPD Loại 3 được lắp đặt gần các thiết bị điện tử nhạy cảm để bảo vệ thứ cấp, giảm thiểu rủi ro và nguy hiểm . Ngoài ra, còn có SPD cho đường nguồn, đường tín hiệu viễn thông, tín hiệu điều khiển công nghiệp, mạng máy tính, điện thoại và cáp đồng trục .

Hệ thống chống sét lan truyền thường bao gồm các SPD, dây dẫn và hệ thống tiếp địa riêng hoặc kết nối với hệ thống tiếp địa của chống sét trực tiếp . Nguyên lý hoạt động của SPD là khi phát hiện điện áp tăng quá mức quy định, nó sẽ dẫn dòng điện này đến hệ thống nối đất, bảo vệ các thiết bị điện khỏi quá tải hoặc cháy nổ . Nhiều SPD được trang bị thêm bộ lọc để triệt tiêu xung nhiễu do sét gây ra .

QUY TRÌNH THI CÔNG LẮP ĐẶT CHỐNG SÉT