Skip to content
Chống sét kho lạnh phải giải quyết ba việc mà nhà xưởng thường không có: dàn ngưng và cụm máy nén nằm ở điểm cao nhất mái, vỏ panel cách nhiệt không dẫn điện liên tục nên không dùng làm đường thoát sét, và bãi tiếp địa không được đặt dưới sàn kho đông vì đất đóng băng làm điện trở suất tăng mạnh.
Thiệt hại lớn nhất khi sét đánh kho lạnh không phải chi phí thay thiết bị. Nó là chi phí hàng hỏng. Một cú sét làm chết biến tần lúc 2 giờ sáng có thể khiến cả buồng đông mất nhiệt trước khi có người phát hiện. Vì thế bài toán ở đây là giữ hệ thống lạnh chạy liên tục, không chỉ là chống cháy công trình.
Kho lạnh khác nhà xưởng thường ở điểm nào?
Bốn khác biệt quyết định toàn bộ thiết kế. Bỏ qua bất kỳ điểm nào cũng dẫn tới một hệ thống trông đúng trên bản vẽ nhưng không bảo vệ được thứ cần bảo vệ.
| Đặc điểm kho lạnh | Hệ quả với hệ chống sét |
|---|---|
| Cụm ngưng tụ, máy nén, quạt đặt trên mái | Khối kim loại lớn ở điểm cao nhất, dễ bị sét đánh trực tiếp và dẫn xung vào hệ điều khiển |
| Vỏ và mái bằng panel lõi cách nhiệt | Không có đường dẫn điện liên tục, không dùng làm bộ phận thoát sét tự nhiên |
| Sàn buồng đông, đất nền có thể đóng băng | Điện trở suất đất tăng mạnh, bãi tiếp địa dưới sàn mất tác dụng |
| Hàng hoá giá trị cao, không chịu được gián đoạn | Mục tiêu bảo vệ là tính liên tục vận hành, không chỉ an toàn con người |
Đặc điểm thứ tư nên được đưa vào bước đánh giá rủi ro ngay từ đầu. Theo IEC 62305-2, ngoài rủi ro thiệt hại về người còn có thành phần rủi ro mất giá trị kinh tế. Với kho lạnh, thành phần này thường lớn hơn nhiều lần chi phí đầu tư hệ chống sét. Cách bóc tách các thành phần rủi ro và bốn phần của bộ tiêu chuẩn được trình bày trong bài giải thích bốn phần của tiêu chuẩn IEC 62305.
Vì sao không được dùng panel cách nhiệt làm đường thoát sét?
Panel kho lạnh gồm hai lớp tôn mỏng kẹp lõi cách nhiệt. Hai lớp tôn nối với nhau bằng mộng và vít, không phải bằng mối hàn. Đường dẫn điện qua các mối ghép này không liên tục và điện trở tại mỗi mối thay đổi theo thời gian.
Hậu quả rất cụ thể. Khi dòng sét đi qua một mối ghép có điện trở tiếp xúc cao, tại đó phát sinh hồ quang. Lõi cách nhiệt của phần lớn panel kho lạnh là vật liệu cháy được. Tia lửa trong khe panel là kịch bản cháy nguy hiểm nhất của loại công trình này, vì lửa lan trong lõi và không nhìn thấy từ bên ngoài cho tới khi đã lan rộng.
Do đó nguyên tắc bắt buộc: hệ thu và dẫn sét của kho lạnh phải là hệ độc lập, đi bằng cáp thoát sét riêng, kẹp vào kết cấu thép chịu lực chứ không kẹp vào lớp tôn panel. Cáp thoát phải chạy bên ngoài lớp vỏ, không xuyên qua panel. Mỗi lần xuyên panel là một lần tạo cầu nhiệt và một điểm rò rỉ khí lạnh.
Nếu công trình có khung thép chịu lực liên tục và các mối nối được bắt bu lông chắc chắn, khung đó có thể dùng làm bộ phận thoát sét tự nhiên. Nhưng phải đo kiểm tra tính liên tục điện tại từng mối nối và ghi kết quả vào hồ sơ, chứ không mặc định là đạt.
Dàn ngưng và cụm máy nén trên mái xử lý thế nào?
Toàn bộ thiết bị trên mái phải nằm trong vùng bảo vệ của kim thu sét. Đây là yêu cầu đầu tiên và cũng là yêu cầu hay bị bỏ sót nhất, vì dàn ngưng thường được lắp bổ sung sau khi hệ chống sét đã nghiệm thu.
Có hai cách xử lý, và lựa chọn giữa chúng phụ thuộc khoảng cách an toàn tính được.
| Phương án | Cách làm | Khi nào chọn | Rủi ro cần lường |
|---|---|---|---|
| Hệ cách ly | Dựng cột thu sét riêng, giữ khoảng cách s với dàn ngưng, không đấu nối trực tiếp | Khi bố trí được cột và đủ khoảng cách | Cần diện tích mái và kết cấu chịu được cột |
| Hệ liên kết | Đấu đẳng thế toàn bộ vỏ kim loại thiết bị vào hệ thoát sét | Khi không đủ khoảng cách s | Dòng sét đi qua vỏ thiết bị, bắt buộc phải có SPD tại tủ điều khiển của cụm máy |
Phương án hệ cách ly tốt hơn cho kho lạnh, vì nó giữ dòng sét tránh xa hệ điều khiển. Nhưng nó chỉ đúng khi khoảng cách thực tế lớn hơn khoảng cách an toàn tính toán. Nếu không đủ, việc cố giữ cách ly còn nguy hiểm hơn liên kết, vì phóng điện sẽ tự tìm đường qua không khí vào chỗ gần nhất.
Khoảng cách an toàn s tính thế nào?
IEC 62305-3 cho công thức tính khoảng cách tối thiểu giữa hệ chống sét và các phần kim loại trong công trình:
s = ki × (kc / km) × l
Trong đó l là chiều dài tính từ điểm đang xét tới điểm đẳng thế gần nhất, tính bằng mét.
| Hệ số | Phụ thuộc vào | Giá trị |
|---|---|---|
| ki | Cấp bảo vệ LPL | 0,08 với LPL I · 0,06 với LPL II · 0,04 với LPL III và IV |
| km | Vật liệu giữa hai phần | 1 với không khí · 0,5 với bê tông, gạch |
| kc | Số dây thoát sét và hình học | 1 với một dây thoát · khoảng 0,66 với hai dây · khoảng 0,44 với bốn dây trở lên |
Cách đọc bảng này cho đúng: tăng số dây thoát sét làm giảm kc, tức là giảm khoảng cách an toàn cần giữ. Với mái kho lạnh chật thiết bị, thêm dây thoát thường rẻ và dễ hơn nhiều so với dời cả cụm dàn ngưng. Đây là mẹo thiết kế đáng dùng nhất ở loại công trình này.
Giá trị ki lấy theo cấp bảo vệ đã chọn ở bước đánh giá rủi ro. Cách xác định cấp bảo vệ và ý nghĩa của từng cấp được nêu trong bài về phân cấp bảo vệ chống sét cho công trình xây dựng.
Vì sao biến tần trong kho lạnh hay chết vì sét?
Biến tần là thiết bị dễ hỏng nhất trong kho lạnh khi có sét. Ba lý do cộng lại.
- Tụ một chiều trong mạch trung gian chịu quá áp rất kém. Một xung vượt ngưỡng trong vài micro giây đủ đánh thủng lớp điện môi, và hỏng thường không phục hồi.
- Cáp động cơ dài đóng vai trò ăng-ten. Kho lạnh có tuyến cáp dài từ phòng máy tới các quạt dàn lạnh trong buồng. Tuyến càng dài, xung cảm ứng thu được càng lớn.
- Biến tần hay nằm ở tủ phụ, xa tủ tổng. Nếu chỉ lắp SPD ở tủ tổng, xung còn lại vẫn đủ để phá thiết bị ở cuối tuyến.
Cách xử lý gồm ba lớp. Lớp một là SPD Type 1 tại tủ điện tổng, chịu được dòng xung dạng sóng 10/350 µs của sét đánh trực tiếp. Lớp hai là SPD Type 2 tại tủ cấp nguồn cho cụm máy nén và cụm biến tần. Lớp ba là SPD Type 3 hoặc bộ lọc ngay đầu vào biến tần khi khoảng cách cáp còn lại vẫn dài.
Có một quy tắc thực hành quan trọng: nếu chiều dài cáp giữa SPD và thiết bị cần bảo vệ vượt quá khoảng 10 mét, hiện tượng dao động trên tuyến có thể làm điện áp tại đầu cực thiết bị cao gần gấp đôi điện áp bảo vệ của SPD. Khi đó phải bổ sung một cấp SPD đặt gần thiết bị. Nguyên tắc phối hợp giữa các cấp và cách chọn dòng xung phù hợp có trong bài về cách phối hợp SPD Type 1, Type 2 và Type 3.
Với cáp động cơ, nên dùng cáp có màn chắn và đấu màn chắn xuống đất ở cả hai đầu. Đấu một đầu chỉ chống được nhiễu tần số thấp, không chống được xung sét.
Cảm biến nhiệt và hệ giám sát bảo vệ bằng gì?
Hệ giám sát nhiệt độ là thứ phát hiện sự cố sớm nhất. Nếu nó chết cùng lúc với biến tần, kho mất luôn khả năng cảnh báo. Vì thế đường tín hiệu phải được bảo vệ riêng, không dựa vào SPD của đường nguồn.
| Hạng mục | Đặc điểm dễ tổn thương | Biện pháp |
|---|---|---|
| Cảm biến nhiệt PT100 / PT1000 | Tuyến dây dài giữa buồng lạnh và phòng điều khiển | SPD đường tín hiệu tại đầu vào bộ thu thập dữ liệu |
| Vòng dòng 4–20 mA | Nhạy với chênh lệch điện thế đất giữa hai đầu tuyến | Nối đất một điểm duy nhất, tránh vòng đất kín |
| PLC và bộ điều khiển trung tâm | Nhiều cổng vào ra, mỗi cổng là một đường xung có thể vào | Bảo vệ cả nguồn nuôi và các cổng truyền thông |
| Mạng truyền thông giữa các buồng | Cáp chạy ngoài trời hoặc trên mái | SPD tín hiệu ở cả hai đầu tuyến, ưu tiên chuyển sang cáp quang |
| Camera giám sát buồng | Cấp nguồn và tín hiệu chung một tuyến | SPD chuyên dụng cho tuyến kết hợp |
Dòng thứ hai đáng chú ý nhất. Vòng dòng 4–20 mA nối đất ở cả hai đầu sẽ tạo thành vòng kín. Khi có sét gần, chênh lệch điện thế giữa hai điểm đất sinh ra dòng chạy trong vòng đó và đốt cháy cổng vào của bộ điều khiển. Lỗi này rất hay gặp và rất khó tìm, vì hệ vẫn chạy bình thường cho tới đúng lần sét đầu tiên.
Với các tuyến cáp dài giữa nhiều buồng, chuyển sang cáp quang là cách triệt để nhất. Cáp quang không dẫn điện nên cắt đứt hoàn toàn đường xung. Các phương án bảo vệ cho từng loại đường tín hiệu được phân tích trong bài về chống sét lan truyền trên đường tín hiệu.
Bãi tiếp địa kho lạnh nên đặt ở đâu?
Không đặt dưới sàn buồng đông. Đây là khác biệt lớn nhất so với nhà xưởng thường và cũng là lỗi thiết kế tốn kém nhất khi đã thi công xong.
Lý do là vật lý. Điện trở suất của đất phụ thuộc mạnh vào lượng nước tự do trong đất. Khi nhiệt độ xuống dưới điểm đóng băng, nước trong đất chuyển sang pha rắn và ngừng dẫn ion. Điện trở suất tăng vọt, không phải tăng vài phần trăm mà tăng theo bậc. Bãi tiếp địa đo đạt lúc nghiệm thu mùa hè có thể không còn đạt sau vài tháng buồng đông chạy liên tục.
| Vị trí đặt điện cực | Đánh giá | Lý do |
|---|---|---|
| Dưới sàn buồng đông | Không dùng | Đất nền có thể đóng băng, điện trở suất tăng mạnh và không kiểm soát được |
| Vòng quanh ngoài phạm vi công trình | Nên dùng | Đất giữ độ ẩm theo mùa bình thường, đo kiểm và bảo trì dễ |
| Dưới sàn khu vực kho mát trên 0 °C | Chấp nhận có điều kiện | Không đóng băng nhưng vẫn khó tiếp cận khi cần đo hoặc bổ sung |
| Khu vực có hệ sưởi nền chống trồi đất | Cân nhắc kỹ | Nhiệt độ ổn định hơn nhưng vẫn nằm dưới kết cấu, không sửa được |
Kể cả khi chọn phương án vòng ngoài, vẫn phải bố trí hố kiểm tra đặt ở vị trí tiếp cận được quanh năm, không nằm dưới đường xe nâng hay khu tập kết hàng. Kho lạnh vận hành liên tục, nếu hố kiểm tra bị chắn thì việc đo định kỳ sẽ bị bỏ qua.
Giá trị điện trở nối đất cần đạt và cách chọn cấu hình điện cực theo từng loại nền được trình bày trong bài về điện trở tiếp địa theo từng loại đất, còn cách bố trí cọc và dây liên kết nằm trong hướng dẫn thiết kế bãi tiếp địa.
Môi trường quanh kho lạnh còn có một yếu tố nữa: đọng sương. Hộp nối và mối hàn hoá nhiệt đặt ở vùng có chênh lệch nhiệt độ lớn sẽ bị ăn mòn nhanh hơn bình thường. Nên đưa toàn bộ mối nối kiểm tra ra ngoài phạm vi chịu ảnh hưởng của hơi lạnh.
Phòng máy dùng môi chất NH3 có yêu cầu gì thêm?
Nhiều kho lạnh công nghiệp dùng amoniac làm môi chất lạnh. Amoniac cháy được trong một dải nồng độ nhất định trong không khí, nên phòng máy NH3 phải được xem là khu vực có nguy cơ cháy nổ khi thiết kế chống sét.
Ba yêu cầu bổ sung:
- Không để tia lửa xuất hiện trong phòng máy. Mọi mối nối trong khu vực này phải là mối hàn hoặc mối ép chắc chắn, không dùng kẹp bắt vít có thể lỏng theo thời gian.
- Đẳng thế toàn bộ đường ống môi chất. Ống thép dẫn NH3 phải được nối vào hệ đẳng thế chung tại điểm vào và điểm ra của phòng máy, để không tồn tại chênh lệch điện thế giữa hai đoạn ống.
- Không cho cáp thoát sét đi xuyên phòng máy. Tuyến cáp thoát phải vòng ra ngoài, kể cả khi đường đi xa hơn.
Nguyên tắc chung giống với công trình chứa vật liệu dễ cháy khác. Cách xử lý đầy đủ cho nhóm công trình này có trong bài về chống sét cho kho hoá chất, trong đó phần kiểm soát nguồn đánh lửa áp dụng gần như nguyên vẹn cho phòng máy NH3.
Chọn kim thu sét cho mái kho lạnh thế nào?
Mái kho lạnh thường rộng và bằng phẳng, không có điểm cao tự nhiên ngoài cụm thiết bị lạnh. Điều này thuận lợi cho việc tính vùng bảo vệ, nhưng đặt ra hai ràng buộc.
Ràng buộc thứ nhất là kết cấu. Panel mái không chịu được tải trọng tập trung của cột thu sét. Chân cột phải bắt vào xà gồ hoặc dầm thép, kèm bản mã phân tải. Không bắt trực tiếp lên tôn mái.
Ràng buộc thứ hai là chống thấm. Mỗi điểm bắt chân cột là một điểm xuyên lớp vỏ. Với kho lạnh, xuyên vỏ vừa gây rò khí lạnh vừa tạo cầu nhiệt gây đọng sương và đóng băng cục bộ. Nên gom các điểm bắt về ít vị trí nhất có thể, và ưu tiên phương án đặt cột trên kết cấu đỡ có sẵn như tháp giải nhiệt hay khung đỡ dàn ngưng.
Về chọn kim, bán kính bảo vệ phải tính theo chiều cao thực tế của đầu kim so với mặt phẳng cần bảo vệ, chứ không lấy con số ghi trên tờ rơi. Cùng một model, bán kính thay đổi theo chiều cao lắp và theo cấp bảo vệ đã chọn. Một số dòng thường dùng cho mái nhà xưởng và kho gồm kim thu sét Orion ESE 15, kim thu sét Apollo ESE 30 và kim thu sét LIVA 070. Khi so sánh giữa các dòng, luôn yêu cầu bảng bán kính đầy đủ theo chiều cao và cấp bảo vệ, không so bằng một con số đơn lẻ.
Checklist nghiệm thu hệ chống sét kho lạnh
- Toàn bộ dàn ngưng, máy nén, quạt và tháp giải nhiệt trên mái nằm trong vùng bảo vệ.
- Khoảng cách s giữa hệ thoát sét và các phần kim loại đã được tính và ghi trong hồ sơ.
- Cáp thoát sét đi ngoài lớp vỏ panel, không xuyên qua panel.
- Chân cột thu sét bắt vào kết cấu thép, không bắt lên tôn mái.
- Số điểm xuyên vỏ được ghi rõ và đã xử lý chống thấm, chống cầu nhiệt.
- SPD Type 1 tại tủ tổng, Type 2 tại tủ cụm máy nén và cụm biến tần.
- Khoảng cách cáp từ SPD tới thiết bị nhạy cảm dưới 10 mét, nếu vượt thì đã bổ sung cấp SPD gần thiết bị.
- Cáp động cơ có màn chắn, đấu đất cả hai đầu.
- Đường tín hiệu cảm biến nhiệt và mạng truyền thông có SPD riêng.
- Vòng dòng 4–20 mA chỉ nối đất tại một điểm.
- Bãi tiếp địa nằm ngoài phạm vi sàn buồng đông.
- Hố kiểm tra tiếp cận được quanh năm, không nằm dưới đường xe nâng.
- Phòng máy NH3 không có cáp thoát sét đi qua, đường ống môi chất đã đẳng thế.
- Có biên bản đo điện trở nối đất kèm nhiệt độ và điều kiện thời tiết lúc đo.
Mục cuối cùng hay bị bỏ. Giá trị điện trở đo được chỉ có nghĩa khi biết đo trong điều kiện nào. Với kho lạnh, ghi thêm nhiệt độ môi trường và tình trạng đất khô hay ẩm giúp lần đo sau có cơ sở so sánh, thay vì tranh cãi xem con số nào mới đúng.
Liên hệ tư vấn và báo giá
Liên hệ tư vấn & báo giá: 0972 299 666 — CHỐNG SÉT TOÀN CẦU – TỔNG KHO CHỐNG SÉT
Website: chongsettoancau.com | tongkhochongset.vn
Địa chỉ: Ng. 686 Đ/S671 Chiến Thắng, Hà Đông, Hà Nội
15 năm kinh nghiệm — 5000+ công trình toàn quốc
Câu hỏi thường gặp
Kho lạnh có bắt buộc lắp hệ thống chống sét không?
Kho lạnh thuộc nhóm công trình công nghiệp và kho tàng nên nằm trong phạm vi phải có giải pháp chống sét theo quy định xây dựng hiện hành. Ngoài yếu tố pháp lý, giá trị hàng hoá bên trong và chi phí gián đoạn vận hành thường khiến bài toán đầu tư trở nên rõ ràng ngay từ bước đánh giá rủi ro.
Có được dùng lớp tôn của panel kho lạnh làm dây thoát sét không?
Không. Hai lớp tôn của panel nối với nhau bằng mộng và vít nên đường dẫn điện không liên tục. Dòng sét đi qua mối ghép có điện trở tiếp xúc cao sẽ phát sinh hồ quang, mà lõi cách nhiệt của phần lớn panel là vật liệu cháy được. Phải dùng cáp thoát sét riêng đi ngoài lớp vỏ.
Vì sao không đặt bãi tiếp địa dưới sàn buồng đông?
Vì đất dẫn điện nhờ nước tự do trong đất. Khi đất nền đóng băng, nước chuyển sang pha rắn và ngừng dẫn ion, điện trở suất tăng theo bậc chứ không tăng vài phần trăm. Bãi tiếp địa đo đạt lúc nghiệm thu có thể không còn đạt sau vài tháng buồng đông chạy liên tục.
Biến tần kho lạnh cần SPD loại nào?
Tối thiểu là SPD Type 2 tại tủ cấp nguồn cho cụm biến tần, phía sau SPD Type 1 ở tủ tổng. Nếu chiều dài cáp từ SPD tới biến tần vượt khoảng 10 mét, cần thêm một cấp bảo vệ đặt sát thiết bị vì dao động trên tuyến có thể làm điện áp tại đầu cực cao gần gấp đôi.
Cảm biến nhiệt độ trong buồng lạnh có cần chống sét riêng không?
Có. Đường tín hiệu là đường xung độc lập với đường nguồn, nên SPD của tủ điện không bảo vệ được nó. Cần SPD đường tín hiệu tại đầu vào bộ thu thập dữ liệu, và vòng dòng 4–20 mA chỉ được nối đất tại một điểm duy nhất để tránh vòng đất kín.
Lắp thêm dàn ngưng sau khi đã nghiệm thu chống sét thì phải làm gì?
Phải kiểm tra lại vùng bảo vệ và tính lại khoảng cách an toàn s cho vị trí mới. Thiết bị lắp bổ sung trên mái là nguyên nhân phổ biến nhất khiến một hệ chống sét từng đạt trở thành không đạt mà không ai biết.
Bài Viết Liên Quan
- Chống sét cho kho hoá chất
- Chống sét silo và kho nông sản
- IEC 62305 là gì? Bốn phần tiêu chuẩn chống sét quốc tế
- Cách phối hợp SPD Type 1, Type 2 và Type 3
- Thiết kế bãi tiếp địa
