Chống sét là gì? Tại sao hệ thống chống sét lại quan trọng cho mọi công trình?

Sét là một hiện tượng thiên nhiên hùng vĩ nhưng cũng tiềm ẩn nhiều nguy hiểm. Với sức mạnh khủng khiếp của mình, sét có thể gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cho con người, công trình và thiết bị. Thực tế, mỗi ngày trên thế giới có hơn 9 triệu tia sét đánh xuống. Chính vì vậy, việc hiểu rõ về chống sét và tầm quan trọng của hệ thống chống sét là điều vô cùng cần thiết, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang làm gia tăng tần suất sét đánh.

Mục lục bài viết

Chống sét là gì?

Chống sét là việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm bảo vệ con người, công trình và thiết bị khỏi những tác động của sét đánh. Hệ thống chống sét được thiết kế để thu hút sét, dẫn dòng điện sét xuống đất một cách an toàn, ngăn ngừa thiệt hại do sét gây ra. Nói cách khác, hệ thống chống sét không ngăn chặn sét đánh mà kiểm soát và ngăn ngừa thiệt hại bằng cách cung cấp đường dẫn điện trở thấp để phóng năng lượng sét. Cần lưu ý rằng, ngay cả khi có hệ thống chống sét, không có công trình nào được an toàn tuyệt đối trước sét đánh.

Hệ thống chống sét hiệu quả sẽ giúp:

Bảo vệ con người và tài sản.
Phòng chống cháy nổ.
Nâng cao an toàn cho công trình.
Giảm thiểu thiệt hại do sét đánh.
Đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị.

Hệ thống chống sét đóng vai trò quan trọng đối với các công trình sau:

Nơi tụ họp đông người.
Nơi cần phải bảo vệ các dịch vụ công cộng thiết yếu (bệnh viện, trường học,…).
Nơi mà quanh khu vực đó thường xuyên xảy ra sét đánh.
Nơi có các kết cấu rất cao hoặc đứng đơn độc một mình.
Nơi có các công trình có giá trị văn hóa hoặc lịch sử.
Nơi có chứa các vật liệu dễ cháy, nổ.
Nhà máy, xưởng sản xuất, phòng thí nghiệm.
Tòa nhà văn phòng, khách sạn, nhà ở chung cư.
Trường học, bệnh viện, nhà trẻ mẫu giáo.

Các loại sét và tác hại của sét đối với công trình

Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển, thường đi kèm với sấm sét. Sét được phân loại dựa trên điểm khởi phát và kết thúc. Các loại sét phổ biến bao gồm:

Sét giữa đám mây và mặt đất: Đây là loại sét thường gặp nhất, xảy ra khi có sự phóng điện giữa đám mây và mặt đất. Sét giữa đám mây và mặt đất được hình thành khi một nhánh của luồng tiên đạo bậc di chuyển từ trong các đám mây xuống mặt đất gặp luồng đi lên từ phía mặt đất.
Sét giữa hai đám mây: Sét xảy ra giữa hai đám mây tích điện trái dấu.
Sét trong cùng một đám mây: Sét xảy ra giữa các vùng tích điện trái dấu trong cùng một đám mây. Đây là hình thức phổ biến nhất của tia sét.
Sét núi lửa: Sét hình thành trong đám khói bụi của núi lửa phun trào.
Sét hòn: Một dạng sét hiếm gặp, xuất hiện dưới dạng quả cầu ánh sáng trôi nổi trong không khí.
Sét khô: Sét hình thành trong cơn giông mà không có mưa do các giọt nước mưa bị bốc hơi hết trước khi rơi xuống mặt đất. Sét khô là một trong những nguyên nhân chính gây ra cháy rừng.
Sét dương: Loại sét hiếm gặp và nguy hiểm, có điện áp cao hơn sét thông thường (gấp 6-10 lần) và di chuyển xa hơn, lâu hơn sét thông thường. Sét dương được hình thành từ các ion dương và xuất hiện từ vùng đỉnh của tầng đối lưu.

Sét đánh, nguồn điện tự nhiên mạnh nhất có thể gây ra những tác hại nghiêm trọng cho công trình, bao gồm:

Hư hỏng kết cấu: Sét có thể phá hủy mái nhà, tường, cột, gây cháy nổ. Sức mạnh của sét có thể ảnh hưởng đến độ bền cơ khí cơ học của các thiết bị trong công trình.
Hư hỏng thiết bị: Sét đánh có thể làm hỏng các thiết bị điện, điện tử, viễn thông như camera, máy chấm công. Sét đánh có thể làm hư hỏng hoàn toàn các thiết bị máy móc công nghiệp, thiết bị điện tử, viễn thông hoặc làm cho thiết bị hoạt động không ổn định, làm sai lệch chương trình xử lý số liệu.
Gây cháy nổ: Sét có thể gây cháy nhà, cháy rừng.
Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp đều có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người.
Ảnh hưởng đến kết cấu thép và bê tông cốt thép: Rỉ sét do sét gây ra có thể làm suy giảm lực bám dính giữa thép với lớp phủ bảo vệ, gây ăn mòn điểm, giảm lực liên kết giữa thép với bê tông và tăng mức độ ăn mòn của thép trong bê tông theo thời gian.
Quá áp, quá dòng trên đường dây: Khi sét đánh vào đường dây điện lực, dòng sét sẽ lan truyền trên các đường dây dẫn đến quá áp, quá dòng cho các thiết bị nối với đường dây.
Cảm ứng điện từ: Sét đánh gần công trình có thể gây cảm ứng trên các đường dây điện lực, viễn thông, làm xuất hiện các điện áp và dòng điện cảm ứng không mong muốn.
Xung điện từ (LEMP): Sét đánh xa công trình vẫn có thể gây ảnh hưởng thông qua xung điện từ LEMP (Lightning Electro-Magnetic Pulse), tác động đến các thiết bị điện tử.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống chống sét

Hệ thống chống sét hoạt động dựa trên nguyên lý “cung cấp đường dẫn ưu tiên” cho dòng điện sét. Khi sét đánh, hệ thống sẽ thu hút tia sét thông qua kim thu sét, sau đó dẫn dòng điện sét xuống đất an toàn thông qua dây dẫn và hệ thống tiếp địa. Quá trình này giúp bảo vệ công trình và con người khỏi những tác động của sét. Kim thu sét, bằng cách thu hút sét đánh vào nó, sẽ tạo ra một vùng bảo vệ (Zone of protection) cho công trình.

Hệ thống chống sét lan truyền hoạt động dựa trên nguyên lý mạch bảo vệ. Khi sét đánh, thiết bị chống sét sẽ cắt sét trực tiếp, sau đó triệt tiêu xung nhiễu của sét lên thiết bị điện, bảo vệ quá áp, quá tải cho đường dây. Thiết bị chống sét lan truyền sử dụng các công nghệ bảo vệ mode, cầu chì nhiệt, tản nhiệt trên board để đảm bảo việc cắt xung sét được thực hiện an toàn. Tụ chống sét (Metal Varistor Oxit – MOV) là một linh kiện quan trọng trong thiết bị chống sét lan truyền, có tác dụng bảo vệ mạch điện khỏi sự đột biến điện áp cao.

Các loại hệ thống chống sét phổ biến

Có hai loại hệ thống chống sét chính:

Hệ thống chống sét trực tiếp

Hệ thống này bảo vệ công trình khỏi tác động trực tiếp của sét đánh. Các loại hệ thống chống sét trực tiếp phổ biến bao gồm:

Hệ thống cột Franklin (kim thu sét cổ điển): Sử dụng một thanh kim loại nhọn để thu hút sét.
Hệ thống lồng Faraday: Sử dụng nhiều dây dẫn tạo thành một “lồng” bao quanh công trình để thu sét.
Hệ thống phóng điện sớm (ESE): Sử dụng kim thu sét có khả năng phóng điện sớm để thu hút sét đánh.

Hệ thống chống sét lan truyền

Hệ thống này bảo vệ thiết bị điện, điện tử khỏi tác động gián tiếp của sét đánh lan truyền qua đường dây điện, tín hiệu. Các thiết bị chống sét lan truyền phổ biến bao gồm:

Cầu chì cắt lọc sét.
Bộ chống sét lan truyền.
Thiết bị cắt sét Schneider, Citel, LPI, Erico, Otowa.
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) loại 1: Được lắp đặt ở đầu vào của hệ thống điện, có khả năng xả dòng ngược do dòng sét lan truyền dội ngược từ dây dẫn đất.
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) loại 2: Là hệ thống bảo vệ chính cho tất cả các thiết bị điện hạ thế, được lắp đặt trong mỗi tủ điện để ngăn ngừa sự lan truyền quá áp.

Ngoài ra, hệ thống chống sét còn bao gồm các thành phần quan trọng khác như:

Cọc tiếp địa: Tạo ra một mối liên kết vững chắc giữa thiết bị điện và đất, giúp hạn chế các tác động xấu của dòng điện rò rỉ, sét đánh, quá áp.
Dây dẫn sét: Dây cáp bằng kim loại có khả năng dẫn điện cao, được nối từ kim thu sét xuống đất, có chức năng truyền dòng điện của sét vào hệ thống tiếp địa.
Hệ thống tiếp địa: Hệ thống gồm các thanh địa, dây địa và các phụ kiện khác, được chôn sâu vào lòng đất, có chức năng tiêu thụ và phân tán dòng điện của sét ra môi trường xung quanh.
Cực nối đất tham chiếu: Cực nối đất có thể tách hoàn toàn khỏi mạng nối đất để dùng vào mục đích đo đạc kiểm tra.

Tiêu chuẩn chống sét cho các loại công trình

Tại Việt Nam, tiêu chuẩn chống sét cho công trình xây dựng được quy định trong TCVN 9385:2012. Tiêu chuẩn này đưa ra những chỉ dẫn về thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống chống sét.

Một số quy định quan trọng trong TCVN 9385:2012 bao gồm:

Vật liệu và kích thước của các bộ phận chống sét: Tiêu chuẩn quy định chi tiết về vật liệu, cấu tạo và kích thước tối thiểu của các bộ phận như dây dẫn, cọc nối đất, tấm nối đất. Khi lựa chọn vật liệu, cần xem xét nguy cơ bị ăn mòn, bao gồm ăn mòn điện hóa.
Xác suất sét đánh cho phép: Tiêu chuẩn quy định xác suất sét đánh cho phép (p0 = 10-5 trong một năm) để đánh giá nhu cầu chống sét cho công trình.
Các hệ số điều chỉnh: Tiêu chuẩn đưa ra các hệ số điều chỉnh từ A đến E để biểu thị mức độ quan trọng hoặc mức độ rủi ro tương đối của công trình.
Vùng bảo vệ: Tiêu chuẩn quy định về vùng bảo vệ của hệ thống chống sét, bao gồm khái niệm góc bảo vệ.

Đánh giá nhu cầu chống sét

Việc quyết định có cần lắp đặt hệ thống chống sét hay không phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:

Công năng của tòa nhà: Ví dụ, bệnh viện, trường học, trung tâm dữ liệu,… có yêu cầu cao về an toàn.
Tính chất của việc xây dựng tòa nhà: Vật liệu xây dựng, kết cấu công trình,…
Giá trị của vật thể trong tòa nhà hoặc những hậu quả do sét đánh gây ra: Thiết bị đắt tiền, dữ liệu quan trọng,…
Vị trí tòa nhà: Khu vực có mật độ sét đánh cao hay thấp.
Chiều cao công trình: Công trình càng cao càng dễ bị sét đánh.

Xác suất sét đánh vào công trình được tính toán dựa trên mật độ sét phóng xuống đất (Ng) và các đặc điểm của công trình. Nếu xác suất sét đánh tổng hợp lớn hơn xác suất sét đánh cho phép, cần phải bố trí hệ thống chống sét.

Quy định pháp luật về chống sét tại Việt Nam

Theo quy định tại Nghị định 136/2020/NĐ-CP, các công trình như nhà chung cư, nhà đa năng, khách sạn cao từ 5 tầng trở lên hoặc có khối tích từ 5.000 m3 trở lên phải lắp đặt hệ thống chống sét.

Nghị định 144/2021/NĐ-CP quy định xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực phòng cháy, chữa cháy, bao gồm các vi phạm liên quan đến hệ thống chống sét. Cụ thể, các hành vi vi phạm và hình thức xử phạt bao gồm:

Không có hồ sơ theo dõi hệ thống chống sét: Phạt cảnh cáo hoặc phạt tiền từ 100.000 đồng đến 300.000 đồng.
Không kiểm tra định kỳ hệ thống chống sét: Phạt tiền từ 300.000 đồng đến 500.000 đồng.
Không khắc phục các sai sót, hư hỏng làm mất tác dụng của hệ thống chống sét: Phạt tiền từ 5.000.000 đồng đến 10.000.000 đồng.
Lắp đặt hệ thống chống sét không bảo đảm yêu cầu về chống sét: Phạt tiền từ 10.000.000 đồng đến 15.000.000 đồng.
Không lắp đặt hệ thống chống sét cho nhà, công trình thuộc diện phải lắp đặt: Phạt tiền từ 10.000.000 đồng đến 25.000.000 đồng.

Ngoài ra, pháp luật cũng quy định về việc kiểm tra định kỳ hệ thống chống sét. Toàn bộ hệ thống chống sét cần được kiểm tra kỹ bằng mắt thường trong suốt quá trình lắp đặt, sau khi hoàn thành và sau khi thay đổi hoặc mở rộng. Việc kiểm tra nên được tiến hành định kỳ, tốt nhất không quá 12 tháng.

Các công ty cung cấp dịch vụ chống sét uy tín tại Việt Nam

Tên Công ty	Dịch vụ cung cấp	Thông tin liên hệ
Công ty TNHH thương mại và xây lắp SET Toàn Cầu	Cung cấp và thi công hệ thống chống sét, báo cháy	Số 2 ngõ 22 thôn Thượng , xã Cự Khê , H. Thanh Oai, Hà Nội
Công ty CP cơ điện và xây dựng Hà Nội	Thiết kế và thi công hệ thống chống sét, phòng cháy chữa cháy	Số 16, Ngõ 281/20, Đường Vĩnh Hưng, P. Vĩnh Hưng, Q. Hoàng Mai, Hà Nội
Thiết Bị Chống Sét Mỹ Phúc	Thiết kế, cung cấp và lắp đặt thiết bị chống sét
Công ty TNHH Đầu Tư Thương Mại Hải Tiến	Phân phối thiết bị chống sét và thi công hệ thống chống sét
Hệ Thống Thiết Bị Chống Sét Song Thái Tùng	Cung cấp thiết bị và thi công hệ thống chống sét
K2A Việt Nam	Phân phối thiết bị chống sét của các thương hiệu nổi tiếng	Số 27/36 Đường Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
Công ty TNHH Đầu Tư Thương Mại Bảo Uyên	Phân phối thiết bị chống sét và thi công hệ thống chống sét	Số 6A, Tổ dân phố 2, P. Phú La, Q. Hà Đông, Hà Nội
Công ty TNHH Kỹ Thuật Công Nghệ Và Thương Mại Nhất Phát	Nhập khẩu và phân phối thiết bị chống sét chính hãng	Số 31/68 Đường Hoàng Công Chất, Phường Phú Diễn, Quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội
ThyAn Engineering (TAEC)	Tư vấn, thiết kế, thi công, lắp đặt và phân phối sản phẩm chống sét
Công ty Cổ phần Xây dựng và Xuất nhập khẩu HTH	Cung cấp hệ thống phòng chống sét chất lượng cao	Hà Nội: 304 Đường Láng, Thịnh Quang, Đống Đa
Công ty TNHH Thiết bị Chống sét Phương Nam	Tư vấn, cung cấp giải pháp chống sét trực tiếp, chống sét lan truyền và hệ thống tiếp địa

Kết luận

Hệ thống chống sét là một phần không thể thiếu của bất kỳ công trình nào, đặc biệt là những công trình cao tầng, công trình có nguy cơ cháy nổ cao, nơi tập trung đông người. Việc lắp đặt hệ thống chống sét đúng tiêu chuẩn, đúng quy định pháp luật sẽ giúp bảo vệ an toàn cho con người, tài sản và đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị.

Để đảm bảo hiệu quả lâu dài của hệ thống chống sét, cần lưu ý những điểm sau:

Lựa chọn hệ thống chống sét phù hợp với đặc điểm của công trình và mức độ rủi ro.
Tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn TCVN 9385:2012 trong quá trình thiết kế, thi công và nghiệm thu hệ thống.
Lựa chọn nhà thầu uy tín, có kinh nghiệm trong lĩnh vực chống sét.
Thực hiện kiểm tra định kỳ và bảo trì hệ thống chống sét theo quy định.

Việc đánh giá nhu cầu chống sét và lựa chọn hệ thống phù hợp nên được thực hiện bởi các chuyên gia có trình độ và kinh nghiệm. Việc tự ý lắp đặt hoặc sử dụng các thiết bị không đảm bảo chất lượng có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng.