Hệ thống chống sét là bố trí nhiều thiết bị chống sét theo một hệ thống nhất định để ngăn không cho tia sét sinh ra các chất có hại. Theo quy mô của dự án, số lượng vật liệu chống sét có thể nhiều hay ít, từ vài đến hàng chục. Tùy theo ngân sách xây dựng và tình hình thực tế của từng công trình mà vật liệu chống sét sử dụng cũng sẽ khác nhau

Trong bài viết này GECC giúp bạn hiểu rõ hơn về hệ thống chống sét là gì? Và các loại hệ thống chống sét hiện nay. Khám phá những lợi ích của hệ thống chống sét và áp dụng chúng cho cơ sở hoặc doanh nghiệp của bạn.

Hệ thống chống sét là gì? 

Hệ thống chống sét là hệ thống cho phép sét đi vào hoặc đi khỏi trái đất. Mà không xâm nhập và làm hư hại các cấu trúc không dẫn điện như con người, thiết bị điện và các tòa nhà

Hệ thống chống sét không bảo vệ chống sét đánh. Nó chỉ đơn thuần cung cấp một phương tiện để kiểm soát nó và ngăn ngừa thiệt hại bằng cách cung cấp một đường điện trở thấp để giải phóng năng lượng sét.

Một hệ thống chống sét đáng tin cậy phải bao gồm cả chống sét và bảo vệ quá áp thoáng qua (hệ thống điện tử). Nói một cách đơn giản, chống sét kết cấu không thể và không thể bảo vệ các hệ thống điện tử trong các tòa nhà khỏi bị hư hại do quá điện áp thoáng qua.

Tại sao phải sử dụng hệ thống chống sét? 

Bảo vệ chống sét bảo vệ con người, công trình, nội dung bên trong công trình, đường dây điện và thiết bị điện bằng cách kiểm soát nhiều rủi ro gây ra bởi các mối nguy về nhiệt, cơ học và điện của dòng điện là cần thiết cho Những rủi ro này có thể được phân loại như sau:  

1- Rủi ro đối với con người (và động vật) bao gồm:

• Sét đánh trực tiếp
• Bước điện áp
• Điện áp tiếp xúc,
• Sét thứ cấp,
• Tác dụng phụ như: ngạt thở hoặc thương tích do hỏa hoạn đối với người hút thuốc; các mối nguy hiểm về cấu trúc như khối xây rơi xuống từ các điểm va chạm; các tình trạng nguy hiểm như nước xâm nhập từ mái nhà xuyên qua gây nguy hiểm cho sức khỏe; các mối nguy hiểm về điện hoặc các mối nguy hiểm khác; Lỗi hoặc hỏng hóc của các quy trình, thiết bị và hệ thống.

2- Rủi ro đối với kết cấu và thiết bị bên trong bao gồm:

• Cháy hoặc nổ do sức nóng của sét, điểm tấn công của sét hoặc phóng dòng sét trong tòa nhà.
• Cháy hoặc nổ do đốt nóng điện trở của dây dẫn hoặc phóng điện hồ quang do dây dẫn nóng chảy
• Thủng mái kết cấu bằng nhiệt plasma tại các điểm sét đánh
• Hư hỏng hệ thống điện và điện tử bên trong
• Hư hỏng cơ học được định nghĩa là hư hỏng vật liệu tại điểm va chạm

Định nghĩa rủi ro thông thường

1- Sét lan truyền:

Tất cả các dẫn xuất đều có điện trở và trên hết là độ tự cảm. Trong khi bị sét đánh, tốc độ dòng điện tăng nhanh có thể làm tăng điện áp cảm ứng trong dây dẫn đến mức dây dẫn phóng điện cho dây dẫn trên bề mặt của nó với điện áp đủ để nối dây với đất gần đó.

Có thể kiểm soát sét đánh lan rộng theo các cách sau:

• Mắc song song nhiều dây dẫn để giảm cường độ dòng điện trong mỗi dây
• Đảm bảo đủ khoảng cách giữa hai đối tượng để không gây cản trở cho các phương tiện cản trở. lại
• Liên kết với các vật thể để loại bỏ sự khác biệt tiềm năng (các vật thể có thể mang một số dòng sét)  

2- Điện áp bước:

• Khi một dòng sét được đưa vào lòng đất, nó sẽ tạo ra một gradient điện áp lớn xung quanh mặt đất đối với các điểm ở xa.
• Sự chênh lệch điện áp mà một người trải qua khi đi qua khoảng cách 1 mét tính từ chân của anh ta mà không chạm vào vật được nối đất khác được gọi là điện áp bước.
• Lưu ý rằng thời điểm phóng điện gần điện cực nối đất, chênh lệch điện áp ở khoảng cách đó có thể trở nên lớn đến mức chết người tùy thuộc vào tình huống, chẳng hạn như trạng thái của giày và dòng điện lớn có thể truyền từ chân này sang chân kia.

Một mối nguy được coi là giảm xuống mức có thể chấp nhận được nếu:

• Rất khó có khả năng bạn sẽ ở gần dây dẫn xuống hoặc có ai đó trong vòng 3 mét. Hạn chế quyền truy cập vào khu vực đó có thể là một giải pháp
• Điện áp bước được giảm bằng cách sử dụng hàng rào cách điện từ 5 k Ohm.m trở lên, chẳng hạn như 50 mm nhựa đường hoặc 150 mm sỏi trong phạm vi 3 m tính từ điện cực
• Các hệ thống cân bằng tiềm năng, chẳng hạn như hệ thống điện, được sử dụng đúng cách

3- Điện áp tiếp xúc:

• Điện áp tiếp xúc có nguyên nhân tương tự như điện áp bước, nhưng sự chênh lệch điện áp có thể xảy ra là điện áp tồn tại giữa tay và (nói chung) là chân.
• Nguy cơ bị điện giật với điện áp tiếp xúc lớn hơn so với điện áp bước vì dòng điện chạy gần vùng tim.
• Một mối nguy được coi là giảm xuống mức có thể chấp nhận được nếu:
• Khả năng mọi người đến gần hơn hoặc hạn chế tiếp cận các khu vực có ít thời gian tham dự có thể là giải pháp
• Sử dụng vật liệu có nguồn gốc tự nhiên khi nối khung kim loại và thép mở rộng
• Sử dụng lớp bề mặt cách điện 5 kOhm. B. Nhựa đường 50 mm hoặc sỏi 150 mm
• Dây dẫn xuống được cách điện bằng cách điện xung tối thiểu 100 kV 1,2 / 50 μs (PVC 3 mm)

Lợi ích của một hệ thống chống sét

Một hệ thống chống sét hiệu quả loại bỏ các rủi ro trên cần được thiết kế như sau:

• Chặn các tia sét (tức là tạo các điểm đánh ưu tiên)
• Tấn công mặt đất an toàn thông qua dây dẫn chuyên dụng
• Tiêu tán năng lượng sét xuống trái đất với sự gia tăng điện áp trái đất tối thiểu
• Loại bỏ các vòng nối đất và sự mất cân bằng nguy hiểm tiềm tàng giữa các hệ thống chống sét, cấu trúc và các phần tử/mạch bên trong bằng cách tạo ra một hệ thống nối đất đẳng thế trở kháng thấp
• Nó bảo vệ thiết bị khỏi dòng điện tăng vọt và quá độ, ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và thời gian ngừng hoạt động tốn kém
• Bảo vệ thiết bị của bạn khỏi xung đột biến và quá độ trên đường liên lạc và tín hiệu, ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và thời gian ngừng hoạt động tốn kém
• Không có thiệt hại nhiệt hoặc cơ học cho các cấu trúc
• Không tạo ra tia lửa có thể gây cháy, nổ
• Giới hạn điện áp bước và điện áp cảm ứng để kiểm soát nguy cơ gây thương tích cho người ngồi trên xe

Các loại hệ thống chống sét

Hệ thống chống sét cho các tòa nhà và lắp đặt có thể được chia thành ba loại chính:

1. Hệ thống chống sét để bảo vệ các tòa nhà và hệ thống khỏi bị sét đánh trực tiếp
2. Hệ thống chống sét cho dây dẫn đến và bảo vệ đột biến đường dây
3. Một hệ thống chống sét bảo vệ chống lại các xung sét điện từ

Hệ thống này bảo vệ các tòa nhà khỏi bị sét đánh trực tiếp, nhưng không bảo vệ các tòa nhà khỏi bị sét đánh. Loại này có thể được phân loại như sau:

Các hệ thống kiểu này có thể được phân loại như sau:

• Hệ thống chống sét dạng thông thường,
• Hệ thống chống sét dạng phi thông thường.

1- Phân loại hệ thống chống sét thông thường

Các hệ thống chống sét thông thường được thiết kế đặc biệt cho các cấu trúc trên mặt đất. Và cung cấp đường dẫn cho các điểm sét và dòng sét đi theo từ điểm gắn của chúng xuống đất mà không làm hỏng cấu trúc được bảo vệ.

Một hệ thống như vậy về cơ bản bao gồm ba yếu tố:

1. Kết nối khí nén tại các điểm thích hợp trên kết cấu để chặn sét;
2. Một thiết bị thu sét dẫn dòng sét từ thiết bị đầu cuối không khí xuống trái đất; và
3. Nối đất điện cực để truyền dòng sét xuống đất.

Ba thành phần hệ thống phải được kết nối điện đúng cách.

2- Phân loại hệ thống chống sét phi thông thường

Hệ thống chống sét phi truyền thống bao gồm (2) các loại như:

a- Hệ thống thu hút tia sét chủ động bao gồm:

• Hệ thống cột đơn cải tiến (thanh cuối cùn)
• Hệ thống loại bỏ streamer sớm.

b- Hệ thống phòng chống / loại bỏ sét chủ động, bao gồm:

• Hệ thống chuyển phí (CTS),
• Hệ thống mảng phân tán (DAS).

Các dạng hệ thống thu sét phổ biến hiện nay

Có (2) loại hệ thống chống sét truyền thống:

• Hệ thống cột Franklin,
• Hệ thống lồng Franklin/Faraday.

1- Hệ thống cột Franklin

Các dạng hệ thống chống sét Franklin bao gồm:

1. Cột thu lôi sắc bén,
2. Hệ thống một hàng,
3. Bảo vệ góc nón/hình nón Franklin.

• Cột thu lôi nhọn, hoặc cột thu lôi hoặc cột đơn có thể giúp ngăn chặn sét đánh gần đó. Điều này làm giảm chênh lệch điện thế giữa đất và mây bằng cách “dòng” điện, giúp giảm khả năng bị sét đánh trực tiếp.
• Cột thu lôi hoặc cột thu lôi hoặc cột đơn phải cung cấp khả năng bảo vệ hình nón ở góc 45 độ tạo thành một đế hình tròn trong lòng đất xung quanh tòa nhà hoặc một phần của tòa nhà.
• Nhiều thập kỷ kinh nghiệm cho thấy rằng các thanh Franklin kết hợp với việc dẫn điện và nối đất phù hợp tại các điểm quan trọng trong cấu trúc có thể làm giảm đáng kể thiệt hại do sét đánh.

Lưu ý:

Hệ thống này thường bị hạn chế đối với các tòa nhà có chiều cao dưới 20 m. 

2- Hệ thống lồng Franklin/Faraday

Lồng Faraday là một vỏ bọc được gắn bên ngoài tòa nhà, bao gồm các dây dẫn được sắp xếp theo kiểu lưới để tạo ra một con cá bên ngoài. Nếu tòa nhà được làm bằng thép, khung thép sẽ trở thành một phần của lồng.

Nó có thể được sử dụng như một thiết bị thu hồi không khí. Giúp công việc dễ dàng hơn nhiều, nhưng nếu các mặt là phi kim loại và liên tục. Thì cần phải có thiết bị thu hồi không khí. bằng thép khung.

Ưu điểm của hệ thống lồng Faraday:

1. Khi được thiết kế phù hợp, lồng Faraday tạo thành một lá chắn điện từ. Điều này có nghĩa là không có điện trường bên trong lồng do dòng điện chạy xuống đất ở bề mặt của lồng.
2. Nhiều thiết bị chống sét lan truyền phải được nối đất riêng lẻ. 
3. Lưới an toàn có thể được triển khai dễ dàng và rộng rãi theo cách phù hợp.
4. Loại bảo vệ này có thể là đáng tin cậy nhất để chống sét.

Trên đây là những thông tin về về hệ thống chống sét mà GECC chia sẻ. Hy vọng bài viết mang lại những kiến thức hữu ích cho các bạn. Cần thêm thông tin các bạn liên hệ Năng lượng toàn cầu GECC nhé!