Hệ Thống Nối Đất Chống Sét

Xem thêm: Hồ sơ năng lực của Trung tâm Thử nghiệm Kiểm định và Chứng nhận Phúc Gia

Sét thường hoạt động khi có giông bão, khi đó các đám mây tích điện mang điện tích âm và mặt đất luôn mang điện tích dương. Giữa mây và mặt đất có hiện điện thế rất lớn, khi đó sét được hình thành. Những chỗ nhô cao trên mặt đất giống như những mũi nhọn là nơi có điện trường mạnh nhất. Sau khi hình thành thì sét sẽ đánh vào những chỗ đó nhiều nhất (do đó ta không nên đứng trên nhô đất cao hoặc trú dưới gốc cây mà nên nằm xuống đất khi có sấm sét). Khi bị sét đánh, dòng điện cao áp thông qua vật bị sét đánh vật dẫn điện (cây cao, công trình, người, động vật,…) đi xuống mặt đất.

Hệ thống chống sét là gì?

Bao gồm Kim thu sét, hay cột chống sét là một thanh kim loại hoặc vật bằng kim loại được gắn trên đỉnh của một tòa nhà, điện tích trong sét sẽ được dẫn xuống đất thông qua dây dẫn điện để tiếp xúc với mặt đất hoặc “đất” thông qua một hệ thống tiếp địa (điện cực tiếp đất ), được thiết kế để bảo vệ tòa nhà (vị trí cần chống sét) trong trường hợp sét đánh vào tòa nhà hay vị trí cần chống sét. Khi sét đánh xuống mục tiêu là trình xây dựng (vị trí cần chống sét) luồng điện cao thế sẽ đánh vào Kim thu sét sau đó được truyền xuống mặt đất thông qua dây dẫn, thay vì đi qua tòa nhà, nơi nó có thể gây ra một vụ nổ gây hư hại công trình (hiện tượng sấm ta thường gọi), hay đám cháy hoặc giật điện gây nguy hiểm cho con người. Đây là một công cụ rất hữu ích với con người, có thể giúp chúng ta giảm thiểu nguy cơ và tác hại do sét gây ra.

Để bảo đảm an toàn cho công trình cần trang bị 3 hệ thống tiếp đất:

• Hệ thống tiếp đất cho chống sét đánh thẳng, thường yêu cầu có trị số tiếp đất nhỏ hơn 10 Ohm.
• Hệ thống tiếp đất an toàn các thiết bị điện, điện tử và các thiết bị khác được sử dụng trong toàn nhà, thường yêu cầu trị số tiếp đất nhỏ hơn 4 Ohm.
• Hệ thống tiếp đất an toàn cho trạm biến áp cung cấp điện cho công trình, thường yêu cầu trị số tiếp đất nhỏ hơn 2 Ohm.

Hệ Thống Tiếp Đất Chống Sét

Mục đích của việc trang bị hệ thống tiếp đất chống sét là nhằm tránh bị ảnh hưởng của sét đánh trực tiếp vào toà nhà và sét lan truyền trên các đường dây tải điện hoặc đường cáp viễn thông. Ngày nay khi công nghệ ngày càng phát triển thì yêu cầu về chống sét đánh thẳng và chống sét lan truyền là bắt buộc cho tất cả các công trình, nhất là các công trình cao tầng. Cấu tạo hệ thống chống sét bao gồm:

Kim thu sét:

Được lắp trên đỉnh của công trình hoặc khu vực cần bảo vệ. Kim thu sét thường có đầu nhọn (tạo ra điện trường lớn) để tập trung tia sét không đánh vào khu vực cần bảo vệ mà dẫn sét đánh vào kim thu, lưu ý kim thu phải đặt thật cao so với khu vực cần chống sét để tận dụng hiệu ứng bảo vệ hình chóp và tránh hiện tượng sét đánh mạnh gây nổ làm hư hại khu vực cần bảo vệ.

Dây dẫn sét:

Luồng điện của sét sau khi đánh vào kim thu sẽ truyền theo dây dẫn sét xuống đất thông qua hệ thống tiếp địa. Ngày trước dây thép trần thường được dùng vì sẵn có giá thành rẻ nhưng có nhược điểm dẫn điện kém hơn dây đồng và không có vỏ bọc cách điện dẫn tới hao mòn nhanh và kém an toàn khi sét đánh. Xu hướng hiện nay dùng dây đồng có vỏ bọc cách điện: Chọn dây đồng có vỏ bọc vì dây đồng dẫn điện tốt hơn thép rất nhiều khi được bọc lớp cách điện bảo vệ sẽ rất bền và an toàn tránh được hiện tượng dò điện trên đường truyền do sét đánh.

Hệ thống tiếp địa chống sét:

Sau khi sét đánh vào kim thu và truyền vào dây dẫn dòng điện cao thế lên đến hàng triệu Vôn (V) lúc này cần được giải phóng năng lượng một cách triệt để và an toàn đây chính là chức năng cực kỳ quan trọng của hệ thống tiếp địa. Hệ thống tiếp địa sơ khai thường chỉ gồm 1 bản cực được đóng sâu xuống đất nó rất đơn giản dễ thi công và hiệu quả cũng rất tốt trong thời kỳ đầu. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của khoa học các công cụ và phương tiện ngày càng nhỏ gọn tinh vi và trở lên nhạy cảm với những tác động không mong muốn từ môi trường có những tác hại của sét.

Chính vì vậy đòi hỏi hệ thống chống sét trong đó quan trọng nhất là hệ thống tiếp địa phải được thiết kế một cách hợp lý nhất để thoát sét an toàn giảm thiểu hiện tượng chênh áp cục bộ gây hư hại đến các thiết bị nhậy cảm xử dụng vi xử lý như máy tính, hệ thống an ninh chữa cháy, hệ thống Inverter trong tủ điều khiển thang máy… Hệ thống tiêu biểu hiện nay trong các tòa nhà cao tầng bao gồm các cọc tiếp địa được đóng dàn đều dưới đất để giải quyết vấn đề chênh điện áp hay sét lan chuyền. Hệ thống các được liên kết với nhau thông qua để tăng diện tích tiếp xúc cũng như khả năng thoát sét. Trong quá trình lắp đặt hệ thống tiếp địa ở một số nơi địa chất chưa đạt yêu cầu về điện trở ta phải dùng thêm để tăng khả năng dẫn điện của hệ thống tiếp địa.

Tiêu chuẩn khoan giếng tiếp địa: Khoảng cách giữa hai cọc gần nhất phải bằng khoảng 2 lần chiều dài cọc, trong những trường hợp diện tích không đủ thì có thể đóng cọc gần hơn nhưng không được thấp hơn 1 lần chiều dài cọc. Sau khi thi công, toàn bộ hệ thống cọc và dây nối phải nằm hoàn toàn trong đất và cách đất một khoảng lớn.

Quy trình đóng cọc tiếp địa chống sét

• Bước 1: Đào rãnh hoặc khoan giếng (trường hợp đất quá cứng).
• Bước 2: Đóng cọc tiếp đất xuống rãnh đã đào sao cho đầu cọc cao cách đáy rãnh từ 100-200 mm. (Chú ý: phần đầu cọc thừa phải thấp hơn chiều sâu của rãnh đào)
• Bước 3: Nối cọc với cáp đồng trần hoặc băng đồng
• Bước 4: Đo điện trở suất đất và đổ hóa chất (nếu cần thiết)
• Bước 5: Lấp đất hoàn trả mặt bằng khi điện trở đất đạt mức cho phép

Hệ thống tiếp địa bảo vệ thiết bị: :

Ngày nay để an toàn cho người sử dụng (do dò điện từ thiết bị hay sóng điện từ có hại ) và đảm bảo không bị nhiễu dẫn đến hư hỏng hay trục trặc hệ thống điều khiển (hoặc gây nhiễu các thiết bị khác) ta phải có một hệ thống tiếp mát riêng để dòng điện rò đi xuống đất hay sóng điện từ gây hại sẽ bị chặn (hiệu ứng lồng Faraday).

Lưu ý đặc biệt : Hệ thống tiếp địa chống sét là độc lập phải cách biệt không được ghép chung với hệ tiếp địa bảo vệ thiết bị điện vì khi sét đánh nếu ta ghép chung 2 hệ thống trên dòng điện cao áp lên tới hàng triệu Vôn sẽ đánh ngược vào thiết bị sử dụng điện gây hư hỏng các bản mạch hay vi xử lý. Để giảm thiểu nguy hại từ sét ta cần biết hệ thống chống sét rất có tác dụng trong việc ngăn ngừa và giảm thiểu những thiệt hại do sét gây ra. Tuy nhiên, do dòng điện của sét là lên đến hàng triệu Vôn nên hệ thống chống sét không thể nào ngăn chặn hoàn toàn những tác động xấu của sét. Để an toàn đến mức tối đa, chúng ta cần thực hiện các phương pháp an toàn như: 

• Không sử dụng thiết bị khi cơn giông tới
• Không sử dụng máy tính, điện thoại ngoài trời có giông bão
• Hạn chế sử dụng những vật bằng kim loại hay những vật có thể dẫn điện
• Không đứng dưới gốc cây cao, nơi cao khi có giông bão
• Đối với nhà ở cao tầng, khi thiết kế xây dựng phải có cột thu lôi.

BÀI VIẾT LIÊN QUAN:

• Hồ sơ năng lực của Phòng thử nghiệm Phúc Gia