Chống sét là gì? Đây là câu hỏi được rất nhiều người quan tâm khi tình trạng giông sét ngày càng xuất hiện với tần suất lớn, gây nguy hiểm cho con người và công trình. Hiểu đúng về chống sét giúp chúng ta nhận biết được tầm quan trọng của việc lắp đặt hệ thống bảo vệ, cũng như lựa chọn giải pháp phù hợp cho nhà ở, nhà xưởng hay các tòa nhà cao tầng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết khái niệm chống sét, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và lý do vì sao mọi công trình đều cần có hệ thống chống sét đạt chuẩn để đảm bảo an toàn tối đa.
Chống sét là gì?
Sấm sét là hiện tượng tự nhiên không thể kiểm soát hay loại bỏ, vì vậy điều con người có thể làm là giảm thiểu tối đa rủi ro mà sét gây ra. Từ đó, khái niệm “chống sét” được hiểu là toàn bộ các biện pháp kỹ thuật nhằm hạn chế tác động trực tiếp và gián tiếp của sét, giúp bảo vệ an toàn cho con người, tài sản và công trình.
Nói cách khác, chống sét là việc triển khai các giải pháp và hệ thống chuyên dụng để ngăn ngừa thiệt hại do giông sét, bao gồm cháy nổ, hư hỏng thiết bị điện tử, ảnh hưởng đến kết cấu tòa nhà hay các công trình hạ tầng.
Để đảm bảo an toàn, các công trình cần được trang bị hệ thống chống sét (HTCS) phù hợp. Những hệ thống này không chỉ bảo vệ sinh mạng và vật nuôi mà còn bảo vệ thiết bị, công trình xây dựng và các hạ tầng kỹ thuật khác khỏi dòng điện sét nguy hiểm.
Một HTCS hiệu quả phải đảm bảo thu bắt – dẫn truyền – phân tán năng lượng sét xuống đất một cách an toàn, tránh để dòng sét lan truyền vào công trình và gây ra thiệt hại.
Tại sao cần chống sét?
Với mức độ nguy hiểm và thiệt hại mà sấm sét có thể gây ra, việc đầu tư lắp đặt hệ thống chống sét (HTCS) là vô cùng cần thiết. Những lý do quan trọng gồm:
Bảo vệ con người
HTCS tạo ra một đường dẫn an toàn cho dòng điện sét, giúp năng lượng được truyền xuống đất thay vì đánh trực tiếp vào con người. Điều này giảm đáng kể nguy cơ thương tích nặng hoặc tử vong trong các tình huống giông sét.
Bảo vệ công trình và hạ tầng kỹ thuật
Các công trình như nhà ở, chùa chiền, nhà ga, cảng biển, đường dây điện… khi bị sét đánh có thể cháy nổ, hư hỏng cấu trúc hoặc suy giảm độ bền. Lắp đặt HTCS giúp tăng tuổi thọ công trình và ngăn ngừa rủi ro thiệt hại lớn.
Bảo vệ thiết bị điện tử
Thiết bị điện tử rất nhạy cảm với sự tăng áp đột ngột do sét. HTCS giúp kiểm soát và phân tán năng lượng dư thừa, từ đó hạn chế cháy hỏng mạch điện, linh kiện và giảm thiểu chi phí sửa chữa.
Bảo vệ môi trường
Sét có thể gây cháy rừng, cháy kho xăng dầu hoặc các khu vực dễ bắt lửa. Hệ thống chống sét phù hợp giúp giảm nguy cơ cháy lan, góp phần bảo vệ hệ sinh thái và giữ ổn định môi trường tự nhiên.
Bảo vệ vật nuôi và cơ sở chăn nuôi
HTCS giúp đảm bảo an toàn cho gia súc, vật nuôi cũng như toàn bộ máy móc, thiết bị và cơ sở chuồng trại khỏi nguy cơ bị ảnh hưởng bởi sét.
Duy trì hoạt động sản xuất – kinh doanh
Sét đánh gây hư hỏng máy móc, phương tiện và công trình, dẫn đến gián đoạn sản xuất, chậm tiến độ giao hàng hoặc mất hợp đồng. Việc lắp đặt HTCS giúp doanh nghiệp vận hành ổn định, tránh tổn thất tài chính không đáng có.
Cấu tạo của hệ thống chống sét
Kim thu sét (Lightning Rod)
a) Kim Franklin truyền thống:
- Chiều dài: 0,5m – 1,5m
- Chất liệu: thép mạ kẽm hoặc inox
- Phạm vi bảo vệ hạn chế, khoảng 20m bán kính
b) Kim thu sét phát xạ sớm (ESE):
- Ứng dụng công nghệ phát xạ ion sớm để tăng khả năng đón sét
- Phạm vi bảo vệ rộng từ 100m đến 150m, tùy theo model và độ cao lắp đặt
- Các thương hiệu phổ biến: Protart, Patroit, Ingesco, ABB
Ví dụ: Kim thu sét Protart-60 có thể bảo vệ bán kính khoảng 107m khi lắp cao 5m so với mái.
Dây thoát sét (Down Conductor)
- Chức năng: dẫn dòng sét từ kim thu sét xuống hệ thống tiếp địa
- Loại dây sử dụng: đồng trần 10mm² – 70mm² hoặc dây thép mạ kẽm
- Yêu cầu lắp đặt: đi theo đường thẳng nhất có thể, hạn chế uốn cong và gấp khúc
Hệ thống tiếp địa (Grounding System)
Đây là nơi phân tán an toàn dòng điện sét xuống đất. Hệ thống bao gồm:
- Cọc tiếp địa dài 2,4m, đường kính 14mm hoặc 16mm
- Cáp đồng thoát sét
- Mối nối bằng hàn hóa nhiệt hoặc kẹp cơ khí
- Hộp kiểm tra tiếp địa để đo kiểm định kỳ
Hộp kiểm tra điện trở đất
- Dùng để kiểm tra điện trở hệ tiếp địa theo định kỳ
- Có nắp bảo vệ, dễ bảo trì và quan sát
Phân loại hệ thống chống sét
Hệ thống chống sét đánh thẳng
Hệ thống chống sét đánh thẳng được thiết kế nhằm chặn và dẫn dòng sét ra khỏi công trình trước khi nó gây ra bất kỳ thiệt hại nào. Một hệ thống tiêu chuẩn luôn bao gồm ba thành phần chính: kim thu sét – dây dẫn sét – hệ thống tiếp địa.
Kim thu sét – lá chắn đầu tiên của công trình
Kim thu sét luôn được đặt ở vị trí cao nhất trên mái hoặc đỉnh công trình để chủ động đón bắt tia sét.
- Chất liệu thường dùng: đồng, thép mạ kẽm hoặc inox, đảm bảo khả năng dẫn điện vượt trội.
- Khi hoạt động đúng chuẩn, kim thu sét sẽ “thu hút” tia sét đánh vào vị trí an toàn, từ đó giúp bảo vệ cấu trúc và tài sản bên trong tòa nhà.
Có hai công nghệ phổ biến:
- Kim thu sét truyền thống (Franklin)
- Kim thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE) với khả năng bảo vệ diện rộng hơn
Một hệ thống chọn đúng loại kim thu sét sẽ giúp giảm tối đa nguy cơ cháy nổ, hư hỏng thiết bị do sét.
Dây dẫn sét – đường truyền năng lượng an toàn
Dây thoát sét là “đường cao tốc” đưa dòng sét từ kim thu xuống đất.
- Vật liệu tốt nhất là cáp đồng; không dùng dây nhôm vì dễ nóng chảy khi dẫn dòng điện lớn.
- Dây phải được lắp đặt theo đường thẳng nhất, tránh gấp khúc để hạn chế tăng trở kháng.
Nếu dây dẫn không đạt chuẩn, toàn bộ hệ thống chống sét sẽ mất tác dụng.
Hệ thống tiếp địa – nơi phân tán nguồn điện khổng lồ của sét
Đây là phần quan trọng nhất trong toàn bộ hệ thống.
Hệ tiếp địa tốt giúp dòng sét được phân tán an toàn xuống lòng đất, ngăn nguy cơ cháy nổ hoặc hư hỏng thiết bị.
Hệ thống tiếp địa bao gồm:
- Các cọc tiếp địa cắm sâu xuống đất
- Dây tiếp đất bằng đồng
- Mối nối bằng hàn hóa nhiệt hoặc kẹp cơ khí
- Hộp kiểm tra tiếp địa để đo trở kháng định kỳ
Nếu tiếp địa kém, rủi ro cho công trình sẽ rất lớn, ngay cả khi kim thu và dây dẫn đạt chuẩn.
Hai công nghệ chống sét đánh thẳng phổ biến
- Công nghệ tiêu tán điện tích (DAS – Dissipation Array System):
Ngăn hình thành tia tiên đạo, từ đó hạn chế sét đánh xuống công trình. Tuy nhiên chi phí cao, thường dùng cho công trình đặc biệt quan trọng. - Công nghệ phát tia tiên đạo sớm (ESE):
Tạo ra một tia tiên đạo nhanh hơn, chủ động hút và dẫn sét ra xa khu vực bảo vệ.
Hệ thống chống sét lan truyền
Khác với chống sét đánh thẳng, hệ thống chống sét lan truyền dùng để bảo vệ thiết bị điện khỏi xung điện cao áp chạy theo đường dây khi sét đánh gần.
Hệ thống này thường lắp tại đầu đường dây vào tòa nhà hoặc trạm biến áp để “chặn” xung sét và chuyển nó xuống đất.
Cấu hình tiêu chuẩn gồm:
- Van cắt sét (SPD)
- Dây dẫn sét
- Hệ thống tiếp địa
Cấu tạo thiết bị cắt lọc sét
Một bộ chống sét lan truyền đạt chuẩn thường bao gồm:
- Van cắt sét sơ cấp (Type 1): lắp ở vị trí đầu vào, chịu xung sét lớn
- Bộ lọc sóng hài & nhiễu: nằm giữa, giúp ổn định điện áp và lọc xung nhiễu
- Van cắt sét thứ cấp (Type 2 hoặc Type 3): bảo vệ thiết bị bên trong
Van cắt sét thường làm từ oxit kim loại (MOV) – chủ yếu là oxit kẽm.
- Khi điện áp tăng cao, chúng trở thành vật dẫn điện, cho phép dòng sét đi qua xuống đất.
- Khi điện áp bình thường, chúng lại trở thành vật cách điện.
Bộ lọc sóng hài và nhiễu được tạo bởi cuộn kháng kết hợp với tụ lọc, giúp ngăn xung điện đột ngột xâm nhập vào thiết bị nhạy cảm như máy tính, PLC, inverter…
Nguyên lý hoạt động của hệ thống chống sét
Khi xảy ra hiện tượng sét đánh, toàn bộ hệ thống chống sét sẽ hoạt động theo một quy trình khép kín và cực kỳ nhanh chóng:
Kim thu sét phát ion và “đón” tia sét
Khi mây giông tích điện, kim thu sét sẽ phát ra các ion dương để tạo thành điểm ưu tiên thu hút tia tiên đạo mang điện âm từ đám mây. Điều này giúp kiểm soát vị trí sét đánh, tránh cho tia sét tấn công vào những khu vực nguy hiểm khác của công trình.
Dẫn sét xuống đất qua dây thoát sét
Ngay khi kim thu sét “bắt” được tia sét, dòng điện khổng lồ này sẽ được dẫn xuống đất thông qua dây thoát sét. Dây được thiết kế có điện trở thấp nhất, đảm bảo dòng điện không đi lạc vào các vị trí gây nguy hiểm cho công trình hoặc con người.
Tiêu tán năng lượng sét nhờ hệ thống tiếp địa
Dòng điện sét sau đó được truyền đến hệ thống tiếp địa. Tại đây, năng lượng sẽ được phân tán an toàn vào lòng đất. Một hệ thống tiếp địa tốt giúp giảm tối đa nguy cơ phóng điện ngược, cháy nổ hay phá hủy thiết bị.
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) xử lý phần điện dư thừa
Trong trường hợp có xung điện lan truyền trên đường dây điện, thiết bị SPD sẽ tiếp tục “chặn” và xả phần điện áp dư này xuống đất. Nhờ đó, các tủ điện, thiết bị điện tử và máy móc trong nhà không bị hư hại.
Toàn bộ quá trình này diễn ra trong thời gian cực kỳ ngắn, chỉ tính bằng micro giây, nhưng đây chính là yếu tố sống còn để bảo vệ con người, tài sản và hệ thống điện khỏi các hậu quả nghiêm trọng do sét gây ra.
Tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống chống sét
Việc thiết kế và thi công hệ thống chống sét phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Các tiêu chuẩn này giúp đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn, chính xác và đạt hiệu quả bảo vệ tối đa.
Tiêu chuẩn Việt Nam
- TCVN 9385:2012 – Bảo vệ công trình xây dựng khỏi tác động của sét (tương đương IEC 62305).
- TCVN 9380:2012 – Quy định về hệ thống nối đất và chống sét.
- TCVN 394:2007 – Quy phạm trang bị điện, bao gồm yêu cầu lắp đặt, an toàn và kiểm tra.
Tiêu chuẩn quốc tế
- IEC 62305 – Bộ tiêu chuẩn toàn diện nhất về bảo vệ chống sét cho công trình, thiết bị và con người.
- NF C 17-102 – Tiêu chuẩn dành cho kim thu sét phát xạ sớm (ESE).
- UL 1449 – Tiêu chuẩn của Mỹ cho thiết bị chống sét lan truyền (SPD).
- IEEE Std 1100 – Hướng dẫn thiết kế và lắp đặt SPD trong hệ thống điện công nghiệp và thương mại.
Ngoài ra, tại một số tỉnh thành, dự án lớn như tòa nhà, nhà xưởng hoặc nhà máy sản xuất còn phải nộp hồ sơ thẩm định phòng cháy chữa cháy (PCCC) khi hệ thống chống sét được tích hợp trong tổng thể công trình.
Qua những phân tích trên, chúng ta có thể thấy rằng việc hiểu rõ chống sét là gì và vai trò của các hệ thống chống sét là vô cùng quan trọng để bảo vệ con người, thiết bị và công trình trước các rủi ro thiên tai. Một hệ thống chống sét đúng tiêu chuẩn không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại mà còn đảm bảo hoạt động ổn định, an toàn lâu dài cho nhà ở, nhà xưởng hay các dự án công nghiệp. Nếu bạn cần tư vấn giải pháp chống sét hiệu quả, phù hợp với từng loại công trình, Vidaisun là đơn vị uy tín mang đến các thiết bị chất lượng, thi công đạt chuẩn và báo giá minh bạch. Lựa chọn đúng hệ thống chống sét ngay hôm nay chính là bảo vệ tài sản và an toàn của bạn trong tương lai.