Hướng dẫn lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền

1.     Tầm quan trọng của hệ thống chống sét lan truyền

• Theo thống kê, 70% hư hỏng do sét gây ra đều từ sét lan truyền theo đường cấp nguồn và trên đường tín hiệu. Do đó để hạn chế thiệt hai do sét gây ra bên cạnh hệ thống chống sét trực tiếp chúng ta cần có thêm hệ thống chống sét lan truyền để bảo vệ các thiết bị điện tử, viễn thông, cũng như các thiết bị an toàn của gia đình, cơ quan và công trình.
• Chúng ta đều biết phần lớn các dây dẫn điện nguồn cao thế và các dây điện thoại cố định, mạng internet, đều đi ở cao trên không (không đi ngầm dưới đất) nên dễ dàng hứng chịu các hệ quả do dòng sét đánh thẳng từ trên xuống. Những dây dẫn này có thể đi từ xa phía bên ngoài vào công trình như dây điện một pha hoặc ba pha, điện thoại cố định, cáp dẫn tín hiệu âm thanh, hình ảnh của anten, thu phát….Khi một điểm trên những đường dây dẫn này (ở xa ngoài vùng bảo vệ của hệ thống chống sét trực tiếp) bị hút phải dòng sét quá lớn, cường độ xung sét và điện thế cùng các tác động của nó sẽ lan truyền theo đường dây vào công trình và có thể gây các hậu quả như: cháy bảng điện, hỏng máy phát điện, hư máy biến áp, làm chập mạch gây cháy nổ hoặc làm hư hỏng các thiết bị máy móc về điện, điện tử, máy vi tính, thiết bị mạng internet, camera quan sát đang sử dụng với dòng điện áp thấp.
• Do vậy từ những hậu quả nghiêm trọng do sét lan truyền gây ra cho chúng ta càng hiểu rõ tầm quan trọng của một hệ thống chống sét lan truyền đối với các công trình hiện nay.

2.     Mô hình cơ bản một hệ thống chống sét lan truyền

Hệ thống chống sét lan truyền

Hệ thống chống sét lan truyền

• Thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn: gồm có thiết bị cắt sét 1 pha, thiết bị cắt sét 3 pha, thiết bị cắt lọc sét 1 pha và thiết bị cắt lọc sét 3 pha
• Thiết bị chống sét trên đường tín hiệu: Chống sét cho Camera quan sát, điện thoại cố định, Máy tính, đầu thu kỹ thuật số,…
• Cáp thoát sét: Dùng làm dây dẫn tiếp địa từ hệ thống tiếp địa tới các thiết bị cần chống sét
• Thiết bị đếm sét
• Hộp kiểm tra điện trở tiếp đất
• Hệ thống tiếp địa chống sét lan truyền : Bao gồm các hệ thống cọc tiếp địa được đóng sâu xuống đất và đấu nối với nhau.

3.     Yêu cầu kỹ thuật khi thi công hệ thống chống sét lan truyền

Vị trí lắp đặt thiết bị.

Sau đây là 5 điểm cần lưu ý khi xác định vị trí lắp đặt và lựa chọn thiết bị chống sét để tối ưu hóa sự đầu tư trong việc bảo vệ chống sét:

–  Tầng bảo vệ thứ nhất (tầng cắt sét sơ cấp): lắp đặt một thiết bị chống sét thích hợp tại ngõ vào của công trình cần bảo vệ cho các thiết bị. Đây thường là thiết bị có khả năng cắt sét lớn nhất, vì nó có thể phải chịu dòng sét trực tiếp đánh vào. Thông thường khả năng cắt sét được yêu cầu là ≥ 100kA 8/20µs. Một mình thiết bị chống sét sơ cấp thường thích hợp để bảo vệ cho các thiết bị điện cơ/thiết bị điện không dễ bị hư hỏng như lò sưởi, đèn chiếu sáng và các động cơ.

–  Đối với thiết bị điện, điện tử nhạy cảm, tầng bảo vệ thứ 2 (tầng cắt sét thứ cấp) nên được lắp đặt để làm giảm điện áp dư (điện áp thông qua). Nói chung, điều này được áp dụng để lựa chọn thiết bị tại các nhánh của tủ phân phối. Những thiết bị tại tầng thứ 2 này cũng phải đáp ứng bảo vệ thiết bị mạch nhánh từ các xung đột biến được sinh ra trong nội bộ mạch từ chính các thiết bị trong mạch đó như các thiết bị đóng cắt, thiết bị gây nhiễu xung…. Xung này chiếm 70-85% các xung có thể gây nguy hại cho thiết bị điện, điện tử nhạy cảm.

Đối với các thiết bị điện tử nhạy cảm yêu cầu bảo vệ cao. Thiết bị chống sét ở tầng này nên sử dụng thiết bị cắt lọc sét mắc nối tiếp phía trước thiết bị cần bảo vệ bao gồm tầng cắt sơ cấp + bộ lọc thông thấp LC + tầng cắt sét thứ cấp:

–  Những mạch có các thiết bị điện gây nhiễu như biến tần và thiết bị công nghiệp cũng nên được bảo vệ để tránh nhiễu điện (hay nhiễu hài) cấp ngược trở lại làm các thiết bị ở các mạch khác bị hư hỏng.

– Trường hợp thiết bị điện tử nhạy cảm có vị trí xa hơn 30’ tương đương 9m từ thiết bị chống sét – SPD phía trước gần nhất, thiết bị bảo vệ bổ sung cần được lắp đặt. Thiết bị này được gọi là thiết bị bảo vệ “ngõ vào điểm sử dụng” và được lắp đặt gần thiết bị điện, điện tử nhạy cảm nhất có thể.

–  Điện áp dư của thiết bị chống sét là điện áp còn lại sau khi thiết bị chống sét chịu tác động của xung sét, xung đột biến, điện áp này càng nhỏ càng tốt.

Tạo một hệ thống tiếp đất nối tiếp

Tùy thuộc vào thành phần,cấu tạo địa chất cũng như diện tích của khu vực thi công hệ thống tiếp địa mà chúng ta có 2 phương án thi công cọc tiếp địa:

Phương án 1: Sử dụng cọc tiếp địa fi 16 dài 2.4m.Khoảng cách mỗi cọc từ 4,5-5m.

Phương án 2: Sử dụng 1-2 cọc tiếp địa fi 16 có chiều dài lớn (Thường từ 7-15m tùy địa chất) khoan sâu vào lòng đất.

Bảo vệ chống sét cho hệ thống điện

Sét đánh vào dây điện hay cọc gần đất có khả năng cảm ứng một dòng điện khoảng 30KA vào đường dây điện.Trong một số trường hợp,dòng điện phóng có thể lên đến 100KA.Kết quả của quá trình phóng điện là sự hình thành dòng sét với cường độ lớn và sự áp đặt một điện thế quá mức lên các dây dẫn.Do đó ta cần cắt các xung sét có điện áp cao và truyền xuống đất.

Bản chất của kỹ thuật hay thiết bị chống sét trên đường điện lực đều dựa theo 2 phương pháp :

• Mắc theo kiểu song song (Shunt) – Thiết bị của hãng SyCom (USA)

Thiết bị chống xung sét bằng cách mắc theo kiểu shunt này có thể chống sét ở mức cơ bản nhất.Tất cả các thiết bị shunt này được mắc giữa dây pha và dây trung tính hoặc đất trên board chuyển mạch chính tùy thuộc vào hệ thống điện,trong trường hợp này dây trung tính-đất phải được quy định rõ.Các thiết bị shunt này hoạt động hiệu quả hơn  so với các loại kẹp chống quá áp trong việc định hướng cho dòng sét xuống đất,tuy nhiên khả năng làm suy giảm cường độ dòng sét lại bị giới hạn hơn so với loại kẹp chống quá áp.Thiết bị shunt thích hợp để bảo vệ các hệ thống bơm,điều hòa nhiệt độ và chiếu sáng.

• Mắc theo kiểu nối tiếp (Series) – Thiết bị của hãng NOVARIS (Australia)

Các thiết bị chống sét theo kiểu nối tiếp thì sử dụng các bộ lọc  thông thấp.Những bộ lọc này được mắc nối tiếp với tải,có nhiều loại bộ lọc một pha và ba pha với tầm điện áp hoạt động,khả năng đáp ứng xung sét khác nhau.Kỹ thuật lọc cho phép giới hạn cường độ và giảm độ dốc cạnh xung sét và cảm ứng dọc theo đường dây.Các bộ lọc này có khả năng giảm quá áp và bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm như : máy tính, thiết bị viễn thông và các thiết bị điện tử khác.

Bảo vệ cho các đường truyền tín hiệu ,dữ liệu và đường dây điện thoại

thiết bị bảo vệ đường tín hiệu

Hư hỏng gây ra do bị ảnh hưởng bởi xung sét hay xung quá áp đều là những khả năng có thể xảy ra vào bất cứ lúc nào đối với các thiết bị nhạy cảm trong viễn thông và thiết bị quản lý dữ liệu/tín hiệu.

Sử dụng các sản phẩm khác nhau phù hợp với từng đường truyền dữ liệu ,tín hiệu và điện thoại như :

+ Bảo vệ chống sét  cho hệ thống anten  của trạm vô tuyến, truyền hình hay thu phát vệ tinh.

+ Bảo vệ chống sét cho các giao diện RS485.

+ Bảo vệ và chống sét cho hệ thống cáp đồng trục và các đầu nối BNC.

+ Thiết bị bảo vệ cho các bộ phận xử lý dữ liệu.

+ Thiết bị gắn trên thanh trượt DIN RAIL để bảo vệ đường truyền tín hiệu và dữ liệu.