Chống sét lan truyền ! Giải pháp an toàn cho tòa nhà

Cắt sét, bảo vệ hệ thống điện, an toàn cho con người. Đó là những chức năng chính của bộ chống sét lan truyền (Surge protector) được lắp đặt trong các tủ điện. Vậy thiết bị này là gì, nguyên lý hoạt động như thế nào ? Chúng mình cùng đi tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Tại sao phải trang bị chống sét lan truyền trong hệ thống điện

Chúng ta hiểu một điều rằng, khi có hiện tượng sét đánh, sẽ phá hủy tất cả những thứ mà nó đi qua. Đặc biệt trong hệ thống cơ sở hạ tầng điện. Ngoài việc bị đánh trực tiếp, sét còn lan truyền qua các dây dẫn, mạng điện làm hỏng hóc các phần tử điện. Tất cả các thiết bị điện cần phải cung cấp đúng điện áp và dòng điện định mức theo nhà sản xuất. Nhưng khi có hiện tượng sét đánh, xung điện sẽ truyền theo đường đi của dây dẫn, xuất hiện dòng điện cục bộ lớn gấp nhiều lần và nếu không được bảo vệ bằng module chống sét lan truyền, sẽ phá hỏng các thiết bị.

Ngày xưa, chúng ta thường nghe nhiều đến chuyện tivi bị cháy khi có có sét đánh, hay sét lan vào ổ điện, ảnh hưởng đến con người khi ở gần đó. Thực tế cho thấy rằng, thiệt hại của việc sét đánh lan truyền trên các đường dây dẫn cũng không hề nhỏ so với khi sét đánh trực tiếp.

Giải pháp ở đây là gì

Chúng ta sẽ lắp đặt bộ chống sét lan truyền với nhiệm vụ bảo vệ các thiết bị điện, đảm bảo an toàn cho con người khi có hiện tượng sét đánh gây nên. Module bao gồm bộ cắt sét và lọc sét cộng với các phụ kiện kèm theo. Ngày nay với sự phát triển về kỹ thuật, thiết bị bổ xung với những tính năng mới, hoàn thiệt hơn, hoạt động bền bỉ hơn.

Nguyên lý được hiểu đơn giản như sau. Khi có hiện tượng sét đánh vào các đường dây, thiết bị sẽ hấp phụ xung sét và truyền xuống đất.

Những sai lầm khi khi lắp hệ thống chống sét lan truyền

Có một thực tế là các hệ thống chống sét ở việt nam chưa được quan tâm coi trọng, đặc biệt là những hộ gia đình, nơi mà còn hạn hẹp về kinh phí. Khi thi công thiết kế nhà ở cao tầng, chủ thầu trong lĩnh vực xây dựng thường ôm trọn mảng lắp thiết bị chống sét lan truyền và hệ thống điện. Nhờ đó mà tiết kiệm về mặt chi phí, nhưng cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn do không đảm bảo chất lượng, do chủ nhà thầu xây dựng không am hiểu về hệ thống điện cũng như hệ thống chống sét.

Hệ thống chống sét lan truyền được thiết kế độc lập với hệ thống chống sét trực tiếp. Và được tính toán một cách cụ thể và chi tiết. Nhưng vì một lý do nào đó, họ đã tận dụng những đường dây tiếp địa chung, hay dây nối mát để truyền trực tiếp tín hiệu sét lan truyền xuống đó, gây mất an toàn.

Các cấp độ bảo vệ của hệ thống chống sét lan truyền

Việc lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền phù hợp với đường dây công suất nguồn điện phải dựa trên các thông số kỹ thuật của thiết bị chống sét. Chúng ta phải lưu ý hai thông số chính là

• Điện áp cho qua ( Let-through voltage )
• Cường độ dòng sét (Surge rating)

Vậy điện áp cho qua được hiểu như thế nào?. Theo tiêu chuẩn IEC 62305 nêu rõ điện áp cho qua được hiểu là hiệu điện thế lớn nhất xuất hiện tại các điểm kết nối khi xuất hiện xung áp do hiện tượng sét đánh lan vào các thiết bị. Và dĩ nhiên nếu điện áp càng thấp thì độ an toàn cho các thiết bị đầu nối phía sau càng tăng cao.

Nhiều bạn thắc mắc, vậy thông số điện áp này lấy ở đâu ? và được đo đạc dựa trên thiết bị nào. Nó dựa trên test hai dạng sóng wave form tiêu chuẩn 3KA 8/20 µs và 6KV 1.2/50 µs (tiêu chuẩn công nghiệp ). Quá trình test thực nghiệm này phải được kiểm nghiệm nhiều lần làm mẫu so sánh để đưa ra kết quả chính xác.

Cường độ dòng sét là khả năng chịu đựng các xung dòng sét của các thiết bị trong khoảng thời gian nhất định. Tiêu chuẩn AS1768 ghi rõ để đáp ứng được cường độ dòng sét tiêu chuẩn,  phải chịu được dòng sét lớn nhất ở các vị trí khác nhau để đưa vào thiết bị.

• Vị trí D Khả năng chịu đường điện cao thế 70KA 8/20µs
• Vị trí C khả năng chịu đường nguồn điện tổng 20KA 8/20µs
• Vị trí B Khả năng chịu đường nguồn nhánh 3KA 8/20µs.
• Và cuối cùng là vị trí A là khả năng chịu đựng đường nguồn thiết bị 200A 0,5µs/100kHz.

Ngày nay, vật liệu MOV (Metal Oxide Varistors ) được coi như là chủ đạo tích hợp hầu hết trong các thiết bị chống sét hiện nay. Tuổi thọ được đo lường bằng cường độ xung sét đánh, nếu càng cao thì tuổi thọ càng giảm và nhanh dần đến ngưỡng thủng ( bão hòa )

Thiết bị cắt sét và thiết bị lọc sét cho hệ thống

Thiết bị cắt sét (Surge Diverters) là module được đấu nối song song với đường dân dẫn điện, và hãm sự tăng đột ngột của xung điện và chuyển hướng toàn bộ dòng năng lượng này xuống đất theo dây cáp tiếp địa. Dòng sét cho qua trong module máy cắt sét này từ 700 – 900V đủ để bảo vệ các thiết bị không nhạy cảm với điện áp như máy hàn, bóng đèn, máy móc công suất lớn.

Nhưng những thiết bị nhạy áp như máy tính, thiết bị mạng, các bảng mạch mà yêu cầu độ chuẩn cao về điện áp đưa vào đầu vào thì thiết bị cắt sét không đáp ứng kịp. Một lưu ý nữa là thiết bị cắt sét được lắp đặt song song (shunt-connected) so với đường dây nên ảnh hưởng bởi chiều dài của đường dây kết nối. Vậy để giải quyết triệt để phải qua công đoạn lọc sét.

Thiết bị lọc sét ( Series-Connected) được lắp nối tiếp với đường dây nguồn điện và được chia làm ba giai đoạn. Đầu tiên là chuyển năng lượng xung sét xuống đất và hãm điện áp tăng được gọi là Line side surge diverter. Tiếp theo là bộ lọc chậm có nhiệm vụ làm tiêu tán năng lượng lượng tăng vọt và cân bằng dòng sét giữa các đường dây cùng với đường phụ tải của module cắt sét. Ngoài ra còn trang bị thêm bộ lọc ồn do sét gây ra.

Cuối cùng là dây phụ tải cắt sét là công đoạn cuối cùng với mục đích kẹp áp và ngăn cản sự dội ngược điện áp được hình thành do đường thoát sét gây nên. Nhờ đó thiết bị lọc sét có mức điện áp cho qua khoảng 200 – 600 Vôn, đó là mức mong muốn để đảm bảo an toàn cho tất cả các thiết bị. Vì được mắc nối tiếp nên thiết bị lọc sét lan truyền không phụ thuộc vào độ dài được dây dẫn sét mà chỉ phụ thuộc vào dòng tải của nguồn điện.

Cách lựa chọn bộ chống sét lan truyền

Hiện nay trên thị trường rất đa dạng về mẫu mã chủng loại trọn bộ các module chống sét lan truyền xuất xứ từ đài loan đến hàn quốc hay của đức. Tùy theo tiềm lực tài chính mà chúng ta lựa chọn phân khúc sao cho phù hợp. Và để có hiệu quả tối đa cho việc lựa chọn và lắp đặt thiết bị chống sét, chúng ta cần làm từng bước như sau.

1. Đầu tiên chúng ta cài đặt thiết bị cắt sét ( 160kA) tại đường nguồn tổng, trong bước này thiết bị sẽ chuyển hoàn toàn năng lượng của dòng sét xuống lòng đất. Ở đây nguồn tổng (Main switchboards) là nơi có dòng sét lan truyền lớn nhất với dạng sóng 8/20µs là 20000Ampe.