Chống sét lan truyền là gì? Cấu tạo, Nguyên lý hoạt động
Chống sét lan truyền là gì?
Chống sét lan truyền là một biện pháp bảo vệ thiết bị điện, điện tử và cấu trúc công trình khỏi tác động tiêu cực của sét và các xung điện do sét gây ra. Sét là một hiện tượng tự nhiên mạnh mẽ, có thể gây ra hư hại nghiêm trọng cho hệ thống điện và điện tử, đặc biệt là trong nhà máy, trạm biến áp, trung tâm dữ liệu, và các hệ thống viễn thông.
Có nhiều phương pháp chống sét lan truyền, bao gồm:
- Hệ thống chống sét trực tiếp (chống sét trên không): Bao gồm các thiết bị chống sét (kim thu sét), dây dẫn sét, và hệ thống tiếp địa. Chúng hoạt động bằng cách thu hút và dẫn dòng sét xuống đất an toàn, giảm thiểu nguy cơ tổn thương do sét.
- Hệ thống chống sét gián tiếp (chống sét trong hệ thống điện): Bao gồm các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD – Surge Protective Devices) được lắp đặt trên đường dây điện và tín hiệu. Chúng bảo vệ thiết bị điện tử khỏi các xung điện quá áp do sét lan truyền trên đường dây điện và tín hiệu.
- Bố trí cấu trúc và địa điểm: Bố trí cấu trúc công trình và các thiết bị điện tử ở những vị trí ít bị ảnh hưởng bởi sét, ví dụ như không xây dựng dưới cây cao hay tránh đặt dây điện gần các đường dây cao áp.
Việc kết hợp các biện pháp này giúp giảm thiểu nguy cơ thiệt hại do sét, đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện và điện tử.
Cấu tạo chống sét lan truyền
Cấu tạo của một hệ thống chống sét lan truyền gồm nhiều thành phần, trong đó các thành phần chính bao gồm:
- Kim thu sét: Là một thiết bị dẫn điện (thường làm bằng đồng hoặc thép không gỉ) được đặt trên cao nhất của công trình, nhằm thu hút và chịu tác động trực tiếp của sét. Kim thu sét có nhiều loại, như cơ bản (nhọn), phóng điện sớm, và hồ quang chủ động, mỗi loại có nguyên lý hoạt động khác nhau.
- Dây dẫn sét: Là các dây dẫn điện (thường làm bằng đồng hoặc nhôm) được kết nối từ kim thu sét đến hệ thống tiếp địa. Dây dẫn sét có vai trò dẫn dòng sét từ kim thu sét xuống đất an toàn.
- Hệ thống tiếp địa: Gồm các thanh địa (thường làm bằng đồng hoặc thép mạ kẽm) được đào chôn sâu trong lòng đất và kết nối với dây dẫn sét. Hệ thống tiếp địa giúp dòng sét chảy vào lòng đất an toàn, giảm thiểu nguy cơ tổn thương do sét.
- Thiết bị bảo vệ quá áp (SPD – Surge Protective Devices): Là các thiết bị được lắp đặt trên đường dây điện và tín hiệu, giúp bảo vệ thiết bị điện tử khỏi các xung điện quá áp do sét lan truyền. Có nhiều loại SPD khác nhau, như biến áp, varistor, và diode chống quá áp, mỗi loại có nguyên lý hoạt động và ứng dụng khác nhau.
- Kết nối với đường dây điện và tín hiệu: Một hệ thống chống sét lan truyền hiệu quả cần kết nối đúng cách với các đường dây điện và tín hiệu, đảm bảo dòng sét không lan truyền vào thiết bị điện tử.
Ngoài ra, việc bố trí cấu trúc và địa điểm cũng đóng vai trò quan trọng trong việc chống sét lan truyền. Chẳng hạn, tránh xây dựng công trình dưới cây cao, đặt dây điện gần các đường dây cao áp, hay đặt các thiết bị điện
Nguyên lý hoạt động chống sét lan truyền
Nguyên lý hoạt động của hệ thống chống sét lan truyền dựa trên việc bảo vệ cấu trúc công trình và thiết bị điện tử khỏi tác động của sét và xung điện quá áp do sét gây ra. Hệ thống chống sét lan truyền hoạt động theo các bước sau:
- Thu hút sét: Kim thu sét, được đặt trên cao nhất của công trình, có vai trò thu hút sét, giúp giảm nguy cơ sét trúng trực tiếp vào cấu trúc công trình và thiết bị điện tử. Các loại kim thu sét khác nhau có nguyên lý hoạt động khác nhau, nhưng chung quy lại, chúng đều tạo ra một điểm tiếp xúc với sét, giúp dòng sét chảy qua đó thay vì đi vào các thiết bị và cấu trúc gần đó.
- Dẫn dòng sét xuống đất: Khi sét tiếp xúc với kim thu sét, dòng sét sẽ chảy qua dây dẫn sét, được kết nối từ kim thu sét đến hệ thống tiếp địa. Dây dẫn sét giúp dòng sét chảy an toàn xuống đất mà không gây tổn thương đến cấu trúc công trình và thiết bị điện tử.
- Tiếp địa dòng sét: Hệ thống tiếp địa, gồm các thanh địa được chôn sâu trong lòng đất và kết nối với dây dẫn sét, giúp dòng sét chảy vào lòng đất an toàn, giảm thiểu nguy cơ tổn thương do sét. Một hệ thống tiếp địa tốt sẽ có điện trở thấp, giúp dòng sét chảy nhanh chóng và hiệu quả vào lòng đất.
- Bảo vệ thiết bị điện tử khỏi xung điện quá áp: Các thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) được lắp đặt trên đường dây điện và tín hiệu, giúp bảo vệ thiết bị điện tử khỏi các xung điện quá áp do sét lan truyền. Khi có xung điện quá áp, SPD sẽ hoạt động và dẫn xung điện đó đi đường khác, bảo vệ thiết bị điện tử khỏi hư hại.
