Hệ thống chống sét: vì sao đo điện trở tiếp địa quan trọng hơn kim thu sét

Nhiều công trình đầu tư khá kỹ cho kim thu sét nhưng lại xem nhẹ phần nằm dưới đất. Đó là thứ tự ưu tiên ngược: kim thu sét chỉ quyết định nơi sét đánh vào, còn hệ tiếp địa quyết định dòng sét có thoát an toàn xuống đất được hay không.

Ba phần của một hệ thống chống sét

Bộ phận thu sét — kim thu sét, lưới thu sét hoặc dây thu sét trên mái. Nhiệm vụ: chủ động nhận cú sét thay vì để nó đánh vào điểm bất kỳ trên công trình.

Bộ phận dẫn sét — cáp thoát sét nối từ bộ phận thu xuống hệ tiếp địa. Yêu cầu quan trọng nhất là đường dẫn phải ngắn và thẳng nhất có thể; mọi khúc cua gấp đều làm tăng điện cảm và có thể gây phóng điện sang các kết cấu gần đó.

Bộ phận nối đất — hệ cọc và cáp chôn dưới đất, có nhiệm vụ tản dòng sét vào đất.

Ba phần này chỉ có tác dụng khi nối liên tục với nhau. Một mối nối bị đứt hoặc ăn mòn làm cả hệ thống mất tác dụng, trong khi nhìn từ bên ngoài mọi thứ vẫn nguyên vẹn.

Vì sao điện trở nối đất là con số cần theo dõi

Khi dòng sét đi vào hệ tiếp địa, điện áp xuất hiện tại điểm nối đất tỉ lệ thuận với điện trở của hệ. Điện trở càng cao thì điện áp tại đó càng lớn, kéo theo hai rủi ro:

• Điện áp bước và điện áp tiếp xúc tăng lên, nguy hiểm cho người ở gần.
• Phóng điện ngược sang các hệ thống kim loại lân cận — đường ống, khung thép, cáp điện — làm hỏng thiết bị bên trong dù sét không đánh trực tiếp vào chúng.

Đây là lý do điện trở nối đất phải được đo, ghi lại và theo dõi theo thời gian, chứ không phải đo một lần lúc nghiệm thu rồi thôi.

Điện trở tăng dần theo thời gian

Một hệ thống đạt yêu cầu lúc bàn giao có thể không còn đạt sau vài năm, vì:

• mối nối bằng kẹp cơ khí bị ăn mòn — đây là nguyên nhân phổ biến nhất; hàn hoá nhiệt bền hơn nhiều so với kẹp bulông;
• cọc tiếp địa bị ăn mòn trong đất có tính axit hoặc nhiễm mặn — đáng lưu ý với công trình ven biển ở miền Trung;
• độ ẩm đất thay đổi theo mùa; đo vào cuối mùa khô thường cho kết quả cao hơn đo sau mưa;
• hoá chất giảm điện trở đã dùng bị rửa trôi dần.

Vì độ ẩm ảnh hưởng lớn tới kết quả, một biên bản đo có ý nghĩa cần ghi kèm thời điểm đo và điều kiện thời tiết. Đo ngay sau một trận mưa lớn có thể cho con số đẹp nhưng không phản ánh trạng thái bất lợi nhất.

Ngưỡng bao nhiêu là đạt

Không có một con số chung cho mọi trường hợp. Giá trị yêu cầu khác nhau tuỳ:

• loại hệ thống: nối đất chống sét, nối đất an toàn điện, nối đất làm việc của thiết bị;
• tiêu chuẩn áp dụng cho loại công trình đó;
• yêu cầu riêng của nhà sản xuất thiết bị được bảo vệ, hoặc của bên bảo hiểm.

Với từng công trình, cần xác định ngưỡng cụ thể theo tiêu chuẩn áp dụng và ghi rõ trong hợp đồng trước khi thi công, thay vì nhận một con số chung chung.

Chống sét lan truyền — phần hay bị bỏ qua

Kim thu sét bảo vệ công trình khỏi sét đánh thẳng, nhưng phần lớn thiệt hại thực tế với thiết bị điện tử lại đến từ sét lan truyền: xung điện áp đi vào theo đường dây điện, đường tín hiệu, cáp mạng, thậm chí từ cú sét đánh cách đó vài trăm mét.

Bảo vệ phần này cần thiết bị cắt lọc sét lắp theo cấp, đặt tại tủ điện tổng và tại các tủ phân phối gần thiết bị cần bảo vệ. Với phòng máy chủ, phòng điều khiển hoặc trạm viễn thông, đây thường là hạng mục quan trọng hơn cả kim thu sét.

Nên kiểm tra những gì và khi nào

Thông lệ phổ biến là kiểm tra và đo định kỳ hằng năm, thường làm trước mùa mưa bão. Sau mỗi lần cải tạo mái, lắp thêm thiết bị trên mái hoặc sau một cú sét đánh gần công trình, nên kiểm tra lại bất kể lịch định kỳ.

Căn cứ kỹ thuật

TCVN 9385:2012 hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống chống sét cho công trình xây dựng. Một số loại hình công trình còn có quy định riêng về kiểm định an toàn kỹ thuật hệ thống chống sét; cần đối chiếu theo loại hình cụ thể của công trình.