Giới thiệu về tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102:2011

Có một số tiêu chuẩn chống sét được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Các tiêu chuẩn này cung cấp các hướng dẫn và khuyến nghị cho việc thiết kế và lắp đặt hệ thống chống sét, với mục tiêu đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của các hệ thống này trong việc bảo vệ chống sét đánh.

Tiêu chuẩn NFC 17-102 được cơ quan tiêu chuẩn quốc gia của Pháp AFNOR ban hành lần đầu tiên vào tháng 7/1995. Tiêu chuẩn này được bổ sung sửa đổi lần gần nhất vào 17/08/2011. Và hiện nay các hệ thống chống sét vẫn áp dụng tiêu chuẩn NFC 17-102:2011. Tiêu chuẩn này đề cập đến sự bố trí, lắp đặt các thiết bị để bảo vệ các tòa nhà, công trình, không gian ngoài trời…khỏi tác động của sét đánh nhờ hệ thống phát tia tiên đạo sớm

Tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102:2011 là một bộ hướng dẫn và khuyến nghị cho việc thiết kế và lắp đặt hệ thống chống sét sử dụng công nghệ Phát xạ sớm (ESE) để bảo vệ các công trình và khu vực chống lại tác động trực tiếp của sét. Công nghệ ESE là một loại hệ thống chống sét được thiết kế để cung cấp phương pháp bảo vệ chống sét an toàn và hiệu quả hơn.

Việc thiết kế, lắp đặt theo tài liệu này, có thể không đảm bảo bảo vệ tuyệt đối cho các công trình, con người hoặc đồ vật; tuy nhiên, việc áp dụng tiêu chuẩn này phải giảm thiểu đáng kể nguy cơ thiệt hại do sét gây ra trên các công trình được bảo vệ.

Các thành phần của hệ thống chống sét theo tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102:2011

Tiêu chuẩn NFC 17-102:2011 miêu tả rõ những vật tư, thiết bị cần thiết trong một hệ thống chống sét:

So Do Thiet Bi Chong Set

1- Kim thu sét phát tia tiên đạo ESE Air Terminal.

2- Bộ phận kết nối với dây thoát sét

3- Dây thoát sét

4- Mối nối kiểm tra cho mỗi dây thoát sét. ( Được đặt trong hộp kiểm tra điện trở )

5- Hệ thống tiếp địa

6- Tiếp địa của công trình

7- Cáp điện

8- Tủ điện tổng. ( Nơi lắp đặt thiết bị cắt sét đường nguồn SPD )

9- Tủ mạng tổng ( Nơi lắp đặt thiết bị cắt sét đường tín hiệu SPD )

10- Đường cáp mạng ( Cần được lắp đặt thiết bị cắt sét lan truyền cáp đồng trục )

11- Thanh đồng tiếp địa

12- Kết nối giữa hệ thống tiếp địa

13- Thiết bị cách điện

14- Mối liên kết

15- Bảng đồng tiếp địa chính

16- Thiết bị điện

17- Ống kim loại

18- Mối liên kết

Sau đây chúng ta sẽ đi sâu vào yêu cầu của từng bộ phận trong hệ thống này.

Kim thu sét tia tiên đạo ( Early Streamer Emission Air Terminal ) theo tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102:2011

Cấu tạo của kim thu sét tia tiên đạo

Kim thu sét tia tiên đạo được cấu thành từ 3 bộ phận chính sau:

• Điểm thu sét: Được cấu tạo dạng mũi nhọn
• Bộ phận phát tia tiên đạo. Đây là bộ phận quan trọng nhất của kim thu sét hiện đại. Nó giúp chúng có vùng bảo vệ lớn hơn nhiều so với dòng kim thu sét cổ điển
• Bộ phận cố định và kết nối với dây cáp thoát sét

Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo

Bán kính bảo vệ của kim thu sét hiện đại được quyết định bới tham số ∆T. Tham số này được chứng minh trong các cuộc test tại các phòng thí nghiệm uy tín hàng đầu châu Âu và thế giới. Giá trị ∆T càng lớn thì bán kính bảo vệ của kim thu sét càng cao. Giá trị lớn nhất của ∆T ghi nhận được tại các phòng test là 60 µs.

Vùng bán kính bảo vệ của kim thu sét hiện đại được phác họa bằng hình vẽ dưới đây:

Trong đó:

• Hn: Chiều cao từ đỉnh kim thu sét đến điểm xa nhất của vật thể được bảo vệ
• Rpn: Bán kính bảo vệ cấp n của kim thu sét ứng với chiều cao Hn tương ứng

Bán kính bảo vệ của kim thu sét tia tiên đạo liên quan đến chiều cao H so với bề mặt cao nhất của công trình. Nó được tính bằng công thức sau:

Trong đó:

• Rp(h) (m): Bán kính bảo vệ tại độ cao h
• H (m): Độ cao từ đỉnh kim thu sét đến bề mặt cao nhất của công trình
• r (m):
  • 20m cho mức độ bảo vệ cấp I
  • 30m cho mức độ bảo vệ cấp II
  • 45m cho mức độ bảo vệ cấp III
  • 60m cho mức độ bảo vệ cấp IV
• ∆(m): ∆= ∆T x  10^6

Những cuộc kiểm tra đã chứng minh rằng tham số ∆ tương đương với mức độ hiệu quả của kim thu sét tia tiên đạo.

Lắp đặt kim thu sét tia tiên đạo theo tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102:2011

Đỉnh kim thu sét cần được lắp đặt tại độ cao ít nhất là 2m với khu vực nó bảo vệ, kể cả cột ăng ten, nóc thang máy, tụ điều hòa, mái,….Một số vị trí của các công trình có thể tận dụng để đặt kim thu sét như: Chóp, điểm nhô cao, ống khói kim loại.

Kim thu sét bảo vệ các công trình ngoài trời như: sân vận động, sân golf, bể bơi…được lắp đặt trên những thiết bị sẵn có như cột đèn, cột tự đứng,…hoặc bất kỳ thiết bị nào gần sát công trình miễn sao vùng bán kính bảo vệ kim thu sét có thể phủ được toàn bộ khu vực cần bảo vệ

Dây dẫn sét ( Down – Conductors )

Yêu cầu chung đối với dây thoát sét

Chức năng của dây thoát sét là dẫn dòng sét từ kim thu sét xuống điện cực tiếp địa. Dây thoát sét này nên được đặt phía bên ngoài công trình xây dựng. Mỗi dây dẫn sét xuống được kết nối với kim thu sét và kẹp cố định vào cột đỡ kim. Có thể dùng đai ôm xiết inox để đảm bảo độ bền và chắc chắn.

Trường hợp dây thoát sét được đặt trên tường làm bằng chất liệu dễ cháy, và dây thoát sét không làm bằng chất liệu đồng, thì cần đảm bảo ít nhất 1 trong 2 điều kiện sau để đảm bảo an toàn:

• Khoảng cách dây thoát sét so với tường ít nhất là 0.1m
• Tiết diện dây dẫn ít nhất là 100mm2

Với trường hợp đi 2 dây thoát sét thì không nên đi song song 2 dây. ( Trong tiêu chuẩn này quy định 2 dây “song song” nghĩa là khoảng cách giữa 2 dây lớn hơn 2m ). Trong trường hợp phát sinh khi 1 dây thoát sét bị ngắn hơn, có thể kết nối dây này với dây thoát sét còn lại. Tiêu chuẩn NFC 17-102:2011 cho phép mức độ tối đa cho đoạn dây này 5% tổng chiều dài của dây dẫn sét bị ngắn hơn.

Số lượng dây dẫn sét

Theo điều 5.3.2 tiêu chuẩn NFC 17-102:2011, mỗi một kim thu sét sét tia tiên đạo nên được kết nối với ít nhất 2 dây thoát sét xuống. Để phân tán luồng sét tốt hơn, mỗi đường dây dẫn xuống nên được đặt ở 2 mặt khác nhau của công trình, trừ trường hợp bất khả kháng.

Ít nhất một trong những dây thoát sét đi xuống phải đáp ứng theo tiêu chuẩn EN 50164-2. Do các vật liệu tự nhiên có thể bị thay đổi hoặc bị bỏ đi cho dù nó thuộc một phần trong hệ thống chống sét. Trong trường hợp có nhiều kim thu sét tia tiên đạo được lắp đặt cho 1 công trình, các dây thoát sét của có thể được liên kết chung với nhau. Bởi vậy nếu như có n kim thu sét trên mái thì không nhất thiết phải có 2n số dây thoát sét.

Số lượng dây thoát sét theo tiêu chuẩn EN 50164-2 ít nhất phải bằng số lượng kim thu sét. Tiết diện dây dẫn quyết định số lượng dây dẫn cần lắp đặt. Tăng số lượng dây dẫn giúp chúng ta giảm được tiết diện dây dẫn.

Một số chú ý đối với những công trình kim loại, ống khói, cột..

• Nếu như công trình kết cấu bằng kim loại, làm bằng nguyên liệu tự nhiên, thì nó có thể được coi là dây dẫn sét thứ nhất. Như vậy thì chúng ta cần thêm 1 dây dẫn sét ( thường sử dụng dây đồng M70 ) để kết nối kim thu sét và hệ thống tiếp địa
• Nếu công trình nằm riêng biệt thì chúng chỉ cần 1 dây thoát sét
• Nếu công trình không nằm riêng biệt thì nó cần 2 dây thoát sét xuống.

Đi dây thoát sét theo tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102:2011

Dây thoát sét nên được đi dây theo hướng thẳng nhất, ngắn nhất có thể. Chúng cần tránh gập đột ngột, hay đi ngược lên. Dây thoát sét không nên đi cùng hoặc đi cắt ngang dây cáp điện. Dây thoát sét cũng không nên đi vòng qua lan can, gờ mái…Chúng cần được dẫn thẳng nhất có thể. Tuy nhiên chiều cao tối đa 40cm vẫn có thể được chấp nhận để vắt dây thoát sét đi qua vật cản. Tuy nhiên lưu ý độ dốc để vắt dây qua nhỏ hơn 45 độ. Xem hình vẽ dưới đây để hiểu rõ hơn

Khoảng cách giữa các dây thoát sét có tương quan với tiết diện dây dẫn. Kẹp dây dẫn thoát sét cố định vào tường với mật độ 3 kẹp/1m. ( Cứ 33cm có 1 kẹp định vị ). Kẹp định vị này cần chịu được tác động gia tăng nhiệt trong quá trình thoát sét trong dây dẫn sét. Các dây dẫn sét nên được kết nối lại với nhau bằng kẹp hoặc hàn hóa nhiệt. Dây thoát sét nên được đi trong ống bảo vệ để tránh tác động cơ học. Chiều cao cần được gắn ống bảo vệ ít nhất là 2m từ mặt đắt.

Hệ thống tiếp địa

Hệ thống tiếp đất phải đáp ứng các yêu cầu sau:

– Giá trị điện trở đo được bằng thiết bị thông thường phải thấp nhất có thể được (nhỏ hơn 10 Ω). Điện trở này phải được đo trên đầu nối đất được cách điện với bất kỳ thành phần dẫn điện nào khác.

– Hệ thống nối đất có một bộ phận nằm ngang hoặc thẳng đứng quá dài (> 20 m) nên tránh để giảm thiểu sụt áp cảm ứng.

Do đó, việc sử dụng một hệ thống đầu cuối thẳng đứng được chôn sâu để tiếp cận lớp đất ẩm sẽ không có lợi trừ khi điện trở suất bề mặt đặc biệt cao và có lớp dẫn điện cao ở xa bên dưới. Một đầu nối đất sẽ được cung cấp cho mỗi bộ dẫn điện dựa trên ít nhất hai điện cực trên mỗi đầu nối đất. Tuy nhiên cần lưu ý rằng các hệ thống đầu cuối đất khoan như vậy có trở kháng sóng cao khi độ sâu vượt quá 20 m. Sau đó, nên sử dụng số lượng dây dẫn ngang hoặc thanh dọc lớn hơn, luôn được kết nối điện hoàn hảo.

Hệ thống đầu tiếp đất phải được chế tạo và bố trí như đã nêu ở trên. Trừ khi thực sự không thể thực hiện được, hệ thống nối đất phải luôn được hướng ra ngoài tòa nhà để tránh điện áp bước.

Xem thêm: Tiêu chuẩn chống sét NFC 17-102:2011

Xem thêm: Chống sét công trình xây dựng