Chống sét lan truyền và thiết bị chống quá áp bên trong nhà: Sự khác biệt là gì?

1. Mối quan hệ giữa hệ thống chống sét bên trong và Bảo vệ chống sét lan truyền

Hệ thống chống sét bên trong (Internal LPS):

Đây là một phần của hệ thống chống sét. Nó bao gồm liên kết đẳng thế để chống sét và/hoặc cách ly điện khỏi hệ thống chống sét bên ngoài.

Các biện pháp bảo vệ chống sét lan truyền (SPM):

Đây là các biện pháp được thực hiện để bảo vệ các hệ thống bên trong khỏi xung điện từ sét (LEMP). SPM cũng là một phần của hệ thống chống sét tổng thể.

Theo Hình 1 trong tiêu chuẩn GB/T 21714.1, hệ thống chống sét hoàn chỉnh bao gồm cả Hệ thống Chống Sét (LPS) và Các Biện pháp Chống Xung Điện (SPM). Phần chống xung điện (SPM) được quy định trong tiêu chuẩn GB/T 21714.4, trong khi hệ thống chống sét bên trong là một phần của LPS (bao gồm cả các bộ phận bên ngoài và bên trong), và được mô tả trong tiêu chuẩn GB/T 21714.3.

Hình 1 – Mối quan hệ giữa các bộ phận của tiêu chuẩn GB/T 21714

2.Nguồn gốc của hệ thống chống sét bên trong và Bảo vệ chống sét lan truyền

2.1 IEC 1024-1:1990

Trong tiêu chuẩn IEC 1024-1:1990, "Bảo vệ công trình khỏi sét đánh – Phần 1: Nguyên tắc chung", mục 1.2.7 định nghĩa Hệ thống chống sét bên trong (Internal Lightning Protection - LPS) là tất cả các biện pháp bổ sung ngoài hệ thống chống sét bên ngoài. Các biện pháp này giúp giảm thiểu tác động điện từ của dòng điện sét bên trong không gian được bảo vệ. Vì vậy, theo IEC 1024-1:1990, LPS bên trong bao gồm tất cả mọi thứ khác ngoài LPS bên ngoài — vốn cũng bao gồm bảo vệ chống xung điện từ (LEMP).

2.2 IEC 62305-1:2006

Đến thời điểm ban hành tiêu chuẩn IEC 62305-1:2006, "Bảo vệ chống sét – Phần 1: Nguyên tắc chung" (phiên bản thứ nhất), các định nghĩa đã trở nên cụ thể hơn:

3.42 Hệ thống chống sét bên trong (LPS): Một phần của LPS bao gồm liên kết đẳng thế và/hoặc cách ly điện với LPS bên ngoài. 3.49 Hệ thống biện pháp bảo vệ xung điện từ sét (LPMS): Một hệ thống đầy đủ các biện pháp để bảo vệ các hệ thống bên trong chống lại xung điện từ sét (LEMP).

Bộ tiêu chuẩn IEC 62305-1 đến 4:2006 đã thay thế các tiêu chuẩn trước đó, kết hợp một số tài liệu IEC TC81. Nó tách định nghĩa cũ về LPS nội bộ từ IEC 1024 thành hai phần: LPS nội bộ và LPMS (để bảo vệ chống xung điện áp thấp). Trong IEC 62305-1:2024, LPMS được chính thức đổi tên thành Biện pháp Bảo vệ Chống xung điện áp thấp (SPM).

3 biện pháp chống sét bên trong

Hệ thống chống sét bên trong là yếu tố thiết yếu để đảm bảo hoạt động hiệu quả. Nếu không có hệ thống chống sét bên trong, dòng điện sét chạy qua bộ phận chống sét bên ngoài hoặc các bộ phận dẫn điện khác của tòa nhà có thể gây ra tia lửa điện nguy hiểm. Những tia lửa này có thể dẫn đến hỏa hoạn, thương tích cá nhân hoặc hư hỏng cơ sở hạ tầng. Ngoại trừ sự khác biệt về khoảng cách phân tách, hệ thống chống sét bên trong là giống nhau ở tất cả các cấp độ chống sét. Tia lửa điện có thể xảy ra giữa bộ phận chống sét bên ngoài và các thành phần sau: Các cấu kiện kim loại, hệ thống bên trong tòa nhà, các bộ phận dẫn điện bên ngoài hoặc đường ống được kết nối với tòa nhà được bảo vệ.

Theo tiêu chuẩn, tia lửa điện phát sinh ở những khu vực có nguy cơ cháy nổ trong cấu trúc luôn được coi là nguy hiểm. Để ngăn ngừa sự hình thành tia lửa điện, cần sử dụng một trong các phương pháp sau: Nối đất đẳng thế, hoặc; Cách điện giữa các bộ phận kim loại.

Các biện pháp liên kết đẳng thế (xem Hình 2) bao gồm những điều sau:

Dây dẫn nối đất, được sử dụng khi các kết nối tự nhiên không đảm bảo tính liên tục về điện, ví dụ như bằng cách kết nối trực tiếp với đường ống nước hoặc đường ống sưởi;

Thiết bị chống sét lan truyền (SPD), được sử dụng khi không thể nối đất trực tiếp, ví dụ như đối với đường dây điện áp thấp; và

Khe hở tia lửa điện riêng biệt (ISG), được sử dụng khi không được phép sử dụng dây dẫn nối đất, ví dụ như trong hệ thống bảo vệ catốt cho đường ống hoặc đường ống dẫn khí.

Hình 2

Liên kết đẳng thế cho bảo vệ chống sét Dựa trên các loại LPS bên ngoài khác nhau, nó có những đặc điểm sau:

LPS biệt lập: Việc liên kết chỉ được thực hiện ở mặt đất;

Đính kèm LPS: Việc gắn kết nên được thực hiện tại:

(1) Tầng hầm hoặc tầng trệt, và;

(2) Bất kỳ vị trí nào không đạt được khoảng cách cách ly hoặc phân tách cần thiết.

Hệ thống LPS cách điện: Ngoài việc nối đất ở mặt đất, việc nối đất cũng có thể được thực hiện tại các hệ thống đầu cuối trên không hoặc dây dẫn xuống.

4 biện pháp chống sét lan truyền

SPM cơ bản bao gồm các thành phần sau:

(1) Mạng lưới nối đất và liên kết

Hệ thống tiếp địa dẫn và tiêu tán dòng điện sét một cách an toàn xuống đất.

Mạng lưới liên kết giúp giảm thiểu sự chênh lệch điện thế và làm giảm ảnh hưởng của từ trường.

(2) Che chắn điện từ và dây dẫn thích hợp

Lớp chắn không gian làm giảm từ trường bên trong khu vực chống sét (LPZ) do sét đánh trực tiếp hoặc sét đánh gần tòa nhà gây ra, và giúp giảm sự tăng áp bên trong.

Việc sử dụng cáp hoặc ống dẫn được bọc chống nhiễu để bảo vệ các dây cáp bên trong sẽ giảm thiểu hiện tượng xung điện cảm ứng.

Bố trí dây dẫn nội bộ hợp lý giúp giảm thiểu vòng cảm ứng và giảm xung điện bên trong. Việc che chắn các đường dây bên ngoài tại điểm vào tòa nhà cũng giúp giảm xung điện dẫn vào hệ thống bên trong.

(3) Hệ thống SPD phối hợp

Hệ thống chống xung điện (SPD) phối hợp giúp hạn chế tác động của cả xung điện bên ngoài và bên trong.

(4) Giao diện cách ly

Các giao diện cách ly làm giảm ảnh hưởng của các xung điện dẫn truyền lên các đường dây đi vào khu vực LPZ.

Việc nối đất và liên kết đẳng thế phải luôn được đảm bảo, đặc biệt là tại các điểm vào tòa nhà — bằng cách kết nối trực tiếp hoặc bằng cách kết nối mỗi đường dây dẫn điện với một thiết bị chống sét lan truyền (SPD) như một phần của hệ thống liên kết đẳng thế.

(5) Sử dụng Hệ thống Cảnh báo Bão (TWS)

Điều khoản 7.1 của tiêu chuẩn IEC 62305-1:2024 nêu rõ rằng việc kích hoạt TWS tuân thủ tiêu chuẩn IEC 62793 có thể đóng vai trò như một biện pháp bảo vệ bằng cách ngắt các dịch vụ bên ngoài, giúp giảm tần suất hư hỏng cho các hệ thống điện và điện tử.

5. Kết luận

Các biện pháp hệ thống nội bộ nhằm ngăn ngừa hiện tượng phóng điện nguy hiểm, bao gồm cả việc nối đất đẳng thế với thiết bị chống sét lan truyền cấp một. Bảo vệ chống sét lan truyền chủ yếu giải quyết các xung điện ảnh hưởng đến hệ thống nội bộ, và các thiết bị chống sét lan truyền được sử dụng cho mục đích này phải được phối hợp với thiết bị chống sét lan truyền cấp một, nhưng không bao gồm chính thiết bị chống sét lan truyền cấp một. Tốc độ chính nó.