Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu xây dựng hướng dẫn kỹ thuật thiết kế, xây dựng và bảo trì hệ thống chống sét cho công trình xây dựng (09/10/2024)

Nước ta là nước nằm trong tâm dông châu Á có hoạt động dông sét mạnh. Dông sét ảnh hưởng đến đời sống xã hội, gây thiệt hại nhiều tỷ đồng và gây chết người. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ của Viện Vật lý Địa cầu, trung bình có khoảng 80 vụ sét đánh trong năm ở Việt Nam, gây thiệt hại trực tiếp nhiều tỷ đồng, làm gián đoạn dịch vụ viễn thông, điện lực... Tại một số khu vực như Cổ Dũng (Hải Dương), Sơn Lộc (Hà Tĩnh), Đồng bằng sông Cửu Long, sét đánh gây tâm lý hoang mang trong nhân dân. Thiệt hại này sẽ càng tăng lên khi đất nước ta thực hiện công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc nghiên cứu dông sét có ý nghĩa thiết thực bởi nó gắn liền với những ứng dụng thực tế như công tác dự báo dông, phòng chống sét cho các ngành hàng không, bưu chính viễn thông, điện lực, xăng dầu, xây dựng...

Trong lĩnh vực phòng chống sét, đã có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng. Nhiều dạng thiết bị phòng chống sét được tung ra trên thị trường. Hiệu quả của nhiều phương pháp còn chưa rõ ràng, thậm chí nhiều kết quả còn đem lại hiệu quả không mong muốn. Trước thực trạng trên, Viện Vật lý địa cầu chủ trì thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: Nghiên cứu xây dựng hướng dẫn kỹ thuật thiết kế, xây dựng và bảo trì hệ thống chống sét cho công trình xây dựng, ThS. Phạm Lê Khương làm chủ nhiệm, hoàn thành báo cáo kết quả năm 2024.

Nghiên cứu tổng quan các nội dung về hệ thống chống sét cho công trình xây dựng, các tiêu chuẩn chống sét ở Việt Nam và các tiêu chuẩn chống sét trên thế giới cho thấy, đối với công trình xây dựng, có phương án chống sét đánh thẳng (dùng lồng farađây, chống sét truyền thống dùng kim Franklin, không truyền thống gồm kim thu sét phát xạ sớm và hệ thống ngăn chặn sét, hút sét bằng tia laser, phòng chống tích cực) và bảo vệ chống tác động sét lan truyền và cảm ứng. Về tiêu chuẩn chống sét tại Việt Nam, có 02 tiêu chuẩn đang được áp dụng song song là TCVN 9385:2012 và TCVN 9888-1,2,3,4:2013. Tuy nhiên một số yêu cầu trong hai tiêu chuẩn này có sự khác biệt. Do đó cần phải xem xét thống nhất giữa hai tiêu chuần hoặc lại phải tạm dừng một tiêu chuẩn. Về tiêu chuẩn chống sét trên thế giới rất đa dạng theo từng quốc gia. Nghiên cứu cũng đúc kết 03 thành phần cơ bản của hệ thống chống sét đảm bảo tạo nên kênh thu sét có trở kháng thấp gồm: bộ phận kim thu sét; bộ phận dây thoát sét, cân bằng thế và bộ phận tiếp đất. Ngoài các thành phần chính nêu trên, người ta sử dụng các thiết bị cắt lọc sét bảo vệ thiết bị điện, điện tử, gọi là thiết bị chống sốc điện, hay thiết bị cắt lọc sét (SPD- surge protection device).

Các loại kim thu sét.

Đánh giá hiện trạng hệ thống chống sét tại Việt Nam cho thấy, hiện nay các các công trình xây dựng mang tính cá nhân như nhà dân có lắp đặt hệ thống chống sét không nhiều. Nếu có hệ thống chống sét đánh thẳng thì chủ yếu được chủ hộ tự thiết kế và không được kiểm tra xem có đáp ứng các tiêu chuẩn về phòng chống sét của Việt Nam hay không. Đối với các công trình xây mới hiện nay, số lượng các công trình sử dụng kim thu sét phát xạ sớm ngày càng nhiều. Tuy nhiên theo các tiêu chuẩn của Việt Nam (TCVN 9385:2012 và TCVN 9888-1,2,3,4:2013) không khuyến cáo sử dụng loại kim này. Về hiện trạng khả năng kiểm định hệ thống chống sét tại Việt Nam cho thấy sự chậm trễ trong việc sửa đổi quy phạm; việc kiểm định hệ thống chống sét chưa được thực hiện đúng, thiết bị kim thu sét phát xạ sớm vẫn được sử dụng nhiều, gây thiệt hại đáng kể; việc kiểm định thiết bị chống sốc điện áp SPD chưa thực hiện tốt, chưa có các quy trình kiểm định ở các cơ quan chức năng, thiết bị máy móc chuyên dụng cho việc kiểm định hầu như chưa được đầu tư. Khảo sát thị trường thiết bị phòng chống sét ở Việt Nam với việc xây dựng cơ sở dữ liệu 227 công ty, trong đó có 130 đơn vị trong nước hoạt động trong lĩnh vực kinh doanh thiết bị sét nhập ngoại và tự sản xuất trong nước cho thấy, thị trường thiết bị phòng chống sét khá sôi động với nhiều thiết bị nhập ngoại từ các nước như Úc, Đức, Mỹ, Thái Lan... Các thiết bị trong nước chủ yếu được sản xuất với linh kiện mua ở nước ngoài. Một số loại thiết bị có các thông tin trên sản phẩm chỉ mang tính quảng cáo, không có tính năng sử dụng cần được chỉ rõ để tránh thiệt hại về người và tài sản, vì vậy cần thực hiện công tác kiểm định thiết bị một cách nghiêm ngặt trước khi đưa vào sử dụng…

Kim thu sét của tòa nhà văn phòng.

Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn để xây dựng hướng dẫn kỹ thuật thiết kế, xây dựng và bảo trì hệ thống chống sét cho các công cụ xây dựng, các tác giả quan tâm tới các thông số quan trọng trong phòng chống sét (mật độ sét và quy luật biến đổi sét trong không gian thời gian, các thông số dòng sét quan trọng trong việc chống tác động thứ cấp do sét); các phương pháp phòng chống sét. Đồng thời, nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm, phân tích, đánh giá thông số hệ thống chống sét cho công trình xây dựng phù hợp với thực tiễn Việt Nam gồm: nghiên cứu phân tích vùng bảo vệ của kim thu sét; nghiên cứu thử nghiệm đánh giá rủi ro của hệ thống chống sét; nghiên cứu phân tích phân vùng bảo vệ chống tác động thứ cấp của sét; nghiên cứu phân tích các giải pháp tiếp đất của hệ thống chống sét; nghiên cứu đánh giá thiết bị chống quá điện áp. Từ những kết quả trên, Ban chủ nhiệm tiến hành nghiên cứu, đề xuất các nội dung phục vụ xây dựng Dự thảo hướng dẫn kỹ thuật thiết kế, xây dựng và bảo trì hệ thống chống sét cho các công trình xây dựng. Trong đó, về nội dung thiết kế hệ thống chống sét gồm: nguyên tắc chung, cấp bảo vệ, hệ thống chống sét bên ngoài, hệ thống chống sét bên trong. Thi công hệ thống chống sét đánh thẳng bên cạnh các thông tin chung, gồm việc thi công hệ thống đầu thu (kim thu) sét, thi công hệ thống dây dẫn sét, thi công hệ thống đầu tiếp đất. Thi công hệ thống chống sét thứ cấp bên cạnh các thông tin chung, gồm các bước: lắp đặt các dây liên kết, các thanh liên kết theo đúng thiết kế; thực hiện liên kết đẳng thế các cấu trúc bên trong; lắp đặt thiết bị SPD trên các đường dây nguồn, đường dây tín hiệu từ ngoài vào công trình sao cho gần biên của LPZ nhất có thể; lắp đặt dây liên kết bên trong và hệ thống đầu tiếp đất; lắp đặt dây liên kết giữa các thiết bị bên ngoài với hệ thống đầu tiếp đất và kiểm tra bằng mắt việc kết nối. Nghiên cứu đề xuất nội dung bảo trì hệ thống chống sét được thực hiện cho hệ thống chống sét đánh thẳng và bảo trì hệ thống chống sét thứ cấp.

Từ những nghiên cứu trên, nhóm tác giả đề tài nghiên cứu xây dựng Dự thảo hướng dẫn kỹ thuật thiết kế, xây dựng và bảo trì hệ thống chống sét cho các công trình xây dựng với việc xác định 47 thông số cần sử dụng khi thiết kế chống sét, phương pháp tính toán các thông số theo TCVN 9888-2:2013 (IEC 62305-2:2010); tính toán rủi ro do sét gây nên và xây dựng hướng dẫn chống sét. Trong đó bên cạnh nội dung  giới thiệu về tiêu chuẩn TCVN 9888:2013, hướng dẫn gồm 4 chương: 1- Những nguyên tắc chung chủ yếu bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào công trình, đánh gần công trình và bảo vệ chống tác động thứ cấp khi sét lan truyền qua đường dây (điện, viễn thông…) hoặc cảm ứng qua không gian; giới thiệu những nguyên lý chung bảo vệ chống sét cho công trình xây dựng; 2- Khảo sát và thiết kế hệ thống chống sét thông qua quy trình đánh giá rủi ro do sét gây nên; 3- Đặc điểm và yêu cầu của hệ thống chống sét bên ngoài công trình với 4 mức bảo vệ gồm các hệ thống thu sét, dẫn sét và tiếp đất; 4- đặc điểm và yêu cầu hệ thống chống sét bên trong công trình gồm việc phân vùng ảnh hưởng điện từ trường dông sét, các giải pháp che chắn, kết nối, tiếp đất và lắp đặt thiết bị chống quá điện áp.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài tại Trung tâm Thông tin, Thống kê KH&CN Hải Phòng./.