Hiệu Quả Chống Sét Có Liên Quan Đến Điện Trở Đất Hay Không?

1.Hiểu Rõ về Hệ Thống Chống Sét và Vai Trò Của Điện Trở Đất

1.1 Hệ thống chống sét là gì?

Hệ thống chống sét, về cơ bản, hoạt động bằng cách tạo ra một con đường có trở kháng thấp để dẫn dòng điện khổng lồ từ tia sét xuống đất một cách an toàn, tránh gây ra các tác động phá hoại như cháy nổ, hư hỏng thiết bị điện tử, hoặc thậm chí nguy hiểm đến tính mạng. Một hệ thống chống sét hoàn chỉnh thường bao gồm các thành phần chính:

Kim thu sét: Nằm ở vị trí cao nhất của công trình, có nhiệm vụ thu hút tia sét đánh vào.
Dây dẫn sét (dây cáp thoát sét): Dẫn dòng điện sét từ kim thu sét xuống hệ thống tiếp địa.
Hệ thống tiếp địa (bãi tiếp địa): Bao gồm các cọc tiếp địa được chôn sâu dưới đất, có nhiệm vụ phân tán dòng điện sét vào lòng đất.

Trong số các thành phần này, hệ thống tiếp địa đóng vai trò vô cùng quan trọng. Điện trở đất chính là thước đo khả năng dẫn điện của đất tại khu vực lắp đặt hệ thống tiếp địa. Điện trở đất càng thấp, khả năng dòng điện sét được phân tán nhanh chóng và an toàn càng cao, từ đó nâng cao hiệu quả chống sét. Ngược lại, nếu điện trở đất quá cao, dòng điện sét sẽ gặp khó khăn trong việc truyền xuống đất, có thể gây ra hiện tượng trồi điện áp, lan truyền dòng điện nguy hiểm vào các thiết bị điện tử hoặc gây nguy cơ giật điện cho con người.

1.2. Điện Trở Đất Là Gì?

Điện trở đất là giá trị đo lường khả năng của đất trong việc dẫn điện hoặc cho phép dòng điện chạy qua. Nó được đo bằng đơn vị Ohm (Ω) và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

Loại đất: Đất ẩm, đất sét có điện trở thấp hơn đất cát hoặc đá.
Độ ẩm: Đất ẩm dẫn điện tốt hơn đất khô.
Thành phần khoáng chất: Đất chứa nhiều khoáng chất dẫn điện sẽ có điện trở thấp hơn.
Nhiệt độ: Nhiệt độ thấp có thể làm tăng điện trở đất.

Điện trở đất càng thấp, dòng điện sét càng dễ dàng được phân tán vào đất, từ đó giảm nguy cơ gây hư hại cho công trình.

2.Cách đo điện trở đất

Điện trở đất được đo bằng thiết bị chuyên dụng như Earth Tester :

Phương pháp ba cực (3-point method)

Cach do dien tro dat bang dong ho Kyoritsu

Phương phápbốn cực (4-point method)
Phương pháp kẹp vòng (Clamp-on Earth Resistance Tester)

do dien tro set 1

3. Mối Liên Hệ Mật Thiết Giữa Điện Trở Đất và Hiệu Quả Chống Sét

Hãy hình dung dòng điện sét như một dòng nước lũ lớn. Hệ thống chống sét chính là kênh dẫn nước lũ đó. Nếu kênh dẫn nước thông thoáng, không bị tắc nghẽn (điện trở thấp), nước lũ sẽ dễ dàng thoát đi, giảm thiểu thiệt hại. Ngược lại, nếu kênh dẫn bị tắc nghẽn (điện trở cao), nước lũ sẽ tràn bờ, gây ra những hậu quả khôn lường.

Tương tự, khi tia sét đánh xuống, dòng điện cực lớn sẽ tìm con đường có điện trở thấp nhất để truyền xuống đất. Nếu hệ thống tiếp địa có điện trở đất thấp, dòng điện sét sẽ ưu tiên đi theo con đường này, được phân tán an toàn vào lòng đất. Tuy nhiên, nếu điện trở đất quá cao, dòng điện sét có thể tìm những con đường khác có điện trở thấp hơn, chẳng hạn như hệ thống điện trong nhà, các đường ống kim loại, hoặc thậm chí phóng điện qua không khí gây ra cháy nổ hoặc nguy hiểm cho người và tài sản.

Do đó, điện trở đất thấp là điều kiện tiên quyết để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống chống sét. Một hệ thống chống sét được thiết kế và lắp đặt đúng tiêu chuẩn nhưng hệ thống tiếp địa không đạt yêu cầu về điện trở đất thì vẫn tiềm ẩn nguy cơ gây ra những hậu quả nghiêm trọng khi có sét đánh.

4. Tiêu Chuẩn Điện Trở Đất Cho Hệ Thống Chống Sét Theo TCVN 9385:2012

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả chống sét, Việt Nam đã ban hành tiêu chuẩn TCVN 9385:2012 về “Chống sét cho công trình xây dựng – Tiêu chuẩn thiết kế”. Tiêu chuẩn này quy định rất rõ ràng về các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống chống sét, bao gồm cả giá trị điện trở đất cho phép.

Theo Mục 13.1 của TCVN 9385:2012, giá trị điện trở của toàn bộ hệ thống tiếp địa chống sét được đánh giá là đạt yêu cầu khi giá trị đo được không vượt quá 10 Ω (Ohm). Đây là một ngưỡng quan trọng, đảm bảo rằng dòng điện sét có thể được phân tán hiệu quả vào lòng đất mà không gây ra những tác động tiêu cực.

5. Tại Sao Điện Trở Đất ≤ 10 Ω Lại Quan Trọng ?

Giá trị điện trở đất 10 Ω không phải là một con số ngẫu nhiên. Nó được xác định dựa trên các nghiên cứu khoa học và kinh nghiệm thực tế về đặc tính của dòng điện sét và khả năng dẫn điện của đất. Khi điện trở đất đạt hoặc thấp hơn 10 Ω, hệ thống tiếp địa có khả năng:

Dẫn truyền dòng điện sét nhanh chóng: Giảm thiểu thời gian dòng điện sét tồn tại trên công trình.
Phân tán dòng điện sét hiệu quả: Giảm mật độ dòng điện tại một điểm, tránh gây ra hiện tượng quá nhiệt hoặc phóng điện ngược.
Giảm thiểu nguy cơ trồi điện áp: Hạn chế sự gia tăng điện áp đột ngột trên các thiết bị điện tử kết nối với hệ thống điện.
Đảm bảo an toàn cho con người và vật nuôi: Giảm nguy cơ bị điện giật khi có sét đánh.

6. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Điện Trở Đất và Cách Giảm Điện Trở Đất:

Giá trị điện trở đất không phải là một hằng số mà nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:

Điện trở suất của đất: Đây là khả năng cản trở dòng điện của đất. Đất sét ẩm thường có điện trở suất thấp hơn đất cát khô hoặc đất đá.
Độ ẩm của đất: Đất càng ẩm, khả năng dẫn điện càng tốt, điện trở đất càng thấp.
Nhiệt độ của đất: Nhiệt độ thấp có thể làm tăng điện trở đất.
Loại và kích thước của điện cực tiếp địa: Điện cực bằng đồng hoặc thép mạ đồng thường có khả năng dẫn điện tốt hơn. Số lượng và chiều dài của cọc tiếp địa cũng ảnh hưởng đến điện trở đất.
Phương pháp lắp đặt hệ thống tiếp địa: Khoảng cách giữa các cọc tiếp địa, độ sâu chôn cọc,… cũng có tác động đến điện trở đất.

Trong trường hợp điện trở đất tại khu vực lắp đặt hệ thống chống sét vượt quá tiêu chuẩn 10 Ω, cần áp dụng các biện pháp để giảm điện trở đất, chẳng hạn như:

Tăng số lượng và chiều dài cọc tiếp địa: Mở rộng phạm vi tiếp xúc của hệ thống tiếp địa với đất.
Đóng cọc tiếp địa ở những vị trí có độ ẩm cao: Tìm kiếm những khu vực gần nguồn nước hoặc có độ ẩm tự nhiên tốt.
Sử dụng hóa chất làm giảm điện trở đất: Các loại hóa chất chuyên dụng như GEM (Ground Enhancement Material) có khả năng hấp thụ và giữ ẩm, giúp giảm đáng kể điện trở suất của đất.

7. Tầm Quan Trọng Của Việc Đo Kiểm Tra Điện Trở Đất Định Kỳ:

Ngay cả khi hệ thống chống sét được lắp đặt đúng tiêu chuẩn và điện trở đất ban đầu đạt yêu cầu, giá trị này vẫn có thể thay đổi theo thời gian do các yếu tố môi trường như sự thay đổi độ ẩm, nhiệt độ, hoặc sự ăn mòn của các điện cực tiếp địa.
Do đó, việc đo kiểm tra điện trở đất định kỳ là vô cùng quan trọng để đảm bảo hệ thống chống sét luôn hoạt động hiệu quả. Tần suất kiểm tra thường được khuyến nghị là ít nhất mỗi năm một lần, đặc biệt là trước mùa mưa bão. Nếu kết quả đo cho thấy điện trở đất vượt quá ngưỡng cho phép, cần tiến hành các biện pháp khắc phục kịp thời để đảm bảo an toàn cho công trình và con người.

8. Sai Lầm Phổ Biến Khi đã trang bị Hệ Thống Chống Sét mà không kiểm tra định kỳ hệ thống đất

Một số sai lầm có thể làm giảm hiệu quả chống sét liên quan đến điện trở đất bao gồm:

Bỏ qua kiểm tra điện trở đất: Nhiều người không đo điện trở đất trước khi lắp đặt hệ thống chống sét, dẫn đến hiệu quả thấp.
Bỏ qua bảo trì: Không kiểm tra định kỳ khiến hệ thống tiếp địa xuống cấp, làm giảm khả năng phân tán dòng điện sét.

9. Kết Luận:

Điện trở đất và hiệu quả chống sét có mối quan hệ biện chứng, không thể tách rời. Một hệ thống chống sét muốn hoạt động hiệu quả, bảo vệ an toàn tuyệt đối cho công trình và tính mạng con người thì hệ thống tiếp địa phải đáp ứng tiêu chuẩn về điện trở đất, cụ thể là ≤ 10 Ω theo TCVN 9385:2012. Việc hiểu rõ tầm quan trọng của điện trở đất, thực hiện các biện pháp giảm điện trở đất khi cần thiết, và đo kiểm tra định kỳ là những bước quan trọng để đảm bảo an toàn trước nguy cơ