Bảo vệ chống sét lan truyền hiệu quả không chỉ được cài đặt đơn giản.Nó phải được điều phối riêng lẻ - với hệ thống cần được bảo vệ và các điều kiện môi trường xung quanh phổ biến tại chỗ.Vì lý do này, thiết kế và khái niệm phải nhất quán.Điều này có nghĩa là phải tính đến nhiều chi tiết, từ việc xem xét các tiêu chuẩn và quy định cho đến phân loại theo vùng chống sét.

Tiêu chuẩn chống sét và chống sét lan truyền

Các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế cung cấp hướng dẫn thiết lập khái niệm chống sét và chống sét lan truyền cũng như thiết kế các thiết bị bảo vệ riêng lẻ.

Chống sét theo tiêu chuẩn IEC 62305:

Phần 1: Đặc điểm của sét đánh
Trong Phần 1 của tiêu chuẩn này [1], các tính chất đặc trưng của sét đánh, khả năng xảy ra và khả năng gây nguy hiểm được tính đến.

Phần 2: Phân tích rủi ro
Việc phân tích rủi ro theo Phần 2 của tiêu chuẩn này [2] mô tả một quá trình mà trước hết, sự cần thiết phải bảo vệ chống sét cho một hệ thống vật lý được phân tích.Các nguồn thiệt hại khác nhau, chẳng hạn như sét đánh trực tiếp vào tòa nhà, cũng được chú ý, cũng như các loại thiệt hại do điều này gây ra:
• Ảnh hưởng đến sức khỏe hoặc mất mạng
• Mất các dịch vụ kỹ thuật cho công chúng
• Mất đi các đối tượng không thể thay thế có ý nghĩa văn hóa
• Tổn thất tài chính
Lợi ích tài chính được xác định như sau: làm thế nào để tổng chi phí hàng năm cho một hệ thống chống sét so với chi phí thiệt hại tiềm tàng mà không có hệ thống bảo vệ?Việc đánh giá chi phí dựa trên kết quả đầu ra cho việc lập kế hoạch, lắp ráp và bảo trì hệ thống chống sét.

Phần 3 và 4: Hỗ trợ lập kế hoạch và thông số kỹ thuật
Nếu việc đánh giá rủi ro xác định rằng bảo vệ chống sét là cần thiết và tiết kiệm chi phí, thì loại và phạm vi của các biện pháp bảo vệ cụ thể có thể được lập kế hoạch dựa trên Phần 3 [3] và 4 [4] của tiêu chuẩn này.Mức độ bảo vệ chống sét được xác định bởi quản lý rủi ro có ý nghĩa quyết định đối với việc xác định loại và phạm vi của các biện pháp.
Đối với các công trình vật lý đòi hỏi mức độ an toàn cực cao, hầu như tất cả các cuộc đình công đều phải được nắm bắt và tiến hành một cách an toàn.Đối với các hệ thống có thể chấp nhận được rủi ro tồn dư cao hơn, các cú đánh có biên độ thấp hơn sẽ không được ghi lại.

Bảo vệ chống sét lan truyền theo IEC 60364-4-44

Tiêu chuẩn này [5] mô tả các điều kiện trong đó các thiết bị chống sét lan truyền được sử dụng trong hệ thống điện áp thấp để bảo vệ việc lắp đặt điện chống lại điện áp tăng vọt.Do đó, lĩnh vực ứng dụng bị giới hạn đối với điện áp tăng do ảnh hưởng của khí quyển hoặc do hệ quả của các quy trình chuyển mạch được truyền bởi hệ thống cung cấp điện.Sét đánh trực tiếp trong một hệ thống kết cấu không được xem xét, chỉ đánh vào trong hoặc lân cận của đường dây cung cấp.
Tương tự như vậy, các hệ thống kết cấu có nguy cơ nổ cũng như các ứng dụng kết cấu có thể gây ra thiệt hại cho môi trường (ví dụ, hệ thống hóa dầu hoặc nhà máy điện hạt nhân) không được đưa vào áp dụng tiêu chuẩn.Đối với các quy trình này, tiêu chuẩn chống sét IEC 62305 sẽ được sử dụng riêng.
Các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền nên được sử dụng nếu quá điện áp quá độ có thể ảnh hưởng đến những điều sau:
• Tính mạng con người, ví dụ, hệ thống an toàn, bệnh viện
• Các tổ chức văn hóa và công cộng, ví dụ, mất dịch vụ công, trung tâm CNTT, bảo tàng
• Các hoạt động công nghiệp hoặc kinh doanh, ví dụ: khách sạn, ngân hàng, hệ thống sản xuất, trang trại.

Các biện pháp và thiết bị bảo vệ cơ bản

Để bảo vệ nhất quán hệ thống kết cấu khỏi sét đánh và điện áp tăng, cần có nhiều biện pháp bảo vệ hoặc thiết bị phù hợp với nhau.Một sự phân chia rộng có thể được thực hiện như sau:
• Chống sét bên ngoài
• Bảo vệ chống sét bên trong
• Nối đất và liên kết đẳng thế
• Hệ thống SPD phối hợp

Bảo vệ chống sét bên ngoài

Chống sét bên ngoài (Hình 15) nhằm mục đích chuyển hướng các tia sét đến gần đối tượng cần bảo vệ và truyền dòng sét từ điểm mà nó chạm xuống đất.Do đó, không có thiệt hại nào có thể được gây ra bởi các tác động nhiệt, từ tính hoặc điện.Bảo vệ chống sét bên ngoài có hệ thống: nó bao gồm đầu nối không khí, bộ chống sét và hệ thống nối đất.

Bảo vệ chống sét bên trong

Hệ thống chống sét bên trong nên ngăn chặn sự hình thành tia lửa nguy hiểm bên trong hệ thống.Tia lửa điện có thể được tạo ra bởi dòng điện sét trong hệ thống chống sét bên ngoài hoặc trong các bộ phận dẫn điện khác của hệ thống kết cấu.
Hệ thống chống sét bên trong bao gồm liên kết đẳng thế và cách điện của hệ thống chống sét bên ngoài.
Liên kết đẳng thế chống sét là sự kết hợp của các biện pháp ngăn chặn sự khác biệt tiềm ẩn.Chúng chủ yếu kết nối hệ thống chống sét với các thiết bị kim loại, hệ thống bên trong, cũng như hệ thống điện và điện tử trong hệ thống.Điều này xảy ra bằng các đường liên kết đẳng thế, thiết bị chống sét lan truyền hoặc các khe hở tia lửa cách ly.

Nối đất và liên kết đẳng thế

Hệ thống nối đất nhằm phân phối và phóng dòng sét bắt được xuống đất.Ở đây, loại hệ thống nối đất quan trọng hơn điện trở nối đất.Dòng điện sét là một xung rất ngắn hoạt động giống như dòng điện tần số cao.Liên kết đẳng thế hiệu quả cũng rất quan trọng.Liên kết đẳng thế kết nối tất cả các bộ phận dẫn điện với nhau thông qua dây dẫn - dây dẫn hoạt động được bảo vệ bằng thiết bị chống sét lan truyền.Bằng cách đó, nó bảo vệ khỏi tất cả các loại khớp nối.

Hệ thống SPD phối hợp

Hệ thống SPD phối hợp được hiểu là một hệ thống nhiều cấp của các thiết bị chống sét lan truyền được phối hợp với nhau.
Các bước sau đây được khuyến nghị để đạt được hệ thống SPD hiệu suất cao.
• Chia hệ thống kết cấu thành các vùng chống sét
• Kết hợp tất cả các đường giao nhau giữa các vùng khác nhau vào liên kết đẳng thế cục bộ bằng cách sử dụng SPDs phù hợp
• Phối hợp các loại SPD khác nhau: các thiết bị phải giải quyết lẫn nhau một cách chọn lọc để ngăn các thành phần riêng lẻ khỏi quá tải
• Sử dụng đường dây cung cấp ngắn để kết nối song song SPDs giữa các dây dẫn hoạt động và liên kết đẳng thế
• Đặt các đường được bảo vệ và không được bảo vệ riêng biệt
• Chỉ thiết bị nối đất qua SPD tương ứng (khuyến nghị)

Vùng chống sét

Quyết định vị trí lắp đặt các thiết bị chống sét lan truyền trong hệ thống kết cấu dựa trên khái niệm vùng chống sét được giải thích trong Phần 4 của tiêu chuẩn chống sét IEC 62305 [4].

Nó chia hệ thống cấu trúc thành các vùng chống sét (LPZ), và làm như vậy từ ngoài vào trong với mức độ chống sét giảm dần.Ở các khu vực bên ngoài, chỉ có thể sử dụng thiết bị chống chịu.Tuy nhiên, trong các khu vực bên trong, thiết bị nhạy cảm cũng có thể được sử dụng.Các khu riêng lẻ được đặc trưng và đặt tên như sau:

LPZ 0A
Khu vực không được bảo vệ bên ngoài tòa nhà có khả năng xảy ra sét đánh trực tiếp.Ghép nối trực tiếp dòng sét theo đường dây, từ trường không biến tính của tia sét.

LPZ 0B
Khu vực bên ngoài tòa nhà được bảo vệ khỏi sét đánh trực tiếp bằng thiết bị đầu cuối hàng không.Từ trường không phân tán của tia sét chỉ gây ra dòng điện tăng trên đường dây.

LPZ 1
Khu vực bên trong tòa nhà vẫn có thể chịu điện áp tăng cao năng lượng cao hoặc dòng điện tăng và trường điện từ mạnh.

LPZ 2
Khu vực bên trong tòa nhà vẫn có thể chịu điện áp tăng hoặc dòng điện tăng và trường điện từ đã bị suy yếu đáng kể.

LPZ 3
Khu vực bên trong tòa nhà chỉ có thể chịu điện áp tăng hoặc dòng điện tăng cực kỳ thấp hoặc hầu như không có và trường điện từ rất yếu hoặc không tồn tại.

Tất cả các đường giao nhau giữa các vùng phải sử dụng các thiết bị chống sét lan truyền phối hợp.Giá trị sức mạnh của chúng dựa trên cấp độ bảo vệ cần đạt được, được xác định theo các thông số kỹ thuật pháp lý hoặc bằng phương pháp phân tích rủi ro.Khi chọn thiết bị chống sét lan truyền, hãy sử dụng tiêu chuẩn làm cơ sở, giả định rằng 50% dòng sét sẽ được phóng xuống đất.50% còn lại của dòng sét được dẫn đến hệ thống lắp đặt điện thông qua liên kết đẳng thế chính và từ đó phải được dẫn ra xa hệ thống SPD.