Giải pháp chống sét cột đèn cao áp theo chuẩn TCVN IEC

Trước thực tế cột đèn cao áp – đặc trưng bởi chiều cao lớn và mức điện áp cao – dễ trở thành mục tiêu của sét đánh, việc triển khai một giải pháp chống sét bài bản với đầy đủ kim thu – dây dẫn – tiếp địa – SPD không chỉ đảm bảo an toàn – ổn định vận hành – mà còn tối ưu chi phí cho chủ đầu tư và nhà thầu. Bài viết này cung cấp quy trình thiết kế hệ thống chống sét chuyên nghiệp, tuân thủ tiêu chuẩn TCVN và IEC, giúp bạn dễ dàng đánh giá rủi ro, phân tích ROI và quyết định đầu tư hiệu quả, bền vững và tiết kiệm

1. Tại sao cần chống sét cho cột đèn cao áp

Cột đèn cao áp thông thường cao từ 10 mét trở lên, thường nằm riêng biệt trên đường phố hoặc khu vực ngoài trời – trở thành “mục tiêu” của sét đánh trong điều kiện thời tiết cực đoan. Khi sét đánh trực tiếp, năng lượng cực lớn sẽ phá hủy phần kim loại, làm hỏng bộ đèn, bộ điều khiển, thậm chí gây chập cháy. Bên cạnh đó, sét lan truyền qua dây dẫn gây quá điện áp, làm giảm tuổi thọ thiết bị LED, driver, ảnh hưởng đến hệ thống điều khiển tự động. Đối với chủ đầu tư và nhà thầu, thiếu hệ thống chống sét đầy đủ không chỉ gây mất điện, giảm khả năng chiếu sáng, mà còn đẩy chi phí bảo trì, sửa chữa tăng vọt. Việc đầu tư thích đáng cho hệ thống chống sét không phải là chi phí thừa – đó là giải pháp đảm bảo hoạt động liên tục, an toàn cho công trình và con người quanh khu vực. Đây là cam kết về chất lượng, bền bỉ và an tâm dài hạn cho cả dự án.

2. Các thành phần trong hệ thống chống sét cột đèn cao áp

Một hệ thống chống sét chuyên nghiệp cho cột đèn cao áp bao gồm 4 thành phần chính: kim thu sét, dây dẫn thoát sét, hệ thống tiếp địa, và thiết bị chống sét lan truyền (SPD).

2.1. Kim thu sét (Air Terminal)

Kim thu làm từ thép mạ đồng hoặc đồng nguyên chất, đặt trên đỉnh cột để thu sét trước khi chúng tiếp cận phần chính. Theo phương pháp “hình cầu lăn” trong TCVN 9385:2012 (BS 6651), kim thu phải tạo ra vùng bảo vệ bao phủ hoàn toàn cột và các bộ phận kim loại phụ trợ quanh cột – thường có bán kính 20–60 m, tuỳ cấp bảo vệ và chiều cao thực tế. Việc xác định kích thước, chất liệu và vị trí đặt kim thu rất quan trọng để hệ thống vận hành hiệu quả, không phát sinh quá nhiều chi phí thay thế định kỳ.

2.2. Dây dẫn thoát sét (Down Conductor)

Dây dẫn thoát sét kết nối trực tiếp giữa kim thu và hệ thống tiếp địa. Tiêu chuẩn tại TCVN 9385:2012 yêu cầu tiết diện dây dẫn bằng đồng hoặc nhôm (dây tròn ≥50 mm², hoặc dạng phẳng ≥2 mm dày) để đảm bảo dẫn tải dòng sét lớn . Dây phải bố trí thẳng, cố định gần thân cột, tránh cả gấp khúc và quấn quanh để giảm độ phản kháng. Quy trình thi công đúng giúp kim thu hoạt động trơn tru, tránh hiện tượng vỡ mối nối hay điện áp bước nguy hiểm gần người vận hành.

2.3. Hệ thống tiếp địa (Earthing System)

Mục tiêu là phân tán nhanh dòng sét xuống đất, giảm điện trở toàn bộ hệ thống dưới 10 Ω theo TCVN 9888‑3:2013 và TCVN 9385:2012. Bãi tiếp địa bao gồm các cọc sâu 2,5–7 m, khoảng cách cọc 4–5 m hoặc kết hợp lưới phân tán, đào rãnh 600–800 mm để nối dây dẫn thoát sét. Trong đất có điện trở suất cao, cần khoan sâu 20–40 m hoặc dùng hóa chất giảm điện trở. Hệ thống cần được kiểm tra định kỳ bằng đồng hồ đo điện trở để đảm bảo điện trở luôn ở mức an toàn.

2.4. Thiết bị chống sét lan truyền (SPD)

SPD là thiết bị bảo vệ điện áp nhạy cảm khỏi xung quá áp do sét lan truyền. Có 3 cấp phổ biến: Type 1 (xả trực tiếp), Type 2 (xả lan truyền), Type 3 (cấp cuối, bảo vệ thiết bị cụ thể). Theo TCVN 7599:2010 (IEC 61643), SPD thường tích hợp varistor MOV, ống phóng khí GDT và TVS để triệt xung nhanh, phục hồi sau xung. Trong các ứng dụng cột đèn cao áp, SPD Type 1+2 được bố trí tại tủ nguồn, SPD Type 2+3 bố trí ngay tại chân cột hoặc gần đèn LED để bảo vệ tối đa nguồn và thiết bị áp cao.

3. Quy trình thiết kế giải pháp chống sét cho dự án

3.1. Khảo sát & đánh giá rủi ro

Giai đoạn đầu tiên là khảo sát chi tiết: chiều cao cột, địa hình xung quanh, bản đồ tần suất sét, khoảng cách tới các công trình khác. Các nhà thiết kế áp dụng tiêu chuẩn IEC 62305-2 (quản lý rủi ro) để đánh giá cấp độ bảo vệ từ I đến IV, xác định kim thu, số cọc tiếp địa và loại SPD cần thiết. Bản đánh giá kỹ lượng giúp định hướng chi phí đầu tư ban đầu và tiềm năng rủi ro nếu thiếu bộ bảo vệ.

3.2. Thiết kế chi tiết hệ thống

Dựa trên rủi ro đã xác định, tiến hành thiết kế chi tiết: vị trí và loại kim thu theo phương pháp hình cầu lăn; đường đi dây dẫn đảm bảo không gây cản trở kỹ thuật, dễ giám sát; mô hình bãi tiếp địa với cọc, rãnh, kết nối và hóa chất nếu cần; loại và vị trí lắp đặt SPD phù hợp. Tất cả phải đảm bảo tuân thủ TCVN 9385:2012, TCVN 9888‑3:2013, IEC 62305 và IEC 61643.

3.3. Tính toán kinh tế & tối ưu đầu tư

Triển khai bảng phân tích rõ ràng giữa chi phí thiết bị, lắp đặt, bảo trì định kỳ và thiệt hại ước tính nếu không có chống sét: hỏng đèn LED, gián đoạn chiếu sáng, chi phí nhân công bảo trì, mất uy tín dự án. Tính ROI dựa trên tuổi thọ thiết bị (≥10 năm), các chi phí tiết kiệm nhờ giảm thiệt hại do sét. Đây là cơ sở trình bày rõ ràng với chủ đầu tư để tối ưu ngân sách đầu tư hợp lý.

4. Tiêu chuẩn & quy định tại Việt Nam

4.1. Tiêu chuẩn quốc gia

• TCVN 9385:2012 (BS 6651:1999): hướng dẫn thiết kế, kiểm tra, bảo trì hệ chống sét công trình, nhấn mạnh cấu trúc, tiếp địa, chống ăn mòn.
• TCVN 9888‑3:2013 (IEC 62305‑3): bảo vệ chống sét phần 3 – thiệt hại vật chất và an toàn con người, áp dụng cho công trình không giới hạn chiều cao.
• TCVN 7599:2010: định nghĩa chống sét lan truyền, áp dụng cho SPD và hệ điện tử.

4.2. Tiêu chuẩn quốc tế

• IEC 62305 (Phần 1–4): phương pháp đánh giá rủi ro, thiết kế LPS, SPD.
• IEC 61643 (Part 21): đặc tả SPD kết nối tín hiệu.
• BS 6651, BS 7430: chuẩn Anh – tham chiếu quốc tế cho thiết kế tiếp địa và chống sét công trình.

Việc áp dụng đầy đủ các tiêu chuẩn trên không chỉ đảm bảo pháp lý, mà còn là “giấy thông hành” chứng minh tính chuyên nghiệp và uy tín trong triển khai cho chủ đầu tư và cấp duyệt.

Kết luận

Cho dự án cột đèn cao áp, hệ thống chống sét hoàn chỉnh bao gồm: kim thu, dây dẫn thoát, bãi tiếp địa và SPD. Quy trình từ khảo sát, thiết kế, lựa chọn thiết bị, thi công đến kiểm nghiệm và bảo trì đều phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia – quốc tế. Đầu tư đúng mức sẽ mang lại: an toàn lâu dài, giảm thiệt hại thiết bị, tiết kiệm chi phí vận hành và nâng cao uy tín đối với chủ đầu tư. Nhà thầu nên cung cấp báo cáo đánh giá rủi ro, bản vẽ kỹ thuật, và chiến lược bảo trì định kỳ để chủ đầu tư yên tâm cam kết lâu dài.

Bài viết liên quan

Nâng cao tuổi thọ cột đèn cao áp

Giải pháp chống ăn mòn cột đèn cao áp