Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-24:2025 (hoàn toàn tương đương với IEC 61400-24:2019 cùng sửa đổi 1:2024) quy định về Hệ thống phát điện gió – Phần 24: Bảo vệ chống sét. Tiêu chuẩn này tập trung vào việc hướng dẫn thiết kế, lắp đặt, kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống bảo vệ chống sét hiệu quả cho các tuabin gió nhằm giảm thiểu rủi ro thiệt hại về người và tài sản do sét đánh gây ra.

Phạm vi và đối tượng áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các nhà sản xuất, đơn vị thiết kế, lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống tuabin phát điện gió. Phạm vi điều chỉnh bao gồm toàn bộ các bộ phận cấu thành của tuabin gió, đặc biệt tập trung vào hệ thống cánh quạt, hệ thống điều khiển và các giải pháp liên kết đẳng thế, nối đất bảo vệ.

Cấu trúc và các thành phần cốt lõi của hệ thống bảo vệ chống sét

Hệ thống bảo vệ chống sét (LPS) cho tuabin gió được cấu thành từ nhiều bộ phận phối hợp chặt chẽ, bao gồm:

• Hệ thống đầu thu sét: Gồm các phần hoặc nhóm bộ phận cung cấp khả năng tiếp xúc điện trực tiếp với tia sét và phân tán dòng điện sét trực tiếp xuống đất một cách an toàn.
• Hệ thống nối đất (điện cực đất): Sử dụng phần cốt thép của móng tòa nhà/móng tuabin hoặc các phần dẫn điện bổ sung được gắn trực tiếp vào móng bê tông của kết cấu để làm điện cực đất hiệu quả.
• Hệ thống bảo vệ chống sét bên trong: Bao gồm việc thực hiện liên kết đẳng thế sét và/hoặc cách điện của hệ thống bảo vệ chống sét bên ngoài nhằm ngăn ngừa hiện tượng phóng điện nguy hiểm bên trong tuabin.
• Phân loại dòng điện sét: Tiêu chuẩn phân định rõ dòng điện sét thành phần dòng điện liên tục và phần dòng điện xung để có các biện pháp kỹ thuật xử lý tương ứng.

Đánh giá rủi ro và xác định mục tiêu bảo vệ chống sét

Mục tiêu tối thượng của bất kỳ hệ thống bảo vệ chống sét nào là giảm thiểu các nguy cơ xuống mức cho phép (ký hiệu là RT). Việc xác định mức độ bảo vệ dựa trên các nguyên tắc sau:

• An toàn cho con người: Mức rủi ro cho phép được tính toán trước hết dựa trên các tiêu chuẩn an toàn tính mạng cho con người vận hành và bảo trì tuabin.
• Phân tích hiệu quả kinh tế: Trong trường hợp rủi ro đã thấp hơn mức chấp nhận được đối với con người, nhu cầu lắp đặt thêm các thiết bị bảo vệ sẽ dựa trên phân tích kinh tế thuần túy. Quá trình này thực hiện bằng cách so sánh chi phí đầu tư hệ thống bảo vệ chống sét với chi phí thiệt hại ước tính mà hệ thống đó có thể ngăn chặn.

Bảo vệ hệ thống điều khiển và liên kết đẳng thế

Hệ thống điều khiển của tuabin gió là bộ phận cực kỳ nhạy cảm và dễ bị tổn thương bởi xung sét. Tiêu chuẩn chỉ rõ:

• Phần lớn các thiệt hại xảy ra trong hệ thống điều khiển có thể được ngăn chặn hiệu quả thông qua việc thực hiện liên kết đẳng thế và che chắn (bọc nhiễu) đúng kỹ thuật.
• Các yêu cầu và hướng dẫn chi tiết về liên kết đẳng thế cần thiết trong tuabin gió được quy định cụ thể tại Phụ lục G của tiêu chuẩn.

Chương trình kiểm tra và giám sát chất lượng lắp đặt

Để đảm bảo tính năng hoạt động của hệ thống chống sét, quy trình kiểm tra phải được thực hiện nghiêm ngặt:

• Chương trình kiểm tra có thể được thực hiện bởi nhân viên kiểm tra chất lượng độc lập hoặc thông qua hình thức tự kiểm tra và lập báo cáo theo kế hoạch kiểm tra đã phê duyệt.
• Trong suốt quá trình sản xuất, lắp dựng và lắp đặt tuabin gió, phải bảo đảm tất cả các biện pháp liên quan đến bảo vệ chống sét được thực hiện chính xác theo thiết kế.
• Mọi chi tiết kỹ thuật quan trọng phải được mô tả đầy đủ, rõ ràng trong hướng dẫn làm việc và hồ sơ hoàn công.

Bảo vệ cánh tuabin gió và phương pháp thử nghiệm

Cánh tuabin gió là bộ phận có xác suất bị sét đánh cao nhất, đặc biệt là vùng đầu cánh. Tiêu chuẩn đưa ra các chỉ dẫn chuyên sâu:

• Phân bố điểm sét đánh: Dữ liệu thực tế tại hiện trường được thu thập trong hơn một thập kỷ cho thấy xu hướng phơi nhiễm sét cực cao ở phần đầu cánh. Do đó, các nhà sản xuất phải tập trung thiết kế hệ thống đầu thu sét hiệu quả hơn tại khu vực này.
• Khái niệm môi trường sét đối với cánh: Được sử dụng để xác định cách phân bố mức độ phơi nhiễm sét dọc theo chiều dài cánh dựa trên xác suất thực tế, giúp tối ưu hóa thiết kế bảo vệ. Khái niệm này không dùng để xác định vị trí đặt đầu thu hoặc phối hợp bảo vệ.
• Yêu cầu thử nghiệm cánh: Mẫu thử nghiệm phần cánh phải đủ dài, bao gồm đầy đủ các yếu tố đại diện của hệ thống bảo vệ chống sét được lắp đặt trong điều kiện sản xuất thực tế. Báo cáo thử nghiệm phải giải trình rõ ràng tính hợp lý của phần thử nghiệm so với toàn bộ thiết kế cánh hoàn chỉnh.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-24:2025 có hiệu lực kể từ ngày ban hành theo quyết định của cơ quan nhà nước có thẩm quyền, đóng vai trò là khuôn khổ kỹ thuật chuẩn mực cho việc thiết kế và vận hành an toàn các dự án điện gió tại Việt Nam.