Chống sét là gì – hướng dẫn lắp đặt hệ thống chống sét trực tiếp! - Chống sét gia đình - doanh nghiệp

Chống sét là gì – hướng dẫn lắp đặt hệ thống chống sét trực tiếp!

Nguồn gốc tạo ra sét
Sét là gì?

Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đán mây và mặt đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu, đôi khi còn xuất hiện trong các trận phun trào núi lửa hay bão cát (cát). Khi phóng tĩnh điện trong khí quyển, một tia sét có thể di chuyển (từ đám mây xuống đất) với tốc độ gần 100,000 km/s. Vì tia sét là sự di chuyển của các hạt mang điện (electron và ion) dưới dạng dòng plasma phát sáng nhưng hình ảnh của sét truyền đi bằng ánh sáng hay photon nên có thể thấy nó trước khi nghe tiếng sấm, vì tiếng động chỉ truyền đi được 343 m/s trong điều kiện bình thường của không khí còn ánh sáng thì đi được 299,792 km/s. Sét có thể đạt tới nhiệt độ trên 30,000 K (29,726 °C), gấp 5 lần nhiệt độ bề mặt Mặt Trời (5,778 K), và hơn 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh (chỉ cần 1,713 °C để làm nóng chảy SiO₂), những viên đá được tạo ra bởi sét đánh vào cát gọi là fulgurite (thường chúng có dạng hình ống do sét di chuyển vào lòng đất).
Sét sinh ra từ các đám mây vũ tíchhay còn gọi là mây dông, là loại mây thường có độ cao chân mây từ 1 đến 2 km (0.62 đến 1.24 dặm) tính từ mặt đất và độ cao đỉnh mây có thể tới 15 km (9.3 dặm). Có khoảng 16 triệu cơn dông mỗi năm. Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trống trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cầm cuốc xẻng… thì các luồng dẫn sét sẽ hình thành và xảy ra sự phóng tia lửa điện giữa đám mây và mặt đất. Đó là hiện tượng sét đánh.
Tia sét gây ra tiếng sấm, nó chính là âm thanh của sóng xung kích khi không khí tại những vùng lân cận nơi phóng điện giãn nở mạnh do chịu áp suất tăng đột ngột.
Lý do sét hình thành và nguồn gốc của nó, về mặt chi tiết vẫn là một vấn đề còn đang tranh luận: Các nhà khoa học đã nghiên cứu các nguồn gốc khác nhau như gió, độ ẩm, ma sát và áp thấp khí quyển cho đến ảnh hưởng của gió mặt trời và các hạt tích điện trong năng lượng mặt trời. Các tinh thể băng trong các đám mây dông có thể là yếu tố quan trọng trong việc hình thành tia sét do nó có thể tạo ra một môi trường tích điện cực trái dấu nhau trong các đám mây dẫn đến việc tạo ra điện trường mạnh. Ngoài ra, sét cũng được tạo ra bởi những cột tro trong những vụ phun trào núi lửa hoặc trong những trận cháy rừng dữ dội tạo ra một làn khói đặc đủ để dẫn điện.
Trong tự nhiên các tia sét được phân chia thành ba loại chính tùy theo nơi chúng khởi phát và kết thúc, bao gồm: sét giữa đám mây và mặt đất, sét giữa hai đám mây khác nhau, và sét giữa các phần trong cùng một đám mây. Ngoài ra, nhiều dạng biến thể khác của sét cũng đã được ghi nhận, thí dụ “sét nhiệt” là tia sét có thể được nhìn thấy từ một khoảng cách xa nhưng lại không nghe được tiếng sấm; sét khô có thể gây cháy rừng; hay sét hòn, một hiện tượng sét cho tới nay vẫn rất hiếm khi được quan sát một cách khoa học.

Tác hại của sét

Sét gây tai nạn cho con người, phá hoại các công trình xây dựng, năng lượng điện hàng không, thiết bị điện tử, các đài, trạm quan sát tự động, các hệ thống thông tin liên lạc, các trạm viễn thông…

Các con đường chính xâm nhập vào thiết bị

Sét đánh thẳng vào công trình;
Sét xâm nhập qua thiết bị anten;
Sét xâm nhập qua các đường dây treo nổi;
Sét xâm nhập qua các đường cáp điện ngầm;
Sét xâm nhập qua các cáp nối các thiết bị;
Sét xâm nhập qua các mạch cung cấp các điện tử viễn thông;
Sét xâm nhập qua các hệ thống tiếp đất và các điểm đấu chung;

Hình ảnh mây đen tạo thành sét

Sét gây tác hại đến con người như thế nảo?

Sét đánh thằng vào nạn nhân từ trên đám mây xuống.
Khi nạn nhân đứng cạnh vật bị sét đánh. Sét có thể phóng qua khoảng cách không khí giữa người và vật. Trong trường hợp này gọi là sét đánh tạt ngang.
Sét đánh khi nạn nhân tiếp xúc với vật bị sét đánh.
Điện thế bước khi người tiếp xúc với mặt đất ở một vài điểm. Sét lan truyền trên mặt đất
Sét lan truyền qua đường dây cáp tới các vật như điện thoại, tivi, ổ cắm.

Giải pháp đưa ra là gỉ?
Hệ thống chống sét trực tiếp

Một hệ thống tiếp đất chống sét cơ bản gồm các vật liệu sau:

Kim thu sét tia tiên đạo hay còn gọi là kim chống sét chủ động;
Cọc tiếp địa chống sét được đóng dưới đất;
Dây tiếp địa hay dây tiếp đất;
Các mối hàn, ốc siết ốc;
Hộp kiểm tra điện trở;
Bộ đếm sét;
Hóa chất làm giảm điện trở tiếp đất

Kim thu sét phóng điện sớm

Giải pháp này cũng là giải pháp chủ động thu hút sét nhưng sử dụng kim thu sét là loại hiện đại, có khả năng phóng điện sớm. Đặc tính của các loại kim này là nó phát ra dòng mồi khá sớm khi điện trường khí quyển chưa đạt đến trị số tới hạn. Điều này có nghĩa là nó chủ động đón bắt dòng sét ở một điểm nào đó trong không gian cách xa công trình mà nó bảo vệ. Tùy từng loại kim thu sét, chiều cao lắp đặt của kim so với mặt bằng cần bảo vệ mà ta có thể tính được bán kính bảo vệ của kim thu sét (bán kính của khu vực được bảo vệ). Đây là giải pháp hiện tại thường được sử dụng để bảo vệ các nhà máy và các tòa nhà cao tầng.
Một hệ thống chống sét sử dụng kim chống sét cổ điển hay hiện đại đều phải có đầy đủ ba phần chính: kim chống sét,dây dẫn sét và hệ thống tiếp địa (nối đất).
Kim chống sét là điểm đầu tiên tiếp nhận tia sét. Tùy vào yêu cầu của từng công trình cụ thể ta sẽ chọn loại kim phù hợp. Trên thị trường có nhiều loại kim thu sét phóng điện sớm của các hãng như Aiditec (Spain), Ingesco (Spain), Nimbus (Spain), Pulsar (France), Pantheon (Turkey), Liva (Turkey), LPI (Austrailia),…
Dây dẫn sét có tác dụng chuyển tải dòng sét xuống đất dễ dàng và phải chịu được nhiệt độ phát nóng cục bộ để không bị biến dạng. Ta có thể chọn cáp đồng thoát sét loại có tiết diện 1x50mm² trở lên hoặc cáp thoát sét chống nhiễu chuyên dụng.
Hệ thống nối đất đóng vai trò rất quan trọng trong việc trung hòa dòng sét, đảm bảo hiệu quả bảo vệ của hệ thống chống sét. Các thiết bị của hệ thống nồi đất bao gồm các cọc nối đất bằng thép bọc đồng, cáp đồng thoát sét và hóa chất làm giảm điện trở đất. Để kết nối các cọc đồng tiếp đất và dây đồng trần thoát sét, ta sử dụng các mối hàn hóa nhiệt. Mối hàn này có tác dụng dẫn dòng điện (tốt hơn cả dây dẫn), không bị lão hóa, bị ăn mòn trong một thời gian dài. Hóa chất làm giảm điện trở được pha trộn lẫn nhau trong nước và đổ lên vùng chôn các điện cực để tạo ra một lớp khô cứng đồng nhất. Lớp hóa chất này sẽ có tác dụng làm giảm thấp điện trở hệ thống tiếp đất; không bị rửa trôi và bền vững ( không đòi hỏi phải bảo trì) trong nhiều năm; giúp hệ thống cọc tiếp đất chống lại sự ăn mòn của môi trường tự nhiên. Sử dụng hóa chất giảm điện trở đất và hàn hóa nhiệt, các hệ thống tiếp đất chống sét phải đảm bảo yếu tố có tổng trở nhỏ hơn 10 Ohm đối với chống sét trực tiếp và nhỏ hơn 4 Ohm đối với chống sét lan truyền.
Ngoài các thành phần như trên, một hệ thống chống sét trực tiếp có thể trang bị thêm các thiết bị đếm sét và hộp kiểm tra điện trở.

Hệ thống chống sét lan truyền.

Nếu sử dụng chống sét trực tiếp để bảo vệ công trình xây dựng thì sử dụng chống sét lan truyền để bảo vệ thiết bị trong gia đình (gồm tivi, tủ lạnh, máy tính, điều hòa, bình nóng lạnh,…)
Hệ thống chống sét lan truyền cơ bản có các thiết bị sau:
Thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn gồm có thiết bị cắt sét 1 pha, thiết bị cắt sét 3 pha, thiết bị cắt lọc sét 1 pha và thiết bị cắt lọc sét 3 pha;
Thiết bị chống sét trên đường truyền tín hiệu, viễn thông;
Cáp thoát sét;
Thiết bị đếm sét;
Hộp kiểm tra điện trở thoát sét;
Hệ thống tiếp địa chống sét lan truyền