Sét và cách phòng chống

- Ngày cập nhật : 28/5/2011

Dông sét là hiện tượng thiên nhiên tồn tại cùng sự vần vũ, biến động của hành tinh chúng ta. Đây là một trong những hiện tượng xảy ra thường xuyên nhất, kỳ vĩ nhất. Thời kỳ sơ khai của con người mới bắt đầu le lói nhận thức được thiên nhiên đã phải run sợ trước các cú sét sáng loà làm cháy các khu rừng lớn…

Sét và cách phòng chống

Vào thời kỳ trung cổ, phong kiến xã hội loài người đã hình thành có tổ chức, một số công trình nhà cửa đã được xây dựng để phục vụ đời sống vật chất và tinh thần của con người. Tuy vậy, hiện tượng sét đã đánh hỏng nhiều công trình của con người.Theo ước tính trong mỗi giây đồng hồ có khoảng một trăm cú sét đánh xuống mặt đất. Sét gây ra các tác hại tĩnh điện, điện từ, nhiệt, động lực đến các đối tượng xung quanh như thiết bị kỹ thuật điện, đường dây điện lực, thông tin, vô tuyến điện tử… và thường gây ra các thiệt hại lớn.

 

Theo dấu hiệu bên ngoài, sét được phân ra thành một số loại. Loại phổ biến nhất là sét vạch với các dạng khác nhau như: sét dải, sét dạng tên lửa, sét dạng chữ chi và dạng nhánh, loại hiếm thấy nhất là sét cầu.

 

Sét vạch thường gặp nhất trong thiên nhiên và cũng chính là nguồn điện từ mạnh phổ biến nhất.

 

Sét vạch gồm có các loại như sau:

- Sét vạch “Đám mây – Đất”;

- Sét vạch “Đám mây – Lớp khí quyển phía trên”;

- Sét vạch bên trong đám mây;

- Sét vạch “Đám mây – Đám mây”;

 

Trong các dạng sét vạch thì sét vạch “Đám mây – Đất” thường hay gặp nhất. Theo tác giả DRAChelmers (Mỹ) quá trình tạo thành cú sét mây – đất như sau:

 

Các đám mây dông là những vật thể tích điện trên tầng khí quyển. Chúng có thể coi là những vật thể có độ dẫn điện tồi. Trong tình huống dông, quá trình nạp điện tích vẫn sẽ tiếp tục trong đám mây cho đến khi điện thế mây và cường độ điện trường phụ thuộc vào thế ở phía dưới đạt giá trị làm đánh thủng cách điện không khí, lúc đó xảy ra sự phóng điện. Giá trị điện thế đánh thủng phụ thuộc vào điều kiện khí quyển. Cường độ điện trường chân mây có thể đạt tới 10 : 100kv/m. Trong quá trình tích nạp đám mây thường có điện tích âm, nhưng có một số trường hợp có điện tích dương, quá trình tích nạp này cũng sẽ tạo ra một quá tnnh tích nạp tương tự trên mặt đất nhưng với điện thế có dấu ngược lại và các điện tích sẽ tập trung tại bề mặt đất ngay dưới đám mây dông và có dạng của đám mây dông.

 

Vì quá trình mây dông vẫn tiếp diễn, quá trình nạp điện tích vẫn tiếp diễn trong mây cho đến khi lớp không khí giữa đám mây và mặt đất không thể chịu đựng được như một lớp cách điện và thời điểm này dạng tiên đạo bậc xuất phát từ chân mây sẽ hướng xuống đất. Khi chạm đất điện thế sẽ giảm xuống do các Strimer đi ngược từ bất kỳ vật thể nào. Các Strimer này sẽ hướng vào tiên đạo từ mấy xuống. Khi gặp nhau xảy ra quá trình trung hoà, cú sét sẽ xảy ra. Như vậy, bản chất của sét là quá trình phóng điện khí quyển.

 

Để chống sét đánh trực tiếp từ năm 1752 Benjamin Franklin đã phát minh ra cột thu lôi, hầu hết các biện pháp chống sét đểu dựa trên việc sử dụng cọc nhọn (Franklin) hoặc sử dụng các dây dẫn nằm ngang (lồng Faraday) hoặc phối hợp cả hai phương pháp. Việc tính toán chống sét dựa trên lý thuyết là “Khu vực bảo vệ hình nón” và “Qủa cầu lăn” đã được áp dụng trên 200 năm. Nhiều công trình xây dựng được bảo vệ an toàn bởi các hệ thống đó. Tuy nhiên, thực tế cho thấy các phương pháp cũ không thật tin cậy, những năm gần đây nhiều quan sát cho thấy còn xảy ra sự cố do sét ở những công trình đã được chống sét đầy đủ theo qui phạm, nhất là ở các công trình như toà nhà cao tầng, cột cao, các công trình điện…

 

Lý thuyết mô hình điện hình học ra đời đã giải thích được nhiều hiện tượng xảy ra như với những cú sét có cường độ thấp có thể đánh ngang thân cột chống sét cao hoặc đánh vòng vào các đường dây tải điện mặc dù đã được bảo vệ bằng dây thu sét. Nhiều nhà khoa học trên thế giới đã giành nhiều công sức nghiên cứu, cải tiến, phát minh ra các thiết bị mới với mong muốn chúng tăng tính hiệu quả bảo vệ sét cho các công trình.

 

Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị chống sét trực tiếp đã được phát minh, xong nổi bật hơn cả có hai loại đang được sử dụng nhiều ở các nước tiên tiến như Mỹ, Úc, Pháp, Hàn Quốc, Trung Quốc…đó là loại đầu thu kiểu phát xạ sớm và giàn tiêu tán ion. Hai loại này có ý tưởng gần như trái ngược nhau. Một loại có kết cấu tăng khả năng phát dòng điện tiên đạo sớm nhằm thu hút cú sét đánh vào đầu thu mục đích định hướng thu sét có hiệu quả hơn. Loại tiêu tán ion lại có mục đích tạo ra nguồn ion để có thể trung hoà với các điện tích đám mây với hy vọng giảm khả năng cú sét đánh vào công trình cần bảo vệ. Thực tế các thiết bị mới hiện nay đang có nhiều ý kiến đồng ý và nghi ngờ cần tham khảo để có kết luận rõ ràng.

 

Mới đây các nhà khoa học và các chuyên gia về sét còn khuyến cáo một số ngành nhạy cảm như hàng không, điện lực, viễn thông nên sử dụng hệ thống dự báo sét để kịp thời ứng phó.

 

Trong khi chưa khẳng định được tính ưu việt hơn hẳn của các thiết bị mới thì việc tính toán kết cấu và phạm vi bảo vệ theo phương pháp mô hình điện hình học sẽ ưu việt hơn các phương pháp được hướng dẫn trong qui phạm cũ đang được dùng ở Việt Nam.

 

Theo: Điện & đời sống – Hiện Đại Ho

Quay về

: