Sét là một hiện tượng tự nhiên phức tạp và có tác động rất lớn đến cuộc sống của con người. Bên cạnh những tác động có lợi như tạo ra ô zôn cho tầng khí quyển, cung cấp nguồn năng lượng cực lớn giúp cho quá trình khai thác nhiệt điện của con người , sét còn gây ra những thiệt hại đáng kể cho các công trình xây dựng, tòa nhà cao tầng, các cột, tháp vô tuyến, các đường dây điện lực ,.. Việc hiểu rõ được bản chất của quá trình hình thành sét và tác động của nó sẽ giúp chúng ta tận dụng được nguồn năng lượng to lớn của sét đồng thời có các biện pháp phòng chống sét hiệu quả.
Nội dung bài viết [Hiện]
NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA SÉT VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỐNG SÉT HIỆU QUẢ
Sét (hay còn gọi là tia sét) là một hiện tượng vật lý tự nhiên xảy ra thường xuyên ở khắp mọi nơi trên trái đất. Đây là hiện tượng phóng tia lửa điện giữa các đám mây mang điện tích trái dấu trong khí quyển hoặc giữa các đám mây. Đôi khi, hiện tượng sét còn xuất hiện trong các trận bão cát hay núi lửa phun trào. Vận tốc di chuyển của sét khi phóng điện trong khí quyển có thể lên tới 36.000 km/ s
Như đã nói, hiện tượng sét xảy ra khi có sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hay giữa các đám mây và đất. Khi xuất hiện mưa bão sẽ có gió mạnh. Sức thổi của gió sẽ gây tác động đến các đám mây tích điện khiến chúng bị đẩy đi. Nếu hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, khi đó hiệu điện thế hay chính là sự chênh lệch điện thế giữa chúng có thể lên tới hàng triệu vôn và tạo ra một điện trường có cường độ cực lớn. Sự chênh lệch này sẽ gây hiện tượng phóng tia lửa điện và tạo thành một tia sét. Và phải vài giây sau chúng ta mới nghe thấy tiếng sấm nổ do vận tốc của ánh sáng nhanh hơn vận tốc âm thanh. Trong trường hợp nếu một đám mây dông tích điện di chuyển gần với mặt đất khi tới những khu vực trống trải mà gặp vật có độ cao như là cây cối, các cột đèn, cột điện ,... thì có thể gây ra hiện tượng phóng tia lửa điện giữa đám mây đó và mặt đất. Hiện tượng này gọi là sét đánh.
Sự hình thành các đám mây có các cực tích điện khác nhau (hay còn được gọi là sự phân cực đám mây) có liên quan đến sự ngưng tụ của hơi nước. Luồng không khí nóng mang hơi nước từ dưới mặt đất đi lên cao gặp không khí lạnh gây ra hiện tượng ngưng tụ hơi nước và sinh ra các ion dương và ion âm (hay các trung tâm ngưng tụ). Không những thế, các giọt nước có trong không khí cũng mang điện tích và dưới tác dụng mạnh của luồng không khí nóng đi lên sẽ tích tụ và phân chia vào các trung tâm ngưng tụ (tích điện dương hoặc âm) tạo thành những đám mây lớn có điện tích khác dấu.
Trong quá trình tích luỹ và hình thành những đám mây có điện tích phân cực khác nhau, một điện trường cũng được tạo thành và bao bọc xung quanh đám mây với cường độ ngày càng tăng cao. Quá trình tích điện này cứ tiếp tục gia tăng cho đến khi Gradient điện thế ở một điểm bất kỳ của đám mây đạt đến giá trị tới hạn về tính chất cách điện của không khí, khoảng 3.106 V/ m (với áp lực khí quyển bình thường) thì sẽ xảy ra sự đánh xuyên hay còn gọi là sét tiên đạo.
Mang theo nguồn năng lượng điện từ vô cùng lớn như thế, một tia sét có thể dễ dàng gây ra các thiệt hại to lớn về tĩnh điện, điện từ, nhiệt hay động lực cho các đối tượng mà bị sét đánh trúng, đặc biệt là các thiết bị kỹ thuật điện tử, đường truyền tín hiệu, truyền số liệu, các đường dây điện, các phương tiện truyền thông tin, vô tuyến điện tử ,…
Nguyên nhân hình thành tia sét
Khi nhắc đến tia sét, đa số mọi người đều nghĩ rằng sét chỉ gây ra những thiệt hại và không có lợi ích gì cả. Nhưng thực ra nguồn năng lượng mà sét tạo ra đã đóng góp rất lớn cho sự sống và phát triển của các sinh vật trên trái đất, trong đó có cả con người.
Sét là nguồn cảm hứng tạo ra nền văn minh của nhân loại
Tổ tiên của chúng ta, người tiền sử khi thấy hiện tượng sét đánh vào cây gây cháy và sinh ra lửa. Từ đó, loài người đã tìm cách tạo ra lửa và sử dụng nguồn năng lượng này để nấu chín thức ăn, sưởi ấm, xua đuổi thú dữ ,... Sự xuất hiện của lửa cũng chính là bước ngoặc khởi đầu cho sự phát triển của nền văn minh nhân loại.
Tạo ra lớp ô zôn cho tầng khí quyển
Tầng ô zôn được xem là một trong những lớp bảo vệ quan trọng nhất giúp cho trái đất có thể duy trì sự sống. Nhiệm vụ chính của tầng ô zôn là ngăn cản và hạn chế các tia cực tím cũng như là ánh sáng trực tiếp của mặt trời chiếu xuống trái đất giúp bảo vệ và duy trì môi trường thích hợp cho sự sống của mọi sinh vật. Những tia lửa điện do sét tạo ra sẽ giúp phân tách oxy có trong khí quyển thành các phân tử [ O3 ] và [ O ] đóng góp cho tầng ô zôn.
Sự hình thành Ozon
Cải thiện nguồn dinh dưỡng có trong đất cho các thực vật
Rễ của thực vật chỉ có thể hấp thụ nguyên tố Nito dưới dạng muối Nitrat (NO3) và muối Amoni (NH4 +). Thế nhưng, Nito trong không khí tuy chiếm tới 78 % nhưng lại tồn tại dưới dạng phân tử N2 với liên kết 3 bền vững nên rễ cây không thể hấp thụ được. Nhờ có năng lượng của sét mà các phân tử N2 trong không khí bị ô xy hóa dưới tác dụng nhiệt độ và áp suất cao chuyển hóa thành dạng NO3 theo các phương trình hóa học sau:
N2 + O2 → 2NO
2NO + O2 → 2NO2 + H2O
2NO2 + H2O → HNO3
HNO3 → H + + NO3 -
Sau đó, các phân tử NO3 này sẽ theo nước mưa ngấm vào đất và được rễ cây hấp thụ.
Theo số liệu thống kê thì mỗi năm ở Việt Nam, cứ 1 ha đất sẽ nhận được trên 50 kg muối Nitrat và 20 kg muối Amoni từ hiện tượng sét và mưa dông.
Giúp con người dò tìm ra các nguồn nước mới và khoáng sản quý
Theo nguyên tắc, hiện tượng sét đánh thường xuất hiện ở những khu vực có mạch nước ngầm hoặc những nơi có quặng đá, khoáng sản. Tận dụng đặc điểm này các nhà nghiên cứu sẽ dễ dàng xác định được mạch nước ngầm và mỏ quặng nhanh hơn.
Sét là nguồn năng lượng tiềm năng và khổng lồ
Nguồn năng lượng điện từ mà sét tạo ra là vô cùng to lớn. Nếu có thể tận dụng được nguồn năng lượng quý giá này, chúng ta sẽ giải quyết được rất nhiều vấn đề liên quan đến năng lượng chẳng hạn như việc giảm bớt sản xuất năng lượng thủy điện gây tác động xấu đến môi trường sống hay tình trạng nguồn năng lượng điện đang ngày càng cạn kiệt, không đủ cung cấp cho con người sử dụng. Các nhà khoa học đã tính toán được rằng năng lượng điện có trong tia sét có thể kéo được đoàn tàu 14 toa với tốc độ 200 km/h. Ngoài ra, một tia sét thông thường cũng có thể cung cấp điện cho một bóng đèn 100 W hoạt động trong vòng 3 tháng.
Hiện nay, nguồn năng lượng của sét đang được nghiên cứu để tạo ra Hydrogen từ nước phục vụ cho khai thác nhiệt điện, hoặc sử dụng sét để kích hoạt tàu vũ trụ từ xa, chống mưa đá hay xác định lượng mưa, dự báo bão ,…
Sét đánh là một hiện tượng bất chợt mà chúng ta không thể dự đoán trước được chính xác vị trí và thời gian mà nó xảy ra. Và những đối tượng không may bị sét đánh trúng cũng sẽ bị thiệt hại nặng nề. Những tác hại chính mà sét gây ra đó là:
Tác hại của sét
Để biết rõ hơn các tác động cụ thể do sét gây ra, bạn hãy xem xét các trường hợp sau nhé.
Trường hợp sét đánh trực tiếp vào các công trình: các công trình ở đây có thể là các tòa nhà xây dựng, các đường dây điện lực, đường dây viễn thông ,... Khi sét đánh trực tiếp vào các đường dây dẫn này, một dòng điện có cường độ lớn sẽ lan truyền thông qua các đường dây dẫn đến các thiết bị điện nối với đường dây gây ra hiện tượng quá áp, quá dòng cho mạng lưới điện. Ngoài ra, khi sét đánh trực tiếp vào các tòa nhà còn có thể gây hư hỏng, cháy nhà ,...
Trường hợp sét đánh gần các công trình: Khoảng cách từ vị trí mà sét đánh xuống đất đến công trình mà ta xem xét được cho là gần khi khoảng cách này nhỏ hơn hoặc bằng chiều dài kênh sét. Chiều dài kênh sét là đại lượng dùng để chỉ khoảng cách từ đám mây dông đến mặt đất. Nếu tia sét đánh vào những vị trí gần với các cột điện hay gần hệ thống dây dẫn, dây truyền tín hiệu thì có thể gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ trên các đường dây này và làm sinh ra các điện áp và dòng điện cảm ứng không mong muốn trên các đường dây. Không chỉ đối với các đường dây dẫn, khi sét đánh gần các tòa nhà cũng sẽ làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trên các thiết bị điện, thiết bị vô tuyến ,...
Trường hợp sét đánh xa các công trình: sét được xem là đánh xa công trình khi khoảng cách từ vị trí mà sét đánh xuống đất đến công trình xem xét lớn hơn chiều dài kênh sét. Trong trường hợp này, các công trình xây dựng này cũng chịu tác động từ dòng điện cảm ứng do sét gây ra nhưng với mức độ thấp hơn so với các công trình càng gần vị trí sét đánh xuống mặt đất. Các công trình cách xa vị trí sét đánh thường chủ yếu chịu ảnh hưởng của xung điện từ sét.
Thiệt hại do sét gây ra cho con người là rất lớn. Tổng hợp một số kết quả nghiên cứu dông sét trên thế giới cho thấy:
Để phòng tránh và giảm thiểu tác hại do sét gây ra, con người đã sáng chế ra các thiết bị chống sét. Nhờ có thiết bị này, an toàn của con người sẽ được đảm bảo và các rủi ro do sét gây ra cho các công trình xây dựng cũng được hạn chế. Thiết bị chống sét là một loại thiết bị được ghép song song với thiết bị điện nhằm mục đích bảo vệ quá áp của khí quyển. Khi sét đánh vào các đường dây dẫn và gây ra hiện tượng quá điện áp ở các thiết bị điện, thiết bị chống sét sẽ phát hiện dòng điện quá áp và phóng điện trước nhằm làm giảm trị số quá điện áp đặt lên cách điện của thiết bị. Khi hết quá điện áp, thiết bị chống sét sẽ tự động dập tắt hồ quang của dòng điện AC (dòng điện xoay chiều) và quay lại trạng thái làm việc bình thường.
Thiết bị cắt lọc sét
Việc lắp đặt thiết bị chống sét cho các công trình xây dựng chỉ giúp hạn chế các rủi ro và thiệt hại do sét đánh gây ra chứ không có nghĩa là các công trình này được an toàn tuyệt đối, không có tổn thất gì. Khi trang bị thiết bị chống sét và kim thu sét cho công trình sẽ giúp hạn chế đến mức thấp nhất cho phép các rủi ro và thiệt hại do sét gây ra.
Nếu muốn đảm bảo rủi ro và thiệt hại do sét đánh gây ra ở mức thấp nhất thì bạn cần phải lắp đặt đầy đủ các thiết bị sau:
Xem giá thiết bị chống sét LS tại đây: Bảng giá thiết bị điện LS
Phương pháp chống sét trực tiếp cổ điển
Hệ thống chống sét đầu tiên trên thế giới được nhà khoa học Benjamin Franklin phát minh vào năm 1753. Hệ thống chống sét này có cấu tạo khá đơn giản bao gồm các thiết bị:
Kim thu sét
Benjamin Franklin nghĩ rằng hệ thống chống sét này có thể chuyển hướng tia sét và dẫn truyền xuống đất và phân tán năng lượng của dòng sét và giúp ngăn chặn tia sét gây hại cho nhà cửa, thuyền bè. Hệ thống chống sét cổ điển này hoạt động theo nguyên lý như sau: các kim thu sét được làm từ thanh kim loại có đặc tính dẫn điện sẽ được lắp đặt trên đỉnh các cột đỡ (làm bằng gỗ, kim loại hoặc bê tông) và nhô cao lên khỏi công trình. Các kim thu sét này thông qua các dây dẫn sẽ được nối với hệ thống tiếp địa (cũng làm bằng kim loại) được chôn dưới đất. Khi có dòng sét đánh vào công trình, kim thu sét do được làm bằng kim loại và nhô cao khỏi công trình nên sẽ hấp thu toàn bộ dòng sét và truyền xuống hệ thống tiếp địa thông qua dây dẫn. Dòng sét này khi vào đất sẽ tiếp tục lan truyền và tiêu tan dần trong đất. Phương pháp chống sét cổ điển của Benjamin Franklin đã được kiểm chứng và áp dụng cho đến ngày nay với ưu điểm nổi bật là hệ thống đơn giản và giá thành tương đối rẻ. Tuy nhiên, hạn chế của nó là phạm vi bảo vệ hẹp, độ tin cậy không cao, số lượng kim thu sét sử dụng là khá lớn và thường dễ bị gỉ sét hay đứt gãy nên cần thay thế thường xuyên, hệ thống dây dẫn nối các kim thu lôi dẫn xuống đất nhiều gây ảnh hưởng đến độ thẫm mỹ của kiến trúc công trình.
Thiết bị chống sét cổ điển
Phương pháp chống sét trực tiếp theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm (ESE)
Để khắc phục các hạn chế trong hệ thống chống sét cổ điển của Benjamin Franklin, các nhà nghiên cứu phương pháp chống sét trên thế giới đã cải tiến hệ thống chống sét này. Năm 1967, phương pháp chống sét theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm (ESE – viết tắt của Eletro - Magnetic Earaly Streamer EMission) được đề xuất. Hệ thống các thiết bị sử dụng trong phương pháp này có tương tự với hệ thống chống sét cổ điển của Benjamin Franklin nhưng có bổ sung thêm đầu thu sét phát xạ sớm với mục đích kéo dài khoảng cách đón dòng sét giúp mở rộng phạm vi hoạt động của kim thu sét.
Đầu thu sét phát xạ sớm có nhiệm vụ chủ yếu là làm giảm hiệu ứng CORONA (hiện tượng phóng tia lửa hay tiếp đất) giúp tăng cường độ điện trường tại đầu kim thu sét. Mục đích là tạo ra điều kiện tối ưu nhất để tập trung nguồn năng lượng kích phát dòng sét tiên đạo từ đầu kim hướng về đám mây dông để đón bắt dòng tiên đạo của sét từ đám mây dông đánh xuống. So với phương pháp chống sét cổ điển, phương pháp chống sét trực tiếp theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm có các ưu điểm như: độ tin cậy cao, vùng bảo vệ rộng hơn, đảm bảo độ thẫm mỹ của công trình lắp đặt, tuổi thọ cao hơn. Hiện nay, phương pháp chống sét này đang được các nước phát triển áp dụng, trong đó có Việt Nam.
Chống sét trực tiếp theo Công nghệ phân tán tích điện - (DAS)
Phương pháp chống sét này chủ yếu bảo vệ các công trình xây dựng khỏi năng lượng sét bằng cách ngăn chặn sự hình thành tia sét nhờ vào hệ thống phân tán điện tích DAS (hay hệ thống năng lượng sét). Hệ thống chống sét này hoạt động theo nguyên lý phóng điện điểm dựa trên hiện tượng CORONA, hệ thống này sẽ phóng ra hàng ngàn điểm nhọn bằng kim loại có khả năng tạo ion và ngăn ngừa sự hình thành của dòng sét tiên đạo.
Không giống với hệ thống chống sét trực tiếp của Benjamin Franklin hay hệ thống hoạt động theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm , hệ thống chống sét trực tiếp theo công nghệ phân tán tích điện ngăn cản sự hình thành tia sét bằng cách liên tục giảm sự chênh lệch hiệu điện thế giữa mặt đất với đám mây dông tích điện xuống dưới mức có khả năng tạo ra tiên đạo sét.
Ngoài những thiệt hại do sét đánh trực tiếp vào công trình, sét còn làm hư hỏng nhiều thiết bị điện thông qua lan truyền năng lượng theo các đường dây dẫn, dây tín hiệu. Theo số liệu thống kê cho thấy khoảng 70 % hư hỏng do sét gây ra đều do sét lan truyền theo đường cấp nguồn và trên đường tín hiệu. Chính vì thế, chống sét lan truyền là công việc vô cùng quan trọng và cần thiết hơn hết. Một trong những cách giúp hạn chế thiệt hại do sét lan truyền gây ra được áp dụng phổ biến hiện nay là sử dụng phối hợp hệ thống cắt sét và cắt lọc sét. Hai thiết bị này khi được sử dụng phối hợp sẽ hoạt động như sau: thiết bị cắt sét có nhiệm vụ loại bỏ phần lớn năng lượng sét lan truyền xuống đất và cắt giảm một phần biên độ xung sét. Trong khi thiết bị lọc sét sẽ tiếp tục cắt giảm biên độ xung sét, đồng thời cũng làm giảm tốc độ biến thiên dòng điện và áp suất của sét. Để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống điện, các thiết bị cắt sét và cắt lọc sét này phải được lắp đặt trên tất cả các đường dây của nguồn cấp điện hay đường dây truyền tín hiệu. Tiếp theo đây, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu kỹ hơn tác dụng và đặc điểm của từng loại thiết bị chống sét lan truyền nhé !
Các thiết bị chống sét lan truyền đảm nhiệm 2 chức năng chính là:
Chống sét lan truyền
Đặc điểm của thiết bị cắt sét
Đặc điểm của thiết bị cắt lọc sét
Cắt sét sơ cấp → Lọc sét → Cắt sét thứ cấp
Trong đó:
Tầng cắt sét sơ cấp: đóng vai trò triệt tiêu năng lượng xung sét xuống đất và làm trung tính xung sét thông qua mạch pha - trung tính (L - N) và mạch trung tính - đất (N - E)
Tầng lọc sét: lọc sét, lọc xung nhiễu ảnh hưởng lên đường dây cấp nguồn
bằng cách sử dụng mạch lọc thông thấp L – C.
Tầng cắt sét thứ cấp: bảo vệ thứ cấp mạch pha - trung tính (L - N), tiếp tục lọc các xung điện áp còn lại sau khi đã đi qua 2 lớp bảo vệ cắt sét sơ cấp và lọc sét nhằm cung cấp nguồn điện đầu ra an toàn.
Chúng tôi hi vọng những thông tin trên sẽ giúp cho bạn có cái nhìn rõ hơn về tầm quan trọng của sét và các phương pháp phòng chống sét. Nếu bạn đang có nhu cầu tìm mua các thiết bị chống sét nhưng vẫn còn băn khoăn và cần được tư vấn thêm thì xin đừng ngần ngại liên hệ với công ty chúng tôi nhé. Công Ty TNHH Thương Mại Thiết bị điện và chiếu sáng Hoàng Phát tự hào là một trong những đại lý uy tín chuyên cung cấp các thiết bị điện, thiết bị chống sét chính hãng 100 %. Đến với Hoàng Phát Lighting, khách hàng không những được các nhân viên tận tình tư vấn miễn phí mà còn có thể mua được các loại thiết bị điện đảm bảo chất lượng với giá tốt nhất trên thị trường. Hiện nay, hệ thống đại lý phân phối của công ty Hoàng Phát đã có mặt trên nhiều tỉnh thành như Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Bình Dương, Vũng Tàu ,… tạo thuận tiện cho người tiêu dùng có thể mua được các sản phẩm thiết bị điện tốt nhất dù cho bạn có ở bất kỳ nơi đâu. Khi chọn mua các mặt hàng thiết bị điện tại Hoàng Phát Lighting, khách hàng không cần phải lo về mặt chất lượng và độ an toàn, bền bỉ của sản phẩm. Ngoài ra, công ty chúng tôi còn có những chính sách ưu đãi cho khách hàng như: giao hàng nhanh chóng trên toàn quốc, chiết khấu cao cho các dự án, công trình xây dựng hay đơn hàng có số lượng lớn ,…
Liên hệ mua ngay thiết bị điện:
CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP NGHĨA ĐẠT
Địa chỉ: 41F/5A Đường Đặng Thùy Trâm, Phường 13, Quận Bình Thạnh, Tp.HCM
Hotline: (028) 668 21 468
0913 98 08 48 (Mr. Vũ)
0931 11 55 18 (Ms. Thảo)
0931 77 88 71 (Ms. Trang)
0937 88 41 45 (Ms. Ngân)
0931 77 88 30 (Ms. Dung)
Mr. Vũ
0913 98 08 48
Ms. Thảo
0931 11 55 18
Ms. Trang
0931 77 88 71
Ms. Ngân
0937 88 41 45
Ms. Dung
0931 77 88 30
0931 77 88 71 - 0913 98 08 48 - 0931 77 88 30
Nghiadatco@gmail.com