Bài giảng An toàn điện - Chương 9: Chống sét

Hiện tượng sét là một sự kiện tự nhiên với năng lượng khổng lồ, thể hiện qua sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây dông mang điện tích hoặc giữa mây và đất, đạt đến điện áp hàng trăm triệu volt. Sự kiện này không chỉ gây ra những tổn thất nghiêm trọng về người và tài sản do sét đánh trực tiếp mà còn tiềm ẩn nhiều rủi ro từ các dòng điện và điện áp cảm ứng lan truyền qua các cấu trúc dẫn điện. Do đó, việc nghiên cứu và triển khai các giải pháp bảo vệ chống sét là vô cùng cấp thiết, nhằm giảm thiểu tối đa các hậu quả tiêu cực và đảm bảo an toàn cho con người và cơ sở hạ tầng. Bài viết này sẽ đi sâu vào khái niệm sét, phân tích các hậu quả tiềm tàng và trình bày các nguyên tắc, giải pháp kỹ thuật chính trong bảo vệ chống sét.

Kỹ sư điện, xây dựng, kiến trúc sư, sinh viên ngành kỹ thuật, và các nhà quản lý dự án có nhu cầu tìm hiểu về hiện tượng sét và thiết kế hệ thống bảo vệ chống sét cho công trình.

Bài viết trình bày chi tiết về hiện tượng sét và các biện pháp bảo vệ chống sét. Mở đầu bằng định nghĩa sét là sự phóng điện khí quyển với điện áp cực lớn, bài viết tiếp tục phân tích các hậu quả sét đánh nghiêm trọng. Sét đánh trực tiếp có thể gây tử vong, hỏa hoạn do nhiệt độ cao, phá hủy cơ học các công trình và cây cối, cùng với nguy cơ điện áp bước gây nguy hiểm cho sinh vật. Bên cạnh đó, sét cảm ứng cũng là mối đe dọa đáng kể, khi các vật dẫn điện dài như đường dây điện hoặc ống nước có thể mang điện thế cao do sét đánh từ xa, hoặc tạo ra điện áp cảm ứng lên tới hàng chục kilovolt gần điểm phóng điện. Để đối phó với những rủi ro này, tài liệu đề xuất các nguyên tắc và giải pháp cho bảo vệ chống sét đánh trực tiếp. Hai nguyên tắc chính được thảo luận là bảo vệ trọng điểm, tập trung vào các bộ phận dễ bị sét đánh của công trình (như góc mái, đỉnh hồi), và bảo vệ toàn bộ, đảm bảo toàn bộ công trình nằm trong phạm vi bảo vệ của hệ thống thu sét. Các giải pháp kỹ thuật bao gồm việc sử dụng kim thu sét Franklin, đầu thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE), và hệ thống phân tán sét. Đặc biệt, cấu trúc và phạm vi bảo vệ của cột thu sét Franklin được mô tả chi tiết, bao gồm các thành phần như điện cực thu sét, dây dẫn sét, cột đỡ và điện trở nối đất. Công thức và phương pháp xác định vùng bảo vệ của kim Franklin cũng được trình bày, giúp tính toán hiệu quả các hệ thống chống sét. Nhìn chung, nội dung này cung cấp một cái nhìn toàn diện về bản chất của sét và các phương pháp kỹ thuật để giảm thiểu tác động của nó, có giá trị ứng dụng cao trong thiết kế và xây dựng an toàn.