Điều kiện xuất hiện sét là sự hình thành các đám mây dông có tích điện.Với các máy ghi hiện đại, có thể tính được các thông số sau:
- Cường độ điện trường của mây dông.
- Điện thế của mây giông.
- Thời gian phóng điện
- Cường độ dòng điện sét
- Tổng số điện tích chuyển dời…
Sự phân bố của sét phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và địa hình của từng vùng. Nước ta là vùng nhiệt đới ẩm, có nhiều dông sét. Các vùng có nhiều sét ở nước ta là Thái Nguyên, Quảng Ninh, Hòa Bình...
Sét có tác hại rất lớn, bao gồm tác hại đánh trực tiếp, cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ.
- Tác hại do sét đánh trực tiếp : Sét đánh trực tiếp hay sét đánh thẳng là do sự phóng điện trực tiếp hay một nhánh của nó xuống đối tượng bị đánh. Sét thường đánh vào các nơi cao như cột điện, cột thu phát sóng viễn thông BTS, ống khói, nhà cao tầng, cây cao…vì ở đó do hiện tượng mũi nhọn nên các điện tích cảm ứng tập trung nhiều hơn, nhưng cũng có trường hợp sét đánh vào nơi thấp là vì ở đó đất hay các đối tượng dẫn điện tốt hơn nơi cao. Nơi bị sét đánh không khí bị nung nóng lên tới mức làm chảy các tấm sắt dày 4mm, đặc biệt nguy hiểm đối với những công trình có vật liệu dễ cháy nổ như kho mìn, bể xăng dầu, và cả những công trình kiến trúc bằng gạch ngói , bê tông. Có trường hợp sét phá vỡ ống khói bằng gạch một đoạn dài 30-40 m và mảnh vỡ văng xa tới 200-300 m. Trong hệ thống điện lực của nước ta đã có những trường hợp sự có nghiêm trọng do sét đánh vào nhà máy điện, máy biến áp, các đường dây cao áp làm mất điện. Sét còn đánh vào người hay súc vật, tuy tỷ lệ ít hơn nhưng cũng cần chú ý nhất là nơi làm việc trống trải ở công trường, nông trường, mỏ lộ thiên…
- Tác hại gián tiếp của sét gồm cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ
Cảm ứng tĩnh điện : Những công trình ở trên mặt đất nếu nối đất không tốt , khi có các đám mây dông mang điện tích ở bên trên thì phần trên của công trình sẽ cảm ứng nên những điện tích trái dấu với điện tích của đám mây. Hoặc nếu sét đánh gần công trình thì làm cho các điện tích trên đó mất đi không kịp với điện tích đám mây, mà còn tồn tại thêm một thơi gian nữa, gây nên điện thế cao so với mặt đất. Điện thế này có thể ở ngay trong nhà hoặc từ ngoài nhà theo dây điện,dây mạng, ống kim loại truyền vào nhà tạo nên những tia lửa điện gây cháy nổ hoặc tai nạn cho người.
Cảm ứng điện từ : Khi sét đánh vào các dây dẫn sét nằm trên công trình hay ở gần công trình thì sẽ tạo ra một từ trường biến đổi mạnh xung quanh dây dẫn dòng điện sét. Từ trường này làm cho các mạch vòng kín xuất hiện một sức điện động cảm ứng gây ra phóng điện thành tia lửa rất nguy hiểm.
1.Biện pháp chống sét đánh thẳng dùng cột thu sét bằng kim loại( cột thu lôi ) :
Lợi dụng tính chất dễ phóng điện của mũi nhọn ở vị trí cao hơn để dẫn dòng điện sét xuống đất, người ta đặt các cột kim loại trên các vị trí cao và được nối đất cẩn thận Sét sẽ đánh vào các cột kim loại này, làm cho những đối tượng có chiều cao thấp hơn được bảo vệ khỏi sét đánh. Cột thu sét chính là vật chịu sét đánh thay cho công trình cần được bảo vệ. Khoảng không gian được cột thu sét chịu sét thay gọi là phạm vi bảo vệ của cột thu sét. Phạm vi bảo vệ của cột thu sét giống như một cái ô, đỉnh ô là đỉnh cột thu sét, tất cả các công trình nằm ở dưới ô đều được bảo vệ.
Thiết bị chống sét đánh thẳng :
Thiết bị chống sét đánh thẳng bao gồm bộ phận thu sét, bộ phận dẫn sét và bộ phận nối đất.
- Bộ phận thu sét có thể là kim, đai, dây hay lưới được cố định chắc chắn trên cột hay trên công trình , đảm bảo chịu được tải trọng gió. Bộ phận thu sét có thể mạ kẽm, mạ thiếc hoặc sơn dẫn điện, ở những nơi dễ bị ăn mòn phải được mạ kẽm. Kích thước của kim , dây, lưới bằng thép φ12 - φ16.
- Bộ phận dẫn sét dùng thép φ10 - φ12, nên đặt theo đường ngắn nhất nối bộ phận thu sét với bộ phận nối đất và đặt cách xa lối đi và cửa vào lớn hơn 5m. Dây dẫn sét phải được cố định chắc chắn với công trình, và khi đặt bộ phận thu sét trực tiếp trên công trình thì nên đặt dây dẫn sét cách công trình 10m, phía ngoài công trình.
- Bộ phận nối đất nên đặt cách móng công trình 5m, riêng nối đất chống sét cho các trại chăn nuôi gia súc lớn, phải đặt cách xa móng 10m để đề phòng gia súc bị điện áp bước khi có sét đánh. Nối đất của chống sét đánh thẳng phải dảm bảo dẫn dòng điện sét trong khoảng thời gian ngắn, gọi là dòng điện xung, nên thường dùng phương thức nối đất tập trung và mỗi nhánh không dài quá 20m, độ dài nên trong khoảng 12m trở lại là có hiệu quả.
2. Biện pháp chống sét gián tiếp :
Đây là kỹ thuật chống sét cho các công trình có chứa các thiết bị điện tử như phòng máy vi tính, máy móc thiết bị công nghiệp, tổng đài điện thoại , nhà trạm BTS... Để chống sét gián tiếp, ta thường dùng các loại thiết bị sau:
(1) Thiết bị cắt sét cho mạch điện:
a/ Khái niệm: Gọi là thiết bị chống sét trên nguồn điện, thường là thiết bị cắt sét (một pha hoặc ba pha). Xung sét thường có điện áp khoảng 6.000V. Khi đi vào cầu dao có gắn thiết bị cắt sét, thiết bị cắt sét sẽ làm cho xung sét xuống còn < 800V nhờ chuyển năng lượng xuống đất thông qua dây nối đất .
Mỗi lần chuyển năng lượng xuống đất như vậy, thiết bị chống sét sẽ giảm tuổi thọ.
Thiết bị cắt sét có đèn LED báo tình trạng thiết bị.
b/ Các thông số của thiết bị cắt sét:
+ Khả năng chịu đựng: Chịu được bao nhiêu lần sét đánh? Chịu được dòng sét đánh mỗi lần là bao nhiêu ? Giá trị này thường tính bằng kA. Thông thường là 200 kA, 160kA, 100kA, 50kA...
+ Độ nhạy: Phản ứng nhanh với sét, càng nhanh càng tốt. Tốt nhất là < 0,5ns.
+ Khả năng cắt: Cắt xung sét từ hàng ngàn volts xuống còn bao nhiêu volts? Tốt nhất là <800V. Đó chính là thông số Điện áp cắt của thiết bị cắt sét.
c/Cách mắc:
Người ta thường gắn các thiết bị cắt sét trên đường nguồn điện thành nhiều tầng nấc, thường là ba tầng:
Tầng 1 ngay tại cầu dao tổng của cơ quan xí nghiệp.
Tầng 2 tại các cầu dao nhánh phía trong.
Tầng 3 là ngay tại phích cắm các thiết bị.
Tất cả các thiết bị chống sét đều phải có nối đất để dẫn dòng sét xuống đất.
(2) Thiết bị lọc sét cho mạch điện:
Muốn giảm xung sét thấp hơn 800V, người ta còn dùng thiết bị lọc sét. Thiết bị lọc sét gồm cuộn dây tự cảm, có khi có thêm tụ điện tạo thành mạch lọc L-C. Thiết bị lọc sét thường làm cho xung sét giảm điện áp xuống còn khoảng 275V .
(3) Các thiết bị cắt lọc sét cho đường tín hiệu :
a/Khái niệm và nguyên lý hoạt động: Các thiết bị cắt lọc sét này có nguyên lý hoạt động và cấu tạo tương tự các thiết bị cắt lọc sét cho mạch điện. Tuy nhiên chúng được dùng cho đường tín hiệu, do đó thường nối vào đường tín hiệu.
b/Các chủng loại:
Có bao nhiêu đường tín hiệu thì có bấy nhiêu loại thiết bị cắt lọc sét
Thiết bị chống sét cho đường dây điện thoại:
Dây điện thoại thường có hai ruột.
Đầu nối là RJ11 nên thiết bị chống sét cho đường dây điện thoại thường cũng có đầu nối là RJ11.
Thiết bị chống sét cho đường dây nối mạng của máy vi tính:
Dây nối mạng thường có 8 ruột. Đầu nối là RJ45.
Thiết bị chống sét cho đường dây ăngten :
Dây ăngten thường là dây đồng trục (tròn). Đầu nối các loại BNC, F, N, Bulkhead. Đầu đực hoặc cái.
Thiết bị chống sét cho đường dây camera: Có tổng trở là 50 Ω hoặc 75 Ω .
Thiết bị chống sét trên đường dây nối mạng máy tính thì gắn trên đường dây nối mạng.
c/Đấu nối:
Để thiết bị chống sét hoạt động được hiệu quả, tất cả các thiết bị chống sét phải được nối đất. Hệ thống nối đất phải có điện trở nhỏ hơn 5 Ω
(4) Các thiết bị cắt lọc sét tích hợp :
a/Khái niệm và nguyên lý hoạt động: Các thiết bị này là sự tích hợp của các thiết bị 1,2,3 ở trên với một bộ ổ cắm điện. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo tương tự các thiết bị cắt lọc sét cho mạch điện. Chúng được dùng cho văn phòng, gia đình.
b/Các chủng loại:
Tùy thuộc vào các mức độ tích hợp, phân khúc thị trường mà ta có các chủng loại khác nhau, tiêu biểu là:
- Ổ cắm lọc nguồn
- Ổ cắm lọc nguồn + lọc thoại
- Ổ cắm lọc nguồn + lọc thoại + lọc mạng
- Ổ cắm lọc nguồn + lọc thoại + lọc mạng + lọc truyền hình
c/Đấu nối:
Để thiết bị chống sét hoạt động được hiệu quả, tất cả các thiết bị chống sét phải được nối đất. Hệ thống nối đất phải có điện trở nhỏ hơn 5 Ω
Nhằm hạn chế sự phá hoại của sét, các công trình phải được thiết kế chống sét, bao gồm cả chống sét đánh thẳng, chống cảm ứng, tĩnh điện và điện từ, chống sét dẫn theo đường dây, đường ống vào công trình. Sau khi xây dựng chống sét phải tiến hành nghiệm thu để đưa vào vận hành. Trong quá trình vận hành phải định kỳ kiểm tra các bộ phận thu sét, dẫn sét và nối đất.
(*) Công trình cấp I : Công trình có tỏa ra khí, hơi cháy, bụi, sợi cháy lơ lửng có khả năng kết hợp với không khí hay ôxi thành hỗn hợp nổ trong trạng thái làm việc bình thường.
Công trình cấp II : Công trình có tỏa khí, hơi bụi và sợi cháy, có khả năng kết hợp với không khí hay ôxi thành hỗn hợp nổ, nhưng khả năng này chỉ xảy ra khi có sự cố hay làm sai quy trình.Bao gồm cả các kho vật liệu nổ hay dễ bắt lửa. )
Công trình cấp III : Bao gồm các công trình còn lại.
