Sét là gì, sét tác động như thế nào ?

Tổng quan về Sét

Sét là một hiện tượng khí tượng phức tạp của thiên nhiên, nếu hiểu sét là gì, sét tác động như thế nào đối với vật thể và môi trường tiếp xúc ? Nắm được bản chất quá trình hình thành và tác động của sét đến các công trình xây dựng - ví dụ như các tòa nhà, kho tàng, bến bãi, các cột, tháp vô tuyến, phát thanh truyền hình, các đường dây điện lực, đường dây viễn thông, đường dây điện thoại, internet, cáp đồng trục anten phi đơ thì từ đó ta có các biện pháp phòng chống sét một cách có hiệu quả.

Theo Viện Vật lý - Địa cầu: Việt Nam nằm ở tâm giông châu Á - một trong ba tâm dông trên thế giới, có hoạt động giông sét mạnh, mùa dông ở Việt Nam tương đối dài, số giờ dông trung bình là 250 giờ/năm.

Ngoài tác dụng có lợi như mang lại nước mưa, cung cấp đạm, dông sét còn là hiểm họa gây thiệt hại về người và của.

Trong những năm gần đây, rất nhiều công trình, đường dây tải điện, kho tàng, các thiết bị ngành Hàng không, Hàng hải, Bưu chính Viễn thông, thiết bị nghiên cứu khoa học, thiết bị điện tử đã bị sét đánh hỏng gây thiệt hại rất lớn. Ngoài thiệt hại về kinh tế, sét còn gây thiệt hại về người, gây tâm lý hoang mang ở một số địa phương trong cả nươc.

Dông sét là một trong số những hiểm họa thiên tai vô cùng nguy hiểm đối với tính mạng con người và gây ra những thiệt hại rất lớn về tài sản vật chất và dịch vụ.

Năm 1769, khi đó nhân loại chưa biết đến những thiết bị chống sét và kim chống sét như ngày nay. Một thảm hoạ đã xảy ra khi sét đánh trúng kho dự trữ thuốc nổ hơn 1000 tấn tại một thành phố của Italia, cả toà nhà nổ tung và làm chết hơn 3000 người sống trong thành phố.

Tài liệu này được ThyAn biên soạn dựa trên cơ sở các khuyến nghị của liên minh viễn thông quốc tế (ITU), các tiêu chuẩn của hội đồng kỹ thuật điện quốc tế (IEC) có tham khảo các tiêu chuẩn chống sét, tài liệu chống sét của một số quốc gia trên thế giới và các kết quả nghiên cứu về sét tại Việt nam để sơ lược về các khái niệm sét là gì ? sét tác động như thế nào ?

Hình ảnh sét đánh giữa các đám mây trên bầu trời và đánh xuống mặt đất

Cơ cấu & các đặc điểm của sét

Sự hình thành sét

Sét (hay còn gọi là sự phóng điện dông) là một nguồn điện từ mạnh phổ biến nhất xảy ra trong tự nhiên. Nguyên nhân làm xuất hiện sét là do sự hình thành các điện tích khối lớn. Nguồn sét chính là các đám mây mưa dông mang điện tích dương và âm ở các phần trên và dưới của đám mây, chúng tạo ra xung quanh đám mây này một điện trường có cường độ lớn.

Sự hình thành các điện tích khối với các cực tính khác nhau trong đám mây (hay còn gọi là sự phân cực của đám mây) có liên quan đến sự ngưng tụ do làm lạnh hơi nước của luồng không khí nóng đi lên, tạo ra các ion dương và âm (các trung tâm ngưng tụ) và liên quan đến cả sự phân chia các giọt nước mang điện trong đám mây dưới tác dụng mạnh của luồng không khí nóng đi lên.

Trong quá trình tích luỹ các điện tích có phân cực khác nhau, một điện trường với cường độ luôn được gia tăng hình thành xung quanh đám mây. Khi Gradient điện thế ở một điểm bất kỳ của đám mây đạt giá trị tới hạn về tính chất cách điện của không khí (với áp lực khí quyển bình thường, khoảng 3.10⁶ V/m) ở đó xảy ra sự đánh xuyên hay sét tiên đạo.

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 thông tin, tín hiệu, truyền số liệu, đường dây điện lực, các phương tiện thông tin, vô tuyến điện tử và thường gây ra các thiệt hại lớn.

Phân loại sét

Theo dấu hiệu phía 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 - Lớp khí quyển phía trên”;
- Sét vạch “Đám mây - Đất”;
- Sét vạch “Đám mây - Đám mây”;
- Sét vạch bên trong đám mây (Đám mây);

Trong các dạng sét vạch thì sét vạch “Đám mây - Đất” thường hay gặp nhất.

Kết quả nghiên cứu dông sét trên thế giới, cho thấy:

• Cùng một lúc trên trái đất có khoảng 2.000 cơn dông.
• Trong mỗi giây có gần 100 cú sét đánh.
• Mỗi ngày có trên 4.000 cơn dông và 9.000.000 cú sét đánh.
• Trên thế giới sét làm chết từ 1.000 đến 10.000 người/năm và riêng ở Mỹ từ 100 đến 600 người/năm.
• Tổn thất về kinh tế trên thế giới mỗi năm là hàng chục tỷ USD.

 

Các tác động do sét đánh xuống công trình

 

Sét đánh trực tiếp vào công trình, ví dụ sét đánh trực tiếp lên các đường dây điện lực, đường dây viễn thông, truyền số liệu hoặc sét đánh trực tiếp vào các tòa nhà xây dựng trên mặt đất. (xem hình a,b). Khi sét đánh trực tiếp vào các đường dây, dòng sét sẽ lan truyền trên các đường dây dẫn đến quá áp, quá dòng cho các thiết bị nối với đường dây và khi sét đánh trực tiếp vào các tòa nhà có thể gây hư hỏng, cháy nhà v.v..

• Sét đánh gần công trình, ví dụ sét đánh xuống đất gần các đường dây điện lực, đường dây viễn thông, truyền số liệu hoặc gần các tòa nhà xây dựng trên mặt đất. (xem hình c,d). Trong trường hợp này dòng sét có thể gây cảm ứng trên các đường dây, làm xuất hiện các điện áp và dòng điện cảm ứng không mong muốn trên các đường dây. Khi sét đánh xuống đất gần các tòa nhà cũng xuất hiện dòng sét cảm ứng trên các thiết bị điện, điện tử, vô tuyến hoặc dòng sét chảy trong đất sẽ ghép hợp với tiếp đất của tòa nhà hay thiết bị làm xuất hiện quá áp do tăng thế đất. Khoảng cách từ điểm sét đánh xuống đất đến công trình xem xét được gọi là sét gần khi có khoảng cách bằng hoặc nhỏ hơn chiều dài kênh sét (chiều dài kênh sét là khoảng cách từ đám mây dông đến mặt đất).
• Sét đánh xa công trình, ví dụ khi sét đánh cách công trình xây dựng ở khoảng cách lớn hơn chiều dài kênh sét, các công trình xây dựng cũng chịu các tác động cảm ứng (xem hình e,g). Trong trường hợp này các công trình chịu ảnh hưởng của xung điện từ sét (LEMP – Lightning Electro-Magnetic Pulse).

Các cơ cấu ghép hợp của sét đến các công trình xây dựng

 

Các thuộc tính và tác động của sét

 

Thuộc tính	Sét đánh trực tiếp	Sét đánh gần	Sét đánh xa
Tác động cơ học	vào các công trình	-	-
Tác động nhiệt	Công trình và các mạch	-	-
Năng lượng	Các thiết bị chống sét (SPD) lối vào (Ứng suất cao)	Các thiết bị chống sét (SPD) lối vào (Ứng suất trung bình)	Lắp đặt các thiết bị chống sét (Ứng suất thấp)
Thay đổi dòng điện	Các mạch liền kề	Các mạch lân cận	Các mạch vòng lớn
Tăng điện thế đất	Các mạch liền kề	Các mạch lân cận	-
Ghép từ	Các mạch liền kề	Các mạch lân cận	Các mạch vòng lớn
Ghép điện dung	Các mạch liền kề	Các mạch lân cận	-
Ghép điện trở	Các mạch kết nối	Các mạch lân cận	-
Dẫn lan truyền trên đường dây	Các thiết bị chống sét (SPD) lối vào (Ứng suất cao)	Các thiết bị chống sét (SPD) lối vào (Ứng suất trung bình)	Các thiết bị chống sét (SPD) lối vào (Ứng suất thấp)

Nguồn: IEEE PC62.41.1/D4, 15 tháng 10 năm 2000

 

Hạn chế tác hại do sét gây ra

Như các thuộc tính bị tác động của sét gây ra ở trên, các đối tượng là công trình, con người, thiết bị ... đều chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp, sẽ gây ra nhiều tổn thất nặng nề về tính mạng và tài sản.

Chúng ta cần trang bị các hệ thống chống sét để hạn chế, giảm thấp nhất các thiệt hại có thể xảy ra gồm:

1. Chống sét đánh thẳng

2. Chống sét lan truyền

3. Bảo vệ phòng ngừa

4. Tiếp đất an toàn