Mô tả chi tiết |
Hệ Thống Chống Sét
Sét là một hiện tượng trong tự nhiên, được tạo nên do sự phóng điện giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa các đám mây và một điểm trên mặt đất hoặc trong nội bộ một đám mây khi điện trường khí quyển đạt đến một giá trị nhất định. Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm nên chịu nhiều ảnh hưởng của sét. Khi hai đám mây mang điện tích trái dấu ở gần sẽ phóng điện tích tạo ra các tia hồ quang điện.
Ánh sáng phát ra từ hiện tượng đó gọi là tia sét. Nếu các đám mây bay gần mặt đất và gặp môi trường dẫn điện thuận lợi chẳng hạn như các tòa nhà, nhà máy,… có độ cao hơn so với các khu vực lân cận thì sẽ có hiện tượng phóng tia lửa điện giữa đám mây và mặt đất. Đó là hiện tượng sét đánh. Dòng sét thường có cường độ rất lớn, mang theo nhiệt độ rất cao, có thể gây ra các hiểm họa như cháy, nổ dẫn đến phá hỏng các công trình xây dựng, điện lực, giao thông, thủy lợi, nhà máy công nghiệp,... Các thiết bị điện, điện tử trong công trình cũng có thể bị phá hỏng do trường điện từ của dòng sét cảm ứng hoặc do dòng sét lan truyền [2]. Trong thực tế hàng năm sét đã phá hoại nhiều công trình và là thiên tai gây nên cái chết cho con người.
II. Phân loại sét đánh và mục đích bảo vệ
1. Phân loại sét đánh
Dựa vào vị trí và đặc tính của sét đánh, người ta phân biệt ra làm ba loại sét khác nhau, đó là sét đánh trực tiếp, sét đánh gián tiếp và sét cảm ứng [2].
- Sét đánh trực tiếp là loại sét đánh thẳng vào tòa nhà, nhà máy,… ở những nơi có vị trí cao hơn so với mặt bằng xung quanh. Đây là loại sét đánh nguy hiểm nhất. Do dòng sét đánh trực diện vào công trình, nhà cửa và con người với cường độ và nhiệt độ rất cao nên gây nên sự phát hủy rất lớn.
- Sét đánh gián tiếp là loại sét đánh vào đường dây điện, dây điện thoại,…ở một nơi nào đó rồi lan truyền theo đường dây vào công trình làm hư hỏng thiết bị điện, điện tử, công nghệ thông tin được kết nối với dây.
- Sét cảm ứng được chia làm hai loại là cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ. Sét cảm ứng tĩnh điện sẽ tạo ra các tia lửa điện nhỏ và dễ dàng gây ra các thảm họa cháy, nổ khi nó tiếp xúc với các môi trường như xăng dầu, hóa chất, khí đốt,.... Sét cảm ứng điện từ có thể tạo ra những xung điện, sóng hài gây nguy hiểm đối với các thiết bị điện tử.
2. Mục đích bảo vệ sét đánh cho nhà máy
Nhà máy sản xuất là nơi mà các hệ thống, thiết bị điện, điện tử, nhiệt lạnh, cơ khí, công nghệ thông tin, điều khiển và tự động hóa hoạt động liên tục. Ngoài ra, nhà máy cũng là nơi tập trung nhiều các nguồn nguyên vật liệu và thành phẩm dễ gây cháy nổ như dầu, gas, khí, hộp carton,... Các hệ thống, thiết bị này lại dễ bị phá hỏng bởi các quá điện áp do xung sét lan truyền từ các đường dây điện, viễn thông, điều khiển gây ra bởi các loại sét cảm ứng, cũng như sự phá hủy bởi sét đánh trực tiếp. Vì vậy, việc xây dựng một phương pháp phòng chống sét cho hệ thống nhà máy là công việc quan trọng và cần thiết. Việc trang bị hệ thống chống sét trực tiếp và lan truyền cho nhà máy sẽ đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị. Đồng thời đảm bảo cho các hoạt động sản xuất, giao dịch và cung cấp dịch vụ cho khách hàng được hoạt động liên tục, hiệu quả, giảm thiểu các thiệt hại về nhân lực và tài sản.
 |
Hình 1 : Minh họa tổng quan các hệ thống chống sét của hãng Ingesco [3]. |
III. Giải pháp chống sét và phương án lựa chọn thiết bị
Quy trình triển khai một dự án hệ thống chống sét cũng tương tự như triển khai các hệ thống công nghệ khác bao gồm các bước là: khảo sát, thiết kế hệ thống; thi công hệ thống; kiểm định và nghiệm thu hệ thống. Một hệ thống chống sét thường được thiết kế trên cơ sở tham khảo một số các tiêu chuẩn như liệt kê trong [5], [6], [7], [8]. Căn cứ vào các loại sét đánh, các tiêu chuẩn chống sét, ta có thể phân thành hai loại giải pháp/hệ thống chống sét cho các công trình, nhà máy. Thứ nhất là hệ thống chống sét đánh trực tiếp hay còn gọi là hệ thống bảo vệ vòng ngoài. Đây là mức bảo vệ cao nhất. Thứ hai là hệ thống chống sét lan truyền hoặc hệ thống bảo vệ vòng trong với hai mức bảo vệ là cắt sét và lọc sét [1].
1. Hệ thống chống sét đánh trực tiếp
Hệ thống chống sét đánh trực tiếp có mức bảo vệ cao và thường được thiết kế để bảo vệ vòng ngoài cho toàn bộ nhà máy như các khu nhà xưởng, khu văn phòng, trạm xử lý nước, xử lý nước thải, silo, tank, ống khói,… Dưới đây là một số giải pháp chống sét trực tiếp được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.
- Giải pháp dùng lồng Faraday
Giải pháp này tạo ra một hệ thống bảo vệ được hình thành từ một mạng lưới kim loại dày bao quanh khu vực cần bảo vệ (lồng Faraday). Mạng lưới kim loại này được nối bởi các dây dẫn đến khu vực tiếp địa. Khi sét đánh vào lồng bảo vệ này thì sẽ được thoát xuống bãi tiếp địa thông qua các dây dẫn để trung hòa dòng sét. Giải pháp này thích hợp cho các khu vực thường xuyên có tia sét xuất hiện hoặc các khu bảo tàng, lịch sử.
- Giải pháp dùng kim cổ điển Franklin
Giải pháp này tạo ra một hệ thống bảo vệ cho một khu vực nằm trong bán kính tương đương với chiều cao từ mặt bằng cần bảo vệ đến đầu của kim thu sét. Kim thu sét loại cổ điển là một thanh kim loại dẫn điện tốt có đầu nhọn dài, được lắp tại những nơi cao nhất trong khu vực cần bảo vệ. Kim thu sét này tạo ra một vùng điện trường lớn hơn những vùng xung quanh để chủ động thu hút dòng sét tiên đạo từ đám mây đi xuống. Thông qua dây dẫn, dòng sét sẽ được thoát xuống bãi tiếp địa để trung hòa và tiêu tán năng lượng, tạo ra sự an toàn cho công trình cần bảo vệ. Giải pháp này thích hợp cho các khu vực cần bảo vệ có chiều cao vượt hơn hẳn so với mặt bằng xung quanh.
- Giải pháp dùng kim thu sét phóng điện sớm
Giải pháp này cũng là giải pháp chủ động thu hút sét nhưng sử dụng kim thu sét là loại hiện đại, có khả năng phóng điện sớm. Đặc tính của các loại kim này là nó phát ra dòng mồi khá sớm khi điện trường khí quyển chưa đạt đến trị số tới hạn. Điều này có nghĩa là nó chủ động đón bắt dòng sét ở một điểm nào đó trong không gian cách xa công trình mà nó bảo vệ. Tùy từng loại kim thu sét, chiều cao lắp đặt của kim so với mặt bằng cần bảo vệ mà ta có thể tính được bán kính bảo vệ của kim thu sét (bán kính của khu vực được bảo vệ). Đây là giải pháp hiện tại thường được sử dụng để bảo vệ các nhà máy và các tòa nhà cao tầng.
Một hệ thống chống sét sử dụng kim chống sét cổ điển hay hiện đại đều phải có đầy đủ ba phần chính: kim chống sét, dây dẫn sét và hệ thống tiếp địa (nối đất).
- Kim chống sét là điểm đầu tiên tiếp nhận tia sét. Tùy vào yêu cầu của từng công trình cụ thể ta sẽ chọn loại kim phù hợp. Trên thị trường có nhiều loại kim thu sét phóng điện sớm của các hãng như Ingesco, Liva, LPI,…
- Dây dẫn sét có tác dụng chuyển tải dòng sét xuống đất dễ dàng và phải chịu được nhiệt độ phát nóng cục bộ để không bị biến dạng. Ta có thể chọn cáp đồng thoát sét loại có tiết diện 50mm² trở lên hoặc cáp thoát sét chống nhiễu chuyên dụng.
- Hệ thống nối đất đóng vai trò rất quan trọng trong việc trung hòa dòng sét, đảm bảo hiệu quả bảo vệ của hệ thống chống sét. Các thiết bị của hệ thống nồi đất bao gồm các cọc nối đất bằng thép bọc đồng, cáp đồng thoát sét và hóa chất làm giảm điện trở đất. Để kết nối các cọc đồng tiếp đất và dây đồng trần thoát sét, ta sử dụng các mối hàn hóa nhiệt. Mối hàn này có tác dụng dẫn dòng điện (tốt hơn cả dây dẫn), không bị lão hóa, bị ăn mòn trong một thời gian dài. Hóa chất làm giảm điện trở được pha trộn lẫn nhau trong nước và đổ lên vùng chôn các điện cực để tạo ra một lớp khô cứng đồng nhất. Lớp hóa chất này sẽ có tác dụng làm giảm thấp điện trở hệ thống tiếp đất; không bị rửa trôi và bền vững ( không đòi hỏi phải bảo trì) trong nhiều năm; giúp hệ thống cọc tiếp đất chống lại sự ăn mòn của môi trường tự nhiên. Sử dụng hóa chất giảm điện trở đất và hàn hóa nhiệt, các hệ thống tiếp đất chống sét phải đảm bảo yếu tố có tổng trở nhỏ hơn10 Ohm đối với chống sét trực tiếp và nhỏ hơn 4 Ohm đối với chống sét lan truyền.
Ngoài các thành phần như trên, một hệ thống chống sét trực tiếp có thể trang bị thêm các thiết bị đếm sét và hộp kiểm tra điện trở.
 |
Hình 2: Một trong những hệ thống chống sét trực tiếp bằng kim thu sét phóng điện sớm đã được thiết kế và lắp đặt trong thực tế. |
2. Hệ thống chống sét lan truyền
Hệ thống chống sét lan truyền là hệ thống bảo vệ các thiết bị bên trong nhà máy với hai mức là bảo vệ cắt sét và lọc sét. Trong thực tế, sét lan truyền theo đường cấp nguồn là nguyên nhân chính gây ra hư hỏng các thiết bị dùng điện. Do vậy, biện pháp để bảo vệ các thiết bị này là sử dụng các hệ thống cắt sét và lọc sét cho tất cả các đường nguồn cấp điện và các hệ thống, dây chuyền của nhà máy. Biên độ xung sét và năng lượng của dòng sét sẽ bị cắt giảm khi nó chạy qua các thiết bị cắt sét. Khi dòng sét lan truyền đi qua các thiết bị lọc sét thì tốc độ biến thiên dòng và áp và biên độ xung sét của nó cũng sẽ bị cắt giảm [4]. Thông thường, với một hệ thống chống sét lan truyền thì biên độ tín hiệu điện áp ở ngõ ra không được vượt quá 240V và tốc độ biến thiên của điện áp không được vượt quá 5V/ms.
Khi lựa chọn thiết bị cắt sét và lọc sét cho hệ thống chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn cho nhà máy cần chú ý các đặc tính sau ([4], [7]):
- Biên độ xung sét cực đại của thiết bị lọc sét;
- Điện áp vận hành định mức của thiết bị lọc sét;
- Dòng điện vận hành định mức của thiết bị lọc sét;
- Số pha cần bảo vệ;
- Cấu hình bảo vệ
- Khả năng cắt xung;
- Khả năng hiển thị tình trạng làm việc của thiết bị.
Căn cứ vào các điều kiện chọn lựa thiết bị cắt lọc sét và các điều kiện vận hành, sơ đồ kết cấu mạng điện và thông số tải mạng điện sinh hoạt, các sơ đồ kết cấu của các hệ thống, thiết bị của nhà máy, một giải pháp chống sét lan truyền có hiệu quả cho toàn bộ nhà máy cần phải bao gồm:
- Chống sét lan truyền cho trạm biến áp;
- Cắt lọc sét cho tất cả các đường nguồn vào nhà máy;
- Cắt lọc sét đường nguồn cho các thiết bị sử dụng điện như: dây chuyền sản xuất, hệ thống IT, hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống an ninh, trạm cân,…;
- Cắt lọc sét đường tín hiệu cho các thiết bị như: dây chuyền sản xuất, hệ thống IT, hệ thống thông tin liên lạc, hệ thống an ninh, trạm cân,…;
- Cắt lọc sét đường điều khiển cho các thiết bị như: dây chuyền sản xuất, trạm cân,…
Giải pháp chống sét nêu trên đảm bảo tính hiệu quả cao trong việc ngăn cản dòng sét lan truyền vào các hệ thống thiết bị bên trong nhà máy. Năng lượng sét khi đi qua các hệ thống này sẽ bị truyền dẫn và tiêu tán nhanh vào đất. Trong quá trình đề ra phương án chống sét, một nhà máy cần phải thực hiện đầy đủ các điểm nêu trên.
Tương tự như chống sét trực tiếp, một hệ thống chống sét lan truyền cũng bao gồm 3 phần:
- Thiết bị cắt, cắt lọc sét là thiết bị giúp loại bỏ, cắt giảm biên độ xung sét, đồng thời giảm tốc độ biến thiên dòng và áp của sét. Tùy thuộc vào thiết bị cần bảo vệ ta chọn thiết bị cắt, cắt lọc sét phù hợp. Trên thị trường có nhiều loại thiết bị cắt lọc sét của nhiều hãng như Ingesco [1], Phonenix Contact [3],…
- Dây dẫn sét (như đã trình bày ở mục 1)
- Hệ thống nối đất (như đã trình bày ở mục 1)
 |
Hình 3: Giải pháp chống sét lan truyền cho hệ thống điện thoại và mạng LAN. |
 |
Hình 4: Giải pháp chống sét lan truyền cho hệ thống Camera. |
 |
Hình 5: Phần tiếp địa chống sét lan truyền cho hệ thống điện thoại, mạng LAN và Camera. |
Sét là một hiện tượng trong tự nhiên mà khi xuất hiện nó có thể gây ra những thiệt hại lớn về kinh tế cho các công trình xây dựng, nhà máy,… cũng như hiểm họa khôn lường cho con người. Để ngăn chặn và giảm thiểu các tổn thất không mong muốn do sét đánh gây ra, các nhà khoa học và kỹ sư đã nghiên cứu và phát triển ra nhiều giải pháp chống sét được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Bài viết này tổng hợp sơ lược một số giải pháp và hệ thống chống sét điển hình được đã được công ty ELANI ứng dụng và triển khai cho các nhà máy công nghiệp tại Việt Nam (Các hình 3, 4, 5 minh họa giải pháp chống sét lan truyền cho hệ thống điện thoại, mạng LAN và Camera do Công ty ELANI thiết kế và triển khai tại Nhà máy Bia Sài Gòn Vĩnh Long). Việc đầu tư lắp đặt các hệ thống chống sét trực tiếp và lan truyền như vậy cho các nhà máy là cần thiết. Các hệ thống này khi được trang bị và đi vào hoạt động sẽ góp phần hạn chế tối đa thiệt hại do sét gây ra cho con người và thiết bị của nhà máy, đảm bảo cho hoạt động sản xuất và kinh doanh của nhà máy được hiệu quả và liên tục.
1. Giải pháp chống sét trực tiếp
Kim thu sét thụ động: (còn gọi kim thu sét cổ điển)
Thường dùng 1 hay nhiều thanh kim loại đặt trên nóc các công trình và nối dây dẫn sét đến hệ thống tiếp đất. Nhược điểm lớn nhất khi lắp kim cổ điển là bán kính bảo vệ thấp, nên phải sử dụng nhiều thanh sắt rải đều trên phạm vi công trình kéo theo cáp đồng trần tăng và các chi phí khác cũng tăng theo, chưa kể đến độ bền của kim kém do bị oxy hoá.
Kim thu sét phát tia tiên đạo:
Đó là các loại kim thu sét có đặc tính phát ra dòng mồi khá sớm khi điện trường khí quyển chưa đạt đến trị số tới hạn nghĩa là nó chủ động đón bắt dòng phóng điện sét ở một điểm nào đó trong không gian cách xa công trình mà nó bảo vệ. Chúng ta có thể hình dung là khi hoạt động thì kim thu sét như được kéo dài ra một đoạn gấp hàng chục lần chiều dài thực của chúng, đoạn này được gọi là độ cao ảo của kim thu sét và như thế chúng có phạm vi bảo vệ lớn hơn rất nhiều so với kim thu sét cổ điển ở cùng một độ cao.
2. Giải pháp chống sét với công nghệ phân tán
Nguyên lý phân tán sét
Nó hoạt động như thế nào ? Sét là sự phóng điện, ở điện áp cực lớn, sự phóng điện này nhằm cân bằng điện tích không cân bằng do đám mây dông tạo ra. Sự không cân bằng có thể xảy ra giữa hai đám mây, hai vùng khác nhau trong một đám mây hoặc giữa đám mây và các điện tích trái dấu cảm ứng trên bề mặt đất, một hệ thống phóng điện điểm được kích hoạt là nhằm giảm sự không cân bằng đó.
Các nhà khoa học vẫn còn nghiên cứu nhiều về dông sét và cách thức chúng họat động, nói chung đều suy nghĩ rằng điện tích trong đám mây dông gây ra các tác động nhiệt, cơ và hóa học. Trong lý thuyết điện cơ sở, mọi sự mất cân bằng điện tích được gọi là điện tĩnh. Tĩnh điện học, được xác định là trường vật lý có liên quan đến hiện tượng do hút và đẩy nhau của các điện tích, ví dụ như sự hình thành cơn giông và dẫn đến sét đánh. Sét là sự tái hợp các điện tích bị phân ly trong tự nhiên. Một điện tích trong đám mây gây ra điện tích trái dấu trên mặt đất, sẽ hút nhau. Khi mà lực hút (điện áp) này đủ mạnh vượt qua đặc tính cách điện của khí quyển, sẽ xảy ra sét.
.jpg)
Hình 1: Điện tích trái dấu hình thành trên công trình dưới dông mưa sấm sét
Lý thuyết phóng điện điểm nói rõ rằng một đầu nhọn dẫn điện sẽ phân tán (ion hóa) điện tích tĩnh, chuyển dịch điện tích vào khí quyển. Cột thu lôi có đầu nhọn là một ví dụ của nguyên lý này. Các điện cực phân tán sét với vô số điểm nhọn sẽ phân tán một lượng đáng kể các điện tích cảm ứng trên mặt đất vào khí quyển thông qua quá trình ion hóa. Quá trình này làm giảm một cách toàn diện khả năng tập trung điện tích, triệt tiêu khả năng hình thành các tia tiên đạo ngược. Khả năng sét đánh trực tiếp vào công trình (do tia ngược tạo ra đường dẫn sét) được giảm đi một cách đáng kể. Những đối tượng không được lắp đặt bảo vệ sẽ tiếp nhận vai trò sinh ra tia ngược. Khả năng của chúng bị sét đánh là cao so với nơi được bảo vệ bằng điện cực phân tán sét. Có khi sét vẫn xảy ra mặc dù điện tích đã giảm, điện cực phân tán sét sẽ thực hiện việc thu sét, dẫn năng lượng nguy hiểm xuống đất một cách an toàn.
Các thành phần của đất làm tiêu tán điện tích tự nhiên cảm ứng trên bề mặt. Một hệ thống tán sét được thiết kế đúng sẽ làm tăng hiện tượng tự nhiên này, đủ làm thay đổi điện tích cảm ứng nhằm ngăn chặn mọi bộ phận của công trình được bảo vệ sinh ra các tia ngược có thể thu hút sét đánh.
.jpg)
Hình 2: Điện tích đất được phân tán vào khí quyển bằng kim phân tán năng lượng sét TerraStat
Các điện cực Terrastat của Tập đoàn Alltec là loại mới nhất trong các sản phẩm tán sét. Dòng sản phẩm TerraStat có nhiều model với các hình dạng khác nhau, phục vụ cho từng mục đích bảo vệ riêng biệt:
• TS-100 : được thiết kế thay thế cho cột thu lôi trong các hệ thống chống sét truyền thống, biến đổi hệ thống cột thu lôi chuẩn thành hệ thống tán sét, TS-100 được chế tạo bằng thép không rỉ chất lượng cao. • TS-400 : có các đặc điểm như TS-100 nhưng mức phân tán sét cao hơn. Chúng được chế tạo hoàn toàn bằng thép không rỉ và sử dụng 04 chổi tán sét gắn lên cùng một trụ đỡ. TS-400 thích hợp bảo vệ cho các cột đèn chiếu sáng cao, hệ thống camera giám sát, hệ thống anten scada và những cột đơn và tháp thông tin nhỏ. • TS-500 : là dòng sản phẩm tán sét được phát triển mới nhất của tập đoàn Alltec ứng dụng nguyên lý phóng điện điểm nhằm giảm sét đánh trực tiếp vào các tháp viên thông, phát thanh-truyền hình & các công trình cao khác. TS-500 được làm từ thép không rỉ đặc biệt, được thiết kế có trọng lượng nhẹ, chịu tải trọng gió thấp nên dễ lắp đặt. TS-500 có thể lắp đặt trên mọi kiểu tháp hoặc cột đơn. • TS-510 : là phiên bản nằm ngang của TS-500 và được thiết kế lắp theo chiều ngang trên đỉnh của tháp có mặt phẳng tiết diện lớn, trên bệ và các thanh giằng cột anten. TS-510 có thể sử dụng để bảo vệ các két nước, các thùng chứa, các cần trục và các công trình kiến trúc khác có diện tích lớn.
3. Giải pháp chống sét lan truyền cho Camera:

Hệ thống video theo dõi bao gồm ít nhất một camera, một bộ điều khiển và một đường truyền video phù hợp. Đối với hệ thống được điều khiển từ xa còn có trục hỗ trợ quay nghiêng gắn vào camera để người điều khiển có thể xem được nhiều góc và nhiều vị trí.
Đường truyền video và đường cấp điện cho camera được cung cấp nhờ cáp nối giữa hộp thiết bị và camera.
4. Giải pháp chống sét cho trạm cân điện tử (Loadcell)

Hệ thống bàn cân tải trọng xe tại các Nhà máy và đường giao thông thường xuyên bị hư hỏng vào mùa dông sét. Mặt dù các đơn vị lắp đặt bàn cân luôn nối đất cho các cấu kiện khung gầm và các Loadcell, nhưng đây chỉ là yêu cầu kỹ thuật để ổn định các tham số cân chứ không phải là giải pháp chống các xung quá áp đột biến. Trong quá trình hoạt động các xung sét cảm ứng lan truyền hình thành từ các dòng sét đánh xuống trực tiếp hoặc các xung quá áp đột biến công nghiệp của nhà máy (như đóng mở CB, khởi động động cơ, dòng rò của các thiết bị điện …) xuất hiện trên đường nguồn điện, trên các dây tín hiệu kết nối giữa loadcell và đầu cân sẽ làm hư hỏng các bộ cảm biến loadcell, bộ cộng tín hiệu, bộ hiển thị và máy vi tính.
Vì vậy, để đảm bảo an toàn, hoạt động thông suốt cho hệ thống bàn cân, giải pháp chống sét, quá áp đột biến hữu hiệu nhất là: Lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn, đường tín hiệu tại mỗi loadcell, bộ cộng, bộ hiển thị và máy vi tính.
Tất cả các thiết bị chống sét cũng như hệ thống bàn cân đều phải được nối vào HT tiếp đất (điện trở tiếp đất ≤ 4 Ohm).
Bàn cân tải trọng xe gồm các thiết bị điện tử nhạy cảm với độ chính xác cao, do vậy việc lắp đặt các thiết bị chống sét cần phải lựa chọn phù hợp với đặc điểm của các thiết bị và địa hình cụ thể, làm sao vừa đảm bảo an toàn nhưng cũng phải đảm bảo sự hoạt động ổn định và chính xác của bàn cân. |
5. Giải pháp chống sét cho Server, máy chủ
Hệ thống mạng nội bộ bao gồm các Server & những máy trạm, kết nối với nhau thông qua các Switch, Hub. Khả năng máy trạm bị nhiễm sét hoặc các đường cáp mạng bị nhiễm sét lan truyền về Switch, Hub gây hư hỏng toàn bộ các thiết bị mạng là rất lớn. Vì vậy chống sét lan truyền cho hệ thống mạng, bảo vệ các thiết bị mạng, cần sử dụng thiết bị cắt lọc sét trực tiếp trên đường LAN data, ngay trước ngõ vào của các Switch, Hub và trước khi vào các máy trạm.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống chống sét lan truyền trên đường truyền dữ liệu mạng máy tính
Hướng dẫn lựa chọn thiết bị chống sét: * Dạng đơn port: Ø MTJ-C5 Ø MTJ-C6 Ø ATLAN 100 Ø ATLAN 1000 * Dạng đa port: Ø PCH series Ø ATLAN series
* Tất cả các thiết bị chống sét cũng như vỏ máy các thiết bị được chống sét đều phải được nối vào HT tiếp đất (điện trở tiếp đất ≤ 4 Ohm).
6. Giải pháp chống sét cho tổng đài điện thoại:

Tổng đài điện thoại :
- Là thiết bị thường xuyên hoạt động 24/24 sử dụng điện 220V
- Tổng đài điện thoại được kết nối trung kế và thuê bao
- Một tổng đài thường có nhiều trung kế và nhiều đường thuê bao.
- Yêu cầu của tổng đài là độ khả dụng cao
Để bảo vệ thiết bị này không bị phá hủy bởi sét lan truyền, cần có chống sét cho đường điện và các đưòng trung kế cũng như các đường thuê bao. Để bảo vệ cho nguồn điện có thể sử dụng thiết bị chống sét đường nguồn (chống sét cấp II) lắp ở bảng điện tổng hoặc lắp trước tổng đài. Đối với các đương trung kế và thuê bao có thể sử dung thiết bị chống sét trên đường tín hiệu cắm trên phiến Krone hoặc trực tiếp trên đường tín hiệu.
Nguồn: P. Kỹ thuật, BP. nghiên cứu & phát triển Hệ thống chống sét,
CTY KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ AN TÍN. |
Tham khảo thêm: TIA SÉT (Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)
-
Bản mẫu:Merge from
Một cơn dông mùa hè tại Sofia.
Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu đôi khi còn xuất hiện trong các trận phun trào núi lửa hay bão bụi (cát). Khi phóng điện trong khí quyển tia sét có thể di chuyển với tốc độ 36.000 km/h (22.000 mph) vì sét là sự di chuyển của các ion nhưng hình ảnh của sét là do dòng plasma phát sáng tạo ra nên có thể thấy nó trước khi nghe tiếng động vì tiếng động chỉ di chuyển với tốc độ 1.230 km/h (767 mph) trong điều kiện bình thường của không khí còn ánh sáng đi được 299.792.458 m/s. Sét đạt tới nhiệt độ 30.000 °C (54.000 °F) gấp 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh (chỉ cần 1330 °C để làm nóng chảy SiO2), những viên đá được tạo ra bởi sét đánh vào cát gọi là fulgurite (thường nó có dạng hình ống do sét di chuyển vào lòng đất). Có khoảng 16 triệu cơn dông mỗi năm.
Sét cũng được tạo ra bởi những cột tro trong những vụ phun trào núi lửa hoặc trong những trận cháy rừng dữ dội tạo ra một làn khói đặc đủ để dẫn điện.
Lý do sét hình thành và nguồn gốc của nó vẫn là một vần đề còn đang tranh luận: Các nhà khoa học đã nghiên cứu các nguồn gốc khác nhau như gió, độ ẩm, ma sát và áp thấp khí quyển cho đến ảnh hưởng củagió mặt trời và các hạt tích điện trong năng lượng mặt trời. Các tinh thể băng trong các đám mây có thể là yếu tố quan trọng trong việc hình thành tia sét do nó có thể tạo ra một môi trường tích điện cực trái dấu nhau trong các đám mây dẫn đến việc hình thành sét.
Khi hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng có thể lên tới hàng triệu von. Giữa hai đám mây có hiện tượng phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia chớp. Vài giây sau ta mới nghe thấy tiếng nổ, đó là "sấm" (vận tốc ánh sáng nhanh hơn vận tốc của tiếng động nên ta trông thấy tia chớp trước). Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trống trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cầm cuốc xẻng... thì sẽ có hiện tượng phóng tia lửa điện giữa đám mây và mặt đất. Đó là hiện tượng sét đánh.
Một chuỗi sét (Duration: 0.32 seconds)
Lịch sử nghiên cứu
Benjamin Franklin (1706–1790) đã cố gắng kiểm tra lý thuyết rằng các tia lửa tạo do sự phóng điện của các quả cầu thủy tinh khi quay cũng giống như các tia sét bằng cách dựng lên một cái tháp có hình nón tại Philadelphia. Trong lúc chờ đợi cái tháp được dựng xong ông nảy ra ý tưởng sử dụng một con diều. Trong cơn dông tiếp theo đó vào tháng 6 năm 1752 ông đã cùng con trai của mình ra thử nghiệm. Ông đã buộc một cái chìa khóa vào đoạn cuối của dây diều và cắm nó xuống đất (ông đã buộc chìa khóa vào dây diều bằng dây lụaloại vật liệu dẫn điện rất kém). Sau một hồi không có chuyện gì xảy ra ông thấy sợi dây bị lỏng và đưa tay lại để buộc nó chặt hơn ngay lập tức một tia sét phan trúng con diều (vì ông trở thành vật dẫn điện). Sống sót sau thí nghiệm này ông đã đưa ra kết luận rằng sét chính là điện.
Franklin không phải là người duy nhất thí nghiệm với diều. Thomas-François Dalibard cùng De Lors đã thực hiện cuộc thí nghiệm tương tự ở Marly-la-Ville tại Pháp chỉ vài tuần trước thí nghiệm của Franklin. Trong cuốn tự truyện của mình (viết những năm 1771-1788 xuất bản năm 1790) Franklin đã tự nhận rằng ông đã thực hiện cuộc thí nghiệm của mình sau những người Pháp chỉ vài tuần mà không hề biết về điều này trong năm 1752.
Tin tức về cuộc thí nghiệm này lan rộng ra và những người khác bắt đầu thực hiện lại nó. Tuy nhiên các cuộc thí nghiệm về sét rất nguy hiểm và đôi khi gây chết người. Một trong những cái chết nổi tiếng nhất do bắt chước Franklin là của giáo sư Georg Richmann tại Saint Petersburg, Nga. Ông đã tạo ra một hệ thống thu sét giống như của Franklin, ông đã chạy về nhà khi nghe tiếng sấm lúc đang giảng bài tại học viện khoa học. Ông chạy về với người thợ điêu khắc để có thể ghi lại sự kiện này. Ông đã đặc một quả bóng thủy tinh lên một vòng kim loại gần như hoàn hảo cho một hệ thống thu lôi thời đó nhưng lại quên gắn dây nối đất, kết quả theo báo cáo là khi sét đánh và chạy vào vòng kim loại và bao lấy quả cầu thủy tinh nó tạo ra một cục sét hòn (do không thể chạy xuống đất một cách trực tiếp) đã văng trúng đầu Georg Richmann và giết ông ngay lập tức.
Mặt dù các thí nghiệm của từ thời của Benjamin Franklin đã chỉ ra rằng sét là một sự phóng điện, các lý thuyết tìm hiểu về sét rất ít được cập nhật (cụ thể tại sao nó hình thành) trong 150 năm. Các nguồn động lực cho các nghiên cứu gần đây đến từ lĩnh vực kỹ thuật điện: Các cột điện cao thế khi bắt đầu đưa vào phục vụ các kỹ sư cần biết sét nguy hiểm đến mức nào để có thể bảo vệ các cột điện. Năm 1900, Nikola Tesla đã tạo ra sét nhân tạo bằng một cuộn Telstra cùng các máy phát điện công xuất cao đủ để tạo ra sét đủ lớn để xem.
Hình thành
Giả thuyết điện cảm ứng
Giả thuyết cơ chế phân cực
Cơ chế hình hình thành chính
Sự phóng điện
Lý thuyết phân tích runaway breakdown của Gurevich
Tia Gamma và Lý thuyết runaway breakdown
Nhiều tia sét trên cùng một đường đi
Các máy quay tốc độ cực cao đã chỉ ra rằng sét trên thực tế là nhiều luồng di chuyển qua lại của các luồng điện tử trên cùng một đường đi. Trung bình một tia sét có 3 đến 4 luồng điện tử hay có thể hơn.
Mỗi khi sét hình thành một luồn điện tử sẽ chạy qua và một luồn điện tử khác sẽ chạy lại cùng đường đi đó trong khoảng 40 đến 50 milli giây và thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần như thế tạo ra hiệu ứng ánh sáng nhấp nháy rất nhanh mắt thường không thể nhìn thấy thông thường chỉ có thể thấy nó ngày càng sáng hơn trước khi biến mất.
Cứ sau mỗi lần trao đổi điện tử thì lần sau lại yếu hơn lần trước cho đến khi luồng trao đổi điện tử này mất hẳn.
Các tiếng sấm cũng được tạo ra khi thực hiện việc trao đổi điện tử này.
Các loại
Các tia sét khác nhau có các đặc tính cụ thể, các nhà khoa học và dân thường đã đặc tên cho rất nhiều loại sét khác nhau. Loại thường xuất hiện nhất là vệt sét. Nó chẳng là gì khác ngoài việc trao đổi điện tử và khi thực hiện việt đó nó tạo ra một vệt sét. Một lượng lớn điện tử thường nằm trong các đám mây mọi người không thể thấy chúng trừ khi chúng bắt đầu xáo động và tiến hành trao đổi điện tử trong cơn dông.
Từ mây xuống đất
Đây là loại được biết đến nhiều nhất và thường xuyên xảy ra thứ hai trong các kiểu sét. Trong tất cả các loại sét đây là loại đe dọa đến tính mạng, tài sản nhiều nhất vì chúng đánh thẳng xuống đất. Sét đánh từ mây xuống đất là hiện tượng trao đổi điện tử giữa các đám mây tích điện và mặt đất. Nó được tạo ra bởi các luồng điện tử di chuyển xuống mặt đất từ trong các đám mây.
Từ đất lên mây
Loại sét này được hình thành khi các luồng điện tử bắt đầu di chuyển giữa mặt đất và đám mây phía trên. Nó hình thành khi các luồng ion mang điện tích âm của các đám mây bắt đầu di chuyển xuống gần sát mặt đất thì các ion mang điện tích dương bên dưới bắt đầu tập hợp lại các chỗ nào đó cao, dễ dẫn điện và phóng lên trên để nối vào luồng ion âm đang di chuyển xuống dưới chính nó quyết định tia sét sẽ đánh vào đâu khi sét đánh xuống đất. Vì có rất nhiều tia sét ion dương hình thành khi luồng ion âm tiến xuống tia nào nối được vào luồng ion âm sẽ dẫn cả tia sét vào chỗ mà nó phóng ra, vì thế nó giống như một dây câu sét mà nơi mà nó xuất phát là cần câu vì thế nơi xuất phát nào cao hơn thì tỉ lệ nối được vào luồng ion âm trước sẽ cao vì thế sét thường hay đánh vào những nơi cao, nhưng đôi khi nơi thấp hơn nhưng dễ dẫn điện hơn sẽ tạo ra dây dẫn dài hơn và nhanh hơn nên sẽ nối vào luồng ion âm trước các dây dẫn xuất phát từ những nơi cao hơn nhưng dẫn điện kém hơn và mang cả tia sét vào khu vực thấp. Thường thì loại sét này xuất hiện khá mờ nhạt và rất nhanh nhưng rất nhiều, đôi khi các điện tích dương này sẽ tự phóng lên đám mây mang điện tích âm phía trên nếu chúng đủ mạnh và sẽ tạo thành sét mà không cần luồng ion âm di chuyển xuống gần mặt đất. Khi các ion dương tập trung với mật độ đủ cao nó sẽ làm cho nơi mà nó tập trung phát sáng, các thủy thủ thường nói với nhau rằng cột buồm sẽ phát sáng trước khi sét đánh xuống trong các cơn bão ban đêm để tránh xa nó trước khi bị sét đánh.
Mây và mây
Đây là hiện tượng trao đổi điện tử giữa các đám mây với nhau mà không phải đi xuống đất. Nó xảy ra khi đám mây tích điện tử có tiềm năng tạo sét lại gần hay va vào nhau, môi trường tích điện trong hai đám mây bị xáo động hơn là khi chỉ trong một đám mây, hai đám mây sẽ cố gắng lấy lại sự cân bằng ion bằng cách trao đổi các ion này với nhau. Nó tạo ra hiệu điện thế dẫn đến việc tạo ra các luồng ion xáo động di chuyển qua lại bên trong đám mây tạo ra sét. Đây là loại sét thường gặp nhất.
Sét khô
Sét đánh khi núi lửa Galunggung phun trào.
Đây là loại sét được tạo thành mà không cần có độ ẩm. Nó thường hình thành trong các trận cháy rừng dữ dội. Hay các cột tro núi lửa bốc lên rất cao và bắt đầu hình thành sét như các đám mây tích điện thường làm. Khi mà tầng trên lạnh và dưới mặt đất nóng một sự đối lưu sẽ diễn ra mang theo cả các ion dương từ dưới mặt đất thứ sẽ hấp dẫn các ion âm tập trung lại và di chuyển xuống đất theo làn khói dẫn điện. Chính vì thế lửa có thể tạo ra sét và sét sẽ tạo ra thêm lửa (thảm họa).
Sét tên lửa
Một sự phóng điện từ đám mây với nhau nó thường di chuyển theo chiều ngang mà sự di chuyển này có thể trông thấy được bằng mắt thường, xuất hiện thường xuyên.
Sét dương
Chú ý: Đây là loại sét hiếm thấy nó có thể sẽ không giống với bất cứ lý thuyết nào hiện có.
Là một loại sét xuất hiện ngay cả khi bầu trời hoàn toàn quang đãng hay chỉ có vài đám mây nhỏ. Nó còn được biết với tên "Sét từ bầu trời xanh" vì tính chất của nó. Không giống như các loại sét bình thường khác nó được hình thành từ các ion dương và xuất hiện từ vùng đỉnh của tầng đối lưu hơn là ở các nơi khác gần mặt đất trong đám mây. Nó sẽ đi ngang qua bầu trời nhiều dặm trước khi tìm thấy và đi vào đám mây tích điện âm bên dưới hay tiếp tục đánh xuống đất nơi có điện tích âm tăng vọt một cách bất thường, tỉ lệ xuất hiện loại sét này chỉ khoảng 5%. Vì quảng đường mà nó di chuyển cực xa vì thế điện áp của nó cao hơn 6-10 lần cũng như di chuyển xa và lâu hơn 10 lần các tia sét thông thường. Khi loại sét này xuất hiện một lượng cực lớn các sóng ELF vàVLF sẽ được tạo ra.
Vì đặc tính cũng như sức mạnh của chúng và rất khó có thể cảnh báo sự xuất hiện của loại sét này mà nó càng trở nên nguy hiểm hơn. Cho đến thời điểm hiện tại không một máy bay nào có thể còn tồn tại được sau khi bị nó đánh trúng. Sự tồn tại cũng như độ nguy hiểm của loại sét này vẫn không được biết đến cho đến năm 1999 sau khi một chiếc tàu lượn bị đánh trúng và bị phá hủy hoàn toàn đã được xác định là do loại sét này gây ra. Thông tư hướng dẫn AC 20-53A đã được thay thế bởi thông tư hướng dẫn AC 20-53B năm 2006. Tuy nhiên vẫn chưa rõ những qui định an toàn mới có thể bảo vệ các máy bay khỏi loại sét này hay không.
Loại sét này cũng bị tình nghi cho việc chiếc Boeing 707 Pan Am Flight 214 bị nổ tung và rơi xuống thành từng mảnh khi đang bay năm 1963. Vì liên tục bị sét đánh mà các máy bay trong không phận Hoa Kỳ đòi hỏi phải có cây thu lôi để giảm tác hại của sét, nhưng có vẻ vẫn không đủ để chống lại loại sét này.
Sét dương có thể là nguồn gốc của các loại sét thượng tầng khí quyển. Nó thường xuất hiện trong các cơn bão tuyết, bão tuyết điện hay khoảng kết thúc của một cơn dông.
Sét hòn
-
Sét hòn có thể là hiện tượng phóng điện trong không khí, đặc tính tự nhiên của loại này vẫn còn đang gây tranh cãi. Từ sét hòn thường được dùng để chỉ các vật phát sáng hình cầu bay lơ lửng có kích cỡ từ hạt đậu cho đến vài mét. Nó đôi khi xuất hiện trong các cơn dông, không giống như các tia sét chỉ xuất hiện với một vệt dài và biến mất sau đó sét hòn có hình cầu bay lơ lửng và tồn tại trong nhiều giây. Sét hòn chỉ được kể lại bởi các nhân chứng chứ không hề được ghi hình lại bởi các nhà khí tượng. Các tài liệu khoa học về sét hòn rất hiếm vì chúng thường xuất hiện bất ngờ và hiếm. Sự tồn tại của nó chỉ được kể lại bởi các nhân chứng nên đôi khi bị thêm thắc khiến nó phần nào không phù hợp.
Các thí nghiệm trong phòng thử nghiệm gần đây đã tạo ra các kết quả rất giống với các sét hòn được báo cáo lại, nhưng hiện tại vẫn chưa có kết luận là có liên quan đến hiện tượng tự nhiên này hay không. Có một già thuyết cho rằng sét hòn được tạo ra do phản chiếu khi sét đánh vào silicon trong đất một hiện tượng mà các phòng thí nghiệm đã thử nhiều lần. Do các tài liệu nghiên cứu mâu thuẫn lẫn nhau nên quả bóng phát sáng này vẫn là bí ẩn và thường bị cho chỉ là tưởng tượng và chơi khăm. Nhiều báo cáo so sánh việc nhìn thấy sét hòn giống như việc nhìn thấy UFO.
Sét thượng tầng khí quyển
Sơ đồ vị trí xuất hiện của các loại sét.
Đã có các báo cáo về các tia sét kỳ lạ trong các cơn bão từ những năm 1886. Tuy nhiên chỉ vài năm trở lại đây các nghiên cứu mới được thực hiện về loại sét này và nó đôi khi được gọi là siêu sét (megalightning).
Sét dị hình (Sprites)
Sét dị hình là một loại sét có qui mô rất lớn nó hình thành trên cả các đám mây bão và mây dông dẫn đến việc nó có rất nhiều hình dạng khác nhau. Nó được kích hoạt bởi các tia sét dương phóng lên trên từ bên dưới từ trong vùng bão hay từ mặt đất. Cái tên Sprites được đặc theo tên của một nhân vật Sprite (linh hồn của không khí) trong vở A Midsummer Night's Dreamcủa Shakespeare. Bình thường chúng trông giống như một đám mây đỏ-cam hay xanh lá-xanh dương với các tua bên dưới và đôi khi còn có một cái vòng ở bên trên. Chúng thường xuất hiện ở khoảng cách 50 dặm (80 km) đến 90 dặm (145 km) so với mặt đất. Sprites được chụp hình lần đâu tiên vào ngày 06 tháng 7 năm 1989 bởi một nhà khoa học thuộc đại học Minnesota và kể từ khi đó nó được nhìn thấy thường xuyên hơn. Sprites được giải thích như là nguyên nhân gây ra các sự cố tại nạn không thể giải thích được của các phương tiện có tầm hoạt động cao hơn các đám mây bão.
Sét dị hình xanh (Blue jets)
Blue jets thường hình thành phía trên các đám mây bão nó thường trông giống như một ngôi sao băng và di chuyển trongtầng điện li cách mặt đất khoảng 25 dặm (40 km) đến 50 dặm (80 km). Chúng sáng hơn các sét dị hình sprites và như cái tên chúng có màu xanh. Tư liệu ghi hình đầu tiên của loại sét này được thực hiện ngày 21 tháng 10 năm 1989, được ghi lại từ tàu con thoi khi nó lướt qua Úc và sau đó bắt đầu có nhiều tài liệu hơn sau nhiều chuyến bay thí nghiệm của Đại học Alaska.
Ngày 14 tháng 10 năm 2001 các nhà khoa học của đài quan sát Arecibo đã chụp được bức ảnh về hai tia sét Blue jets khổng lồ đi cùng nhau xuất hiện ở độ cao 50 dặm (80 km). Hai tia sét xuất phát từ một cơn bão ngoài khơi và biến mất trong giây lát. Một tia sét có tốc độ di chuyển bình thường khoảng 50.000 m/s tốc độ bình thường của các tia Blue jets nhưng nó đã tăng tốc lên 250.000 m/s khi bắt đầu tách ra làm hai và phát nổ khi đi vào tầng điện li. Vào ngày 22 tháng 7 năm 2002 tờ báo Nature đã đăng tin về việc nhìn thấy 5 tia sét Blue jets cực lớn xuất hiện trong độ cao từ 60 đến 70 km (35 đến 45 dặm) trong vùng biển Đông nó chỉ xuất hiện trong một giây nhưng có hình dáng rất rõ ràng giống như một cái cây hay củ cà rốt.
Sét dị hình Elves
Elves thường xuất hiện một cách mờ nhạt phẳng giống như sóng chấn động của một vụ nổ có đường kính khoảng 250 dặm (402 km) nhưng chỉ xuất hiện trong một mili giây chúng bắt đầu hình thành trong tầng điện li phía trên các đám mây bão khoảng 60 dặm (97 km). Màu sắc của chúng vẫn là một câu hỏi nhưng hiện nay hầu hết đều đồng ý rằng nó có màu đỏ rực. Elves được ghi nhận lần đầu tiên khi một tàu con thoi ghi hình được nó trong vùng Guyane thuộc Pháp vào ngày 07 tháng 10 năm 1990. Elves là viết tắc của Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic PulseSources (Sự phát sáng và nhiễu loạn tần số rất thấp từ các nguồn xung điện). Điều này ám chỉ đến việc quá trình nguồn sáng được tạo ra khi các phân tử điện va chạm vào các phân tử nitơ (các điện tử này có được năng lượng từ các cuộc phóng điện ở tầng điện li).
Sét ngoài Trái Đất
Sét là hiện tượng phóng điện trong không khí vì thế nó không thể xảy ra trong môi trường chân không ngoài vũ trụ. Tuy nhiên nó lại xuất hiện nhiều trên các hành tinh bằng khí như Sao Kim, Sao Mộc và Sao Thổ. Sét trên Sao Kim vẫn là chủ đề gây nhiều tranh cãi kể từ khi nó được nhìn thấy. Trong các chương trình vũ trụ như Venera của Liên Xô hay Pioneer của Hoa Kỳ nhưng năm 1970 đến 1980 đã bắt được hàng loạt các tín hiệu cho thấy sự có mặt của sét thượng tầng khí quyển của Sao Kim nhưng khi tàu thăm dò Cassini–Huygens lại gần nó thì lại không thấy dấu hiệu của sét. nhưng các tín hiệu mà tàu Venus Express bắt được được cho là dấu hiệu của sét trên Sao Kim. Sao Mộc hiện là nơi có tia sét dài nhất được ghi nhận năm 2009, với chiều dài 1.900 dặm (3.000 km) và mạnh hơn 10.000 lần các tia sét trên Trái Đất.
Kích hoạt sét
Sét suýt đánh trúng tàu con thoi trong nhiêm vụ STS-8.
Tên lửa
Sét có thể được kích hoạt bằng cách phóng một tên lửa có dây cước kim loại nối nó với mặt đất vào mây dông. Dây cước sẽ được xả ra khi tên lửa bay lên nó sẽ là con đường dễ dàng nhất cho sự trao đổi điện tử giữa các đám mây và mặt đất, nên tia sét sẽ theo dây cước và đi xuống dất tạo thành sét.
Sét cũng có thể được kích hoạt bởi các vật nhân tạo khác như máy bay có thể sẽ kích hoạt sét khi các luồn ion đang tìm đường dễ nhất để di chuyển từ chỗ này sang chỗ khác của đám mây và các máy bay làm bằng vật liệu dẫn điện rất tốt.
Núi lửa
Có ba loại sét kích hoạt bởi núi lửa là:
-
Một vụ phun trào cực lớn đẩy một lượng lớn khí và vật liệu vào tầng khí quyển sẽ kích hoạt sét ngay lập tức. Hiện tượng này được ghi nhận bởi Pliny The Elder trong vụ phun trào núi lửa năm 79 trước công nguyên của ngọn Vesuvius, ông cũng đã chết trong vụ phun trào này.
-
Một loại khác phóng ra từ miệng núi lửa đôi khi có thể dài đến 1,8 dặm (3 km).
-
Các tia điện nhỏ dài khoảng 3 feet (1 m) tồn tại khoảng vài mili giây.
Laser
Những năm 1970 các nhà khoa học đã cố gắng kích hoạt sét bằng laser hồng ngoại hay tử ngoại, nó sẽ tạo ra một đường ion hóa dễ dẫn điện mà từ đó các điện tử sẽ đi theo từ mây xuống đất. Việc này để đảm bảo an toàn cho các bệ phóng tên lửa, các cơ sở điện và những mục tiêu quan trọng khác.
Tại New Mexico Hoa Kỳ các nhà khoa học đã thử nghiệm một hệ thống laser mạnh cỡ terawatt để kích hoạt sét. Các nhà khoa học đã chiếu hệ thống laser cực mạnh vào đám mây để nó hạn chế việc phóng điện vào một khu vực nào đó. Dòng laser sẽ tạo ra một đường ion hóa được gọi là "filaments" (sợi). Trước khi các tia sét đi xuống mặt đất các filament sẽ dẫn các tia sét đến một chỗ định sẵn, nó đóng vai trò như một cột thu lôi. Tuy nhiên các filament này lại tồn tại trong thời gian quá ngắn để có thể kích hoạt sét. Tuy nhiên việc nó làm tăng sự xáo động điện tử trong các đám mây đã được ghi nhận. Theo các nhà khoa học Pháp và Đức những người đã thực hiện thí nghiệm trên, việc phóng một xung nhanh được tạo ra bởi laser có thể sẽ dẫn các tia sét vào nơi được định trước. Các phân tích thống kê cho thấy rằng các xung laser của họ thực sự tăng cường các hoạt động điện trong đám mây dông, nó đã tạo ra một sự phóng điện nhỏ trong các đám mây nơi mà tia laser được chiếu vào.
Năng lượng phóng xạ cao tạo ra khi sét đánh
Đã có lý thuyết về sự hình thành tia X tạo ra khi sét đánh vào năm 1925 nhưng không có bằng chứng cho việc này mãi tới năm 2001-2002, khi các nhà nghiên cứu thuộc trường đại học nghiên cứu mỏ và công nghệ New Mexico đã vô tình phát hiện tia X đang chạy dọc theo dây thử sau khi có sự xuất hiện của các tia sét phía trên. Cùng năm đó đại học Florida vàviện công nghệ Florida đã nghiên cứu điện trường tia X bằng một hệ thống anten đặt tại Bắc Florida và đã xác nhận rằng các tia sét tự nhiên có thể tạo ra một lượng lớn tia X. Việc hình thành các tia X bởi sét này vẫn còn đang được nghiên cứu vì nhiệt độ của sét quá thấp (hàng ngàn lần thấp hơn mức cần thiết) để hình thành tia X một cách tự nhiên mà không qua sự phân rã phóng xạ.
Số lượng lớn các nghiên cứu và quan sát khác từ trên các trạm không gian cũng cho thấy sét cũng tạo ra một lượng lớn tia gamma, những điều này đã tạo ra một thách thức mới cho lý thuyết hiện hành về việc hình thành của sét khi chúng có các dấu hiệu của hiện tượng phản vật chất thông qua việc phóng ra các tia phóng xạ.
Từ tính của sét
Việc phóng điện trong không khí của sét sẽ tạo ra từ trường. Các dòng điện cường độ cao sẽ tạo ra từ trường thoáng qua nhanh chóng nhưng cực kỳ mạnh. Bất thứ gì bị sét đánh trúng như đá, đất hoặc kim loại đều sẽ bị từ hóa vĩnh viễn. Hiện tượng này được biết đến như từ trường tàn dư của sét hay LIRM (lightning-induced remanent magnetism). Nó sẽ xảy ra trên những phần dễ dẫn điện nhất và không bị cản trở thường là theo chiều ngang gần bề mặt, tuy nhiên đôi khi nó lại đi theo chiều dọc như các vết nứt, thân quặng, hoặc mạch nước ngầm cung cấp một đường dẫn ít điện trở. Từ trường tàn dư của sét gây ra có thể được nhìn thấy trên mặt đất và việc phân tích các mẫu vật bị từ hóa có thể kết luận sức mạnh của sét đã đánh vào nơi đó cũng như sét là nguồn gốc của các nam châm tự nhiên.
Tiếng động
Do sét là sự phóng điện hay sự di chuyển cực nhanh của các điện tử ma sát vào không khí làm nó trở nên cực nóng có thể hình thành plasma và giãn nở ra, theo thuyết động học thì khi không khí bị giãn nở ra một cách quá nhanh và đột ngột xung quanh tia sét nó sẽ tạo ra một sóng chấn động lan rộng kèm theo tiếng động được biết đến như sấm. Vì có rất nhiều sóng chấn động được tạo ra liên tiếp nhau khi sét hình thành do có rất nhiều tia sét trên cùng một đường đi nên nó không chỉ nghe một tiếng mà rền vang trong một khoảng thời gian tùy theo chiều dài của sét và khoảng cách đến người nghe nó. Các đặc tính của sấm rất phức tạp tùy theo yếu tố hình học của sét như chiều dài, có bao nhiêu tua, độ vọng âm thanh từ mặt đất và có bao nhiêu tia sét trên cùng một đường đi...
Thu thập năng lượng từ sét
Từ những năm 1980 đã có nhiều nỗ lực để thu thập năng lượng từ sét. Khi mà chỉ cần một tia sét cũng chứa một lượng lớn năng lượng, lượng năng lượng này tập trung vào một điểm nhỏ và tồn tại trong thời gian rất ngắn (mili giây) do vậy năng lượng điện này cực cao. Sức mạnh của sét được đề xuất là để tạo ra hydrogen từ nước rồi sử dụng lượng hydrogen này trong khai thác nhiệt điện.
Công nghệ thu sét cần phải tuân theo qui tắc là có thể nắm bắt được các mức năng lượng cao mà tia sét tạo ra. Theo các nhà vật lý Stephen Reucroft và John Swain của đại học Northeastern thì một (chỉ một tia trong nhiều tia trên cùng một đường đi) tia sét chứa khoảng vài triệu jun chỉ đủ để một bóng đèn 100-watt sáng trong 5,5 giờ. Ngoài ra sét đánh khá ngắt quãng, và rất khó để có thể chuyển một lượng điện thế cao thành điện thế thấp trong khoảng thời gian ngắn để có thể tiến hành tích trữ.
Năm 2007, công ty Alternate Energy Holdings (AEH) chuyên tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế đã thử giữ năng lượng của một tia sét. Thiết kế của hệ thống đã được mua từ một nhà phát minh tại Illinois tên Steve LeRoy người đã thắp sáng bóng đèn 60-watt của mình trong vòng 20 phút với việc giữ năng lượng của sét nhân tạo. Theo thiết kế thì một cái tháp sẽ được nối với hai nhánh một nhánh sẽ đẫn một lượng lớn năng lượng xuống đất khi sét đánh và nhánh khác sẽ giữ lại và tích trữ những gì còn lại của lượng năng lượng đó. Theo Donald Gillispie giám đốc điều hành của AEH thì "chúng tôi đã không thể làm cho nó hoạt động", tuy nhiên có nói thêm "Nếu có đủ thời gian và tiền bạc thì có thể làm cho hệ thống này trở nên quy mô hơn... đây không phải tà thuật, đây là toán học và khoa học, hệ thống này sẽ hoạt động được".
Theo Tiến sĩ Martin A. Uman đồng giám đốc của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu sét tại Đại học Florida và là một cơ quan hàng đầu về chống sét thì một tia sét (chỉ một tia trong nhiều tia trên cùng một đường đi) ngoài việc rất nhanh và sáng thì nó chứa rất ít năng lượng của đám mây, để thắp sáng 5 bóng đèn 100-watt trong vòng cả năm thì sẽ cần hàng chục tháp thu lôi mà AEH sử dụng hiện tại. Khi trả lời phỏng vấn trên tờ The New York Times ông đã mô tả một cơn dông là một tráibom hạt nhân khổng lồ nhưng việc thu nguồn năng lượng ấy từ mặt đất là "vô vọng".
Trên thực tế phương pháp thu thập sét dễ nhất mà không cần đợi sét đánh là cách mà Franklin đã làm với con diều của mình, tuy nhiên để thu được năng lượng này cần một công trình rất lớn cũng như khả năng điều phối dòng điện thế cao phải hiệu quả.
Trong tôn giáo
Sét trong các nền văn hóa khác nhau được xem là một phần của thần linh hoặc chính nó là thần linh.
-
-
Trong đạo Shinto thì Raijin là vị thần của sấm và sét. Ông trong khá giống một con quỷ và phóng sét ra khắp nơi với những cái trống tạo ra sét mà ông thường hay mang theo.
-
Trong đạo Hindu thì Indra là vị thần của mưa và sấm sét đồng thời cũng là vua của vương quốc Deva trong thần thoại Hindu.
-
Trong thần thoại Aztec thì sét là sức mạnh siêu nhiên của một vị thần tên Tlaloc. Tlaloc không chỉ là vị thần của mưa mà còn là thần của bão, của những tia sét gây chết người và bệnh tật.
-
-
Perkūnas là thần sấm một trong những vị thần quan trọng trong hệ thống thần linh của vùng Baltic. Trong thần thoại Latvian và Lithuanian thì ông là vị thần của sấm, mưa, núi, cây sồi và bầu trời.
-
Trong thần thoại Bắc Âu thì Thor là vị thần sấm sét với cây búa Mjölnir trên tay ông tạo ra các tia sét và cưỡi cỗ xe sấm ngang qua bầu trời.
-
Trong thần thoại Phần Lan thì Ukko là vị thần của sấm, bầu trời và thời tiết. Từ sấm sét trong tiếng Phần Lan là ukkonen dựa theo tên của vị thần này.
-
Trong kinh Koran của Hồi giáo đã viết: Người là người đã cho các ngươi thấy ánh sáng, sợ hãi và hy vọng, vọng ra từ những đám mây nặng trĩu. Tiếng sấm là các lời răn dạy. Lời của Người vang lên các thiên thần cũng phải kính sợ.
-
Trong nền văn minh Hy Lạp xưa thì Zeus là thần sấm và cũng là chúa tể của các vị thần.
-
Tác động
Hậu quả do sét tác động lên con người
Sét có thể gây thương tích bằng những cách thức sau:
Theo thống kê thì sét đánh thẳng là nguy hiểm nhất, cứ 10 người bị sét đánh thẳng thì 8 người chết. Sét đánh tiếp xúc hay tạt ngang cũng rất nguy hiểm. Khi sét đánh xuống cây, thì 1 tia sét có thể giết chết ngay vài người xung quanh. Độ nguy hiểm phụ thuộc vào bản chất của vật bị sét đánh và vị trí tương đối với nạn nhân. Thương vong do điện thế bước nhẹ hơn. Trong một số trường hợp năng lượng tia sét không tiêu tán ngay tại chỗ mà truyền theo mặt đất và khi nạn nhân đứng trên đường truyền đó có thể bị liệt. Trong một số trường hợp tồi tệ nạn nhân sẽ bị vấn đề với việc đi lại sau này. Thường thị điện thế bước chỉ gây những hiệu ứng tạm thời và ít khi để lại hậu quả sau này. Trong thực tế sét lan truyền xuất hiện khi nạn nhân nói chuyện điện thoại, cầm vào các dây cáp, dây anten dẫn từ ngoài vào.
Theo thống kê ở Hoa Kỳ, ngoài 40% nạn nhân bị sét đánh không được biết rõ nguyên nhân, 27% là khi họ đang ở khu vực trống trải, 19% ở gần cây, 8% đang bơi hay ở khu vực gần nước, 3% khi đúng gần máy móc, 2,4% khi đang nói điện thoại, 0.7% liên quan đến đài, tivi, anten...
Các biện pháp chống sét bảo vệ con người
Vì sét là hiện tượng ngẫu nhiên cho nên không có vị trí an toàn tuyệt đối. Tuy nhiên việc chủ động đề phòng tránh sét tìm nơi an toàn hơn có thể làm giảm đáng kể khả năng bị sét đánh. Cần phải hướng dẫn giáo dục phòng chống sét an toàn cho con người.
Nghe dự báo thời tiết. Khi nghe bản tin dự báo thời tiết lên kế hoạch làm việc để đề phòng. Khi làm ở khu vực nào đó, để ý trước các nơi có thể trú mưa và tránh sét an toàn. Phải tính được thời gian từ chỗ làm việc đến nơi an toàn. Thường thì cơn dông kéo đến rất nhanh trong vòng 15 phút và di chuyển với vận tốc 40 km/giờ. Nói chung khi đang ở nơi không an toàn thì cần phải để ý đến các dấu hiệu của dông như mây đen, không khí lạnh, gió
- Thực hiện quy tắc nhìn-nghe:
Khi sét xảy ra, thoạt tiên ta thấy tia chớp loé lên và sau đó là có tiếng sấm kèm theo. Nếu bạn tính khoảng thời gian từ lúc tia chớp loé lên và lúc nghe thấy tiếng sấm thì có thể xác định được khoảng cách tới nơi sét xảy ra. Chia số giây cho 3 ta được khoảng cách đến tia sét. Ví dụ đếm được 3 giây thì sét cách vị trí đứng là 3/3= 1 km. Nên nhớ rằng nếu như khoảng thời gian bạn đếm được từ khi thấy chớp và nghe tiếng sấm nhỏ hơn 30 giây, thì bạn đã nằm trong tầm ngắm của tia sét rồi và phải cẩn thận. Nếu thời gian này nhỏ hơn 20 giây thì phải di chuyển đến nơi an toàn hơn. Khi nghe thấy tiếng sấm đầu tiên bất kể là gì cũng cần phải thấy nguy hiểm đã đến. Sét có thể đánh cách xa nơi có mưa tới 15–20 km.
Khi trời sắp xảy ra dông, thì biện pháp tránh sét tốt nhất là nên về nhà. Chỗ an toàn để tránh sét là toà nhà, hay công sở có lắp đặt hệ thống chống sét (đơn giản nhất là cột thu lôi Franklin).. Khi ở trong nhà thì nên đứng xa cửa sổ, cửa ra vào, các đồ dùng điện, tránh các chỗ ẩm ướt như buồng tắm, bể nước, vòi nước, không nên dùng điện thoại trừ trường hợp rất cần thiết. Nên rút phích cắp các thiết bị điện trước lúc có dông gần xảy ra. Với các đường dây điện thoại hay dây điện vì nối với lưới bên ngoài nên rất có thể bị ảnh hưởng sét đánh lan truyền. Nên tránh xa các dây này và các vật dùng điện với khoảng cách ít nhất là 1m. Vô tuyên nối với dây anten để ngoài trời cũng rất cần rút ra khi có dông.
- Tránh sét đánh ngoài trời
Trong trường hợp không kịp chạy tìm nơi ẩn náu an toàn, tuyệt đối không dùng cây cối làm chỗ trú mưa, tránh các khu vực cao hơn xung quanh, tránh xa các vật dụng kim loại như xe đạp, máy, hàng rào sắt...
Tìm chỗ khô ráo, nếu xung quanh có cây cao hơn thì nên tìm chỗ thấp, tìm vị trí cây thấp.
Người ở vị trí càng thấp càng tốt, tay ôm cổ. Phần tiếp xúc của người với mặt đất là ít nhất. Nhón chân, không được nằm xuống đất.
Đứng xa các vật cao, ra ngay khỏi những nơi chứa nước như bãi biển, ao, hồ, mương. Các vùng đỉnh núi hay sườn núi nhô cao cũng rất nguy hiểm. Nếu ở trong rừng thì tìm những nơi cây thấp hơn và thưa để tránh.
Không đứng thành nhóm người gần nhau. Nếu như bạn cảm thấy tóc bị dựng lên (như cảm giác điện khi sờ tay trước mặt tivi) thì điều đó có nghĩa là có thể bị sét đánh bất cứ lúc nào. Lập tức cúi ngồi xuống và lấy tay che tai, không nằm xuống đất hay đặt tay lên đất.
Đối với các vật có bề mặt kim loại như xe buýt, tàu hoả, ô tô,...nếu không thò người ra ngoài và không chạm đến vỏ bọc thì ở những chỗ này là an toàn. Ngược lại đối vơi các ô tô, tàu thuỷ để hở hay không có vỏ bọc kim loại thì lại nguy hiểm.
Sau khi nghe thấy tiếng sét 30 phút thì có thể trở lại làm việc bình thường.
- Cấp cứu người bị sét đánh:
Ngoài làm cháy, bỏng, sét gây tác hại hệ thần kinh, gãy xương, mất thính giác, thị giác, hay trí nhớ. Người bị sét đánh cần được cứu trợ ngay tức khắc. Nếu người bị sét đánh bị ngất (tim ngừng đập, tắt thở) phải thực hiện khẩn cấp các động tác hô hấp, trợ tim nhân tạo. Tìm những nơi bị gãy, đặc biệt cẩn thận không di dời những nạn nhân nếu nghi ngờ bị gãy cột sống. Để những nơi bị bỏng khô và tìm cách nhanh nhất để nhân viên y tế đến.
Đứng gần vật cao, gần nước, gần cây, gần xe cộ, gần nhà, tại các nơi cánh đồng trống trải, anten, cột cao, gần những đường dây dẫn.
- Nên làm gì:
- 1. Nhìn dấu hiệu báo dông (mây đen, gió lạnh...),
- 2. Nghe dự báo thời tiết khi có ý định đi ra ngoài.
- 3. Hạ thấp vị trí để hai chân chụm. Không nằm trên đất.
- 4. Đi vào nhà lớn hay vào xe cộ có mái kim loại (nhớ là không được động tay lên vỏ kim loại).
- 5. Biết trước nơi an toàn gần nhất và thời gian đi tới đó.
Một số thống kê
Sét chẻ một cây tại Maplewood, NJ
Thống kê tại Việt Nam về các vụ sét đánh chết người trong vài ngày đầu mùa mưa giông 2006 và giữa tháng cuối 6 năm 2007:
-
Khoảng 12 giờ ngày 26 tháng 3, mưa giông kèm sét đánh chết hai anh em ruột người Cơ tu đang tỉa lúa trên rẫy, tại địa bàn thôn A Dinh 2 (thị trấn P’Rao, Đông Giang, Quảng Nam).
-
Khoảng 18 giờ ngày 9 tháng 6, sét đánh chết năm người ở bốn xã thuộc huyện Ân Thi ( Hưng Yên). Nạn nhân là ba trẻ em, hai phụ nữ đi chăn bò và gặt lúa.
-
Cũng khoảng giờ này cùng ngày, sét đánh chết hai bà cháu đang gặt lúa ở cánh đồng Trong Chuôm (thôn Yên Ngô, An Bình, Thuận Thành, Bắc Ninh).
-
Trước đó, khoảng 16 giờ cùng ngày, sét đánh chết một khách du lịch Thùy Vân (TP Vũng Tàu).
-
Lúc 7 giờ 20 sáng ngày 1 tháng 7, tại cánh đồng hai xã Hồng Minh và Minh Hóa (Hưng Hà, Thái Bình), sét đánh chết hai người và làm bị thương năm người đều đang làm đồng.
-
Hồi 7 giờ 45 sáng ngày 2 tháng 7, mưa kèm sấm sét đánh chết hai người và làm bị thương ba người cánh đồng thôn Văn (xã Song Lãng, Vũ Thư, Thái Bình).
-
Lúc 17 giờ 35 chiều ngày 2 tháng 7, tại sân bóng đường Trần Văn Hoài, Quận Ninh Kiều (TP Cần Thơ), một cơn mưa lớn kèm theo những tia sét rất lớn, tia sét đã đánh chết Châu Hoàng Tuấn chết ngay tại chỗ, ngoài ra còn nhiều người bị thương nặng và rất nặng.
Trên thế giới:
- Roy Sullivan là người đang giữ kỷ lục Thế giới Guinness vì đã sống sót sau 7 lần bị sét đánh trong vòng 35 năm.
- Tháng 7 năm 2007, 30 người đã chết khi bị sét đánh tại một ngôi làng trong vùng núi Ushari Dara phía Tây-Bắc Pakistan.
Tác động lên đồ điện tử
Một chiếc điện thoại sau khi sét đánh.
Điện thoại, modem, máy tính cá nhân và các thiết bị điện tử khác có thể bị hư hỏng do sét đánh, khi chúng đi qua các ổ cắm điện thoại, cáp ethernet, hoặc ổ cắm điện. Với các thiết bị điện khi sét đánh vào các cột điện sẽ làm tăng áp đột ngột làm chập điện và cháy tất cả các linh kiện điện tử. Với những ai đang dùng điện thoại sẽ rất nguy hiểm cho màng nhĩ vì nó sẽ tạo ra một tiếng rít rất to và dài cũng như bị điện giật nếu là điện thoại có dây. Và thậm chí khi không đánh vào đâu sét cũng sẽ tạo ra các xung điện từmạnh (đặc biệt là sét dương) sẽ phá hỏng các linh kiện điện tử.
Thiết bị chống sét
Cột chống sét:
Đóng vai trò quan trọng trong hệ thống chống sét, bao gồm:
- Kim thu sét
- Dây dẫn sét
- Cọc tiếp địa và dây nối đất
- Các vật tư khác (đế và trụ đỡ kim, dây neo….)
Cột chống sét thường được đặt trên mái nhà ở vị trí cao và được dây thoát sét dẫn thẳng xuống hệ thống tiếp đất. |