Kim thu sét

Nguyên lý làm việc của chống sét van

Chống sét van là một thiết bị chống sét hoàn hảo nhất dùng để bảo vệ cho trạm biến áp, trạm phân phối và các máy điện khác.

Cấu tạo của chống sét van gồm hai phần:
- Bên ngoài là một ống sứ hay chất dẻo cách điện có hình dạng và kích thước tùy thuộc cấp điện áp định mức sử dụng
- Bên trong ống chứa hai phần tử chính là khe hở phóng điện và điện trở phi tuyến

Khe hở phóng điện bao gồm nhiều cặp khe hở ghép nối tiếp. Mỗi cặp khe hở được chế tạo bởi 2 đĩa đồng mỏng dập định hình. Ở giữa là một tấm đệm mica hoặc bìa cách điện dày khoảng 1mm để tạo khe hở phóng điện. Mỗi chống sét van có số cặp khe hở phóng điện tùy theo nhà chế tạo thiết kế.
Điện trở phi tuyến gồm các tấm hình trụ tròn ghép nối tiếp. Điện trở phi tuyến có thể là Vilit hoặc Tirit hoặc ZnO... (thường là Vilit)

Nguyên lý hoạt động của chống sét van chủ yếu phụ thuộc vào tính chất của điện trở Vilit. Khi điện áp đặt lên Vilit tăng cao thì giá trị điện trở của nó giảm và ngược lại khi điện áp giảm xuống thì điện trở sẽ tăng lên nhanh chóng.

Khi có quá điện áp đặt lên chống sét van, điện trở của chống sét
Kim thu sét nhanh chóng hạ thấp xuống tạo điều kiện để tháo hết sóng sét qua nó xuống đất, đến khi đặt lên chống sét van chỉ còn là điện áp mạng thì điện trở của chống sét van lại tăng lên rất lớn chấm dứt dòng kế tục vào thời điểm thích hợp nhất.

Đồng thời trong khi tháo sét, điện áp dư trên chống sét van cũng có giá trị nhỏ, điều này sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị được bảo vệ.

Chống sét van có đặc tính tác động tương đối bằng phẳng nên chống sét van không những có tác dụng hạ thấp biên độ mà còn làm giảm độ dốc của sóng sét. Vì thế, nó có thể bảo vệ chống được hiện tượng xuyên kích giữa các vòng dây trong cùng một pha của các máy điện.

Điện trở Vilit dễ bị nhiễm ẩm sẽ thay đổi đặc tính điện và làm mất tác dụng của chống sét van, do đó cần có biện pháp chống nhiếm ẩm cho điện trở Vilit.

Tầm quan trọng của giải pháp chống sét toàn diện

Để các cấu trúc, các hoạt động thương mại, công nghiệp và con người được bảo vệ một cách đáng tin cậy, đòi hỏi một phương pháp có tính hệ thống và toàn diện để giảm thiểu hóa các mối nguy hiểm gây ra bởi xung sét (xung đột biến quá áp). Hệ thống tiếp đất chống sét, hệ thống các điểm liên kết, hệ thống chống sét trực tiếp và hệ thống chống sét lan truyền đều được xem xét để bảo vệ các thiết bị điện một cách toàn diện. Các hệ thống này có liên quan mật thiết với nhau nên cần một thiết kế tổng thể để chắc chắn thiết bị không bị hư hỏng với một “điểm mù” không được bảo vệ. Việc đầu tư thiết bị chống sét có thể là lãng phí nếu “điểm mù” tồn tại.

Cách lắp đặt thiết bị chống sét

Ví dụ, việc lắp đặt một thiết bị chống sét lan truyền (SPD - Surge Protection Device) đường nguồn cho PLC sẽ có tác dụng rất nhỏ nếu đường tín hiệu vào/ra không được bảo vệ. Ngoài ra, một kim thu sét đặt trên công trình có thể thu bắt năng lượng tia sét nhưng không có một hệ thống đất chống sét đáng tin cậy thì năng lượng này có thể không thoát xuống đất một cách an toàn. Tương tự, thậm chí sử dụng các thiết bị chống sét lan truyền (SPD - Surge Protection Devices) đắt tiền cũng sẽ cho hiệu quả thấp nếu không có một hệ thống đất có tổng trở thấp cho thiết bị điện. Các yếu tố liên quan này (hệ thống tiếp đất chống sét, hệ thống các điểm liên kết, hệ thống chống sét trực tiếp và hệ thống chống sét lan truyền) được áp

Thiết bị chống sét

tốt nhất khi xem như một hệ thống chống sét tổng thể hơn là một phần riêng biệt của thiết bị hoặc một phần của hệ thống.

ERICO đã phát minh ra hệ thống chống sét toàn diện 6 điểmTM để bảo vệ cho toàn bộ công trình, đảm bảo an toàn cho con người và cực tiểu hóa việc tiếp xúc với sự nguy hiểm của xung sét dựa trên nguyên tắc đánh giá chi phí/lợi ích và rủi ro. Việc thực hiện phối hợp tất cả các phần của hệ thống chống sét toàn diện 6 điểmTM nhằm bảo vệ tối ưu và khả năng vận hành lâu dài.

Hệ thống chống sét toàn diện 6 điểmTM của ERICO bao gồm:

1.      Thu bắt tia sét tại điểm định trước

2.      Dẫn năng lượng sét xuống đất an toàn

3.      Tản năng lượng sét vào đất

4.      Đăng thế các hệ thống đất

5.      Chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn

6.      Chống sét lan truyền trên đường tín hiệu

Giải pháp này hướng dẫn người dùng trong việc xem xét giải pháp kết hợp để chống sét - bao gồm tất cả các khía cạnh nguy hiểm của điện áp.



Thiết bị cắt lọc sét và những ứng dụng cơ bản
Để đảm bảo an toàn cao nhất cho con người, tránh thiệt hại, hư tổn cho các thiết bị điện - điện tử và các thiết bị viễn thông do ảnh hưởng của sét gây ra, Công ty Cổ phần kỹ thuật điện Toàn Cầu đã nghiên cứu, tìm hiểu trên cơ sở tiếp cận công nghệ mới, cho ra đời các giải pháp chống sét với chất lượng vượt trội, những sản phẩm chống sét chuyên dụng, phục vụ và bảo vệ tối đa đời sống của các hộ dân cư và công trình công cộng.

Các thiết bị chống sét được lắp đặt phù hợp với từng nguồn điện và được thiết kế thích ứng với điều kiện khí hậu của Việt Nam. Các thiết bị cắt sét và các thiết bị cắt lọc sét có khả năng tích hợp công tắc báo động, vừa cắt vừa lọc xung sét làm triệt tiêu hoàn toàn các xung quá áp, quá dòng trên đường dây cấp nguồn.

Điểm nổi bật của thiết bị cắt lọc sét:
 - Có khả năng cắt xung sét cao và cắt được nhiều xung.
 - Điện áp dư thấp
 - Có khả năng chịu quá áp cao
 - Có hệ thống báo tình trạng làm việc của thiết bị
 - Lọc thông thấp, lọc sét, lọc nguồn và lọc nhiễu

Ứng dụng:
 - Chống xung sét và xung đột biến cho đường truyền điện thoại/ fax/ modem/ ADSL/ ISDN.
 - Sản phẩm dùng để bảo vệ an toàn cho các thiết bị điện, điện tử, thiết bị viễn thông … khi bị sét đánh trên đường dây cấp điện.
 - Sản phẩm được chế tạo bởi các trang thiết bị - kỹ thuật và công nghệ hiện đại, sử dụng tốt cho các khu vực có mật độ sét cao.
 - Tùy mục đích và địa điểm lắp đặt mà có sự lựa chọn thiết bị cắt lọc sét phù hợp.

 
Sét và công nghệ chống sét

Đời sống Ứng dụng khoa học

Theo tính toán của các nhà khoa học, vào một thời điểm bất kỳ, trên trái đất chúng ta đang sống có khoảng 2000 cơn dông hoạt động. Mỗi cơn dông trung bình thường kéo dài từ 2 đến 4 giờ đồng hồ và có thể tạo ra 1000, 2000 cú phóng điện xuống mặt đất.

Người ta đã từng ví, cơn dông như một nhà máy điện có công suất khoảng vài trăm MW với điện thế lên tới hàng tỷ V, nguồn điện của một tia sét xuất hiện trong cơn dông có thể dùng để thắp sáng bóng đèn 100W trong vòng 3 tháng. Với cường độ mạnh như vậy, 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.

Năm 1769, khi đó nhân loại chưa biết đến những thiết bị 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. Cho đến khi phát minh đầu tiên của nhà bác học Franklin về chiếc cột thu lôi ra đời, những thiệt hại khủng khiếp do sét đánh như thế không còn xảy ra nữa. Kể từ đó đến nay, tuy không chế ngự được hoàn toàn, nhưng những thiết bị chống sét đã góp phần giảm thiểu đáng kể thiệt hại do sét gây ra nhằm bảo vệ cuộc sống con người. Trải qua hơn 200 năm kể từ khi xuất hiện chiếc cột thu lôi đầu tiên, công nghệ phòng chống sét ngày càng được hoàn thiện và hiệu quả hơn.

Năm 2001, ngành điện Việt Nam có khoảng 400 sự cố, 50% trong số đó là do sét gây ra. đặc biệt ngày 4/6/2001, sét đánh nổ một máy cắt 220 KV của Nhà máy Thuỷ điện Hòa Bình. Sự cố đã khiến lưới điện miền Bắc bị rã mạch, nhiều nhà máy điện bị tách ra khỏi hệ thống. Hà Nội và nhiều tỉnh thành khác bị mất điện trên diện rộng.

Bản chất của hiện tượng sấm - chớp - sét là gì?

Trong cơn mưa dông do có gió mạnh xáo trộn các đám mây, làm cho các đám mây tích điện. 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 của 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.

Phương pháp hiệu quả nhất để chống sét là làm cột thu lôi. Các nhà cao tầng phải lắp cột thu lôi.

Nguyên lý kết cấu cột thu lôi thật đơn giản: Người ta gắn lên nóc nhà một thanh sắt có đầu nhọn hướng lên trời. ở phần dưới thanh sắt người ta hàn dây sắt làm dây nối đất (dùng sắt phi 0,04) nối xuống chỗ đất ẩm và chôn sâu. Nếu nhà cao rộng phải làm nhiều cột thu lôi, các dây nối đất hàn với nhau.

Ở những nơi trống trải hay xảy ra sét đánh thì phải trồng cột thu lôi. Người ta dùng một cột gỗ hoặc cột xi măng cao chừng 5 - 6 m. Trên đỉnh cột hàn một thanh sắt đầu nhọn hướng lên trời. Phần đuôi thanh sắt hàn dây nối đất (dùng sắt phi 0,04) theo lý thuyết thì một cột thu lôi có thể bảo vệ được một khoảng không gian bằng hình nón có bán kính đáy bằng chiều cao của cột. Nơi có nhiều sét nên trồng một hệ thống cột thu lôi, mỗi cột cách nhau chừng 20 - 30 m. Dây nối đất được hàn theo một hệ thống được chôn sâu.

Khi trời nổi cơn mưa dông nên mau chóng trở về nhà, không trú mưa dưới gốc cây to hoặc ở nơi có nhiều nguy cơ bị sét đánh; không nên đi lại ngoài đường nếu không cần thiết. Phải ngắt cầu dao điện vì nếu sét đánh vào đường dây sẽ theo dây dẫn vào trong nhà. Phải tháo Ăngten vô tuyến ra khỏi máy để phòng bị sét đánh cháy hỏng và nguy hiểm cho người xem.

Một số biện pháp phòng chống sét đánh

Đời sống Môi trường Giải pháp

Hiện đang vào mùa mưa giông ở Việt Nam vì vậy hiện tượng sét đánh thường xuyên xảy ra rất dễ gây nguy hiểm cho chúng ta. Tuy nhiên không phải ai cũng biết cách phòng chống sét để bảo vệ an toàn cho mình và người thân.

Phòng chống sét mùa mưa giông

Chưa thể chống sét tuyệt đối

Các nghiên cứu của Viện Vật lý địa cầu cho thấy, Việt Nam nằm ở tâm giông châu Á - một trong ba tâm giông trên thế giới, có hoạt động giông sét mạnh. Mùa giông ở Việt Nam tương đối dài, số ngày giông trung bình 100 ngày mỗi năm và số giờ giông trung bình là 250 giờ một năm. Mỗi năm, Việt Nam hứng chịu tới hai triệu cú sét. Khu vực như Cổ Dũng (Hải Dương), Sơn Lộc (Hà Tĩnh), Đồng bằng sông Cửu Long... là những nơi được coi là tâm sét.

Theo tiến sĩ Anh, từ năm 2005, Viện Vật lý địa cầu hoàn thành công trình nghiên cứu về giông sét và các giải pháp phòng chống. Kết quả nghiên cứu đã có đủ dữ liệu để có thể xây dựng quy phạm phòng chống sét tại Việt Nam. Tuy nhiên, TS Anh cũng cho rằng: "Phòng chống sét tuyệt đối là điều không thể đối với loài người hiện nay. Không chỉ Việt Nam mà ngay cả trên thế giới cũng chỉ có thể nghiên cứu để giảm thiếu tác hại của loại hình thiên tai này".

Phòng chống sét ngoài trời

Theo các nhà khoa học, thường thì cơn giông kéo đến rất nhanh trong vòng 15 phút và di chuyển với vận tốc 40km một giờ. Nói chung khi đang ở nơi không an toàn thì cần phải để ý đến các dấu hiệu của giông như mây đen, không khí lạnh, gió.

Có thể ước tính được khoảng cách từ nơi đang đứng tới nơi sét xảy ra bằng cách ước lượng khoảng thời gian từ lúc tia chớp lóe lên và lúc nghe thấy tiếng sấm. Chia số giây cho 3 sẽ được khoảng cách đến tia sét. Ví dụ đếm được 3 giây thì sét cách vị trí đứng là 3/3= 1km.

Ngoài ra còn có phương pháp xác định vị trí của sét đó là cảm nhận cơ thể khi đang ở khu vực giông, mưa. Nếu thấy lông tay, tóc, dựng thì chúng ta đang có nguy cơ bị sét đánh, trong trường hợp này phải lập tức chụm hai chân lại, dùng tay bịt tai, cúi thấp người (nhưng không để cơ thể chạm đất ngoài hai bàn chân). Sau khi nghe tiếng sét khoảng 7-10 phút thì cơn sét đã qua có thể trở về trạng thái bình thường.

Tư thế ngồi để tránh bị sét đánh

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 15-20km. Người đang lao động hoặc đi lại ngoài trời cần tìm nơi trú an toàn.

Nếu ở ngoài trời, 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... Nên 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. Đặc biệt, không đứng thành nhóm người gần nhau.

Phòng chống sét trong nhà

Tuy nhiên khi sắp xảy ra giông, thì biện pháp tránh sét tốt nhất là nên về nhà hay công sở. Các ngôi nhà, trụ sở làm việc... nên lắp đặt hệ thống chống sét (đơn giản nhất là cột thu lôi).

Khi ở trong nhà 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 cắm các thiết bị điện trước lúc có giông 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. Cần rút ăng ten ra khỏi ti vi khi có giông.

Nếu như bạn cảm thấy tóc bị dựng lên (như cảm giác điện khi sờ tay trước mặt ti-vi) 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.