Nguyên lý cơ bản của hệ thống chống sét trực tiếp

Theo ước tính của các nhà chuyên môn, trên khắp mặt địa cầu, cứ mỗi giây, có khoảng 100 cú sét đánh xuống mặt đất. Sét không những có thể gây thương vong cho con người, mà còn có thể phá hủy những tài sản của con người như các công trình xây dựng, công trình cung cấp năng lượng, hoạt động hàng không, các thiết bị dùng điện, các đài truyền thanh truyền hình, các hệ thống thông tin liên lạc...

Sét là một nguồn điện từ rất mạnh, xuất hiện do sự hình thành các điện tích khối lớn, từ các đám mưa giông mang điện tích dương - ở phần trên của đám mây - và điện tích âm - ở phần dưới của đám mây. Chúng tạo một điện trường có cường độ lớn chung quanh đám mây. Trong qúa trình tích lũy các điện tích trái dấu, một điện trường có cường độ gia tăng liên tục được hình thành. Khi điện thế tại một nơi nào đó trong đám mây vượt qúa ngưỡng cách điện của không khí, thì xảy ra hiện tượng sét đánh xuyên, hay còn gọi là sét tiên đạo.

Con đường mà sét có thể đi qua, làm thiệt hại cho tài sản của con người trên mặt đất, có thể kể ra là:
- Sét đánh thẳng vào công trình.
- Sét xâm nhập qua thiết bị anten.
- Sét xâm nhập qua các đường dây treo nổi.
- Sét xâm nhập qua đường cáp đặt ngầm.
- Sét xâm nhập qua cáp nối giữa các thiết bị.
- Sét xâm nhập qua các mạch cung cấp điện cho các thiết bị viễn thông.
- Sét xâm nhập qua hệ thống tiếp đất và các điểm đấu chung.

Muốn chống sét có hiệu qủa toàn diện thì phải tuân thủ 3 nguyên tắc:
1. Chống sét đánh trực tiếp vào công trình,
2. Chống sét lan truyền qua đường cáp nguồn và cáp tín hiệu,
3. Hệ thống tiếp đất có tổng trở thấp và độ an toàn cao.
Phân biệt 2 loại thiết bị chống sét: Chống Sét Trực Tiếp và Chống Sét Lan Truyền.

II. Chống Sét Trực Tiếp

Phương pháp này dùng những thiết bị chống sét để tạo thành một khung sườn bao phủ bên ngoài khu vực cần bảo vệ. Bằng phương pháp này, có thể có 2 loại hệ thống: hệ thống chống sét chủ động (cấp tiến) và hệ thống chống sét thụ động (cổ điển).
Hệ thống chống sét chủ động: Hệ thống chủ động dùng thu lôi phóng trực tiếp một luồng ion về phía đám mây, làm tăng thêm khả năng phóng điện có thể xảy ra trong đám mây.

Thu lôi chống sét INGESCO PDC, sản xuất từ năm 1984

Thu lôi INGESCO bảo đảm khả năng phóng điện nhiều lần, bền, mà không tốn kém chi phí bảo quản bao nhiêu.

Thu lôi chống sét Franklin được Benjamin Franklin phát minh năm 1760

Đây là thiết bị thu sét phổ biến nhất và có lẽ là nổi tiếng nhất trong lịch sử.
Kim thu sét được đặt tại một hoặc nhiều điểm nhô cao của một công trình kiến trúc.
Phạm vi bảo vệ của nó được tính toán nằm trong vòng tròn bán kính tương đương với chiều cao của vị trí trí đặt kim so với mặt đất.
Kim thu sét Franklin dùng lý tưởng để bảo vệ những nơi mà có một phần cấu trúc nhô hẳn lên cao trong phạm vi cần bảo vệ.

Hệ thống chống sét thụ động: Là hệ thống không kích động cú sét đánh thủng. Nó không làm tăng thêm khả năng phóng điện có thể xảy ra tại khu vực cần bảo vệ như phương pháp chủ động.
Một trong những hệ thống chống sét thụ động đáng tin cậy nhất được biết dưới tên gọi Faraday Cage,
Một công trình kiến trúc được bao phủ trọn vẹn bởi một mạng lưới gồm những ống kim loại, và dẫn xuống một vùng rộng lớn dưới đất.

Loại hệ thống này được áp dụng tại những nhà máy hoặc building có gía trị lịch sử...
Một loại hệ thống chống sét thụ động khác có tên là overhead line. Nó gồm một hệ thống đường dây 'ăng-ten' nối tại các cực của công trình cần bảo vệ và dẫn xuống đất bằng loại dây dẫn thích hợp.

Loại hệ thống chống sét này được dùng để bảo vệ các đường dây diện, các container nhỏ chứa các chất dễ cháy, trạm phân phối điện, hoặc các building nhỏ có nguy cơ bị sét đánh trực tiếp.

III. Chống Sét Lan Truyền

Những ai có xử dụng các thiết bị dùng điện, hoặc điện thoại, hoặc các hệ thống xử lý dữ liệu, đều phải đối diện với vấn đề rắc rối là làm thế nào để giữ cho những thiết bị này vẫn hoạt động được khi có sấm sét. Sấm sét khiến điện áp tạm thời gia tăng đột ngột. Để chế ngự nó, chúng ta được khuyến cáo dùng loại thiết bị chống sét lan truyền.
Sau đây là một vài thiết bị chống sét lan truyền tiêu biểu:
Surge Protector DS105E (CITEL): DS105E có cơ cấu ngắt nhiệt ở 3 mức, bảo vệ cho mạng điện áp thấp, đặc biệt cho những khu vực nguy hiểm do sét lan truyền gây ra qúa áp, hoặc ngay cả đánh trực tiếp. Bảo vệ cho mạng 1 pha (2 x DS105E). Bảo vệ cho mạng 3 pha (4 hoặc 3 x DS105E).
DS105E chịu được dòng sét 140 KA, cho xung 8/20 µs và 15 KA, cho xung 10/350 µs, ngắt bên trong, có bộ hiển thị.

Surge Protector DS40D (CITEL): DS40D có cơ cấu ngắt nhiệt ở 3 mức, bảo vệ qúa áp cho mạng điện sơ cấp 1 và 3 pha + trung tính sơ cấp tại những tủ phân phối điện chính. Có thể dùng chung hoặc riêng cho các pha. Dòng phóng: In=15kA Imax=40kA. Mỗi module cắm cho mỗi pha.

Surge Protector ICS480E (CITEL): Lắp đặt trên hệ thống đường truyền cable IBM, đặc biệt những cáp loại một ở lối vào tòa nhà.

T-M J.S.C