Phóng điện sét là gì

ảo vệ chống sét đánh trực tiếp dựa trên hiểu biết về sự tương tác giữa phóng điện sét và công trình cần bảo vệ. Các tia sét có thể phóng điện ở khoảng cách rất xa. Khi tia tiên đạo phát triển gần đến bề mặt đất, cường độ điện trường phía trước nó tăng mạnh so với mặt đất, khiến các tia tiên đạo tiếp tục phát triển hướng về phía mặt đất. Trên mặt đất, những công trình có độ cao lớn và được nối đất tốt sẽ tập trung điện trường, tạo điều kiện cho các tia phóng điện ngược phát triển lên phía trên. Khi hai tia gặp nhau, chúng ta sẽ thấy phóng điện xảy ra.

Tuy nhiên, phóng điện sét có tính chất chọn lọc: sét có xác suất cao đánh vào những công trình có độ cao lớn và các vật được nối đất. Ngoài việc bảo vệ các thiết bị trong trạm khỏi sét đánh trực tiếp, chúng ta cũng cần chú ý đến việc bảo vệ các đoạn đường dây gần trạm, cũng như đoạn dây dẫn nối từ xà cuối cùng của trạm ra cột đầu tiên của đường dây.

Nguyên tắc bảo vệ chống sét đánh trực tiếp

• Định hướng chính xác phóng điện sét đến những điểm định trước trên mặt đất.
• Tránh phóng điện sét gây nên quá điện áp lớn và nhiệt lớn do dòng điện sét đi qua có thế gây nguy hiểm cho công trình.
• Để bảo vệ con người và các công trình nhà cửa, công trình xây dựng... chống sét đánh trực tiếp có thể lắp đặt các kim thu sét trên các cột cao (cột thu sét), dây thu sét hoặc lưới thu sét có nhiệm vụ thu hút phóng điến sét.
• Sau khi phóng điện sét đi qua cột thu lôi, dòng điện cần được tản vào đất một cách an toàn. Nếu không có thể xảy ra phóng điện ngược từ kim thu sét. Hệ thống bảo vệ chống sét hiệu quả cần có khả năng thu hút phóng điện sét và tản dòng điện vào đất một cách an toàn, nhằm tránh các hiệu ứng phụ do sét gây ra.
• Cột thu lôi, hay cột chống sét, là một thanh kim loại hoặc vật liệu kim loại được gắn ở đỉnh của một tòa nhà. Nó hoạt động bằng cách sử dụng một dây dẫn điện để kết nối với mặt đất thông qua một điện cực, nhằm bảo vệ tòa nhà trong trường hợp bị sét tấn công. Khi sét đánh xuống, nó sẽ hướng tới cột thu lôi, và dòng điện sẽ được dẫn xuống đất qua dây dẫn, thay vì đi qua tòa nhà, nơi có thể gây ra hỏa hoạn hoặc giật điện. Đây là một công cụ rất hữu ích, giúp chúng ta giảm thiểu nguy cơ do sét gây ra.
• Dây chống sét là dây dẫn bảo vệ trên đường dây tải điện trên không, nhằm bảo vệ đường dây khỏi bị sét đánh trực tiếp. Dây chống sét được nối đất tại mỗi cột (nối trực tiếp hoặc qua khe phóng điện) và thường được làm bằng dây thép mạ kẽm có tiết diện từ 50 đến 70 mm². Đối với các đường dây 110 kV trở lên, cột kim loại của dây chống sét thường được mắc suốt dọc theo tuyến đường dây. Trong khi đó, ở các đường dây có điện áp thấp hơn, dây chống sét chỉ được mắc ở đoạn gần vào trạm hoặc nhà máy

Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống chống sét đánh trực tiếp

Tất cả các thiết bị bảo vệ cần phải nằm hoàn toàn trong phạm vi an toàn của hệ thống bảo vệ. Tùy thuộc vào đặc điểm mặt bằng của trạm và các cấp điện áp, hệ thống cột thu sét có thể được đặt ở những độ cao có sẵn của công trình, chẳng hạn như xà hoặc cột đèn chiếu sáng, hoặc có thể được đặt độc lập.

• Khi đặt hệ thống cột thu sét trên bản thân công trình, sẽ tận dụng được độ cao vốn có của công trình nên sẽ giảm được độ cao của hệ thống thu sét. Tuy nhiên điều kiện đặt hệ thống thu sét trên các công trình mang điện là phải đảm bảo mức cách điện cao và trị số điện trở tản của bộ phận nối đất bé.
• Đối với trạm biến áp ngoài trời từ 110 kV trở lên, do có cách điện cao (khoảng cách giữa các thiết bị đủ lớn và độ dài chuỗi sứ lớn), có thể đặt cột thu sét trên các kết cấu của trạm. Tuy nhiên, các kỹ sư phải nối đất các trụ của kết cấu nơi đặt cột thu sét vào hệ thống nối đất của trạm phân phối. Các kỹ sư nên thực hiện việc nối đất theo đường ngắn nhất và đảm bảo rằng dòng điện được khuyếch tán vào đất qua 3-4 cọc nối đất. Ngoài ra, mỗi trụ của kết cấu đó cần có nối đất bổ sung để cải thiện trị số điện trở nối đất, đảm bảo điện trở không vượt quá 4Ω.
• Nơi yếu nhất của trạm biến áp ngoài trời điện áp 110 kV trở lên là cuộn dây MBA. Vì vậy khi dùng chống sét van để bảo vệ MBA thì yêu cầu khoảng cách giữa hai điểm nối đất vào hệ thống nối đất của hệ thống thu sét và vỏ MBA theo đường điện phải lớn hơn 15m.
• Khi đặt cách ly giữa hệ thống thu sét và công trình phải có khoảng cách nhất định, nếu khoảng cách này quá bé thì sẽ có phóng điện trong không khí và đất.

Phần dẫn điện của hệ thống thu sét có phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt khi có dòng điện sét đi qua.