Số điện thoại: 024 6683 9670
[Vietnamese]
[English]

Bảo vệ chống sét và phát kiến mới của hệ thống chống sét (Kỳ 4)

07/03/2016

12. Hệ số rủi ro, nguy hiểm

Hệ số Keraunic (số ngày sét đánh trong một năm) hay là mức tiêu chuẩn Keraunic là ước số đo mức tỷ lệ được công bố. Hệ số Keraunic càng cao thì hoạt động sấm sét xảy ra trong vùng càng lớn. Ở Hoa Kỳ, con số này dao động từ thấp là 1 cho đến trên 100. Ở các nơi khác trên thế giới thì số này có cao hơn  là vào khoảng 300. Trên toàn lãnh thổ Hoa Kỳ, con số trung bình là 30 ngày sấm sét trong một năm và cũng có nhiều cú sét xảy ra trong một cơn sấm sét đơn lẻ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ở mỗi vùng trong phạm vi Hoa Kỳ cứ trung bình có chừng 8 đến 11 cơn sấm sét trong một năm trên mỗi dặm vuông. Trong phạm vi vùng trung tâm của tiểu bang Florida, mức độ nguy hiểm tăng lên đến 37 và 38 trận sét trên mỗi dặm vuông trong một năm.

Các đặc điểm cấu trúc như chiều cao, hình dạng, kích cỡ và  hướng cũng bị ảnh hưởng đến mức độ nguy hiểm. Ví dụ, cấu trúc cao sẽ có khuynh hướng thu hút các cơn sấm sét ở các vùng xung quanh. Cấu trúc càng cao, sẽ càng thu hút nhiều cơn sấm sét hơn. Cấu trúc cao cũng sẽ làm cho các cơn sấm sét không còn có đường khác để xuất hiện. Xa hơn nữa, cơn giông tố mây có khuynh hướng di chuyển từ đỉnh cao nhất với mặt đáy từ 5 đến 10 ngàn feet  (đơn vị đo chiều dài Anh bằng 0,3048m). Cấu trúc các vùng ở đỉnh núi có khuynh hướng gây ra cú sét thậm chí dễ dàng hơn nhiều.

Khi nói về hệ thống biểu đạt hệ số cho đường dây truyền tải điện: Có một ví dụ đề cập đến đường dây truyền tải điện kéo dài 50 dặm ở trung tâm tiểu bang Florida. Theo dữ liệu từ tiểu ban về sét IEEE, sẽ có chừng khoảng 1.500 trận sấm sét lên đường dây trong một năm (tổng hợp thống kê cho vật dẫn điện dây và pha). 225 vụ trong số đó đã vượt 80.000 A, tất cả chỉ là con số trung bình trong một năm.

Hệ số rủi ro, nguy hiểm

Trên trái đất này có một địa danh đặc biệt đó là nơi con sông Catatumbo gặp hồ Maracaibo ở Venezuela, đây là địa điểm độc nhất vô nhị trên thế giới có số ngày mưa bão lên tới 260 ngày mỗi năm và tỉ lệ sét đánh đạt mức kỷ lục với 28 tia lửa điện phóng xuống mỗi phút.

Hiện tượng khí quyển độc đáo làm khởi phát tới 1,2 triệu tia sét đánh xuống hồ Maracaibo mỗi năm và chúng được  thấy rõ từ cách đó tới 400km.

Có rất nhiều giả thuyết được đưa ra nhằm lý giải về sự xuất hiện liên tiếp của các cơn bão, kể cả ý kiến cho rằng, các cơn gió thổi mạnh quét qua mặt hồ hình thành những đám mây khi chúng vấp phải dãy núi Andes. Các giả thuyết khác lại quy nó cho các đầm lầy đang phát tỏa khí mê-tan.

Địa hình của khu vực cũng tương đối khác thường. Lưu vực hồ Maracaibo bị bao quanh bởi các ngọn núi, có tác dụng bắt nhốt những cơn gió mậu dịch ấm áp thổi từ khu vực Caribbe.

Những cơn gió mậu dịch này va chạm với không khí mát lạnh tràn xuống từ dãy núi Andes. Các nhà khoa học tin rằng việc đó buộc chúng dịch chuyển lên trên cho tới khi cô đặc lại thành các đám mây dông, tạo ra 28 tia sét đánh mỗi phút trên khắp một vùng diện tích rộng lớn. Sự bùng phát năng lượng lớn tới mức có thể đủ chiếu sáng mọi bóng đèn ở khu vực Mỹ Latinh.

“Rất nhiều điểm nóng về sét đánh có chung các đặc điểm về địa hình – độ dốc của các dãy núi, các đường bờ biển uốn cong và sự kết hợp của những yếu tố đó. Sở hữu những điều bất thường giống như vậy về địa hình có thể giúp sản sinh ra những dạng thức gió và dạng thức đốt nóng hoặc làm mát, làm tăng khả năng hình thành các cơn bão sấm sét”, Tiến sĩ Daniel Cecil thuộc nhóm nghiên cứu sét của Trung tâm Thủy văn và Khí hậu Toàn cầu đã nhận xét như vậy.

Các cơn bão đã trở thành biểu tượng tự hào đối với người dân Venezuela và từng được nhắc đến trong sử thi “La Dragontea” của nhà thơ Lope de Vega. Ở bang Zulia bao quanh hồ Maracaibo, bão còn đóng vai trò như một ngọn hải đăng tự nhiên đối với các ngư dân địa phương, giúp họ có thể định hướng trong đêm mà không gặp phải bất kỳ vấn đề gì.

Sử sách Venezuela cũng ghi nhận, sét đánh đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử của nước này, giúp họ đánh bại ít nhất 2 cuộc xâm lược vào ban đêm của ngoại bang. Sự cố đầu tiên xảy ra vào năm 1595, khi sét đánh rọi chiếu các chiến thuyền do Sir Francis Drake của nước Anh chỉ huy, làm lộ cuộc tấn công bất ngờ nhắm vào binh lính Tây Ban Nha ở Maracaibo. Sự cố thứ 2 xảy ra trong cuộc chiến tranh giành độc lập của Venezuela năm 1823, khi sét đánh làm lộ tẩy một hạm đội chiến thuyền của Tây Ban Nha đang âm thầm tiến đánh.

Sét đánh Catatumbo đã được đưa vào sách Kỷ lục Guiness thế giới năm nay, soán ngôi “nơi có nhiều tia sét đánh nhất thế giới” với 250 tia sét đánh trên mỗi km2 mỗi năm, từ thị trấn Kifuka của Congo.

Một số nhà khoa học coi hiện tượng bão sét không ngừng là yếu tố đơn lẻ lớn nhất tạo ra ozone ở tầng đối lưu phía trên Trái đất.

Trong một vài dịp cá biệt, hiện tượng bão sấm sét đã ngưng trong vài tuần ở Venzuela, với lần gần đây nhất vào năm 2010. Các cư dân địa phương lo lắng, đó có thể là hậu quả của sự khô hạn cực điểm.

Kỳ sau: Hệ thống dàn trải mạng tiêu sét; bộ phận ion hóa

13. Các giải pháp lựa chọn cho hệ thống ngăn ngừa

Liên quan đến cơn sấm sét thì các vật thể khác nhau sẽ có những hiệu ứng khác nhau xảy ra, vấn đề quan trọng là hiểu được khả năng và sự hạn chế của mỗi loại hệ thống bảo vệ chống sét.

Hãng LEC (Lightning Eliminators & Consultants, Inc.) ở Hoa Kỳ là hãng đã đi tiên phong và đề xuất các giải pháp đồng bộ vừa có thể loại trừ sét và cả mọi hậu quả xảy ra, do đó tránh được các mối nguy hiểm. Hệ thống của hãng LEC đã minh chứng rằng mọi thiệt hại và hư hỏng do sét gây ra là đã được loại trừ hoàn toàn.

Trong phần lớn các trường hợp, một hoặc nhiều sản phẩm của LEC có thể đáp ứng và giải quyết mọi vấn đề về bảo vệ chống sét.

Những vấn đề chính ngắn gọn sau đây là điểm đặc trưng cho sự thống kê ion hoá, sự thu hồi dòng điện tiếp đất, các dạng khác nhau của điện áp tức thời bị dồn nén và dâng tràn.

TS. Vũ Đăng Quang

Ủy viên Ban Chấp hành Hội VinaLAB

Nguyên Trưởng phòng Đo lường Điện - Viện Đo lường Việt Nam

Tin bài khác