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

Bảo vệ chống sét và phát kiến mới của hệ thống chống sét (Kỳ 5)

30/03/2016

A-BẢO VỆ CHỐNG SÉT

TS. Vũ Đăng Quang

Ủy viên Ban Chấp hành Hội VinaLAB

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

14. Hệ thống dàn trải mạng tiêu sét

Sét là quá trình trung hoà điện thế giữa tâm đám mây và đất. Mọi hệ thống tiêu sét phải thiết lập sao cho quá trình này diễn ra một cách chậm chạp và liên tục. Hệ thống mạng tiêu sét  đã được thiết kế để vừa đạt được cả 2 chức năng là loại trừ sét trong vùng được bảo vệ và cả cho mạng dàn trải của nó. Thành phần của mạng đầu tiên là chi tiết ion hoá . Hệ thống thanh chốt trục quả cầu tản sét và cọc hoá chất điện cực tiếp đất. Một vài chi tiết hoặc tất cả có thể được sử dụng  trong thiết kế cho hệ thống bảo vệ riêng biệt ( xem hình 8)

Ý tưởng mạng tiêu sét của Hãng LEC
Hình 8. Ý tưởng mạng tiêu sét của Hãng LEC

Để loại trừ cơn sét cho một vùng ấn định, hệ thống phải tạo ra điện thế giữa địa điểm được xác lập và đám mây dông sét, làm sao cho điện thế đó không đủ cao để cho cú đánh nằm trong giới hạn của vùng. Đó là việc mà hệ thống bảo vệ phải giải thoát hoặc thoát ra, sự tích nạp điện tạo ra trong vùng có liên quan đến một mức mà ở đó trận sét thực tế không còn (Quá trình tích nạp điện xoay chuyển bất ngờ vì điện trường khoẻ tạo bởi cơn sấm sét và chất lượng cách điện kém của bầu không gian ở giữa).

Các  nhà khoa học về không gian đã phát hiện ra rằng rất nhiều năng lượng của cơn sấm sét bị tiêu tán qua quá trình gọi là tiêu tán tự nhiên, là sự ion hoá tạo ra bởi cây cối, đồng cỏ và những giới tự nhiên đơn giản khác hay những công trình mũi nhọn có đất bao quanh do con người làm ra và phơi bày trong trường tĩnh điện do cơn sấm sét tạo ra. Ví dụ: một cơn sấm sét trên đại dương sẽ tạo ra nhiều sét hơn so với cùng với cơn như thế xảy ra trên đất liền, vì sự tiêu tán tự nhiên trên mặt đất sẽ làm suy yếu đi năng lượng của cơn sấm sét. Bởi vậy nên càng nhiều điểm ion hoá thì đơn giản chỉ là thêm nhiều phương sách tiêu tán hiệu quả hơn,  nhân đôi tính hiệu suất của tự nhiên .

Điểm đặc biệt của hiện tượng phóng điện đã được xác định trên 100 năm trước. Đã tìm thấy một điểm mũi nhọn được bao phủ trong trường tĩnh điện mà ở đó có điện thế cao vượt lên trên 10.000V truyền sự tích nạp điện bởi diễn biến ion hoá cho những phân tử khí liền kề .

Hệ thống mạng tiêu sét được hình thành trên cơ sở ứng dụng đặc điểm chính của hiện tượng phóng điện như là một quá trình tích nạp điện được truyền tải cơ học từ vị trí được bảo vệ đến bầu khí quyển bao quanh. Trường tĩnh điện tạo ra bởi cơn sấm sét sẽ lôi kéo sự tích nạp điện ra khỏi vị trí được bảo vệ, rời khỏi nơi có điện thế thấp hơn so với bầu khí quyển bao quanh nó. ( xem hình 9)

Điểm phóng điện được mô phỏng như bước truyền cơ học
Hình 9. Điểm phóng điện được mô phỏng như bước truyền cơ học

Một hiện tượng thứ hai bổ sung cho chức năng bảo vệ được trang bị thêm là sự hiện diện của “ khoảng không gian tích nạp điện”. Sự tích nạp điện này được mở rộng giữa vị trí được  bảo vệ và nơi cơn sấm sét hình thành và các hình dạng của nó có thể được coi như là một lồng Faraday. Các phân tử không khí ion hoá được hình thành bởi quá trình phóng điện bị kéo lên trên, nơi mà chúng bị kéo chậm lại và hướng tới sự hình thành một đám mây của các phân tử khí ion hoá ( xem hình 10).

Khoảng không gian tích nạp điện|
Hình 10. Khoảng không gian tích nạp điện

Kỳ sau: Hệ thống tiếp đất; cốt lõi quả cầu của hệ thống tiêu sét; điện áp tức thời vượt ngưỡng chặn; bảo vệ đường dây truyền tải điện; lời kết luận cho chuyên mục.

15. Bộ phận ion hoá

Đây là một thiết bị bao gồm nhiều thành phần, nó được thiết kế để làm tăng hiệu quả cho quá trình ion hoá từ đồng thời nhiều điểm. Khi trường tĩnh điện tăng lên, một điểm đơn lẻ sẽ tạo ra các dòng và kích hoạt một cơn sét. Ngược lại, nếu có nhiều điểm ion hoá sẽ bắt đầu quá trình ion hoá ở nơi có điện áp cao, nhưng khi điện áp tăng lên thì dòng điện ion hoá sẽ tăng theo hàm số mũ. Vì những ion này lan truyền trên một vùng rộng lớn, không có những dòng được phát ra. Trong trường hợp tột đỉnh, một đám mây dạ quang được hình thành, gây ra trong một khoảnh khắc tức thời ánh sáng rực rỡ xung quanh mạng và dòng điện đang chạy bất ngờ nổ tung .

Ion hoá hội tụ rất nhạy cảm lên đến con số của các thông số được phác hoạ, một vài các con số đó có thể đưa vào một công thức, số khác thì không thể. Các hệ số này bao gồm, kích cỡ, hình dạng, độ cao, điểm nhọn, điểm nhọn cao trên bề mặt mạng, khoảng cách các điểm, phạm vi nằm trong tầm ảnh hưởng của tốc độ gió, cộng với những đặc tính khác liên quan đến môi trường xung quanh. Như vậy, những thiết kế hệ thống  hiệu quả giữ nguyên nghĩa như một công trình nghệ thuật cũng như khoa học.