Bảo vệ chống sét sử dụng thiết bị hãng INDELEC pot

Bảo vệ chống sét sử
dụng thiết bị hãng
INDELEC
Chương 1:
DẪN NHẬP
I. ĐẶT VẤN ĐỀ :
Con người xa xưa sợ sấm Sét, nó được xem là cơn giận của
thần linh. Mãi đến thế kỷ XIIX, Sét mới được xem xét như là
một hiện tượng thiên nhiên bằng các phương pháp khoa học đã
tìm ra bản chất điện của nó.
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và
đất, hay giữa các đám mây mang điện tích trái dấu. Sét xuất
hiện ngẫu nhiên và giải phóng một năng lượng rất lớn. Nó luôn
đe dọa tính mạng con người; phá hoại tài sản. Trong khung
cảnh rất nhiều công trình và thiết bò hiện đại, một tia Sét không
lường trước chỉ trong vài phần triệu giây, có thể gây nên những
hư hỏng vật chất lớn lao và các thiệt hại khủng khiếp. Nó có thể
gây, làm hư hỏng các hệ thống điện, điện thoại, máy tính và
đồng thời gây nên thiệt hại về doanh thu đáng kể do việc sản
xuất hoặc cung ứng dòch vụ bò ngưng trệ
Do vậy, bảo vệ chống Sét trực tiếp cho công trình và
chống Sét lan truyền cho thiết bò của các công trình là yêu cầu
bức thiết. Nhiều thiết bò chống Sét của các chuyên gia khoa học
đã lần lượt ra đời :
Năm 1752 : Benjamin Franklin khám phá ra kim thu Sét.
Chứng minh rõ tính chất điện của Sét.
Năm 1880 : Một nhà vật lý người Bỉ, Mell Seul nhận ra
việc bảovệ các lâu đài bằng hợp lại các thanh kim loại trên mái

bằng, hay mái nhọn với nhiều dây nối đất, bảo vệ lưới.
Năm 1914 : Thể nghiệm khả quan về kim chống Sét đơn
giản của Hongrois Ziliard và Francais Dozere.
Những thiết bò chống Sét cổ điển nêu trên phần nào đó đã
hạn chế những tác hại do Sét gây ra, tuy vậy mức độ an toàn tin
cậy và tính thẩm mỹ khi lắp đặt các thiết bò này cho các công
trình còn ở mức hạn chế.
Năm 1986 : Các nhà khoa học - chuyên về lónh vực chống
Sét đã không ngừng áp dụng những tìm tòi hiểu biết rõ hơn hiện
tượng vật lý của Sét, mở ra một thời kỳ mới
dùng việc bố trí các điện cực phát tăng cường ion hóa mà tất cả
các nguồn năng lượng là tự động.
Có nhiều loại thiết bò chống Sét của nhiều hãng khác nhau.
Một trong những thiết bò chống Sét mới nhất hiện nay đã đăng
ký bản quyền trên toàn thế giới là kim thu Sét PREVECTRON,
một sản phẩm của hãng INDELEC (Pháp).
PREVECTRON là một thiết bò thu Sét tạo tia tiên đạo, với
thiết bò tự động kích phóng điện tích; hoạt động tin cậy đảm bảo
cho một vùng bảo vệ rộng. Do đó để bảo vệ chống sét, giảm tác
hại của sét gây ra ta phải tính vùng tập trung tương đương và lựa
chọn cấp bảo vệ thích hợp.
Đề tài :”BẢO VỆ CHỐNG SÉT SỬ DỤNG THIẾT BỊ
HÃNG INDELEC” .Đây là đề tài thiết kế chống sét sử dụng
thiết bò thu sét tạo tia tiên đạo hiện đại nhất cuả Pháp –
PREVECTRON - INDELEC và dùng phần mềm MATLAB để
tính toán lựa chọn cấp bảo vệ.
II. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ :
Đây là đề tài hoàn toàn mới mẻ, người thực hiện đã cố
gắng tìm tòi học hỏi tiếp thu những công nghệ và thông tin tiến
bộ nhất của nước Pháp- một nước đang chiếm vò trí hàng đầu

trong lónh vực chống sét cùng với việc sử dụng phần mềm
MATLAB để tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho công trình.
Với thời gian thực hiện đề tài rất ngắn chỉ trong vòng hai
tháng, điều kiện làm việc còn nhiều khó khăn, cho nên tài liệu
thu thập để tham khảo không nhiều, kinh nghiệm thực tế còn ít
ỏi, tập đồ án này chỉ nghiên cứu vấn đề ở mức độ sau:
 Lý thuyết chống sét.
 Giới thiệu phần mềm MATLAB .
 Tính tóan chống sét cho một công trình cụ thể.
III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :
Lónh hội những kiến thức khoa học mới mẻ, tiến bộ trên
thế giới được xem như là điều động viên kích động năng lực
khám phá, tìm hiểu của giới trẻ ngày nay, nhất là các tầng lớp
sinh viên, công nhân kỹ thuật, các kỹ sư mới ra trường
Tập đồ án này là một nỗ lực nhằm đáp ứng phần nào yêu
cần nêu trên; mà mục tiêu trước mắt là giúp cho bản thân và các
đồng nghiệp tiếp cận thêm với nền kỹ thuật chống Sét hiện đại
của Pháp và sử dụng phần mềm MATLAB để tính chọn cấp bảo
vệ cho công trình; mục tiêu xa hơn là áp dụng vào đời sống thực
tiển để tính chọn cấp bảo vệ cho công trình và các toà nhà cao
tầng
Tuy nhiên, đề tài này còn ở mức thô sơ và mang tính chủ
quan, chưa nghiên cứu vấn đề một cách hoàn thiện; ngoài ra
phần mềm MATLAB này còn rất mới mẻ đối với người nghiên
cứu, chỉ được học rất ít trong chương trình, do đó chưa đạt được
mức độ hoàn hảo. Hy vọng rằng trong tương lai, chúng ta sẽ tìm
ra được giải pháp chống Sét hiện đại hơn, đảm bảo an toàn cho
ngøi và thiết bò.
IV. THỂ THỨC NGHIÊN CỨU :
Trước hết người thực hiện đi thu thập và khảo sát tất cả

những tài liệu có liên quan về lý thuyết chống Sét của Pháp.
Trên cơ sở đó, người nghiên cứu biên soạn lại toàn bộ lý thuyết
chống Sét theo trình tự hệ thống và cách sử dụng phần mềm
MATLAB để tính vùng tập trung tương đương, lựa chọn cấp bảo
vệ.
Khi đã hội đủ các giải pháp tiêu chuẩn, người nghiên cứu
tiến hành tính toán thiết kế chống Sét cụ thể cho một công trình
nhằm kiểm tra mối liên hệ giữa lý thuyết với phần thực hành.
Đề tài được thực hiện theo kế hoạch phân bố thời gian như
sau:
- Tuần 1 : Chọn đề tài
- Tuần 2 và tuần 3 : Soạn đề cương
- Tuần 4 : Thu thập dữ kiện
- Tuần 5 : Xử lý dữ kiện
- Tuần 6 đến tuần 7 : Viết nháp và sửa chữa
- Tuần 8 và tuần 9 : Viết và trình bày bảng chính
- Tuần 10 : Thời gian dự trữ.
V.PHÂN TÍCH CÔNG TRÌNH LIÊN HỆ :
Công trình liên hệ với đề tài: Xây dựng phương án chống
Sét cho các công trình thông tin trên mạng viễn thông Việt
Nam.
Chủ đề tài : Nguyễn Văn Dũng
Cộng tác viên : Đỗ Minh
Lê Huy Tònh
Nguyễn Thò Tâm
Nguyễn Minh Tuấn
Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam - Viện Khoa
học kỹ thuật Bưu điện, Hà Nội, 1996.
A- PHẦN TÓM TẮT :
Đề tài này được viết bao gồm 4 phần:

 Phần I : Hiện trạng trang bò và tình trạng hư hỏng do Sét
gây ra đối với các công trình thông tin trên mạng viễn
thông Việt Nam.
 Phần II : Xây dựng phương án chống Sét.
 Phần III : Mô hình chống Sét tại một trạm liên hợp.
 Phần IV : Phương án lựa chọn các phần tử bảo vệ.
B- ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI :
* Ưu điểm :
Các tác giả viết đề tài này đã hệ thống hóa toàn bộ những
kiến thức cơ bản có liên quan về lónh vực chống Sét theo một hệ
thống logic.
 Đề tài phi hợp lý với quy trình kế hoạch chống Sét của nước
ta hiện nay.
 Đề tài được sử dụng cho đối tượng đang tìm hiểu nghiên cứu
về chống Sét nhất là các sinh viên thuộc các trường kỹ thuật,
các kỹ sư, công nhân kỹ thuật
* Hạn chế :
Tác giả viết đề tài này mang nặng tính chủ quan. Hầu như
không nói đến tên tài liệu tham khảo nào, kể cả tài liệu ngoài
nước để cho người đọc có thể tham khảo mở rộng thêm kiến
thức của mình.
C- PHẦN LIÊN HỆ :
Người nghiên cứu đã sử dụng một số bảng tra cứu trong đề
tài này như:
Bảng số 3:”Số ngày dông trung bình trong năm ở một số
đòa phương của Việt Nam”.
Bảng số 4, “ Giá trò điện trở suất của một số loại đất”.

Chương 2: XÁC ĐỊNH TỪ NGỮ
1. Phóng điện Sét :

Là sự phóng điện trong khí quyển giữa đám mây với đất,
bao gồm một hay nhiều xung dòng (trong trường hợp phóng điện
lặp lại).
2. Sét :
Là sự phóng điện Sét từ đám mây với đất, cường độ dòng
Sét lên đến hàng trăm KA.
3. Điểm Sét :
Là điểm nằm trên mặt đất bò phóng điện Sét, có thể là một
điểm trên công trình hoặc tiếng thu Sét
4. Vùng bảo vệ của hệ thống chống Sét :
Là vùng mà nếu bò phóng điện Sét thì điểm bò Sét đánh sẽ
là kim thu Sét.
5. Mậät độ phóng điện Sét Ng :
Là số lần phóng điện Sét trong một năm trên một Km
2
.
Một lần phóng điện Sét thông thường có vài lần phóng điện lặp
lại.
6. Hệ thống bảo vệ chống Sét (LPS):
Là hệ thống đầy đủ được lắp đặt trên công trình hay trong
một khu vực rộng để bảo vệ chống Sét. Hệ thống này bao gồm
các thiết bò đặt bên ngoài và bên trong công trình (nếu cần
thiết).
7. Lắp đặt hệ thống bảo vệ chống Sét bên ngoài (ELPI) :
Hệ thống này bao gồm các đầu thu Sét, một hoặc nhiều
dây dẫn Sét, một hay nhiều điểm tiếp đất.
8. Lắp đặt hệ thống bảo vệ chống Sét bên trong (ILPI) :
Hệ thống này bao gồm tất cả các thiết bò nhằm giảm thêm
các ảnh hưởng điện từ gây bởi dòng Sét.
9. Thiết bò dẫn Sét tạo tia tiên đạo (ESE):

Là loại đầu thu Sét bao gồm một kim thu Sét cùng với một
loại thiết bò đặc biệt có khả năng tạo ra một đường dẫn Sét chủ
động về phía trên nhanh và cao hơn các kim loại thông thường.
10. Quá trình phát ra đường dẫn Sét :
Là hiện tượng vật lý giữa sự khởi đầu của hiệu ứng Corona
đầu tiên và sự lan truyền một đường dẫn Sét về phía trên.
11. Độ lợi về thời gian tạo tia tiên đạo (T) :
Đại lượng T là độ lợi về thời gian tạo đường dẫn Sét chủ
động về phía trên của đầu thu Sét loại tia tiên đạo so với các
loại kim thu Sét thông thường ở trong cùng một điều kiện.
12. Các thành phần tự nhiên :
Đó là những cấu trúc nằm bên ngoài hoặc bên trong công
trình hay nằm sâu trong tường (cốt thép của bê tông, khung nhà
thép ) mà có thể dùng thay thế một phần hay tất cả dây dẫn
Sét hay chỉ là phần dẫn Sét bổ sung.
13. Thanh nối cân bằng thế :
Là những thanh kim loại dùng để nối tất cả các thành phần
kim loại tiếp xúc với đất nằm trong công trình, các vỏ máy, vỏ
cáp thông tin, điện lực với hệ thống chống Sét.
14. Dây dẫn cân bằng thế :
Là những dây dẫn dùng để nối cân bằng thế.
15. Sự phóng điện nguy hiểm :
Là sự phóng điện phát sinh dòng Sét.
16. Khoảng cách an toàn :
Là khoảng cách tối thiểu mà không xảy ra sự phóng điện
nguy hiểm.
17. Cấu trúc chòu lực :
Cấu trúc thép dùng trong nhà xưởng nếu có điện trở nhỏ
hơn 0,01 Ohm thì có thể dùng thay thế dây dẫn Sét.
18. Dây dẫn Sét :

Là một phần của hệ thống chống Sét dùng để dẫn dòng
Sét vào đất qua một hệ thống nối đất.
19. Điểm kiểm tra/đầu cách ly :
Đầu cách ly là một thiết bò có khả năng cách ly để kiểm
tra hệ thống nối đất tại điểm kiểm tra.
20. Điện cực đất :
Là một hàng, một nhóm các điện cực của hệ thống nối đất
mà tiếp xúc trực tiếp với đất và có tác dụng tản dòng Sét vào
đất.
21. Hệ thống nối đất :
Là một hoặc nhóm các vật dẫn được chôn sâu trong đất
nhằm tản dòng Sét vào đất.
22. Điện trở của hệ thống nối đất :
Là điện trở giữa điểm kiểm tra của hệ thống nối đất và
đất.
23. Thiết bò chống quá điện áp xung :
Là thiết bò giới hạn sự quá điện áp xung gây bởi dòng Sét.
24. Quá điện áp quá độ do phóng điện trong khí quyển :
Sự quá điện áp này chỉ tồn tại trong vài ms, dao động biên
độ hoặc không dao động, thường xảy ra trong môi trường ẩm
ướt cao.
25. Cấp bảo vệ :
Là mức độ bảo vệ của hệ thống chống Sét đối với công
trình.
* Ghi chú : Khái niệm cấp bảo vệ không áp dụng cho các
loại chống Sét van.
26. Vùng tập trung tương đương Ac :
Là diện tích mặt phẳng trên mặt đất có khả năng bò số lần
Sét đánh giống như công trình ở cùng một điều kiện.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG 1
Chương 3:
CƠ SỞ LÝ LUẬN
Việc quyết đònh thiết kế hệ thống bảo vệ chống Sét cho các
công trình đòi hỏi phải dựa vào hai yếu tố sau: đó là khả năng
Sét tại vùng đó và tác hại của Sét đối với công trình.
Hiện tượng Sét là hiện tượng thiên nhiên, do đó không thể
đảm bảo độ an toàn tuyệt đối cho các cấu trúc cần bảo vệ. Tuy
nhiên, nếu một hệ thống bảo vệ chống Sét được thiết kế và lắp
đặt đúng theo một tiêu chuẩn nào đó, sẽ đảm bảo độ an toàn cao
nhất cho các công trình, giảm đến mức thấp nhất tác hại của Sét.
Khi đưa ra giải pháp phòng chống Sét bất kỳ một chuyên
gia của một quốc gia nào cũng phải thông qua việc nghiên cứu,
tìm hiểu rõ bản chất, hiện tượng vật lý, nguồn gốc xuất hiện của
Sét; và các thông số của Sét như biên độ dòng Sét, thời gian đầu
sóng, độ dốc dòng điện Sét, độ dài dòng điện Sét, xác suất xuất
hiện biên độ và độ dốc dòng điện Sét, cũng như các tác hại do
Sét đánh trực tiếp hay do sự lan truyền sóng điện từ gây bởi dòng
Sét. Từ đó đưa ra các biện pháp phòng chống có hiệu quả.
Thiết bò hỗ trợ cho việc phòng chống Sét lại là những trang
thiết bò cơ bản chính yếu cho một hệ thống chống Sét của khu
vực, công trình cần bảo vệ. Các thiết bò này được các chuyên gia
về lónh vực chống Sét sáng tạo ra, cần thiết phải đảm bảo độ tin
cậy an toàn, bền vững khi có hiện tượng dòng Sét xảy ra. Như
vậy các thiết bò này phải có những ưu điểm nổi bật riêng về cấu
tạo, chức năng hoạt động cũng như vấn đề thẩm mỹ khi lắp đặt
chúng.
Có thể so sánh các thiết bò chống Sét cổ điển với thiết bò
chống Sét hiện đại ngày nay; và nhận thấy rằng, các hệ thống

chống Sét cổ điển mặc dù hạn chế được phần nào tác hại do Sét
gây ra nhưng vẫn còn ở mức độ hạn chế. Cụ thể, thực tế cho thấy
phương pháp chống Sét theo kiểu Flanklin không tin cậy lắm.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG 2
Rất nhiều các trường hợp chứng minh sự không tin cậy của kim
thu Sét kiểu Franklin trong đó Sét không đánh vào cột mà đánh
ngay bên cạnh. Một trong các lý do là khi tính vùng bảo vệ
chống Sét phương pháp Franklin chỉ chú ý đến độ cao của thiết
bò thu Sét mà không kể đến ảnh hưởng của biên độ, tần suất xuất
hiện dòng Sét, cũng như điều kiện khí tượng khu vực. Mặt khác
khi lắp đặt hệ thống chống Sét theo kiểu Franklin phải cần nhiều
kim thu Sét trên các độ cao của công trình và nhiều hệ thống dây
dẫn Sét chằng chòt gây mất thẩm mỹ và không đảm bảo độ an
toàn.
Trong những năm gần đây, cơ chế Sét đã được nghiên cứu
hiểu biết tốt hơn, nhiều phát minh ra những thiết bò bảo vệ có
hiệu quả.
Nước Pháp một trong những quốc gia chiếm vò trí hàng
đầu trong lónh vực chốùng sét hiện đại. Thiết bò chống sét của
INDELEC được khám phá, thành lập năm 1955, mỡ đầu một kỷ
nguyên mới, đăng ký bản quyền trên toàn thế giới về kỷ thuật
chống sét bằng kim thu sét tạo tia tiên đạo PREVECTRON. Kết
quả thử nghiệm kim PREVECTRON tại hiện trường trong những
năm 1993-1995 tại Plorida Mỹ thu thập nhiều kết quả sau:
 Thời gian phát triển tia tiên đạo hướng lên của kim thu sét
PREVECTRON sớm hơn so với kim thu sét đơn giản Franklin
trong cùng điều kiện sét thực .
 Hoạt động hiệu qủa của PREVECTRON dựa vào hệ thống
kích dùng độ dốc của điện trường, khi nó đạt giới hạn thì cho

lệnh khởi động phóng tia tiên đạo hướng lên.
 Chòu đựng được ngay cả đối với những cú sét có 8 lần phóng
điện mỗi lần 10KA. Phương pháp này cho phép kiểm tra độ
bền cơ khí, điện kháng, ảnh hưởng hiệu ứng điện động, cảm
ứng điện ra xung quanh.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG 3
Ngoài các thiết bò chống sét trực tiếp như kim thu sét, dây
thoát sét, hệ thống thiết bò nối đất. Các thiết bò sau đây không
thể thiếu được trong một hệ thống bảo vệ chống sét hoàn hảo.
* Máy đếm sét được thiết kế để đếm và trình bày thông số
những cú sét thật sự xảy ra cho một kiến trúc công trình.
* Thiết bò chống sét lan truyền được thực hiện theo
nguyên tắc chống quá điện áp bậc thang. Sóng quá điện áp có
dạng xung gia tăng đột ngột ( do sét hay do các thao tác đóng cắt
trên lưới), do đó có khả năng gây hư hỏng các thiết bò điện đặc
biệt là các thiết bò điện tử nhạy cảm.
Năng lượng trong một sóng dao động như vậy có thể giảm
xuống nhờ 2 lớp cắt sóng và lọc sóng.
*Lớp cắt sóng năng lực cao đặt ở tuyến đầu làm giảm phần
lớn năng lượng của sóng.
*Điện áp dư sau khi qua lớp thứ nhất sẽ được giảm đến
mức cho phép của thiết bò phía sau nhờ lớp lọc sóng dùng thiết bò
biến trở.
Do các thiết bò bảo vệ chốùng sét trực tiếp và chốùng sét lan
truyền luôn được cải thiện hàng năm. Do đó cũng quan trọng
trong việc cải thiện các dự báo theo các tiêu chuẩn và quy đònh
quốc tế; nhằm cung cấp thông tin chính xác cho các nhà thiết kế
hệ thống chống sét cho các công trình và các khu vực công cộng.
Các tiêu chuẩn này phải đề ra các quy đònh và khái niệm chung

bao gồm phạm vi áp dụng và đối tượng cần bảo vệ, sự lắp đặt hệ
thống chống sét nằm bên ngoài công trình được thực hiện như
thế nào. Nói chung tất cả vật liệu, kích thước, kiểu mã của các
thiết bò phục vụ cho công việc thiết kế hệ thống chốùng sét phải
được tính toán, tra cứu, chọn lựa đúng theo tiêu chuẩn an toàn
của quốc gia đó phát hành.
Dùng phần mềm MATLAB nhập vào các thông số cần thiết
để tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho công trình, mật độ Sét hằng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG 4
năm trong vùng diện tích tập trung tương đương Ac của công
trình cần được bảo vệ sẽ giúp xác đònh sự có cần thiết phải bảo
vệ cho công trình hay không.
Trong giai đoạn thiết kế thi công chống sét cho công trình,
nhà máy cụ thể dùng thiết bò của INDELEC và sử dụng phần
mềm MATLAB cần phải đặc biệt chú ý các vấn đề sau:
 Xác đònh vò trí của tất cả các thành phần trong hệ thống chốùng
sét như kích thước của công trình, vò trí đòa hình, đòa chất của
công trình (nằm đơn độc trên đồi cao,nằm cạnh các công trình
khác cao hơn hay thấp hơn ).
 Tầm quan trọng của những dòch vụ trong công trình, có người
thường xuyên hay không, vật liệu loại gì, có giá trò hay không,
có gây ảnh hưởng đối với môi trường không.
 Xác đònh những điểm dể bò sét đánh nhất.
 Hình dạng và độ dốc của mái, loại mái, tường và những cấu
trúc kim loại khác như các bồn nước, bồn chứa xăng dầu, bơm
nước tháp angten.
 Xây dựng phương án chống sét trực tiếp và chống sét lan
truyền cho công trình bằng cách so sánh kinh tế kỹ thuật giữa
các phương án với nhau để tiến hành chọn một phương án

thích hợp.
 Tính toán lựa chọn cấp bảo vệ cho các bộ phận khu vực có
khả năng sét đánh vào, dùng phần mềm MATLAB để mô
phỏng, từ đó tính vùng bảo vệ cho công trình.
 Chọn thiết bò và lắp đặt hệ thống chống sét cho công trình
theo tiêu chuẩn an toàn quốc gia PHÁP (NFC 17 –102
7/1995).
 Việc lựa chọn các phần tử bảo vệ phải đảm bảo các tiêu
chuẩn, độ tin cậy đảm bảo tuổi thọ và khả năng làm việc
trong môi trường. Ngoài chỉ tiêu kỹ thuật các phần tử bảo vệ
được lựa chọn còn phải bảo đảm tính kinh tế, tùy
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRANG 5
thuộc vào hoàn cảnh kinh tế của đòa phương, tầm quan trọng
của công trình cần bảo vệ mà tiến hành đầu tư trang thiết bò
cho thỏa đáng.
Chương 4:
SÉT VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG
SÉT
I. SÉT :
Sự hình thành sét
:
Sét là một dạng phóng điện tia lửa
trong không khí với khoảng cách rất lớn.
Quá trình phóng điện có thể xảy ra trong
đám mây giông, giữa các đám mây với
nhau và giữa đám mây với đất. Ở đây ta
chỉ xét sự phóng điện giữa mây và đất.
Hình 1 :
Sự hình thành sét

Có hai loại mây giông :
+ Giông nhiệt: Hình thành từ các luồng khí nóng ẩm bốc
lên do sự đốt nóng của ánh nắng mặt trời.
+ Giông front: Hình thành do sự gặp nhau của những luồng
không khí nóng ẩm với luồng không khí năïng.
Sau khi đạt độ cao nhất đònh (khoảng vài km trở lên, vùng
nhiệt độ âm) luồng không khí ẩm này bò lạnh đi, hơi nước
ngưng tụ thành những giọt nước li ti hoặc thành các tinh thể
băng và tạo thành các đám mây dông.
Theo kết quả quan trắc từ 80 - 90% các đám mây giông
tích điện tích âm bên dưới.
2. Các giai đoạn phát triển của sét :
a) Giai đoạn phóng tia tiên đạo :
Ban đầu xuất phát từ mây giông một tia tiên đạo sáng mờ,
phát triển thành từng đợt gián đoạn về phía mặt đất, với tốc độ
trung bình khoảng 10
5
- 10
6
m/s. Kênh tiên đạo là một dòng
plasma mật độ điện khoảng 10
13
 10
14
ion/m
3
, một phần điện
tích âm của mây giông tràn vào kênh và phân bố tương đối đều
dọc theo chiều dài của nó.
Thời gian phát triển của tia tiên đạo mỗi đợt kéo dài trung

bình khoảng 1
s.
Thời gian tạm ngưng phát triển giữa 2 đợt khoảng 30 -
90
s.
Đường đi của tia tiên đạo trong thời gian này không phụ
thuộc vào tình trạng mặt đất và các vật trên mặt đất, do đó nó
gần như hướng thẳng về phía mặt đất. Cho đến khi tia tiên đạo
đạt đến độ cao đònh hướng thì mới bò ảnh hưởng bởi các vùng
điện tích tập trung dưới mặt đất.
b) Giai đoạn hình thành khu vực ion hóa :
Dưới tác dụng của điện trường tạo nên bởi điện tích của
mây giông và điện tích trong kênh tiên đạo, sẽ có sự tập trung
điện tích trái dấu trên vùng mặt đất phía dưới đám mây giông.
Nếu vùng đất phía dưới có điện dẫn đồng nhất thì nơi điện tích
tập trung sẽ nằm trực tiếp dưới kênh tiên đạo, nếu vùng đất phía
dưới có điện dẫn khác nhau thì điện tích chủ yếu tập trung ở
vùng kế cận nơi có điện dẫn cao như vùng quặng kim loại, vùng
đất ẩm, ao hồ, sông ngòi, vùng nước ngầm, kết cấu kim loại các
tòa nhà cao tầng, cột điện, cây cao bò ướt trong mưa chính các
vùng điện tích tập trung này sẽ đònh hướng hướng phát triển của
tia tiên đạo hướng xuống khi nó đạt đến độ cao đònh hướng, tia
tiên đạo sẽ phát triển theo hướng có điện trường lớn nhất. Do đó
các vùng tập trung điện tích sẽ là nơi sét đánh vào.
Ở những vật dẫn có độ cao như các nhà cao tầng, cột
angten các đài phát thì từ đỉnh của nó nơi các diện tích trái dấu
tập trung nhiều cũng sẽ đồng thời xuất hiện dòng tiên đạo phát
triển hướng lên đám mây giông. Chiều dài của kênh tiên đạo từ
dưới lên này tăng theo độ cao của vật dẫn và tạo điều kiện dễ
dàng cho sự đònh hướng của sét vào vật dẫn đó.

Người ta lợi dụng tính chất chọn của sét để bảo vệ chống
sét đánh thẳng cho các công trình bằng cách dùng các thanh kim
loại hay dây thu sét bằng kim loại được nối đất tốt, đặt cao hơn
công trình cần bảo vệ để hướng sét đánh vào đó mà không
phóng vào công trình.
Khi tia tiên đạo hướng xuống gần mặt đất hay tia tiên đạo
hướng lên, thì trong khoảng cách khí ở giữa do cường độ điện
trường tăng cao gây lên ion hóa mãnh liệt, dẫn đến sự hình
thành một dòng plasma có mật độ điện tích cao hơn nhiều so với
mật độ điện tích của tia tiên đạo, điện dẫn của nó tăng lên hàng
trăm lần.
c) Giai đoạn phóng điện ngược :
Do điện dẫn của nó tăng cao như vậy nên điện tích cảm
ứng tràn vào dòng ngược mang điện thế của đất làm cho cường
độ trường đầu dòng tăng lên gây ion hóa mãnh liệt và cứ như
vậy dòng plasma điện dẫn cao 10
16
- 10
19
ion/m
3
tiếp tục phát
triển ngược lên trên theo đường dọn sẵn bởi kênh tiên đạo. Đây
là sự phóng điện ngược hay phóng điện chủ yếu. Vì mật độ điện
tích caốt nóng mãnh liệt cho nên tia phóng điện chủ yếu sáng
chói ( đó chính là chớp ).
Tốc độ phát triển của kênh phóng điện ngược vào khoảng
1,5 . 10
7
 1,5.10

8
m/s tức là nhanh gấp trên trăm lần tốc độ
phát triển của kênh tiên đạo. Khi kênh phóng điện chủ yếu lên
tới đám mây thì số điện tích còn lại của đám mây sẽ theo kênh
phóng điện chạy xuống đất và tạo nên dòng điện có trò số nhất
đònh.
Kết quả quan trắc cho thấy rằng: phóng điện sét thường
xảy ra nhiều lần kế tiếp nhau trung bình là 3 lần. Các lần phóng
điện sau có dòng tiên đạo phát triển liên tục ( không phải từng
đợt như lần đầu ), không phân nhánh và theo đúng qũy đạo của
lần đầu nhưng với tốc độ cao hơn ( 2. 10
6
m/s). Điều này được
giải thích: đám mây giông có thể có nhiều trung tâm điện tích
khác nhau hình thành do các dòng không khí xoáy trong mây.
Lần phóng điện đầu tiên dó nhiên sẽ xảy ra giữa đất và trung
tâm điện tích có cường độ điện trường cao nhất. Trong giai đoạn
phóng điện tiên đạo thì hiệu điện thế giữa các trung tâm này vơí
các trung tâm khác không thay đổi và ít có ảnh hưởng qua lại.
Nhưng khi kênh phóng điện chủ yếu đã lên đến mây thì trung
tâm điện tích đầu tiên của đám mây thực tế mang điện thế của
đất, điều này làm cho hiệu thế giữa trung tâm điện tích đã
phóng tới trung tâm điện thế lân cận tăng lên và có thể dẫn đến
phóng điện giữa chúng với nhau. Trong khi đó thì kênh phóng
điện cũ vẫn còn một điện dẫn nhất đònh do sự khử ion chưa hoàn
toàn, nên phóng điện tiên đạo lần sau theo đúng quỹ đạo đó,
liên tục và với tốc độ lớn hơn lần đầu.
Ismax
0.5Ismax
i

t
t
ds
t
s
Is
Hình 2: Các giai đoạn phóng điện sét và biến
thiên của dòng điện sét theo thời gian.
a – Giai đoạn phóng điện tiên đạo.
b – Tiên đạo đến gần mặt đất hình thành khu vực ion
hóa mãnh liệt.
c – Giai đoạn phóng điện ngược hay phóng điện chủ
yếu.
d – Phóng điện chủ yếu kết thúc.
3. Các thông số sét :
Khi tính toán bảo vệ chống sét
thông số chính cần chú ý là dòng
điện sét có phạm vi giới hạn rất
rộng, biên độ dòng sét có thể lên
đến 200-300 KA. Tuy nhiên phần
lớn trường hợp gặp sét đánh ở trò số
50 KA, sét có dòng điện từ 100 KA
trở lên rất hiếm xảy ra. Do đó trong
tính toán thường lấy dòng điện sét
bằng 50 KA.
Dòng điện sét có dạng một sóng xung. Thường trong
khoảng vài ba micro giây dòng điện tăng nhanh đến trò số cực
đại tạo thành phần đầu sóng, sau đó giảm chậm trong khoảng 20
- 100
s tạo nên phần đuôi sóng.

Các thông số chủ yếu :
 Biên độ dòng sét : là giá trò lớn nhất của dòng điện sét.
 Thời gian đầu sóng (t
ds
) : là thời gian dòng sét tăng từ 0
đến giá trò cực đại.
 Độ dốc dòng điện sét : a = di
s
/dt
 Độ dài dòng điện sét (t
s
) : là thời gian từ đầu dòng điện
sét đến khi dòng điện giảm bằng 1/2 biên độ.
a) Biên độ dòng sét và xác suất xuất hiện :
Dòng điện sét có trò số lớn nhất vào lúc kênh phóng điện
chủ yếu đến trung tâm điện tích của đám mây giông.
Để đo biên độ dòng sét người ta dùng rộng rãi hệ thống
điện thiết bò ghi từ.
Xác suất xuất hiện dòng sét có thể tính gần đúng theo
công thức :
 Cho vùng đồng bằng : V
I
= e
-Is/26
= 10
-is/60
 Cho vùng núi cao : V
I
= 10
-Is/30

b) Độ dốc đầu sóng dòng điện sét (a) và xác suất xuất hiện :
Để đo độ dốc dòng điện sét người ta thường dùng một
khung bằng dây dẫn nối vào một hoa điện kế.
Xác suất xuất hiện độ dốc có thể tính theo:
+ Cho vùng đồng bằng : V
a
= e
-a/15,7
= 10
-a/36
+ Cho vùng núi cao : V
a
= 10
-a/18
c) Cường độ hoạt động của sét :
Cường độ hoạt động của sét được biểu thò bằng số ngày
trung bình có dông sét hàng năm hoặc bằng tổng số giờ trung
bình có dông sét hàng năm.
Số lần sét đánh trong một năm vào công trình :
( W+3h
x
)(L+3h
x
)n
N =

10
6
trong đó :
W:chiều rộng của công trình

L:chiều dài của công trình
h
x
:chiều cao tính toán của công trình
n:số lần sét đánh trung bình trên 1km
2
trong năm
xảy ra ở đòa phương
Mật độ của sét là số lần sét đánh trung bình trên một đơn
vò diện tích mặt đất (1km
2
) trong một ngày sét.
Cường độ sét cũng như mật độ sét thay đổi theo vùng lãnh
thổ.