ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chương 1
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

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.

ii
t
t
ds
t
s
Is
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
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 µs 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

-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 :
TRANG 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
( 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.
4. Các tác hại do sét :

• Hiệu quả của hệ thống nối đất.
1. Chống sét đánh trực tiếp :
Có hai loại bảo vệ chính trong việc chống sét đánh trực tiếp:
• Thanh chống sét (thanh đơn giản hay thanh với thiết bò kích).
• Đai và lưới thu sét.
A. Chống sét kim :
Một hệ thống chống sét dùng kim gồm :
♦ Kim thu sét gắn trên đỉnh của một cột nâng đặt trên đỉnh cao nhất của tòa nhà
được bảo vệ.
♦ Một hay hai dây dẫn xuống nối từ kim xuống đất.
♦ Một hay hai hệ thống nối đất để tản dòng điện sét vào đất.
a. Kim Franklin (kim đơn giản) :
Có phạm vi bảo vệ nhỏ, hình dáng bên ngoài không hấp dẫn, khó khăn và
tốn nhiều thời gian để đặt trang thiết bò, ít tin tưởng trong vận hành, mức độ hiệu
quả không rõ rệt, khá đắt tiền.
b. Kim với thiết bò kích :
Có nhiều loại của nhiều hãng khác nhau, trong phạm vi đề tài này chỉ đề
cập đến kim PREVECTRON một sản phẩm của hãng INDELEC (Pháp).
PREVECTRON là một thiết bò thu sét tạo tia tiên đạo, với một thiết bò tự động kích
phóng điện tích. Nó được dùng khi đòi hỏi một vùng bảo vệ rộng.
B. Đai và lưới chống sét :
Hệ thống bảo vệ này được thành lập từ một mạng lưới kim nhỏ (30 - 50cm)
và các dây dẫn dọc hay ngang được nối với một số điện cực đất. Hệ thống này chỉ
bảo vệ khép kín cho một tòa nhà.
2. Chống ảnh hưởng của sét lan truyền :
Để chống ảnh hưởng lan truyền từ dây điện lực hay thông tin, người ta lắp đặt
một hệ thống cắt và lọc sét trước khi các đường dây này đi vào công trình.
TRANG 15
ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP
TRANG 16

công trình thông thường ( cao ốc, nhà máy...) có độ cao nhỏ hơn 60m và các khu
vực rộng dùng loại dẫn sét tạo tia tiên đạo. Tiêu chuẩn này đề cập vấn đề bảo vệ
chống lại tác hại điện gây bởi dòng sét khi đi qua hệ thống chống sét.
* Ghi chú :
TRANG 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Tiêu chuẩn này không đề cập đến vấn đề bảo vệ các thiết bò điện, điện tử
chống lại hiện tượng quá điện áp xung trên nguồn điện dẫn vào các công trình.
2. Có một số tiêu chuẩn khác để đề cập việc bảo vệ chống sét dùng các loại kim
thu sét thông thường, đai hoặc lưới thu sét. Ngoài ra một số ngành như xây
dựng, dòch vụ công cộng, cứu hỏa cũng có một số quy đònh đặc thù của ngành
mình.
b. Nội dung chủ yếu :
Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin và những cơ sở khoa học để thiết kế, lắp
đặt, kiểm tra và bảo vệ hệ thống chống sét dùng loại dẫn sét tạo tia tiên đạo. Mục
đích của hệ thống chống sét này là bảo vệ an toàn cho người và vật chất một cách
cao nhất.
2. Các tiêu chuẩn tham khảo :
Tiêu chuẩn này ra đời khi bổ sung và chỉnh lý từ các tiêu chuẩn trước đây,
và tại thời điểm xuất bản, tiêu chuẩn này là thời điểm hiện hành.
Các tiêu chuẩn trước đây là:
• NFC 15-100 ( tháng 5/1991)
• NFC 90-120 ( tháng 10/1983)
• NFC 17-100 ( tháng 2/1987)
3. Các thành phần của hệ thống bảo vệ chống sét :
Một hệ thống bảo vệ chống sét bao gồm các thành phần lắp bên ngoài công
trình và nếu cần thiết còn có các thành phần nằm bên trong công trình.
* Các thành phần bên ngoài của một hệ thống chống sét:
• Một hay nhiều đầu thu sét tạo tia tiên đạo .
• Một hay nhiều dây dẫn sét .

♦ Vò trí đòa lý của công trình ( nằm đơn độc trên đồi cao, nằm cạnh các công trình
khác cao hơn hay thấp hơn...).
♦ Tần số và số lượng người làm việc trong công trình.
♦ Ảnh hưởng của sét đối với con người.
♦ Những khó khăn khi đến gần công trình để sơ tán, cấp cứu...
♦ Tầm quan trọng của những dòch vụ trong công trình.
♦ Người và vật chất thường có mặt trong công trình ( có người thường xuyên, vật
liệu loại gì, có giá trò hay không...?).
♦ Hình dạng và độ dốc của mái.
♦ Loại mái, tường và những cấu trúc tăng cường.
♦ Các phần kim loại của mái và một số cấu trúc kim loại khác bên ngoài của
công trình ( bồn nước, bơm nước, tháp ăng-ten...)
♦ Máng và ống thoát nước của mái.
TRANG 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
♦ Những phần quan trọng của công trình ( phòng làm việc của lãnh đạo, phòng
thiết bò đất nền...) và tính chất của các vật liệu xây dựng công trình.
♦ Những điểm dễ bò sét đánh nhất của công trình.
♦ Vò trí của những đường ống điện, nước, gaz... của công trình.
♦ Những vật chướng ngại ảnh hưởng đến đường đi của sét ( đường dây điện trên
không, hàng rào kim loại, cây cao...).
♦ Điều kiện môi trường gây nên sự ăn mòn các phần tử của hệ thống chống sét
( bụi, ẩm, muối, acid...).
Trong công trình, điểm dễ bò sét đánh nhất là điểm rất quan trọng, những
điểm đó có thể là tháp cao, ống khói, máng nước, các góc, đỉnh mái...
2. Hệ thống đầu thu sét :
a. Nguyên tắc chung :
Một đầu thu sét tạo tia tiên đạo bao gồm một kim thu sét trung tâm có đầu
nối với dây dẫn sét, một thiết bò ion hóa để tạo tia tiên đạo.
Vùng bảo vệ của loại đầu thu sét tạo tia tiên đạo được tính toán ở phần sau .

R
P
=
)2()2( LDLhDh ∆+∆+−
khi h ≥ 5 m (1)
Trong đó: h là độ cao của đầu thu sét so với mặt bằng đặt đầu thu sét.
D = 20m đối với cấp bảo vệ là cấp 1.
D = 45m đối với cấp bảo vệ là cấp 2.
D = 60m đối với cấp bảo vệ là cấp 3.
∆L = V (m/µs).∆T (µs) (2)
Khi h < 5m tra bảng tìm được bán kính bảo vệ .
e. Vật liệu và kích thước :
Phần dẫn dòng sét của đầu thu sét phải làm bằng đồng, đồng hợp kim hay
thép không gỉ. Kim thu sét trung tâm có tiết diện ít nhất là 120 mm
2
.
Đỉnh của đầu thu sét tạo tia tiên đạo phải đặt cao hơn ít nhất là 2m so với
mặt bằng công trình cần bảo vệ, bao gồm cả các tháp angten, làm lạnh, hồ nước
năøm trên công trình.
Những yêu cầu về kiến trúc phải luôn được chú ý khi lắp đặt hệ thống
chống sét. Thông thường nên đặt đầu thu sét tại các vò trí cao nhất trên công trình,
chẳng hạn như :
• Đỉnh của mái dốc.
• Trên mái bằng của phòng đặt thiết bò quan trọng.
• Đầu hồi của các nhà xưởng.
• Trên đỉnh ống khói.
Dây dẫn sét được nối với đầu thu sét bằng những khớp nối đặc biệt có khả
năng tiếp xúc tốt và chống ăn mòn cao.
Nếu một công trình cần nhiều đầu thu sét thì có thể nối chúng với nhau
bằng những vật liệu thích hợp trong bảng dây dẫn sét, ngoại trừ vò trí của chúng

B
B
A
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dây dẫn sét không được đi vòng qua lan can hay các cấu trúc nhô ra ngoài
công trình. Tuy nhiên dây dẫn sét có thể vượt lên cao dưới 40cm và góc vượt phải
nhỏ hơn 45
o
.
Dây dẫn sét phải được cố đònh chắc chắn khoảng 3 kẹp giữ mỗi mép và kẹp
giữ phải không gây ảnh hưởng đến cấu trúc công trình. Tất cả các dây dẫn sét nên
được nối với nhau và nên tránh việc khoan vào dây dẫn sét.
Dây dẫn sét trước khi tiếp xúc với hệ thống nối đất phải được bọc bằng vỏ
kim loại hay vật liệu chòu nhiệt cao trong khoảng 2m kể từ mặt đất.
d. Trường hợp dây dẫn sét đặt bên trong công trình :
Khi dây dẫn sét không thể đặt bên ngoài công trình thì có thể đặt chúng
trong những ống cách ly bằng vật liệu chống cháy có tiết diện lớn hơn 2000 mm
2
và đặt chúng nằm hoàn toàn hay một phần trong công trình. Trong trường hợp này
phải tuân theo các tiêu chuẩn ở phần 2 hay 3 của tiêu chuẩn này.
e. Trường hợp công trình được bao bọc bằng những tấm kim loại hay đá hay
các loại vật liệu khác :
Dây dẫn sét nên đặt phía sau các tấm bao bọc đó và gắn chắc chắn vào
tường hay cột. Trong trường hợp các tấm bao bọc là kim loại thì phải nối chúng
vào dây dẫn sét một cách chắc chắn.
* Vật liệu làm dây dẫn sét và kích thước yêu cầu:
Dây dẫn sét có thể là cáp tròn hay dẹp hay cáp nhiều sợi. Tiết diện thực của
chúng phải lớn hơn hay bằng 50 mm
2
và được trình bày trong bảng: