Từ xa xưa, sét đã luôn là kẻ thù của con người và các công trình. Nhờ khoa học phát triển mà ngày nay, việc hạn chế sự tàn phá của sét đã không còn là điều khó khăn. Các phương pháp chống sét mới được phát minh và ứng dụng đã giúp cuộc sống trở nên an toàn hơn.

Sự tàn phá của sét

Điện áp do sét tạo ra từ 10 đến 100 triệu Volt với cường độ trung bình khoảng 30.000 Ampe. Nhiệt độ của sét nóng hơn Mặt Trời sáu lần. Khi điện áp tăng vọt này tiếp xúc với con người, thiên nhiên, đường dây điện, cơ sở vật chất, đất hoặc các tài sản khác sẽ gây thiệt hại to lớn.

Mỗi giây có khoảng 100 lần sét đánh ở một nơi nào đó trên trái đất và mỗi ngày có bình quân 8 triệu tia sáng giáng xuống hành tinh của chúng ta.

Mặc dù Việt Nam chưa có thống kê chính thức các thiệt hại do sét gây ra nhưng thông qua phương tiện báo chí chính thống chúng ta không khó hình dung tác động của sét tới đời sống hằng ngày.

Thông qua phương tiện báo chí chính thống chúng ta không khó hình dung tác động của sét tới đời sống hằng ngày.

Khoảng 16h00 ngày 19/5/2021, tại xã Sa Pa Phìn, huyện Nậm Pồ, tỉnh Điện Biên, trong con mưa lớn, hai người đàn ông đã tử nạn do sét đánh.

Ngày 05/5/2021, tại bản Há Dúa, xã Tềnh Phông, huyện Tuần Giáo, tỉnh Điện Biên xảy ra mưa to. Trong lúc trú ẩn dưới gốc cây, bất ngờ một người bị sét đánh văng khỏi nơi trú ẩn. Nạn nhân rơi xuống ta luy âm khoảng 1 m và tử vong tại chỗ.

Trong 14 ngày nửa đầu tháng 5/2021, tại Điện Biên đã có 3 người tử vong do sét đánh. Con số này đủ để thấy hậu quả nặng nề do sét gây ra đối với cuộc sống thường ngày.

Quay trở lại cách đây gần 20 năm, tháng 10 năm 2002, khi cả nhà anh Nguyễn Thành Ôn và chị Lê Thị Nga (thôn Dương Sơn, xã Hòa Châu, huyện Hòa Vang, Đà Nẵng) đang dùng bữa chiều thì tai họa ập đến. Trong cơn dông bất chợt một tia sét đánh vào đúng vị trí cả nhà đang ngồi ăn cơm. Ngay lập tức sét đánh văng mỗi người một nơi. Cụ Hồ Thị Quy (mẹ chị Nga) vì sức yếu và bị bỏng nặng nên đã qua đời. Vợ chồng anh Ôn, chị Nga sau nhiều ngày cấp cứu tại Khoa Bỏng bệnh viện Đà Nẵng đã tỉnh dậy với nửa người bên trái tê buốt, loang lổ, cháy xém do luồng sét đánh phải.

Khác với Việt Nam, Hoa Kỳ có đầy đủ số liệu để phản ảnh các tổn thất do sét gây ra:

- Trung bình mỗi năm, sét giết chết 47 người, làm tiêu hao 7 tỷ USD cho nền kinh tế;

- Gần 1/3 tổng số doanh nghiệp Hoa Kỳ sẽ bị thiệt hại do sét đánh vào một thời điểm nào đó;

- Hằng năm, sét gây thiệt hại cho ngành bảo hiểm 15 tỷ USD;

- 30% sự cố mất điện do sét, tổn thất hằng năm trên 1 tỷ USD;

- 5% yêu cầu bảo hiểm liên quan đến sét

- Mỗi năm, sét gây ra thiệt hại cho 200.000 máy tính.

Do mức độ tàn phá khủng khiếp của sét mà việc nghiên cứu, tìm hiểu cơ chế, nguyên lý hoạt động của sét và cách thức phòng tránh đã diễn ra liên tục trong hàng trăm năm qua.

Sét hình thành thế nào?

Sét là một tia lửa điện khổng lồ trong khí quyển hoặc giữa khí quyển với mặt đất. Trong giai đoạn phát triển ban đầu, không khí đóng vai trò như chất cách điện giữa các điện tích âm và dương trong đám mây và giữa đám mây với mặt đất. Tuy nhiên khi sự khác biệt về điện tích trở nên quá lớn, khả năng cách điện của không khí bị phá vỡ và tạo ra sự phóng điện, cái chúng ta gọi là sét.

4 phương pháp chống sét hiện được áp dụng trên thế giới

Mục đích của hệ thống chống sét là để bảo vệ tính mạng, sức khỏe con người và sự an toàn của tài sản. Vào năm 1752, Benjamin Franklin là người đầu tiên phát minh ra công cụ chống sét. Ngày nay, nó vẫn là giải pháp khả thi và phổ biến nhất.

Chống sét theo kiểu truyền thống

Phương pháp này có kết cấu gần như nguyên dạng so với phát minh của Benjamin Franklin. Ưu điểm của phương pháp này là dễ thực hiện, chi phí thấp và phù hợp với đại đa số nhà ở thông thường. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là không đảm bảo an toàn cho các công trình quan trọng, không thể áp dụng cho các phương tiện vận tải như máy bay, tàu thuyền.

Phương pháp phát xạ sớm (ESE - Earl streamer emiting)

Phương pháp này sử dụng đầu thu lôi có chứa vật liệu có khả năng ion hóa. Hệ thống này gần giống như hệ thống thu sét của Faraday nhưng nó khác biệt duy nhất ở cấu tạo đầu thu lôi. Khi trong không khí có sự chênh lệch điện tích (trời mưa, dông, bão), môi trường xung quanh chứa nhiều từ trường sẽ kích thích đầu thu lôi phóng ra các tia tiên đạo. Các tia tiên đạo này bắn thẳng vào tia sét. Nhờ vậy, thay vì sét giáng xuống công trình, tia tiên đạo tạo ra bởi ESE đã chủ động “tấn công” và loại trừ tác động sét.

Ưu điểm của phương pháp phát xạ sớm là khả năng triệt tiêu sét nhanh hơn so với phương pháp truyền thống. Bán kính bảo vệ nhờ ESE có thể mở rộng thông qua việc thay đổi các thông số liên quan đến dây chống sét, cọc tiếp địa. Nhờ khả năng mở rộng vùng bảo vệ mà ESE được áp dụng nhiều cho hệ thống chống sét tại các khu công nghiệp.

Nhược điểm của phương pháp phát xạ sớm là giá trị ngắt dòng phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Với môi trường ẩm, khả năng dẫn điện trong không khí sẽ tốt hơn so với môi trường khô ráo. Chính điều này làm giảm khả năng kiểm soát thời điểm phát tia tiên đạo. Tia tiên đạo có thể được phóng trước lúc tia sét giáng xuống công trình. Nếu xảy ra trường hợp như vậy, rõ ràng ESE đã mất tác dụng chống sét.

Phương pháp chống sét D.A.S

Các hệ thống chống sét khác hiện đại hơn như hệ thống mảng phân tán (D.A.S) đã được Hoa Kỳ cấp bằng sáng chế của LEC. Nó bổ sung các giải pháp an toàn chống sét.

D.A.S là viết tắt của cụm từ Dissipation Array System. Hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc, thay vì thụ động tiêu tán điện thế từ các tia sét giáng xuống công trình, nó sẽ chủ động ngăn chặn sự hình thành sét từ các đám mây tích điện.

Theo định luật Cu-lông: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm có độ lớn tỷ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Phương pháp D.A.S sử dụng nguyên tắc phóng điện điểm bằng cách cung cấp hàng nghìn điểm điện tích cụ thể. Thông qua các điểm điện tích, các ion được tạo ra trên một diện rộng. Trong điều kiện bão, dòng điện ion này tăng theo cấp số nhân với trường tĩnh điện của bão và mức điện thế đạt được có thể thể lên tới 30.000 Volt. Các điện tích được tạo ra nhờ D.A.S giúp cân bằng môi trường giữa không khí (chất dẫn điện) và các đám mây tích điện. Nhờ sự cân bằng tạo ra bởi D.A.S đã giúp chủ động ngăn chặn các tia sét, giảm thiểu thiệt hại đến mức tối đa cho người và tài sản.

Do D.A.S ngăn chặn sét đánh thay vì điều hướng sét thông qua cột thu lôi và hệ thống tiếp địa nên phương pháp này đem lại hiệu quả cao trong việc chống sét cho công trình, đặc biệt với công trình trọng yếu, có ảnh hưởng đến an ninh quốc gia.

Phương pháp chống sét nhờ sử dụng vật liệu hỗn hợp

Nhờ sự phát triển của khoa học vật liệu mà một phương pháp chống sét hiệu quả khác đã ra đời. Nếu như các phương pháp khác, hệ thống chống sét bao gồm đầu thu lôi, dây tiếp địa, hệ thống nối đất … thì phương pháp sử dụng vật liệu hỗn hợp loại bỏ hoàn toàn các thiết bị này. Cách thức chống sét của phương pháp này là sử dụng đặc tính cách điện của các vật liệu có trở kháng cao, ví dụ như sợi thủy tinh tổng hợp, composite, sợi carbon. Cách thức chống sét này có giá thành cao, được áp dụng phổ biến trong việc chế tạo và sản xuất máy bay.

Nhìn lại 4 phương pháp chống sét nêu trên, với nhiều năm kinh nghiệm trong việc tư vấn, thiết kế, xây dựng hệ thống chống sét cho các công trình dân dụng và công nghiệp, Cơ - Điện Galaxy thấy rằng phương pháp chống sét hiệu quả nhất là dựa trên mô hình kiềng 3 chân, đó là: Bảo vệ tấn công trực tiếp; Bảo vệ xung đột chiến lược (trên nguồn điện, đường dữ liệu và đường điều khiển) và Bảo vệ tiếp đất. “3 chân” này hoạt động cùng nhau tạo thành hệ thống chống sét tổng thể, đem lại an toàn gần như tuyệt đối cho người và tài sản tại các công trình được bảo vệ.

BBT Galaxy M&E