Cấu tạo hoạt động của kim thu sét

Sơ đồ cấu tạo và hoạt động hệ thống kim thu sét

1. Nhiệm vụ của hệ thống chống sét

Hệ thống chống sét nhằm giải quyết, khắc phục những sự cố thiên tai nhằm đảm bảo an toàn cho con người, tòa nhà và công trình xây dựng cũng như hầu hết các công trình khác có thể bị ảnh hưởng bởi sét gây ra.

2. Cấu tạo hệ thống thu sét

Một hệ thống chống sét trực tiếp thông thường bao gồm: kim thu sét, dây dẫn sét bằng đồng nguyên chất, hộp kiểm tra điện trở và cọc tiếp địa chống sét.

3. Lắp đặt hệ thống kim thu sét

Bộ phận kim thu sét được lắp đặt cao nhất và tại trung tâm nơi cần bảo vệ, chọn bán kính bảo vệ của kim thu sét phù hợp với diện tích của khu vực đó. 

Kim thu sét lần lượt được nối với dây đồng và dẫn qua hộp kiểm tra điện trở rồi xuống cọc tiếp địa được chôn sâu dưới lòng đất

4. Hoạt động của hệ thống kim thu sét

Khi có hiện tượng phóng điện khi có sét sẽ hình thành các đường dẫn sét xuống mặt đất, tại đầu kim thu sét tạo nên một sự sai biệt lớn về điện thế giữa đám mây và đầu kim từ đó tạo ra một tia tiên đạo phát xạ sớm phát thẳng từ đám mây hướng vào đầu kim thu sét mà không đánh vào các vùng khác.

Trước đây kim thu sét là một thanh sắt hay thanh kim loại (gọi là kim cổ điển) được trên mái của công trình và có dây dẫn xuống hệ thống tiếp đất. Với dạng cổ điển thụ động này, sét đánh vào đầu kim, sau đó truyền xuống dây dẫn sét và chuyển nhanh xuống đất theo hệ thống tiếp đất.

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, người ta đã nghiên cứu chế tạo các loại kim thu sét hiện đại hơn, có thể chủ động bắt sét không cho nó đánh vào vật hoặc công trình cần bảo vệ. Các loại này hoạt động bằng nhiều nguyên lý làm việc khác nhau có thể được chia thành hai loại chính:

1. Kim thu sét phóng điện sớm / phóng điện sớm có kiểm soát. Khi có hiện tượng phóng điện do sét gây ra thì kim thu sét chủ động phát ra tia tiên đạo đi lên thu bắt tia tiên đạo sét đi xuống, điều này cho phép tạo ra một độ lợi về khoảng cách bảo vệ  và do đó tăng được độ rộng bán kính bảo vệ so với phương pháp dùng kim Franklin.
2. Kim thu sét phân tán điện tích có đặc tính là tạo ra một lớp điện tích không gian mang điện dương trong vùng khí quyển nằm bên trên đầu kim. Trường tĩnh điện mây dông càng mạnh thì dòng phóng điện càng mạnh và lớp điện tích không gian càng nhiều, có tác dụng như một màn chắn tĩnh điện làm cho điện trường giữa đám mây giông và đất yếu đi, loại bỏ nguy cơ phóng điện của tia sét. Tuy nhiên phương pháp này vẫn chưa được thế giới công nhận và chưa được đưa vào các tiêu chuẩn chống sét hiện hành.

Kim thu sét có nhiều loại khác nhau, bán kính bảo vệ khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu và nhu cầu sử dụng. Mục đích chính là bảo vệ và chống lại sét nên việc chọn kim thu sét cũng như các bộ phận của hệ thống chống sét cần phải đảm bảo chất lượng, uy tín để dạt hiệu quả cao trong sử dụng.

Kim thu sét không có thiết bị điện tử nên đảm bảo tuổi thọ bền lâu, không cần nguồn cung cấp phụ,  không cần ó sự bảo trì đặc biệt nào. Sau mỗi lầm đánh sét, các đặc điểm kỹ thuật vẫn được duy trì và đảm bảo hoạt động bình thường.