Download Tìm hiểu về Cột thu lôi and more Lecture notes Life Sciences in PDF only on Docsity!
*Tổng quan về cột thu lôi
- Cột thu lôi là tên gọi thường dùng để nói đến một hệ thống được lắp dựng trên đỉnh của công trình hoặc trên cột cao, bao gồm một hay nhiều thanh kim loại có đầu nhọn nối với các dây dẫn điện xuống mặt đất để bảo vệ cho công trình, tòa nhà hoặc đối tượng bên dưới khỏi bị sét đánh.
- Khi sét có thể đánh xuống mục tiêu là tòa nhà thì chúng chỉ đánh vào CTL mà thôi, không đánh trúng công trình kiến trúc, con người, cây cối .. trong khu vực bên dưới, sẽ tránh xảy ra các thiệt hại như cháy nổ, điện giật, chết người .v.v.
- Theo cách gọi truyền thống dân dã, hệ thống bảo vệ chống sét đánh trực tiếp bên ngoài thường gọi là cột thu lôi - theo tiếng Anh thường gọi Lightning rod, lightning conductor hoặc Lightning protection system.
- Đây là một hệ thống an toàn hữu ích để bảo vệ cho công trình và con người trước nguy cơ bị đánh trực tiếp vào.
- CTL ngay từ tên gọi đã cho chúng ta hiểu được rằng chức năng của nó là thu dòng điện của thiên lôi rồi. Thu dòng điện và dẫn xuống đất là biện pháp bảo vệ thông dụng được biết đến nhiều nhất vì được phát minh và sử dụng sớm nhất.
- Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học công nghệ, kể từ khi xuất hiện CTL cũng đã có thêm nhiều biện pháp bảo vệ bên ngoài hiệu quả khác được phát minh và sử dụng. I-Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của cột thu lôi 1.Cấu tạo
a.Đầu kim thu lôi -Đầu kim thu lôi hay kim chống sét có hình dạng bất kì nhưng phía trên được vuốt thành 1 điểm nhọn hướng lên trên, chất liệu là kim loại có khả năng dẫn điện tốt, đó chính là điểm thu hút dòng điện tích đánh vào đó. -Kim thu lôi được lắp ở đỉnh của cột thu lôi hoắc trên điểm cao nhất của cá công trình, thường được gắn trên cột đỡ để có thể lắp dựng, cố định chắc chắn trên công trình -Một số đặc điểm của đầu kim thu lôi: +Chất liệu: thường được làm từ các vật liệu dẫn điện tốt như đồng, nhôm, hoặc hợp kim đặc biệt. +Cấu trúc: đầu kim thu lôi thường có cấu trúc nhọn hoặc có đinh, giúp tăng cường khả năng thu hút sét. Cấu trúc này giúp tạo ra điểm tiếp xúc nhỏ với không khí, tăng cường hiệu suất thu lôi. +Tiếp xúc với đất: để đảm bảo rằng sét được dẫn xuống đất 1 cách an toàn, đầu kim thu lôi cần được kết nối với hệ thống tiếp địa cấu trúc một cách chắc chắn +Bảo trì và kiểm tra định kì: đầu kim thu lôi cần được kiểm tra định kì để đảm bảo rằng nó vẫn đảm bảo hoạt động hiệu quả. Bất kì tổn thất nào hoặc dấu hiệu của hỏng hóc cần được sửa chữa hoặc thay thế ngay lập tức. -Các loại kim thu lôi thông dụng hiện nay: +Kim thu sét tiên đạo sớm +Kim thu sét cổ điện Franklin
-Là một tập hợp nhiều thành phần bằng kim loại mang tính dẫn điện liên kết với nhau và được chôn ngầm, tiếp xúc với môi trường đất. -Yêu cầu về hệ thống tiếp đất phải có điện trở đủ thấp để thu nhận và tản dòng điện từ đầu kim thu sét truyền vào đất 1 cách an toàn -Cấu hình của 1 hệ thống cơ bản gồm: +Điện cực tiếp đất (cọc, thanh, lưới, ống…) +Dây liên kết các điện cực ( dây tròn, dẹt, thanh…) +Bộ phận kết nối giữa điện cực và dây liên kết ( kẹp, ốc siết, mối hàn kim loại..) +Hộp liên kết và đo kiểm tra điện trở +Hợp chất giảm điện trở đất 2.Nguyên tắc hoạt động của cột thu lôi Trong thời tiết mưa dông, phần bên dưới các đám mây dông sẽ tích điện âm, do hiệu ứng tĩnh điện nên phần mặt đất phía dưới đám mây dông sẽ tích điện dương. Giữa đám mây dông và mặt đất hình thành một điện trường có hiệu điện thế rất lớn và không ngừng gia tăng, đến một mức tới hạn sẽ xảy ra sự phóng điện từ đám mây dông xuống mặt đất. Như chúng ta đã biết, điện tích dương trên mặt đất được tập hợp trên bất kỳ vật nào có khả năng dẫn điện như nhà cửa, cây cối, công trình, trụ điện, tháp anten, …, vật nào cao nhất, dẫn điện càng tốt thì điện tích phân bố trên vật đó càng lớn và điện trường của nó càng mạnh hơn so với các vật xung quanh. Khi xuất hiện các đám mây dông tích điện và tạo ra mức điện trường như trên, các điện tích trái dấu sẽ bắt đầu di chuyển xuống xuống mặt đất theo các tia nhỏ (gọi là tia tiên đạo hướng xuống).
Ngược lại, các dòng điện tích trái dấu dưới mặt đất cũng bắt đầu chuyển động đi lên theo dòng tia nhỏ (gọi là tia tiên đạo hướng lên). Nếu hai tia này gặp nhau thì chúng sẽ tạo thành đường dẫn cho các dòng điện tích cực lớn di chuyển từ đám mây đi xuống trong tíc tắc kèm theo sấm chớp. Lúc này ta gọi đó là hiện tượng sét đánh, có thể xảy ra trong đám mây, giữa các đám mây và giữa đám mây với mặt đất. Như đã nói ở trên, các đầu kim thu lôi gắn trên cột có cấu tạo một đầu nhọn – do diện tích đầu nhọn cực nhỏ nên mật độ điện tích sẽ rất lớn, nên dưới tác động của lực hút điện trường thì các điện tích sẽ dễ dàng bức ra, tạo thành tia tiên đạo hướng lên nhanh hơn. Mặt khác, các đầu kim này được đặt ở vị trí cao hơn các đối tượng khác của công trình nên các tia tiên đạo vừa hình thành sớm hơn và sẽ cao hơn, nên chúng có khả năng sẽ gặp các tiên đạo hướng xuống trước tiên (so với các tia khác trong vùng). Từ đó chúng sẽ “dành quyền” hình thành đường dẫn điện đi xuống đầu kim sớm hơn so với các điểm khác quanh nó. Sau khi bị đánh trúng, CTL sẽ chuyển dòng điện xuống hệ thống tiếp địa thông qua đường dây đã kết nối, sẽ trung hòa và khuếch tán các điện tích này vào đất một cách an toàn. II-Trình bày tổng quan về các khu vực và thời điểm hay xảy ra sét đánh ở Việt Nam 1.Tổng quan các khu vực hay xảy ra sét đánh ở Việt Nam a.Khu vực nông thôn và đồng cỏ rộng lớn -Những khu vực như đồng cỏ, cánh đồng lúa, hoặc các vùng nông thôn có diện tích lớn, ít cấu trúc cao, thường thu hút sét. Điều này là do không có rào cản nào giữa đám mây và mặt đất, tạo điều kiện thuận lợi cho sét đánh -Ở Việt Nam có thể kể đến 1 số nơi như: +Các vùng đồng bằng sông Cửu Long: bao gồm các tỉnh thành như Đồng Tháp, An Giang, Vĩnh Long +Các vùng đồng bằng sông Hồng: các tỉnh thành phía Bắc như Hà Nội, Hưng Yên, Nam Định +Các vùng miền núi và cao nguyên: tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Kon Tum, Gia Lai b.Vùng dãy núi và cao nguyên -Đám mây thường phát triển mạnh mẽ và cao trong các vùng núi và cao nguyên, nơi mà không khí lạnh từ độ cao gặp gỡ với không khí ấm từ dưới lên. Điều này tạo điều kiện cho sự tạo ra của các cơn bão và cơn giông, vì vậy các khu vực này thường chứng kiến sét đánh nhiều. +Các vùng miền núi và cao nguyên: tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Kon Tum, Gia Lai c.Khu vực đô thị -Trong các thành phố và khu đô thị, các tòa nhà cao, cây cối, và hệ thống dây điện tạo điều kiện cho sét đánh. Các tòa nhà cao và các cấu trúc kim loại như trạm biến áp có thể thu hút sét và trở thành mục tiêu. Các vùng đồng bằng sông Hồng: các tỉnh thành phía Bắc như Hà Nội, Hưng Yên, Nam Định
-Các đường dây điện thoại hay dây điện nối từ bên ngoài có thể bị ảnh hưởng bởi sét đánh lan truyền, vì thế nên tránh xa các dây này, các vật dùng điện với khoảng cách ít nhất là 1 mét và cần rút ăng-ten ra khỏi tivi khi có dông sét -Không được tắt, mở công tắc khi tay đang ướt, chân không mang dép, nơi đứng bị ẩm ướt. Nên lắp cầu dao chống giật cho dây dẫn. Các thiết bị điện như tủ lạnh, máy giặt, máy nước nóng... nên có dây nối đất để bảo đảm an toàn khi gặp sự cố rò điện. b.Nếu đang ở ngoài trời -Không đứng thành nhóm người gần nhau vì sẽ tạo thành khối dẫn điện tương hỗ lớn, sẽ là đối tượng của phóng điện sét. -Tuyệt đối không đứng gần và chạm vào những vật có chiều cao như: cây cao trơ trọi, cột thu lôi, cột ăng-ten, cột điện, cột cờ, tháp đài truyền hình, truyền thanh, ống nước, ống khói; không tụ tập nhau ngoài trời mưa; không gọi và nghe điện thoại, kể cả điện thoại di động... vì đây là đối tượng của sét -Nếu cảm thấy tóc bị dựng lên thì có thể bị sét đánh bất cứ lúc nào. Trong trường hợp này, lập tức cúi xuống và lấy tay che tai, không nằm xuống đất hay đặt tay lên đất. Phần tiếp xúc của người với mặt đất càng ít càng tốt. -Nếu ở giữa nơi trống trải, không có chỗ trú ẩn thì phải ngồi xuống, chụm hai chân sát nhau để tránh điện áp bước, tốt nhất nên ngồi trên vật cách điện như gỗ, cao su, nhựa, ni lông...
