Hướng dẫn cách xác định phạm vi bảo vệ của cột thu lôi

Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển, thường xảy ra giữa các đám mây dông và mặt đất. Sét đánh có thể gây ra những thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản, đặc biệt là đối với các công trình cao tầng, nhà xưởng, kho chứa hàng… Ngoài ra, sét đánh còn có thể gây hư hỏng các thiết bị điện tử, hệ thống thông tin liên lạc và gây mất dữ liệu. Để phòng chống sét đánh trực tiếp, người ta thường sử dụng cột thu lôi như một phần của hệ thống chống sét. Vậy cột thu lôi là gì? Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi được tính như thế nào? Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những thông tin chi tiết về vấn đề này.

Sét và tác hại của sét

Sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa đám mây dông và mặt đất. Sét đánh là một trong những hiện tượng thiên nhiên nguy hiểm nhất, có thể gây ra những thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản.

Xem thêm: Báo giá cột thu lôi mới nhất 2025

Tác hại của sét đánh:

• Gây cháy nổ: Sét đánh có thể gây cháy nổ đối với các công trình, nhà xưởng, kho chứa hàng, đặc biệt là những nơi chứa vật liệu dễ cháy nổ.
• Hư hỏng thiết bị: Sét đánh có thể gây hư hỏng các thiết bị điện, điện tử, hệ thống thông tin liên lạc, gây mất dữ liệu.
• Nguy hiểm đến tính mạng con người: Sét đánh trực tiếp có thể gây tử vong hoặc thương tích nghiêm trọng cho con người.

Cột thu lôi là gì?

Cột thu lôi, hay còn gọi là cột chống sét, là một thiết bị được lắp đặt 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. Chức năng chính của cột thu lôi là thu hút tia sét và dẫn dòng điện sét xuống đất một cách an toàn, tránh gây thiệt hại cho công trình và con người.

Lịch sử phát triển:

Cột thu lôi được phát minh bởi nhà khoa học Benjamin Franklin vào năm 1752. Trong thí nghiệm nổi tiếng với con diều, Franklin đã chứng minh rằng sét là một dạng phóng điện và có thể được thu hút bằng một thanh kim loại. Ông đã mô tả cột thu lôi của mình bao gồm một thanh sắt có đầu nhọn đặt ở phần cao nhất của tòa nhà, một dây dẫn kim loại nối thanh sắt này với một thanh kim loại khác chôn dưới đất ẩm. Khi tia chớp đánh vào đầu thanh sắt, dòng điện sẽ truyền thẳng xuống đất thông qua dây dẫn kim loại.

Các loại cột thu lôi

Hiện nay có hai loại cột thu lôi chính: cột thu lôi cổ điển (Franklin) và cột thu lôi hiện đại (phát xạ sớm – ESE).

Loại cột thu lôi	Nguyên lý hoạt động	Ưu điểm	Nhược điểm	Ứng dụng
Cột thu lôi Franklin	Sử dụng thanh kim loại có đầu nhọn để thu hút tia sét.	Giá thành thấp, dễ lắp đặt và bảo trì.	Phạm vi bảo vệ nhỏ, hiệu quả bảo vệ không cao.	Phù hợp với công trình nhỏ, truyền thống, yêu cầu an toàn không cao.
Cột thu lôi ESE	Sử dụng hệ thống dò sét và điều khiển để phát ra tín hiệu ion hóa, chủ động thu hút tia sét.	Phạm vi bảo vệ rộng, hiệu quả bảo vệ cao.	Chi phí cao, kỹ thuật phức tạp.	Phù hợp với công trình lớn, yêu cầu an toàn cao, như tòa nhà cao tầng, khu công nghiệp, nhà máy.

 

Nhận xét: Cột thu lôi ESE có phạm vi bảo vệ lớn hơn đáng kể so với cột thu lôi Franklin, do đó, chỉ cần một cột thu lôi ESE có thể bảo vệ cho một công trình lớn. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn loại cột thu lôi phù hợp với nhu cầu và quy mô của công trình.

Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi

Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi là khoảng không gian quanh cột thu lôi mà trong đó công trình và con người được bảo vệ khỏi sét đánh. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phạm vi bảo vệ này là một đại lượng thống kê và không đảm bảo sự bảo vệ tuyệt đối. Nói cách khác, vẫn có xác suất sét đánh vào công trình ngay cả khi đã lắp đặt cột thu lôi.

Góc bảo vệ

Góc bảo vệ là góc giữa đường sinh của hình nón bảo vệ với phương thẳng đứng tại đỉnh của hình nón. Góc bảo vệ càng nhỏ thì khả năng bảo vệ của hệ thống chống sét càng cao. Đối với các công trình cao trên 20m, cần sử dụng phương pháp hình cầu lăn để xác định vùng bảo vệ.

Phạm vi bảo vệ của các hệ thống cột thu lôi

Phạm vi bảo vệ của hệ thống cột thu lôi phụ thuộc vào số lượng cột, chiều cao và khoảng cách giữa các cột.

• Cột thu lôi độc lập: Phạm vi bảo vệ có dạng hình nón.
• Hệ hai cột thu lôi cao bằng nhau: Phạm vi bảo vệ được mở rộng so với cột độc lập.
• Hệ hai cột thu lôi cao khác nhau: Mỗi cột có phạm vi bảo vệ độc lập và phạm vi bảo vệ kết hợp ở giữa.
• Hệ nhiều cột thu lôi: Phạm vi bảo vệ được tạo thành từ sự kết hợp của các phạm vi bảo vệ của từng cặp cột.

Các yếu tố ảnh hưởng đến phạm vi bảo vệ của cột thu lôi

Ngoài chiều cao, phạm vi bảo vệ của cột thu lôi còn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

• Loại cột thu lôi: Cột thu lôi cổ điển (Franklin) có phạm vi bảo vệ nhỏ hơn so với cột thu lôi hiện đại (phát xạ sớm).
• Vị trí lắp đặt: Cột thu lôi cần được lắp đặt ở vị trí cao nhất của công trình để đạt hiệu quả bảo vệ tốt nhất.
• Địa hình xung quanh: Các vật thể cao gần cột thu lôi, như cây cối, nhà cửa, có thể làm giảm phạm vi bảo vệ của cột. Điều này là do các vật thể này có thể cạnh tranh với cột thu lôi trong việc thu hút tia sét.
• Điều kiện địa chất thủy văn: Điện trở suất của đất ảnh hưởng đến khả năng tiêu tán dòng điện sét của hệ thống tiếp địa. Đất có điện trở suất thấp sẽ giúp tiêu tán dòng điện sét hiệu quả hơn, tăng cường khả năng bảo vệ của hệ thống chống sét.

Tiêu chuẩn, quy định về cột thu lôi và phạm vi bảo vệ tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc thiết kế, thi công và nghiệm thu hệ thống chống sét phải tuân thủ các tiêu chuẩn sau:

• TCVN 9385:2012: Chống sét cho công trình xây dựng – Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống. Tiêu chuẩn này thay thế cho TCXDVN 46:2007 và cung cấp các chỉ dẫn chi tiết về thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống chống sét cho các công trình xây dựng, bao gồm cả các trường hợp đặc biệt như kho chứa chất nổ, công trình tạm, hệ thống lưu trữ dữ liệu điện tử.
• TCXDVN 46:2007: Chống sét cho công trình xây dựng – Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống. Tiêu chuẩn này thay thế cho TCXD 46:1984 và đã hết hiệu lực.
• TCXD 46:1984: Chống sét cho các công trình xây dựng – Tiêu chuẩn thiết kế – thi công. Tiêu chuẩn này hiện đã hết hiệu lực.
• TCN 68-174:1998: Tiêu chuẩn chống sét ban hành bởi Tổng cục Bưu điện.
• NFC 17-102: Tiêu chuẩn của Pháp về hệ thống chống sét phát xạ sớm.

Ngoài ra, còn có một số tiêu chuẩn quốc tế khác được tham khảo trong TCVN 9385:2012, bao gồm:

• BS 7430:1998: Tiêu chuẩn Anh về nối đất.
• BS 923-2:1980: Hướng dẫn về kỹ thuật thử nghiệm cao áp.
• BS 5698-1: Hướng dẫn về kỹ thuật và thiết bị xung.
• UL 1449:1985: Tiêu chuẩn Mỹ về thiết bị chống sét lan truyền.
• ITU-T K.12 (2000): Đặc tính của ống phóng điện khí để bảo vệ thiết bị viễn thông.

Cách tính phạm vi bảo vệ của cột thu lôi

Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi được tính toán dựa trên các tiêu chuẩn và công thức khác nhau. Đối với cột thu lôi cổ điển, phạm vi bảo vệ có dạng hình nón. Đối với cột thu lôi hiện đại, phạm vi bảo vệ có dạng hình chuông.

Công thức tính bán kính bảo vệ của cột thu lôi hiện đại (E.S.E) theo tiêu chuẩn NFC 17-102:

• Với h ≥ 5m: Rp = √[h (2D – h) + ΔL (2D + ΔL)]
• Với h < 5m: Sử dụng phương pháp đồ thị theo mục 2.2.3.3. a, b và c của tiêu chuẩn NFC 17-102:2011.

Trong đó:

• Rp: Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo (m).
• h: Độ cao của đầu kim thu sét tiên đạo so với mặt phẳng ngang cần bảo vệ (m).
• D: Cấp độ bảo vệ của kim (I, II, III, IV) xác định nguy cơ sét đánh trong khu vực.
• ΔL: Độ dài tiên đạo do đầu kim E.S.E phát ra (m).
  • ΔL = V x ΔT
• ΔT: Thời gian phát tia tiên đạo sớm của kim thu sét do đầu kim E.S.E phát ra (µs).
• V: Vận tốc lan truyền của tia tiên đạo trong khí quyển (m/µs).

Ví dụ:

Một cột thu lôi ESE có chiều cao h = 10m, cấp độ bảo vệ II (D = 30m), thời gian phát tia tiên đạo sớm ΔT = 60µs, vận tốc lan truyền tia tiên đạo V = 1m/µs. Bán kính bảo vệ của cột thu lôi này được tính như sau:

• ΔL = V x ΔT = 1 x 60 = 60m
• Rp = √[10 (2 x 30 – 10) + 60 (2 x 30 + 60)] = √(500 + 4800) ≈ 72.8m

Lựa chọn và lắp đặt hệ thống chống sét

Việc lựa chọn và lắp đặt hệ thống chống sét cần được thực hiện bởi các đơn vị chuyên nghiệp, có kinh nghiệm và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật. Khi lựa chọn hệ thống chống sét, cần xem xét các yếu tố sau:

• Loại công trình: Nhà ở, chung cư, biệt thự, nhà xưởng, kho bãi, công trình công cộng…
• Chiều cao công trình: Công trình càng cao thì yêu cầu chống sét càng cao.
• Vị trí địa lý: Khu vực có mật độ sét đánh cao cần hệ thống chống sét với bán kính bảo vệ lớn hơn.
• Điều kiện môi trường: Môi trường khắc nghiệt (nhiều bụi bẩn, hóa chất) cần lựa chọn vật liệu chống sét có khả năng chống ăn mòn cao.
• Ngân sách đầu tư: Cần cân nhắc giữa hiệu quả bảo vệ và chi phí đầu tư.

Kiểm tra và bảo trì hệ thống chống sét

Hệ thống chống sét cần được kiểm tra và bảo trì định kỳ để đảm bảo hiệu quả hoạt động. Việc kiểm tra bao gồm:

• Kiểm tra các bộ phận của hệ thống chống sét: cột thu lôi, dây dẫn sét, hệ thống tiếp địa.
• Đo điện trở tiếp địa.
• Kiểm tra các mối nối.
• Vệ sinh, bảo dưỡng các thiết bị.

Tần suất kiểm tra bảo trì phụ thuộc vào loại công trình và điều kiện môi trường. Thông thường, nên kiểm tra ít nhất một lần mỗi năm.

Kết luận

Cột thu lôi là một thiết bị quan trọng trong việc bảo vệ công trình và con người khỏi sét đánh. Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó chiều cao của cột, loại cột, vị trí lắp đặt, địa hình xung quanh và điều kiện địa chất thủy văn là những yếu tố quan trọng nhất. Việc thiết kế, thi công và nghiệm thu hệ thống chống sét cần tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định hiện hành tại Việt Nam, như TCVN 9385:2012.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng cột thu lôi không thể nào ngăn chặn hoàn toàn sự nguy hiểm của sét. Do đó, cần kết hợp nhiều biện pháp phòng chống sét khác nhau, bao gồm cả chống sét đánh thẳng và chống sét lan truyền, để đảm bảo an toàn tối đa cho công trình và con người.

Trên thị trường hiện nay, có nhiều đơn vị cung cấp các sản phẩm cột thu lôi đa dạng. Trong số đó, không thể không nhắc đến Sét Toàn Cầu. Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành, đơn vị này không chỉ cung cấp sản phẩm chất lượng, chính hãng với giá cả phải chăng mà còn cam kết đảm bảo chính sách bảo hành dài hạn. 

Đội ngũ nhân viên là những chuyên gia kỹ thuật hàng đầu, luôn nhiệt huyết và tận tâm với công việc, đem lại sự tư vấn chính xác và phù hợp nhất cho khách hàng. Quy trình làm việc và mua bán minh bạch đảm bảo sự hài lòng tuyệt đối cho khách hàng. 

Tất cả các sản phẩm đều được nhập khẩu chính hãng, không qua trung gian, không chênh giá so với thị trường. Đây là toàn bộ thông tin về cách xác định phạm vi bảo vệ của cột thu sét cũng như một số thông tin quan trọng khi tìm mua kim thu sét. 

Nếu bạn đang quan tâm đến sản phẩm kim thu sét, hãy liên hệ trực tiếp với chúng tôi qua hotline 0972.299.666