Tác hại của tia sét và xung áp cao

Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu đôi khi còn xuất hiện trong các trận phun trào núi lửa hay bão bụi (cát). Khi phóng điện trong khí quyển tia sét có thể di chuyển với tốc độ 36.000 km/s vì sét là sự di chuyển của các ion nhưng hình ảnh của sét là do dòng plasma phát sáng tạo ra nên có thể thấy nó trước khi nghe tiếng động vì tiếng động chỉ di chuyển với tốc độ 1.230 km/h trong điều kiện bình thường của không khí còn ánh sáng đi được 299.792 km/s. Sét đạt tới nhiệt độ 30.000 °C, gấp 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh (chỉ cần 1330 °C để làm nóng chảy SiO2), những viên đá được tạo ra bởi sét đánh vào cát gọi là fulgurite (thường nó có dạng hình ống do sét di chuyển vào lòng đất). Có khoảng 16 triệu cơn dông mỗi năm.

I. Tác hại của tia sét:
1. Tác hại khi sét đánh trực tiếp
- Do năng lượng của một cú sét lớn nên sức phá hoại của nó rất lớn khi một công trình bị sét đánh trực tiếp có thể bị ảnh hưởng đến độ bền cơ khí, cơ học của các thiết bị trong công trình, nó có thể phá hủy công trình, gây cháy nổ…trong đó :
- Biên độ dòng sét ảnh hưởng vấn đề quá điện áp xung và ảnh hưởng đến độ bền cơ khí của các thiết bị trong công trình.
- Thời gian xung sét ảnh hưởng đến vấn đề quá điện áp xung trên các thiết bị.
- Thời gian tồn tại của xung sét thì ảnh hưởng đến độ bền cơ học của các thiết bị hay công trình bị sét đánh.
- Ngoài ra, khả năng cháy nổ cũng xảy ra rất cao đôi với công trình bị sét đánh trực tiếp.

2. Ảnh hưởng của xung xét lan truyền.

Khi xảy ra phóng điện sét sẽ gây nên một sóng điện từ tỏa ra xung quanh với tốc độ rất lớn, trong không khí tốc độ của nó tương đương tốc độ ánh sáng. Sóng điện từ truyền vào công trình theo các đường dây điện lực, thông tin… gây quá điện áp tác dụng lên các thiết bị trong công trình, gây hư hỏng đặc biệt đôi với các thiết bị nhạy cảm: thiết bị điện tử, máy tính cũng như mạng máy tính …
Các tia sét được biết đến là nguyên nhân chủ yếu gây ra các xung quá điện áp. Một lưu ý quan trọng là tia sét không cần phải đánh trực tiếp lên đường dây nguồn mới gây ra hư hỏng, một tia sét đánh cách xa vài trăm mét cũng có thể gây ra những xung cảm ứng lan truyền lớn có khả năng phá hủy, hoặc thậm chí phá hủy đường cáp ngầm lân cận. Ngoài ra còn do một số nguyên nhân khác như: do chuyển mạch nguồn, hay do dòng khởi động của động cơ điện tạo ra  các xung quá điện áp cảm ứng phá hủy các đường dây lân cận. Do đó việc lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền cũng không kém phần quan trọng so với chống sét trực tiếp.

II. Phòng chống tác hại của sét.
Các tác hại do sét gây ra rất lớn nên đặt ra vấn đề phòng chống sét, mà nguyên lý cơ bản dựa vào đặc tính chọn lọc điểm đánh của sét. Rõ ràng rằng, tia tiên đạo hướng lên càng sớm thì nó sẽ gặp tia tiên đạo hưổng xuống càng sớm và bắt đầu một cú sét cũng như xác định điểm bị sét đánh. Một kim thu sét có các điều kiện thích hợp sẽ khởi đầu tia phóng điện lên, bao gồm : 
- Hình dạng của kim (nhọn).
- Sự tồn tại các electron ban đầu đúng thời điểm. 
- Sức mạnh của trường điện từ. 
- 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 bị 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 xuôrig nốì từ kim xuống đất. 
- Một hay hai hệ thông nốì đất để tản dòng điện sét vào đất. 
- 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 bị, ít tin tưởng trong vận hành, mức độ hiệu quả không rõ rệt, khá đắt tiền.  
- Kim với thiết bị 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 TNDELEC (Pháp). PREVECTRON là một thiết bị thu sét tạo tia tiên đạo, với một thiết bị 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 sô” điện cực đất. Hệ thống này chỉ bảo vệ khép kín cho một tòa nhà.

2. Chống xung sét lan truyền và xung quá điện áp.
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. Ngoài nguyên nhân do tia sét tạo ra các xung sét lan truyền, còn có các xung quá điện áp khác lại được sinh ra bên trong chính các thiết bị, do bật tắt các tải điện như đèn, hệ thống nhiệt, motor và do vận hành của các máy in laser, máy photocopy.