Đồ án tốt nghiệp: Sét và các giải pháp phòng chống sét

Sét là một dạng phóng điện tia lửa trong không khí với khoảng cách rất lớn. Quá trình phóng điện có thể xảy ra trong đám mây giông, giữa các đám mây với nhau và giữa đám mây với đất.Sau khi đạt độ cao nhất định, luồng không khí ẩm bị lạnh đi, hơi nước ngưng tụ thành những giọt nước li ti hoặc thành các tinh thể băng và tạo thành các đám mây giông
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án tốt nghiệp: Sét và các giải pháp phòng chống sét ------ Đồ án tốt nghiệp Sét và các giải pháp phòng chống sét ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP Chöông 1 SEÙT VAØ CAÙC GIAÛI PHAÙP PHOØNG CHOÁNG SEÙT I. SEÙT : Söï hình thaønh seùt : Seùt laø moät daïng phoùng ñieän tia löûa trong khoâng khí vôùi khoaûng caùch raát lôùn. Quaù trình phoùng ñieän coù theå xaûy ra trong ñaùm maây gioâng, giöõa caùc ñaùm maây vôùi nhau vaø giöõa ñaùm maây vôùi ñaát. ÔÛ ñaây ta chæ xeùt söï phoùng ñieän giöõa maây vaø ñaát. Hình 1 : Söï hình thaønh seùt Coù hai loaïi maây gioâng : + Gioâng nhieät: Hình thaønh töø caùc luoàng khí noùng aåm boác leân do söï ñoát noùng cuûa aùnh naéng maët trôøi. + Gioâng front: Hình thaønh do söï gaëp nhau cuûa nhöõng luoàng khoâng khí noùng aåm vôùi luoàng khoâng khí naêïng. Sau khi ñaït ñoä cao nhaát ñònh (khoaûng vaøi km trôû leân, vuøng nhieät ñoä aâm) luoàng khoâng khí aåm naøy bò laïnh ñi, hôi nöôùc ngöng tuï thaønh nhöõng gioït nöôùc li ti hoaëc thaønh caùc tinh theå baêng vaø taïo thaønh caùc ñaùm maây doâng. Theo keát quaû quan traéc töø 80 - 90% caùc ñaùm maây gioâng tích ñieän tích aâm beân döôùi. 2. Caùc giai ñoaïn phaùt trieån cuûa seùt : a) Giai ñoaïn phoùng tia tieân ñaïo : Ban ñaàu xuaát phaùt töø maây gioâng moät tia tieân ñaïo saùng môø, phaùt trieån thaønh töøng ñôït giaùn ñoaïn veà phía maët ñaát, vôùi toác ñoä trung bình khoaûng 105 - 106m/s. Keânh tieân ñaïo laø moät doøng plasma maät ñoä ñieän khoaûng 1013 ÷ 1014 ion/m3, moät phaàn ñieän tích aâm cuûa maây gioâng traøn vaøo keânh vaø phaân boá töông ñoái ñeàu doïc theo chieàu daøi cuûa noù. Thôøi gian phaùt trieån cuûa tia tieân ñaïo moãi ñôït keùo daøi trung bình khoaûng 1μs. Thôøi gian taïm ngöng phaùt trieån giöõa 2 ñôït khoaûng 30 - 90μs. TRANG 10 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP Ñöôøng ñi cuûa tia tieân ñaïo trong thôøi gian naøy khoâng phuï thuoäc vaøo tình traïng maët ñaát vaø caùc vaät treân maët ñaát, do ñoù noù gaàn nhö höôùng thaúng veà phía maët ñaát. Cho ñeán khi tia tieân ñaïo ñaït ñeán ñoä cao ñònh höôùng thì môùi bò aûnh höôûng bôûi caùc vuøng ñieän tích taäp trung döôùi maët ñaát. b) Giai ñoaïn hình thaønh khu vöïc ion hoùa : Döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng taïo neân bôûi ñieän tích cuûa maây gioâng vaø ñieän tích trong keânh tieân ñaïo, seõ coù söï taäp trung ñieän tích traùi daáu treân vuøng maët ñaát phía döôùi ñaùm maây gioâng. Neáu vuøng ñaát phía döôùi coù ñieän daãn ñoàng nhaát thì nôi ñieän tích taäp trung seõ naèm tröïc tieáp döôùi keânh tieân ñaïo, neáu vuøng ñaát phía döôùi coù ñieän daãn khaùc nhau thì ñieän tích chuû yeáu taäp trung ôû vuøng keá caän nôi coù ñieän daãn cao nhö vuøng quaëng kim loaïi, vuøng ñaát aåm, ao hoà, soâng ngoøi, vuøng nöôùc ngaàm, keát caáu kim loaïi caùc toøa nhaø cao taàng, coät ñieän, caây cao bò öôùt trong möa... chính caùc vuøng ñieän tích taäp trung naøy seõ ñònh höôùng höôùng phaùt trieån cuûa tia tieân ñaïo höôùng xuoáng khi noù ñaït ñeán ñoä cao ñònh höôùng, tia tieân ñaïo seõ phaùt trieån theo höôùng coù ñieän tröôøng lôùn nhaát. Do ñoù caùc vuøng taäp trung ñieän tích seõ laø nôi seùt ñaùnh vaøo. ÔÛ nhöõng vaät daãn coù ñoä cao nhö caùc nhaø cao taàng, coät angten caùc ñaøi phaùt thì töø ñænh cuûa noù nôi caùc dieän tích traùi daáu taäp trung nhieàu cuõng seõ ñoàng thôøi xuaát hieän doøng tieân ñaïo phaùt trieån höôùng leân ñaùm maây gioâng. Chieàu daøi cuûa keânh tieân ñaïo töø döôùi leân naøy taêng theo ñoä cao cuûa vaät daãn vaø taïo ñieàu kieän deã daøng cho söï ñònh höôùng cuûa seùt vaøo vaät daãn ñoù. Ngöôøi ta lôïi duïng tính chaát choïn cuûa seùt ñeå baûo veä choáng seùt ñaùnh thaúng cho caùc coâng trình baèng caùch duøng caùc thanh kim loaïi hay daây thu seùt baèng kim loaïi ñöôïc noái ñaát toát, ñaët cao hôn coâng trình caàn baûo veä ñeå höôùng seùt ñaùnh vaøo ñoù maø khoâng phoùng vaøo coâng trình. Khi tia tieân ñaïo höôùng xuoáng gaàn maët ñaát hay tia tieân ñaïo höôùng leân, thì trong khoaûng caùch khí ôû giöõa do cöôøng ñoä ñieän tröôøng taêng cao gaây leân ion hoùa maõnh lieät, daãn ñeán söï hình thaønh moät doøng plasma coù maät ñoä ñieän tích cao hôn nhieàu so vôùi maät ñoä ñieän tích cuûa tia tieân ñaïo, ñieän daãn cuûa noù taêng leân haøng traêm laàn. c) Giai ñoaïn phoùng ñieän ngöôïc : Do ñieän daãn cuûa noù taêng cao nhö vaäy neân ñieän tích caûm öùng traøn vaøo doøng ngöôïc mang ñieän theá cuûa ñaát laøm cho cöôøng ñoä tröôøng ñaàu doøng taêng leân gaây ion hoùa maõnh lieät vaø cöù nhö vaäy doøng plasma ñieän daãn cao 1016 - 1019 ion/m3 tieáp tuïc phaùt trieån ngöôïc leân treân theo ñöôøng doïn saün bôûi keânh tieân ñaïo. Ñaây laø söï phoùng ñieän ngöôïc hay phoùng ñieän chuû yeáu. Vì maät ñoä ñieän tích caoñoát noùng maõnh lieät cho neân tia phoùng ñieän chuû yeáu saùng choùi ( ñoù chính laø chôùp ). Toác ñoä phaùt trieån cuûa keânh phoùng ñieän ngöôïc vaøo khoaûng 1,5 . 107 ÷ 1,5.108 m/s töùc laø nhanh gaáp treân traêm laàn toác ñoä phaùt trieån cuûa keânh tieân ñaïo. Khi keânh phoùng ñieän chuû yeáu leân tôùi ñaùm maây thì soá ñieän tích coøn laïi cuûa ñaùm maây seõ theo keânh phoùng ñieän chaïy xuoáng ñaát vaø taïo neân doøng ñieän coù trò soá nhaát ñònh. TRANG 11 ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP Keát quaû quan traéc cho thaáy raèng: phoùng ñieän seùt thöôøng xaûy ra nhieàu laàn keá tieáp nhau trung bình laø 3 laàn. Caùc laàn phoùng ñieän sau coù doøng tieân ñaïo phaùt trieån lieân tuïc ( khoâng phaûi töøng ñôït nhö laàn ñaàu ), khoâng phaân nhaùnh vaø theo ñuùng quõy ñaïo cuûa laàn ñaàu nhöng vôùi toác ñoä cao hôn ( 2. ...