Cột Thu Lôi Là Gì? Cấu Tạo & Chức Năng Của Cột Thu Lôi

Cột thu lôi hay còn gọi là cột chống sét là thiết bị thiết yếu trong các hệ thống bảo vệ an toàn cho con người và công trình trước các rủi ro thiên tai. Vậy cột thu lôi có công dụng và cấu tạo ra sao? Hãy cùng Mytour tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Cột thu lôi là gì?

Cột thu lôi được chế tạo từ kim loại chất lượng cao và là thiết bị quan trọng giúp bảo vệ tòa nhà khỏi những tác động của sét. Cột này thường được lắp đặt ở vị trí cao nhất của tòa nhà và kết nối trực tiếp với hệ thống dẫn điện thông qua điện cực, nhằm dẫn điện tích sét an toàn xuống đất.

Công dụng của cột thu lôi

Sau khi đã hiểu rõ khái niệm cột thu lôi, Mytour sẽ tiếp tục chia sẻ về công dụng của cột thu lôi, hay nói cách khác là cột thu lôi dùng để làm gì.

Khi có sét đánh xuống các công trình, cột thu lôi sẽ là thiết bị tiếp nhận tác động của sét, ngăn không cho điện xâm nhập vào bên trong tòa nhà. Dòng điện từ sét sẽ được dẫn qua hệ thống dây và truyền xuống đất, giúp bảo vệ tài sản bên trong và cả tính mạng con người khỏi những rủi ro do thiên tai (sét đánh) và nguy cơ cháy nổ.

Cấu trúc của cột thu lôi

Tiếp theo, Mytour sẽ giới thiệu cho bạn về cấu trúc chính của cột thu lôi và vật liệu chế tạo, từ đó giúp bạn hiểu rõ hơn về nguyên lý và cách thức hoạt động của thiết bị hữu ích này.

Đầu kim thu lôi

Đầu kim thu lôi (KTL) hay kim chống sét thường có hình dáng linh hoạt, với phần đầu nhọn hướng lên, tạo thành điểm thu hút. Điểm này được thiết kế nhọn để tăng cường khả năng hút dòng điện tích từ sét.

Vật liệu chủ yếu dùng cho đầu kim thu lôi là kim loại nặng, vì kim loại dẫn điện tốt, giúp dòng điện tích dễ dàng truyền qua.

Dây dẫn / Dây thoát

Dây thoát có nhiệm vụ dẫn điện từ kim thu lôi xuống hệ thống tiếp địa đã được lắp đặt. Vật liệu thường sử dụng cho dây thoát là kim loại như đồng, thép mạ kẽm hoặc nhôm. Trong số đó, đồng là lựa chọn hàng đầu vì khả năng dẫn điện vượt trội và độ bền cao trước ăn mòn.

Có nhiều loại dây thoát khác nhau có thể được áp dụng, bao gồm dây kim loại, dây cáp điện, hoặc thậm chí thanh kim loại tùy thuộc vào thiết kế của công trình. Cáp điện, đặc biệt là cáp đồng xoắn với tiết diện mặt cắt tối thiểu 50mm2, là loại phổ biến nhất hiện nay.

Hệ thống tiếp đất

Hệ thống tiếp địa là một tổ hợp bao gồm nhiều phần tử kim loại dẫn điện được thiết kế để kết nối với nhau và được chôn dưới mặt đất. Mục tiêu của hệ thống này là tạo ra một lối dẫn an toàn để tiếp nhận và phân tán dòng điện từ kim thu lôi vào môi trường đất.

Cấu trúc chính của một hệ thống tiếp địa gồm có:

• Điện cực tiếp đất: Các bộ phận như cọc, thanh, lưới, ống hoặc các cấu trúc khác được đặt dưới đất để tạo ra điểm tiếp xúc với môi trường xung quanh
• Dây kết nối: Các dây được sử dụng để liên kết các điện cực với nhau, tạo thành một mạng lưới tiếp địa đồng bộ
• Bộ phận kết nối: Các phụ kiện như kẹp, ốc vít, mối hàn kim loại được sử dụng để nối và giữ chắc các điện cực và dây liên kết
• Hộp liên kết và đo kiểm tra điện trở: Hộp này dùng để tạo điểm tập trung cho việc kết nối và kiểm tra điện trở của hệ thống tiếp địa
• Hợp chất giảm điện trở đất: Các hợp chất như hợp chất chống đông đất hoặc các hóa chất khác có thể được sử dụng để nâng cao hiệu suất tiếp địa bằng cách giảm điện trở của đất

Nguyên lý hoạt động

Vậy nguyên lý hoạt động chính của cột thu lôi là gì? Mytour sẽ ngay lập tức giới thiệu đến bạn:

Các đầu kim thu lôi được lắp đặt trên cột có dạng hình nhọn. Với diện tích nhỏ của đầu nhọn, mật độ điện tích tại đây sẽ rất lớn. Do đó, dưới tác động của lực hút từ trường điện, các điện tích sẽ nhanh chóng bị thu hút và hình thành các tia tiên đạo hướng lên.

Do các đầu kim được lắp đặt ở vị trí cao hơn so với các thành phần khác trong công trình, các tia tiên đạo sẽ hình thành sớm và ở độ cao lớn hơn. Điều này làm tăng khả năng chúng gặp phải các tia tiên đạo đang hướng xuống trước các tia khác trong khu vực.

Kết quả là các tia tiên đạo này sẽ “nắm giữ ưu thế” trong việc hình thành đường dẫn điện, dẫn đến việc chúng đi xuống đầu kim sớm hơn so với các điểm xung quanh. Sau khi bị sét đánh, cột thu lôi sẽ dẫn dòng điện xuống hệ thống tiếp địa qua các dây kết nối, giúp trung hòa và phân tán điện tích an toàn vào lòng đất.

Phân loại hệ thống cột thu lôi

Tiếp theo, Mytour sẽ giúp bạn đọc dễ dàng nhận diện các loại hệ thống cột thu lôi và mục đích sử dụng của từng loại. Mời bạn tiếp tục theo dõi.

Cột thu lôi chủ động

Đây là loại cột thu lôi được thiết kế với nguyên lý chủ động tạo ra tia điện để thu hút sét. Cột thu lôi chủ động sử dụng công nghệ đặc biệt nhằm tạo ra điều kiện thuận lợi cho sét tấn công, từ đó giảm thiểu nguy cơ sét đánh vào các cấu trúc khác trong công trình.

Cột thu lôi này được sử dụng trong các công trình có yêu cầu cao về bảo vệ chống sét như nhà cao tầng, nhà máy, sân bay,… Việc sử dụng cột thu lôi chủ động giúp giảm thiểu hư hỏng và thiệt hại do sét, đồng thời nâng cao an toàn cho công trình và người sử dụng.

Cột thu lôi thụ động

Cột thu lôi thụ động là loại cột được thiết kế để tự động thu hút sét theo nguyên lý rằng sét sẽ đánh vào vị trí cao nhất.

Cột thu lôi thụ động thường được lựa chọn cho các công trình nhỏ, nhà ở dân dụng hoặc những khu vực không yêu cầu bảo vệ chống sét cao. Loại cột này không cần sự can thiệp hay hoạt động từ người dùng và hoàn toàn dựa vào nguyên lý tự nhiên.

Cột thu lôi cho nhà dân

Cột thu lôi dành cho nhà dân là một hệ thống bảo vệ chống sét được thiết kế riêng cho các ngôi nhà. Hệ thống này bao gồm một cột thu lôi chủ động và các thành phần liên quan như dây dẫn sét, hệ thống tiếp địa, và bộ đếm sét (tùy chọn). Mục đích chính của cột thu lôi cho nhà dân là bảo vệ ngôi nhà và thiết bị điện, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ và hư hỏng do sét đánh.

Việc lắp đặt cột thu lôi cho nhà dân nên được thực hiện bởi các chuyên gia dày dạn kinh nghiệm trong lĩnh vực bảo vệ chống sét. Họ sẽ xác định vị trí tối ưu để đặt cột thu lôi, thiết kế hệ thống dây dẫn sét và hệ thống tiếp địa phù hợp với ngôi nhà.

Cột thu lôi cho trạm biến áp 1.000V

Cột thu lôi cho trạm biến áp 1.000V là hệ thống bảo vệ chống sét được thiết kế đặc biệt cho các trạm biến áp hoạt động với điện áp 1.000V. Trạm biến áp là một cơ sở điện nơi năng lượng điện được chuyển đổi từ mức điện áp cao (thường từ nguồn điện trung áp) xuống mức điện áp thấp (để cung cấp cho các thiết bị tiêu dùng).

Mục đích chính của hệ thống này là bảo vệ trạm biến áp khỏi tác động của sét, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ, hư hỏng và mất điện.

Cột thu lôi cho lưới điện hạ thế

Cột thu lôi cho lưới điện hạ thế là một phần trong hệ thống bảo vệ chống sét của lưới điện hạ thế. Lưới điện hạ thế cung cấp điện cho các khu dân cư, nhà ở, khu công nghiệp và thương mại với điện áp thấp, thường dưới 1000V.

Mục tiêu chính là thu hút tia sét và dẫn hướng dòng sét an toàn qua hệ thống dây dẫn sét và tiếp địa xuống mặt đất.

Hướng dẫn thi công cột thu lôi đơn giản

Cuối cùng, sau khi đã hiểu rõ khái niệm về cột thu lôi và công dụng của nó, Mytour sẽ hướng dẫn bạn cách thi công cột thu lôi một cách đơn giản. Cụ thể, sẽ chia sẻ 11 bước để ngôi nhà của bạn có một cột thu sét, bảo vệ tài sản và các thành viên trong gia đình trước những thiên tai nguy hiểm của tự nhiên.

Bước 1: Xác định vị trí để đặt cọc tiếp địa bằng cách kiểm tra chất lượng đất tại khu vực dự kiến đóng cọc.

Bước 2: Làm thủ tục xin giấy phép để được sự chấp thuận từ cơ quan có thẩm quyền (như ủy ban nhân dân và các bộ quản lý) cho các hoạt động liên quan đến khoan giếng tiếp đất. Việc khoan đất và đào rãnh có thể ảnh hưởng đến các công trình ngầm hiện có như cáp ngầm, hệ thống ống nước,…

Bước 3: Sau khi nhận được sự đồng ý về việc khoan đất và đào rãnh, các chuyên gia xây dựng khuyên nên đào rãnh với các thông số như sau:

• Về độ sâu: Tối thiểu từ 600mm đến 800mm
• Về độ rộng: Khoảng từ 350mm đến 500mm

Nếu đất có điện trở suất cao hoặc diện tích nhỏ, việc đào giếng sẽ là giải pháp hiệu quả nhất. Thông số của giếng được khuyến nghị như sau:

• Đường kính của giếng: Khoảng 45 - 70m
• Độ sâu cần thiết: Nên từ 15 đến 35m

Bước 4: Bắt đầu quá trình đóng cọc tiếp đất. Lưu ý rằng khoảng cách giữa các cọc nên gấp 2 lần độ dài của cọc. Trước khi thực hiện việc này, cần đảm bảo rằng các cọc đã được kiểm tra và đáp ứng các tiêu chí như:

• Có lớp hóa chất để giảm điện trở suất
• Được phun thêm hóa chất hút ẩm chuyên dụng xung quanh điện cực nhằm tăng cường bề mặt tiếp xúc giữa đất và điện cực

Bước 5: Tiến hành lắp đặt dây dẫn sét. Có thể sử dụng các loại cáp đồng trần hoặc cáp đồng bọc. Thiết kế dây dẫn theo cách: Rải dọc theo rãnh đã đào và sau đó liên kết cọc với dây bằng các mối hàn.

Trong trường hợp đào giếng, cọc nên được liên kết trực tiếp với cáp rồi mới hạ xuống khu vực sâu nhất của giếng.

Bước 6: Trang bị hố kiểm tra điện trở suất tại các vị trí có cọc trung tâm. Các chuyên gia khuyên rằng mặt hố cần phải ngang bằng với mặt đất và cần kiểm tra các mối hàn xem đã đảm bảo chắc chắn hay còn hở.

Bước 7: Sử dụng xẻng để lấp lại đất vào khu vực hố và rãnh, sau đó nén chặt cho thật kỹ.

Bước 8: Tiến hành xây dựng trụ đỡ cho kim thu sét theo bản vẽ đã được phê duyệt cho hệ thống chống sét.

Bước 9: Kết nối kim thu sét với dây dẫn sét. Lưu ý rằng nên luồn dây trong ống cách điện xuyên suốt tới bãi tiếp đất.

Bước 10: Lắp đặt bộ đếm sét (nếu cần thiết).

Bước 11: Cuối cùng, bạn tiến hành đo đạc một lần nữa để xác định điện trở tiếp đất của hệ thống và kiểm tra thông mạch của dây dẫn sét.