Phương pháp quả cầu lăn là gì?
Kể từ khi Benjamin Franklin đề xuất kim thu sét (cột thu lôi) để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các công trình từ cách đây 250 năm về trước, hiệu quả của nó đã được chứng minh rõ ràng theo thời gian. Tuyệt đại đa số các công trình trên thế giới đều sử dụng phương pháp chống sét theo nguyên lý Franklin: Kim thu tạo thành nơi có điện trường cao để thu hút sét khi có chênh lệch điện tích đủ lớn gây phóng điện giữa các đám mây với mặt đất. Dòng sét được dẫn xuống hệ thống tiếp địa thông qua dây dẫn, chúng có nhiệm vụ dẫn dòng sét một cách an toàn và nhanh nhất sao cho không gây nguy hiểm đến các khu vực xung quanh công trình. Nguyên lý này là cơ sở cho rất nhiều tiêu chuẩn chống sét trên thế giới hiện nay áp dụng như IEC62305:2010 (Ủy ban quốc tế về kỹ thuật điện), NFPA 780: 2004 (Hiệp hội phòng cháy quốc gia của Mỹ), TCVN9888:2013 (Tiêu chuẩn quốc gia về bảo vệ chống sét) … Phạm vi bảo vệ của hệ thống này được tính toán bằng phương pháp điện hình học hay còn gọi là phương pháp quả cầu lăn.
| Cấp bảo vệ LPL | Bán kính quả cầu lăn R (m) |
| I | 20 |
| II | 30 |
| III | 45 |
| IV | 60 |
Phương pháp quả cầu lăn cho phép xác định chính xác vị trí nào mà dòng sét có thể đánh trực tiếp vào công trình, bằng cách lăn quả cầu từ nhiều phương khác nhau vào công trình, các điểm hay mặt phẳng của công trình tiếp xúc với quả cầu thì tại các vị trí đó có khả năng sét đánh vào cao nhất.
Trong thực tế các vị trí này chính là vị trí xác định để lắp đặt kim thu sét, khi đó thay vì sét có thể đánh trực tiếp vào 1 trong các vị trí của công trình thì đầu kim sẽ đảm nhận chức năng thu hút và chịu tác động từ những cú sét giáng xuống. Vùng không gian được giới hạn bởi độ dốc của quả cầu lăn và các giao điểm của nó với mặt đất, đầu kim thu được gọi là vùng bảo vệ chống sét.
Bằng phương pháp quả cầu lăn mà các kỹ sư thiết kế có thể xác định chính xác vị trí cần lắp đặt kim thu sét đối với bất kì dạng công trình nào. Ngoài ra với các công trình đã có kim thu sét, phương pháp này còn cho phép kiểm tra hiệu quả bảo vệ của hệ thống chống sét hiện tại. Tại mục 5.2 trong tiêu chuẩn TCVN9888-3:2013 (IEC62305-3:2010) đã quy định đối với tất cả các kiểu kim thu sét, chỉ được sử dụng kích thước vật lý thực của kim thu sét bằng kim loại để xác định không gian cần bảo vệ. Như vậy phương pháp này hoàn toàn phù hợp để kiểm tra với mọi loại kim thu sét trên thị trường hiện nay.
