Kim thu sét tia tiên đạo (ESE) là loại kim thu sét hiện đại (hay còn gọi là kim thu sét chủ động), hoạt động theo nguyên lý phát xạ sớm để chủ động đón dòng sét trước khi nó đánh vào công trình. So với kim thu sét cổ điển, kim ESE có phạm vi bảo vệ rộng hơn và tăng hiệu quả chống sét.
Cấu tạo kim thu sét tia tiên đạo
Kim thu sét ESE gồm 3 phần chính:
1. Đầu kim thu sét (Cực phát xạ sớm)
- Là bộ phận quan trọng nhất, thường được làm bằng thép chống ăn mòn (thép không gỉ hoặc đồng mạ bạc).
- Có cấu trúc nhọn giúp dễ dàng phát tia tiên đạo (streamer) khi có điện trường mạnh trong cơn giông.
- Một số dòng cao cấp có thêm mạch phát xạ ion, giúp rút ngắn thời gian phóng tia tiên đạo.
2. Bộ phận kích hoạt (Mạch phát xạ sớm)
- Được đặt bên trong thân kim, hoạt động dựa trên nguyên lý tích điện từ môi trường xung quanh.
- Khi điện trường trong cơn giông đạt ngưỡng (~15-20kV/m), bộ kích hoạt giúp kim phát ra tia tiên đạo sớm hơn sét tự nhiên, từ đó tăng khả năng dẫn sét về kim thu.
- Một số kim thu hiện đại sử dụng công nghệ điện tử để tối ưu thời gian phát xạ.
3. Thân kim và chân đế
- Thân kim: Là trụ dài bằng thép không gỉ hoặc hợp kim nhôm, giúp kim chịu được thời tiết khắc nghiệt.
- Chân đế: Là bộ phận giúp lắp đặt kim lên cột thu sét và kết nối kim thu sét với dây thoát sét.
Nguyên lý hoạt động của kim thu sét tia tiên đạo
- Khi giông bão hình thành, cường độ điện trường trong không khí tăng lên.
- Bộ phận kích hoạt của kim ESE tích tụ năng lượng và phát ra tia tiên đạo sớm hơn sét tự nhiên (thường trước vài chục micro giây).
- Tia tiên đạo này chủ động "bắt" tia sét từ đám mây, dẫn nó về kim thu sét.
- Dòng sét theo dây dẫn xuống hệ thống tiếp địa, tiêu tán an toàn xuống đất.
Ưu điểm của kim thu sét tia tiên đạo
- Phạm vi bảo vệ lớn (có thể lên đến 120m hoặc 160m tùy loại).
- Hiệu suất thu sét cao, giảm nguy cơ sét đánh vào công trình.
- Lắp đặt đơn giản, có thể dùng cho nhà dân, nhà máy, tòa nhà cao tầng.
- Bền bỉ, không cần nguồn điện nuôi.
