Dòng sét là tham số cốt lõi trong mọi thiết kế chống sét. Một cú đánh sét tưởng chừng diễn ra trong chớp mắt nhưng lại gây ra dòng điện cực lớn, với khả năng phá hủy thiết bị điện, gây phóng điện xuyên cách điện hoặc lan truyền quá điện áp trên lưới điện. Câu hỏi mà kỹ sư điện luôn đặt ra là: dòng sét thực tế lớn đến mức nào trong một lần đánh xuống đất?
Để trả lời, các chuyên gia dựa vào hai nguồn dữ liệu thực nghiệm nổi tiếng: đo trực tiếp dòng sét tự nhiên của Berger và sét đánh điều khiển bằng tên lửa của Rakov. Những kết quả này tạo nên nền tảng cho tiêu chuẩn chống sét quốc tế hiện nay.
Theo ghi nhận của Berger tại tháp đo ở Thụy Sĩ, một tia sét đánh lần đầu vào mặt đất thường mang theo dòng điện khoảng 30 kA ở giá trị trung vị, nhưng luôn tồn tại những trường hợp cực trị mà biên độ dòng có thể vượt quá 80 kA, thuộc nhóm 5% tia sét mạnh nhất trong thống kê thực địa. Mức dòng điện này gấp hàng nghìn lần dòng vận hành của một thiết bị dân dụng, do đó chỉ cần một cú đánh cũng đủ tạo ra ứng suất điện cực lớn lên kết cấu kim loại và hệ thống tiếp địa.
Sau khi đường dẫn sét được hình thành, sét tiếp tục đánh lặp lại theo kênh cũ và dòng đỉnh trong các lần sau thường đạt 10–15 kA. Mặc dù thấp hơn lần đầu, nhưng tác động cộng dồn của nhiều lần đánh sét trong cùng một cú giông sẽ làm tăng nhanh nhiệt và áp lực lên điểm tiếp xúc. Các hệ thống cách điện vốn đã bị tổn thương sau xung đầu tiên thường dễ dàng bị đánh thủng ở lần tiếp theo.
Một đặc điểm khiến dòng sét trở nên nguy hiểm là tốc độ tăng dòng cực nhanh. Các phép đo của Rakov tại Camp Blanding (Florida) ghi nhận rằng dòng điện trong kênh sét có thể tăng từ 0 lên hàng chục kiloampere chỉ trong vài micro giây, thậm chí có đợt tăng vượt quá 400 kA mỗi micro giây khi xảy ra trong nhóm sét mạnh nhất. Đây là yếu tố gây quá điện áp cảm ứng, dẫn đến sự cố lan truyền trong các tuyến cáp, RMU, MBA hay hệ thống điều khiển dù khoảng cách đến điểm sét đánh khá xa.
Dữ liệu của Berger còn cho biết số lần lặp lại của mỗi flash sét có thể từ hai đến năm lần, và trong giông đặc biệt mạnh có thể nhiều hơn thế. Điều này nghĩa là một điểm đánh sét không phải chịu một xung duy nhất, mà phải chịu chuỗi năng lượng dồn dập chỉ trong phần nhỏ của giây. Chính đặc trưng lặp lại nhanh này dẫn đến hư hỏng dạng nứt vỡ kim loại, cháy điểm tiếp địa và phá hủy lớp phủ bảo vệ của thiết bị điện ngoài trời.
Từ hai nguồn dữ liệu thực nghiệm nói trên, các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế như IEC 62305 phải lấy các thông số dòng sét cực trị làm giá trị nền tảng thiết kế, đặc biệt với đối tượng hạ tầng quan trọng như nhà máy, hệ thống điện phân phối trung thế hay các công trình cao tầng. Nếu chỉ lấy theo giá trị dòng điển hình, thiết bị rất dễ rơi vào vùng rủi ro cao khi gặp tia sét thuộc nhóm 5% mạnh nhất.
Như vậy, bản chất của câu hỏi “dòng sét mạnh đến mức nào” không chỉ xoay quanh một con số đơn lẻ. Một cú đánh sét tiêu biểu đã mang theo khoảng 30 kA, nhưng trong những điều kiện khí quyển bất lợi, dòng sét có thể vượt ngưỡng 80 kA, tăng với tốc độ cực nhanh và lặp lại nhiều lần trong cùng một kênh dẫn. Tất cả chỉ gói gọn trong thời gian chưa đến một phần mười giây, nhưng hậu quả lên công trình điện và hệ thống hạ tầng có thể kéo dài nhiều ngày nếu sự cố lan truyền xảy ra.
Các dữ liệu từ Berger và Rakov do đó đóng vai trò cột trụ trong nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật chống sét ngày nay. Chúng xác nhận rằng nguy cơ từ một tia sét duy nhất lớn hơn nhiều so với trực quan thông thường, và mọi hệ thống điện cần được xây dựng với biên độ an toàn đủ để chịu đựng những cú đánh sét mạnh nhất có thể xuất hiện trong tự nhiên.