Chống sét lan truyền cho trạm biến áp CÔNG TY TNHH CHẾ TẠO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC HÀ NỘI

Chu Văn An

Chống sét lan truyền cho trạm biến áp là hệ thống bảo vệ các thiết bị trong trạm biến áp và đường dây trung thế khỏi nguy cơ hư hỏng do dòng điện cao thế đột ngột lan truyền qua hệ thống điện do bị sét đánh hoặc các sự cố điện khác. Hệ thống này sử dụng các thiết bị chuyên dụng (SPD, thiết bị chống sét có thể hoạt động giống như cầu dao) để cắt và chuyển dòng điện nguy hiểm xuống đất một cách an toàn, bảo vệ các thiết bị điện khỏi hư hỏng và nguy cơ cháy nổ.

1. Sét đánh là gì?

Sét đánh là khi sét đánh vào một vị trí nhất định, trong bán kính 2km tính từ vị trí bị sét đánh, tất cả các vật kim loại, dây điện, đường truyền dữ liệu sẽ bị cảm ứng điện từ dẫn đến hư hỏng.

Các tòa nhà và cơ sở hạ tầng bị sét đánh mỗi ngày và trên toàn thế giới. Bất kỳ cấu trúc nào trên đường đi của giông bão đều có thể bị đe dọa. Dù chỉ kéo dài vài micro giây nhưng tia sét nguy hiểm có thể phá hủy các trạm điện, thiết bị điện, thiết bị điện tử của bạn. Việc lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền và SPD sẽ có thể giảm thiểu hoặc thậm chí ngăn ngừa thiệt hại cho tài sản quý giá của bạn.

1.1. Thống kê về sự lan truyền của sét

Mỗi ngày có khoảng 8 triệu tia sét trên toàn thế giới. Cấu trúc cao nhất là điểm có khả năng tiếp xúc cao nhất khi xảy ra sét đánh. Các công trình biệt lập trên các khu vực bằng phẳng, rộng lớn có thể thu hút sét đánh. Mặc dù một số công trình có nhiều khả năng thu hút sét hơn nhưng sét hoàn toàn không thể đoán trước được.

1.2. Tiêu hủy thiết bị điện tử

Dòng điện tăng vọt có thể xâm nhập vào nhà bạn thông qua sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp. Sét đánh trực tiếp xảy ra khi sét truyền thẳng qua tòa nhà, thường gây ra thiệt hại nghiêm trọng và hỏa hoạn. Sét đánh gián tiếp xảy ra khi sét đánh xuống mặt đất gần đó, hoặc vào đường dây điện nối trực tiếp vào nhà. Khi điều này xảy ra, mọi thiết bị điện tử hoặc kết nối đều có thể bị phá hủy. Kết quả: • Chi phí thay thế thiết bị điện tử và mạch điện cao • Gián đoạn kết nối với thiết bị cá nhân và/hoặc thiết bị chuyên nghiệp

Hãy suy nghĩ lại. Ngay cả khi bạn quấn một cột thu lôi, điều đó có thể vẫn chưa đủ. Các cột thu lôi có thể hướng sét xung quanh bên ngoài cấu trúc, nhưng một số quá điện áp vẫn có thể xâm nhập vào mạch điện của tòa nhà và làm hỏng bất kỳ thiết bị điện tử nào không được SPD bảo vệ.

1.3. Đường sét

Khi sét đánh trực tiếp vào một tòa nhà không được bảo vệ, điện áp tăng vọt có thể xâm nhập vào nhà bạn thông qua bảng công tắc và phá hủy tất cả các thiết bị điện tử của bạn.

Khi sét đánh gần một tòa nhà không được bảo vệ, nó có thể truyền vào bên trong thông qua các đường dây điện nối trực tiếp với bảng chuyển mạch.

Khi sét đánh vào một tòa nhà bằng cột thu lôi, phần lớn quá điện áp được truyền trực tiếp xuống đất xung quanh mặt ngoài của tòa nhà. Tuy nhiên, có đến một nửa điện áp vẫn có thể vào nhà bạn thông qua các mạch điện.

Khi sét đánh gần một tòa nhà, ngay cả khi đã có biện pháp bảo vệ, nó vẫn có thể di chuyển vào bên trong ngôi nhà thông qua đường dây điện nối trực tiếp vào bảng công tắc.

2. Thiết bị chống sét lan truyền là gì?

Một tia sét đánh gần tòa nhà hoặc đường dây điện trên cao đột ngột làm tăng điện áp 230 V lên 3 hoặc 6 kV. Kết quả là một xung điện kéo dài vài micro giây, có thể phá hủy các linh kiện điện tử như bộ nhớ, bộ xử lý, tụ điện và màn hình. SPD có thể giảm xung điện đến giá trị tương thích với mức mà hầu hết các thiết bị được kết nối có thể chịu được: khoảng 1,5 kV. Tất cả các thiết bị trong phạm vi 10 mét tính từ bảng chuyển mạch đều được bảo vệ hiệu quả. Nếu thiết bị của bạn cách SPD đã lắp đặt hơn 10 mét thì cần phải có biện pháp bảo vệ bổ sung, chẳng hạn như SPD loại 3 trong bảng công tắc lân cận của ổ cắm điện dài có tích hợp bảo vệ chống đột biến điện.

Thiết bị chống sét hay SPD (Surge Protection Devices) là thiết bị chống sét được tạo ra để bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp tăng đột ngột.

Thiết bị chống sét lan truyền là thiết bị hạn chế sự lan truyền quá áp đột ngột trên đường dây bằng cách chuyển hướng dòng điện nguy hiểm này đến nơi khác một cách an toàn.

Chúng chứa ít nhất một thành phần phi tuyến. Loại SPD một cổng được kết nối song song hoặc loại SPD hai cổng được kết nối trực tiếp.

3. Tìm hiểu về hệ thống chống sét lan truyền

Hệ thống chống sét lan truyền được thiết kế để hạn chế tình trạng quá tải đột ngột phát sinh từ khí quyển và truyền dòng điện (dạng sóng) xuống đất. Thiết bị chống sét lan truyền SPD giúp giới hạn biên độ của điện áp quá tải này đến một giá trị nhất định không gây hại cho hệ thống lắp đặt điện và thiết bị chuyển mạch điện cũng như các thiết bị điều khiển.

Thiết bị chống sét lan truyền loại bỏ quá điện áp trong trường hợp:

Ở chế độ chung, giữa pha trung tính hoặc đất. Ở chế độ phân chia, giữa pha và trung tính. Trong trường hợp quá điện áp vượt quá ngưỡng vận hành, bộ bảo vệ đột biến sẽ:

Dẫn năng lượng xuống đất ở chế độ chung. Phân phối năng lượng cho các dây dẫn khác ở chế độ phân chia.4. Phân loại hệ thống chống sét lan truyền Các thiết bị chống sét lan truyền được chia làm 3 loại, cụ thể như sau:

4.1. SPD Type 1 Surge Protection Thiết bị chống sét Type 1 được khuyến nghị sử dụng trong các trường hợp cụ thể như nhà máy, tòa nhà, nhà máy công nghiệp, v.v. đã được bảo vệ bằng hệ thống chống sét hoặc lưới chống sét trực tiếp. Thiết bị này bảo vệ hệ thống điện. SPD loại 1 có khả năng xả dòng điện ngược do xung sét dội ngược từ dây dẫn nối đất sang dây dẫn của hệ thống lưới điện. Thiết bị chống sét lan truyền loại 1 được đặc trưng bởi dòng điện dạng sóng 10/350µs.4.2. Bộ bảo vệ chống sét SPD Loại 2 Bộ chống sốc điện loại 2 là hệ thống bảo vệ chính cho tất cả các thiết bị điện hạ thế. Thiết bị này được lắp đặt trong mỗi thiết bị điện tử để ngăn chặn sự lan truyền quá áp trong hệ thống điện và bảo vệ phụ tải. Thiết bị chống sét lan truyền loại 2 có đặc điểm là dạng sóng dòng điện 8/20µs.4.3. Bộ bảo vệ chống sét loại 3 SPD Bộ chống đột biến loại 3 có khả năng phóng điện thấp. Do đó, chúng phải được lắp đặt bắt buộc làm thiết bị bổ sung cho SPD Loại 2 và trong vùng lân cận của các tải nhạy cảm. Thiết bị bảo vệ đột biến Loại 2 được đặc trưng bởi sự kết hợp giữa sóng điện áp (1,2/50µs) và sóng dòng điện (8/20µs).5. Các thiết bị trong hệ thống chống sét lan truyền Một hệ thống chống sét lan truyền thường được tạo thành từ:

Thiết bị chống sét trên đường dây: Thiết bị cắt sét 1 pha, thiết bị cắt sét 1 pha, thiết bị cắt sét 3 pha và thiết bị cắt sét 3 pha. Cáp thoát sét. Thiết bị đếm sét. Hộp kiểm tra điện trở nối đất. Hệ thống nối đất để bảo vệ chống sét. Thiết bị cắt sét, thiết bị cắt sét trên đường dây điện xoay chiều Thiết bị chống sét cho đường dây tín hiệu viễn thông, đường dây tín hiệu điều khiển công nghiệp, mạng máy tính, đường dây truyền tải điện thoại, đường truyền tốc độ cao, trên cáp trung chuyển, cáp đồng trục. Công tắc báo động. Hệ thống nối đất chống sét bao gồm hệ thống các cọc nối đất được đóng sâu vào lòng đất và nối với nhau. Thiết bị chống sét lan truyền

6. Thiết bị chống sét lan truyền phổ biến

Thiết bị chống sét Schneider là dòng sản phẩm chống sét chất lượng cao, hiệu quả được nhiều đơn vị lựa chọn sử dụng.

Thiết bị chống sét lan truyền Schneider là sản phẩm chất lượng cao được sản xuất trên dây chuyền hiện đại đạt tiêu chuẩn Châu Âu, mang đến độ chính xác, linh hoạt cũng như trải nghiệm tốt nhất cho người dùng.

Hiện nay, trên thị trường, khách hàng có thể tìm thấy các thiết bị chống sét lan truyền Schneider với các model như:

Thiết bị chống đột biến điện Acti 9 Thiết bị chống đột biến điện Acti 9

7. Yêu cầu kỹ thuật khi thi công hệ thống chống sét lan truyền

Khi thi công hệ thống chống sét lan truyền bạn cần chú ý các vấn đề sau:

7.1. Xác định vị trí lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền

Tùy theo từng nhóm thiết bị chống sét lan truyền mà chúng ta cần lựa chọn vị trí lắp đặt phù hợp:

7.1.1. Thiết bị chống sét lan truyền, lớp bảo vệ đầu tiên

Lớp bảo vệ đầu tiên là thiết bị chống sét được lắp đặt ở lối vào tòa nhà cần bảo vệ các thiết bị. Nó thường là thiết bị có khả năng chống sét lớn nhất vì có thể chịu dòng sét trực tiếp. Thông thường, công suất cắt sét giai đoạn 1 yêu cầu ≥ 100kA 8/20µs. Riêng thiết bị chống sét sơ cấp thường thích hợp để bảo vệ các thiết bị điện/cơ điện dễ bị hư hỏng như đèn, máy sưởi và động cơ.

7.1.2. Thiết bị chống sét lan truyền, lớp bảo vệ thứ hai

Lớp bảo vệ thứ cấp là thiết bị chống sét dùng để giảm điện áp dư (thông qua điện áp) giúp bảo vệ các thiết bị điện, điện tử nhạy cảm. Chính vì vậy thiết bị này thường được lắp đặt ở các nhánh của tủ phân phối.

Các thiết bị chống sét giai đoạn hai cũng phải bảo vệ thiết bị mạch nhánh khỏi các xung điện được tạo ra trong mạch từ các thiết bị trong mạch đó như thiết bị gây nhiễu xung, thiết bị chuyển mạch, v.v. Xung này chiếm 70 đến 85% số xung có thể gây hại cho các thiết bị điện, điện tử nhạy cảm.

Thiết bị chống sét tầng 2 nên sử dụng thiết bị cắt sét mắc nối tiếp phía trước thiết bị cần bảo vệ, bao gồm tầng cắt sơ cấp, bộ lọc thông thấp LC và tầng cắt sét thứ cấp.

7.2. Những lưu ý khi lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền

Các mạch có các thiết bị điện gây nhiễu như bộ biến tần và thiết bị công nghiệp cũng cần được bảo vệ để tránh nhiễu điện cấp ngược gây hư hỏng cho các thiết bị trong các mạch khác.

Trong trường hợp thiết bị điện tử nhạy cảm được đặt cách thiết bị chống sét phía trước gần nhất hơn 9 mét thì cần lắp đặt biện pháp bảo vệ bổ sung. Thiết bị này được gọi là thiết bị bảo vệ “đầu vào tại điểm sử dụng” và được lắp đặt càng gần các thiết bị điện và điện tử nhạy cảm càng tốt.

Điện áp dư của thiết bị chống sét là điện áp còn lại sau khi thiết bị chống sét bị ảnh hưởng bởi xung sét hoặc xung sét. Điện áp này càng nhỏ càng tốt.

7.3. Tạo hệ thống nối đất nối tiếp

Tùy thuộc vào kết cấu, thành phần địa chất cũng như diện tích khu vực thi công hệ thống nối đất mà chúng ta có 2 phương án thi công cọc tiếp đất.

Phương án 1: Sử dụng cọc nối đất đường kính 16mm, dài 2,4m. Khoảng cách giữa mỗi cọc từ 4,5 đến 5m. Phương án 2: Dùng 1 đến 2 cọc đất đường kính 16mm có chiều dài lớn (thường từ 7 đến 15 mét tùy theo địa chất) khoan sâu vào lòng đất.

7.4. Các cách lắp đặt thiết bị chống sốc điện

Sét đánh vào dây hoặc cọc gần mặt đất có thể tạo ra dòng điện khoảng 30kA chạy vào đường dây điện. Trong một số trường hợp, dòng xả có thể lên tới 100kA. Kết quả của quá trình chặn điện này là sự hình thành các dòng sét có cường độ cao và đặt điện áp quá cao lên dây dẫn. Vì vậy chúng ta cần phải cắt các xung sét có điện áp cao và truyền xuống đất.

Có hai phương pháp lắp đặt thiết bị chống sét để bảo vệ hệ thống điện, cụ thể như sau:

7.4.1. Lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền. Kết nối song song

Các thiết bị chống sét được kết nối song song có thể cung cấp khả năng chống sét cơ bản. Tất cả các thiết bị loại này được kết nối giữa dây pha và dây trung tính hoặc dây nối đất trên bảng mạch chính tùy thuộc vào hệ thống điện. Trong trường hợp này, dây trung tính phải được chỉ định rõ ràng.

Các thiết bị chống sét được kết nối song song phù hợp để bảo vệ hệ thống bơm, điều hòa không khí và chiếu sáng.

7.4.2. Lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền Nối tiếp

Thiết bị chống sét lan truyền nối tiếp sử dụng bộ lọc thông thấp. Các bộ lọc này được mắc nối tiếp với tải, có nhiều loại bộ lọc một pha, ba pha với tần số điện áp hoạt động và khả năng đáp ứng xung sét khác nhau.

Kỹ thuật lọc cho phép hạn chế cường độ và giảm độ dốc cạnh xung sét và cảm ứng dọc theo đường truyền.

Các bộ lọc này có khả năng giảm quá áp và bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm như thiết bị viễn thông, máy tính, v.v.

8. Link một số bài viết tham khảo:

Thiết bị chống sét lan truyền

Trạm biến áp là gì?