Tại sao hệ thống tiếp đất tốt cải thiện độ tin cậy trạm biến áp?

Tiếp đất tốt có nghĩa điện trở tiếp đất đủ thấp để đảm bảo thoát sét nhanh chóng. Lượng sét tồn tại lâu trong thiết bị có thể gây hư hỏng sự ổn định hệ thống điện. Thoát sét nhanh cải thiện độ tin cậy và đảm bảo an toàn.

Lỗi tiếp đất sẽ gây điện thế trên vỏ kim loại thiết bị cao hơn mức an toàn. Lỗi tiếp đất cũng gây nguy cơ mất an toàn cao và chậm chễ thoát sét.
 
Đảm bảo tiếp đất đúng cách

Các bước sau đây, khi đưa vào thực tế, sẽ đảm bảo tiếp đất an toàn, đáng tin cậy, an toàn và tránh lỗi cho trạm biến áp:

    Kích thước dây dẫn phù hợp với khả năng thoát sét
    Sử dụng đúng đầu nối
    Lựa chọn thanh tiếp đất
    Chuẩn bị đất
    Sắp xếp các bước
    Tiếp đất tòa nhà **
    Tiếp đất hàng rào trạm biến áp **
    Đặc biệt chú ý đến các điểm vận hành **
    Bộ cắt sét phải được nối đất đúng quy cách **
    Tiếp đất máng cáp **
    Nối đất cho các điểm có năng lượng **

1.Kích thước dây tiếp đất

Dây dẫn phải đủ lớn để thoát sét mà không bị nóng chảy.

Thời gian thoát sét không thích hợp trong tính toán thiết kế tạo ra nguy cao dây dẫn bị nóng chảy. Hai yếu tố chi phối sự lựa chọn kích thước dây dẫn: đầu tiên là dòng thoát sét và thời gian thoát sét.

Dòng thoát sét phụ thuộc vào trở kháng tiếp đất. Thời gian thoát sét được quyết định bởi các thiết lập của các rơle bảo vệ / mạch ngắt các thiết bị, mà sẽ hoạt động để thoát sét.

IEEE 80 đề xuất thời gian là 3,0 s cho việc thiết kế các trạm biến áp nhỏ. Thời gian này cũng dùng cho các thiết bị chuyển mạch.
 
2.Sử dụng đúng đầu nối
 
 
 
Rõ ràng rằng các kết nối giữa các dây dẫn lưới điện chính và giữa các thanh lưới điện và mặt đất quan trọng để duy trì kháng thấp tiếp đất.

Các vấn đề cơ bản ở đây là:

    Loại vật liệu sử dụng cho đầu nối dây dẫn, giữa hệ thống tổ đất với dây nối đất.
    Nhiệt độ giới hạn mối hàn chịu được.

Giới hạn nhiệt độ được thể hiện theo các tiêu chuẩn như IEEE 80 và IEEE 837 cho các mối nối khác nhau. Vượt quá giới hạn nhiệt độ này dòng thoát sét sẽ gây tổn hại cho mối nối.
 
3. Chọn cọc tiếp đất
 
Tại các trạm biến áp trung thế MV và cao thế HV, nguồn và tải được kết nối thông qua các đường dây trên đỉnh cột, vì vậy thoát sét chỉ qua đường tiếp đất. Có nghĩa cọc tiếp đất phải chịu tải thoát sét cho cả nguồn và trạm biến áp.
Cọc tiếp đất phải có kích thước lớn để chịu tải và điện trở tiếp đất rất quan trọng.
Chiều dài, số lượng và vị trí của các cọc tiếp đất ảnh hưởng đến điện trở tiếp đất. Tăng gấp đôi chiều dài cọc sẽ làm giảm điện trở tiếp đất 45%, theo điều kiện đất đồng nhất. Thông thường, điều kiện đất không đồng nhất nên phải xác định bằng thiết bị đo. Để đạt hiệu quả tối đa, cọc tiếp địa phải được đặt không gần nhau hơn chiều dài của thanh. Thông thường là 3 m. Mỗi cọc tạo thành một vỏ điện từ xung quanh nó, và khi các cọc quá gần, dòng nối đất cọc sẽ lan truyền lẫn nhau. Cần lưu ý rằng, khi số lượng cọc tăng lên, điện trở đất không giảm theo tỷ lệ nghịch tương ứng. Hai mươi cọc không làm giảm điện trở tổ đất giảm 1/20 mà chỉ là 1/10.
Vì lý do kinh tế, có giới hạn khoảng cách tối đa giữa các cọc.
Thông thường, giới hạn này là 6 m. Hơn 6 m, chi phí của dây dẫn bổ sung cần thiết để kết nối các cọc làm chi phí tăng cao. Trong những trường hợp nhất định, khi trạm biến áp không có không gian như yêu cầu sẽ làm chi phí tăng đáng kể. Bốn cọc tiếp đất kết nối từ trung tâm ra 30 m sẽ làm điện trở suất giảm 94% so với một cọc tiếp đất nhưng đòi hỏi 120 m dây dẫn. Trong khi đó, bốn cọc đặt cách nhau 6 m sẽ làm giảm điện trở suất 81% so với một cọc tiếp đất nhưng chỉ sử dụng 24 m dây dẫn.
 
4. Chuẩn bị đất
 
Điện trở đất là yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống tiếp đất trạm biến áp. Điện trở đất thấp sẽ làm thoát sét tốt hơn. Các khu vực của điện trở suất đất cao cần xem xét đặc biệt. Điện trở suất đất cao nhất trong chu kỳ thời tiết hàng năm phải có dự trù trong thiết kế, cũng như điện trở đất tăng khi thời tiết khô và giảm khi thời tiết ẩm.
Cách giải quyết vấn đề là dùng các cọc tiếp đất chôn sâu để không bị ảnh hưởng bởi khí hậu bề mặt. Phương pháp khác là dùng hóa chất trộn vào tổ đất. Sử dụng cọc hóa chất là một biện pháp khác.
5. Lưu ý đến điện thế bước và tiếp xúc
Điện thế bước là sự khác biệt hiệu điện thế khoảng cách bằng bước chân người và được đo bằng điện áp tại đó với điện áp tại điểm dòng thoát vào đất. Điện thế mạnh nhất tại điểm thoát sét và sau đó giảm dần. Ở khoảng cách 75 cm so với điểm thoát sét, điện áp thường sẽ giảm 50%. Vì vậy, tại một điểm cách 75 cm từ điểm thoát sét (ít hơn khoảng cách bước chân), sẽ có nguy cơ gây tử vong do điện áp một vài kilovolt. Nguy cơ tiếp xúc xảy ra do điện áp vào tay và chân con người. Điều này xảy ra khi một người đứng trên mặt đất chạm vào cấu trúc trạm biến áp, làm thoát sét ra nền nhà. Khi đó có dòng điện trong cơ thể con người chạy qua cánh tay và vào tim xuống các chi dưới, gây tử vong. Vì lý do này, giới hạn an toàn tiếp xúc phải thấp hơn giới hạn an toàn bước chân.
Trong cả hai trường hợp, nguy cơ được loại bỏ bằng lưới đẳng thế tiếp mát nối đất.
Lưới này sẽ phải được cài đặt trong vùng lân cận của bất kỳ thiết bị và hoạt động ngay lập tức kết nối vào hệ thống tiếp đất. Lưới đẳng thế bố trí dọc khu vực đi lại làm việc và giữa thiết bị với tay chân công nhân vận hành. Với lưới này, nguy cơ chênh lệch điện áp (tiềm năng) như vậy, về cơ bản loại bỏ, sự an toàn của nhân viên hầu như được bảo đảm.
Lưới đẳng thế tiếp mát an toàn được chế tạo từ đồng hoặc đồng mạ 6 hoặc # 8 AWG với kích thước 0,5 × 0,5 m hoặc 0,5 × 1 m.

6.Nối đất nền tòa nhà
 
Nền bê tông dưới mặt đất có trở kháng điện cực đất thấp. Điện trở suất bê tông khoảng 30 Ωm ở 20 ° C, thanh điện cực phủ bê tông cho trở kháng điện thấp hơn so với thanh điện cực chôn trực tiếp trong đất.

Vì các tòa nhà thường được xây dựng bằng cách sử dụng tông cốt thép, có thể sử dụng thanh thép chiu lực như dây dẫn điện cực để kết nối với tiếp đất tại mỗi tầng.

Kích thước của thanh cốt thép cũng như các liên kết giữa các thanh phải đủ để đảm bảo dòng thoát sét không làm nóng quá mức.

Nhiệt độ cao sẽ làm yếu cấu trúc chịu lực. Vì vậy, nên sử dụng thanh đồng nhúng trong bê tông.
Việc sử dụng nối đất kiểu 'Ufer' (tên người phát minh kiểu nối đất này) được sử dụng nhiều trong những năm gần đây. Ufer sử dụng cấu trúc thép trong móng bê tông như điện cực nối đất.

Thậm chí nếu các bu lông neo không trực tiếp kết nối với cốt thép, việc bố trí gần nhau cũng tạo ra đường dẫn điện.

một vài vấn đề cần được xem xét khi chọn lõi bê tông làm điện cực. Dòng thoát sét cao có thể gây độ ẩm bê tông do sự bốc hơi của nước.

Bốc hơi này là gia tăng thể tích 1.800 lần so với khi ở dạng lỏng, gây nứt vỡ bê tông. Một yếu tố khác là dòng dò mặt đất. Sự hiện diện dòng dò nhỏ DC sẽ gây ra ăn mòn các thanh cốt thép. Khi các thanh thép chịu lực bị ăn mòn, thanh thépmòn thép phình to gấp đôi ban đầu, gây áp lực rất lớn trong bê tông.

Mặc dù rò rỉ AC không gây ra sự ăn mòn, đất sẽ biến tỷ lệ nhỏ AC thành DC. Khi các bu lông neo không được liên kết với các thanh cốt thép, bê tông sẽ đứt mạch dẫn thoát sét.

Thiệt hại đối với bê tông được giảm thiểu bằng cách giới hạn thời gian của dòng thoát sét  (cảm biến nhạy hoặc thiết bị bảo vệ cắt nhanh) hoặc bằng cách nối kim loại từ cốt thép ra điện cực tiếp đất bên ngoài.

Rằng điện cực bên ngoài phải có kích thước lớn và kết nối với khung thép để bảo vệ bê tông. Thiết kế chuẩn Ufer nối toàn bộ khung thép trong bê tông với điện cực hoặc lưới tiếp đất dùng một hay nhiều thanh dẫn kim loại.

Các sản phẩm đầu nối xuất xắc đều có sẵn trên thị trường. Khi dùng các sản phẩm này, hiệu suất sử dụng đặc biệt tốt.
 

7. Nối đất các hàng rào trạm biến áp
 
 
 
Hàng rào kim loại của trạm biến áp cần được xem xét như thành phần cấu trúc trạm biến áp.

Lý do cho điều này là các đường dây cao thế vào hoặc ra khỏi trạm biến áp có thể rơi lên hàng rào. Nếu hàng rào không được nối với hệ thống tiếp đất trạm biến áp sẽ rất nguy hiểm. Người hoặc vật tiếp xúc với hàng rào rất có thể bị tai nạn.

Các công ty năng lượng dùng các chuẩn khác nhau với hàng rào. Hầu hết là nối đất tại cổng và các góc, kèm theo tất cả các dây lưới thứ hai hoặc thứ ba được nối đất. Nối đấy cột, cửa, dây lưới dùng dây nhảy mềm. Tất cả các cột góc phải được nối với nhau. Tại khu vực cửa, lưới mát đẳng thế được lắp vào, giảm mối nguy hiểm dò điện theo quy định bước chân, với nhân viên ra vào khi đóng mở cửa.
 
Khuyến cáo hàng rào phải được nối với hệ thống tiếp đất chính. 
 

8. Chú ý đặc biệt đến các vị trí vận hành

Để bảo vệ nhân viên vận hành trong các trường hợp sự cố, phải đảm bảo không có nguy cơ xảy ra do tiếp xúc hoặc bước an toàn khi nhân viên vận hành thiết bị.
Điều này đòi hỏi sử dụng lưới an toàn gần đến những điểm vận hành mà nhân viên đứng khi điều khiển thiết bị.
Có bốn loại lưới an toàn.
1. Lưới hoặc tấm thép phủ cách điện. Dùng cho trường hợp cách ly nhân viên vận hành với lưới. Lớp phủ cách điện phải được giữ sạch sẽ.
Thực vật trong khu vực phải được loại bỏ hoàn toàn. An toàn nâng cao bằng tăng điện trở cách điện, khiến dòng dò không chảy qua người nhân viên vận hành vượt quá giá trị an toàn.
2.Lưới thép nối với hệ thống tiếp mát. Nhân viên vận hành đứng trực tiếp trên lưới.
3.  Dây trần (cuộn dây hoặc chạy zig-zag) tại khu vực sờ tay được và nối với hệ thống tiếp mát.
4.Lưới đẳng thế đúc sẵn tiếp mát an toàn chôn tại khu vực có tiếp xúc và nối với hệ thống tiếp mát. Đây là phương án đắt tiền nhất.
 
9. Đấu đất bộ cắt lọc sét đúng tiêu chuẩn

Khi có dòng sét trong hệ thống điện (do sét đánh gián tiếp hoặc do chuyển nguồn) thiết bị cắt lọc sét đặt gần thiết bị sẽ thoát dòng sét xuống đất bảo vệ thiết bị.
Thông thường, dòng sét dâng lên rất nhanh cùng với dòng điện từ mức 0 tăng lên giá trị rất cao vài kiloamperes nhiều. Do đó, điều cần thiết đường nối thiết bị với đất phải có trở kháng tối thiểu.
Ngay cả lượng nhỏ điện dung của dây nối đất cũng làm trở kháng rất cao sóng điện dốc tăng và điện áp rất cao xuất hiện trong hệ thống  (mặc dù một thời gian ngắn). Để khử hiệu ứng này, đầu nối tiếp đất cần có đường dẫn ngắn nhất với điểm tiếp mát và độ uốn cong tối thiểu (các chỗ uốn cong hoạt động như cuộn tự cảm).
Thông thường bộ cắt lọc sét thường được gắn trực tiếp vào bồn chứa của máy biến áp Trong rường hợp này, thanh biến áp và vỏ ngoài  hoạt động như đường nối đất.
Phải đảm bảo nối đất an toàn bằng nhiều đường.
Khuyến khích sử dụng dây dẫn đồng nối thiết bị cắt lọc sét với điểm nối đất.
 
 10. Nối đất máng cáp
 
 
 
NEC 318 quy định cụ thểu cầu máng cáp và sử dụng trong việc giảm điện áp tiếp  đất. Tất cả các phần khay kim loại phải được liên kết với nhau với thích hợp. Các mối nối cơ khí tự có thể không nối đất và thoát sét được đầy đủ.
Vì vậy, các dây nhảy liên kết (hàn hoặc bắt vào) phải được bắt vào mối nối các khay.
 
11. Tiếp đất tạm thời các bộ phần có điện áp
 
 
Khi nhân viên bên cạnh thiết bị điện cao áp, bất cứ bộ phần nào cũng phải được nối đất để đảm bảo an toàn.

Phương pháp thông thường dùng cáp đồng mềm với vòng tiếp địa ở hai đầu. Các dây này cần kiểm tra định kỳ và bảo trì. Có kẹp hoặc đinh cố định với mặt đất, từ đó bắt dây tiếp mát vào.
 
Thai Hong Linh Presale Manager This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. Linh's home page: