Giáo trình mô đun Lắp đặt hệ thống chống sét, tiếp địa (Nghề: Kỹ thuật lắp đặt điện và điều khiển trong công nghiệp - Trình độ: Trung cấp) - Trường Trung cấp nghề Củ Chi gồm có 4 bài học. Bài 1: Tạo mặt bằng tiếp địa; Bài 2: Lắp đặt thiết bị thu sét; Bài 3: Lắp đặt các thiết bị tự động thu sét; Bài 4: Lắp tiếp địa cho thiết bị. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình để nắm được nội dung chi tiết nhé!
TẠO MẶT BẰNG TIẾP ĐỊA 1 Khái niệm chung về chống sét và nối đất
Tính toán nối đất
Nối đất ở các cột điện đường dây và các cột thu lôi là phương pháp chống sét hiệu quả, giúp dòng điện sét được dẫn xuống đất nhanh chóng qua bộ phận nối đất Để tránh hiện tượng phóng điện ngược từ các phần xà thân cột đã nối đất tới dây dẫn các pha, điện trở nối đất cần phải đảm bảo đủ nhỏ Việc thiết lập hệ thống nối đất chống sét đúng tiêu chuẩn giúp bảo vệ an toàn cho hệ thống điện và các thiết bị liên quan.
Việc tính toán dòng điện nối đất khi tản dòng điện sét có đặc điểm khác biệt rõ rệt so với việc xác định điện trở nối đất an toàn Trong trường hợp này, dòng điện sét phân tán trong đất theo hướng khác, gây ra sự khác biệt lớn về trị số dòng và phân bố điện trường Hiểu rõ đặc điểm này giúp thiết kế hệ thống chống sét hiệu quả hơn, đảm bảo an toàn cho công trình Do đó, việc phân tích dòng điện sét tản trong đất là yếu tố quan trọng trong công tác bảo vệ và tính toán hệ thống tiếp đất.
Trang 7 chẳng những có mật độ bé mà còn biến thiên chậm theo thời gian Khi tản dòng điện sét vào đất có những hiện tượng vật lý sau xảy ra:
- Hiện tượng phóng điện cực nối đất
- Ảnh hưởng điện cảm của điện cực nối đất
Việc tính toán hệ thống nối đất chống sét đồng thời phải xem xét cả đặc điểm về hiệu quả và độ an toàn, điều này thường khá phức tạp Do đó, để đơn giản hóa quá trình thiết kế, các hệ thống này thường được phân thành hai loại chính dựa trên tiêu chí phù hợp và khả năng thực hiện Việc phân loại này giúp đảm bảo hiệu quả bảo vệ chống sét đồng thời duy trì độ an toàn cao cho hệ thống điện và người sử dụng.
Khi kích thước của điện cực nối đất (bao gồm cọc hoặc tia ngắn) được thu gọn, ta có thể bỏ qua tác dụng của điện cảm trong quá trình tính toán Do đó, nghiệm vụ này chỉ tập trung vào quá trình phóng điện trong đất, giúp đơn giản hóa các phép tính điện lưới và nâng cao độ chính xác trong thiết kế hệ thống đất.
Khi kích thước điện cực nối đất lớn, điện cảm của điện cực đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến phân bố áp suất và dòng điện dọc theo chiều dài của điện cực Điều này làm thay đổi hiệu quả truyền tải và độ ổn định của hệ thống nối đất, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu xử lý dòng điện lớn Hiểu rõ tác động của điện cảm giúp tối ưu hóa thiết kế điện cực, nâng cao khả năng chống chịu và đảm bảo an toàn trong hệ thống điện.
2.2 Yêu cầu kỹ thuật của nối đất chống sét
Nối đất chống sét cần đảm bảo quy trình đúng để tránh phóng điện ngược trong đất do mật độ dòng điện tản vào đất lớn gây ra trường tăng cao Khi đó, quá trình phóng điện ngược làm tăng điện dẫn trong đất và làm giảm điện trở tản xung, đòi hỏi tính toán nối đất phải thỏa mãn các điều kiện về khoảng cách giữa hệ thống thu sét và công trình trong đất (Sđ) cũng như trong không khí (Skk) Cụ thể, cường độ điện trường trung bình trong không gian phải nhỏ hơn cường độ điện trường bắt đầu phóng điện trong đất và không khí để đảm bảo an toàn và hiệu quả của hệ thống chống sét.
- h0 là độ cao của công trình
- Skk là khoảng cách trong không khí từ cột thu sét đến công trình
- Sđ là khoảng cách trong đất
Hình 1.2.1: Sơ đồ cột thu sét độc lập
Điện trở xung kích nối đất của cột thu sét là yếu tố quan trọng đảm bảo hệ thống chống sét hoạt động hiệu quả Đối với cột thu sét đặc trên kết cấu công trình như xà máy biến áp, việc chọn điện trở nối đất cần phải tuân thủ các điều kiện an toàn và kỹ thuật nhằm giảm thiểu nguy cơ gây cháy nổ hoặc hư hỏng thiết bị Việc đảm bảo điện trở nối đất phù hợp sẽ giúp hệ thống thu sét thực hiện chức năng bảo vệ tối ưu, giảm thiểu tác động của sét đánh trực tiếp Vì vậy, cần đánh giá chính xác điện trở nối đất của cột thu sét để đảm bảo hiệu quả phòng chống sét và an toàn cho toàn bộ hệ thống công trình.
- Zxk là tổng trở xung kích của nối đất phân bố dài Ω
- Is là biên độ dòng điện sét (kA)
- U50%MBA là điện áp 50% bé nhất của máy biến áp (kV).
Phương pháp lắp đặt
3.1 Chuẩn các cọc hay tấm nối đất
Để chọn cọc tiếp địa phù hợp, bạn có thể lựa chọn cọc thép mạ đồng nhập khẩu hoặc trong nước, hoặc cọc đồng nguyên chất với chất lượng cao Các cọc tiếp địa nên có đường kính tối thiểu từ phi 14 đến phi 16 và chiều dài từ 2,4 mét trở lên để đảm bảo hiệu quả dẫn điện tốt Thông thường, cọc tiếp địa được thiết kế có đầu nhọn giúp dễ dàng trong quá trình đóng cọc và thi công hệ thống chống sét hiệu quả.
Số lượng cọc tiếp địa phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm địa chất của từng vùng Để đảm bảo an toàn hệ thống tiếp địa, cần kiểm tra điện trở đất và đảm bảo giá trị này phải nhỏ hơn 10 Ohm Điều này giúp nâng cao hiệu quả dẫn điện và giảm thiểu nguy cơ mất an toàn khi xảy ra sự cố điện.
Các cọc tiếp địa được liên kết với nhau bằng hệ thống dây đồng có tiết diện tối thiểu từ M50mm đến M70mm, đảm bảo khả năng dẫn điện tốt và độ bền cao Phương pháp kết nối được sử dụng bao gồm đai ốc đồng để dễ dàng kẹp chặt hoặc phương pháp hàn hóa nhiệt nhằm nâng cao tính chắc chắn và ổn định của hệ thống tiếp địa Việc chọn lựa dây đồng và phương pháp kết nối phù hợp giúp đảm bảo an toàn chống sét, bảo vệ hệ thống điện và kéo dài tuổi thọ của hệ thống tiếp địa.
Hình 1.3.1: Đóng cọc tiếp địa
Bảng 1.1: Bảng phân loại cọc tiếp địa
Phân loại Đặc điểm Hình dáng
Cọc tiếp địa làm từ đồng đặc nguyên chất với hàm lượng đồng từ 95-99% là loại có chất lượng tốt nhất trên thị trường Việt Nam, dù giá thành cao hơn các loại khác Đồng được sử dụng để sản xuất cọc tiếp địa thường là đồng vàng hoặc đồng đỏ, trong đó đồng đỏ được đánh giá là tốt hơn về độ dẫn điện và độ bền Chất liệu đồng đặc nguyên chất đảm bảo khả năng dẫn điện cao, tăng hiệu quả tiếp đất và độ bền lâu dài của hệ thống tiếp địa Sử dụng cọc đồng đặc nguyên chất mang lại độ an toàn cao cho hệ thống điện và là lựa chọn tối ưu cho các công trình cần độ tin cậy cao.
Hình 1.3.1: Cọc tiếp địa làm từ đồng nguyên chất
Cọc tiếp địa thép mạ đồng có hàm lượng đồng thấp, chỉ phủ một lớp mỏng bên ngoài để tăng khả năng dẫn truyền sét và độ bền của cọc Lõi bên trong của cọc được làm bằng thép chất lượng cao, đảm bảo độ cứng và khả năng chịu lực Chất lượng của cọc tiếp địa thép mạ đồng phụ thuộc vào đặc tính của lõi thép cũng như độ dày của lớp mạ đồng để đảm bảo hiệu quả truyền dẫn sét và tuổi thọ sản phẩm.
Hình 1.3.2 thể hiện cọc tiếp địa thép mạ đồng, loại cọc được chế tạo từ thép chất lượng cao, đã qua quá trình chọn lọc kỹ lưỡng để đảm bảo độ bền và độ chính xác Theo tiêu chuẩn về chất liệu, cọc tiếp địa thép mạ kẽm được sản xuất bằng cách nhúng thép vào bể kẽm nóng, giúp tăng khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ lâu dài trong các hệ thống tiếp đất Sử dụng cọc thép mạ đồng và mạ kẽm là giải pháp tối ưu để đảm bảo hệ thống tiếp địa hoạt động hiệu quả, an toàn và bền vững trong mọi điều kiện môi trường.
Hình 1.3.3: Cọc tiếp địa thép mạ kẽm:
Cọc tiếp địa dạng thanh tròn đặc có quy cách từ D14 đến D20, dễ thi công, nhẹ, không cồng kềnh và phù hợp cho các công trình nhỏ, phục vụ mục đích sinh hoạt Trong khi đó, cọc tiếp địa dạng thanh chữ V có độ dày lớn (V50 đến V70), với bản to và diện tích tiếp xúc đất lớn, thường được sử dụng trong chống sét cho nhà xưởng và các khu vực dễ cháy nổ như trạm xăng hoặc trạm điện.
Cọc tiếp địa bằng thanh kim loại tròn phải có đường kính theo thiết kế đã quy định, nhưng không được nhỏ hơn 16mm đối với điện cực thép và không nhỏ hơn 12mm đối với điện cực kim loại không phải là thép hoặc có lớp kim loại.
Trang 10 bọc ngoài không phải sắt hoặc thép Không được dùng thanh thép gai hoặc thanh cốt thép làm điện cực đất dạng cọc nhọn
Cọc tiếp địa cần được đóng sâu xuống đất theo đúng độ sâu quy định của thiết kế, đảm bảo đất liền thổ và chèn chặt toàn bộ chiều dài của điện cực đất Khi chọn vị trí đóng điện cực đất, nên chọn nơi có độ ẩm cao nhất nếu điều kiện thực tế cho phép để tối ưu hiệu quả dẫn điện Độ sâu lắp đặt của điện cực đất, thường là thanh hoặc ống kim loại dạng cọc nhọn, nằm trong khoảng từ 0,5 m đến 1,2 m tính từ đỉnh cọc đến mặt đất liền thổ, theo quy định của thiết kế Ngoài ra, cần lựa chọn độ sâu lắp đặt lớn hơn khi điện trở suất của đất giảm theo chiều sâu, nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống chống sét tiếp địa.
Hình 1.3.2: Đấu nối cọc tiếp địa
Khi đóng cọc tiếp địa xuống đất, cần sử dụng chụp đầu cực chuyên dụng để tránh làm hỏng đầu trên của điện cực Trong điều kiện đất cứng, có thể sử dụng khoan mồi có đường kính nhỏ hơn so với cọc tiếp địa để đảm bảo khi đóng điện cực xuống lỗ khoan, các lớp đất sẽ chèn chặt toàn bộ chiều dài của cọc Việc này giúp tăng khả năng tiếp xúc điện tốt và đảm bảo độ bền của hệ thống tiếp đất.
Dây nối giữa các cọc tiếp địa phải có tiết diện không nhỏ hơn tiết diện của dây nối đất chính
Để bắt đầu quá trình lắp đặt hệ thống tiếp đất, cần xác định chính xác vị trí phù hợp Trước khi tiến hành đào, phải kiểm tra kỹ lưỡng để tránh gây ảnh hưởng đến các công trình ngầm như cáp điện, cáp mạng hoặc hệ thống ống nước, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thi công.
Bước 2 trong quá trình thi công là đào rãnh với chiều sâu từ 600mm đến 800mm và chiều rộng từ 300mm đến 500mm, phù hợp với bản vẽ thiết kế hoặc mặt bằng thi công thực tế Việc đào rãnh đúng kích thước là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của công trình Các thông số về chiều dài và hình dạng rãnh cần phải tuân thủ theo bản vẽ kỹ thuật nhằm đảm bảo ổn định và an toàn trong quá trình thi công.
Trong trường hợp địa hình hạn chế hoặc vùng đất có điện trở suất cao, phương pháp khoan giếng được khuyến nghị để đảm bảo hiệu quả thi công Đường kính giếng khoan cần từ 50mm đến 80mm, và chiều sâu khoan từ 20m đến 40m tùy thuộc vào độ sâu của mạch nước ngầm Phương pháp này giúp tiếp cận nguồn nước ngầm một cách tối ưu, đảm bảo tiến độ và độ bền của công trình.
Đối với những địa điểm có điện trở đất cao, việc lắp đặt hệ thống cọc tiếp địa hiệu quả đòi hỏi sử dụng phương pháp khoan giếng Đường kính của giếng khoan cần khoảng 5 mét, với chiều sâu từ 20 đến 40 mét hoặc đến tới mạch nước ngầm, nhằm đảm bảo hệ thống tiếp địa hoạt động ổn định và hiệu quả.
Sử dụng phương pháp hàn hóa nhiệt và hàn vào dây tiếp địa thả cọc xuống Đổ trực tiếp hóa chất giảm điện trở đất và nước xuống
Nối dây dẫn tiếp địa với kim thu sét trực tiếp hoặc bảng đồng tiếp địa để đảm bảo an toàn và dễ dàng theo dõi, kiểm tra định kỳ hệ thống chống sét Việc kết nối này giúp duy trì hệ thống tiếp đất hiệu quả và giảm thiểu rủi ro do sét đánh gây ra Thường xuyên kiểm tra và bảo trì hệ thống tiếp địa để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn cho toàn bộ công trình.
Tạo được mặt bằng
Lắp đặt hệ thống chống sét đòi hỏi phải có hố kiểm tra điện trở đất tại vị trí cọc trung tâm, sao cho mặt hố nằm ngang với mặt đất Sau khi hoàn thành lắp đặt, cần kiểm tra lại các mối hàn và thu dọn dụng cụ để đảm bảo công trình an toàn và sạch sẽ Quá trình lấp đất sau khi lắp đặt hệ thống chống sét phải được nện chặt và hoàn trả mặt bằng, đảm bảo độ vững chắc và ổn định Đo điện trở tiếp đất của hệ thống để đảm bảo giá trị dưới 10 ohms; nếu giá trị lớn hơn, cần thêm cọc, xử lý bằng hóa chất giảm điện trở đất hoặc khoan giếng để giảm về mức cho phép, đảm bảo hiệu quả chống sét tối đa.
Hình 1.3.15: Hệ thống tiếp địa
Trang 18 Đảm bảo hố kiểm tra điện trở đất được lắp đặt tại vị trí cọc trung tâm phải đảm bảo phương diện hố phải ngang so với phương diện của đất
Hình 1.3.16: Lắp đặt hố kiểm tra tiếp địa
Tiến hành kiểm tra lần cuối các mối hàn đồng thời thu dọn dụng cụ sử dụng
Tiến hành lấp đất các hố, rãnh đã đào, nện chặt và hoàn trả lại góc nhìn ban đầu để đảm bảo an toàn và thẩm mỹ Đồng thời, đo điện trở tiếp đất của hệ thống lắp đặt, với giá trị điện trở tiêu chuẩn dưới 10 Ω; nếu vượt mức này, cần bổ sung cọc tiếp đất, xử lý bằng hóa chất giảm điện trở hoặc khoan giếng để đảm bảo điện trở đất không vượt quá tiêu chuẩn.
1 Khái niệm sét và nối đất tiếp địa?
2 Các phương pháp đo điện trở đất tiếp địa?
3 Hàn hóa nhiệt là gì? Công dụng của hàn hóa nhiệt?
4 Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cọc tiếp địa?
5 So sánh ưu nhược điểm của từng loại cọc tiếp địa?
6 Trình bày các bước lắp đặt hệ thống tiếp địa?
7 So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp đo điện trở?
8 Hãy cho biết thao tác đóng cọc tiếp địa sau đúng hay sai? Tại sao?
- Chọn được cọc tiếp địa đúng yêu cầu kỹ thuật
- Phân loại được các cọc tiếp địa
- Tính toán được số lượng cọc tiếp địa
- Hình thành tác phong công nghiệp, tổ chức, sắp xếp nơi làm việc, bố trí thiết bị
- Cách sử dụng máy đo điện trở nối đất
- Cách đọc các thông số của các cọc tiếp địa
- Cách đo điện trở hệ thống tiếp địa chống sét bằng máy đo điện trở
- Máy đo điện trở nối đất
- Đọc thông số và thống kê các cọc tiếp địa vào bảng
- Đo trị số điện trở bằng máy đo điện trở
Phân loại Đặc điểm Hình dáng
Hình 1.3.1: Cọc tiếp địa làm từ đồng nguyên chất Theo Chất Liệu
Hình 1.3.2: Cọc tiếp địa thép mạ đồng Theo Chất Liệu
Hình 1.3.3: Cọc tiếp địa thép mạ kẽm:
Hình 1.3.4: Cọc tiếp địa dạng thanh tròn đặc Theo hình dạng
Hình 1.3.4: Cọc tiếp địa dạng thanh chữ V
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Ghi chú
Nhận xét kết quả đo được:
PHIẾU THỰC HÀNH SỐ 2 ĐO ĐIỆN TRỞ ĐẤT
- Sử dụng được máy đo điện trở đất
- Đo được điện trở đất
- Đánh giá được kết quả sau khi đo
- Hình thành tác phong công nghiệp, tổ chức, sắp xếp nơi làm việc, bố trí thiết bị
- Cách sử dụng máy đo điện trở nối đất
- Cách đọc các thông số của các cọc tiếp địa
- Cách đo điện trở hệ thống tiếp địa chống sét bằng máy đo điện trở
- Máy đo điện trở nối đất
- Qui trình sử dụng máy đo điện trở
- Đo trị số điện trở bằng máy đo điện trở
TT BƯỚC HÌNH MINH HỌA NỘI DUNG
1 Bước 1: Kiểm tra điện áp PIN Chú ý: Để máy hoạt động chính xác thì kim trên đồng hồ phải chỉ ở vị trí “BATT
- Xoay công tắc tới vị trí
- Ấn và giữ nút “PRESS TO TEST” để kiểm tra điện áp Pin
2 Bước 2: Đấu nối các dây nối
– Cắm 2 cọc bổ trợ như sau: Cọc 1 cách điểm đo khoảng 5~10m, cọc 2 cách cọc 1 từ 5~10m
– Dây màu xanh (Green) dài 5m kẹp vào điểm đo
– Dây màu vàng (Yellow) dài 10m, dây màu đỏ (red) dài 20m kẹp vào cọc áp và cọc 2 dòng sao cho phù hợp với chiều dài của dây
3 Bước 3: Kiểm tra điện áp của tổ đất cần kiểm tra
- Bật công tắc tới vị trí
“EARTH VOLTAGE” và ấn nút “PRESS TO TEST” để kiểm tra điện áp đất
- Để kết quả đo được chính xác thì điện áp đất không được lớn hơn 10V
4 Bước 4: Kiểm tra điện trở đất
Khi điện trở nhỏ, kim đồng hồ sẽ gần như không di chuyển khỏi vạch "0" Để đo chính xác, bạn nên bật công tắc tới vị trí x10Ω hoặc x1Ω phù hợp, giúp dễ dàng đọc giá trị điện trở trên đồng hồ Điều này đảm bảo bạn có kết quả đo chính xác và rõ ràng hơn khi đo các điện trở có giá trị nhỏ.
Bật công tắc tới vị trí x100Ω Nếu điện trở quá cao (>1200Ω) thì đèn OK sẽ không sáng, khi đó ta cần kiểm tra lại các đầu đấu nối
5 Bước 5: Đánh giá kết quả đo
Lưới trung áp có công suất £
1000 kVA thì Rnđ £ 4 W Cột điện Rnđ £ 10 W
Thông thường lưới 110 kV trở lên có dòng chạm đất lớn hơn 500 A thì Rnđ £ 0,5 W
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Ghi chú
Nhận xét kết quả đo được:
- Sử dụng được khuôn hàn hóa nhiệt
- Hàn được giữa các cọc tiếp đất với dây dẫn, giữa dây dẫn với dây dẫn
- Đánh giá được kết quả sau khi hàn
- Hình thành tác phong công nghiệp, tổ chức, sắp xếp nơi làm việc, bố trí thiết bị
- Cách sử dụng khuôn hàn hóa nhiệt
- Cách đọc các thông số của các cọc tiếp địa
- Cách đo điện trở hệ thống tiếp địa chống sét bằng máy đo điện trở
- Qui trình sử dụng máy đo điện trở
- Đo trị số điện trở bằng máy đo điện trở
TT BƯỚC HÌNH MINH HỌA NỘI DUNG
1 Bước 1: Chọn kiểu khuôn phù hợp với khuôn hàn
- Chọn khuôn hàn và thuốc hàn đúng chủng loại cần thiết để có thể hàn theo từng kiểu mối hàn
- Lựa chọn đầy đủ số lượng cọc phi và cáp theo mối hàn
2 Bước 2: Làm khô khuôn hàn bằng đèn khò
Vệ sinh sạch sẽ, để khô ráo các loại dây cáp đồng; cọc tiếp địa để khi hàn hóa nhiệt khả năng kết dính mang lại kết quả cao
Đưa dây dẫn khô ráo, sạch sẽ vào khuôn hàn một cách chính xác và dùng tay kẹp khoá để cố định khuôn Đặt các thiết bị cần hàn vào vị trí phù hợp, đảm bảo cáp, cọc và khuôn giữ cố định, giúp quá trình hàn diễn ra an toàn và đạt hiệu quả cao.
4 Bước 4: Đặt đĩa kim loại vào trong khuôn hàn để giữ thuốc hàn đúng vị trí;
Bỏ miếng nhôm mỏng xuống đáy khuôn hàn cho cho miếng nhôm có khả năng che kín lỗ nhỏ ở đáy khuôn
5 Bước 5: Cho thuốc hàn vào khuôn hàn và rắc thuốc mồi lên thuốc hàn hóa nhiệt và miệng khuôn hàn;
Để dễ dàng bắt lửa khi hàn, bạn cần đổ và dải thuốc mồi hàn lên trên thuốc hàn dẫn ra mép khuôn Thuốc hàn chính nằm ở dưới đáy lọ có màu bạc, trong khi thuốc mồi hàn (đặc biệt là thuốc mồi màu đen xám) được đặt phía trên nhằm đảm bảo quá trình hàn diễn ra thuận lợi và chính xác.
6 Bước 6: Đóng nắp lại và dùng súng bắn tia lửa điện bắn vào thuốc mồi;
- Dùng súng mồi hàn để bắn lửa vào phần thuốc mồi hàn ở mép khe của khuôn hàn thực hiện quá trình hàn
Sau khi thuốc hàn đông lại, mở khuôn và lấy xỉ hàn ra khỏi khuôn để đảm bảo chất lượng mối hàn Chờ một vài phút để mối hàn nguội và bớt nhiệt, sau đó tiến hành mở tay kẹp và tháo khuôn ra Cuối cùng, làm sạch và vệ sinh mối hàn để đảm bảo tính chất và độ bền của kết nối hàn.
Trang 25 mỹ quan, giúp mối hàn tốt và bền hơn
8 Bước 8: Lau khuôn hàn hóa nhiệt cho lần sử dụng kế tiếp;
Chờ khoảng 10-15 phút để khuôn nguội hoàn toàn trước khi vệ sinh, nhằm tránh làm nóng khuôn quá mức Việc này giúp đảm bảo an toàn trong quá trình thao tác, bởi khuôn nóng quá có thể gây bỏng và ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn Sau khi khuôn đã nguội và vệ sinh sạch sẽ, mới tiếp tục quá trình hàn để đảm bảo mối hàn chắc chắn, dễ dàng lắp đặt cáp cọc và tránh các sai sót trong quá trình thi công.
Nhận xét kết quả hàn được:
LẮP ĐẶT CỌC TIẾP ĐỊA
- Lựa chọn được cọc tiếp địa
- Đo được điện trở đất
- Lắp đặt được cọc tiếp địa
- Hình thành tác phong công nghiệp, tổ chức, sắp xếp nơi làm việc, bố trí thiết bị
- Cách sử dụng khuôn hàn hóa nhiệt
- Cách đọc các thông số của các cọc tiếp địa
- Cách đo điện trở hệ thống tiếp địa chống sét bằng máy đo điện trở
- Cách đóng cọc tiếp địa
- Máy đo điện trở đất
- Qui trình lắp đặt cọc tiếp đại
- Đo trị số điện trở bằng máy đo điện trở
TT BƯỚC HÌNH MINH HỌA NỘI DUNG
1 Bước 1: Đào rãnh, hố hoặc khoan giếng tiếp đất
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
2 Bước 2: Chôn các điện cực xuống đất
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
- Đóng cọc - Cọc cách đáy rãnh từ
- Cọc đất trung tâm được đóng cạn hơn so với các cọc khác, đỉnh cọc cách mặt đất từ 150 ~ 250mm
- Rãi cáp đồng - Rãi cáp đồng trần dọc theo các rãnh đã đào để liên kết với các cọc đã đóng
- Hàn hóa nhiệt - Hàn hóa nhiệt
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Dây dẫn sét trực tiếp từ kim chống sét hoặc cáp tiếp đất từ bản đồng tiếp đất chính sẽ được liên kết chắc chắn vào hệ thống đất Điểm kết nối này nằm tại vị trí cọc trung tâm, thường là hố kiểm tra điện trở đất, đảm bảo hệ thống chống sét hoạt động hiệu quả và an toàn.
3 Bước 3: Chọn và lắp kim thu sét
Kim thu sét được làm bằng kim loại có độ dài từ 0,5 đến 1,5 mét, lắp đặt trên nóc nhà để bảo vệ an toàn trước sét Dây thoát sét nối kim thu sét với các dây kim loại chạy xuống mặt đất, giúp dẫn dòng sét an toàn ra khỏi kết cấu công trình Dây thoát sét được kết nối chắc chắn với cọc tiếp địa, đảm bảo hệ thống chống sét đạt hiệu quả cao và giảm thiểu nguy cơ gây hư hỏng hoặc mất an toàn.
Bước 4: Hoàn trả mặt bằng hệ thống tiếp đất
- Lấp đất vào các hố và rãnh, nện chặt và hoàn trả mặt bằng
- Đo điện trở tiếp đất của hệ thống, giá trị điện trở cho phép là < 10 W, nếu lớn hơn
Trang 29 giá trị này thì phải đóng thêm cọc, xử lý thêm hóa chất giảm điện trở đất hoặc khoan giếng để giảm tới giá trị cho phép
- Dây nối đất thường chỉ thị bằng màu xanh lá cây có sọc trắng
Nhận xét kết quả đạt được:
LẮP ĐẶT THIẾT BỊ THU SÉT 1 Khái niệm chung
Cấu tạo hệ thống chống sét
Khi một đám mây tích điện âm đi qua trên đỉnh cột thu lôi, đỉnh của cột thu lôi sẽ tích tụ điện tích dương nhờ cảm ứng tĩnh điện và hiệu ứng mũi nhọn Nhờ đó, điện trường tại đỉnh cột thu lôi trở nên mạnh mẽ, tạo điều kiện hình thành một kênh dẫn sét hiệu quả Đây là quá trình quan trọng trong việc bảo vệ công trình khỏi sét đánh.
Trang 32 phóng điện từ đầu cột thu lôi đến đám mây tích điện âm do vậy sẽ có dòng điện phóng từ đám mây xuống đất (gọi là dòng điện sét)
Hình 2.2.1: Cấu tạo cột thu lôi
Hệ thống chống sét trực tiếp thông thường gồm các thành phần chính như kim thu sét, dây dẫn sét bằng đồng nguyên chất, hộp kiểm tra điện trở và cọc tiếp địa chống sét Kim thu sét, thường làm bằng thép tròn mạ kẽm hoặc thép ống mạ kẽm với kích thước phù hợp, có đầu nhọn hình kim để thu dòng điện sét hiệu quả Cột chống sét có thể làm từ bê tông, gỗ hoặc kim loại, đảm bảo độ bền vững cho hệ thống Dây dẫn sét có vai trò kết nối giữa kim thu sét và bộ phận tiếp địa, giúp dẫn dòng điện sét xuống đất an toàn Bộ phận nối đất, là vật dẫn đảm bảo dòng điện sét được dẫn vào đất một cách an toàn, cần tiếp xúc tốt với mặt đất để đạt hiệu quả cao nhất.
Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét đứng riêng rẽ được mô tả bằng một hình nón cong tròn xoay với đỉnh trùng với đỉnh kim là nơi phát ra tia sét Đáy của hình nón này có bán kính bằng 1,50 lần chiều cao của cột (r0 = 1,50 h), giúp xác định diện tích bảo vệ rộng Mặt cắt của phạm vi bảo vệ qua cột thu sét là một hình tam giác có đỉnh chùng với đỉnh kim, với đáy nằm trên mặt đất Hai cạnh bên của tam giác này là các đường cong lõm nhưng đã được tuyến hóa thành các đường gãy khúc, tạo thành các đoạn thẳng đi qua các điểm có tọa độ đặc biệt, đảm bảo tính chính xác trong thiết kế và lắp đặt hệ thống chống sét.
Hình 2.2.2: Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét
Phạm vi bảo vệ ở hai bên được xác định giống như trường hợp của hai cột thu sét đứng riêng rẽ, đảm bảo an toàn tối đa cho hệ thống Phạm vi giữa hai cột thu sét được giới hạn bởi một cung tròn đi qua hai đỉnh kim và có tâm nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng nối liền hai đỉnh kim Đường cung này có độ cao H bằng 4 lần chiều cao của cột thu sét (H = 4h), giúp mở rộng phạm vi bảo vệ một cách hiệu quả và tối ưu.
Hình 2.2.3: Phạm vi bảo vệ hai cột chống sét cao bằng nhau
Theo tiêu chuẩn xây dựng và tiêu chuẩn chống sét Việt Nam, điện trở suất đất phải thấp hơn hoặc bằng 10 Ω mới đủ điều kiện đưa vào sử dụng Trong các khu vực đặc thù như kho năng lượng, kho xăng, nhà máy hóa chất, trị số này cần phải thấp hơn nữa để đảm bảo an toàn chống sét tối đa.
Hình 2.2.4: Lắp đặt hệ thống chống sét
Chống sét trực tiếp có thể thực hiện theo 3 phương pháp: cổ điển, phát xạ sớm và phân tán điện
* Chống sét trực tiếp theo phương pháp cổ điển
Năm 1753, Benjamin Franklin là người đầu tiên phát minh hệ thống chống sét hiện đại Hệ thống này sử dụng các thanh kim loại làm kim thu sét, được đặt trên đỉnh các cột đỡ bằng gỗ, kim loại hoặc bê tông Phát minh của Franklin giúp bảo vệ các công trình khỏi tác động của sét và trở thành bước đột phá trong công nghệ phòng chống sét.
Trang 34 cao lên khỏi công trình Dùng dây dẫn bằng kim loại nối các kim thu sét này với nhau và nối xuống hệ thống tiếp địa cũng làm bằng kim loại chôn trong đất Khi có dòng sét xảy ra, kim thu sét và dây dẫn truyền dòng điện sét xuống hệ thống tiếp địa Dòng điện sét sẽ được giải toả tiêu tán vào trong đất Đảm bảo an toàn cho công trình Hàng trăm năm nay đã và đang áp dụng phương pháp chống sét này
Hình 2.2.5: Chống sét trực tiếp theo phương pháp cổ điển
Bộ phận cơ bản của 1 hệ thống chống sét bao gồm:
- Bộ phận kim thu sét (kim thu sét)
- Điểm kiểm tra, đo đạc
- Bộ phận dây dẫn nối đất
- Bộ phận cực nối đất (Các cọc tiếp địa)
Phương pháp chống sét Franklin (còn gọi là phương pháp cổ điển) có ưu điểm là đơn giản, chi phí thấp nhưng hạn chế về phạm vi bảo vệ, độ tin cậy không cao và yêu cầu nhiều kim kim loại, dẫn đến ảnh hưởng đến mỹ quan và kiến trúc công trình Các kim này dễ bị rỉ sét, gãy đổ, khiến hệ thống chống sét có tuổi thọ thấp Hiện nay, nhờ vào sự tiến bộ của khoa học công nghệ, nhiều thiết bị và phương pháp chống sét hiện đại đã được nghiên cứu và chế tạo nhằm đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy cao hơn.
- Kim thu sét cổ điển có thời gian sử dụng lâu hơn rất nhiều so với các loại kim chống sét khác
- Dùng để bảo vệ những nơi có một phần cấu trúc nhô hằn lên cao trong phạm vi cần bảo vệ khỏi sét đánh
- Không cần nguồn cấp năng lượng bên ngoài
- Dễ lắp đặt, bảo trì
- Có nhiều kích thước để lựa chọn (3m, 6m, 10m , … )
- Dễ lắm đặt, bảo trì
- Thân thiện với môi trường
3 Phương pháp lắp đặt Để lắp đặt các thiết bị chống sét trực tiếp thì cần có những vật liệu sau: kim thu sét, thiết bị cắt sét, hệ thống nối đất Hệ thống này thường được lắp đặt theo nguyên tắc 3 tầng cơ bản như sau
Hình 2.3.1: Cách lắp đặt cột thu lôi chống sét trực tiếp
Tầng cắt sét sơ cấp là vị trí lắp đặt thiết bị chống sét ngay tại lối vào đầu tiên của công trình, nhằm tạo lớp bảo vệ vòng ngoài hiệu quả Đây là vị trí quan trọng nhất để chống sét, yêu cầu trang bị các thiết bị chống sét chất lượng cao nhất để đảm bảo khả năng cắt sét tối đa, với khả năng cắt sét yêu cầu là ≥ 100kA 8/20μs Việc lựa chọn thiết bị phù hợp tại tầng cắt sét sơ cấp góp phần bảo vệ toàn diện cho hệ thống điện và công trình khỏi tác động của sét.
Tầng cắt sét thứ cấp quan trọng trong hệ thống chống sét, được thiết kế để bảo vệ các thiết bị điện và điện từ nhạy cảm khỏi các hậu quả của tia sét Vai trò chính của tầng này là giảm điện áp dư và kiểm soát điện áp vượt quá mức an toàn, đảm bảo an toàn cho các thiết bị kết nối Để đạt hiệu quả tối ưu, thiết bị chống sét ở tầng này nên được kết hợp với các thiết bị cắt lọc sét mắc nối tiếp phía trước, gồm tầng cắt sơ cấp, bộ lọc thông thấp LC và tầng cắt sét thứ cấp, giúp ngăn chặn tuyệt đối các dòng điện gây hại từ tia sét.
Tuỳ thuộc vào địa hình của từng công trình mà ta có cách đặt hệ thống nối tiếp đất khác nhau
Hình 2.3.2: Lắp đặt cột thu lôi truyền thống
Tiêu chí Lưu ý khi lắp đặt, sử dụng
Kim thu sét là một thanh kim loại, thường gọi là kim cổ điển, được lắp đặt trên mái của công trình nhằm mục đích hấp thụ và dẫn dòng sét xuống hệ thống tiếp đất một cách an toàn.
Khi lựa chọn vị trí và độ cao để đặt kim thu sét cùng với chiều cao của cột, cần chú ý đảm bảo khoảng cách tiêu chuẩn giữa cột kim thu sét và các vật xung quanh để đảm bảo hiệu quả bảo vệ tối ưu.
Dây dẫn để thoát sét
- Nên sử dụng dây đồng tròn bện có độ dẫn điện tốt
- Dây nên ít chắp nối và càng to càng tốt Nên sử dụng dây có tiết diện 50 mm2 trở lên
- Trong quá trình thi công, hãy chọn đường đi dây thẳng nhất
- Số lượng dây thoát sét tùy thuộc vào kích thước ngôi nhà (tối thiểu phải có 2 dây, đối với các ngôi nhà to cần có nhiều dây hơn)
Hệ thống tiếp đất chống sét
Trong thiết kế hệ thống tiếp đất, việc bố trí số lượng cọc và kiểu cấu hình phù hợp với từng vùng đất là rất quan trọng để đảm bảo điện trở nối đất đạt tiêu chuẩn Hệ thống thu sét thường gồm 3 đến 5 kim thu sét được lắp đặt trên mái nhà và kết nối với nhau chắc chắn, nhằm tối ưu khả năng bảo vệ chống sét hiệu quả.
- Hệ thống tiếp đất phải có tổng trở nhỏ và ổn định trong nhiều năm, đảm bảo việc tản năng lượng sét xuống đất nhanh và an toàn
Vật liệu công trình - Đối với ngôi nhà làm bằng vật liệu dễ cháy, phải cách ly kim thu sét với vật liệu dễ cháy
Bảo đảm an toàn cho các thiết bị điện tử
Cần lắp thêm một tầng cắt sét thứ cấp (tầng bảo vệ thứ
2) Thiết bị thứ cấp này có tác dụng làm giảm điện áp dư từ tầng sơ cấp, giúp bảo đảm an toàn cho các thiết bị điện tử
Lắp đặt hệ thống
Cấu hình của chống sét đánh thẳng gồm 3 phần:
Đầu kim thụ sét thường được làm từ các chất liệu như thép mạ động, đồng thau đúc hoặc inox, đảm bảo độ bền và dẫn điện tốt Lựa chọn chiều dài của kim loại phụ thuộc vào cấu trúc của công trình cần được bảo vệ, giúp tăng hiệu quả chống sét và an toàn cho hệ thống điện.
Dây dẫn sét là dây dẫn nối từ các đầu kim thu sét đến hệ thống tiếp đất, đảm bảo an toàn cho công trình khỏi sét đánh Chất liệu chính của dây dẫn sét thường là đồng lá hoặc cáp đồng trần, có độ dẫn điện cao và độ bền vượt trội Tiết diện của dây dẫn sét theo tiêu chuẩn quốc tế NFC 17-102 của Pháp thường dao động từ 50mm² đến 75mm², đảm bảo khả năng chống quá tải và duy trì hiệu quả bảo vệ chống sét.
- Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dòng điện sét trong đất Cấu hình của hệ thống tiếp đất gồm:
Các cọc tiếp địa thường dài từ 2.4 đến 3 mét, có đường kính ngoài từ 14 đến 16mm, được cắm thẳng đứng xuống đất Khoảng cách giữa các cọc tiếp địa thường từ 3 đến 15 mét, và phần cọc được chôn sâu từ 0,5 đến 1 mét vào mặt đất để đảm bảo hiệu quả chống sét và bảo vệ hệ thống điện.
Dây tiếp đất, thường là cáp đồng trần có tiết diện từ 50 đến 75mm2, được sử dụng để liên kết các cọc tiếp địa với nhau nhằm đảm bảo an toàn hệ thống điện Cáp tiếp đất thường được đặt âm dưới đất từ 0,5 đến 1 mét để tránh tác động trực tiếp của môi trường bên ngoài và duy trì tính ổn định của hệ thống tiếp địa Việc sử dụng dây tiếp đất đúng tiêu chuẩn giúp đảm bảo hiệu quả chống rò rỉ điện và bảo vệ thiết bị điện tử trong hệ thống.
+ Ốc siết cáp hoặc mối hàn hóa nhiệt Cadweld: Sử dụng để liên kết các cọc tiếp địa lại với nhau
Hình 4.1.1: Hệ thống chống sét đánh thẳng 4.2 Công nghệ chống sét đánh thẳng
Chống sét đánh trực tiếp hiệu quả bằng công nghệ tiêu tán đám mây điện tích không cho hình thành tia tiên đạo sét (hệ thống phân tán điện tích) Hiện nay tại Việt Nam, công nghệ này rất ít được ứng dụng do chi phí cao, chỉ dành cho các công trình cần thiết đặc biệt Cấu hình của hệ thống bao gồm 3 phần chính, giúp tăng khả năng chống sét và bảo vệ công trình một cách tối ưu.
Các đầu phát ion dương thường được chế tạo từ thép mạ đồng hoặc inox chắc chắn, đảm bảo độ bền cao Thiết kế của chúng dạng quả cầu nhiều gai hoặc dạng dù nhiều gai, giúp tối ưu hiệu quả phát ion dương trong quá trình xử lý không khí Ngoài ra, dạng cánh dơi nhiều gai cũng là một lựa chọn phổ biến, mang lại khả năng phát ion rộng và đều, nâng cao hiệu quả làm sạch không khí.
Dây dẫn sét có vai trò chính là dẫn dòng ion dương từ mặt đất lên các thiết bị phát ion dương, giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hệ thống phòng chống sét Chất liệu thường sử dụng là cáp đồng trần, có độ bền cao và khả năng dẫn điện tốt Tiết diện của dây dẫn sét được quy định theo tiêu chuẩn quốc tế, phổ biến từ 50mm² đến 75mm² để đảm bảo khả năng truyền dòng điện lớn khi có sét đánh.
- Hệ thống tiếp đất: Sử dụng để tản dòng điện sứt ở trong đất Hệ thống tiếp đất này có cấu hình gồm:
Các cọc tiếp đất thường có chiều dài từ 2,4 đến 3 mét, với đường kính ngoài từ 14 đến 16mm, giúp đảm bảo khả năng dẫn điện tốt và độ bền cao Chúng được chôn thẳng đứng cách mặt đất từ 0,5 đến 1 mét để tối ưu hóa hiệu quả tiếp đất Dây cáp tiếp đất cần phải được nối thành một mạch vòng kín trước khi liên kết với hệ thống dây dẫn sét, nhằm đảm bảo an toàn và nâng cao khả năng chống sét nhiễu.
+ Ốc siết cáp hoặc mối hàn hoá nhiệt cadweld: dùng để liên kết dây tiếp đất và các cọc tiếp đất với nhau
Hình 4.1.2: Công nghệ chống sét đánh thẳng
Chống sét đánh thẳng bằng công nghệ phát tia tiên đạo sớm (Early Streamer Emission) Cấu hình của loại này gồm có 3 phần:
Đầu thu lôi được sử dụng để phát tia tiên đạo nhằm thu hút sét về nó, bảo vệ công trình khỏi nguy cơ sét đánh Thiết bị này được gắn trên trụ đỡ có độ cao trung bình khoảng 5 mét so với đỉnh của công trình cần bảo vệ, đảm bảo hiệu quả tối ưu trong việc dẫn sét xuống đất và giảm thiểu rủi ro gây hư hại.
Dây dẫn sét là thiết bị dùng để dẫn dòng sét đầu thu lôi đến hệ thống tiếp đất, đảm bảo an toàn cho công trình Thường được làm bằng đồng lá hoặc cáp đồng trần, với tiết diện từ 50mm2 đến 75mm2 theo tiêu chuẩn quốc tế NFC 17 102 của Pháp Việc lựa chọn dây dẫn sét phù hợp giúp hệ thống chống sét hiệu quả, giảm thiểu rủi ro do sét gây ra.
- Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dòng điện sét trong đất Cấu hình của hệ thống tiếp đất này gồm:
+ Các cọc tiếp đất: thường dài từ 2.4 mét đến 3 mét Đường kính ngoài thường là
14 – 16mm Được chôn thẳng đứng và cách mặt đất từ 0,5 đến 1 mét Khoảng cách cọc với cọc từ 3 đến 15 mét
Dây tiếp đất, thường là cáp đồng trần có tiết diện từ 50 đến 75mm², dùng để liên kết các cọc tiếp đất lại với nhau, giúp đảm bảo hệ thống chống sét hiệu quả Cáp này thường nằm âm dưới mặt đất từ 0,5 đến 1 mét, tránh tác động của môi trường bên ngoài Các phương pháp kết nối gồm ốc siết cáp hoặc nối hàn hoá nhiệt cadweld, đảm bảo mối nối chắc chắn và đảm bảo an toàn hệ thống chống sét.
Kim thu sét lần lượt được nối với dây đồng và dẫn qua hộp kiểm tra điện trở rồi xuống cọc tiếp địa được chôn sâu dưới lòng đất
Kim thu sét là bộ phận quan trọng trực tiếp thu sét, được lắp đặt trên cột đỡ cao từ 2 đến 5 mét tại vị trí cao nhất của công trình nhằm đảm bảo phạm vi bảo vệ tối ưu Phạm vi bảo vệ của kim thu sét được xác định dựa trên công thức tính toán hoặc theo thông số kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp, giúp đảm bảo an toàn tối đa cho công trình và người sử dụng.
Kim thu sét thường là những thanh kim loại có đầu nhọn hoặc các loại kim thu sét chủ động phát tia tiên đạo sớm (ESE), được thiết kế phù hợp với từng công trình cụ thể để tối ưu hiệu quả chống sét Việc lắp đặt kim thu sét cần đảm bảo cột đỡ chắc chắn, có khả năng chịu lực tốt để tránh gãy gập hoặc đổ nghiêng khi có sét đánh hoặc mưa dông kéo dài Đảm bảo hệ thống chống sét được lắp đặt đúng kỹ thuật sẽ giúp bảo vệ an toàn cho công trình và giảm thiểu rủi ro do sét gây ra.
Dây dẫn sét là bộ phận chủ yếu dẫn truyền dòng điện sét từ đầu kim thu sét xuống đất, đảm bảo an toàn cho công trình Để đảm bảo hiệu quả, dây dẫn sét cần có đủ tiết diện để chịu được dòng sét lớn và không bị hư hại do tác động của môi trường Các loại dây dẫn sét phổ biến bao gồm cáp đồng trần, thanh đồng hoặc cáp thoát sét chuyên dụng, đáp ứng các tiêu chuẩn về độ bền và dẫn điện tốt nhất.
Cọc tiếp đất và dây nối đất đóng vai trò thiết yếu trong việc dẫn dòng sét nhanh chóng vào đất an toàn, bảo vệ hệ thống điện và thiết bị khỏi sự cố hỏng hóc Các cọc tiếp địa thường được làm bằng sắt mạ đồng có đường kính D14 hoặc D16, dài 2,4 mét, và được đóng sâu trong đất để đảm bảo tiếp xúc tốt Dây nối đất, gồm cáp đồng trần hoặc thanh đồng có tiết diện từ 50 mm² trở lên, kết nối các cọc tiếp địa lại với nhau bằng phương pháp hàn hóa nhiệt hoặc kẹp tiếp địa chuyên dụng nhằm đảm bảo liên kết chắc chắn Sau khi thi công, cần kiểm tra điện trở tiếp đất theo quy định, nếu không đạt yêu cầu, có thể bổ sung cọc hoặc xử lý bằng các hóa chất giảm điện trở để đảm bảo hệ thống tiếp đất hoạt động hiệu quả.
LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG THU SÉT 1 Khái niệm chung
Cấu tạo các thiết bị và hệ thống chống sét tự động
Thiết bị chống sét được ghép song song với thiết bị điện nhằm bảo vệ hệ thống khỏi quá điện áp khí quyển Khi xuất hiện quá điện áp, thiết bị chống sét sẽ phóng điện trước, giảm trị số quá điện áp tác động lên cách điện của thiết bị Sau khi quá điện áp giảm, thiết bị tự động dập tắc hồ quang dòng điện xoay chiều và khôi phục trạng thái làm việc bình thường Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, thiết bị chống sét cần đáp ứng các điều kiện kỹ thuật nhất định.
Thiết bị chống sét cần có đặc tính Vôn - giây (V-s) thấp hơn đặc tính V-s của cách điện, là yêu cầu cơ bản nhằm đảm bảo tác dụng và lý do tồn tại của nó Tuy nhiên, việc phối hợp đặc tính V-s như vậy không dễ dàng, do đó trong thiết kế và chế tạo thiết bị điện thường sử dụng các biện pháp cân bằng điện trường để nâng cao khả năng cách điện và mở rộng phạm vi kết cấu của cách điện Ngoài ra, đặc tính V-s của cách điện thường có dạng tương đối phẳng, và đặc tính V-s của thiết bị chống sét cũng phải duy trì tính chất này để tránh xảy ra sự giao chéo ở các khoảng thời gian nhỏ.
Thiết bị chống sét có khả năng dập tắt nhanh chóng hồ quang của dòng xoay chiều khi xảy ra quá điện áp Trong quá trình phóng điện xuống đất, thiết bị này giúp tản dòng điện đồng thời tạo ra mạch chạm đất ngắn để đảm bảo an toàn Khi điện áp trở về bình thường, thiết bị cần phải nhanh chóng dập tắt hồ quang nhằm duy trì hệ thống điện ổn định và tránh những nguy cơ gây hư hỏng.
Trang 50 mạch chạm đất trước khi bộ phận bảo vệ rơ le làm việc để hệ thống điện được tiếp tục vận hành an toàn
Thiết bị chống sét được phân thành các loại như chống sét ống, chống sét van và chống sét van – từ dựa trên nguyên tắc và biện pháp dập hồ quang khác nhau Loại khe hở bảo vệ không có bộ phận dập hồ quang sẽ không tự động dập tắt hồ quang khi dòng điện ngắn mạch chạm đất lớn, dẫn đến việc ngắn mạch chạm đất kéo dài Do đó, loại này chỉ phù hợp để bảo vệ đường dây trong các lưới có dòng ngắn mạch chạm đất nhỏ, đặc biệt trong các hệ thống có trung tính cách điện hoặc các lưới có dòng ngắn mạch chạm đất thấp.
Sau khi phóng điện, điện áp còn trên thiết bị chống sét (áp dư) có thể tác dụng lên cách điện của thiết bị, và nếu điện áp này còn cao thì vẫn có thể gây nguy hiểm cho thiết bị điện Do đó, cần đảm bảo mức điện áp dư thấp so với cách điện của thiết bị được bảo vệ để tránh nguy cơ chập cháy hoặc hư hỏng thiết bị trong quá trình sét đánh.
Chống sét ống là thiết bị chống sét khe hở có khe dập hồ quang, được sử dụng rộng rãi để bảo vệ đường dây điện khỏi quá điện áp do sét đánh vào hệ thống Nguyên tắc hoạt động của chống sét ống là sử dụng chất sinh khí để thổi tắt hồ quang khi sét gây quá điện áp trên đường dây Thiết bị này giúp ngăn chặn thiệt hại hệ thống điện và đảm bảo an toàn cho hệ thống điện trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Hiện nay, chống sét Ông thường được sử dụng gồm hai loại phổ biến là PT và PTB Loại PT sử dụng chất sinh khí là xenlulô, trong khi PTB dùng thủy tinh hữu cơ làm chất sinh khí Trong đó, chống sét PTB có khả năng dập hồ quang tốt hơn so với loại PT, mang lại hiệu quả bảo vệ cao hơn cho hệ thống điện và các thiết bị quan trọng.
Hình 3.2.3: Cấu tạo và cách mắc chống sét ống
Chống sét bao gồm ống làm bằng chất sinh khí như pheip-bakêlit hoặc thủy tinh hữu cơ, với hai đầu có nắp kim loại Trong đó, nắp 2 có bulông để bắt dây nối đất, kết nối tới cực điểm 4, còn nắp 3 có nắp báo hiệu 5 Chống sét được mắc vào đường dây qua hai mỏ phóng điện 6 và 7, tạo thành khe hở s2 để đảm bảo an toàn chống sét hiệu quả.
Khi sét đánh vào đường dây, điện thế tăng đột ngột khiến điện trường giữa hai khe hở Si và S2 mạnh lên đến mức gây phóng điện xuống đất, giúp năng lượng sét được truyền xuống đất và điện áp đường dây giảm nhanh về mức bình thường Hồ quang sinh ra tại khe hở Si gây nhiệt làm cháy vỏ sinh khí, làm áp suất trong ống tăng lên hàng trăm atmospheres, khiến nắp báo hiệu bật ra và luồng khí phụt qua miệng ống, tắt hồ quang Quá trình này tạo ra tiếng nổ và khói đỏ phụt ra, qua đó xác định rằng chống sét ống đã hoạt động thành công khi kiểm tra thấy nắp tín hiệu đã bật ra.
Thời gian làm việc (phóng điện và dập hề quang) của chống sét ống không quá 0,02 giây
Chống sét van là thiết bị chống sét xâm nhập vào trạm biến áp và máy phát điện qua đường dây dẫn Khi có sét đánh hoặc cảm ứng, năng lượng sét lan truyền dưới dạng sóng chạy cao tần với tốc độ nhanh và biên độ lớn, gây ra quá điện áp, làm hỏng cách điện thiết bị hoặc máy biến áp Chống sét van giúp tháo sóng sét xuống đất, hạn chế thiệt hại do sét gây ra Thiết bị này thường được lắp ở thanh góp của trạm, nhà máy điện hoặc đấu ở trung tính của máy phát điện để bảo vệ hệ thống điện.
Điện trở phi tuyến và khe dập tia lửa là hai bộ phận chính trong hệ thống chống sét Chúng được đặt nối tiếp nhau, cho phép dòng điện sét đi qua khe dập tia lửa trước khi qua điện trở phi tuyến xuống đất Hệ thống này giúp hạn chế dòng điện sét và bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tác động của sét đánh Việc kết hợp khe dập tia lửa và điện trở phi tuyến đảm bảo hiệu quả chống sét an toàn và bền vững cho hệ thống điện.
Khe dập tia lửa được cấu thành từ hai đĩa đồng mỏng được dập định hình và ép onto một tấm mica dày từ 0,5 đến 1 mm Tấm mica hình dạng vành khan đóng vai trò chính trong việc tạo ra khe dập tia lửa, giúp đảm bảo quá trình hoạt động chính xác và hiệu quả của hệ thống.
1 Cực nối tới dây pha
5 Cực nối đất Điện trở phi tuyến làm bằng bột kim cương và graíit loại vật liệu này gọi là vilit Đặc điểm của vilit là điện trở của nó biến đổi theo dòng điện cũng như điện áp Khi đòng (hay áp) nhỏ, điện trở của nó rất lớn; ngược lại, khi tăng dòng (hay áp) đến giới hạn nào đó điện trở suất sẽ giảm nhanh Bột vilit được đúc thành dạng đĩa dày từ 20 đến 30 mm, đường kính 75 – 100 min Các đĩa này chịu được dòng điện tới 30 – 40 KA mà không bị hỏng Khi có sóng sét truyền tới đầu cực chống sét, điện áp tăng lên rất cao, làm xuất hiện sự phóng điện qua các khe dập tia lửa Lúc này các đĩa vilit chịu điện áp lớn nên điện trở của nó giảm xuống rất nhỏ Nhờ vậy, dòng điện sét được tháo xuống đât Sau đó, dòng điện sét giảm rất nhanh, điện trở các đĩa vilit tăng cao đột ngột, dòng điện hồ quang qua các khe giảm xuống rất nhỏ, và do đó bị dập tắt ở các khe này Dòng điện bị ngắt hoàn toàn Lúc này, điện áp đặt vào chống sét là điện áp lưới có trị số nhỏ, không đủ gây ra phóng điện
Vì chống sét có tính lựa chọn, chỉ tháo dòng điện; ngăn dòng điện tải, nên gọi là chông sét van
Bán kính bảo vệ của kim thu sét phát tia tiên đạo (E.S.E) phụ thuộc vào độ cao (h) của kim so với mặt phẳng cần được bảo vệ
Với h < 5: Dùng phương pháp đồ thị
Với h > 5: Áp dụng công thức:
Rp : Bán kính bảo vệ m h : Độ cao tính từ đỉnh đầu kim thu sét tới mặt phẳng cần được bảo vệ m
D(r) : Biểu thị cấp bảo vệ – Xác định nguy cơ có vùng sét đánh (1) m
V : Vận tốc lan truyền của tia tiên đạo trong khí quyển (2) m/s
∆ T : Thời gian phỏt tia tiờn đạo sớm của Kim thu sột E.S.E às
Hình 3.2.5: Bán kính bảo vệ của kim thu sét
Chống sét trực tiếp có thể thực hiện theo 3 phương pháp: cổ điển, phát xạ sớm và phân tán điện
* Chống sét trực tiếp theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm - (ESE)
Giải pháp chống sét theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm (ESE) do các chuyên gia hàng đầu thế giới đề xuất từ năm 1967 dựa trên nền tảng chống sét cổ điển của Benjamin Franklin Phương pháp này bổ sung đầu thu sét phát xạ sớm nhằm kéo dài khoảng cách đón dòng điện sét, mở rộng phạm vi bảo vệ của kim thu sét Nguyên lý hoạt động của ESE giúp xác định chính xác vị trí sấm sét sắp xảy ra, từ đó kích hoạt hệ thống chống sét hiệu quả hơn Ứng dụng công nghệ ESE trong hệ thống chống sét giúp đảm bảo an toàn tối đa cho các công trình và thiết bị điện tử.
Hình 3.2.6: Chống sét trực tiếp theo nguyên lý điện từ phát xạ sớm
Nguyên lý cấu tạo của đầu thu sét phát xạ sớm nhằm giảm hiệu ứng corona, giúp hạn chế hiện tượng phóng tia lửa hoặc tiếp đất Thiết kế này còn tăng cường độ điện trường tại đầu kim thu, tạo điều kiện tối ưu để tập trung năng lượng kích phát dòng tiên đạo từ đầu kim hướng xuống đất, nâng cao hiệu quả chống sét của hệ thống.
Trang 54 về đám mây dông để đón bắt dòng tiên đạo của sét từ đám mây dông đánh xuống Phương pháp này có nhiều nổi trội:
- Vùng bán kính bảo vệ rộng