Chống sét van

Để bảo vệ hệ thống thiết bị điện trước hiện tượng sét đánh, các hãng đã tung ra thị trường nhiều sản phẩm với mẫu mã khác nhau để cho khách hàng tùy theo mục đích sử dụng mà lựa chọn. Chống sét van ( Linght Arrester ) là sản phẩm không thể thiếu trong những hệ thống điện truyền tải, máy biến áp và các công trình điện ngoài trời khác. Bài viết này, mình và các bạn sẽ tìm hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động và các lựa chọn chống sét van cho công trình nhé.

Chống sét van là gì

Như chúng ta đã biết, các thiết bị điện để làm việc ổn định trong phạm vi dòng điện và điện áp định mức theo quy định của nhà sản xuất. Nhưng khi có hiện tượng sét đánh thì dòng và áp tăng cao đột ngột phá hủy cấu trúc các thiết bị.

[caption id="attachment_964" align="alignnone" width="863"] Chống sét van bachkhoatech2806[/caption]

Chống sét van được lắp đặt song song với thiết bị điện cần bảo vệ, khi có hiện tượng quá áp do sét đánh, dòng điện sẽ được chuyển hướng đến bộ chống sét và truyền xuống đất, đảm bảo an toàn cho hệ thống

Cấu tạo chống sét van.

Cấu tạo chống sét van được chia làm hai loại chính là loại có khe hở và không có khe hở.

• Loại không có khe hở được ghép bằng các đĩa MOV nối tiếp nhau thành một cột được đặt trong lòng ống, MOV được bọc trong lớp vỏ sợi thủy tinh gia nhiệt epoxy, có đặc tính điện tốt, loại chống sét này bảo vệ sét đánh tốt nhất cho các trạm điện trung thế. MOV ( Metal Oxide Varistor) là chất bán dẫn rất nhạy với điện áp, bình thường chất này cách điện, khi có xung điện áp cao , nó dẫn điện. Ưu điểm của chất này là thời gian đáp ứng rất nhanh, nhưng chất lượng sẽ giảm theo số lần sét đánh. Ví dụ: Với MOV đường kính 40mm chịu được cường độ sét đánh 200 A trong 100.000 lần, nhưng nếu cường độ 40kA chỉ chịu được 1 lần là thủng.
• Loại thứ hai gồm khe hở phóng sét và chất điện trở phi tuyến. Khi có hiện tượng sét đánh xuyên thủng các khe hở qua điện trở phi tuyến, nó hạ thấp trị số xuống cho dòng điện chạy xuống đất, song sau đó tăng trở lại. ( Theo đặc tính V-A của điện trở phi tuyến).

[caption id="attachment_966" align="aligncenter" width="600"] Chống sét van hạ thế[/caption]

Tùy theo nhu cầu cụ thể cũng như địa hình lắp đặt mà lựa chọn loại chống sét van sao cho phù hợp. Các phụ kiện kèm theo như :

• Dây nối đất dùng để dẫn dòng sét từ van xuống dưới đất, luôn đảm bảo dây nối lúc nào cũng tiếp địa và không dính với dây pha
• Module ngắt sự cố: Khi có sự cố của chống sét van sẽ sảy ra hiện tượng ngắn mạch, bộ phận này sẽ tách van ra khỏi đường dây nối đất.
• Khớp nối mềm: nó là khớp nối có tác dụng hạn chế lực dao động của dây dẫn tác động đến chống sét van.
• Ốc, bu lông và kẹp máng: là nơi kết nối giữa dây dẫn điện và chống sét.

[caption id="attachment_968" align="aligncenter" width="500"] Cấu tạo chống sét van[/caption]

Nguyên lý hoạt động

Như đã trình bày ở trên, mục đích chính của chống sét van là hấp thụ dòng điện tăng cao đột ngột do sét đánh, chuyển hướng chúng xuống đất, đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện như máy biến áp, đường dây tải điện vv.

Quá trình hấp phụ dòng điện sét này dựa trên chất cấu tạo đặt trong lõi của van chống sét. Với nguyên lý chung là cách điện khi bình thường và dẫn điện khi có dòng sét đánh chạy qua. Nhờ đó, tuy được lắp trực tiếp với thiết bị mang điện áp cao nhưng an toàn với người sử dụng, không gây hiện tượng ngắn dòng.

[caption id="attachment_970" align="aligncenter" width="500"] Kiểm tra chống sét van[/caption]

Để chắc chắn, các thiết bị thu sét được kiểm tra chất lượng định kỳ như sau.

• Đo điện trở cách điện, kỹ thuật viên thường dùng các đồng hồ điện tử cao cấp như KYORITSU 3121, sau đó cấp điện áp tương ứng với các khoảng như : trên 35kV, nhỏ hơn 35kV, và áp thấp dưới 1kV, để xem trị số cách điện ( Ôm ) của thiết bị chống sét, theo như quy định của nhà sản xuất hay không.
• Kiểm tra dòng rò qua van chống sét ( thường thì loại có khe hở ). Dùng thiết bị Megger 220124-47, chúng ta đưa điện áp một chiều vặn tăng dần trị số U đến khi nào có dòng rò qua van đạt 0.001A thì dừng lại và ghi giá trị điện áp đạt được, sau đó so sánh với quy chuẩn của hãng, nếu trong giá trị cho phép thì OK.
• Đo dòng điện rò xoay chiều khi đặt điện áp lớn liên tục ( Cái này tức là đo độ chịu đựng của chống sét van với điện áp lưới điện tăng lớn nhất ở khu đó khi có sự cố sảy ra, không phải do sét ). Khi tăng điện áp xoay chiều công nghiệp đến ngưỡng, sau đó cho chạy qua van, nếu giá trị dòng rò  I < 0.001 A là đạt

Tất cả các kiểm định trên phải được kiểm tra định kì để đảm bảo chất lượng của thiết bị theo thời gian sử dụng. Mọi sự thay đổi vượt ngưỡng đều phải được thay thế để tránh những trường hợp đáng tiếc sau này.

Tiêu chí lựa chọn hệ thống chống sét

Để cho thiết bị hoạt động đúng, và nâng cao phần trăm bảo vệ các thiết bị điện của khách hàng, những thông tin sau phải được cung cấp đầy đủ, để tính toán thông số thiết bị.

1. Mức điện áp làm việc lớn nhất hệ thống điện của khách hàng.
2. Bảng chi tiết về đặc điểm nối  đất của khu vực cần lắp chống sét van. Cụ thể như sau, đối với hệ thống dây điện 3 pha như 4 đầu dây, trung tính có thể nối đất qua trở kháng, phía thứ cấp và sơ cấp được dùng chung. Còn hệ thống ba pha ba dây thì chế độ nối đất trực tiếp tại nguồn, dây trung tính nối qua trở kháng, hoặc qua máy biến áp.
3. Đặc biệt đối với những hệ thống cũ, như trung tính nối đất qua tổng trở cao, thiết bị tải, và phụ tải có điện dung lớn thì phải cung cấp thêm thông tin như: cấu trúc truyền tải điện của hệ thống, Ví dụ:chiều dài đường dây điện, tiết diện dây dẫn, khoảng cách vật lý giữa các pha, dòng sự cố của hệ thống, các thành phần thứ tự không, pha của trở kháng nguồn và tải.

Sau đó, việc lựa chọn các thông số của chống sét van phải căn cứ vào mức điện áp lớn nhất làm việc của hệ thống và đảm bảo giá trị không vượt quá điện áp làm việc liên tục ( Uc ) của loại chống sét van lựa chọn.

[caption id="attachment_969" align="aligncenter" width="700"] Các loại chống sét van[/caption]

Một giải pháp tối ưu và tiết kiệm chi phí là trong việc lựa chọn thiết bị, kỹ thuật viên thường lấy chống sét van có định mức thấp nhất nhưng vẫn phải đáp ứng yêu cầu vận hành của khu đó.

Lưu ý: Khi chúng ta tăng giá trị cấp thông số của chống sét van vượt ngưỡng giá trị nhỏ nhất theo tính toán, thì sẽ tăng khả năng chịu đựng của hệ thống chống sét nhưng sẽ làm hỏng tính chất cách điện của thiết bị.

Chủng loại chống sét van còn được phân chia theo cấp điện áp như: chống sét van hạ thế, trung thế, với mức vôn 22 kV, 24 kV, 35kV, 110kV, cooper 42kV, điển hình là mặt hàng chống sét van Schneider.

Ngoài ra, phải xác định rõ mua chống sét van chỉ để dẫn  xung dòng điện khi sét đánh hay bao gồm cả xung quá áp của thiết bị đóng cắt do người vận hành thao tác.

Những vị trí lắp chống sét van

Về vấn đề này cũng phải tính toán một cách kỹ lưỡng, phân bổ làm sao vừa đạt được hiệu quả tối đa nhưng vẫn tiết kiệm được kinh phí đầu tư. Thực tế cho thấy,

Đọc nguyên bài viết tại : Chống sét van