Trong thời đại công nghệ và phát triển có xu hướng như hiện nay, việc nối đất trong các trạm biến áp đóng một vai trò quan trọng. Hệ thống điện bao gồm máy phát điện, hệ thống truyền tải và phân phối điện qua các đường dây tải điện.
Trạm biến áp là một thành phần của hệ thống điện có thể biến đổi điện áp từ cao xuống thấp hoặc từ thấp lên cao. Điều này giúp truyền tải, phân phối và chuyển đổi nguồn điện trong hệ thống. Các thành phần chính của trạm biến áp điện bao gồm cách điện, cầu dao, Bus bar, dây chống sét và máy biến áp.
Có nhiều loại trạm biến áp khác nhau được phân chia dựa trên sự truyền tải điện năng qua trạm, bao gồm trạm biến áp kiểu bậc thang, trạm biến áp kiểu bậc thang, máy biến áp kiểu phân phối, trạm biến áp kiểu phân phối ngầm, trạm đóng cắt, trạm phân phối tiêu dùng.
Nối đất trong trạm biến áp là gì?
Nối đất mạch điện có thể được định nghĩa là kết nối vật lý mạch điện với đất. Nối đất của một mạch là giữ một mạch đến một điện thế bằng không phải kết nối một cách cách trực tiếp.
Hệ thống nối đất của trạm biến áp kết nối tất cả các thiết bị, thảm chống sét, dây nối đất trên không, bộ chống sét lan truyền và tất cả các cấu trúc bằng kim loại (trừ dây dẫn) có trong trạm biến áp để giữ chúng ở điện thế 0V.
Tầm quan trọng của nối đất trạm biến áp
Mục đích chính của việc nối đất cho trạm biến áp là đảm bảo an toàn cho con người khi làm việc trong trạm, bảo vệ các thiết bị trong trạm cũng như đảm bảo an ninh vận hành của trạm:
- Tránh điện giật nhân viên làm việc khi hệ thống điện xảy ra sự cố.
- Dòng điện xuất hiện trong điều kiện bình thường và sự cố phải có đường trở kháng thấp.
- Các lỗi chạm đất phải được khắc phục bằng cách cải thiện hoạt động của sơ đồ rơ le bảo vệ.
- Nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.
Để tính toán các thông số thiết kế nối đất và các giới hạn an toàn, các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế cần được tuân theo, bao gồm:
- BS7354 -1990 Quy phạm thực hành thiết kế trạm đầu cuối hở điện áp cao.
- EATS 41-24- Hướng dẫn thiết kế, lắp đặt, thử nghiệm và bảo dưỡng các trạm nối đất chính trong trạm biến áp.
- Tiêu chuẩn IEEE 80-2000- Hướng dẫn nối đất trạm biến áp xoay chiều.
Trong trạm biến áp, tất cả các bộ phận kim loại tiếp xúc, kết cấu kim loại, máy phát điện, máy biến áp, tủ điện, bộ ngắt mạch, công tắc, máy biến áp dụng cụ, bộ chống sét, bộ chống sét lan truyền, dây dẫn và cuộn kháng phải được nối đất theo bất kỳ hướng dẫn nào ở trên.
Phương pháp nối đất trạm biến áp
Có nhiều phương pháp khác nhau để nối đất một trạm biến áp nhưng phổ biến là các phương pháp sau: hệ thống vòng (ring system), xuyên tâm (radial system), lưới (grid system).
1. Hệ thống xuyên tâm
Hệ thống xuyên tâm có các kết nối với mỗi thiết bị có trong trạm biến áp được ghép nối với một hoặc nhiều điện cực nối đất. Phương pháp này mang lại hiệu quả kinh tế cao nhưng kém khả quan nhất do sự hiện diện của các gradient điện áp bề mặt rất lớn được tạo ra trong một sự cố trên mặt đất.
2. Hệ thống vòng tròn
Hệ thống vòng được tạo thành từ một dây dẫn được bao quanh bởi các thiết bị và cấu trúc của trạm biến áp và được kết nối thông qua các liên kết ngắn đến từng cái. Phương pháp nối đất trạm biến áp này tiết kiệm và hiệu quả vì dòng sự cố nối đất được bố trí trước để di chuyển, làm giảm gradient điện thế bề mặt.
3. Hệ thống dạng lưới
Hệ thống lưới điện liên quan đến việc nối đất cho một trạm biến áp trong đó tất cả các thiết bị trong trạm phải được nối đất riêng lẻ, tạo ra một tấm nền tiếp đất. Thảm đất là một hệ thống nối đất trong đó tất cả các dây dẫn được chôn theo chiều ngang tạo thành một cấu trúc giống như lưới để phân tán dòng điện sự cố vào đất.
Nó tạo thành một hệ thống dây dẫn liên kết đẳng thế để duy trì điện trở đất cho tất cả các thiết bị dưới một giá trị quy định. Hệ thống này có hiệu quả cao và đắt tiền so với các hệ thống khác.
Danh sách vật liệu nối đất trạm biến áp
Điện cực sơ cấp: Điện cực nối đất được thiết kế hoặc điều chỉnh đặc biệt để phóng dòng điện sự cố nối đất vào đất theo kiểu phóng điện cụ thể, theo yêu cầu của thiết kế hệ thống nối đất.
Điện cực nối đất (Phụ trợ): Nó là một vật dẫn được nhúng trong đất và được sử dụng để thu dòng điện từ đất hoặc tiêu tán dòng điện sự cố vào nó.
Thảm tiếp địa: Là một tấm kim loại rắn hoặc một hệ thống các dây dẫn trần đặt gần nhau. Chúng được kết nối với đất và được đặt ở độ sâu nông bên trên lưới mặt đất hoặc ở những nơi khác trên bề mặt trái đất. Nó hoạt động như một biện pháp bảo vệ bổ sung bằng cách giảm thiểu nguy cơ tiếp xúc với bước cao hoặc điện áp chạm trong khu vực hoạt động quan trọng hoặc những nơi thường xuyên có người sử dụng.
Lưới nối đất: Là một hệ thống các điện cực nối đất nằm ngang bao gồm một số dây dẫn trần, nối với nhau được chôn trong đất, cung cấp mặt đất chung cho các thiết bị điện hoặc kết cấu kim loại thường ở một vị trí cụ thể.
Hệ thống nối đất: Hệ thống này bao gồm tất cả các cơ sở nối đất được kết nối với nhau trong một khu vực cụ thể. Nó cũng bao gồm các điện cực nối đất, dây nối đất, hệ thống tiếp đất.
