Chống sét đường dây Cao thế, Siêu cao thế và Trung thế

TAEC - Tiếp theo từ Phần I - Nguy cơ sét đánh đường dây truyền tải điện cao thế, bài viết Phần 2 này sẽ giới thiệu về cơ chế hoạt động, lợi ích và các yêu cầu thiết kế đối với sản phẩm công nghệ phân tán. Đồng thời giới thiệu một số mô hình “chống sét đường dây cao thế, Siêu cao thế và Trung thế bằng công nghệ phân tán”.

Phần II : Giải pháp chống sét đường dây Cao thế, Siêu cao thế và Trung thế

1. Nguyên lý hoạt động

Khác với nguyên lý hoạt động của kim thu sét là chủ động hoặc thụ động thu hút dòng sét từ đám mây đánh xuống thì kim phân tán hoạt động theo nguyên lý ngược lại – là triệt tiêu khả năng thu hút sét đánh. Cơ chế hoạt động này dựa theo lý thuyết phóng điện điểm (Point Discharge Theory).

Thay vì chỉ dẫn sét xuống đất sau khi nó đã hình thành, công nghệ này tập trung vào việc giảm thiểu tích tụ điện tích trên bề mặt các cấu trúc, triệt tiêu sự hình thành tia tiên đạo hướng lên, từ đó sẽ ngăn ngừa sự hình thành đường dẫn của dòng sét.

Các đối tượng công trình như ;cột đỡ, đường dây, trạm biến áp ... trở thành như “vô hình” với các đám mây điện tích chuẩn bị phóng điện. Điều này làm giảm khả năng sét đánh trực tiếp vào các cấu trúc được bảo vệ, từ đó giảm thiểu tối đa tác hại gián tiếp của chúng.

2. Tác dụng của công nghệ phân tán điện tích

• Ngăn ngừa sét đánh ngay từ đầu: Công nghệ phân tán điện tích không chỉ tập trung vào việc xử lý hậu quả của sét như các hệ thống truyền thống, mà còn ngăn chặn sét từ giai đoạn sớm bằng cách loại bỏ các điều kiện cần thiết để sét hình thành. Điều này làm giảm nguy cơ sét đánh trực tiếp, bảo vệ hệ thống tốt hơn.
• Giảm thiểu sự cố hư hỏng: Bằng cách ngăn chặn sét đánh trực tiếp, công nghệ phân tán điện tích giảm thiểu nguy cơ gây ra các sự cố như đứt dây chống sét và dây pha, hư hỏng cách điện, hoặc cháy nổ tại các điểm kết nối. Giảm thiểu các sự cố cháy nổ, hư hỏng các thiết bị quản lý và vận hành của hệ thống.
• Tăng cường độ bền và tuổi thọ của hệ thống: Vì công nghệ này giảm thiểu sự tiếp xúc trực tiếp với dòng sét, các thành phần của hệ thống truyền tải điện sẽ ít bị ảnh hưởng hơn, kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì.
• Hiệu quả trong điều kiện khắc nghiệt: Công nghệ phân tán điện tích hoạt động hiệu quả trong các điều kiện thời tiết phức tạp, nơi mà các phương pháp truyền thống có thể không đủ mạnh để ngăn chặn sét đánh.
• Giảm thiểu hậu quả gián tiếp: Việc hạn chế nguy cơ sét đánh làm hư hỏng hệ thống truyền dẫn cũng sẽ hạn chế các thiệt hại kéo theo như tổn thất về tài sản, tổn thất về hoạt động kinh tế và an ninh năng lượng.

3. Các nguyên tắc thiết kế hệ thống phân tán

Để đảm bảo hiệu quả tối ưu của công nghệ phân tán điện tích trong việc bảo vệ hệ thống truyền tải điện, hệ thống phân tán sét cần tuân thủ các nguyên tắc chung sau:

Tuân thủ các tiêu chuẩn:

• Tiêu chuẩn quốc tế: IEC 60071-1, IEC 60071-2, IEEE Std 998, IEEE Std 1243 là các tiêu chuẩn quy định về phối hợp cách điện, thiết kế và lắp đặt các biện pháp chống sét cho trạm điện và đường dây truyền tải điện.
• Tiêu chuẩn UL96A: Đây là tiêu chuẩn của Hoa Kỳ quy định về việc lắp đặt các hệ thống chống sét, bao gồm cả thiết kế, vật liệu và phương pháp lắp đặt. Công nghệ phân tán điện tích được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của UL96A, đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy cao cho hệ thống chống sét.
• Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 7447-4-44:2010 là tiêu chuẩn chính liên quan đến bảo vệ chống sét và quá điện áp cho hệ thống điện, bao gồm cả hệ thống truyền tải điện cao thế và trung thế.

Vị trí lắp đặt kim:

• Xác định vị trí lắp đặt các kim phân tán điện tích phải tuân theo tiêu chuẩn UL96A và hiệu ứng quả cầu lăn. Theo đó, kim phân tán cần được đặt ở các vị trí chiến lược trên hệ thống truyền tải, đảm bảo rằng toàn bộ khu vực cần bảo vệ đều nằm trong vùng an toàn. Điều này giúp tối ưu hóa khả năng ngăn chặn sét đánh trực tiếp vào hệ thống.
• Phương pháp quả cầu lăn: Khải niệm quả cầu lăn (rolling sphere) là một mô hình được sử dụng để xác định vùng bảo vệ của các hệ thống chống sét, bao gồm cả công nghệ phân tán điện tích. Mô hình này giả định rằng sét sẽ đánh vào bất kỳ điểm nào mà quả cầu có bán kính nhất định (thường là 20-60 mét tùy thuộc vào cấp bảo vệ) tiếp xúc với bề mặt của công trình. Công nghệ phân tán điện tích được thiết kế để bảo vệ các công trình dựa trên phương pháp quả cầu lăn, đảm bảo rằng toàn bộ khu vực quan trọng đều nằm trong vùng bảo vệ, giảm thiểu nguy cơ sét đánh trực tiếp.

Chọn sản phẩm phù hợp:

• Đặc tính kỹ thuật: Việc chọn sản phẩm kim phân tán điện tích cần dựa trên các thông số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu của công trình, như số điểm bức xạ điện tích, hình dạng của kim, và các khuyến nghị của nhà sản xuất.
• Chất lượng sản phẩm: Cần chú trọng đến chất lượng sản phẩm và thương hiệu, đảm bảo rằng các thiết bị được sử dụng đều đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao và có độ tin cậy lớn. Sản phẩm từ các thương hiệu uy tín sẽ đảm bảo hiệu quả và tuổi thọ lâu dài của hệ thống chống sét.

4. Các dòng Kim phân tán cho công trình điện

Công ty ALLTEC USA là chuyên gia trong việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ phóng điện điểm vào ứng dụng thực tế. Sản phẩm được sản xuất với quy trình công nghệ và vật liệu đặc biệt riêng của Alltec để đảm bảo hiệu suất bức xạ điện tích là tốt nhất. Khả năng chịu lực gió và chống ăn mòn đáp ứng mọi điều kiện khí hậu khắc nghiệt trong tự nhiên là một trong các ưu điểm của sản phẩm.

TerraStat^® là nhãn hiệu độc quyền của ALLTEC dành cho dòng sản phẩm kim phân tán điện tích này, đã được khách hàng tin dùng cho nhiều công trình lớn từ lãnh vực hàng không, điện lực, dầu khí, công nghiệp cho đến các công trình dân dụng ở Việt nam và các quốc gia khác trên thế giới. Một số dòng sản phẩm chính:

Dòng kim TS100:

• Cấu tạo: 1 chổi phân tán thẳng đứng, số điểm bức xạ 3.000, dòng bức xạ 20mA, thời gian trì hoãn phát tiên đạo >90µs.
• Vị trí lắp đặt: trên đầu mái công trình hoặc trên các cột có chiều cao thấp.
• Ứng dụng: Bảo vệ cho các cột đèn, camera, mái nhà .. có độ cao thấp.

Dòng kim TS400:

• Cấu tạo: 4 chổi phân tán nằm, 10.000 điểm bức xạ, dòng bức xạ 20mA, thời gian trì hoãn phát tiên đạo >90µs.
• Vị trí lắp đặt trên đỉnh mái công trình hoặc trên đỉnh cột có chiều cao trung bình
• Ứng dụng: Bảo vệ cho trụ đèn chiếu sáng, trụ điện, cột camera giao thông và công trình có nhiều thiết bị điện tử

Dòng kim TS500:

• Cấu tạo: 1 chổi dài thẳng đứng có khả năng phân tán điện tích hướng ngang, 25.000 điểm bức xạ, dòng bức xạ 20mA, thời gian trì hoãn phát tiên đạo >90µs.
• Vị trí lắp đặt: trên công trình hoặc trụ tháp ở độ cao 40 mét trở lên
• Ứng dụng: Chống sét đánh ngang vào các công trình và trụ tháp điện lực, tháp anten viễn thông truyền hình có độ cao từ 40m trở lên

Dòng kim TS510:

• Cấu tạo: 1 chổi dài nằm ngang với khả năng phân tán điện tích hướng lên trên, 25.000 điểm bức xạ, dòng bức xạ 20mA, thời gian trì hoãn phát tiên đạo >90µs.
• Vị trí lắp đặt: Phía trên công trình
• Ứng dụng: Chống sét đánh từ trên xuống trên bề mặt lớn của công trình như mặt bằng mái, vòm cầu, bồn xăng dầu, vòm quả cầu rada .v.v.

5. Một số giải pháp chống sét bằng công nghệ phân tán

1/ Giải pháp chống sét đường dây Trung Thế (1kv - 35kV):

• Chiều cao: Từ 12 mét trở lên tùy địa hình.
• Bảo vệ cho: Đường dây nguồn và dây chống sét, máy biến áp, trạm biến áp
• Thiết bị sử dụng: TerraStat^® TS100 và TS400, thiết kế cho hệ thống trung thế với chiều cao trụ điện và mức độ bảo vệ phù hợp.
• Phương án: Hệ thống chống sét đường dây trung thế được thiết kế theo đặc điểm cụ thể của trụ điện, có thể lắp 1 hoặc 2 cây TS100, TS400 trên đỉnh trụ sao cho vùng bảo vệ đủ bao phủ cột trụ và dây, kết nối với dây chống sét và nối đất theo tiêu chuẩn.

Mô hình chống sét đường dây Trung thế bằng kim phân tán TS400

2/ Giải pháp chống sét đường dây Cao Thế (35kV - 220kV):

• Chiều cao trụ: Từ 18 mét hoặc hơn, tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và địa hình nơi lắp đặt.
• Bảo vệ cho: Đường dây nguồn và cáp chống sét, trạm biến áp
• Sản phẩm đề xuất: TerraStat^® TS400 và TS500
• Phương án: Hệ thống chống sét đường dây cao thế được thiết kế phù hợp với đặc điểm của trụ điện, như chiều cao, số chân trụ hoặc cánh tay đòn để bố trí kim TS400, TS500 phù hợp. Trên đỉnh trụ được có thể bố trí kim TS400 ở vị trí chính giữa hoặc 2 góc của trụ tháp. Nếu chiều cao trụ từ 40 mét trở lên so với địa hình xung quanh chân trụ thì phải sử dụng thêm kim TS500 bố trí ở mép ngoài để đảm bảo phân tán điện tích theo hướng lên trên lẫn 2 bên (nhằm chống tia sét đánh ngang).

Mô hình hệ thống chống sét đường dây Cao thế bằng công nghệ phân tán điện tích

3/ Giải pháp chống sét đường dây Siêu Cao Thế (trên 220 kV):

• Chiều cao trụ: có thể trên 50 mét tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và địa hình nơi lắp đặt
• Bảo vệ cho: Đường dây nguồn và cáp chống sét, trạm biến áp
• Sản phẩm đề xuất: TerraStat^® TS400, TS500 hoặc TS510, được thiết kế đặc biệt để bảo vệ hệ thống siêu cao thế.
• Phương án: Hệ thống chống sét đường dây siêu cao thế phải được thiết kế phù hợp với các trụ tháp, địa hình để xác định các vị trí lắp đặt cũng như các mẫu kim phân tán phù hợp. Trong đó các điểm chính như: Nếu đỉnh tháp nhọn thì sẽ chọn TS400, nếu mặt đỉnh trụ lớn thì phải chọn TS500. Nếu trụ cao trên 40m thì phải lắp đặt thêm các kim TS500 ở bìa ngoài của tháp tại các độ cao 40 và 60 mét để chống đánh ngang.

Chống sét đường dây Siêu cao thế bằng kim phân tán điện tích TerrStat - Mô hình thiết kế 

6. Lợi ích của việc áp dụng giải pháp phân tán

• Tăng cường an toàn cho hệ thống truyền tải điện: Công nghệ phân tán điện tích giúp giảm thiểu nguy cơ sét đánh trực tiếp, bảo vệ hệ thống truyền tải điện một cách toàn diện.
• Giảm thiểu chi phí bảo trì và sửa chữa: Nhờ ngăn ngừa sét đánh trực tiếp, công nghệ này giảm thiểu các sự cố và chi phí liên quan đến bảo trì và sửa chữa.
• Đảm bảo sự ổn định và liên tục của nguồn điện: Bảo vệ tốt hơn giúp duy trì sự ổn định và liên tục của nguồn điện, giảm thiểu các gián đoạn không mong muốn.

7. Tổng kết

Công nghệ phân tán điện tích là một giải pháp tiên tiến và vượt trội trong việc bảo vệ hệ thống đường dây truyền tải điện trung thế và cao thế trước nguy cơ sét đánh. Với khả năng ngăn chặn sét đánh trực tiếp ngay từ đầu, công nghệ này mang lại sự an toàn, hiệu quả và kinh tế cho hệ thống truyền tải điện. Đây là một giải pháp đáng được triển khai rộng rãi để đảm bảo an toàn và ổn định cho các hệ thống truyền tải điện trong tương lai.

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp chống sét đường dây trung thế, chống sét đường dây cao thế hay chống sét cho đường dây siêu cao thế bằng công nghệ phân tán, hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay. Công ty chống sét Thy An cung cấp các giải pháp tiên tiến, sản phẩm chống sét chất lượng cao, được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và đảm bảo an toàn tối đa cho hệ thống điện của bạn.

Hình ảnh lắp đặt kim phân tán TS400 bảo vệ cho đường dây trung thế 22kV

Cảm ơn bạn đã dành thời gian đọc bài viết của chúng tôi. Hy vọng rằng thông tin trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của các giải pháp và lựa chọn được phương pháp bảo vệ phù hợp nhất cho hệ thống điện của mình. Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ và cung cấp các giải pháp tốt nhất cho bạn.