Chống sét van trung thế

Như chúng ta biêt , quá điện áp đo sét đánh trực tiếp là nguy hiểm nhất . Tuy nhiên chúng ta không thể loại trừ hiện tượng sét đánh mà chỉ có thể hạn chế các tác hại do hiện tượng thiên nhiên này mà thôi. Đặc điểm của quá điện áp khí quyển là tính chất ngắn hạn của nó , đó là sự phóng điện sét chỉ kéo dài trong vài micro giây và điện áp có có tính xung.

Về cơ bản, có hai hình thức chống sét là chống sét đánh trực tiếp (bằng kim cổ điển, lồng Faraday hay tia tiên đạo phát xạ sớm...) và chống sét lan truyền (cao thế-trung thế-hạ thế)
Trong bài viết này mình sẽ giới thiệu về chống sét lan truyền trung thế, các hình thức chống sét khác mình sẽ có bài viết trong thời gian sớm.

1. Sự cần thiết của chống sét lan truyền

• Các đường dây tải điện phần lớn là các đường dây trên không có chiều dài rất lớn đi qua nhiều vùng khác nhau nên xác suất bị sét đánh tương đối cao. Để giảm bớt sự cố do sét gây ra, người ta dùng các biện pháp chống sét trên đường dây. Do đó,  khi bị sét đánh, dòng sét sẽ lan truyền dọc theo đường dây tới các TBĐ. 
• Biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn cách điện của thiết bị , đẫn đến  chọc thủng cách điện, ,phá hủy thiết bị , và mạch điện bị cắt.
• Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các thiết bị điện có nối với chúng đều phải chịu lực tác dụng của sóng sét lan truyền từ đường đây đến .  Biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn điện áp cách điện của thiết bị , đẫn đến chọc thủng cách điện ,  phá hoại thiết bị ,và mạch điện bị cắt ra. Do vây , để bảo vệ các thiết bị điện trong trạm biến áp tránh sóng quá điện áp truyền từ  đường dây vào, phải dùng các thiết bị chống sét. Các thiết bị chống sét này sẽ hạ thấp bên độ sóng quá đện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần được bảo vệ.

2. Phân loại chống sét lan truyền đường dây trung thế

Tùy theo các nguyên tắc và biện pháp dập hồ quang khác nhau mà thiết bị chống sét được phân ra các loại chống sét ống, chống sét van, chống sét van- từ,… Loại khe hở bảo vệ không có bộ phận dập hồ quang nên khi nó làm việc nếu dòng điện ngắn mạch chạm đất của lưới điện lớn thì hồ quang sẽ không tự dập tắt và ngắn mạch chạm đất kéo dài. Do đó loại này chỉ dùng bảo vệ đường dây trong các lưới có dòng ngắn mạch chạm đất bé ( lưới có trung tính cách ly hoặc nối qua cuộn dây hồ quang) hoặc khi có phối hợp với thiết bị tự đóng lại (TĐL) để đảm bảo cung cấp điện liên tục.

Phân loại về nguyên lý có các chống sét lan truyền sau:

• Chống sét van.
• Chống sét ống.  
• Khe hở phóng điện.

Chống sét ống và khe hở phóng điện là các công nghệ cũ từ rất lâu, tuy vẫn còn sử dụng nhưng không còn rộng rãi, đa số giờ sử dụng chống sét van là nhiều hơn. Trong phạm vi bài viết này mình chỉ giớ thiệu chống sét van mà thôi.

3. Về cấu tạo và nguyên lý chống sét van MOV

Về cấu tạo thì các bạn xem video sau sẽ rõ, Cấu tạo rất đơn giản, chỉ là các tấm MOV được xếp chồng lên nhau, giữa chúng không có khe hở. Nguyên lý cũng đơng giản như cấu tạo của nó vậy, tên gọi chống sét van cũng đã thể hiện phần nào nguyên lý của nó, các bạn hình dung nó như một cái van áp suất vậy, khi áp suất vượt quá ngưỡng nào thì nó mở ra. Hay giống như diot, khi điện áp vượt quá một ngưỡng mở van thì diot sẽ mở ra và cho dòng điện chảy qua nó. 

Chống sét van được mắc song song với lưới, một đầu nối vào đường dây, một đầu còn lại nối vào tiếp  địa. đường dây 3 pha sẽ dùng bộ 3 chiếc này.

4. Cách chọn một chống sét van MOV

Khi chọn lựa chống sét van ta quan tâm những yếu tố sau:

a. Cấp điện áp và chế độ nối đất của hệ thống

Cần biết cấp điện áp của lưới điện dựa vào đó để làm cơ sở tính chọn điện áp cho chống sét van. Do chống sét van khi vận hành có điện áp rơi trên thiết bị là điện áp pha đó với đất ngay cả trong trường hợp có chạm đất một pha (với hệ trung tính cách ly hoặc qua cuộn dập hồ quang ) hay ngắn mạch một pha (với hệ trung tính nối đất )

 Cần biết rõ chế độ nối đất của điểm trung tính để xác định được hệ số sự cố chạm đất (Kd). 

Cấu hình lưới	Hệ số điện áp pha khi sự cố
Hệ 3PW4 dây trung tính nối đất	1.25
Hệ 3P3W dây trung tính nối đất	1.4
Hệ trung tính cách ly	1,73
Trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang	1,73 đến 2,3

b. Điện áp làm việc liên tục lớn nhất Uc

    MOCV (Uc): Điện áp làm việc liên tục lớn nhất ở tần số 50Hz đặt lên chống sét. Là điện áp pha-đất lớn nhất của hệ thống có thể giáng liên tục lên chống sét cần phải được xác định khi lựa chọn. Chống sét được lựa chọn phải có giá trị MCOV ít nhất là bằng nhưng thường được lựa chọn lớn hơn một chút so với điện áp liên tục lớn nhất của hệ thống.    

    Uc=Umax/sqrt(3)

• Umax= U(vận hành hệ thống)*(1.05-1.1) (Do có sự điều áp của hệ thống điện, cho phép dao động +- 5%

Giá trị Uc sẽ được chọn lớn hơn một ít hoặc ít nhất bằng giá trị tính toán được.

c. Điện áp định mức của chống sét van (hay điện áp danh định) Ur

Giá trị này được lấy bằng 125% Uc (Theo catalogue của Seimens và một số hãng khác)

Ví dụ:

Lựa chọn chống sét van cho tại đầu cáp cấp vào trạm biến áp phân phối , lấy điện từ dường dây không 22 kV trung tính cách ly.

Điện áp vận hành của hệ thống Ur = 22 kV . 

Nếu là điện áp làm việc liên tục lớn nhất của hệ thống tối đa 10% Ur định mức. Do đó điện áp định mức lớn nhất có thể Um =  22 *1.1 = 24 kV

Uc (MOCV) cần phải lớn hơn điện áp pha – đất làm việc liên tục lớn nhất của hệ thống. 

Uc ≥ Kd*Um/√3 = 1.4*24/√3 = 19.2 kV

Vậy lựa chọn chống chống sét có Uc không nhỏ hơn giá trị này.

>>>> Ta chọn

Chống sét van của hãng Copper loại VariSTAR  loại UHS có các thông số Ur=24 kV ; Uc=19.5 kV ; In =10 kA