Dây nối đất hoặc dây tiếp đất

Định nghĩa Dây Tránh Sét (Dây Đất)

Dây tránh sét, còn được gọi là dây đất, là một thành phần quan trọng của hệ thống bảo vệ chống sét. Nó bao gồm một hoặc nhiều dây dẫn được lắp đặt trên đường dây truyền tải, kéo dài từ cấu trúc đỡ này sang cấu trúc đỡ khác. Những dây này được nối đất cẩn thận ở các khoảng cách đều nhau dọc theo chiều dài của chúng.

Chức năng chính của dây đất là chặn các tia sét trực tiếp mà nếu không sẽ nhắm vào các dây dẫn pha của đường dây truyền tải. Bằng cách chuyển dòng điện sét an toàn xuống đất, nó bảo vệ các dây dẫn điện quan trọng khỏi bị hư hại, do đó đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống truyền tải điện. Cần lưu ý rằng mặc dù rất hiệu quả trong việc chống sét, dây đất không có tác dụng giảm thiểu xung công tắc, vốn được gây ra bởi các hiện tượng điện khác trong hệ thống điện.

Khi xảy ra tia sét ở giữa đoạn dây đất, các sóng điện được tạo ra và lan truyền theo hai hướng ngược lại dọc theo đường dây. Các sóng này cuối cùng sẽ đến các tháp truyền tải lân cận, được thiết kế để dẫn điện năng an toàn xuống đất. Tuy nhiên, hiệu quả của dây đất phụ thuộc vào một yếu tố then chốt: độ kháng giữa chân tháp và đất phải được giữ ở mức đủ thấp. Một giá trị kháng cao có thể cản trở việc tiêu tán dòng điện sét một cách hiệu quả, làm giảm khả năng bảo vệ của dây đất đối với đường dây truyền tải và có thể dẫn đến xung điện và hư hại thiết bị.

Nếu độ kháng giữa chân tháp và đất không thấp, và dây đất hoặc tháp bị sét đánh, sét sẽ tạo ra tiềm năng cực kỳ cao. Tiềm năng cao này có thể gây ra hiện tượng phóng điện từ tháp đến một hoặc nhiều dây dẫn pha. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phóng điện ngược.

Hiện tượng phóng điện ngược xảy ra cụ thể khi tích của dòng điện tháp và độ kháng tháp vượt quá mức cách điện của đường dây truyền tải. Để giảm thiểu rủi ro này, một phương pháp hiệu quả là giảm độ kháng chân tháp. Trong các khu vực có độ kháng đất cao, thường sử dụng các thanh thép đập và các lưới chống sét.

Lưới chống sét là một dây dẫn được chôn dưới đất, thường được làm bằng thép mạ kẽm. Đối với đầu cuối treo, lưới chống sét hoạt động như một đầu cuối đất chuyên dụng. Vai trò của nó là giảm độ kháng xung của kết nối đất và tăng cường sự kết hợp giữa dây đất và dây dẫn, do đó cải thiện hiệu suất bảo vệ chống sét tổng thể của hệ thống.

Trong đường dây truyền tải, có hai loại lưới chống sét chính được sử dụng: lưới chống sét song song và lưới chống sét hình quạt.

Lưới Chống Sét Song Song

Lưới chống sét song song bao gồm một hoặc nhiều dây dẫn được chôn dưới đất dọc theo toàn bộ chiều dài của đường dây truyền tải. Các đường lưới chống sét này được kết nối với dây tránh sét trên không tại mỗi tháp và cột. Cấu hình này giúp phân phối đồng đều dòng điện trong trường hợp sét đánh, giảm tiềm năng xây dựng điện áp cao và giảm khả năng xảy ra hiện tượng phóng điện ngược.

Lưới Chống Sét Hình Quạt

Lưới chống sét hình quạt được đặc trưng bởi một loạt các dây dẫn mở rộng ra theo hình quạt từ đáy chân tháp. Số lượng và chiều dài cụ thể của các dây dẫn này được xác định cẩn thận dựa trên hai yếu tố quan trọng: vị trí địa lý của tháp và điều kiện đất hiện hành. Các biến số này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu quả của lưới chống sét trong việc giảm độ kháng chân tháp và cải thiện khả năng bảo vệ chống sét tổng thể của đường dây truyền tải.

Góc Che Chắn hoặc Góc Bảo Vệ

Góc che chắn hoặc góc bảo vệ được định nghĩa là góc đo giữa đường thẳng đứng của dây đất và dây dẫn pha cần bảo vệ. Thông thường, góc này được đo là góc tạo thành giữa đường thẳng đi qua dây đất và đường nối từ dây đất đến dây dẫn pha ngoài cùng. Góc này đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và đánh giá hệ thống bảo vệ chống sét cho đường dây truyền tải trên không, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng của dây đất trong việc chặn tia sét và bảo vệ dây dẫn pha khỏi hư hại tiềm tàng.

Tối Ưu Hóa Cấu Hình Che Chắn và Dây Đất

Để che chắn hiệu quả nhất chống lại tia sét trong đường dây truyền tải trên không, điều quan trọng là phải giảm góc bảo vệ. Góc từ 20° đến 30° được coi là hiệu quả và an toàn để cung cấp bảo vệ đầy đủ cho dây dẫn pha. Các kỹ sư thường tránh đặt góc bảo vệ trên 40°, vì điều này làm giảm đáng kể hiệu quả che chắn và tăng nguy cơ tia sét đánh trực tiếp vào dây dẫn.

Trong các hệ thống điện áp cao hiện đại, thường có khoảng cách giữa các dây dẫn rộng hơn, cấu hình dây đất hai dây đã trở thành chuẩn mực. Cấu hình này cung cấp bảo vệ tốt hơn so với hệ thống một dây truyền thống. Việc sử dụng hai dây đất không chỉ tăng cường khả năng che chắn và chặn tia sét mà còn mang lại nhiều lợi ích điện. Ví dụ, độ kháng xung của hệ thống dây đất hai dây thấp hơn, cho phép tiêu tán hiệu quả hơn các xung điện do sét gây ra. Ngoài ra, sự hiện diện của hai dây tăng cường hiệu ứng kết hợp giữa dây đất và dây dẫn pha. Hiệu ứng kết hợp này giúp cân bằng điện tích tốt hơn, giảm khả năng xảy ra điện áp quá cao và cải thiện độ tin cậy và khả năng chịu đựng của cơ sở hạ tầng truyền tải điện áp cao.