Các chức năng chính của dao tiếp địa và lý do tại sao nó là bắt buộc trong mạch điện cao áp

Đầu tiên, một điểm định hướng cơ bản: tùy thuộc vào ứng dụng, dao tiếp địa được chia thành hai loại — dao tiếp địa bảo trì và dao tiếp địa tác động nhanh (FES). Loại trước xử lý việc tiếp địa bảo trì thông thường.

Ngoài tiếp địa bảo trì, nó có thể chịu đựng và đóng cắt dòng ngắn mạch, và trên các đường dây điện áp cực cao/siêu cao áp (EHV/UHV), nó còn đảm nhận nhiệm vụ khử dòng hồ quang thứ cấp. Trong năm chức năng được mô tả dưới đây, ba chức năng đầu tiên được chia sẻ bởi cả hai loại, trong khi hai chức năng cuối cùng được thực hiện bởi dao tiếp địa tác động nhanh.

Dao Tiếp Địa Cao Áp Trong Nhà Độ Tin Cậy Cao

1. Các Chức Năng Cốt Lõi Của Dao Tiếp Địa

Các chức năng này được trình bày chi tiết dưới đây.

1. Tiếp địa an toàn cho bảo trì: khi thiết bị hoặc đường dây được cắt điện để bảo trì, dao tiếp địa sẽ kết nối đáng tin cậy thiết bị hoặc mạch bị cô lập với đất, tạo ra một điểm tiếp địa cơ khí có thể nhìn thấy được. Điều này không chỉ ngăn chặn hiệu quả việc đóng điện đột ngột do thao tác sai mà còn nối chắc chắn điểm bảo trì xuống đất, loại bỏ hoặc giảm thiểu đáng kể mối đe dọa của điện áp cảm ứng từ các đường dây lân cận đang mang điện — bảo vệ nhân viên bảo trì.

2. Xả điện tích tĩnh điện dư: sau khi thiết bị cao áp (ví dụ: cáp điện và tụ điện) được cắt điện, một lượng lớn điện tích tĩnh điện có thể còn sót lại bên trong. Dao tiếp địa xả nhanh chóng lượng điện tích này xuống đất, loại bỏ điện áp dư và bảo vệ nhân viên khỏi bị điện giật khi họ chạm vào thiết bị.

3. Đóng cắt dòng điện cảm ứng: trên các đường dây tải điện trên không song song, khi một mạch được cắt điện để bảo trì, cảm ứng điện từ và tĩnh điện sẽ sinh ra điện áp và dòng điện cảm ứng trên mạch bị cắt điện, điều này có thể gây ra hồ quang khi các dây tiếp địa tạm thời được kết nối hoặc tháo ra. Dao tiếp địa đóng và cắt an toàn các dòng điện cảm ứng này trong điều kiện không tải hoặc dòng điện thấp.

4. Đóng cắt dòng ngắn mạch (đặc thù của dao tiếp địa tác động nhanh): trong điều kiện bất thường (ví dụ: ngắn mạch đường dây), dao tiếp địa tác động nhanh có khả năng đóng dòng ngắn mạch định mức có thể chịu đựng và đóng vào dòng ngắn mạch, chuyển đổi sự cố thành sự cố chạm đất để xử lý nhanh chóng, từ đó bảo vệ cả thiết bị và nhân viên. Các dao tiếp địa bảo trì thông thường không có khả năng này.

5. Khử dòng hồ quang thứ cấp (dao tiếp địa tác động nhanh, dành cho đường dây EHV/UHV): nói một cách đơn giản, sau khi sự cố một pha được xử lý, mặc dù pha sự cố đã được cách ly khỏi nguồn, các pha mang điện lân cận vẫn tiếp tục bơm năng lượng vào nó thông qua điện dung liên pha và ghép nối điện từ, khiến hồ quang tại điểm sự cố khó tự tắt — đây chính là "dòng hồ quang thứ cấp". Dao tiếp địa tác động nhanh đóng tự động và nhanh chóng, xả dòng hồ quang thứ cấp và giúp hồ quang tại điểm sự cố tắt, từ đó cải thiện đáng kể tỷ lệ thành công của đóng lại tự động.

2. Tại Sao Mạch Cao Áp Phải Được Trang Bị Dao Tiếp Địa

Có bốn lý do chính:

1. Bảo vệ tính mạng nhân viên (trọng tâm của "Ngũ phòng"): điện áp cao vô cùng nguy hiểm. Dao tiếp địa là thành phần cốt lõi của chức năng liên động "Ngũ phòng" trong thiết bị đóng cắt cao áp — cụ thể là, ngăn chặn đóng cắt sai máy cắt; ngăn chặn đóng cắt dao cách ly khi có tải; ngăn chặn nối đất hoặc đóng dao tiếp địa khi đang mang điện; ngăn chặn đóng vào hệ thống đã nối đất; và ngăn chặn xâm nhập vào các ngăn tủ đang mang điện.

Thông qua liên động cơ khí và điện, dao tiếp địa chỉ có thể được đóng sau khi máy cắt đã được mở và dao cách ly đã được mở, về cơ bản ngăn chặn các thao tác sai gây chết người như tiếp địa khi đang mang điện hoặc đóng điện khi đang nối đất — rào chắn an toàn cuối cùng cho nhân viên bảo trì.

2. Thay thế kết nối tiếp địa tạm thời thủ công: trước khi bảo trì cắt điện, các dây tiếp địa tạm thời được kết nối thủ công cũng có thể cung cấp chức năng xả điện và tiếp địa, nhưng quy trình này rườm rà và không thể liên động để chống thao tác sai, do đó độ an toàn kém hơn. Dao tiếp địa có thể tích hợp liên động điện để vận hành tiêu chuẩn, an toàn và đáng tin cậy — biện pháp an toàn tiêu chuẩn cho các hệ thống cao áp.

3. Ngăn ngừa chấn thương do điện áp cảm ứng và điện áp dư: sau khi các đường dây cao áp (ví dụ: cáp dài và tụ bù) được cắt điện, hiệu ứng điện dung có thể giữ cho các dây dẫn ở điện thế cao trong một thời gian dài. Nếu không xả điện triệt để và nối đất chắc chắn thông qua dao tiếp địa, nhân viên bảo trì rất dễ bị điện giật nghiêm trọng khi chạm vào thiết bị.

4. Nâng cao tính ổn định vận hành của hệ thống: trên lưới truyền tải siêu cao áp, việc cấu hình các dao tiếp địa tác động nhanh kết hợp với bảo vệ rơle sẽ giải quyết hiệu quả vấn đề dòng điện hồ quang thứ cấp sau sự cố chạm đất một pha, tránh đóng lại không thành công, từ đó đảm bảo độ tin cậy và ổn định của toàn lưới điện.

3. Tóm tắt

Nhìn chung, dao tiếp địa đóng vai trò "người bảo vệ an toàn" quan trọng trong hệ thống điện cao áp, và mỗi chức năng được mô tả ở trên đều đáp ứng một yêu cầu thực tế đối với mạch cao áp. Nối đất bảo trì an toàn và xả tĩnh điện tạo thành tuyến phòng thủ vật lý cuối cùng bảo vệ nhân viên bảo trì khỏi bị điện giật; khóa liên động điện đáng tin cậy là phương tiện cốt lõi để thực hiện các yêu cầu của "Năm biện pháp phòng ngừa" và ngăn ngừa các thao tác sai nghiêm trọng.

Và khả năng đóng mạch ngắn mạch và dập hồ quang thứ cấp của dao tiếp địa tác động nhanh cung cấp hỗ trợ cho bảo vệ sự cố và vận hành lưới điện ổn định. Do đó, các mạch cao áp phải được trang bị dao tiếp địa — đây là yêu cầu bắt buộc để bảo vệ con người và thiết bị, đồng thời là lựa chọn cần thiết để duy trì hoạt động ổn định của hệ thống điện.

Biên tập từ: Garca