Hệ thống nối đất trong mạng điện trung áp

Hệ thống nối đất trong mạng lưới điện trung áp có các kiểu khác nhau tùy thuộc vào phương pháp nối đất trung tính.

1. Nối đất trực tiếp

Dây trung tính và đất được nối với nhau.

Yêu cầu về bảo vệ:

– Phải cắt mạch ra ngay khi có sự cố đầu tiên.

Ưu điểm:

– Giảm được nguy cơ quá điện áp.

– Cho phép sử dụng các thiết bị có cấp cách điện bằng điện áp pha.

Nhược điểm:

– Cắt mạch ngay khi sự cố lần đầu.

– Dòng chạm đất rất cao, dẫn đến hư hỏng nặng và gây nhiễu điện từ. (tạo ra các dòng cảm ứng trong hệ thống thông tin liên lạc và các hệ thống phụ trợ.

– Nguy cơ cho con người cao, điện áp tiếp xúc cao.

– Cần phải có thiết bị bảo vệ so lệch để nhanh chóng loại bỏ sự cố. Hệ thống đắt tiền.

Xem thêm:

Nối đất trong hệ thống điện
Hệ thống nối đất trong mạng điện hạ áp
Cách thực hiện mạch nối đất trong mạng điện trung áp

2. Không nối đất và nối đất qua tổng trở cao

Không nối đất: Không có dây nối giữa trung tính và đất ngoại trừ các thiết bị đo lường và bảo vệ.

Nối đất qua tổng trở cao: Một trở kháng cao được nối giữa điểm trung tính và đất.

Yêu cầu đối với bảo vệ:

– Không cắt mạch ngay khi sự cố cách điện đầu tiên. Do đó cần phải:

  • Có biện pháp giám sát cách điện liên tục.
  • Có thiết bị chỉ thị sự cố cách điện đầu tiên;
  • Phải định vị và xóa sự cố đầu tiên;
  • Phải cắt mạch khi cò sự cố chạm đất lần thứ 2 (sự cố kép).

Ưu điểm:

– Cho phép vận hành liên tục và chỉ bị cắt khi có sự cố thứ hai, vì hệ thống lưới không có dòng chạm đất lớn, do đó có thể gây nguy hiểm cho người và thiết bị khi có chạm đất lần đầu.

Nhược điểm:

– Cách điện của các thiết bị phải có cấp tương đương điện áp pha – pha. Nếu không, khi có chạm đất một pha kéo dài, hai pha còn lại sẽ có điện áp so với đất bằng điện áp dây (pha – pha) nếu các thiết bị bảo vệ không cắt mạch khi có sự cố lần đầu. Các thiết bị như cáp, máy điện quay, biến áp và các tải khác phải lưu ý đến vấn đề này.

– Nguy cơ quá điện áp nội bộ cũng ảnh hưởng đến việc chọn cấp cách điện.

– Phải có các thiết bị giám sát cách điện, với chỉ báo và cảnh báo âm thanh nếu không cắt điện sau sự cố đầu tiên.

– Phải có nhân viên bảo trì giám sát và định vị sự cố đầu tiên.

– Nguy cơ cộng hưởng sắt từ.

3. Nối đất qua điện trở

Một điện trở được chèn vào giữa điểm trung tính và đất.

Yêu cầu đối với bảo vệ:

– Cắt mạch ngay khi có sự cố đầu tiên.

Ưu điểm:

– Giới hạn dòng điện chạm đất (giảm hư hỏng và nhiễu).

– Giảm bớt được quá điện áp.

– Dễ lựa chọn thiết bị bảo vệ.

Nhược điểm:

– Cắt mạch ngay từ lần sự cố đầu tiên.

4. Nối đất qua điện kháng

Một điện kháng được chèn vào giữa điểm trung tính và đất.

Yêu cầu đối với bảo vệ:

– Cắt mạch ngay từ lần sự cố đầu tiên.

Ưu điểm:

– Giới hạn được dòng sự cố. (giảm được hư hỏng và nhiễu loạn).

– Cho phép lựa chọn các bảo vệ đơn giản nếu IL >>IC.

– Cuộn dây có điện trở thuần thấp, nên phát nhiệt ít.

Nhược điểm:

– Có thể gây quá điện áp tại thời điểm chạm đất.

– Cắt mạch ngay từ lần sự cố đầu tiên.

5. Nối đất qua cuộn dây Petersen

Một cuộn cảm L cộng hưởng với điện dung của hệ thống được đặt giữa điểm trung tính và đất sao cho nếu có sự cố chạm đất xảy ra, dòng chạm đất gần bằng 0.

Yêu cầu đối với bảo vệ:

– Không cắt mạch khi có sự cố chạm đất đầu tiên.

Ưu điểm:

– Nếu giá trị của cuộn kháng được chọn sao cho 3L0C0ω2=1 thì dòng điện chạm đất bằng 0.

– Tự xóa những sự cố thoáng qua.

– Công trình vẫn tiếp tục hoạt động cho dù tồn tại sự cố chạm đất lâu dài, và sẽ cắt khi ó điểm sự cố thứ hai.

– Sự cố đầu tiên phát hiện đượcbằng cách đo lường dòng điện qua cuộn dây. Cuộn dây được thiết kế để có thể vận hành với dòng điện đó lâu dài.

Nhược điểm:

– Khó đạt điều kiện 3L0C0ω2=1 vì không xác định chính xác được điện dung của lưới. Kết quả là trong thời điểm sự cố, dòng điện dôi dư sẽ chảy tuần hoàn trong lưới. Phải bảo đảm được là dòng này không gây nguy hiểm cho người và cho thiết bị.

– Nguy cơ quá điện áp khi có sự cố cao.

– Cần có nhân viên bảo trì theo dõi.

– Không thể đưa ra lựa chọn chính xác trị số cài đặt để phát hiện sự cố đầu tiên nếu cuộn dây được điều hưởng đến đúng trị số 3L0C0ω2 =1; Nếu cuộn dây được điều chỉnh lệch cộng hưởng 3L0C0ω2 ≠1 việc lựa chọn bảo vệ sự cố đầu tien sẽ rất phức tạp và đắt tiền.

– Nguy cơ cộng hưởng sắt từ.