Sét là nguyên nhân phổ biến gây ra sự cố trong hệ thống quang điện (PV) và gió-điện. Dòng sét gây thiệt hại có thể xảy ra do sét đánh ở khoảng cách xa so với hệ thống hoặc thậm chí giữa các đám mây. Nhưng hầu hết thiệt hại do sét đều có thể phòng ngừa được. Dưới đây là một số kỹ thuật tiết kiệm chi phí nhất thường được những người lắp đặt hệ thống điện chấp nhận, dựa trên kinh nghiệm hàng thập kỷ. Hãy làm theo lời khuyên này và bạn có cơ hội rất tốt để tránh được thiệt hại do sét đánh đối với hệ thống năng lượng tái tạo (RE) của mình.
Nhận căn cứ
Nối đất là kỹ thuật cơ bản nhất để bảo vệ chống lại thiệt hại do sét. Bạn không thể ngăn chặn sét đánh, nhưng bạn có thể tạo cho nó một đường dẫn trực tiếp xuống đất để bỏ qua thiết bị quý giá của bạn và xả sét xuống đất một cách an toàn. Đường dẫn điện xuống đất sẽ liên tục phóng tĩnh điện tích tụ trong cấu trúc trên mặt đất. Thông thường, điều này ngăn chặn sự hấp dẫn của sét ngay từ đầu.
Thiết bị chống sét và thiết bị chống sét được thiết kế để bảo vệ các thiết bị điện tử bằng cách hấp thụ các xung điện. Tuy nhiên, những thiết bị này không thể thay thế cho việc nối đất tốt. Chúng chỉ hoạt động cùng với việc nối đất hiệu quả. Hệ thống nối đất là một phần quan trọng trong cơ sở hạ tầng hệ thống dây điện của bạn. Cài đặt nó trước hoặc trong khi lắp đặt hệ thống dây điện. Nếu không, một khi hệ thống đang hoạt động, thành phần quan trọng này có thể không bao giờ được đánh dấu trong danh sách “việc cần làm”.
Bước một trong quá trình nối đất là xây dựng đường phóng điện xuống đất bằng cách liên kết (kết nối) tất cả các thành phần kết cấu kim loại và vỏ điện, chẳng hạn như khung mô-đun PV, giá đỡ và tháp máy phát điện gió. Bộ luật Điện Quốc gia (NEC), Điều 250 và Điều 690.41 đến 690.47 quy định kích thước, vật liệu và kỹ thuật dây tuân thủ quy tắc. Tránh làm dây nối đất bị uốn cong đột ngột—dòng điện cao không thích rẽ vào các góc hẹp và có thể dễ dàng nhảy sang hệ thống dây điện gần đó. Đặc biệt chú ý đến việc gắn dây đồng vào các bộ phận cấu trúc bằng nhôm (đặc biệt là khung mô-đun PV). Sử dụng các đầu nối có nhãn “AL/CU” và ốc vít bằng thép không gỉ để giảm khả năng ăn mòn. Dây nối đất của cả mạch DC và AC cũng sẽ được nối vào hệ thống nối đất này. (Tham khảo các bài viết của Code Corner về nối đất mảng PV trong HP102 và HP103 để được tư vấn thêm.)
Thanh nối đất
Khía cạnh yếu nhất của nhiều hệ thống lắp đặt là kết nối với chính trái đất. Rốt cuộc, bạn không thể bắt một sợi dây tới hành tinh này! Thay vào đó, bạn phải chôn hoặc đóng một thanh kim loại dẫn điện, không ăn mòn (thường là đồng) xuống đất và đảm bảo hầu hết diện tích bề mặt của nó tiếp xúc với đất dẫn điện (có nghĩa là ẩm). Bằng cách này, khi tĩnh điện hoặc dòng điện đột ngột chạy xuống đường dây, các electron có thể thoát xuống đất với điện trở tối thiểu.
Tương tự như cách trường thoát nước làm tiêu tan nước, việc nối đất có tác dụng tiêu tán các electron. Nếu ống thoát nước không xả đủ nước xuống đất thì sẽ xảy ra hiện tượng ứ đọng. Khi các electron quay trở lại, chúng nhảy qua khe hở (tạo thành hồ quang điện) đến hệ thống dây điện, xuyên qua thiết bị của bạn và chỉ sau đó mới chạm đất.
Để ngăn chặn điều này, hãy lắp đặt một hoặc nhiều thanh nối đất mạ đồng dài 8 foot (2,4 m), 5/8 inch (16 mm), tốt nhất là ở đất ẩm. Một cây gậy thường không đủ, đặc biệt là ở nơi đất khô. Ở những nơi mặt đất quá khô, hãy lắp đặt một số thanh, đặt chúng cách nhau ít nhất 6 feet (3 m) và nối chúng lại với nhau bằng dây đồng trần, được chôn dưới đất. Một cách tiếp cận khác là chôn dây số 6 (13 mm2), đôi số 8 (8 mm2) hoặc dây đồng trần lớn hơn trong rãnh dài ít nhất 100 feet (30 m). (Dây nối đất bằng đồng trần cũng có thể chạy dọc theo đáy rãnh dẫn nước, ống cống hoặc các dây điện khác.) Hoặc, cắt dây nối đất làm đôi và trải ra hai hướng. Nối một đầu của mỗi dây chôn với hệ thống nối đất.
Cố gắng dẫn một phần hệ thống đến những khu vực ẩm ướt hơn, chẳng hạn như nơi thoát nước trên mái nhà hoặc nơi cần tưới cây. Nếu có vỏ giếng bằng thép gần đó, bạn có thể sử dụng nó làm thanh nối đất (tạo kết nối chắc chắn bằng bu lông với vỏ).
Ở những vùng có khí hậu ẩm ướt, phần chân bê tông của dàn cột được gắn trên mặt đất hoặc trên cột, hoặc tháp phát điện gió hoặc các thanh nối đất được bọc trong bê tông sẽ không mang lại khả năng nối đất lý tưởng. Ở những vị trí này, bê tông thường sẽ kém dẫn điện hơn đất ẩm xung quanh móng. Nếu trường hợp này xảy ra, hãy lắp một thanh nối đất xuống đất bên cạnh bê tông ở chân mảng hoặc ở chân tháp máy phát điện gió của bạn và tại mỗi neo dây, sau đó kết nối tất cả chúng lại với nhau bằng dây trần, chôn sẵn.
Ở những vùng khí hậu khô hoặc khô cằn, điều ngược lại thường đúng—móng bê tông có thể có độ ẩm cao hơn đất xung quanh và mang lại cơ hội kinh tế cho việc nối đất. Nếu cốt thép dài 20 feet (hoặc dài hơn) được nhúng vào bê tông, bản thân cốt thép có thể đóng vai trò là thanh nối đất. (Lưu ý: Điều này phải được lên kế hoạch trước khi đổ bê tông.) Phương pháp nối đất này phổ biến ở những nơi khô ráo và được mô tả trong NEC, Điều 250.52 (A3), “Điện cực bọc bê tông”.
Nếu bạn không chắc chắn về phương pháp nối đất tốt nhất cho vị trí của mình, hãy nói chuyện với người kiểm tra điện trong giai đoạn thiết kế hệ thống của bạn. Bạn không thể có quá nhiều nền tảng. Ở nơi khô ráo, hãy tận dụng mọi cơ hội để lắp đặt các thanh nối đất dự phòng, dây chôn, v.v. Để tránh ăn mòn, chỉ sử dụng phần cứng đã được phê duyệt để kết nối với các thanh nối đất. Sử dụng bu lông chia đôi bằng đồng để nối dây nối đất một cách đáng tin cậy.
Mạch điện nối đất
Để xây dựng hệ thống dây điện, NEC yêu cầu một bên của hệ thống nguồn DC phải được kết nối—hoặc “liên kết”—với đất. Phần AC của hệ thống như vậy cũng phải được nối đất theo cách thông thường của bất kỳ hệ thống nối lưới nào. (Điều này đúng ở Hoa Kỳ. Ở các quốc gia khác, mạch điện không nối đất là tiêu chuẩn.) Việc nối đất hệ thống điện là cần thiết đối với hệ thống gia đình hiện đại ở Hoa Kỳ. Điều quan trọng là cực âm DC và cực trung tính AC chỉ được nối đất tại một điểm trong hệ thống tương ứng của chúng và cả hai đều đến cùng một điểm trong hệ thống nối đất. Việc này được thực hiện ở bảng điện trung tâm.
Các nhà sản xuất một số hệ thống đơn lẻ, độc lập (như máy bơm nước năng lượng mặt trời và bộ lặp sóng vô tuyến) khuyến cáo không nên nối đất mạch điện. Tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất để có khuyến nghị cụ thể.
Kỹ thuật nối dây & “xoắn cặp”
Hệ thống dây điện mảng nên sử dụng chiều dài dây tối thiểu, được nhét vào khung kim loại. Dây dương và dây âm phải có chiều dài bằng nhau và được chạy cùng nhau bất cứ khi nào có thể. Điều này sẽ giảm thiểu cảm ứng điện áp quá mức giữa các dây dẫn. Ống dẫn kim loại (nối đất) cũng có thêm một lớp bảo vệ. Chôn dây điện dài ngoài trời thay vì chạy trên cao. Dây chạy dài 100 feet (30 m) trở lên giống như một ăng-ten—nó sẽ nhận được các xung điện ngay cả khi có sét trên mây. Các xung điện tương tự vẫn có thể xảy ra ngay cả khi dây bị chôn sâu, nhưng hầu hết người lắp đặt đều đồng ý rằng dây truyền bị chôn sẽ hạn chế hơn nữa khả năng bị sét đánh.
Một chiến lược đơn giản để giảm khả năng bị đột biến điện là kỹ thuật “cặp xoắn”, giúp cân bằng và loại bỏ mọi điện áp cảm ứng giữa hai hoặc nhiều dây dẫn. Có thể khó tìm được cáp nguồn phù hợp đã bị xoắn sẵn, vì vậy đây là việc cần làm: Trải một cặp dây nguồn dọc theo mặt đất. Chèn một cây gậy vào giữa các dây và xoắn chúng lại với nhau. Cứ sau 30 feet (10 m), hãy thay đổi hướng. (Điều này dễ dàng hơn nhiều so với việc cố gắng xoắn toàn bộ khoảng cách theo một hướng.) Đôi khi, máy khoan điện cũng có thể được sử dụng để xoắn dây điện, tùy thuộc vào kích thước dây. Chỉ cần cố định các đầu dây vào mâm cặp của máy khoan và để thao tác của máy khoan xoắn các dây cáp lại với nhau. Đảm bảo chạy máy khoan ở tốc độ thấp nhất có thể nếu bạn thử kỹ thuật này.
Dây nối đất không cần phải xoắn với dây nguồn. Để chạy chôn lấp, sử dụng dây đồng trần; nếu bạn sử dụng ống dẫn, hãy chạy dây nối đất bên ngoài ống dẫn. Việc tiếp đất bổ sung sẽ cải thiện việc nối đất của hệ thống.
Sử dụng cáp xoắn đôi cho bất kỳ cáp liên lạc hoặc điều khiển nào (ví dụ: cáp công tắc phao để ngắt toàn bộ bình chứa của máy bơm nước năng lượng mặt trời). Loại dây có kích thước nhỏ hơn này hiện có sẵn ở dạng cáp xoắn sẵn, cáp nhiều hoặc một cặp. Bạn cũng có thể mua cáp xoắn đôi có vỏ bọc, loại cáp này có lá kim loại bao quanh dây xoắn và thường là dây “ống thoát nước” trần, riêng biệt. Chỉ nối đất tấm chắn cáp và dây thoát nước ở một đầu, để loại trừ khả năng tạo ra vòng nối đất (ít đường dẫn trực tiếp xuống đất hơn) trong hệ thống dây điện.
Bảo vệ chống sét bổ sung
Ngoài các biện pháp nối đất rộng rãi, các thiết bị chống sét lan truyền chuyên dụng và (có thể) cột thu lôi được khuyến nghị cho các địa điểm có bất kỳ điều kiện nào sau đây:
• Vị trí biệt lập trên khu đất cao tại khu vực có sấm sét dữ dội
• Đất khô, nhiều đá hoặc đất dẫn điện kém
• Dây dài hơn 100 feet (30 m)
Thiết bị chống sét
Thiết bị chống sét (tăng áp) được thiết kế để hấp thụ các xung điện áp do bão điện (hoặc nguồn điện không đúng thông số kỹ thuật) gây ra và cho phép xung đột biến đi qua hệ thống dây điện và thiết bị của bạn một cách hiệu quả. Nên lắp đặt thiết bị chống sốc điện ở cả hai đầu của bất kỳ đường dây dài nào được kết nối với bất kỳ bộ phận nào trong hệ thống của bạn, bao gồm cả đường dây AC từ biến tần. Thiết bị chống sét được chế tạo cho các điện áp khác nhau cho cả AC và DC. Hãy chắc chắn sử dụng các thiết bị chống sét thích hợp cho ứng dụng của bạn. Nhiều người lắp đặt hệ thống thường xuyên sử dụng thiết bị chống sét Delta, loại này rẻ tiền và cung cấp một số biện pháp bảo vệ ở những nơi có mối đe dọa sét ở mức độ vừa phải, nhưng những thiết bị này không còn được liệt kê trong danh sách UL nữa.
Bộ chống sét PolyPhaser và Transtector là những sản phẩm chất lượng cao dành cho các khu vực dễ bị sét đánh và lắp đặt lớn hơn. Những thiết bị bền bỉ này cung cấp khả năng bảo vệ chắc chắn và khả năng tương thích với nhiều loại điện áp hệ thống. Một số thiết bị có đèn báo hiển thị các chế độ lỗi.
Cột thu lôi
“Cột thu lôi” là thiết bị phóng tĩnh điện được đặt phía trên các tòa nhà và mảng điện mặt trời và nối với mặt đất. Chúng nhằm mục đích ngăn chặn sự tích tụ tĩnh điện và cuối cùng là sự ion hóa bầu khí quyển xung quanh. Chúng có thể giúp ngăn ngừa sét đánh và có thể cung cấp đường dẫn cho dòng điện rất cao nối đất nếu xảy ra sét đánh. Các thiết bị hiện đại có hình mũi nhọn, thường có nhiều điểm.
Cột đèn thường chỉ được sử dụng ở những nơi có bão điện cực mạnh. Nếu bạn cho rằng địa điểm của mình thuộc loại này, hãy thuê một nhà thầu có kinh nghiệm về chống sét. Nếu trình cài đặt hệ thống của bạn không đủ tiêu chuẩn, hãy cân nhắc tư vấn với chuyên gia chống sét trước khi lắp đặt hệ thống. Nếu có thể, hãy chọn trình cài đặt PV được chứng nhận bởi Hội đồng các nhà thực hành năng lượng được chứng nhận Bắc Mỹ (NABCEP) (xem Quyền truy cập). Mặc dù chứng nhận này không dành riêng cho việc chống sét nhưng nó có thể là dấu hiệu cho thấy mức độ năng lực tổng thể của người lắp đặt.
Xa tầm mắt, không cách xa tâm trí
Rất nhiều công trình chống sét bị chôn vùi, khuất tầm mắt. Để giúp đảm bảo rằng công việc được thực hiện chính xác, hãy ghi nó vào (các) hợp đồng của bạn với người lắp đặt hệ thống, thợ điện, máy xúc, thợ sửa ống nước, thợ khoan giếng hoặc bất kỳ ai đang thực hiện công việc đào đất có chứa hệ thống nối đất của bạn.
Thời gian đăng: 10-08-2020