Sét là nguyên nhân phổ biến gây ra sự cố trong hệ thống quang điện (PV) và điện gió.Sóng điện từ gây thiệt hại có thể xảy ra do sét đánh ở khoảng cách xa hệ thống hoặc thậm chí giữa các đám mây.Nhưng hầu hết các thiệt hại do sét đánh đều có thể ngăn 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 nhiều thập kỷ kinh nghiệm.Hãy làm theo lời khuyên này và bạn có cơ hội rất tốt để tránh thiệt hại do sét đánh đối với hệ thống năng lượng tái tạo (RE) của mình.
có căn cứ
Nối đất là kỹ thuật cơ bản nhất để bảo vệ chống lại tác hại của sét.Bạn không thể ngăn chặn sét đánh, nhưng bạn có thể tạo cho nó một đường dẫn trực tiếp xuống đất mà bỏ qua thiết bị có giá trị của bạn và xả sét xuống đất một cách an toàn.Một đường dẫn điện xuống đất sẽ liên tục phóng tĩnh điện tích tụ trong một 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 lan truyền được thiết kế để bảo vệ thiết bị điện tử bằng cách hấp thụ 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 đi dây của bạn.Cài đặt nó trước hoặc trong khi lắp đặt hệ thống dây điện.Mặt khác, 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 với nhau) tất cả các thành phần kết cấu kim loại và vỏ bọc 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 chỉ rõ kích cỡ dây, vật liệu và kỹ thuật tuân thủ mã.Tránh những khúc cua gấp ở dây nối đất—dòng điện tăng đột biến 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 kết cấu nhôm (đặc biệt là khung mô-đun PV).Sử dụng các đầu nối có nhãn “AL/CU” và móc khóa bằng thép không gỉ, giúp giảm khả năng bị ăn mòn.Dây nối đất của cả mạch DC và AC cũng sẽ được kết nối với 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 cài đặt là kết nối với trái đất.Rốt cuộc, bạn không thể bắt một sợi dây đến 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 rằng phần lớn 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 tăng vọt đi xuống đường dây, các electron có thể thoát xuống đất với điện trở tối thiểu.
Theo cách tương tự như cách trường thoát nước làm tiêu tan nước, hoạt động nối đất sẽ làm tiêu tan các điện tử.Nếu một ống thoát nước không xả đầy đủ xuống đất, các bản sao lưu sẽ xảy ra.Khi các điện tử sao lưu, chúng nhảy qua khe hở (tạo thành hồ quang điện) tới hệ thống dây điện của bạn, qua thiết bị của bạn và chỉ sau đó mới tiếp 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 trong đất ẩm.Một thanh duy nhất thường là không đủ, đặc biệt là trên mặt đất khô.Ở những khu vực mà mặt đất quá khô, hãy lắp đặt nhiều thanh, đặt chúng cách nhau ít nhất 6 feet (3 m) và nối chúng với nhau bằng dây đồng trần, chôn sâu.Một cách tiếp cận khác là chôn dây đồng trần #6 (13 mm2), dây đôi #8 (8 mm2) hoặc 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 hoặc ống thoát nước hoặc các dây điện khác.) Hoặc, cắt đôi dây nối đất và trải ra theo hai hướng.Kết nối một đầu của mỗi dây chôn với hệ thống nối đất.
Cố gắng định tuyến một phần của hệ thống vào những khu vực ẩm ướt hơn, chẳng hạn như nơi mái nhà thoát nước hoặc nơi 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, bắt vít với vỏ).
Ở vùng khí hậu ẩm ướt, phần chân bê tông của mảng gắn trên mặt đất hoặc cột, hoặc tháp máy phát điện gió hoặc thanh nối đất bọc trong bê tông sẽ không cung cấp khả năng nối đất lý tưởng.Ở những vị trí này, bê tông thường sẽ kém dẫn điện hơn so với đất ẩm xung quanh móng.Nếu đúng như vậy, hãy lắp đặt một thanh nối đất trong 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 nối tất cả chúng lại với nhau bằng dây trần, chôn sẵn.
Ở 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 thanh cốt thép dài 20 foot (hoặc dài hơn) được nhúng vào bê tông, thì bản thân thanh cốt thép đó 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 trao đổi với nhân viên kiểm tra điện trong giai đoạn thiết kế hệ thống của bạn.Bạn không thể có quá nhiều nền tảng.Ở nơi khô ráo, tận dụng mọi cơ hội để lắp đặt các thanh nối đất dự phòng, dây chôn, v.v. Để tránh bị ăn mòn, chỉ sử dụng phần cứng đã được phê duyệt để tạo kết nối với các thanh nối đất.Sử dụng bu-lông tách đồng để nối dây nối đất một cách chắc chắn.
Mạch điện nối đất
Đối với hệ thống dây điện trong tòa nhà, NEC yêu cầu một bên của hệ thống nguồn DC được kết nối—hoặc “liên kết”—với mặt 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.) Nối đất hệ thống điện là bắt buộc đối với hệ thống gia đình hiện đại ở Hoa Kỳ.Điều cần thiết là cực âm DC và trung tính AC chỉ được nối đất tại một điểm trong hệ thống tương ứng của chúng và cả hai được nối với cùng một điểm trong hệ thống nối đất.Điều này được thực hiện tại bảng điện trung tâm.
Các nhà sản xuất một số hệ thống độc lập, có mục đích đơn lẻ (như máy bơm nước năng lượng mặt trời và bộ lặp radio) khuyến cáo không nên nối đất mạch điện.Tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất để biết các khuyến nghị cụ thể.
Kỹ thuật nối dây mảng & “Xoắn đôi”
Hệ thống dây điện mảng nên sử dụng chiều dài tối thiểu của dây, nhét vào khung kim loại.Các dây dương và 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 các đường dây dài ngoài trời thay vì chạy chúng trên đầu.Một đường dây dài 100 feet (30 m) trở lên giống như một ăng-ten—nó sẽ nhận được sóng điện từ ngay cả khi có sét trên mây.Các xung điện tương tự vẫn có thể xảy ra ngay cả khi dây điện bị chôn vùi, nhưng hầu hết những người lắp đặt đều đồng ý rằng hệ thống dây điện bị chôn vùi sẽ hạn chế hơn nữa khả năng thiệt hại do sét đánh.
Một chiến lược đơn giản để giảm tính nhạy cảm với đột biến điện áp là kỹ thuật “cặp xoắn”, giúp cân bằng và loại bỏ bất kỳ điện áp cảm ứng nào giữa hai hoặc nhiều dây dẫn.Có thể khó tìm được dây nguồn phù hợp đã bị xoắn, vì vậy đây là những 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), đổi hướng.(Điều này dễ hơn nhiều so với việc cố gắng xoắn toàn bộ khoảng cách theo một hướng.) Đôi khi, máy khoan động lực cũng có thể được sử dụng để xoắn dây, tùy thuộc vào kích thước dây.Chỉ cần cố định các đầu dây vào mâm cặp của máy khoan và để hoạt động 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.Đối với chôn lấp, sử dụng dây đồng trần;nếu bạn sử dụng ống dẫn, hãy chạy dây nối đất bên ngoài ống dẫn.Tiếp điểm đất bổ sung sẽ cải thiện khả năng 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 nước đầy bể của máy bơm nước năng lượng mặt trời).Dây đo nhỏ hơn này có sẵn trong các loại cáp xoắn trước, nhiều hoặc một cặp.Bạn cũng có thể mua cáp xoắn đôi có vỏ bọc, có lá kim loại bao quanh các dây xoắn và thường là cả một dây "cống" trần, riêng biệt.Chỉ nối đất tấm chắn cáp và dây thoát nước ở một đầu, để loại bỏ khả năng tạo vòng nối đất (ít đường dẫn trực tiếp xuống đất) trong hệ thống dây điện.
Chống sét bổ sung
Ngoài các biện pháp nối đất rộng rãi, các thiết bị chống đột biến điện 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 cao trong khu vực có sét nghiêm trọng
• Đất khô, đá hoặc đất dẫn điện kém
• Dây chạy dài hơn 100 feet (30 m)
chống sét
Bộ chống sét (đột biến) được thiết kế để hấp thụ xung đột điện áp do bão điện (hoặc nguồn điện ngoài thông số kỹ thuật) gây ra và cho phép chống sét vượt qua hệ thống dây điện và thiết bị của bạn một cách hiệu quả.Bộ chống sét lan truyền nên được lắp đặt 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, kể cả các đường dây AC từ biến tần.Bộ hãm được chế tạo cho các điện áp khác nhau cho cả AC và DC.Đảm bảo sử dụng các bộ hãm thích hợp cho ứng dụng của bạn.Nhiều người lắp đặt hệ thống thường xuyên sử dụng thiết bị chống sét lan truyền Delta, không tốn kém và cung cấp một số biện pháp bảo vệ khi mối đe dọa từ sét ở mức vừa phải, nhưng những thiết bị này không còn được liệt kê trong danh sách UL.
Bộ chống sét PolyPhaser và Transtector là những sản phẩm chất lượng cao dành cho các vị trí dễ bị sét đánh và các công trình lắp đặt lớn hơn.Các thiết bị bền bỉ này cung cấp khả năng bảo vệ và khả năng tương thích mạnh mẽ với nhiều loại điện áp hệ thống.Một số thiết bị có các chỉ báo để hiển thị các chế độ lỗi.
Sét đánh
“Cột thu lôi” là các thiết bị phóng điện tĩnh được đặt phía trên các tòa nhà và các mảng điện mặt trời, và được nối với đất.Chúng có nghĩa là để ngăn chặn sự tích tụ điện tích tĩnh và sự ion hóa cuối cùng của 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 chạm đất nếu sét đánh xảy ra.Các thiết bị hiện đại có hình mũi nhọn, thường có nhiều điểm.
Các thanh chiếu sáng thường chỉ được sử dụng tại các địa điểm 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 trình độ như vậy, hãy cân nhắc tham khảo ý kiến của chuyên gia chống sét trước khi cài đặt hệ thống.Nếu có thể, hãy chọn trình cài đặt PV được chứng nhận bởi Hội đồng các nhà hành nghề năng lượng được chứng nhận của Bắc Mỹ (NABCEP) (xem Access).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.
Ra khỏi tầm nhìn, không ra khỏi tâm trí
Rất nhiều công trình chống sét bị chôn vùi, khuất tầm nhìn.Để giúp đảm bảo rằng nó được thực hiện chính xác, hãy viết 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 sẽ bao gồm hệ thống nối đất của bạn.
Thời gian đăng: 08-10-2020