Sét là nguyên nhân phổ biến gây ra hỏng hóc trong các hệ thống quang điện (PV) và điện gió. Một xung sét gây thiệt hại có thể xảy ra khi sét đánh từ xa hệ thống, hoặc thậm chí giữa các đám mây. Nhưng hầu hết thiệt hại do sét đánh đều có thể phòng ngừa được. Sau đây là một số kỹ thuật tiết kiệm chi phí nhất mà các nhà lắp đặt hệ thống điện thường chấp nhận, dựa trên kinh nghiệm trong nhiều thập kỷ. Hãy làm theo lời khuyên này và bạn sẽ có cơ hội rất lớn để tránh thiệt hại do sét đánh đối với hệ thống năng lượng tái tạo (RE) của mình.
Hãy tiếp đất
Tiếp địa là kỹ thuật cơ bản nhất để bảo vệ chống lại thiệt hại do sét đánh. Bạn không thể ngăn chặn một đợt sét đánh, nhưng bạn có thể tạo ra một đường dẫn trực tiếp xuống đất, bỏ qua thiết bị có giá trị của bạn và xả an toàn đợt sét đánh xuống đất. Một đường dẫn điện xuống đất sẽ liên tục xả 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 chống sét lan truyền được thiết kế để bảo vệ thiết bị điện tử bằng cách hấp thụ các xung điện. Tuy nhiên, các thiết bị này không thay thế được cho việc tiếp địa tốt. Chúng chỉ hoạt động khi kết hợp với việc tiếp địa hiệu quả. Hệ thống tiếp địa là một phần quan trọng trong cơ sở hạ tầng hệ thống dây điện của bạn. Hãy lắp đặt hệ thống này trước hoặc trong khi lắp đặt hệ thống dây điện. Nếu không, sau khi hệ thống hoạt động, thành phần quan trọng này có thể không bao giờ được đánh dấu vào danh sách "việc cần làm".
Bước một trong quá trình tiếp địa là xây dựng đường dẫn xả 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 chỉ định kích thước dây, vật liệu và kỹ thuật tuân thủ quy định. Tránh uốn cong đột ngột ở dây nối đất—các đợt tăng 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 các điểm gắn dây đồng vào các thành phần kết cấu 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, giúp giảm khả năng ăn mòn. Dây nối đất của cả mạch DC và AC cũng sẽ được kết nối với hệ thống tiếp địa này. (Tham khảo các bài viết của Code Corner về tiếp địa mảng PV trong HP102 và HP103 để biết thêm lời khuyên.)
Thanh nối đất
Điểm yếu nhất của nhiều hệ thống lắp đặt là kết nối với chính trái đất. Rốt cuộc, bạn không thể chỉ bắt một sợi dây vào hành tinh! 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 hầu hết diện tích bề mặt của nó tiếp xúc với đất dẫn điện (tức là đất ẩm). Theo cách này, khi tĩnh điện hoặc đột biến điện áp đi xuống đường dây, các electron có thể chảy xuống đất với điện trở tối thiểu.
Tương tự như cách một trường thoát nước phân tán nước, tiếp địa hoạt động để phân tán các electron. Nếu một ống thoát nước không xả đủ xuống đất, sẽ xảy ra hiện tượng sao lưu. Khi các electron quay trở lại, chúng nhảy qua khoảng trống (tạo thành hồ quang điện) đến hệ thống dây điện của bạn, qua thiết bị của bạn và chỉ sau đó mới đến đất.
Để ngăn ngừa điều này, hãy lắp một hoặc nhiều thanh nối đất mạ đồng dài 8 feet (2,4 m), 5/8 inch (16 mm), tốt nhất là trong đất ẩm. Một thanh duy nhất thường không đủ, đặc biệt là ở đất khô. Ở những khu vực đất cực kỳ khô, hãy lắp nhiều thanh, cách nhau ít nhất 6 feet (3 m) và kết nối chúng lại với nhau bằng dây đồng trần, chôn dưới đất. Một cách tiếp cận thay thế là chôn dây đồng trần số 6 (13 mm2), dây đồng trần số 8 kép (8 mm2) hoặc lớn hơn trong rãnh dài ít nhất 100 feet (30 m). (Dây đồng trần cũng có thể chạy dọc theo đáy rãnh dẫn nước hoặc ống cống, hoặc các dây điện khác.) Hoặc, cắt dây nối đất làm đôi 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, như nơi mái nhà thoát nước hoặc nơi cần tưới cây. Nếu có vỏ giếng thép gần đó, bạn có thể sử dụng nó làm thanh nối đất (tạo kết nối bu lông chắc chắn với vỏ giếng).
Ở những nơi có khí hậu ẩm ướt, các chân đế bê tông của một mảng lắp trên mặt đất hoặc trên cột, hoặc một tháp máy phát điện gió, hoặc các thanh nối đất được bọc trong bê tông sẽ không cung cấp khả năng nối đất lý tưởng. Ở những vị trí này, bê tông thường sẽ ít dẫn điện hơn đất ẩm xung quanh các chân đế. Nếu đúng như vậy, hãy lắp một thanh nối đất trong đất bên cạnh bê tông ở chân của một mảng, hoặc ở chân tháp máy phát điện gió của bạn và tại mỗi neo dây neo, sau đó kết nối tất cả chúng lại với nhau bằng dây trần, chôn dưới đất.
Ở những vùng khí hậu khô hoặc khô cằn, điều ngược lại thường đúng—bệ bê tông có thể có độ ẩm cao hơn đất xung quanh và mang lại cơ hội tiếp đất kinh tế. Nếu cốt thép dài 20 foot (hoặc dài hơn) được nhúng trong bê tông, thì bản thân cốt thép có thể đóng vai trò là thanh tiếp đất. (Lưu ý: Điều này phải được lên kế hoạch trước khi đổ bê tông.) Phương pháp tiếp 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 thanh tra điện trong giai đoạn thiết kế hệ thống của bạn. Bạn không thể có quá nhiều nối đất. Ở vị trí 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 được chấp thuận để kết nối với các thanh nối đất. Sử dụng bu lông chia bằng đồng để nối dây nối đất một cách đáng tin cậy.
Mạch điện nối đất
Đối với hệ thống dây điện trong tòa nhà, NEC yêu cầu một bên của hệ thống điện DC phải 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 nào được kết nối với lưới điện. (Điều này đúng ở Hoa Kỳ. Ở các quốc gia khác, mạch điện không nối đất là chuẩn mực.) Hệ thống điện phải được nối đất đối với hệ thống nhà ở hiện đại ở Hoa Kỳ. Điều cần thiết là cực âm DC và cực trung tính AC phải được liên kết với mặt đất chỉ tại một điểm trong hệ thống tương ứng của chúng và cả hai đều được nối đất 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 vô tuyến) 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 đấu dây mảng và “cặp xoắn”
Dây dẫn mảng nên sử dụng chiều dài dây tối thiểu, được giấu trong khung kim loại. Dây dương và dây âm nên có chiều dài bằng nhau và được chạy cùng nhau bất cứ khi nào có thể. Điều này sẽ giảm thiểu việc cảm ứng điện áp quá mức giữa các dây dẫn. Ống dẫn kim loại (được nối đất) cũng bổ sung thêm một lớp bảo vệ. Chôn các đường dây dài ngoài trời thay vì chạy chúng trên cao. Một đường dây dài 100 feet (30 m) trở lên giống như một ăng-ten—nó sẽ nhận được các xung điện ngay cả khi sét đánh trên mây. Các xung điện tương tự vẫn có thể xảy ra ngay cả khi các dây được chôn, nhưng hầu hết những người lắp đặt đều đồng ý rằng hệ thống dây truyền tải chôn sẽ hạn chế hơn nữa khả năng hư hỏng do sét đánh.
Một chiến lược đơn giản để giảm khả năng bị xung điện là kỹ thuật "cặp xoắn", giúp cân bằng và hủy bỏ mọi điện áp cảm ứng giữa hai hoặc nhiều dây dẫn. Có thể khó tìm được cáp nguồn phù hợp đã được xoắn, vì vậy, đây là những gì cần làm: Đặt một cặp dây nguồn dọc theo mặt đất. Chèn một thanh giữa các dây và xoắn chúng lại với nhau. Cứ mỗi 30 feet (10 m), hãy thay đổi hướng. (Điều này dễ hơn nhiều so với việc cố gắng xoắn toàn bộ khoảng cách theo một hướng.) Đôi khi, bạn cũng có thể sử dụng máy khoan điện để xoắn dây điện, tùy thuộc vào kích thước dây. Chỉ cần cố định các đầu dây điện vào đầu kẹp của máy khoan và để 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 điện. Đối với đường chạy chôn, hãy sử dụng dây đồng trần; nếu bạn sử dụng ống dẫn, hãy chạy dây nối đất bên ngoài ống dẫn. Tiếp xúc đất bổ sung sẽ cải thiện khả năng nối đất của hệ thống.
Sử dụng cáp xoắn đôi cho bất kỳ cáp truyền thông hoặc cáp điều khiển nào (ví dụ, cáp công tắc phao để tắt toàn bộ bình của máy bơm nước năng lượng mặt trời). Dây có kích thước nhỏ hơn này có sẵn trong các loại cáp xoắn đôi, nhiều đôi hoặc một đôi. Bạn cũng có thể mua cáp xoắn đôi có vỏ bọc, có lá kim loại bao quanh các dây xoắn và thường là một dây "thoát" riêng biệt, trần. Chỉ nối đất vỏ cáp và dây thoát ở một đầu để loại bỏ khả năng tạo ra vòng lặp tiếp đất (đường dẫn ít trực tiếp hơn đến đất) trong hệ thống dây điện.
Bảo vệ chống sét bổ sung
Ngoài các biện pháp nối đất mở rộng, 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 vùng đất cao trong khu vực có sét đánh nghiêm trọng
• Đất khô, nhiều đá hoặc đất dẫn điện kém
• Dây chạy dài hơn 100 feet (30 m)
Thiết bị chống sét
Bộ chống sét (sét đánh) được thiết kế để hấp thụ các xung điện áp do bão điện (hoặc nguồn điện tiện ích không đạt tiêu chuẩn) gây ra và cho phép xung điện vượt qua hệ thống dây điện và thiết bị của bạn. Bộ chống sét đánh 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, bao gồm cả đường dây AC từ bộ biến tần. Bộ chống sét đánh được sản xuất cho nhiều điện áp khác nhau cho cả AC và DC. Hãy đảm bảo sử dụng bộ chống sét đánh phù hợp cho ứng dụng của bạn. Nhiều đơn vị lắp đặt hệ thống thường sử dụng bộ chống sét đánh Delta, loại này không đắt và có khả năng bảo vệ ở những nơi có nguy cơ sét đánh ở mức trung bình, nhưng các thiết bị này hiện không còn được UL liệt kê.
Thiết bị chống sét PolyPhaser và Transtector là những sản phẩm chất lượng cao dành cho các địa điểm dễ bị sét đánh và các công trình lớn hơn. Các thiết bị bền bỉ này cung cấp khả năng bảo vệ mạnh mẽ và tương thích với nhiều loại điện áp hệ thống. Một số thiết bị có đèn báo để hiển thị chế độ hỏng hóc.
Cột thu lôi
“Thanh thu lôi” là thiết bị phóng tĩnh điện được đặt phía trên các tòa nhà và mảng điện mặt trời, và được kết nối với mặt đất. Chúng có mục đích ngăn chặn sự tích tụ điện tích tĩnh và quá trình ion hóa cuối cùng của bầu khí quyển xung quanh. Chúng có thể giúp ngăn chặn sét đánh và có thể cung cấp đường dẫn cho dòng điện rất lớn xuống đất nếu sét đánh xảy ra. Các thiết bị hiện đại có hình dạng nhọn, thường có nhiều điểm.
Thanh chống sét thường chỉ được sử dụng tại các địa điểm có bão điện cực mạnh. Nếu bạn nghĩ rằng địa điểm của mình nằm trong danh mục này, hãy thuê một nhà thầu có kinh nghiệm về chống sét. Nếu người lắp đặt hệ thống của bạn không đủ trình độ, hãy cân nhắc tham khảo ý kiến của chuyên gia chống sét trước khi lắp đặt hệ thống. Nếu có thể, hãy chọn một người lắp đặt PV được Hội đồng các nhà thực hành năng lượng được chứng nhận Bắc Mỹ (NABCEP) chứng nhận (xem Access). Mặc dù chứng nhận này không dành riêng cho chống sét, nhưng nó có thể là dấu hiệu cho thấy trình độ năng lực chung của người lắp đặt.
Xa khỏi tầm mắt, không xa khỏi tâm trí
Rất nhiều công trình chống sét được chôn dưới đất và khuất tầm nhìn. Để đảm bảo công trình được thực hiện đúng, hãy ghi vào hợp đồng với người lắp đặt hệ thống, thợ điện, thợ đào đất, thợ sửa ống nước, thợ khoan giếng hoặc bất kỳ ai đang thực hiện công việc đào đất sẽ chứa hệ thống tiếp địa của bạn.
Thời gian đăng: 10-08-2020