Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây tích điện và đất hay giữa các đám mây mang điện tích trái dấu. Các công trình về điện như đường
dây, các cột vượt sông, vượt đường quốc lộ, đường sắt, các trạm biến áp, trạm phân phối.... là những nơi dễ bị sét đánh. Vì vậy phải có biện pháp bảo vệ chống sét để tránh cho các công trình bị sét đánh trực tiếp.
1. Bảo vệ chống sét cho đường dây tải điện:
Trong vận hành, sự cố cắt điện do sét đánh vào các đường dây tẳi điện trên không chiếm tỷ lệ lớn trong toàn bộ hệ thống điện. Vì vậy, bảo vệ chống sét cho đường dây có tầm quan trọng rất lớn trong việc đảm bảo vận hành an toàn và cung cấp điện liên tục.
Để đảm bảo chống sét cho đường dây, tốt nhất là đặt dây chống sét trên toàn bộ tuyến đường dây. Song biện pháp này rất đắt, nên nó chỉ được dùng cho các đường dây 110KV và 220KV cột sắt và cột bê tông cốt sắt. Đường dây điện áp đến 35 KV cột sắt và cột bê tông cốt sắt ít được bảo vệ toàn tuyến.
Tuy nhiên, các cột của đường dây này cũng như cột của đường dây 110KV đến 220 KV đều phải nối đất. Trang bị nối đất được tính như ở mục 8 -2. Điện trở nối đất được quy định: Rđ ≤ 10Ω. Để tăng cường khả năng chống sét các đường dây có thể đạt chống sét ống hoặc tăng thêm bát sứ ở những nơi cách điện yếu, những cột vượt cao, chỗ giao chéo với đường dây khác, những đoạn tới chạm. Còn ở những yêu cầu mức an toàn cung cấp điện rất cao tốt nhất là dùng đường dây cáp.
Dây chống sét: Tùy theo cách bố trí dây dẫn trên cột có thể treo một hoặc hai dây chống sét. Các dây chống sét được treo trên đường dây tải điện sao cho dây dẫn của cả ba pha đều nằm trong phạm vi bảo vệ của các dây chống sét.
2. Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp:
a) Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp:
Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho các thiết bị điện và các công trình khác đặt trong trạm biến áp thực hiện bằng các cột thu lôi. Cột thu lôi gồm kim lôi
bằng kim loại đặt trên cột cao hơn vật được bảo vệ để thu sét và dây dẫn sét xuống đất cùng với trang thiết bị nối đất.
Khoảng không gian gần cột thu lôi mà vật được bảo vệ đặt trong đó rất ít khả năng bị sét đánh gọi là phạm vi của cột thu lôi.
Phạm vi bảo vệ của cột thu lôi là hình nón cong cong tròn xoáy có tiết diện ngang là những hình tròn ở độ cao hx, có bán kính Rx. Trị số của bán kính bảo vệ Rx được xác định theo công thức đơn giản sau:
- Ở độ cao hx < 2/3h; Rx = 1,5 (1- p h hx ). 8 , 0 - Ở độ cao hx < 2/3h; Rx = 0,75 (1- p h hx ). Trong đó:
Hx - chiều cao của đối tượng được bảo vệ nằm trong vùng bảo vệ của cột thu lôi.
p- hệ số, với h < 30m thì P = 1, với h > 30m thì P = 5,h5
Nếu diện tích của trạm biến áp lớn, người ta phải đặt nhiều trạm thu lôi sao cho cả trạm biến áp nằm trong phạm vi bảo vệ.
b) Bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm:
Các đường dây trên không dù có được bảo vệ chống sét hay không thì các thiết bị điện có nối với chúng đều phải chịu tác động từ sóng sét truyền từ đường dây đến. Biên độ của quá điện áp khí quyển có thể lớn hơn điện áp cách điện của thiết bị, dẫn đến chọc thủng cách điện, phá hoại thiết bị và mạch điện bị cắt ra. Vì vậy để bảo vệ các thiết bị trong trạm biến áp tránh sóng quá điện áp truyền hạ thấp đường dây vào phải dùng các thiết bị chống sét. Các thiết bị chống sét này sẽ hạ thấp biên độ sóng qua điện áp đến trị số an toàn cho cách điện cần được bảo vệ (cách điện của máy biến áp và các thiết bị khác đặt trong trạm).
Thiết bị chống sét chủ yếu cho trạm biến áp là chống sét van (CSV) kết hợp với chống sét ống (CSO) và khe hở phóng điện.
Khe hở phóng điện là thiết bị chống sét đơn giản nhất gồm hai điện cực, trong đó một điện cực mối với mạch điện còn điện cực kia nối đất.
Khi làm việc bình thường khe hở cách li những phần tử mang điện với đất. Khi có sóng quá điện áp chạy trên đường dây, khe hở phóng điện và truyền xuống đất. Ưu điểm của loại thiết bị này là đơn giản, rẻ tiền. Song vì nó không có bộ phận dập hồ quang nên khi nó làm việc bảo vệ rơle có thể sẽ cắt mạch điện. Vì vậy khe hở phóng điện thường chỉ làm bảo vệ phụ (bảo vệ máy biến áp) cũng như làm một bộ phận trong các loại chống sét khác.
Chống sét ống gồm 2 khe hở phóng diện S1, S2. Trong đó khe hở phóng điện được đặt trong ống làm bằng vật liệu sinh khí. Khi có sóng quá điện áp S1 và S2
đều phóng điện. Dưới tác dụng của hồ quang, chất sinh khí phát nóng và sản sinh ra nhiều khí làm cho áp suất trong ống tăng tới hàng chục atm và thổi tắt hồ quang.
Khả năng dập hồ quang của CSO rất hạn chế, ứng với một trị số dòng điện giới hạn nhất định, nếu dòng điện lớn, hồ quang không bị dập ắt gây ngắn mạch tạm thời làm cho bảo vệ rơle có thể cắt mạch điện.
CSO chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho các đường dây không treo các đường dây chống sét cũng như làm phần tử phụ trong các sơ đồ bảo vệ biến áp. Chống sét van gồm có 2 phần tử chính là khe hở phóng điện và điện trở làm việc. Khe hở làm việc của CSV là một chuỗi các khe hở làm nhiệm vụ như đã xét ở trên. Điện trở làm việc là điện trở phi tuyến có tác dụng hạn chế dòng điện kế tục (dòng ngắn mạch chạm đất) qua CSV khi sóng quá điện áp chọc thủng các khe hở phóng điện. Dòng diện này được duy trì bởi điện áp định mức của mạng điện.
Cần hạn chế dòng điện kế tục để dập tắt hồ quang trong khe hở phóng điện sau khi chống sét van làm việc.
Nếu tăng điện trở làm việc sẽ làm cho dòng kế tục giảm xuống. Nhưng cần chú ý là khi sóng quá điện áp tác dụng lên CSV, dòng xung kích có thể đạt tới vài ngàn ampe đi qua điện trở làm việc, tạo nên trên điện trở đó một điện áp xung kích gọi là điện áp dư của CSV. Để bảo vệ cách điện phải giảm điện điện dư, nên cần phải giảm điện trở làm việc.
Trị số của điện trở làm việc phải thỏa mãn hai yêu cầu: cần phải có trị số lớn để hạn chế dòng kế tục và lại cần có trị số nhỏ để hạn chế điện áp dư. Chất vilít thỏa mãn được hai yêu cầu này nên nó được chọn làm điện trở của CSV. Điện trở của nó giảm khi tăng điện áp đặt vào và điện trở của nó tăng khi điện áp giảm xuống bằng điện áp của mạng.
Bảo vệ chống sóng quá điện áp truyền từ đường dây biến áp đạt được bằng cách đặt CSV và các biện pháp bảo vệ đường dây gần trạm.
Đoạn trần trạm từ 1 - 2km được bảo vệ bằng dây chống sét để ngăn ngừa sét đánh trực tiếp vào đường dây. Nhằm hạn chế biên độ sóng sét CSO1 được đặt ở đầu đoạn dây. Nếu đường dây được bảo vệ bằng dây chống sét toàn tuyến thì không cần đặt CSO1. CSO2 dùng để bảo vệ máy cắt khi nó ở vị trí cắt.
Với trạm 3 - 10 KV được bảo vệ theo sơ đồ đơn giản hơn, không cần đặt dây chống sé ở gần trạm mà chỉ cần đặt CSO ở cách trạm khoảng 200m, trên thanh góp của trạm hay sát máy biến áp đặt CSV.
Để bảo vệ chống quá điện áp cho trạm cần phải phối hợp cách điện của trạm biến áp.
Nối đất cho trạm cần đảm bảo quy định sau:
• Với trạm có công suất bé (< 100 KVA) điện trở nối đất cho phép là 10Ω • Với trạm có trung tính cách điện, U < 110 KV điện trở nối đất cho phép
• Với trạm có trung tính trực tiếp nối đất điện áp từ 110KV trở lên thì điện trở nối đất cho phép là 0,5Ω.