Giải pháp điện trở nối đất, ổn định tiếp địa nhằm giảm sự cố sét đường dây trên không

Ứng dụng khoa học công nghệ trong phòng, chống thiên tai tại PTC3 Với đặc điểm địa hình đồi núi cao và giáp biển nên lưới điện do Công ty Truyền tải điện 3 (PTC3) thuộc Tổng Công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT), thường xuyên bị tác động bởi mưa bão. Chính vì vậy việc chuẩn bị kỹ trước mùa mưa bão được đơn vị đặc biệt chú trọng, trong đó đã có nhiều ứng dụng khoa học công nghệ mang lại hiệu quả.

PTC3 hiện đại hóa lưới điện truyền tải Nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, hiện đại hóa lưới điện truyền tải, Công ty Truyền tải điện 3 (PTC3) đã triển khai nâng cấp hệ thống điều khiển bảo vệ các trạm biến áp (kiểu điều khiển truyền thống) thành hệ thống tự động hóa trạm.

1. Đặt vấn đề:

Do địa hình đường dây đi qua các vùng đồi núi cao có điện trở suất cao, các vùng đồi cát, vùng ven biển giải pháp thiết kế tia cọc không hiệu quả tản dòng điện sét, làm tăng sự cố phóng điện ngược vào dây dẫn mỗi khi sét thu về từ dây chống sét đặt trên đỉnh cột dù những cơn sét có cường độ dòng sét bé.

Thực tế, các đường dây 220 kV đi trên đồi cát như Vĩnh Tân - Phan Thiết; đi trên đỉnh núi như Hàm Thuận - Bảo Lộc, Tuy Hòa - Quy Nhơn, Tuy Hòa - Nha Trang những năm 2010 - 2018 hàng năm sự cố có nguyên nhân do sét rất cao (3 - 6 lần/đường dây).

Sau khi khảo sát nhận thấy, khi đến mùa khô tầng bề mặt bị khô hanh làm cho điện trở suất của lớp đất này tăng lên dẫn đến trị số tiếp địa cũng gia tăng theo, tiềm ẩn nhiều nguy cơ xảy ra sự cố trên đường dây trên không (ĐDK) 220 kV, 500 kV đặc biệt khu vực miền Trung và Tây Nguyên có giông sét đầu mùa rất mạnh. Nhiều sự cố do sét đánh vào dây chống sét có biên độ bé < 10 kA vẫn gây phóng điện ngược vào dây dẫn. Số vụ sự cố do sét dù đã thực hiện giải pháp tăng cường tiếp địa vẫn không giảm.

Từ thực tiễn trên, Công ty Truyền tải điện 3 (PTC3) đã nghiên cứu giải pháp nhằm ngăn ngừa, hạn chế thấp nhất sự cố trên trên ĐDK 220 kV, 500 kV trong khoảng thời gian giao mùa, từ mùa khô chuyển sang mùa mưa.

2. Giải pháp:

Giải quyết bài toán nói trên, Phòng kỹ thuật PTC3 đã khảo sát, đo đạc số liệu trị số tiếp địa định kỳ kết hợp đo lại điện trở suất của đất tất các ĐDK 220 kV, 500 kV và tất cả đều phải thực hiện trong mùa khô hanh (từ tháng 01÷04 của năm), để thu được giá trị chính xác. Qua kết quả đo từng năm và đem so sánh đã thấy giá trị trên thay đổi theo mùa rõ rệt. Với sự thay đổi lớn của điện trở suất đất, lưới tiếp địa tia cọc hầu như mất tác dụng giải thoát dòng điện sét, nhất là vùng đồi núi, đồi cát.

Từ kinh nghiệm thực tiễn trên, Phòng kỹ thuật PTC3 đã nghiên cứu thành công giải pháp ổn định điện trở suất của đất trên các ĐDK 220 kV, 500 kV bằng phương pháp thăm dò Wenner để đo điện trở suất của đất, kết quả cho thấy: Tầng đất sâu từ 6 m trở lên có điện trở suất ổn định không phụ thuộc vào mùa khô hay mùa mưa.

Vậy nên PTC3 đã thực hiện giải pháp khai thác tầng đất đồng nhất, độ ẩm cao, mực nước ngầm ổn định không thay đổi theo mùa để thi công hệ thống tiếp địa của lưới điện, làm cho trị số tiếp địa trên các ĐDK 220 kV, 500 kV ổn định quanh năm không phụ thuộc theo mùa. Với công nghệ khoan giếng hiện nay dễ dàng thực hiện, giá thành không cao, tiết kiệm diện tích đào đất, rải dây và ít ảnh hưởng đến công tác đền bù.

Từ năm 2015, PTC3 đã áp dụng giải pháp trên giảm được sự cố do sét rõ rệt, một trong những phương án tiết kiệm, độ bền cao, ít bị ăn mòn điện cực theo thời gian và hiệu quả nhất hiện nay là khoan giếng tiếp địa khai thác tầng đất sâu có điện trở suất ổn định quanh năm, đáp ứng đầy đủ các chuẩn an toàn theo TCVN. Cụ thể:

Công thức tính điện trở suất của đất: ρ = 2 π AR

Trong đó: ρ : điện trở suất trung bình ở độ sâu A (đơn vị: ohm/cm).

π : 3,1416.

A : khoảng cách giữa các điện cực tính bằng cm.

R : giá trị điện trở (đơn vị: Ohm).

Quá trình thử nghiệm, tính toán, so sánh, chọn được giải pháp tối ưu:

Bản vẽ và khối lượng thi công 1 loại tiếp địa “tia/giếng” 2TĐ(12-1K(6)):

3. Kết luận:

Từ thử nghiệm, tính toán, so sánh, các đơn vị trực thuộc, PTC3 đã chọn giải pháp thi công tiếp địa cho các ĐDK 220 kV, 500 kV là đào rãnh sâu 1 m rải tia tiếp địa làm bằng thép F12 mạ kẽm nhúng nóng chôn trong đất ở độ sâu 1 m và thay “đóng cọc làm bằng thép V63x63x5 mạ kẽm nhúng nóng dài 2,5 m” bằng hình thức khoan giếng tiếp địa sâu 6÷18 m tùy thuộc vào địa hình tầng đất khảo sát và trị số tiếp địa cần cho hệ thống, xong hàn liên kết tia với giếng tiếp địa bằng hàn hồ quang và sơn lại mối màn bằng sơn kẽm lạnh.

Những ưu, nhược điểm của phương pháp “tia/giếng” so với phương pháp “cọc/tia sử dụng Gem”:

Thứ nhất: So với phương án sử dụng Gem thì trị số Rtđ không chênh lệch nhiều.

Thứ hai: Điện cực và tia tiếp địa không bị ăn mòn theo thời gian do Gem.

Thứ ba: Dễ thi công, giá thành rẻ.

Thứ tư: Giá trị tiếp địa của lưới điện ổn định quanh năm không phụ thuộc theo mùa, giảm được sự cố do sét.

Thứ năm: Chi phí đền bù thấp, những vị trí đặc biệt hoặc khó đền bù có thể thi công trong lòng trụ.

Như vậy, phương pháp sử dụng tiếp địa “tia/giếng” có ưu điểm nổi trội, bền tiếp địa, ổn định, chi phí đền bù thi công thấp, hoặc không phát sinh đền bù do thi công rải hệ thống tiếp địa, giảm đáng kể sự cố do sét đánh trên đường dây. Giải pháp này phù hợp với đặc điểm địa hình địa chất khu vực đường dây truyền tải do PTC3 quản lý vận hành và đã phát huy tác dụng, góp phần vận hành tin cậy hệ thống truyền tải điện quốc gia./.

HUỲNH QUANG THỊNH - TRƯỞNG PHÒNG KỸ THUẬT PTC3