Thiết bị tiếp địa di động dùng để làm gì? Ứng dụng trong trạm biến áp, đường dây và hệ thống điện

Thiết bị tiếp địa di động (Portable Earthing Equipment), còn gọi là bộ tiếp địa tạm thời hoặc bộ tiếp địa và ngắn mạch di động (Portable Earthing and Short-Circuiting Equipment), được sử dụng trong các công việc mà hệ thống điện đã được cô lập nhưng vẫn có khả năng xuất hiện điện áp hoặc dòng điện nguy hiểm do tái cấp điện, cấp nguồn ngược, điện áp cảm ứng hoặc các điều kiện bất thường khác.

Trong công tác điện, việc cắt điện hoặc cô lập thiết bị không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với việc khu vực làm việc đã trở thành một trạng thái điện an toàn tuyệt đối.

Tùy cấu hình hệ thống và quy trình của đơn vị vận hành, tiếp địa tạm thời và ngắn mạch có thể được sử dụng để tạo một đường dẫn có trở kháng thấp cho dòng điện sự cố và giúp giữ phần tử được bảo vệ ở một điện thế phù hợp trong điều kiện bất thường.

Một bộ tiếp địa di động thường có thể bao gồm:

• Cáp tiếp địa mềm.
• Kẹp tiếp địa.
• Kẹp pha hoặc kẹp dây dẫn.
• Thanh hoặc sào thao tác cách điện.
• Điểm nối đất.
• Đầu nối và phụ kiện.
• Túi hoặc hộp đựng.
• Nhãn nhận diện và hồ sơ kiểm tra.

Cấu hình cụ thể phải được lựa chọn theo điểm kết nối, điện áp, dòng sự cố có thể xuất hiện, thời gian cắt sự cố, cách bố trí dây dẫn và quy trình làm việc.

1. Thiết bị tiếp địa di động có chức năng gì?

Trong điều kiện làm việc trên hệ thống đã được cô lập, một trong những nguy cơ cần xem xét là khả năng phần tử được làm việc vẫn xuất hiện điện áp hoặc bị nâng điện thế do các nguồn không mong muốn.

Các nguyên nhân có thể bao gồm:

• Đóng điện trở lại ngoài dự kiến.
• Cấp nguồn ngược.
• Điện áp cảm ứng từ mạch lân cận.
• Điện tích còn lưu trên thiết bị hoặc đường dây.
• Thay đổi cấu hình hệ thống.
• Sai sót trong nhận diện mạch.
• Nguồn điện khác kết nối vào cùng hệ thống.

Tiếp địa tạm thời có thể tạo ra một đường dẫn có trở kháng thấp để kiểm soát dòng điện trong điều kiện sự cố, đồng thời giúp giảm nguy cơ người lao động trở thành đường dẫn dòng điện không mong muốn.

Tuy nhiên, thiết bị tiếp địa không thay thế cho việc cô lập, khóa và treo thẻ, xác nhận không còn điện hoặc các bước an toàn khác.

Một chuỗi kiểm soát điển hình có thể được hiểu theo logic:

Cô lập → kiểm soát nguồn → xác nhận trạng thái không còn điện theo quy trình → tiếp địa/đấu ngắn mạch khi được yêu cầu → thiết lập vùng công tác → thực hiện công việc.

2. Khi nào cần xem xét sử dụng tiếp địa tạm thời?

Không nên xác định nhu cầu tiếp địa chỉ dựa vào việc công việc kéo dài bao lâu.

Một công việc chỉ kéo dài vài phút vẫn có thể phát sinh nguy cơ nếu điều kiện hệ thống cho phép xuất hiện điện áp hoặc dòng điện không mong muốn.

Việc xem xét tiếp địa tạm thời thường đặc biệt quan trọng khi có một hoặc nhiều điều kiện sau:

• Thiết bị đã được cô lập nhưng không có tiếp địa cố định phù hợp tại vị trí công tác.
• Có khả năng tái cấp điện ngoài dự kiến.
• Có đường dây hoặc mạch điện đang mang điện ở gần.
• Có khả năng xuất hiện điện áp cảm ứng.
• Có nguồn cấp điện ngược.
• Người lao động phải tiếp xúc với phần dẫn điện.
• Hệ thống đang ở trạng thái tạm thời trong quá trình sửa chữa hoặc chuyển đổi.
• Công việc yêu cầu thiết lập trạng thái tiếp địa theo quy trình của đơn vị vận hành.

Điểm cần nhấn mạnh là:

Nhu cầu sử dụng tiếp địa tạm thời phải được xác định từ điều kiện điện của hệ thống và quy trình công tác, không chỉ từ thời lượng công việc.

3. Bộ tiếp địa di động trong trạm biến áp

Trạm biến áp là một trong những môi trường điển hình sử dụng thiết bị tiếp địa tạm thời.

Một trạm có thể đồng thời có:

• Nhiều cấp điện áp.
• Nhiều ngăn lộ.
• Thanh cái.
• Máy biến áp.
• Máy cắt.
• Dao cách ly.
• Cáp lực.
• Thiết bị đo lường.
• Các mạch liên kết với nhau.

Khi một phần của trạm được cô lập để bảo trì, các phần tử lân cận có thể vẫn đang vận hành.

Các công việc thường gặp

Thiết bị tiếp địa di động có thể được sử dụng trong các công việc như:

• Bảo trì tủ điện trung thế.
• Kiểm tra và sửa chữa máy cắt.
• Công tác trên thanh cái.
• Bảo trì ngăn lộ.
• Công tác tại đầu cáp.
• Bảo trì thiết bị đóng cắt.
• Bảo trì khu vực máy biến áp.
• Công việc thử nghiệm và sửa chữa theo quy trình được phê duyệt.

Những yếu tố cần kiểm tra

Đối với trạm biến áp, lựa chọn bộ tiếp địa cần xem xét:

• Điểm nối đất cố định.
• Kiểu đầu nối.
• Loại kẹp.
• Kích thước thanh cái hoặc dây dẫn.
• Dòng sự cố có thể xuất hiện.
• Thời gian cắt sự cố.
• Chiều dài cáp.
• Vị trí người thao tác.
• Khả năng thao tác bằng sào cách điện.

Không nên dùng cùng một cấu hình bộ tiếp địa cho mọi ngăn lộ chỉ vì chúng có cùng điện áp danh định.

4. Ứng dụng trên đường dây trên không

Đường dây truyền tải và phân phối trên không là một nhóm ứng dụng quan trọng của tiếp địa tạm thời.

Khác với trạm biến áp, đường dây có đặc điểm:

• Khoảng cách giữa các điểm làm việc lớn.
• Dây dẫn nằm trên cao.
• Vị trí tiếp địa thay đổi theo từng đoạn tuyến.
• Có thể có đường dây song song.
• Chịu ảnh hưởng của môi trường ngoài trời.
• Có thể phát sinh điện áp cảm ứng.

Công việc điển hình

Bộ tiếp địa di động có thể được sử dụng trong:

• Bảo trì đường dây.
• Kiểm tra dây dẫn.
• Thay dây dẫn.
• Thay cách điện.
• Sửa chữa phụ kiện.
• Công tác trên đoạn tuyến đã cô lập.
• Công việc tạm thời trên đường dây.

Điện áp cảm ứng là một yếu tố cần đặc biệt lưu ý

Khi một đường dây đã cô lập chạy song song với đường dây đang mang điện, có thể xuất hiện điện áp cảm ứng trên phần tử bị cô lập.

Do đó, việc xác nhận trạng thái của mạch và thực hiện tiếp địa theo quy trình có thể là một phần quan trọng của phương án an toàn.

Đối với đường dây trên không, bộ tiếp địa thường cần được xem xét đồng thời với:

• Sào tiếp địa hoặc sào thao tác.
• Kẹp dây dẫn.
• Chiều dài cáp.
• Tiết diện cáp.
• Điểm nối đất.
• Khoảng cách giữa các điểm tiếp địa.
• Điều kiện địa hình.
• Vị trí người lao động.

5. Tiếp địa di động cho cáp ngầm

Cáp ngầm thường tạo ra những rủi ro khó nhận biết trực quan hơn so với đường dây trên không.

Sau khi cô lập, hệ thống cáp vẫn có thể cần được xử lý theo quy trình nhằm kiểm soát:

• Điện tích còn lại.
• Điện áp cảm ứng.
• Điện dung của hệ thống.
• Khả năng cấp điện trở lại.
• Nguồn liên kết từ đầu kia của tuyến cáp.

Ứng dụng

Tiếp địa tạm thời có thể được xem xét trong:

• Sửa chữa cáp.
• Làm đầu cáp.
• Làm hộp nối cáp.
• Thay thế đoạn cáp.
• Kiểm tra phụ kiện cáp.
• Công tác tại tủ trung thế.
• Công tác tại điểm đầu/cuối tuyến.

Điểm cần chú ý

Với cáp ngầm, người mua không nên chỉ cung cấp thông tin “cáp trung thế” hoặc “cáp cao áp”.

Cần xác định cụ thể:

• Điểm có thể kết nối tiếp địa.
• Kiểu đầu cáp.
• Kiểu màn chắn/giáp cáp.
• Điểm nối đất.
• Sơ đồ liên kết.
• Vị trí công tác.
• Khoảng cách từ điểm nối đất đến vùng làm việc.

Những thông tin này ảnh hưởng trực tiếp đến cấu hình bộ tiếp địa.

6. Ứng dụng trong nhà máy và cơ sở công nghiệp

Các nhà máy công nghiệp thường có mạng điện phức tạp hơn một sơ đồ cấp điện đơn giản.

Có thể tồn tại đồng thời:

• Máy biến áp.
• Tủ trung thế.
• Tủ hạ thế.
• Động cơ lớn.
• Máy phát điện.
• UPS.
• Hệ thống điện dự phòng.
• Biến tần.
• Hệ thống năng lượng tái tạo.
• Các nguồn điện liên kết.

Một thiết bị có thể được cô lập khỏi nguồn chính nhưng vẫn có khả năng nhận năng lượng từ một nguồn khác.

Các lĩnh vực thường gặp

• Dầu khí.
• Hóa chất.
• Thép.
• Xi măng.
• Khai khoáng.
• Sản xuất công nghiệp nặng.
• Nhà máy điện.
• Khu công nghiệp.
• Nhà máy có hệ thống điện phân phối trung thế.

Các tình huống sử dụng

Tiếp địa tạm thời có thể được đưa vào phương án cho:

• Đại tu thiết bị.
• Bảo trì tủ điện.
• Cải tạo hệ thống.
• Thay máy biến áp.
• Thay cáp.
• Nâng cấp trạm điện.
• Chuyển đổi cấu hình hệ thống.

Đặc biệt trong nhà máy có nhiều nguồn điện, việc xác định tất cả các nguồn có thể cấp năng lượng vào khu vực công tác là bước quan trọng trước khi xác định phương án tiếp địa.

7. Tiếp địa trong giai đoạn mất điện và chuyển đổi hệ thống

Các đợt cắt điện theo kế hoạch thường tạo ra nhiều thay đổi về cấu hình hệ thống.

Ví dụ:

• Cô lập từng ngăn lộ.
• Chuyển tải.
• Thay đổi sơ đồ cấp điện.
• Lắp thiết bị mới.
• Thử nghiệm thiết bị.
• Đóng điện từng phần.
• Nghiệm thu hệ thống.

Trong giai đoạn này, trạng thái của hệ thống có thể thay đổi nhiều lần trong ngày.

Do đó, bộ tiếp địa cần được quản lý cùng với:

• Sơ đồ hệ thống.
• Phiếu công tác.
• Lệnh thao tác.
• Quy trình cô lập.
• Nhận diện thiết bị.
• Biển báo.
• Kiểm soát điểm tiếp địa.

8. Tiếp địa tạm thời trong quá trình chạy thử và nghiệm thu

Giai đoạn commissioning có những đặc điểm khác với bảo trì thông thường.

Thiết bị có thể:

• Chưa hoàn tất toàn bộ nghiệm thu.
• Được cấp điện từng phần.
• Có thay đổi kết nối.
• Được thử nghiệm nhiều lần.
• Có nhiều đội kỹ thuật cùng làm việc.

Trong điều kiện này, việc kiểm soát trạng thái thiết bị và ranh giới công tác đặc biệt quan trọng.

Thiết bị tiếp địa tạm thời, khi được quy định trong phương án công tác, cần được quản lý bằng nhận diện rõ ràng để tránh tình trạng:

• Quên tháo tiếp địa trước khi đóng điện.
• Tiếp địa sai vị trí.
• Nhầm thiết bị.
• Không thống nhất giữa sơ đồ và hiện trường.

9. Một bộ tiếp địa di động thường gồm những gì?

Cấu hình phụ thuộc vào ứng dụng, nhưng một bộ hoàn chỉnh có thể gồm:

Một số cấu hình có thể bổ sung:

• Kẹp đặc biệt cho thanh cái.
• Kẹp cho dây dẫn trên không.
• Bộ tiếp địa cho tủ điện.
• Bộ tiếp địa cho cáp.
• Thiết bị phóng điện.
• Sào thao tác chuyên dụng.

10. Không phải bộ tiếp địa nào cũng phù hợp cho mọi ứng dụng

Đây là nguyên tắc quan trọng khi lập yêu cầu kỹ thuật.

Hai bộ tiếp địa cùng được gọi là “bộ tiếp địa cao áp” vẫn có thể có cấu hình hoàn toàn khác nhau.

Ví dụ:

Vì vậy, điện áp danh định không đủ để xác định bộ tiếp địa phù hợp.

11. Dòng sự cố và thời gian cắt ảnh hưởng như thế nào?

Đây là một trong những thông số kỹ thuật quan trọng nhất khi lựa chọn cáp tiếp địa.

Bộ tiếp địa phải được lựa chọn để đáp ứng điều kiện sự cố dự kiến tại vị trí sử dụng.

Hai thông số cần xem xét cùng nhau:

• Dòng điện sự cố có thể xuất hiện.
• Thời gian thiết bị bảo vệ cần để loại trừ sự cố.

Cáp có tiết diện lớn hơn không tự động có nghĩa là cấu hình phù hợp nếu:

• Kẹp không phù hợp.
• Điểm nối đất không phù hợp.
• Chiều dài cáp không phù hợp.
• Cách bố trí dây tạo trở kháng không mong muốn.
• Bộ tiếp địa không được đánh giá cho điều kiện sự cố tương ứng.

Do đó, khi lập RFQ nên yêu cầu nhà cung cấp đánh giá toàn bộ hệ thống tiếp địa, thay vì chỉ hỏi “cáp bao nhiêu mm²?”.

12. Chiều dài cáp cũng là một thông số kỹ thuật quan trọng

Một sai lầm phổ biến là nghĩ rằng:

Cáp càng dài thì càng linh hoạt và càng an toàn.

Thực tế không đơn giản như vậy.

Cáp quá dài có thể:

• Tăng trở kháng của đường dẫn.
• Tạo nhiều đoạn dây dư.
• Tăng trọng lượng.
• Khó bố trí.
• Tăng nguy cơ vướng hoặc va quệt.
• Khó kiểm tra.
• Khó bảo quản.

Trong khi đó, cáp quá ngắn có thể:

• Không tiếp cận được điểm nối đất.
• Tạo lực kéo tại kẹp.
• Khó bố trí đúng theo phương án.
• Làm thay đổi vị trí người thao tác.

Do đó, chiều dài nên được xác định từ bố trí thực tế của điểm nối đất và điểm công tác, sau đó kiểm tra cùng với dòng sự cố, tiết diện cáp và phương án lắp đặt.

13. Thiết bị tiếp địa và sào thao tác

Trong nhiều ứng dụng cao áp, người thao tác không nên tiếp cận trực tiếp điểm kết nối.

Khi đó, sào tiếp địa/sào thao tác có thể được sử dụng để hỗ trợ việc lắp đặt hoặc tháo bộ tiếp địa theo quy trình.

Cấu hình có thể bao gồm:

Sào thao tác + kẹp dây dẫn + cáp tiếp địa + kẹp nối đất.

Việc lựa chọn sào cần xem xét:

• Cấp điện áp.
• Chiều dài thao tác.
• Đầu thao tác.
• Kiểu kẹp.
• Khả năng tương thích.
• Quy trình của đơn vị vận hành.

Sào cách điện không biến một quy trình không an toàn thành quy trình an toàn. Người sử dụng vẫn phải tuân thủ khoảng cách, trình tự thao tác và yêu cầu kiểm tra thiết bị.

14. Thiết bị tiếp địa không thay thế thiết bị phát hiện điện áp

Một lỗi kỹ thuật cần tránh là sử dụng bộ tiếp địa như một công cụ để xác nhận thiết bị đã mất điện.

Hai chức năng hoàn toàn khác nhau:

Thiết bị phát hiện điện áp

Dùng để xác minh trạng thái điện theo quy trình phù hợp.

Thiết bị tiếp địa

Dùng để thiết lập trạng thái tiếp địa/đấu ngắn mạch bảo vệ khi được yêu cầu.

Một trình tự công việc có thể bao gồm:

Cô lập → khóa/treo thẻ → xác nhận mất điện → tiếp địa theo quy trình → thiết lập ranh giới công tác.

Không nên bỏ qua bước xác nhận trạng thái điện chỉ vì đã chuẩn bị sẵn bộ tiếp địa.

15. Những tình huống thường bị bỏ sót

Công việc rất ngắn

Thời gian công việc ngắn không đồng nghĩa với rủi ro bằng không.

Thiết bị đã cắt điện

Cắt điện không tự động loại bỏ mọi nguồn năng lượng hoặc điện áp có thể xuất hiện.

Có PPE đầy đủ

PPE là một lớp bảo vệ nhưng không thay thế các biện pháp kỹ thuật và kiểm soát năng lượng.

Mạch bên cạnh

Một mạch đã cô lập vẫn có thể chịu ảnh hưởng của mạch đang vận hành gần đó, tùy cấu hình hệ thống.

Hệ thống đang chuyển trạng thái

Commissioning, cải tạo và chuyển đổi sơ đồ thường tạo ra nhiều điều kiện tạm thời cần được kiểm soát riêng.

16. Checklist xác định nhu cầu bộ tiếp địa di động

Trước khi yêu cầu báo giá hoặc lựa chọn bộ tiếp địa, kỹ thuật và mua hàng nên xác định:

Thông tin hệ thống

• Cấp điện áp.
• AC hoặc DC.
• Loại thiết bị.
• Sơ đồ kết nối.
• Điểm công tác.

Thông tin sự cố

• Dòng sự cố dự kiến.
• Thời gian cắt sự cố.
• Nguồn có thể cấp điện trở lại.
• Nguy cơ điện áp cảm ứng.

Thông tin cơ khí

• Điểm kết nối.
• Loại kẹp.
• Kích thước thanh cái/dây dẫn.
• Chiều dài cáp.
• Vị trí đặt điểm tiếp địa.
• Không gian thao tác.

Thông tin vận hành

• Cần thao tác bằng sào hay không.
• Có cần bộ tiếp địa di động hay không.
• Phương pháp nhận diện.
• Yêu cầu kiểm tra định kỳ.
• Yêu cầu bảo quản.

Hồ sơ kỹ thuật

• Datasheet.
• Bản vẽ cấu hình.
• Thông tin cáp.
• Kiểu kẹp.
• Tài liệu thử nghiệm.
• Chứng nhận hoặc tài liệu phù hợp theo yêu cầu dự án.
• Hướng dẫn sử dụng.
• Quy trình kiểm tra.

17. Ma trận ứng dụng nhanh

18. Câu hỏi thường gặp

Khi nào cần sử dụng thiết bị tiếp địa di động?

Khi phương án công tác yêu cầu thiết lập tiếp địa tạm thời để kiểm soát nguy cơ điện áp hoặc dòng điện không mong muốn trên phần tử đã được cô lập. Quyết định phải dựa trên điều kiện hệ thống và quy trình an toàn áp dụng.

Thiết bị tiếp địa có cần cho công việc ngắn không?

Thời gian công việc không phải yếu tố duy nhất. Nếu điều kiện hệ thống tạo ra nguy cơ cần tiếp địa, công việc ngắn vẫn phải tuân thủ yêu cầu tiếp địa tương ứng.

Tiếp địa có thay thế kiểm tra mất điện không?

Không. Tiếp địa và xác nhận mất điện là hai bước có chức năng khác nhau trong quy trình an toàn.

Có thể dùng một bộ tiếp địa cho cả trạm và đường dây không?

Không nên mặc định như vậy. Bộ tiếp địa phải được kiểm tra về kẹp, điểm kết nối, chiều dài cáp, tiết diện, dòng sự cố và phương thức thao tác cho từng ứng dụng.

Cáp tiếp địa càng lớn có càng tốt không?

Không thể đánh giá chỉ dựa trên tiết diện. Cần xem xét đồng thời dòng sự cố, thời gian cắt, chiều dài, kẹp, điểm nối và cấu hình toàn bộ bộ tiếp địa.

Cáp càng dài có càng linh hoạt không?

Cáp dài hơn có thể giúp tiếp cận nhiều vị trí nhưng cũng làm tăng trọng lượng, độ dư dây và các vấn đề về bố trí. Chiều dài nên được xác định theo mặt bằng thực tế.

Có cần sào tiếp địa không?

Tùy vào cấp điện áp, vị trí thao tác, loại thiết bị và quy trình. Nếu yêu cầu thao tác từ khoảng cách an toàn, sào có thể là một phần của cấu hình bộ tiếp địa.

19. Yêu cầu kỹ thuật khi đặt mua Portable Earthing Kit

Đối với dự án EPC, nhà máy, đơn vị điện lực hoặc nhà thầu bảo trì, một yêu cầu mua hàng nên tránh ghi đơn giản:

“Portable Earthing Kit – 35 kV.”

Thay vào đó, nên cung cấp một bộ thông tin kỹ thuật đầy đủ hơn:

Cách lập yêu cầu này giúp giảm nguy cơ mua một bộ “đúng điện áp” nhưng không phù hợp với điểm kết nối và điều kiện sự cố thực tế.

Kết luận

Thiết bị tiếp địa di động không phải là một phụ kiện dùng chung cho mọi hệ thống điện. Giá trị bảo vệ của bộ tiếp địa phụ thuộc vào việc nó có được lựa chọn và sử dụng đúng với điểm công tác, điều kiện hệ thống, dòng sự cố, thời gian cắt, điểm nối đất, kiểu kẹp, chiều dài cáp và quy trình làm việc hay không.

Trong thực tế, bộ tiếp địa có thể được sử dụng trong:

• Trạm biến áp.
• Đường dây truyền tải và phân phối.
• Hệ thống cáp ngầm.
• Tủ điện trung thế.
• Nhà máy công nghiệp.
• Công trường điện.
• Giai đoạn commissioning.
• Các đợt mất điện và chuyển đổi cấu hình hệ thống.

Một phương án kỹ thuật đầy đủ nên được xây dựng theo chuỗi:

Xác định nguồn và nguy cơ → cô lập → xác nhận trạng thái điện → xác định yêu cầu tiếp địa → chọn cáp/kẹp/điểm nối → kiểm tra khả năng chịu dòng sự cố → thiết lập tiếp địa theo quy trình → kiểm soát vùng công tác.

Đối với bộ phận kỹ thuật và mua hàng, câu hỏi quan trọng không chỉ là “Bộ tiếp địa dùng cho bao nhiêu kV?”, mà phải là:

“Bộ tiếp địa sẽ được sử dụng ở đâu, kết nối vào đâu, chịu điều kiện sự cố nào và được thao tác như thế nào?”

Đó mới là cơ sở để xác định đúng cấu hình Portable Earthing and Short-Circuiting Equipment cho từng dự án.