Công tác khảo sát hệ thống tiếp đất và chống sét

1. GIỚI THIỆU

• Hệ thống tiếp đất và chống sét của Nhà máy/ Xí nghiệp cần được kiểm tra, bảo trì và bảo dưỡng hàng năm. Bài viết này cung cấp cách nhìn toàn diện về việc khảo sát hệ thống tiếp đất và chống sét hiện hữu của Nhà máy/ Xí nghiệp nhằm đề xuất các biện pháp xử lý một cách hữu hiệu.

• Bài viết phục vụ công tác khảo sát thực tế hiện trường cho toàn bộ hệ thống thu sét tiếp địa tại Nhà máy/ Xí nghiệp bao gồm các kim thu sét, dây thoát sét, tiếp địa của hệ thống chống sét, hệ thống tiếp đất an toàn điện và các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền cho hệ thống đo lường và điều khiển.

• Bài viết phục vụ công tác thu thập dữ liệu để lập báo cáo đánh giá hiện trạng, thiết kế lại tổng thể hệ thống thu sét tiếp địa và các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền cho hệ thống đo lường và điều khiển của nhà máy.

2. KHẢO SÁT HỆ THỐNG CHỐNG SÉT TRỰC TIẾP

2.1 Cột và kim thu sét: 

Kiểm tra chủng loại Kim thu sét, dây dẫn sét, các điểm đấu nối, cột thu sét, mối nối giữa dây tiếp đất cột thu sét xuống mặt đất… mà nhà máy đang sử dụng bằng phương pháp quan sát trực tiếp kết hợp các bản vẽ bố trí và bảng tính toán hệ thống chống sét hiện hữu do chủ đầu tư cung cấp. Trên cơ sở các bản vẽ lắp đặt, bảng tính toán và vùng bán kính bảo vệ của hệ thống chống sét hiện hữu, nhà thầu sẽ kiểm tra, tính toán lại toàn bộ hệ thống chống sét tại nhà máy theo tiêu chuẩn áp dụng, từ đó xác định được số lượng kim thu sét cần thiết phải bổ sung thêm nếu còn thiếu.

2.2 Dây thoát sét: 

Kiểm tra dây thoát sét (như tình trạng vỏ bọc, điểm đấu nối…) bằng phương pháp quan sát trực tiếp kết hợp với bản vẽ bố trí hệ thống chống sét hiện hữu. Trên cơ sở đó, nhà thầu sẽ kiểm tra, đánh giá lại sự phù hợp các dây thoát sét đang sử dụng và đưa ra các đề xuất thay thế cho phù hợp (nếu có).

Kiểm tra xem dây thoát sét được đấu nối tới hệ thống tiếp địa nào?

Thiết bị kiểm tra: Đồng hồ đo điện vạn năng

Cách kiểm tra: Đo thông mạch.

2.3 Điện trở tiếp đất chống sét: 

Kiểm tra điện trở tiếp đất cho từng cột thu sét bằng máy đo chuyên dụng tại vị trí kiểm tra tiếp đất. Nếu điện trở tiếp đất cho hệ thống của từng kim thu sét không đạt, nhà thầu sẽ tính toán lại và đưa ra các giải pháp để khắc phục.

Thiết bị đo: Đồng hồ đo điện trở đất;

Phương pháp đo: đo ba cực.

3. KHẢO SÁT CÁC THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN

3.1 Tiêu chuẩn để đánh giá hệ thống chống sét lan truyền

• Hệ thống chống sét lan truyền được đảm bảo khi đường tín hiệu các thiết bị điều khiển (thiết bị đo lường, thiết bị Fire & Gas) được lắp thiết bị chống sét lan truyền. Các thiết bị chống sét lan truyền gồm có SPD ngoài site và SPD tủ hệ thống (SPD-Surge Protection Device). SPD ngoài site sẽ lắp đặt tại ngay vị trí thiết bị ngoài site, còn SPD tủ hệ thống sẽ lắp đặt tại tủ hệ thống (system cabinet) trong phòng điều khiển. Khi sét đánh xuống, các sóng hài điện có tần số rất cao, gai áp cực lớn được sinh ra trên đường tín hiệu. Các sóng hài này sẽ chạy về phía tủ điều khiển phá vỡ barie, và gây rối loạn hoạt động của các card IO, ảnh hưởng đến hệ thống vận hành. 

• Nghiêm trọng hơn nó có thể phá hủy cả card IO, PLC gây tốn kém chi phí rất lớn cho việc thay thế. Ngoài ra những thiết bị ở ngoài site có thể chịu hư hỏng do sóng điện từ tạo ra khi sét đánh ở phạm vi gần thiết bị. SPD tủ hệ thống là thiết bị sẽ triệt tiêu các sóng hài khi nó đi tới tủ hệ thống, đảm bảo an toàn cho các card IO, PLC ở tủ hệ thống. SPD ngoài site là thiết bị sẽ bảo vệ cho các thiết bị ở ngoài site do sét đánh ở phạm vi gần thiết bị. Tùy theo đặc điểm (vị trí đặt, chức năng) của từng thiết bị điều khiển mà ta sẽ bố trí các thiết bị chống sét lan truyền SPD cho hợp lí. Cụ thể theo tiêu chuẩn:

+ Thiết bị đo đếm dạng transmitter (PT, FT, LT, TT): lắp SPD tủ hệ thống cho tất cả các đường tín hiệu của các thiết bị. Ngoài ra phải lắp thêm SPD ngoài site tại vị trí các thiết bị ngoài site (vì các thiết bị này giá thành mắc, rất quan trọng đối với hệ thống nên phải hạn chế hư hỏng ở mức tối đa) (1)

+ Thiết bị Gas detector, Flame detector (trong Fire & Gas device): lắp SPD tủ hệ thống cho tất cả các đường tín hiệu của các thiết bị. Ngoài ra phải lắp thêm SPD ngoài site tại vị trí các thiết bị ngoài site (vì các thiết bị này giá thành mắc, rất quan trọng đối với hệ thống nên phải hạn chế hư hỏng ở mức tối đa) (2)

+ Thiết bị Heat detector, Smoke detector, Horn, Beacon, ESD Push Button (trong Fire & Gas device): lắp SPD tủ hệ thống cho tất cả các đường tín hiệu của các thiết bị. (3)    

+ Các thiết bị đo cơ khí (gauge) không lắp vì nó không có tín hiệu điện. 

Khi tất cả các thiết bị nói trên (1) (2) (3) đều được lắp thì khi đó hệ thống chống sét lan truyền được đảm bảo, và ta đánh giá rằng hệ thống đã được lắp đặt chống sét lan truyền theo đúng tiêu chuẩn. Đó chính là cách thức để đánh giá hệ thống chống sét lan truyền.

3.2 Các bước thực hiện để đánh giá hệ thống chống sét lan truyền 

• + Khảo sát các thiết bị (1) (2) (3) nói trên đã được lắp đầy đủ các thiết bị chống sét lan truyền SPD chưa. Kết luận hệ thống đã được chống sét lan truyền theo đúng tiêu chuẩn hay chưa.

• + Liệt kê các thiết bị cần lắp bổ sung thêm (nếu có). VD: Gas detector GD-201 khi khảo sát chưa thấy có SPD tủ hệ thống, mới chỉ có SPD ngoài site, như vậy ta sẽ bổ sung thêm SPD tủ hệ thống cho Gas detector.

• + Tổng hợp lại, lên danh sách các thiết bị cần lắp thêm SPD tủ hệ thống, SPD ngoài site. Từ đó quy ra số lượng SPD tủ hệ thống và SPD ngoài site cần mua thêm để lắp vào.

4. KHẢO SÁT ĐẤU NỐI ĐẲNG THẾ VÀ TIẾP ĐẤT CHO THIẾT BỊ:

• Thực hiện khảo sát sự phù hợp của nối đẳng thế so với tiêu chuẩn và quy định hiện hành của việc nối chung hay cách ly các hố tiếp địa của các hệ thống: nối đất chung (main loop), nối đất cho hệ thống thu sét cổ điển, nối đất cho hệ thống thu sét phát xạ sớm (ESE), nối đất cho hệ thống thiết bị đo lường điều khiển (các hố tiếp địa SE, IE, ISE).

5. CÔNG TÁC ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT VÀ ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT

• Công tác thí nghiệm này nhằm xác định điện trở suất của đất tại khu vực đặt hệ thống thu sét tiếp địa của Nhà Máy. Vị trí các điểm đo được xác định trực tiếp tại hiện trường do cán bộ giám sát của Nhà Máy quyết định. 

• Công tác đo điện trở suất đất sử dụng phương pháp đo sâu điện đối xứng Wenner 4 cực.

• Phương pháp đo kiểm tra điện trở nối đất nhằm mục tiêu là xác định giá trị điện trở tiếp đất của các cọc chống sét với môi trường đất đá tại thời điểm đo. 

• Công tác đo điện trở tiếp đất dử dụng phương pháp đo 3 cực.