Làm thế nào để đảm bảo vận hành an toàn thiết bị đóng cắt trong trạm biến áp?

Các quy trình an toàn trước khi vận hành thiết bị đóng cắt

Xác minh việc cách ly, nối đất và trạng thái mất điện trước khi tiếp cận

Khi làm việc với thiết bị đóng cắt, kỹ thuật viên cần thực hiện ba bước kiểm tra an toàn thiết yếu trước tiên: đảm bảo toàn bộ hệ thống đã được ngắt kết nối khỏi các nguồn điện, thực hiện tiếp đất đúng cách và xác nhận rằng trong hệ thống không còn điện áp nào tồn dư. Đối với việc cô lập, chúng ta thực sự phải ngắt kết nối vật lý các thiết bị và gắn các thiết bị khóa/ngăn chặn (lockout/tagout) để ngăn ngừa khả năng vô tình cấp điện trở lại trong khi đang tiến hành công việc. Việc tiếp đất cũng rất quan trọng vì nó tạo ra một đường dẫn an toàn cho bất kỳ dòng điện dư nào có thể còn tồn tại. Theo hướng dẫn IEEE 80, điều này giúp duy trì điện áp chạm dưới mức 50 V — mức điện áp an toàn hơn cho tất cả những người tham gia. Sau đó là bước xác minh. Kỹ thuật viên cần sử dụng thiết bị đo điện áp đã được hiệu chuẩn để kiểm tra trên toàn bộ các dây dẫn; đừng quên những tụ điện khó chịu kia — đôi khi vẫn tích trữ điện tích ngay cả sau khi đã bị ngắt kết nối. Tuân thủ đầy đủ các bước này thực sự giúp giảm đáng kể số vụ tai nạn. Các nghiên cứu từ tiêu chuẩn NFPA 70E-2021 cho thấy việc tuân thủ đúng quy trình này có thể giảm tới khoảng 90% các sự cố điện. Nhớ nhé, mọi người tuyệt đối không được giả định một hệ thống đã mất điện chỉ vì trông nó có vẻ như vậy. Luôn luôn phải kiểm tra thực tế trước khi đưa tay vào gần bất kỳ bộ phận nào của hệ thống.

Xác thực các chuỗi chuyển mạch và chức năng khóa liên động

Các thao tác thiết bị đóng cắt yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt các trình tự do nhà sản xuất quy định, được xác thực thông qua các lần chạy thử mô phỏng (dry-runs) trước khi thực hiện trên hệ thống đang vận hành. Các hệ thống khóa liên động—dựa trên cơ khí, điện hoặc phần mềm—phải được kiểm tra để đảm bảo chúng:

• Ngăn chặn việc tiếp cận các khoang đang có điện
• Đảm bảo thứ tự thao tác đúng (ví dụ: nối đất trước khi mở cửa tủ)
• Chặn các hành động không tương thích, chẳng hạn như đóng mạch trong khi cửa bảo trì vẫn đang mở

Một nghiên cứu năm 2022 của Viện Năng lượng (Energy Institute) cho thấy các cơ sở xác thực hệ thống khóa liên động theo quý đã giảm 78% số vụ sự cố phóng hồ quang điện (arc-flash). Trong giai đoạn hiệu chỉnh (commissioning), kỹ thuật viên cần kiểm tra tính hiệu lực của các hệ thống khóa liên động bằng các quy trình tắt tạm (bypass) được phê duyệt—và phải khôi phục ngay lập tức các biện pháp bảo vệ sau đó. Bất kỳ trường hợp lỗi nào cũng yêu cầu ngừng hoạt động cho đến khi được khắc phục hoàn tất.

Các chiến lược giảm thiểu rủi ro đối với thiết bị đóng cắt điện áp cao

Đánh giá rủi ro phóng hồ quang điện (arc flash) theo tiêu chuẩn IEEE 1584–2018

Làm việc với thiết bị đóng cắt điện áp cao đòi hỏi phải phân tích kỹ lưỡng các rủi ro hồ quang điện nếu chúng ta muốn tránh những tai nạn nghiêm trọng. Tiêu chuẩn IEEE 1584-2018 cung cấp cho chúng ta một phương pháp đáng tin cậy để xác định lượng năng lượng có thể phóng thích trong sự cố và vị trí thực tế của các khu vực nguy hiểm. Việc tuân theo hướng dẫn này đòi hỏi phải thực hiện một số bước quan trọng trước tiên: tiến hành thử nghiệm ngắn mạch, kiểm tra sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ khác nhau, và mô phỏng thời gian tồn tại của hồ quang. Những bước này không chỉ đơn thuần là thủ tục giấy tờ — chúng ảnh hưởng trực tiếp đến loại trang thiết bị bảo hộ mà người lao động cần sử dụng cũng như mức độ an toàn khi họ thực hiện công việc. Các phép tính toán liên quan giúp xác định khoảng cách an toàn tới thiết bị dựa trên cường độ dòng điện chạy qua và tốc độ xử lý sự cố, từ đó giảm đáng kể nguy cơ bị điện giật. Tuy nhiên, điều thực sự quan trọng là phải xem xét các chi tiết cụ thể của từng thiết bị, chẳng hạn như kích thước và bố trí của tủ đựng thiết bị. Nếu xác định sai những yếu tố này, kết quả đánh giá mức độ nguy hiểm có thể sai lệch tới khoảng 40% theo phiên bản mới nhất của NFPA 70E.

Kiểm soát điện áp bước và điện áp tiếp xúc thông qua thiết kế hệ thống nối đất

Các hệ thống nối đất cho thiết bị đóng cắt giảm thiểu điện áp bước và điện áp tiếp xúc—các gradien điện áp nguy hiểm trong trường hợp sự cố chạm đất. Các thiết kế tuân thủ tiêu chuẩn IEEE 80 sử dụng:

• Cấu hình mạng nối đất : Các dây dẫn chôn dưới đất tạo thành các vùng đẳng thế nhằm giới hạn chênh lệch điện áp
• Vật liệu bề mặt : Các lớp vật liệu có điện trở suất cao (ví dụ: đá dăm) làm giảm dòng điện đi qua cơ thể người
• Điện cực nối đất : Các cọc nối đất được đóng sâu nhằm hạ tổng trở của hệ thống

Các hệ thống điện được thiết kế tốt giúp duy trì điện áp tiếp xúc ở mức bằng hoặc thấp hơn 650 vôn khi xem xét một người có khối lượng khoảng 50 kilôgam. Đây là yếu tố hoàn toàn thiết yếu đối với an toàn trong mọi trạm biến áp có điện áp vượt quá 36 kilôvôn. Khi kiểm tra các hệ thống này trong điều kiện thực tế, kỹ sư thường lập bản đồ điện trở suất của đất và thực hiện các phép thử gọi là 'thử nghiệm độ sụt thế'. Những phương pháp này giúp đảm bảo điện trở nối đất luôn duy trì dưới năm ôm tại những khu vực có dòng sự cố đặc biệt cao. Theo dữ liệu từ EPRI Transmission năm 2022, chiến lược bảo vệ nhiều lớp này ngăn chặn khoảng 89 phần trăm tổng số vụ tai nạn điện giật do chạm đất trong các cơ sở được bảo trì định kỳ và tuân thủ đầy đủ các tiêu chuẩn.

Tuân thủ Quy trình Khóa – Dán Nhãn (LOTO) nhằm Đảm bảo An toàn Thiết Bị Đóng Cắt

Các quy trình khóa và gắn thẻ (LOTO) nghiêm ngặt phải được tuân thủ khi làm việc trên tủ điện nhằm đảm bảo an toàn. Toàn bộ mục đích của các quy trình này là cách ly vật lý các nguồn năng lượng nguy hiểm bằng khóa và nhãn cảnh báo để thiết bị không vô tình được bật lại trong khi đang được bảo trì. Theo quy định của OSHA, về cơ bản có sáu bước then chốt cần thực hiện: thông báo cho tất cả những người có thể bị ảnh hưởng biết về hoạt động đang diễn ra; tắt hoàn toàn thiết bị; xác định và ngắt kết nối tất cả các nguồn năng lượng; gắn cả khóa lẫn nhãn để ngăn chặn việc can thiệp trái phép; giải phóng mọi năng lượng tích trữ còn tồn tại; và cuối cùng kiểm tra toàn bộ hệ thống để đảm bảo tuyệt đối không còn điện áp nào còn sót lại. Một số nơi gọi bước cuối cùng này là LOTOTO thay vì chỉ LOTO, bởi vì họ thực tế kiểm tra các điều khiển bằng đồng hồ vạn năng nhằm xác minh thêm một lần nữa xem có còn điện áp dư nào hay không. Việc không tuân thủ đúng các quy trình LOTO đã xuất hiện lặp đi lặp lại trong các báo cáo vi phạm của OSHA và dẫn đến một số chấn thương điện nghiêm trọng qua nhiều năm. Tại các khu vực đặc biệt nguy hiểm như trạm biến áp, việc kết hợp các thực hành LOTO tiêu chuẩn với đánh giá rủi ro cháy cung điện (arc flash) kỹ lưỡng cùng các kỹ thuật tiếp đất phù hợp sẽ tạo ra nhiều lớp phòng vệ chống lại các sự cố điện giật potentially gây tử vong và các vụ nổ hồ quang phá hủy thiết bị.

Bảo trì dựa trên điều kiện để duy trì độ tin cậy của thiết bị đóng cắt

Chụp ảnh nhiệt hồng ngoại và thử nghiệm phóng điện cục bộ để phát hiện sự cố chủ động

Bảo trì dựa trên điều kiện (CBM) cải thiện độ tin cậy của thiết bị đóng cắt bằng cách thay thế các cuộc kiểm tra theo lịch bằng giám sát tình trạng thực tế trong thời gian thực. Chụp ảnh nhiệt hồng ngoại xác định các điểm nóng do kết nối lỏng lẻo hoặc quá tải, trong khi thử nghiệm phóng điện cục bộ (PD) phát hiện suy giảm cách điện ở giai đoạn đầu. Cách tiếp cận kép này xác định chính xác các lỗi tiềm ẩn trước đây trước khi chúng leo thang:

• Hiện tượng bất thường về nhiệt >100°C báo hiệu rủi ro tức thì (theo IEEE 3007.2)
• Xung phóng điện cục bộ >10 pC cho thấy sự suy giảm cách điện đang tiến triển

Bằng cách triển khai đồng bộ các kỹ thuật phi xâm lấn này, các cơ sở giảm được 85% số lần ngừng hoạt động ngoài kế hoạch so với các mô hình bảo trì phản ứng. Dữ liệu cảm biến liên tục cung cấp đầu vào cho phân tích dự báo, từ đó cho phép lên lịch can thiệp chính xác—kéo dài tuổi thọ thiết bị và tránh các nguy cơ phóng điện hồ quang (arc-flash). Chẩn đoán chủ động giúp cắt giảm chi phí bảo trì tới 30%, đồng thời hỗ trợ duy trì tuân thủ liên tục các yêu cầu an toàn NFPA 70E.

Câu hỏi thường gặp

Tầm quan trọng của các quy trình an toàn trước vận hành đối với tủ đóng cắt (switchgear) là gì?

Các quy trình an toàn trước vận hành đối với tủ đóng cắt (switchgear) có vai trò then chốt vì chúng giúp đảm bảo hệ thống được ngắt hoàn toàn nguồn điện, từ đó giảm thiểu rủi ro xảy ra sự cố điện và nâng cao độ an toàn cho nhân viên.

Việc kiểm tra tính đúng đắn của trình tự chuyển mạch và chức năng khóa liên động (interlock) góp phần nâng cao an toàn như thế nào?

Việc kiểm tra tính đúng đắn của trình tự chuyển mạch và chức năng khóa liên động (interlock) ngăn ngừa khả năng tiếp cận vô tình vào các buồng đang có điện và đảm bảo thực hiện đúng thứ tự thao tác, nhờ đó giảm đáng kể nguy cơ xảy ra sự cố phóng điện hồ quang (arc-flash).

Điện thế bước và điện thế chạm trong thiết bị đóng cắt là gì, và chúng được kiểm soát như thế nào?

Điện thế bước và điện thế chạm đề cập đến các gradient điện áp có thể xảy ra trong sự cố nối đất. Chúng được kiểm soát thông qua thiết kế hệ thống nối đất, bao gồm cấu hình lưới và các vật liệu bề mặt có điện trở suất cao, nhằm đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn.

Tại sao quy trình Khóa - Treo Nhãn (LOTO) lại quan trọng đối với an toàn thiết bị đóng cắt?

Các quy trình LOTO rất quan trọng vì chúng cách ly vật lý các nguồn năng lượng, ngăn thiết bị bị cấp điện lại vô ý trong quá trình bảo trì, từ đó giảm nguy cơ chấn thương do điện.

Bảo trì dựa trên trạng thái giúp nâng cao độ tin cậy của thiết bị đóng cắt như thế nào?

Bảo trì dựa trên trạng thái nâng cao độ tin cậy của thiết bị đóng cắt bằng cách sử dụng các kỹ thuật giám sát thời gian thực như chụp ảnh nhiệt hồng ngoại và thử nghiệm phóng điện riêng phần để xử lý kịp thời các sự cố tiềm ẩn, giảm thiểu tình trạng mất điện đột xuất và chi phí bảo trì.