Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13338-2:2021

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13338-2:2021 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế IEC 62497-2) quy định về ứng dụng đường sắt trong việc phối hợp cách điện, tập trung chuyên sâu vào khía cạnh quá áp và các biện pháp bảo vệ liên quan. Tiêu chuẩn này đóng vai trò nền tảng trong việc thiết kế, vận hành an toàn, bảo vệ hệ thống thiết bị điện tử, hệ thống động lực và hạ tầng kỹ thuật đường sắt trước các nguy cơ hư hỏng do quá áp gây ra.

Điều 1: Phạm vi áp dụng

Điều khoản này xác định rõ giới hạn kỹ thuật và đối tượng điều chỉnh của tiêu chuẩn:

• Áp dụng trực tiếp cho các thiết bị điện được sử dụng trong ngành đường sắt, bao gồm cả các công trình lắp đặt cố định (như trạm biến áp kéo, hệ thống đường dây tiếp xúc trên cao) và các thiết bị lắp đặt trên đoàn tàu (rolling stock).
• Quy định các yêu cầu kỹ thuật đối với việc lựa chọn, định cỡ và ứng dụng các thiết bị bảo vệ chống quá áp (chủ yếu là chống sét van) nhằm đạt được sự phối hợp cách điện tối ưu và kinh tế nhất.
• Tiêu chuẩn tập trung vào việc bảo vệ chống lại các xung điện áp quá tải tạm thời và quá áp đột biến, nhưng không áp dụng cho các thử nghiệm riêng lẻ của từng thiết bị cụ thể vốn đã được quy định trong các tiêu chuẩn sản phẩm chuyên biệt.

Điều 2: Tài liệu viện dẫn

Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác và đồng bộ, hệ thống kỹ thuật cần kết hợp chặt chẽ với các tài liệu viện dẫn quan trọng sau:

• TCVN 13338-1 (IEC 62497-1): Ứng dụng đường sắt - Phối hợp cách điện - Phần 1: Yêu cầu cơ bản - Khe hở không khí và chiều dài đường rò cho tất cả các thiết bị điện và điện tử.
• Các tiêu chuẩn quốc tế liên quan đến thiết bị chống sét van (chuỗi tiêu chuẩn IEC 60099) và các tiêu chuẩn về kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao.

Điều 3: Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn thiết lập hệ thống thuật ngữ chuyên ngành chuẩn hóa để thống nhất cách hiểu và áp dụng trong thực tế:

• Quá áp (Overvoltage): Bất kỳ điện áp nào có giá trị đỉnh vượt quá giá trị đỉnh tương ứng của điện áp liên tục lớn nhất trong điều kiện vận hành bình thường của hệ thống đường sắt.
• Thiết bị bảo vệ quá áp (Surge protective device - SPD / Chống sét van): Thiết bị được thiết kế để hạn chế quá áp đột biến và chuyển hướng dòng điện đột biến một cách an toàn, chứa ít nhất một thành phần phi tuyến.
• Phối hợp cách điện (Insulation coordination): Sự tương thích lẫn nhau giữa các mức cách điện của thiết bị điện với các đặc tính quá áp dự kiến có thể xảy ra trong hệ thống, có tính đến đặc tính của các thiết bị bảo vệ quá áp đi kèm.
• Điện áp danh định (Nominal voltage): Giá trị điện áp thích hợp được sử dụng để chỉ định hoặc nhận dạng một hệ thống điện hoặc thiết bị điện đường sắt.

Điều 4: Nguyên tắc chung về quá áp và bảo vệ liên quan

Đây là nội dung cốt lõi thiết lập các nguyên lý kỹ thuật để kiểm soát và giảm thiểu rủi ro từ hiện tượng quá áp:

• Phân loại nguồn gốc quá áp: Tiêu chuẩn phân tích rõ hai nguồn phát sinh quá áp chính bao gồm quá áp khí quyển (do sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào hệ thống cấp điện đường sắt) và quá áp nội bộ (phát sinh từ quá trình đóng cắt mạch điện, sự cố ngắn mạch, hoặc hiện tượng cộng hưởng trong mạng lưới điện kéo).
• Chiến lược phối hợp bảo vệ: Đưa ra nguyên tắc phối hợp chặt chẽ giữa mức chịu đựng xung điện áp của thiết bị cần bảo vệ và mức bảo vệ thực tế của thiết bị chống quá áp. Mục tiêu tối thượng là đảm bảo điện áp dư (residual voltage) của thiết bị bảo vệ luôn thấp hơn mức chịu đựng của cách điện thiết bị được bảo vệ với một hệ số an toàn kỹ thuật thích hợp.
• Nguyên tắc lựa chọn thiết bị bảo vệ: Hướng dẫn chi tiết các thông số kỹ thuật bắt buộc phải xem xét khi lựa chọn chống sét van, bao gồm điện áp vận hành liên tục lớn nhất, dòng điện xả danh định, khả năng hấp thụ năng lượng và đặc tính phóng điện bảo vệ phù hợp với đặc thù của lưới điện kéo đường sắt.