Thiết bị chống sét lan truyền, còn được gọi là bộ chống sét lan truyền hoặc SPD, được thiết kế để bảo vệ các thành phần điện khỏi sự tăng đột biến điện áp có thể xảy ra trong mạch điện.

Bất cứ khi nào dòng điện hoặc điện áp tăng đột ngột trong mạch điện hoặc mạch truyền thông do nhiễu từ bên ngoài, thiết bị chống sét lan truyền có thể dẫn và phân luồng trong thời gian rất ngắn, ngăn chặn sét lan truyền làm hỏng các thiết bị khác trong mạch.

Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) là phương pháp tiết kiệm chi phí để ngăn ngừa sự cố mất điện và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.

Chúng thường được lắp đặt trong bảng phân phối và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động trơn tru và không bị gián đoạn của các thiết bị điện tử trong nhiều ứng dụng khác nhau bằng cách hạn chế quá điện áp thoáng qua.

SPD hoạt động bằng cách chuyển hướng điện áp dư thừa từ các xung điện áp tạm thời ra khỏi thiết bị được bảo vệ. Nó thường bao gồm các varistor oxit kim loại (MOV) hoặc ống xả khí hấp thụ điện áp dư thừa và chuyển hướng xuống đất, do đó bảo vệ các thiết bị được kết nối.

Tăng điện áp đột biến có thể xảy ra do nhiều lý do, bao gồm sét đánh, chuyển mạch lưới điện, hệ thống dây điện bị lỗi và hoạt động của thiết bị điện công suất cao. Chúng cũng có thể do các sự kiện xảy ra bên trong tòa nhà, chẳng hạn như khởi động động cơ hoặc bật/tắt các thiết bị lớn.

Việc lắp đặt SPD có thể mang lại một số lợi ích, bao gồm:

Bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm khỏi sự tăng điện áp đột ngột gây hư hại.

Phòng ngừa mất mát hoặc hỏng dữ liệu trong hệ thống máy tính.

Kéo dài tuổi thọ của các thiết bị và đồ dùng bằng cách bảo vệ chúng khỏi các nhiễu điện.

Giảm nguy cơ cháy nổ do điện áp tăng đột biến.

Yên tâm khi biết rằng thiết bị có giá trị của bạn được bảo vệ an toàn.

Tuổi thọ của SPD có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố như chất lượng, mức độ nghiêm trọng của các đợt tăng điện áp mà nó gặp phải và các biện pháp bảo trì. Nhìn chung, SPD có tuổi thọ từ 5 đến 10 năm. Tuy nhiên, nên thường xuyên kiểm tra và thử nghiệm SPD và thay thế khi cần thiết để đảm bảo khả năng bảo vệ tối ưu.

Nhu cầu về SPD có thể khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố như vị trí địa lý, quy định của địa phương và độ nhạy của thiết bị điện tử được kết nối. Nên tham khảo ý kiến ​​của thợ điện hoặc kỹ sư điện có trình độ để đánh giá nhu cầu cụ thể của bạn và xác định xem SPD có cần thiết cho hệ thống điện của bạn hay không.

Một số thành phần chống sét lan truyền phổ biến được sử dụng trong sản xuất SPD là varistor oxit kim loại (MOV), diode đánh thủng tuyết lở (ABD – trước đây gọi là diode tuyết lở silicon hoặc SAD) và ống xả khí (GDT). MOV là công nghệ được sử dụng phổ biến nhất để bảo vệ mạch điện xoay chiều. Định mức dòng điện xung của MOV liên quan đến diện tích mặt cắt ngang và thành phần của nó. Nhìn chung, diện tích mặt cắt ngang càng lớn thì định mức dòng điện xung của thiết bị càng cao. MOV thường có hình tròn hoặc hình chữ nhật nhưng có rất nhiều kích thước tiêu chuẩn từ 7 mm (0,28 inch) đến 80 mm (3,15 inch). Định mức dòng điện xung của các thành phần chống sét lan truyền này rất khác nhau và phụ thuộc vào nhà sản xuất. Như đã thảo luận trước đó trong điều khoản này, bằng cách kết nối MOV trong một mảng song song, giá trị dòng điện xung có thể được tính bằng cách chỉ cần cộng định mức dòng điện xung của từng MOV lại với nhau để có được định mức dòng điện xung của mảng. Khi thực hiện như vậy, cần cân nhắc đến sự phối hợp của hoạt động.

Có nhiều giả thuyết về thành phần nào, cấu trúc nào và việc triển khai công nghệ cụ thể nào tạo ra SPD tốt nhất để chuyển hướng dòng điện xung. Thay vì trình bày tất cả các tùy chọn, tốt nhất là thảo luận về định mức dòng điện xung, Định mức dòng điện xả danh nghĩa hoặc khả năng dòng điện xung xoay quanh dữ liệu thử nghiệm hiệu suất. Bất kể thành phần nào được sử dụng trong thiết kế hoặc cấu trúc cơ học cụ thể được triển khai, điều quan trọng là SPD có định mức dòng điện xung hoặc Định mức dòng điện xả danh nghĩa phù hợp với ứng dụng.

Phiên bản hiện tại của Quy định về hệ thống dây điện IET, BS 7671:2018, nêu rõ rằng trừ khi thực hiện đánh giá rủi ro, phải cung cấp biện pháp bảo vệ chống quá điện áp thoáng qua khi hậu quả do quá điện áp gây ra có thể:

Gây ra thương tích nghiêm trọng hoặc mất mát mạng sống con người; hoặc

Dẫn đến gián đoạn các dịch vụ công cộng và/hoặc gây thiệt hại cho di sản văn hóa; hoặc

Dẫn đến gián đoạn hoạt động thương mại hoặc công nghiệp; hoặc

Ảnh hưởng đến số lượng lớn cá thể cùng sống.

Quy định này áp dụng cho mọi loại cơ sở bao gồm nhà ở, thương mại và công nghiệp.

Mặc dù Quy định về hệ thống dây điện của IET không có hiệu lực hồi tố, nhưng khi thực hiện công việc trên một mạch điện hiện có trong một hệ thống lắp đặt đã được thiết kế và lắp đặt theo phiên bản trước của Quy định về hệ thống dây điện của IET, cần phải đảm bảo mạch điện đã sửa đổi tuân thủ phiên bản mới nhất. Điều này sẽ chỉ có lợi nếu lắp đặt SPD để bảo vệ toàn bộ hệ thống lắp đặt.

Quyết định có nên mua SPD hay không nằm trong tay khách hàng, nhưng họ cần được cung cấp đủ thông tin để đưa ra quyết định sáng suốt về việc họ có muốn bỏ qua SPD hay không. Quyết định nên được đưa ra dựa trên các yếu tố rủi ro về an toàn và sau khi đánh giá chi phí của SPD, có thể chỉ tốn vài trăm bảng Anh, so với chi phí lắp đặt điện và thiết bị được kết nối với nó như máy tính, TV và các thiết bị cần thiết, ví dụ như phát hiện khói và điều khiển nồi hơi.

Có thể lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền trong một đơn vị tiêu dùng hiện có nếu có đủ không gian vật lý hoặc nếu không có đủ không gian, có thể lắp đặt trong một vỏ bọc bên ngoài liền kề với đơn vị tiêu dùng hiện có.

Bạn cũng nên kiểm tra với công ty bảo hiểm vì một số chính sách có thể nêu rõ rằng thiết bị phải được bảo hiểm SPD, nếu không họ sẽ không chi trả trong trường hợp yêu cầu bồi thường.

Phân loại của bộ chống sét lan truyền (thường được gọi là chống sét) Được đánh giá theo lý thuyết bảo vệ chống sét phân chia IEC 61643-31 & EN 50539-11, được lắp đặt tại điểm giao nhau của vách ngăn. Các yêu cầu kỹ thuật và chức năng khác nhau. Thiết bị chống sét cấp một được lắp đặt giữa vùng 0-1, cao đối với yêu cầu lưu lượng, yêu cầu tối thiểu của IEC 61643-31 & EN 50539-11 là Itotal (10/350) 12,5 ka và cấp thứ hai và thứ ba được lắp đặt giữa vùng 1-2 và 2-3, chủ yếu để ngăn chặn quá điện áp.

Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) rất cần thiết để bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tác hại của quá áp thoáng qua có thể gây hư hỏng, ngừng hoạt động của hệ thống và mất dữ liệu.

Trong nhiều trường hợp, chi phí thay thế hoặc sửa chữa thiết bị có thể rất đáng kể, đặc biệt là trong các ứng dụng quan trọng như bệnh viện, trung tâm dữ liệu và nhà máy công nghiệp.

Các máy cắt mạch và cầu chì không được thiết kế để xử lý các sự kiện năng lượng cao này, do đó cần phải có biện pháp bảo vệ chống sét lan truyền bổ sung.

Trong khi SPD được thiết kế đặc biệt để chuyển hướng điện áp quá mức xung quanh thiết bị, bảo vệ thiết bị khỏi bị hư hỏng và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Tóm lại, SPD rất cần thiết trong môi trường công nghệ hiện đại.

Nguyên lý hoạt động của SPD

Nguyên lý cơ bản đằng sau SPD là chúng cung cấp đường dẫn trở kháng thấp xuống đất cho điện áp dư thừa. Khi xảy ra đột biến điện áp hoặc tăng đột biến, SPD hoạt động bằng cách chuyển hướng điện áp và dòng điện dư thừa xuống đất.

Theo cách này, cường độ điện áp đầu vào sẽ được hạ xuống mức an toàn để không làm hỏng thiết bị được kết nối.

Để hoạt động, thiết bị chống sét lan truyền phải chứa ít nhất một thành phần phi tuyến tính (varistor hoặc khe hở đánh lửa), trong các điều kiện khác nhau sẽ chuyển đổi giữa trạng thái trở kháng cao và thấp.

Chức năng của chúng là chuyển hướng dòng điện xả hoặc dòng điện xung và hạn chế quá điện áp ở thiết bị hạ lưu.

Thiết bị chống sét lan truyền hoạt động trong ba tình huống được liệt kê dưới đây.

A. Tình trạng bình thường (không có đột biến)

Trong trường hợp không có điều kiện đột biến, SPD không ảnh hưởng đến hệ thống và hoạt động như một mạch hở, vẫn ở trạng thái trở kháng cao.

B. Trong quá trình tăng điện áp

Trong trường hợp điện áp tăng đột biến và đột biến, SPD chuyển sang trạng thái dẫn và trở kháng của nó giảm. Theo cách này, nó sẽ bảo vệ hệ thống bằng cách chuyển hướng dòng điện xung xuống đất.

C. Trở lại hoạt động bình thường

Sau khi quá áp được xả hết, SPD chuyển trở lại trạng thái trở kháng cao bình thường.

Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) là thành phần thiết yếu của mạng lưới điện. Tuy nhiên, việc lựa chọn SPD phù hợp cho hệ thống của bạn có thể là một vấn đề khó khăn.

Điện áp hoạt động liên tục tối đa (UC)

Điện áp định mức của SPD phải tương thích với điện áp hệ thống điện để cung cấp khả năng bảo vệ thích hợp cho hệ thống. Điện áp định mức thấp hơn sẽ làm hỏng thiết bị và điện áp định mức cao hơn sẽ không chuyển hướng xung đột đúng cách.

Thời gian phản hồi

Nó được mô tả là thời gian SPD phản ứng với các xung động. SPD phản ứng càng nhanh thì khả năng bảo vệ của SPD càng tốt. Thông thường, SPD dựa trên diode Zener có phản ứng nhanh nhất. Các loại chứa khí có thời gian phản ứng tương đối chậm và cầu chì và loại MOV có thời gian phản ứng chậm nhất.

Dòng xả danh nghĩa (In)

SPD nên được thử nghiệm ở dạng sóng 8/20μs và giá trị điển hình cho SPD thu nhỏ dân dụng là 20kA.

Dòng điện xả xung cực đại (Iimp)

Thiết bị phải có khả năng xử lý dòng điện tăng đột biến tối đa dự kiến ​​trên mạng lưới phân phối để đảm bảo thiết bị không bị hỏng trong trường hợp xảy ra sự cố thoáng qua và thiết bị phải được thử nghiệm với dạng sóng 10/350μs.

Điện áp kẹp

Đây là điện áp ngưỡng và trên mức điện áp này, SPD bắt đầu kẹp bất kỳ điện áp xung đột nào mà nó phát hiện trong đường dây điện.

Nhà sản xuất và chứng nhận

Việc lựa chọn SPD từ một nhà sản xuất nổi tiếng có chứng nhận từ một cơ sở thử nghiệm khách quan, chẳng hạn như UL hoặc IEC, là rất quan trọng. Chứng nhận đảm bảo rằng sản phẩm đã được kiểm tra và vượt qua tất cả các yêu cầu về hiệu suất và an toàn.

Hiểu được các hướng dẫn về kích thước này sẽ giúp bạn lựa chọn được thiết bị chống sét lan truyền tốt nhất cho nhu cầu của mình và đảm bảo chống sét lan truyền hiệu quả.

Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) được thiết kế để cung cấp khả năng bảo vệ đáng tin cậy chống lại quá áp thoáng qua, nhưng một số yếu tố nhất định có thể dẫn đến hỏng hóc. Sau đây là một số lý do cơ bản khiến SPD hỏng hóc:

1. Điện áp tăng đột biến

Một trong những nguyên nhân chính gây ra lỗi SPD là quá điện áp, quá điện áp có thể xảy ra do sét đánh, quá điện áp đột biến hoặc các nhiễu loạn điện khác. Đảm bảo lắp đặt đúng loại SPD sau khi tính toán thiết kế phù hợp theo vị trí.

2. Yếu tố lão hóa

Do điều kiện môi trường bao gồm nhiệt độ và độ ẩm, SPD có thời hạn sử dụng hạn chế và có thể bị hỏng theo thời gian. Hơn nữa, SPD có thể bị hỏng do điện áp tăng đột biến thường xuyên.

3. Vấn đề cấu hình

Cấu hình sai, chẳng hạn như khi SPD cấu hình hình chữ W được liên kết với tải được kết nối qua delta. Điều này có thể khiến SPD tiếp xúc với điện áp lớn hơn, có thể dẫn đến hỏng SPD.

4. Lỗi thành phần

SPD chứa một số thành phần, chẳng hạn như điện trở oxit kim loại (MOV), có thể bị hỏng do lỗi sản xuất hoặc các yếu tố môi trường.

5. Tiếp đất không đúng cách

Để SPD hoạt động bình thường, cần phải nối đất. SPD có thể trục trặc hoặc có thể trở thành mối lo ngại về an toàn nếu không được nối đất đúng cách.