Cách chọn thiết bị chống sét lan truyền (SPD)

Khái quát về thiết bị chống sét lan truyền

Thiết bị chống sét lan truyền chính là sản phẩm có khả năng giới hạn hay chuyển hướng dòng điện tăng, được gọi tắt là SPD. Thiết bị có thể giúp thiết bị điện an toàn khỏi tình trạng quá áp do sự cố sét đánh. Nó thường được kết nối song song đến thiết bị cần bảo vệ.

Theo đó, nếu phát hiện điện áp tăng quá mức quy định của Thiết bị chống sét lan truyền, nó sẽ dẫn dòng điện này đến hệ thống nối đất. Trong thời gian xảy ra tình trạng quá áp, điện trở của SPD rất thấp. Nó sẽ đảm nhận nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho đường truyền đang có điện trở thấp xuống đất. Khi sự cố kết thúc, Thiết bị chống sét lan truyền sẽ cung cấp đường dẫn điện trở cao trở lại cho dòng điện. 

Trước đây, SPD còn được gọi là TVS hay là bộ chống sét lan truyền thứ cấp. Hiện nay, Thiết bị chống sét lan truyền có nhiều loại gồm: loại 1, 2 và 3 theo tiêu chuẩn UL 1449. Nó thường được dùng trong hệ thống điện xoay chiều.

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị chống sét lan truyền
 

Thiết bị chống sét lan truyền được dùng cho việc hạn chế tình trạng quá áp của điện áp khí quyển. Đồng thời, nó cũng sẽ dẫn dòng điện cao xuống đất. vì thế, khả năng giới hạn điện áp của SPD luôn nằm ở giá trị an toàn, đảm bảo các thiết bị điện không bị nguy hiểm khi có sự cố xảy ra.

Những lưu ý khi chọn thiết bị chống sét lan truyền

Kích thước thiết bị chống sét lan truyền (SPD) không có sự phụ thuộc vào kích thước của bảng tủ điện điều khiển
 

• Xếp hạng đột biến của thiết bị chống sét lan truyền khiến nhiều người nghĩ rằng phải dùng 50KA SPD để đảm bảo an toàn cho tủ bảng điện điều khiển 50KA. Thực tế thì bảng xếp hạng sự cố dòng của 1 bảng tủ điện phân phối không có sự liên quan hay ảnh hưởng gì đến việc chọn thiết bị chống sét lan truyền. Bạn hoàn toàn có thể lắp SPD 40KA với bảng điều khiển có dòng định mức dưới 5KA.

• Điều quan trọng khi chọn thiết bị chống sét lan truyền chính là vị trí tủ điện điều khiển chứ không phải kích thước của nó.
   

Kích thước của thiết bị chống sét (SPD) không ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ
 

Thực tế, các thiết bị chống sét lan truyền đều dùng biến thể oxit kim loại, hay còn gọi tắt là MOV để làm thiết bị giới hạn chính. Vì thế, khi MOV ở mức 10kA và mức tăng cũng là 10KA. Khi đó, SPD sẽ hoạt động được hết công suất của nó. Nhưng nếu dùng SPD ở mức 20KA thì sẽ cần có 2 MOV kết nối song song. Mỗi MOV sẽ giữ mức tăng 10KA. Chúng sẽ chỉ hoạt động được 50% công suất. Như vậy, lựa chọn này chỉ khiến tăng thêm chi phí mà lợi ích thu lại không cao. Việc dùng SDP cao chỉ giúp tăng tuổi thọ cho thiết bị hơn mà thôi.

Thiết bị chống sét lan truyền không thể bảo vệ tuyệt đối cho thiết bị điện khỏi các loại nhiễu điện
 

Nhiều người nghĩ rằng, lắp đặt thiết bị chống sét là có thể đảm bảo thiết bị điện an toàn tuyệt đối khỏi các sự cố điện. Thực tế thì không phải vậy. Thiết bị chống sét lan truyền thường đảm nhận việc bảo vệ các thiết bị điện khỏi tình trạng quá áp. Đối với tình trạng sóng hài hay còn gọi là chất lượng điện kém thì nó không thể bảo vệ được. Ngoài ra, SPD cũng không thể bảo vệ thiết bị điện khỏi sự cố điện áp dưới hay ánh sáng trực tiếp từ sét đánh.

Không những thế, nhiều lúc, khi tình trạng quá áp tạm thời xảy ra, thiết bị này cũng không thể bảo vệ thiết bị điện được hiệu quả. Sự cố này xảy ra khi điện áp xuất hiện vượt quá mức điện áp danh định ở trong thời gian ngắn. Đây thường là xuất phát từ sự cố nghiêm trọng của nguồn điện hay do sự cố tiếp đất kém. Trường hợp này nếu điện áp vượt quá 25% điện áp định danh sẽ khiến không chỉ thiết bị điện mà ngay cả SPD cũng bị hư hỏng.

Lự

Có nhiều đặc điểm cần chú ý khi lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền.

Đặc điểm hiện tại của thiết bị chống sét lan truyền (SPD)

• I: Giá trị thể hiện KA.
• Trong: Giá trị thể hiện, đơn vị: (In)
• Imax: Dòng xả tối đa
• SCCR: Đánh giá dòng điện ngắn mạch.
   

Đặc tính điện áp SPD

–  Uc: Điện áp hoạt động một cách liên tục (MCOV),

–  Lên: Xếp hạng bảo vệ điện áp (VPR) hay xếp hạng điện áp tăng (SVR) / Điện áp kẹp.

–  TOV: Quá điện áp trong thời gian tạm.

Xếp hạng dòng điện tăng vọt (I)
 

• Xếp hạng dòng điện đột biến của thiết bị chống sét lan truyền được tính trên tổng của dòng điện chạm đất và dòng trung tính. 
• Dòng điện xung của thiết bị chống sét lan truyền thường sẽ không có tiêu chuẩn ngành để kiểm tra như các thông số kỹ thuật khác. Ví như: MCOV, SCCR hay RPV…
• Bảng xếp hạng dòng điện thiết bị chống sét lan truyền tăng cao hơn không đồng nghĩa với việc khả năng bảo vệ của SPD tốt hơn. Lựa chọn này cần phải đảm bảo phù hợp với môi tường tăng sóng cũng như tuổi thọ dự kiến của thiết bị.
• Muốn chọn xếp hạng dòng điện của thiết bị chống sét lan truyền cần phải chú ý đến vị trí của thiết bị trong môi trường cũng như điều kiện phân phối điện của nó.
   

Đánh giá dựa trên dòng phóng điện danh định (In)
 

Hiểu đơn giản thì đây chính là giá trị cao nhất của dòng điện tăng được SPD dẫn qua. Nó đạt ở mức 8/20μs Dạng sóng dòng xung. Theo đó, Thiết bị chống sét lan truyền sẽ phải hoạt động sau khi áp dụng 15 lần tăng. Yếu tố này sẽ đánh giá được độ bền của thiết bị chống sét lan truyền. Thường thì dòng xả định danh cao nhất sẽ đạt ở mức 20kA. Theo tiêu chuẩn UL 1449 thì các giá trị In ở mức 8/20μs Dạng sóng dòng xung phổ biến là:

• Loại 1 SPD (In) = 10KA hay 20 kA
• Loại 2 SPD (In) = 3KA, 5KA, 10KA hay 20 kA
• Theo IEEE C62.41 thì giá trị dòng xả danh định ở mức từ 200A đến 10KA.
• Theo NFPA thì giá trị dòng xả danh định là 20KA.
   

Dòng xả tối đa (Imax)
 

Dòng xả tối đa của thiết bị chống sét lan truyền là khi chỉ với 1 cú đánh 8/20µs hoặc dòng điện 10/350μs mà dòng điện giữa pha trung tính hay pha bất kỳ tăng lên mức tối đa nhưng SPD vẫn có thể chịu được. Giá trị này được xem là lớn nhất của dòng điện tăng. Nó có thể chuyển hướng nhờ vào thiết bị bảo vệ chống xung. Theo đánh giá thì dòng điện xả tối đa sẽ có 2 dạng sóng khác nhau. Đó là sóng dài và sóng ngắn.

Imax là giá trị thể hiện mức dòng điện sóng ngắn lớn nhất. Limp là giá trị thể hiện dòng điện sóng dài lớn nhất.

Đánh giá dòng ngắn mạch SCCR
 

SCCR chính là khái niệm chỉ khả năng chịu dòng sự cố tối đa mà SPD có thể chịu mà không bị hư hại liên tục. Việc xuất hiện dòng điện ngắn mạch là điều rất khó để hạn chế. Vì thế, thiết bị chống sét lan truyền được thiết kế để có thể hoạt động tốt trong sự cố điện này. SCCR không phải là khái niệm chỉ định mức tăng dòng điện đột biến nhưng nó thể hiện khả năng cắt dòng điện tối đa của thiết bị chống sét lan truyền khi có sự cố xảy ra. Thường thì vị trí lắp đặt của SPD sẽ được chọn ở nơi có tình trạng ngắn mạch nhỏ hơn định mức thiết kế của SCCR mà SPD đang có.

Tính điện áp hoạt động liên tục tối đa (MCOV hay Uc)
 

Khi lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền cần chọn lắp giữa pha và đất. Vì thế, MCOV của SPD bắt buộc phải cao hơn hay bằng với điện áp liên tục giữ pha và đất. Đối với hệ thống điện 3 pha thì điện áp đi từ đường dây đến đất phải được thiết kế bằng với điện áp từ pha đến pha chia cho 1,73.

Ví dụ thực tế: Hệ thống truyền tải điện là 440kV, điện áp đường dây đến đất sẽ bằng 440 / 1.73 = 254kV. Do tất cả hệ thống thiết bị điện đều có một số lỗi quy định, nếu quy định là 10% thì điện áp dây đến đất là 254 x 1.1 =280kV. Vậy nên phải chọn thiết bị chống sét lan truyền có MCOV hoặc Uc tối thiểu 280kV.

Tính điện áp đường dây đến mặt đất
 

MCOV là điện áp tối đa cho mỗi chế độ của thiết bị chống sét lan truyền. Khi xuất hiện sự cố từ các pha nối đất trên hệ thống 3 pha thì điện áp của 2 pha nối đất sẽ có tình trạng tăng lên. Bởi khi thiết kế chủ yếu sẽ có sự kết nối giữa pha với đất. Vì thế, điện áp ở các thiết bị đầu cuối cũng sẽ tăng theo. Chính sự gia tăng điện áp này sẽ được duy trì trên SPD đến khi thiết bị ngắn hệ thống hoạt động hoặc ngắt sự cố.

Yếu tố này rất quan trọng. Nó quyết định trực tiếp đến tuổi thọ của thiết bị. Vì thế, khi lắp đặt cần phải tính toán đến thông số điện áp của bộ chống sét để giúp nó có thể hoạt động hiệu quả khi có sự cố xảy ra. 

Thường thì các chuyên gia sẽ sử dụng quy tắc ngón tay cái và đồ thị. Tuy nhiên, đây là quy tắc truyền thống và hiệu quả sử dụng lại không cao. Tại tiêu chuẩn IEEE C62.22 nêu tại phụ lục C và IEC 60099-5, vấn đề này cũng đã được đề cập đến để có được giải pháp hoàn hảo hơn.

Trong trường hợp hệ thống phân phối có trở kháng và máy biến áp tương đối không thể xác định thì cần sử dụng có từng loại hệ thống ở điều kiện xấu nhất. Theo đó, những trường hợp này sẽ sử dụng cách nhân đường dây và điện áp đất để xác định sự gia tăng điện áp.

Mức bảo vệ điện áp (UP tại In)
 

Trên các cực của thiết bị chống sét lan truyền sẽ có mức điện áp tối đa. Nó xuất hiện khi dòng điện ở trong SPD đạt đến mức bằng với dòng phòng điện định danh (In). Khi thiết kế phải đảm bảo mức bảo vệ điện áp thấp hơn khả năng chịu tình trạng quá áp của tải. Điều này được thể hiện rõ khi có sự cố sét đánh thì tại các cực của thiết bị chống sét lan truyền, điện áp vẫn sẽ nhỏ hơn điện áp trong mạch.

Ngoài ra, khi thiết bị chuyển dòng điện tăng cao xuống đất thì mức bảo vệ điện áp của nó cũng không được vượt qua so với giá trị điện áp mà SPD có thể chịu đựng. Trước đó, tiêu chuẩn UL 1449 Edition đã đưa ra xếp hạng triệt tiêu (SVR) nhưng giờ tại tiêu chuẩn này đã không còn được sử dụng. Thay vào đó là VPR.

Quá áp tạm thời (TOV)
 

TOV là khái niệm được dùng cho việc thể hiện sự đột biến tạm thời. Nó được hiểu như lỗi xảy ra trong điện áp hạ thế và trung thế. Công thức được tính như sau:

–  UTov = 1,45X Uo , Theo đó Uo = Dòng danh định tới điện áp đất.

–  Tại hệ thống 230/440V thì công thức sẽ được tính là: UTov = 1,45X230 = 333,33Volt.

Bạn muốn mua thiết bị chống sét lan truyền nhưng chưa hiểu rõ về dòng sản phẩm thiết bị đóng cắt này. Bài viết trên của Bến Thành hy vọng sẽ giúp bạn nắm được những thông tin cơ bản nhất. Ngoài ra, để yên tâm hơn với lựa chọn của mình hay muốn mua được thiết bị chất lượng với giá tốt nhất, bạn cũng có thể liên hệ đến chúng tôi. Bến Thành luôn cam kết mang đến bạn những mẫu SPD chính hãng từ nhiều thương hiệu sản xuất uy tín. Không chỉ đa dạng mẫu mã mà giá thành còn ưu đãi. Bến Thành tự tin đưa ra chính sách bảo hành dài lâu cùng các chương trình hậu mãi hấp dẫn để bạn yên tâm khi chọn chúng tôi.