Cách chọn đúng thiết bị chống sét lan truyền (SPD).

Bộ chống sét lan truyền có thể được chia thành bao nhiêu loại?

Loại 1 (Loại chuyển mạch điện áp)

• Chức năng:
  Chủ yếu được sử dụng để xả dòng điện lớn (dạng sóng 10/350μs) từ các tia sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp.
  Thường được áp dụng tại điểm vào phân phối điện chính của các tòa nhà (vùng chuyển tiếp từ LPZ0 sang LPZ1).
• Nguyên lý hoạt động:

Trở kháng cao ở trạng thái bình thường: 

Khi không có xung điện, SPD vẫn ở trạng thái trở kháng cao, không ảnh hưởng đến mạch điện.
Trở kháng thấp khi kích hoạt:

Khi điện áp xung vượt quá ngưỡng (ví dụ: 4kV), ống phóng điện khí bên trong (GDT) hoặc khe hở tia lửa điện sẽ bị phá vỡ, tạo thành một đường dẫn trở kháng thấp để phóng ra dòng điện tức thời lên đến hàng chục kA.
Quá trình dập tắt hồ quang tiếp theo: Sau khi xung điện giảm xuống, GDT sẽ khôi phục về trạng thái trở kháng cao thông qua cơ chế tự phục hồi.

• Các thành phần cốt lõi:

Ống phóng điện khí (GDT):Dẫn điện thông qua quá trình ion hóa khí trơ.
Khe hở tia lửa điện:Phóng điện thông qua sự đánh thủng trong không khí, với khả năng chịu dòng điện mạnh (có thể vượt quá 100kA).

Kiểu 2 (Loại giới hạn điện áp)

• Chức năng:

Bảo vệ chống lại hiện tượng sét đánh cảm ứng và quá áp chuyển mạch (dạng sóng 8/20μs).

Được sử dụng trong các tủ phân phối điện.

• Nguyên lý hoạt động:

Đặc tính trở kháng phi tuyến: 

Khi điện áp xung tăng lên, trở kháng của điện trở biến đổi bên trong (MOV) giảm mạnh, giữ điện áp ở mức an toàn (ví dụ: Up ≤ 1,5kV).

Xả liên tục: 

MOV có thể xả dòng điện vừa phải (20–40kA) nhiều lần, nhưng dòng điện cao có thể làm giảm hiệu suất của nó.

• Thành phần cốt lõi:

Varistor oxit kim loại (MOV):Được cấu tạo từ các hạt oxit kẽm (ZnO), đây là một thiết bị bán dẫn nhạy cảm với điện áp.

Loại 3 (Bảo vệ kết hợp hoặc bảo vệ cao cấp)

• Chức năng

Phản hồi nhanh:Sử dụng điốt TVS hoặc tổ hợp MOV+TVS với thời gian đáp ứng ≤1ns.

Điện áp kẹp cực thấp (ví dụ: Up ≤ 0,8kV), đảm bảo an toàn cho các thiết bị nhạy cảm.

Thành phần cốt lõi:

Điốt triệt tiêu điện áp thoáng qua (TVS):Sử dụng hiệu ứng thác lũ tại mối nối PN để có phản hồi cực nhanh nhưng khả năng chịu tải dòng điện hạn chế (

Việc lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền (SPD) phù hợp là vô cùng quan trọng. Làm thế nào để chọn được thiết bị phù hợp cho các tình huống khác nhau?

1.Xác định các yêu cầu bảo vệ

1.1 Xác định các nguồn gây tăng đột biến

Sét đánh trực tiếp (ví dụ: sét đánh trúng tòa nhà):  Yêu cầu SPD loại 1 (dạng sóng 10/350μs).

Sét cảm ứng hoặc quá áp do chuyển mạch (ví dụ: dao động lưới điện, khởi động/tắt thiết bị): Yêu cầu SPD loại 2 hoặc loại 3 (dạng sóng 8/20μs).

1.2 Xác định các khu vực bảo vệ (LPZ)

Vùng LPZ0 → LPZ1 (ví dụ: cửa hút gió chính):

 Loại SPD 1 hoặc loại lai 1+2.

Vùng LPZ1 → LPZ2 (ví dụ: bảng phân phối điện trên sàn):

Loại 2 SPD.

Vùng LPZ2 → LPZ3 (ví dụ: đầu vào thiết bị):

Loại 3 hoặc SPD chính xác.

2.Lựa chọn tham số chính

2.1Điện áp hoạt động liên tục tối đa (Uc)

2.1.1 Phải cao hơn điện áp định mức của hệ thống (ví dụ: đối với hệ thống 385V, chọn Uc ≥ 385V).

2.2.2 Tính đến sự biến động của lưới điện (±10~20%).

2.2Mức bảo vệ điện áp (Tăng)

2.2.1 Chế độ Lower Up cung cấp khả năng bảo vệ tốt hơn nhưng phải phù hợp với điện áp chịu đựng của thiết bị được bảo vệ.

2.2.2 Quy tắc chung: Điện áp chịu tải (Up) ≤ 80% điện áp chịu đựng của thiết bị (ví dụ: nếu thiết bị có thể chịu được 2,5kV, hãy chọn Up ≤ 2,0kV).

2.3. Khả năng chịu tải hiện tại (In / Imax)

• Loại 1: Ở dòng điện ≥ 12,5kA (dạng sóng 10/350μs).
• Loại 2: Bảng phân phối chính: Imax ≥ 40kA (8/20μs).

Bảng phân phối phụ: Imax ≥ 20kA (8/20μs).

• Loại 3: Ở mức ≥ 5kA (sóng kết hợp).

2.4 Thời gian phản hồi

SPD tiêu chuẩn: ≤25ns.

Đối với thiết bị cần độ chính xác cao, hãy chọn các tùy chọn nhanh hơn (ví dụ: điốt TVS, ≤1ns).

3.Lựa chọn theo kịch bản ứng dụng

3.1Hệ thống cung cấp điện

3.1.1 Tủ phân phối chính: Thiết bị chống sét lan truyền lai loại 1+2 (ví dụ: Imax = 100kA, Up ≤ 2.5kV).

3.1.2 Bảng phân phối phụ: Thiết bị chống sét lan truyền loại 2 (ví dụ: Imax = 40kA, Up ≤ 1.8kV).

3.1.3 Đầu thiết bị: SPD loại 3 hoặc loại gắn trên đế cắm (ví dụ: Up ≤ 1.2kV).

3.2 Đường tín hiệu/Liên lạc

3.2.1 Sử dụng các thiết bị chống rò rỉ tín hiệu chuyên dụng, phù hợp với loại giao diện (ví dụ: RJ45, RS485).

Hãy chú ý đến tốc độ truyền tải và suy hao chèn (nếu bạn đang sử dụng mạng Gigabit, hãy chọn mẫu tương thích với tần số cao).

3.3 Hệ thống PV/DC

Chọn các thiết bị chống sét lan truyền DC có Uc ≥ 1,2 × điện áp tối đa của hệ thống.