Giới thiệu

Trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay, các thiết bị điện và điện tử dễ bị hư hỏng hơn bao giờ hết do các xung điện gây ra bởi sét đánh, dao động lưới điện hoặc các thao tác chuyển mạch bên trong. Bộ chống sét lan truyền, còn được gọi là thiết bị chống xung điện (SPD), đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các thiết bị nhạy cảm khỏi các xung điện áp. Bài viết này sẽ khám phá các ứng dụng thực tiễn của bộ chống sét lan truyền trong các ngành công nghiệp khác nhau và chứng minh hiệu quả của chúng thông qua các nghiên cứu trường hợp.

1. Ứng dụng dân cư

(I) Bảo vệ thiết bị gia dụng

Ngày nay, các gia đình hiện đại không thể sống thiếu nhiều sản phẩm điện tử như tivi, máy tính, tủ lạnh và hệ thống nhà thông minh. Khi các thiết bị này gặp phải sự tăng đột ngột điện áp, chúng rất dễ bị hư hỏng, điều này không chỉ ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày mà còn có thể dẫn đến chi phí sửa chữa hoặc thay thế tốn kém.

Lấy một ngôi nhà ngoại ô ở Florida, Hoa Kỳ làm ví dụ. Một lần, sét đánh gần đó, gây ra hiện tượng tăng điện áp trên diện rộng, làm hư hỏng nhiều thiết bị điện của các hộ gia đình lân cận, chẳng hạn như TV, bộ định tuyến và hệ thống điều hòa không khí. Tuy nhiên, một gia đình đã lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền toàn nhà trên bảng phân phối điện chính từ trước, và không bị ảnh hưởng gì, trong khi những người hàng xóm khác chịu thiệt hại đáng kể.

(II) Hệ thống phát điện năng lượng mặt trời

Với việc sử dụng rộng rãi các tấm pin mặt trời, tầm quan trọng của việc bảo vệ chống xung điện ngày càng trở nên nổi bật. Bộ biến tần và hệ thống lưu trữ năng lượng pin trong hệ thống phát điện mặt trời rất dễ bị hư hỏng và dễ bị ảnh hưởng bởi các xung điện.

Tại Đức, một chủ nhà đã lắp đặt một thiết bị chống sét lan truyền thứ cấp ở đầu vào của bộ biến tần năng lượng mặt trời. Sau đó, một máy biến áp gần đó bị hỏng, gây ra hiện tượng dao động điện lưới. Nhờ thiết bị chống sét lan truyền, điện áp dư thừa đã được chuyển hướng và ngăn ngừa hư hỏng cho bộ biến tần, nếu không thì chi phí thay thế sẽ lên tới hơn 2.000 euro.

2. Ứng dụng thương mại và công nghiệp

(I) Trung tâm dữ liệu

Trung tâm dữ liệu có yêu cầu về điện năng cực kỳ đặc biệt và phải đảm bảo nguồn điện liên tục để duy trì hoạt động bình thường của máy chủ. Ngay cả một sự tăng giảm điện áp nhỏ cũng có thể gây mất dữ liệu hoặc hư hỏng máy chủ, dẫn đến thiệt hại kinh tế khổng lồ.

Trung tâm dữ liệu của Google tại Singapore là một ví dụ điển hình. Trung tâm dữ liệu này sử dụng hệ thống chống sét lan truyền đa tầng, với bộ chống sét cấp 1 (thiết bị chống sét đánh) được lắp đặt ở lối vào và bộ chống sét cấp 3 (sử dụng cuối) được lắp đặt gần máy chủ. Có lần, trung tâm dữ liệu bị sét đánh trực tiếp, nhưng bộ chống sét đã xử lý thành công hiện tượng xung điện và tránh được thời gian ngừng hoạt động có thể dẫn đến thiệt hại hàng triệu đô la doanh thu.

(II) Nhà máy sản xuất

Trong các nhà máy sản xuất, các thiết bị như máy móc công nghiệp, bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và máy công cụ CNC rất nhạy cảm với sự dao động điện áp. Khi điện áp bất thường, các thiết bị này có thể không hoạt động đúng cách.

Một nhà máy sản xuất ô tô của Toyota tại Nhật Bản nhận thức rõ điều này. Họ đã trang bị cho các máy hàn robot của mình các thiết bị chống sét lan truyền. Có lần, một tia sét đánh gần nhà máy, nhưng thiết bị chống sét lan truyền đã bảo vệ thành công 15 cánh tay robot khỏi bị hư hại. Ước tính điều này đã tiết kiệm được khoảng 500.000 đô la chi phí sửa chữa tiềm năng.

(III) Cơ sở chăm sóc sức khỏe

Các cơ sở y tế như bệnh viện phụ thuộc vào nhiều thiết bị quan trọng, chẳng hạn như máy chụp cộng hưởng từ (MRI), máy thở và hệ thống theo dõi. Khi những thiết bị này bị hư hỏng, chúng không chỉ gây thiệt hại về kinh tế mà còn ảnh hưởng đến việc điều trị và chăm sóc bệnh nhân.

Tại một bệnh viện ở Sydney, Úc, các thiết bị chống sét lan truyền đạt tiêu chuẩn y tế được lắp đặt trên tất cả các thiết bị trong khu chăm sóc tích cực (ICU). Khi một cơn bão điện xảy ra trong khu vực, thiết bị chống sét lan truyền đã ngăn chặn thành công thiệt hại cho các thiết bị quan trọng và đảm bảo bệnh nhân có thể nhận được sự chăm sóc không bị gián đoạn.

3Viễn thông và cơ sở hạ tầng

(I) Trạm gốc di động

Do cấu trúc cao chót vót, các cột thu phát sóng viễn thông rất dễ bị sét đánh trúng. Khi bị sét đánh, dịch vụ mạng có thể bị gián đoạn, gây ra nhiều bất tiện cho người dùng.

Một nhà khai thác viễn thông ở Seoul, Hàn Quốc, đã thực hiện các biện pháp hiệu quả. Họ đã lắp đặt một loại thiết bị chống sét lan truyền trên các cột phát sóng 5G của mình. Trong mùa mưa, các cột phát sóng này đã bị sét đánh nhiều lần, nhưng nhờ có thiết bị chống sét lan truyền, hệ thống không bị gián đoạn hoạt động, trong khi những địa điểm không có thiết bị chống sét lan truyền cần phải sửa chữa thường xuyên.

(II) Hệ thống điều khiển giao thông

Hoạt động bình thường của Hệ thống Giao thông Thông minh (ITS) không thể tách rời khỏi nguồn cung cấp điện ổn định, điều này đòi hỏi sự hoạt động liên tục của các thiết bị như tín hiệu điều khiển và camera giám sát.

Trong dự án thành phố thông minh của Dubai, hệ thống quản lý giao thông được trang bị thiết bị chống sét lan truyền cho bộ điều khiển tín hiệu. Có lần, một trạm biến áp gần đó bị sự cố, gây ra hiện tượng tăng áp đột ngột. Nhưng thiết bị chống sét lan truyền đã khắc phục thành công vấn đề và tránh được tình trạng hỗn loạn giao thông có thể xảy ra do sự cố tín hiệu.

4Lĩnh vực năng lượng tái tạo

(I) Tuabin gió

Các trang trại điện gió chủ yếu nằm ở những khu vực trống trải và dễ bị tổn thương bởi nguy cơ sét đánh. Một khi hệ thống điều khiển của tuabin bị hư hỏng, nó không chỉ gây ra hiện tượng ngừng hoạt động thiết bị mà còn có thể dẫn đến thiệt hại kinh tế khổng lồ.

Một trang trại điện gió ngoài khơi Biển Bắc của Vương quốc Anh rất coi trọng việc chống sét lan truyền. Họ đã lắp đặt các thiết bị chống sét lan truyền cho hệ thống điều khiển tuabin. Có lần, trang trại điện gió bị sét đánh trực tiếp, nhưng thiết bị chống sét lan truyền đã ngăn chặn thành công thiệt hại cho hệ thống SCADA và tránh được tổn thất do thời gian ngừng hoạt động có thể lên tới 1 triệu bảng Anh.

(II) Trạm sạc xe điện (EV)

Hoạt động bình thường của các trạm sạc xe điện cũng đòi hỏi khả năng chống quá áp mạnh mẽ để đảm bảo an toàn và độ tin cậy.

Lấy mạng lưới trạm sạc nhanh Tesla Supercharger ở California làm ví dụ. Tesla đã triển khai các biện pháp chống quá áp tại các trạm Supercharger của mình. Trong trường hợp lưới điện không ổn định, bộ chống quá áp đã ngăn chặn thành công hư hỏng cho thiết bị sạc, đảm bảo dịch vụ liên tục cho người sử dụng xe điện.

5Ứng dụng trong nông nghiệp

(I) Hệ thống tưới tiêu

Hầu hết các hệ thống tưới tiêu nông nghiệp hiện đại đều dựa vào bộ điều khiển điện tử để vận hành tự động. Khi các bộ điều khiển này bị ảnh hưởng bởi sự tăng đột biến điện áp, chúng có thể gây ra sự cố cho hệ thống tưới tiêu, từ đó ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng.

Một trang trại nông nghiệp ở Hà Lan đã chuẩn bị sẵn sàng. Họ lắp đặt các thiết bị chống sét lan truyền cho hệ thống tưới tự động. Khi một máy biến áp gần đó gặp sự cố và gây ra hiện tượng tăng điện áp đột ngột, thiết bị chống sét lan truyền đã bảo vệ thành công bộ điều khiển và tránh được tình trạng tưới tiêu bị gián đoạn.

Phần kết luận

Thiết bị chống sét lan truyền đóng vai trò không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày và trong nhiều môi trường rủi ro cao. Cho dù đó là thiết bị gia dụng, máy móc công nghiệp hay hệ thống viễn thông và năng lượng tái tạo, thiết bị chống sét lan truyền đều ngăn ngừa hiệu quả những thiệt hại nghiêm trọng và tổn thất kinh tế. Bài viết này sẽ chứng minh đầy đủ vai trò quan trọng của thiết bị chống sét lan truyền trong việc đảm bảo hoạt động liên tục trong nhiều ngành công nghiệp thông qua một loạt các nghiên cứu trường hợp.

Ngày nay, thế giới của chúng ta ngày càng được điện khí hóa, và đầu tư vào các thiết bị chống sét lan truyền chất lượng cao không còn chỉ là biện pháp phòng ngừa mà là một lựa chọn cần thiết.