2025-07-09
Thiết bị bảo vệ siêu cường (SPD) là một thiết bị được sử dụng để bảo vệ thiết bị điện tử khỏi sự gia tăng điện hoặc điện áp thoáng qua.Chúng được kết nối song song với mạch điện tải cần bảo vệ và cũng có thể được sử dụng trong các mạng cung cấp điện ở tất cả các cấp độBài viết này sẽ đi sâu vào nguyên tắc hoạt động của các thiết bị bảo vệ sóng và vai trò quan trọng của chúng trong các hệ thống điện.
Tăng sóng là gì?
Lực phình là tạm thời trên điện áp có thể đạt đến hàng chục kilovolts với thời gian theo thứ tự của microseconds.hàm lượng năng lượng cao có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho thiết bị được kết nối với đường dây như lão hóa sớm của các thành phần điện tử, sự cố thiết bị hoặc gián đoạn dịch vụ và tổn thất tài chính.
Nguồn gốc của sự gia tăng
Ngọn sét được biết là nguồn sóng quan trọng nhất. Các tia sét đã được ghi nhận có một triệu đến một tỷ volt và từ 10.000 đến 200.000 amp.sét chỉ chiếm một phần của tất cả các sự kiện thoáng qua trong một cơ sởBởi vì các biến thể có thể xuất phát từ cả các nguồn bên ngoài (như sét) và các nguồn bên trong, các cơ sở nên có cả hệ thống bảo vệ sét và bảo vệ sóng được cài đặt.
Sấm sét: Nguồn gây phá hoại nhất của sóng. Dựa trên tiêu chuẩn IEC 61643-12, năng lượng từ sét có thể đạt đến 200 kA. Tuy nhiên để tham khảo,ước tính cho thấy 65% là dưới 20kA và 85% là dưới 35kA.
Sự dẫn dắt: Các nguồn bao gồm chớp từ mây đến mây hoặc va chạm sét gần đó khi dòng điện gây ra điện áp quá mức trên đường cung cấp hoặc các dây dẫn kim loại khác.
Không có cách nào để thực sự biết khi nào, ở đâu, kích thước, hoặc thời gian/hình dạng sóng của một làn sóng.Do đó, trong các tiêu chuẩn một số giả định đã được thực hiện và 2 hình dạng sóng chính đã được chọn để mô phỏng các sự kiện sóng khác nhau:
- Hướng dẫn.
Chế độ dẫn điện hoặc 10/350μs mô phỏng năng lượng từ va chạm trực tiếp của sét.
- Tích ứng
Tích ứng hoặc 8/20μs mô phỏng năng lượng từ va chạm sét gián tiếp.
Nguồn nội bộ:
- Chúng đến từ chuyển mạch lưới tiện ích, ngắt kết nối động cơ hoặc tải inductive khác.
- Điện áp chuyển tiếp không chỉ xảy ra trong các đường dây phân phối điện, và cũng phổ biến trong bất kỳ đường dây nào được hình thành bởi các dây dẫn kim loại, chẳng hạn như điện thoại, truyền thông, đo lường và dữ liệu.
Vai trò của các thiết bị bảo vệ
Thiết bị bảo vệ siêu cường điều khiển điện áp thoáng qua bằng cách chuyển hướng hoặc hạn chế dòng siêu cường, bảo vệ thiết bị điện tử nhạy cảm được kết nối với chúng, chẳng hạn như máy tính, tivi,Máy giặtCác thiết bị này chứa các mạch điện tử nhạy cảm dễ bị hư hỏng do điện áp quá cao; do đó,Thiết bị bảo vệ siêu điện đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các hệ thống lắp đặt điện.
Nếu không có SPD thích hợp, các sự kiện thoáng qua có thể làm hỏng thiết bị điện tử và dẫn đến thời gian ngừng hoạt động tốn kém.tầm quan trọng của các thiết bị bảo vệ siêu cường trong việc bảo vệ thiết bị điện không thể được đánh giá quá cao.
SPD hoạt động như thế nào?
Có ít nhất một thành phần không tuyến tính của SPD, trong các điều kiện khác nhau, chuyển đổi giữa trạng thái trở ngại cao và thấp.các SPD ở trạng thái cản cao và không ảnh hưởng đến hệ thốngKhi một điện áp thoáng qua xảy ra trên mạch, SPD chuyển sang trạng thái dẫn (hoặc trở ngại thấp) và chuyển hướng năng lượng và dòng điện thoáng qua trở lại nguồn hoặc mặt đất của nó.Điều này giới hạn hoặc kẹp chiều cao điện áp đến một mức độ an toàn hơnSau khi chuyển hướng, SPD tự động đặt lại trạng thái trở lại cao của nó.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống bảo vệ sóng cao là như sau:
- Hoạt động bình thường.
Trong trường hợp không có sự gia tăng, thiết bị bảo vệ gia tăng không ảnh hưởng đến hệ thống được lắp đặt.
cách ly giữa các dây dẫn và mặt đất.
- Trong một cơn sóng
Khi một sóng điện áp xảy ra, thiết bị bảo vệ sóng sẽ giảm trở kháng của nó trong nanoseconds và chuyển hướng dòng sóng.
điểm, SPD cư xử như một mạch kín, kết nối ngắn điện áp và giới hạn nó đến các giá trị chấp nhận được cho các thiết bị kết nối điện
thiết bị hạ lưu.
- Sau khi tăng.
Một khi sóng xung ngừng, thiết bị bảo vệ sóng sẽ khôi phục trở lại trở ngại ban đầu của nó và trở lại trạng thái mạch mở, tiếp tục
giám sát các điều kiện điện áp trong hệ thống điện.
3P hay 4P? Khi nào cần cột N-PE?
Thiết bị bảo vệ vượt điện áp (SPD) được lắp đặt song song với các thiết bị điện ở vị trí như vậy, trong bất kỳ sự kiện điện áp quá cao nào,SPD sẽ hoạt động như một con đường cản thấp đến mặt đấtĐiều này dẫn năng lượng điện áp cao ra khỏi thiết bị hạ lưu trước khi mức điện áp chịu được vượt quá, do đó tránh thiệt hại.
Một câu hỏi phổ biến liên quan đến SPD là sự khác biệt giữa việc áp dụng các thiết bị 3 cực và 4 cực.dây dẫn trung tính được kết nối trực tiếp với mặt đất (liên kết MEN)Nếu một SPD được lắp đặt trong vòng 10 mét của liên kết MEN này, chỉ cần một thiết bị 3 cực.Các cột N-PE bổ sung được cung cấp bởi các thiết bị 4 cột được làm dư thừa trong tình huống này vì đã có một con đường đến mặt đất thông qua trung tính thông qua các kết nối MEN.
Tuy nhiên, nếu một SPD được lắp đặt xa hơn 10 mét từ một liên kết MEN, một SPD 4 cực là cần thiết.một năng lượng tăng giờ có khả năng để vào mạng sau khi kết nối MEN và làm hỏng các thiết bị hạ lưu.
Phân loại các bộ bảo vệ
Các thiết bị bảo vệ được phân loại thành các loại theo khả năng xả.
Loại 1:
■ Được thử nghiệm với hình dạng sóng 10/350 μs (kiểm tra lớp I), mô phỏng dòng điện được tạo ra bởi một đợt sét trực tiếp.
■ Khả năng xả dòng điện rất cao vào mặt đất, cung cấp một mức độ bảo vệ điện áp cao.
■ Phải đi kèm với các bộ bảo vệ theo dòng Type 2. Được thiết kế để sử dụng trong các tấm nguồn điện tiếp cận nơi có nguy cơ đâm sét
cao, ví dụ trong các tòa nhà có hệ thống bảo vệ bên ngoài.
Loại 2:
■ Được thử nghiệm với hình dạng sóng 8/20 μs (kiểm tra lớp II), mô phỏng dòng điện được tạo ra trong trường hợp chuyển đổi hoặc đập sét trên máy.
dây chuyền phân phối hoặc lân cận.
■ Khả năng xả dòng điện cao vào mặt đất, cung cấp một mức độ bảo vệ điện áp cao trung bình.
Dưới dòng của các bộ bảo vệ loại 1 hoặc trong các tấm nguồn điện đến trong các khu vực có mức phơi nhiễm với sét thấp.
Loại 3:
■ Được thử nghiệm với một dạng sóng kết hợp 1,2/50 μs - 8/20 μs (kiểm tra lớp III), mô phỏng dòng điện và điện áp có thể đạt đến thiết bị
được bảo vệ.
■ Khả năng xả dòng điện trung bình xuống đất, cung cấp mức độ bảo vệ điện áp thấp.
Bảo vệ được thiết kế để bảo vệ thiết bị nhạy cảm hoặc thiết bị nằm hơn 20m hạ lưu của thiết bị loại 2.
Các tính năng SPD dựa trên tiêu chuẩn IEC 61643
Các thông số bảo vệ:
- lên Mức độ bảo vệ: điện áp dư lượng tối đa giữa các đầu cuối của thiết bị bảo vệ trong khi áp dụng dòng điện đỉnh.
- Trong dòng điện danh nghĩa: dòng điện đỉnh trong 8/20 μs hình dạng sóng thiết bị bảo vệ có thể chịu đựng 20 lần mà không đạt đến kết thúc cuộc sống
- Imax Điện thải tối đa: Điện cực với hình sóng 8/20 μs mà thiết bị bảo vệ có thể chịu được.
- Uc Căng suất hoạt động liên tục tối đa: Căng suất hiệu quả tối đa có thể được áp dụng vĩnh viễn cho các đầu bảo vệ
thiết bị.
- Lưu lượng xung: Lưu lượng đỉnh với hình sóng 10/350 μs mà thiết bị bảo vệ có thể chịu được mà không đạt đến kết thúc cuộc sống.
Làm thế nào để bắt đầu thiết kế bảo vệ?
Là nguồn gốc của việc lắp đặt, bàn phím chính là nơi bắt đầu thiết kế các SPD trên mạng.
Làm thế nào để bắt đầu thiết kế bảo vệ?
Như đã đề cập trước đây, thiết kế bảo vệ SPD không phụ thuộc vào các chỉ số lỗi được đưa ra bởi bộ biến áp nó chỉ phụ thuộc vào mức độ phơi nhiễm trước sóng.SPD mà chúng ta phải cài đặt trong bảng điều khiển chính?
Xem sơ đồ trên từ tiêu chuẩn IEC 63205-1 cho thấy sự phân tán của tia chớp cao nhất được xem xét: 200kA @ 10/350μs.
Trong trường hợp xấu nhất, 50% năng lượng này được dẫn đi đến trái đất để lại tiềm năng 100kA trên các mạng 3 giai đoạn và trung tính.
Ở đây, SPD loại 1 25kA @ 10/350μs (Iimp) được khuyến cáo mạnh mẽ cho các trường hợp sét đâm vào hoặc gần kết nối đất của tòa nhà, đặc biệt là khi tòa nhà có thanh sét.
In the “Normal Scenario” it is assumed any direct lightning strike to the network will be at such a distance from the installation that another 50% of the energy is dispersed to earth via other conductors before entering your point of connectionTrong kịch bản này, một thiết bị với 12.5kA @ 10/350μs (Iimp) Type 1 được khuyến cáo. Hơn nữa, dựa trên tiêu chuẩn IEC 61643-12, 12.5 kA là mức kA tối thiểu khi cần loại 1.
Nếu mức độ phơi nhiễm của thiết bị thấp hơn các kịch bản được mô tả ở trên, SPD loại 2 (Imax) có thể được xem xét cùng với rủi ro và chi phí của thiết bị và thời gian ngừng hoạt động.
Tôi có cần cài đặt thiết bị bảo vệ giãn sóng giai đoạn ba không?
Một giai đoạn thứ ba của bảo vệ dư thừa được lắp đặt tại tải cuối cùng có thể được xem xét tùy thuộc vào loại tải đó, mức độ quan trọng, tốn kém, chi phí thời gian ngừng hoạt động và nhạy cảm của nó.Nếu chi phí thiết bị và/hoặc thời gian ngừng hoạt động cao thì lắp đặt giai đoạn thứ ba loại 3 (1.5/50μs) thiết bị sẽ tiếp tục giảm nguy cơ của bất kỳ năng lượng giật cuối cùng nhận được thiết bị của bạn.
Ví dụ về các ứng dụng nên bao gồm một giai đoạn 3 của bảo vệ giật là:
■ Bệnh viện
■ Trung tâm dữ liệu
■ Sân bay
■ Ngân hàng và bảo hiểm
■ Giao thông vận tải
