2025-07-08
Sóng điện có thể phá hủy thiết bị điện, gây ra thời gian ngừng hoạt động và thiệt hại tốn kém. Nếu không có biện pháp bảo vệ, các doanh nghiệp có nguy cơ mất các hệ thống quan trọng. Giải pháp? Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (SPD), được thiết kế để ngăn chặn các đợt tăng điện áp làm hỏng thiết bị của bạn.
Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (SPD) là một biện pháp bảo vệ điện thiết yếu, giới hạn điện áp thoáng qua và chuyển hướng dòng điện tăng áp để bảo vệ các hệ thống được kết nối khỏi bị hư hỏng.
Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (SPD's)
SPD's bảo vệ thiết bị điện và điện tử khỏi các hiện tượng quá độ, bắt nguồn từ sét, chuyển mạch máy biến áp, chiếu sáng và động cơ.
Những hiện tượng quá độ này có thể gây ra sự lão hóa sớm của thiết bị, thời gian ngừng hoạt động hoặc phá hủy hoàn toàn các linh kiện và vật liệu điện tử.
Bộ bảo vệ đột biến là một thiết bị bảo vệ hệ thống điện của ngôi nhà bạn trong trường hợp xảy ra hiện tượng tăng điện áp, chẳng hạn như do sét đánh. Khi có sự thay đổi về dòng điện, bộ bảo vệ đột biến sẽ chuyển hướng dòng điện đến mặt đất hoặc một điện trở oxit kim loại bên trong thiết bị thay vì đi qua hệ thống dây điện chính.
SPD rất quan trọng đối với các ứng dụng công nghiệp, thương mại và dân dụng, ngăn ngừa sự cố thiết bị, sửa chữa tốn kém và thời gian ngừng hoạt động của hệ thống. Nếu không có SPD, các thiết bị điện tử nhạy cảm, hệ thống PV và thiết lập năng lượng mặt trời dễ bị tổn thương bởi các đợt tăng điện áp.
Tiêu chí lựa chọn
Thiết bị bảo vệ đột biến được phân loại theo chức năng của chúng:
Loại 1
SPD có thể xả một phần dòng sét với dạng sóng điển hình 10/350 μs. Thường sử dụng công nghệ khe hở tia lửa điện. Thiết bị này, nếu cần, sẽ được lắp đặt trong bảng phân phối chính ở nguồn gốc của việc lắp đặt điện. SPD Loại 1 tự nó không cung cấp mức bảo vệ cần thiết và phải được sử dụng kết hợp với các thiết bị Loại 2 được phối hợp. Việc lắp đặt với hệ thống chống sét sẽ yêu cầu SPD Loại 1.
Loại 2
SPD có thể ngăn chặn sự lan truyền của quá áp trong hệ thống điện và bảo vệ thiết bị được kết nối với nó. Nó thường sử dụng công nghệ điện trở oxit kim loại (MOV) và được đặc trưng bởi sóng dòng điện 8/20 μs. Thiết bị này thường sẽ ở trong bảng phân phối phụ và trong bảng phân phối chính nếu không có yêu cầu đối với thiết bị loại 1.
Loại 3
Các SPD này có dung lượng xả thấp. Do đó, chúng chỉ phải được cài đặt như một phần bổ sung cho SPD Loại 2 và ở gần các tải nhạy cảm. SPD Loại 3 được đặc trưng bởi sự kết hợp của sóng điện áp (1.2/50 μs) và sóng dòng điện (8/20 μs).
Bộ bảo vệ đột biến hoạt động như thế nào?
SPD chứa một điện trở oxit kim loại (MOV), hoạt động như một cảm biến. Khi dòng điện tăng lên trên một mức nhất định, nó sẽ làm giảm điện trở. Nếu điện áp quá thấp, nó sẽ làm tăng điện trở. MOV giữ cho dòng điện ổn định và bảo vệ thiết bị của bạn.
MOV được tạo thành từ oxit kim loại và hai chất bán dẫn. Oxit kim loại cảm nhận dòng điện, trong khi hai chất bán dẫn tăng hoặc giảm điện trở khi cần thiết và chuyển hướng bất kỳ dòng điện dư thừa nào xuống đất.
SPD hoạt động bằng cách theo dõi mức điện áp và phản ứng ngay lập tức với các đợt tăng áp. Chúng bao gồm các thành phần phi tuyến tính chuyển đổi giữa các trạng thái trở kháng cao và thấp dựa trên sự dao động điện áp.
- Điều kiện bình thường: SPD vẫn ở trạng thái trở kháng cao, cho phép dòng điện bình thường chảy mà không bị nhiễu.
- Sự kiện tăng áp: Khi xảy ra hiện tượng tăng điện áp, SPD nhanh chóng chuyển sang trạng thái trở kháng thấp, chuyển hướng dòng điện dư thừa xuống đất hoặc trở lại nguồn của nó.
- Quá trình đặt lại: Sau khi dòng điện tăng áp được chuyển hướng, SPD tự động trở về trạng thái trở kháng cao, đảm bảo hoạt động bình thường tiếp tục.
Thuật ngữ
Iimp – Dòng xung 10/350 μs dạng sóng liên quan đến SPD Loại 1
In – Dòng điện tăng áp dạng sóng 8/20 μs liên quan đến SPD Loại 2
Up - Điện áp dư được đo trên các cực của SPD khi In được áp dụng
Uc - Điện áp tối đa có thể được áp dụng liên tục cho SPD mà không cần dẫn điện.
Ưu điểm và nhược điểm của bộ bảo vệ đột biến
Mặc dù bộ bảo vệ đột biến có nhiều lợi ích và khả năng, nhưng chúng có những hạn chế. Dưới đây là một số ưu và nhược điểm chính của bộ bảo vệ đột biến.
Bảo vệ cho Thiết bị và Thiết bị:
Trong một số trường hợp, hiện tượng tăng điện áp có thể làm hỏng hệ thống dây điện của các thiết bị và thiết bị đắt tiền. Việc sửa chữa hoặc thay thế thiết bị điện có thể tốn kém và bất tiện. Mặc dù hiện tượng tăng điện áp có thể không phải lúc nào cũng phá hủy thiết bị của bạn, nhưng chúng có thể gây căng thẳng cho hệ thống dây điện. Nó có thể làm giảm tuổi thọ của thiết bị hoặc thiết bị. Bộ bảo vệ đột biến là một cách đơn giản để ngăn ngừa thiệt hại.
Thiết bị bảo vệ đột biến có giới hạn điện áp:
Không phải tất cả các bộ bảo vệ đột biến đều có thể xử lý điện áp cao hơn. Những loại cơ bản có thể xử lý các dao động nhỏ. Tiếp xúc quá nhiều với điện áp cao có thể khiến bộ bảo vệ đột biến bị hỏng. Bộ bảo vệ đột biến điện áp cao hơn có sẵn nhưng có thể đắt hơn.
Danh mục hoặc Loại SPD
SPD được phân loại thành hai loại chính: giới hạn điện áp và thành phần chuyển mạch điện áp. Hầu hết các SPD hiện đại đều sử dụng phương pháp kết hợp kết hợp cả hai phương pháp.
1. Thành phần giới hạn điện áp
Các thành phần này điều chỉnh trở kháng của chúng dựa trên mức điện áp, kẹp các đợt tăng áp trước khi chúng có thể đạt đến mức nguy hiểm. Ví dụ bao gồm:
- Điện trở oxit kim loại (MOV) – Phổ biến trong bộ bảo vệ đột biến năng lượng mặt trời và SPD DC.
- Điốt triệt tiêu điện áp thoáng qua (TVS) – Cung cấp thời gian phản hồi nhanh nhưng có giới hạn về khả năng xử lý đột biến.
2. Thành phần chuyển mạch điện áp
Các thành phần này vẫn không dẫn điện cho đến khi vượt quá một ngưỡng điện áp cụ thể, tại thời điểm đó chúng nhanh chóng bật và dẫn dòng điện tăng áp xuống đất. Ví dụ bao gồm:
- Ống phóng điện khí (GDT) – Được sử dụng trong các ứng dụng bảo vệ đột biến năng lượng cao.
- Khe hở tia lửa điện – Cung cấp khả năng bảo vệ sét và DC đáng tin cậy.
Thiết kế kết hợp cân bằng các ưu điểm của cả hai loại thành phần, cung cấp khả năng bảo vệ đột biến hiệu quả và đáng tin cậy.
Bảo trì
Hầu hết các SPD đều có một cửa sổ chỉ báo rằng chúng đang hoạt động. Nếu chỉ báo có màu xanh lục, chúng đang cung cấp khả năng bảo vệ. Nếu chúng có màu đỏ thì chúng đã đạt đến 'cuối vòng đời' và sẽ cần phải thay thế. Thông thường, có một hộp mực có thể thay thế, có thể dễ dàng rút ra và thay thế bằng một thiết bị hoạt động mới.
Các yếu tố cần xem xét khi chọn Thiết bị bảo vệ đột biến
Để chọn thiết bị bảo vệ đột biến, trước tiên hãy kiểm tra xem hiện tượng tăng điện áp có thường xuyên xảy ra trong tài sản của bạn hay không. Nếu bạn thường xuyên gặp thời tiết xấu hoặc sử dụng thiết bị dễ bị tăng áp, thì SPD cho toàn bộ ngôi nhà có thể có lợi.
Tiếp theo, hãy xem xét loại thiết bị và thiết bị bạn sẽ sử dụng. Nếu bạn có nhiều thiết bị, máy móc hoặc công nghệ đắt tiền, thì việc đầu tư vào SPD cho toàn bộ ngôi nhà có thể đáng giá. Chi phí của SPD và việc lắp đặt sẽ ít tốn kém hơn nhiều so với việc sửa chữa hoặc thay thế thiết bị có giá trị.
Làm thế nào để so sánh các SPD khác nhau?
Để đánh giá các SPD khác nhau, hãy xem xét các yếu tố hiệu suất sau:
1. Thời gian phản hồi
Tốc độ mà một SPD phản ứng với một đợt tăng áp là rất quan trọng.
Điốt TVS có thời gian phản hồi nhanh nhất.
MOV cung cấp sự cân bằng tốt giữa tốc độ và độ bền.
2. Dòng điện tiếp theo
Dòng điện tiếp theo xảy ra khi một SPD chuyển mạch điện áp không trở lại trạng thái trở kháng cao sau một đợt tăng áp.
Hệ thống AC xử lý điều này một cách tự nhiên do các điểm giao nhau bằng không trong dạng sóng AC.
Hệ thống DC, chẳng hạn như thiết lập năng lượng mặt trời, yêu cầu các thiết bị bảo vệ đột biến DC chuyên dụng.
3. Điện áp cho phép
Đây là điện áp đến thiết bị được kết nối trong một đợt tăng áp.
Điốt TVS cung cấp điện áp cho phép thấp nhất.
MOV cung cấp khả năng bảo vệ vừa phải trong khi cân bằng các yếu tố hiệu suất khác.
Mỗi loại có sự đánh đổi, khiến SPD lai trở thành lựa chọn ưu tiên cho hầu hết các ứng dụng.
Tính năng hiệu suất của Thiết bị bảo vệ đột biến
Khi chọn SPD, các số liệu hiệu suất chính đảm bảo độ tin cậy và khả năng tương thích với hệ thống điện:
- Điện áp hoạt động liên tục tối đa (MCOV): Điện áp cao nhất mà SPD có thể chịu được trong khi hoạt động bình thường. Thông thường cao hơn 25% so với điện áp hệ thống danh định.
- Xếp hạng bảo vệ điện áp (VPR) hoặc Mức bảo vệ điện áp (Up): Cho biết điện áp cho phép trong một đợt tăng áp. Giá trị thấp hơn cho thấy khả năng bảo vệ tốt hơn.
- Xếp hạng dòng xả danh định (In): Đo khả năng của SPD để chịu được các sự kiện tăng áp lặp đi lặp lại. Giá trị cao hơn cho thấy độ bền lớn hơn.
- Trạng thái chỉ báo: Các chỉ báo trực quan hoặc từ xa hiển thị trạng thái hoạt động của SPD. Có thể là cơ học, dựa trên đèn LED hoặc được theo dõi từ xa.
- Dung lượng dòng điện tăng áp: Đại diện cho năng lượng tăng áp tối đa mà SPD có thể xử lý. Không được tiêu chuẩn hóa, vì vậy thông số kỹ thuật khác nhau tùy theo nhà sản xuất. Một SPD PV được đánh giá đúng cách hoặc bộ bảo vệ đột biến năng lượng mặt trời đảm bảo bảo vệ lâu dài cho năng lượng mặt trời và hệ thống điện.
Kết luận
Nhìn chung, thiết bị bảo vệ đột biến SPD là một khoản đầu tư đáng giá, đặc biệt đối với những người dễ bị tăng điện áp. Nếu bạn có thiết bị nhạy cảm và tốn kém, bộ bảo vệ toàn bộ ngôi nhà sẽ cung cấp khả năng bảo vệ tốt nhất và giúp bạn tiết kiệm về lâu dài.
