Chống sét lan truyền 1 pha nguồn 220AC – 40kV | Tìm hiểu nguyên lý làm việc thiết bị chống sét

Trong hệ thống lắp đặt đường đi dây điện và đường đi hệ thộng điện đến các thiết bị trong nhà máy. Những người thợ nói chung và những kỹ sư nói riêng, họ sẽ luôn lắp đặt và phòng chống hiện tượng tăng điện áp. Quá trình sảy ra này thường bắt nguồn một nguyên nhân chính. Đó chính là sấm sét. Sấm sét nó có thể tác động trực tiếp/gián tiếp đến trạm biến áp của nhà máy. Hoặc nó sẽ tác động đến các tủ điện, nơi mà tồn tại chứa nhiều thiết bị điện. Do đó, để đảm bảo an toàn hầu như trong mỗi tủ điện sẽ có thêm một số bộ chống sét lan truyền 1 pha.

Chống sét lan truyền 1 pha là dạng thiết bị chuyên dùng để phòng chống sự tăng điện áp đột ngột cho các dòng điện AC hoặc DC. Thế nên, đối với một số nguồn điện 3 pha, thì các bạn phải dùng một vài thiết bị khác.

Vì vậy, trong bài viết dưới đây các bạn sẽ được hiểu thêm về nguyên lý và các phương pháp chống sét. Và chúng cũng thường được ứng dụng cho các hộ gia đinh, công trình xây dựng và nhà máy…

Sét lan truyền là gì? Tại sao cần dùng bộ chống sét?

Hiện tượng sét lan truyền là khi mà dòng điện áp cực lớn lên đến 200.000 Ampe và điện thế có tối đa có thể là khoảng 126 triệu Voltages. Khi sảy ra hiện tượng sét đánh, trong một phạm vi bán kính khoảng 2km.

Hầu hết mọi vật thể trong phạm vi này sẽ bị nhiễm điện từ dòng điện cực lớn này. Đối với các thiết bị điện như PLC, HMI… sẽ bị cháy nổ khi có dòng điện áp lớn chạy qua như vậy.

Ngoài ra, mọi đường dây dẫn điện hay đường truyền dữ liệu ModBus hoặc Ethernet cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng cảm ứng điện từ. Dẫn đến, làm cho các đường dây hay tín hiệu này sẽ bị hỏng hóc ngay tức thời.

Bên cạnh những điều trên, hiện tượng sét lan truyền còn được được sảy ra ở một vài trường hợp gián tiếp. Có thể hiểu đơn giản đó là khi sấm sét đánh vào trạm cung cấp điện cho một nhà máy hoặc xưởng nào đó.

Dòng điện được truyền gián tiếp chạy thông qua các đường dây dẫn. Và từ đó nó sẽ tác động đến các thiết bị điện liên quan đến đường dây điện đó. Hiện tượng này trong tiếng anh gọi là “Transient Overvoltages – sự tăng áp tạm thời”.

Mặc dù dòng điện áp của sấm sét đã được giảm đi tối kể. Tuy nhiên dòng điện áp ấy vẫn đủ khả năng gây tác hại trực tiếp đến các bộ chuyển đổi hay bộ điều khiển trong nhà máy.

Bởi vì những nguyên nhân gây ra từ sấm sét và những hậu quả mang lại do sự tăng áp tạm thời. Do đó, hiện nay nhiều thiết bị chống sét lan truyền SPD được sử dụng nhiều ở trong tủ điện, mạng lưới dân dụng…Dùng để chống lại những sự tăng vột điện áp đột ngột có nguyên do chủ yếu từ sấm sét.

Thiết bị chống sét lan truyền SPD, SPD nghĩa là Surge Protection Devices. Nhìn chung, đây là những thiết bị chuyên dụng dùng cho việc kháng lại dòng điện do sấm sét gây ra.

Hầu hết, các bộ chống sét lan truyền một pha này thường sẽ có hai kiểu dạng:

• Dạng chống sét lan truyền không cần nối cọc tiếp địa (giá thành mắc và ít phổ biến)
• Dạng chống sét lan truyền cần nối thêm cọc tiếp địa (có nhiều trên thị trường và phù hợp với nhu cầu người dùng)

Tóm lại, những khu vực nào hay thường xuyên sảy ra hiện tượng quá điện áp trong khoảng thời gian ngắn. Nguyên do bởi dòng điện áp từ sấm sét, hoặc cũng có do sự cố đường dây mạng lưới điện công nghiệp gặp vấn đề.

Nên cần phải lắp đặt thêm các bộ chống sét lan truyền Ac hoặc Dc trong tủ điện, hay trong mạng lưới của hộ gia đình để phòng tránh.

Phân loại phạm vi lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền

Đối với việc lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền, nó đã được phân chia theo những khu vực riêng. Hiển nhiên chúng đều dựa vào những tiêu chuẩn hóa IEC (Bộ tiêu chuẩn điện kỹ thuật quốc tế).

Chống sét lan truyền SPD loại 1

Thiết bị chống sét lan truyền thường sẽ được lắp đặt giữa trạm biến áp/cột điện với tủ điện hoặc nguồn điện tổng của hộ gia đình. Đối với những bộ này khi sảy ra sự tăng điện áp đột ngột.

Dòng điện áp này ngay lực tức được bộ chống sét này chuyển dòng điện này xuống cọc tiếp địa. Hoặc nó sẽ cho dòng điện chạy lại và quay về mạng lưới điện chính. Còn khi không sảy ra bất kỳ tình huống nào, thì bộ chống sét vẫn cho dòng điện áp chạy qua thiết bị rồi đến tủ điện chính.

Đối với các loại chống sét lan truyền SPD loại 1 này được thiết kế dùng cho sóng dòng điện 10/350 us. Ngoài ra, thiết bị chống sét lan truyền còn được biết đến cái tên “Surge arrester”.

Chống sét lan truyền SPD loại 2

Thiết bị chống sét lan truyền loại 2 thường sẽ được lắp đặt tại đường dây điện hạ thế và tủ điện. Mục đích chinh của các bộ chống sét đượcl lắp đặt trong khu vực này dùng để chống lại những dòng điện áp lớn dư.

Nguyên do là khi sấm sét đánh tại cột điện, thì sẽ sản sinh ra thêm dòng điện áp lan truyền theo đường dây điện (Transient Overvoltages).

Đối với các bộ chống sét này thường dùng cho sóng dòng điện 8/20us. Thêm vào đó, bộ này cũng phù hợp lắp đặt chung với SPD loại 1.

Bài viết tham khảo kỹ thuật: Thiết bị chống sét lan truyền | Thông số kỹ thuật – Ứng dụng của thiết bị

Chống sét lan truyền SPD loại 3

Riêng mục đích lắp đặt chống sét ở khu vực loại 3 này. Mục đích dùng cho việc bảo vệ cho các loại thiết bị điện tử như PLC, bộ điều khiển, HMI… Trong hộ gia đình thì dùng để bảo vệ tivi, tủ lạnh, máy giặt…

Tuy nhiên, hầu hết các bộ chống sét này chỉ dùng để chống lại cho dòng điện áp khoảng từ 3K đến 5KV.  Thêm vào đó, những bộ này sẽ có đặc điểm là dùng cho sống điện áp 1,2/50 us và sóng dòng điện 8/20 us.

Bài viết tham khảo kỹ thuật: Thiết bị chống sét lan truyền tín hiệu Analog | Thông số kỹ thuật – Ứng dụng của thiết bị

Bộ chống sét lan truyền nguồn AC/DC hoạt động như thế nào?

Bản chất của bộ chống sét lan truyền 1 pha là nhờ vào các ứng dụng của các linh kiện điện tử. Ngoài ra, còn dựa vào một số tính chất liên hệ giữa dòng điện và điện trở.

Chính vì vậy, để hiểu rõ nguyên lý làm việc của bộ chống sét lan truyền bất kỳ. Chúng ta, phải hiểu rõ trước về bộ phận cấu tạo chính của bộ chống sét gồm có những linh kiện gì.

Khi đã hiểu được sự cấu tạo của bộ chống sét, thì tiếp đến bạn phải có sự hiểu thêm về các định luật vật lý về dòng điện. Đặc biệt là định luật Ohm, bên cạnh đó còn có liên quan đến một số đặc tính tiêu biểu của dòng điện.

Cấu tạo của bộ chống sét lan truyền

Để ứng dụng vô trong việc phòng chống lại dòng điện áp cực đại làm chạy trong mạng lưới điện nhà máy hoặc hộ gia đình. Về cơ bản, thì các bộ chống sét sẽ có cấu tạo từ những thiết bị như sau:

• Suppressor Diode – Đi ốt dùng để ức chế điện áp
• Varistor – Điện trở thay đổi dựa vào dòng điện áp (Gọi là điện trở phi tuyến)
• Gas Discharge Tube – Ống phóng điện hoặc đèn phóng điện khí
• Spark Gap – Dạng linh kiện được thiết kế có một khe hở tia lửa được thiết kế có hai điện cực dẫn cách nhau bởi một khe hở thường chứa đầy một loại không khí

Ứng dụng được sử dụng phổ biến nhất cho các bộ chống sét lan truyền ở khu vực 2 và 3 là điện trở phi tuyến. Điện trở phi tuyến là loại điện trở có đặc điểm rất đặc biệt.

Tức là, đối với một dòng điện định mức chạy trong hệ thống. Giá trị điện trở phi tuyến sẽ có giá trị cao. Nó khiến cho dòng điện sẽ không chạy qua bộ chống sét.

Ngược lại, khi và chỉ khi dòng điện đột nhiên tăng đến mức cực đại. Thì giá trị điện trở phi tuyến sẽ được giảm dần về mức tiệm cận có giá trị là 0. Lúc này, dòng điện cực đại sẽ dễ dàng chạy qua các bộ chống sét SPD.

Rồi nó sẽ dẫn đến các bộ phận phân tán điện năng dòng điện áp cực đại của sấm sét. Hoặc sau đó dòng điện cực đại này sẽ được phân tán dưới lòng đất.

Nguyên lý làm việc bộ chống sét SPD

Hầu hết, các bộ chống sét lan truyền hay Aptomat chống sét lan truyền sẽ được đấu song song với nguồn điện cung cấp chính cho tủ điện hay hộ gia đình. Tức là, đường dây L-N sẽ được tách thành hai nhánh.

Nhánh đầu sẽ được nối trực tiếp đến nguồn điện tổng để cung cấp điện năng. Còn đến nhánh thứ hai sẽ được nối trực tiếp vào bộ chống sét SPD. Át chống sét này sau đó sẽ được nối thêm một cọc tiếp địa. Và cọc tiếp địa này sẽ cắm trực tiếp sâu xuống đất.

Vậy một mạch điện kín đã được hình thành. Dòng điện sét cực đại sẽ được truyền từ đường dây, qua bộ SPD và cuối cùng nối xuống đất.

Điều này có nghĩa là dòng điện cực đại này đã được phân tán điện năng nhờ cọc tiếp địa làm vật dẫn. Và tiêu tán toàn bộ điện năng đó vào trong đất.

Tại sao, dựa vào nguyên tắc chiều dòng điện chảy trong mạch. Khi có dòng điện lớn/cực đại chạy trong mạng lưới nó không chạy đến các thiết bị điện khác mà chỉ chạy qua mỗi bộ chống sét lan truyền SPD?

Có phải rằng, bạn đã được dạy ở các cấp bậc học phổ thông cho đến đại học. Định luật cơ bản nhất đối với lĩnh vực điện tử đó là định luật Ohm. Đây là định luật mô tả sự tương quan giữa I, U và R. Hay giữa cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở.

I = U/R

Ngoài ra tính chất đặt trưng của dòng điện trong mạch sẽ như sau:

• Dòng điện sẽ di chuyển từ cực dương sang cực âm. Hay xu hướng dòng điện di chuyển sẽ từ mức cao sang mức thấp.
• Dòng điện chạy trong mạch sẽ ưu tiên các vật dẫn có độ dẫn điện thấp nhất (điện trở nhỏ nhất).

Mối liên hệ giữa cấu tạo của bộ chống sét và mối liên quan dòng điện với điện trở sẽ bắt nguồn từ đây. Có phải rằng, điện trở tuyến tính được ứng dụng vô bộ chống sét. Đồng thời điện trở tuyến tính có một đặc tính rất đặc trưng như mình đã giải thích trên phần cấu tạo.

Vậy, khi bình thường có dòng điện áp định mức. Hiển đơn giản là dòng điện áp hộ gia đình 220V. Còn trong công nghiệp, đối với nguồn 1 pha là 220V và 3 pha 380V.

Lúc này, vì dòng điện áp định mức quá đỗi bình thường. Cho nên mặc định giá trị điện trở phi tuyến có giá trị rất lớn. Nó khiến cho dòng điện trong mạch không chạy qua bộ chống sét SPD. Vì thế mà, dòng điện này chỉ có thể di truyển trong các mạng lưới dân dụng.

Tuy nhiên, khi mà có nguồn dòng điện áp trở nên cực đại (Sấm sét, sự tăng áp đột ngột….). Thì khi dòng điện áp cực đại, chạy trong mạch này nó sẽ không chạy thẳng trực tiếp đến các thiết bị điện khác.

Mà nó sẻ rẽ sang và di chuyển toàn bộ dòng điện áp cực đại này đến bộ chống sét SPD. Bởi vì, khi có dòng cực đại dẫn đến giá trị điện trở tuyến tính sẽ nhỏ lại và tiến dần về 0. Mặt khác, dòng điện thì lại bị hấp dẫn bởi những vật liệu có độ dẫn điện thấp.

Cho nên, dòng điện áp cực đại này sẽ chỉ chạy thẳng qua bộ SPD. Và cuối cùng sẽ nó sẽ được truyền xuống mặt đất để triệt tiêu điện năng.

Tóm lại, bản chất vấn đề là nó nằm ở điện trở tuyến tính. Thêm vào đó là mối tương quan của dòng điện và điện trở. Thế nên, việc hiểu về nguyên lý làm việc của bộ chống sét sẽ đơn giản hơn rất nhiều. Khi bạn đã hiểu rõ được bản chất vấn đề.

Bộ chống sét lan truyền 1 pha Seneca

Hiện nay, có rất nhiều bộ được dùng để chống sét lan truyền cho các khu vực 1, 2 và 3. Do đó có rất nhiều bộ chống dòng điện cực đại được sử dụng nhiều và lắp đặt trực tiếp trong tủ điện.

Nhằm mục đích để bảo vệ các thiết bị điện khỏi sấm sét, sự tăng áp đột ngột…Chính vì vậy dưới đây sẽ là một số phương pháp được ứng dụng trong việc bảo vệ hệ thống điện công ty, nhà máy. Hay thậm chí cho khu vực hộ gia đình.

Bộ chống sét lan truyền 1 pha của Seneca là thiết bị chuyên dùng để lắp đặt trong khu vực loại 2 và loại 3. Đây là bộ át chống sét được dùng để bảo vệ mạng lưới điện của nguồn điện xoay chiều (AC). Và hiển nhiên, nó không phù hợp cho dòng điện một chiều DC.

Thiết bị sẽ được lắp đặt ngay giữa nguồn điện từ cột điện/trạm điện đến nguồn điện tổng. Như thế thiết bị sẽ bảo vệ được mọi thiết bị dân dụng hay trong tủ điện một cách an toàn hơn.

Bên cạnh đó, thiết bị ngoài việc dùng để chống sét. Còn dùng để để phòng tránh cho hai trường hợp như:

• Hiện tượng sét lan truyền. Tức là dòng điện sét được lan truyền bằng sợ dây dẫn điện. Hoặc từ mặt đất đến các thiết bị điện.
• Chống lại các dòng xung quá đo nguyên do từ sấm sét. Chủ yếu dùng để bảo vệ các loại tín hiệu Analog.

Mặt khác, một điều lưu ý cần quan tâm đến là việc nối cọc tiếp địa chống sét. Thiết bị này sẽ dùng để nối trực tiếp tới cọc tiếp địa. Thế nên, việc hiểu biết lắp đặt cọc tiếp địa này sẽ vô cùng quan trọng. Và nó cũng có sự liên hệ mật thiết với bộ chống sét. Từ đó nó sẽ tăng sự hiểu quả hơn trong hệ thống chống sét.

Thông số kỹ thuật thiết bị chông sét Seneca

Dùng lắp đặt trong khu vực 2.

Điện áp định mức 240Vac

Điện áp  tối đa: 335 Vac L-N/ 260Vac N-PE     

Điện áp tối đa dùng để bảo vệ hệ thống: 1,5 KV (L-N/L-PE/N-PE).

Dòng điện xả In (8/20 us): 20kV (L-N/L-PE/N-PE).

Dòng điện xả tối đa Imax (8/20 us): 40kV (L-N/L-PE/N-PE). Nếu khi dòng điện áp quá 40kV thì sẽ gây hư hỏng bộ chống sét.

Thời gian phản hồi tA: 25 ns (L-N) / 100 ns (N-PE).

Cách đấu thiết bị chống sét lan truyền

Đối với thiết bị chống sét lan truyền Seneca sẽ có 4 chân. Sẽ gồm có chân L- N, dùng để nối song song với nguồn điện 1 pha. Còn hai chân còn lại, được dùng để nối với dây PE và cọc tiếp địa chống sét.

Việc đấu nối dây này sẽ tiến hành khá là đơn giản. Và bạn nên nhớ rằng, hầu như mọi bộ chống sét thường hay đấu song song với nguồn điện. Không dùng để đấu nối tiếp.

Ưu và nhược điểm bộ chống sét lan truyền

Về ưu điểm

Có thể chịu được dòng điệp áp lên đến 40.000V theo tiêu chuẩn IEC.

Vừa dùng để cắt xét và lọc xung cao tần có nguyên nhân từ sấm sét.

Phù hợp dùng để phòng chống được dòng điện áp trực tiếp hoặc gián tiếp.

Thích hợp lắt đặt trực tiếp trên Din Rail trong tủ điện.

Thiết bị được thiết kế thêm phần đèn báo hiệu. Đèn xanh dùng để báo hiệu vẫn đang còn hoạt động. Đèn đỏ báo hiệu bộ đã bị hư.

Về nhược điểm

Không dùng cho nguồn điện 3 pha và dòng điện một chiều.

Không thể lắp đặt tại vị trí khu vực loại 1 và 3.

Mua bộ thiết bị chống sét lan truyền 1 pha ở đâu?

Việc sử dụng các bộ chống sét lan truyền 1 pha ngay tại trong hệ thống mạng lưới nhà. Hay thậm chí ngay tại các khu vực điện lưới nguồn 1 pha trong tủ điện. Để dùng bảo vệ hầu hết toàn bộ mọi thiết bị điện. Vì thế giảm rủi ro cũng như kinh phí nếu chẳng nay toàn bị thiết bị bị hư hại.

Ngoài ra, thiết bị đến từ hãng SENECA được công ty Hưng Phát chúng mình trở thành đại diện chính. Đồng thời cũng là nhà phân phối duy nhất ở Việt Nam. Ngoài ra còn có các hãng Georgin, Dinal, Termotech, Comac Col.

Chính vì vậy để có thể được tư vấn cũng như hỗ trợ lắp đặt. Đồng thời tư vấn thêm nhiều giải pháp liên quan đến cảm biến đo mức – báo mức. Hoặc đồng hồ đo lưu lượng, đồng hồ áp suất… Và cùng với bộ chuyển đổi tín hiệu. Các bạn hãy liên hệ thông tin bên dưới để mình hỗ trợ thêm nhé!

Bài viết tham khảo: Thế nào là bộ chống sét tín hiệu Analog? | Ứng dụng của bộ chống sét tín hiệu 4-20mA

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của mình. Chúc các bạn một ngày tốt lành.

Consulting Solutions Engineer

Nguyễn Thành Đạt
SĐT: 034.296.2396
Email: thanhdat@huphaco.vn
Web: thietbidoluong.info