Hiểu về nguyên lý cát lọc xung sét – SPD-Surge Protection Divices

Thiết bị cắt lọc sét – SPD ( Surge Protection Devices ) đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống điện khỏi các tác động nguy hại của sét đánh và các xung điện áp quá cao đột ngột. Bằng cách dẫn hoặc phân phối năng lượng của các xung này xuống đất, SPD giúp cho các thiết bị điện trong hệ thống hoạt động an toàn và ổn định.

Thiết bị chống sét lan truyền (SPD), còn được gọi là Thiết bị chống xung điện áp (Surge Protection Device), được thiết kế để:

• Giới hạn các mức điện áp quá cao đột ngột (Transient over-voltages) – tức là các xung sét: Bằng cách dẫn các xung dòng điện này xuống đất, SPD giúp giảm thiểu biên độ của điện áp quá cao xuống mức an toàn cho hệ thống điện, các thiết bị đóng cắt và bảng điều khiển.
• Loại bỏ điện áp quá cao: SPD loại bỏ các điện áp quá cao ở cả hai dạng:
  • Chế độ chung (Common mode): Giữa pha và đất hoặc trung tính và đất.
  • Chế độ vi sai (Differential mode): Giữa pha và trung tính.

Khi xảy ra sự cố điện áp quá cao vượt quá ngưỡng hoạt động, SPD sẽ:

• Dẫn dòng điện xuống đất: Ở chế độ chung, SPD sẽ dẫn toàn bộ năng lượng của xung sét xuống đất để bảo vệ hệ thống.
• Phân phối năng lượng đến các dây dẫn khác: Ở chế độ vi sai, SPD sẽ phân phối năng lượng của xung sét đến các dây dẫn có điện khác trong hệ thống để giảm thiểu tác động lên từng thiết bị.

Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) có các thông số kỹ thuật quan trọng cần lưu ý để lựa chọn phù hợp cho hệ thống điện:

• Uc: Điện áp hoạt động liên tục tối đa (Maximum continuous operating voltage): Đây là điện áp mà SPD bắt đầu hoạt động. Giá trị này được chọn theo điện áp hoạt động định mức của hệ thống, Uc phải lớn hơn Un (điện áp danh định của mạng) ít nhất 10%.
• Up: Mức điện áp bảo vệ (ở dòng điện In): Đây là điện áp tối đa giữa các đầu cực của SPD khi thiết bị hoạt động. Điện áp này đạt được khi dòng điện chạy qua SPD bằng In (dòng điện danh định – được đánh dấu màu cam: phạm vi hoạt động an toàn của SPD). Up phải thấp hơn khả năng chịu đựng điện áp quá mức (Uimp) của các thiết bị và phụ tải mà SPD cần bảo vệ. Trong trường hợp sét đánh, điện áp giữa các đầu cực của SPD thường thấp hơn Up.
• Iimp: Dòng xung sét (Impulse current): Đây là giá trị đỉnh của dòng điện có dạng sóng 10/350μs mà SPD có thể chịu được 5 lần với biên độ tăng dần từ 10% lên 100%.
• Imax: Dòng xả tối đa (Maximum discharge current): Đây là giá trị đỉnh của dòng điện có dạng sóng 8/20μs mà SPD có thể xả một lần.
• In: Dòng xả danh định (Nominal discharge current): Đây là giá trị đỉnh của dòng điện có dạng sóng 8/20μs mà SPD có thể xả 15 lần.

Tóm tắt:

• Lựa chọn SPD cần dựa trên các thông số kỹ thuật phù hợp với hệ thống điện, đặc biệt là điện áp hoạt động và khả năng chịu đựng của các thiết bị được bảo vệ.
• Giá trị Up (mức điện áp bảo vệ) cần thấp hơn khả năng chịu đựng điện áp quá mức của thiết bị.
• SPD hoạt động trong phạm vi an toàn khi dòng điện chạy qua thiết bị bằng In (dòng điện danh định).
• Các thông số Iimp, Imax và In cho biết khả năng chịu đựng và xả dòng xung sét của SPD.