How to choose surge protection devices

Chọn thiết bị chống sét như thế nào để có hiệu quả ?

• Chọn thiết bị chống sét như thế nào ?
• Chọn thiết bị chống sét theo khả năng cắt và điện áp Up
• Chọn thiết bị chống sét phối hợp

Thiết bị chống sét theo tiếng Anh gọi là Surge Protection Device - viết tắc SPD, đây là thiết bị chống quá áp hay triệt xung điện áp lan truyền trên mạch điện. Các xung điện quá áp đột biến phát sinh từ một số nguồn sẽ làm hư hỏng các linh kiện điện tử nhạy cảm, các linh kiện rất dễ bị tổn thương do sự quá điện áp gây ra.

Để hạn chế sự tổn thất này thì phải có các sản phẩm đáp ứng lắp đặt cùng mạch điện để làm giảm thấp sự quá áp đó.

Vậy làm sao để chọn SPD phù hợp với mỗi mạch điện khác nhau và chúng phát huy hiệu quả như kỳ vong ?

Trong thực tế thường có tình trạng :

• Với người bán, họ cố gắng bán được những sản phẩm chất lượng càng cao và đắt tiền để thu được nhiều lợi nhuận.
• Với người mua đi bán lại, họ muốn mua những thứ càng rẻ càng tốt để dễ bán kiếm lời hơn.
• Với người sử dụng có thể họ tìm chọn những hàng có giá thấp để tiết kiệm chi phí, hoặc có thể chọn những hàng có giá trị thật cao mong được an toàn nhất . . .

Như vậy thì có hợp lý không, tài sản của họ có được bảo vệ tốt nhất chưa ?

Câu trả lời là chưa hẳn đã được. Nếu chúng ta chọn sai SPD, lắp đặt sai vị trí, số lượng không hợp lý .v.v. thì không chỉ lãng phí tiền của đầu tư mà điều quan trọng nhất là mất tác dụng bảo vệ, không đảm bảo an toàn cho tài sản và con người.

Vậy để chọn thiết bị nào đạt hiệu quả nhất thì cần phải lưu ý các vấn đề :

• Xác định chủ trương có nên đầu tư lắp SPD không ?

Điều đầu tiên chúng ta cần phải xác định rằng: tất cả các thiết bị sử dụng điện đều có khả năng hư hỏng do tác động đánh trực tiếp hoặc gián tiếp cho nên cần phải bảo vệ. Nhưng cần bảo vệ cho đối tượng nào ? có giá trị cao không ? giá trị vô hình (dữ liệu, chương trình…) chứa bên trong quan trọng như thế nào? Nếu thiết bị ngưng hoạt động thì thiệt hại ra sao ? .v.v. rất nhiều vấn đề mà chúng ta cần phải đặt ra để xác định tầm quan trọng của tài sản và quyết định có nên đầu tư hay không.

Các bo mạch điện tử bị cháy do xung quá đột biến gây ra

• Tìm hiểu về thương hiệu & xuất xứ của sản phẩm

Thương hiệu hay nhãn hiệu, nước sản xuất là một trong yếu tố quan trọng mà chúng ta nên xét tới. Với những nhà sản xuất chuyên nghiệp và lâu năm, sản phẩm của họ được nghiên cứu, sản xuất, thử nghiệm và kiểm tra bởi những quy trình chặt chẽ thì chắc chắn là tốt hơn.

Chúng ta có thể tìm hiểu nhà sản xuất qua các phương tiện được đăng tải công khai, xem họ có chuyên nghiệp trong ngành hay không, kinh nghiệm, quy mô . . . để tự đánh giá.

Trên thế giới cũng có nhiều công ty hoặc tập đoàn rất lớn với hoạt động đa ngành nghề mà trong đó cũng có những sản phẩm thuộc về bảo vệ, tuy nhiên có thể những sản phẩm đó chỉ là phụ trợ cho sản phẩm chính khác, họ không tự nghiên cứu và sản xuất mà chỉ mua lại từ các nhà sản xuất khác (theo dạng OEM) rồi đưa nhãn hiệu của mình vào đó.

Trong các trường hợp này thì sản phẩm thường khó đạt chất lượng tốt nhất. Nước sản xuất hoặc nơi sản xuất cũng vậy, vì con người, quy trình sản xuất và các tiêu chuẩn về quản lý chất lượng sản phẩm ở mỗi nơi mỗi khác, ở các nước có nền kinh tế & khoa họa kỹ thuật phát triển thì độ tin cậy chắc chắn là cao hơn.

Chúng ta cũng phải tự đánh giá về sự uy tín để chọn lựa sản phẩm phù hợp.

• Tìm hiểu về nhà cung cấp & người tư vấn uy tín:

Nhà cung cấp các sản phẩm và dịch vụ nói chung và SPD nói riêng cũng rất quan trọng. Uy tín và chất lượng cung ứng dịch vụ của họ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả đầu tư của chúng ta. Với những nhà cung ứng chuyên nghiệp, hiểu biết chuyên sâu về lĩnh vực này sẽ giúp cho chúng ta giảm thiểu tối đa các rủi ro.

Chúng ta nên chọn các nhà cung ứng có kinh nghiệm lâu năm, có đội ngũ kỹ thuật tư vấn tốt . . . là đại diện nhập khẩu và phân phối cho các nhà sản xuất thì càng tốt hơn nữa.

Phòng kỹ thuật của ThyAn chúng tôi xin giới thiệu một số lưu ý để chọn lựa SPD phù hợp.

I. CÁCH CHỌN SPD CHO NGUỒN ĐIỆN AC

Hiện nay các SPD là quá nhiều, nào là cắt, cắt lọc, dạng module din-ray, dạng tủ, rồi lọc mắc nối tiếp, mắc song song, khả năng cắt, type 1, type 2 .v.v. rất nhiều loại. Làm sao để chọn các SPD phù hợp ?

Các hệ thống cần bảo vệ đều có những đặc điểm riêng, cần chọn thiết bị không chỉ phù hợp các đặc điểm riêng đó mà còn phải đáp ứng các nguyên tắc chung theo tiêu chuẩn. Sau đây một số tiêu chí chung để ta chọn sản phẩm.

I.1. Chọn SPD theo tiêu chuẩn phù hợp

Yêu cầu chung là các SPD và lắp đặt phải đáp ứng các các tiêu chuẩn quốc tế (như IEC 61643) và các tiêu chuẩn quốc gia như EN 61643-11 /EU, NF EN 61643 /Pháp; UL/Mỹ, UNE /TBNha, TCVN 9385 /VN .v.v.

I.2. Chọn SPD theo đặc điểm của hệ thống điện

Cần xác định các đặc điểm của hệ thống điện AC và chọn SPD phù hợp.

• Xác định loại mạng điện : TT, TN, IT . . . các TBCS thường ghi rõ áp dụng cho mạng điện nào.
• Số pha và số dây cần bảo vệ phù hợp.
• Điện áp định mức của hệ thống để chọn loại tương đương (Un_SPD >= Un_ht).
• Xác định cường độ dòng điện lớn nhất theo tải tiêu thụ, điều này liên quan đến các cuộn lọc phối hợp (Imax_SPD >= I_tải).
• Tình trạng điện áp của hệ thống ổn định hay không, khả năng quá áp tạm thời lớn nhất là bao nhiêu, từ đó chọn ra các TBCS có khả chịu quá áp liên tục (Uc_SPD >=Uc_ht). Mặc khác cũng tính đến quá áp tạm thời của hệ thống (do lỗi mạng điện, mất trung tính, hoạt động của máy có công suất lớn …) để chọn ( Ut_SPD >= Ut_ht).

Lưu ý rằng nhà sản xuất đã đưa ra các thông số về môi trường lắp đặt cho mỗi thiết bị, SPD có thể bị hư hỏng nếu sử dụng không phù hợp với các điều kiện đó. Trong trường hợp này SPD sẽ không được bảo hành, nhà sản xuất hoặc nhà phân phối sẽ không chịu trách nhiệm về các hậu quả liên quan do sự cố này gây ra.

I.3. Chọn SPD theo vùng bảo vệ

Trên cơ sở tác động mà người ta chia ra các khu vực (hay vùng) cần bảo vệ (Lightning Protection Zones -LPZ) như sau:

• LPZ 0 - Vùng bên ngoài công trình, chịu toàn bộ tác động trực tiếp và trường điện từ.

• LPZ 1 - Vùng tiếp giáp với bên bên ngoài nhưng có che chắn, chịu tác động một phần và trường điện từ.

• LPZ 2-n - Vùng bên trong của công trình có nhiều lớp che chắn, chịu tác động ít hơn và trường điện từ.

Theo IEC 62305, đối với mỗi vùng khác nhau thì những thiệt hại có thể gây ra là khác nhau, do đó thiết bị phải được bảo vệ theo các nguy cơ này. Các SPD được lắp đặt ở các vị trí chuyển tiếp giữa các vùng và chúng nên được phối hợp với nhau để có khả năng chịu được dòng lớn, cho điện áp dư thấp đảm bảo an toàn cho tải.

Vi dụ, chúng ta thường phải lắp bảo vệ cho nguồn điện AC:

• Sau LPZ 0 là tủ điện từ trạm hạ áp hoặc điện lưới đi vào,
• Sau LPZ 1 là tủ điện tổng của khu vực (xưởng, nhà văn phòng),
• Sau LPZ 2-n là tủ điện nhánh khu vực nhỏ hơn như phòng, phân xưởng.

I.4. Chọn SPD theo phân loại TYPE

Từ các vùng trên mà tiêu chuẩn cũng đã quy định các loại SPD tương ứng là Type 1, Type 2 và Type 3. Ứng với mỗi Type thì phải đảm bảo các tiêu chí kỹ thuật nhất định, trong đó quan trọng nhất là quy định khả năng chịu được dòng trực tiếp, chịu được ảnh hưởng thứ cấp hay quá áp lan truyền là như thế nào.

Loại Type đã được nhà sản xuất nêu ra trong dữ liệu thông số kỹ thuật của SPD, chúng ta cần phải lưu ý tiêu chí này.

Các Type của SPD mà ta cần chọn ứng với các trường hợp:

• TYPE 1 : Lắp ở tủ điện đầu tiên của hệ thống điện từ ngoài trời đi vào, hoặc có cột thu lôi ở bên trên công trình. Các SPD này sẽ chịu được dòng xung trực tiếp với dạng sóng 10/350µs.

• TYPE 2 : Lắp ở tủ điện chính hoặc nhánh mà nơi đó ít có khả năng bị đánh trực tiếp, ở trên công trình không bố trí kim thu sét ese. SPD sẽ triệt tiêu các xung điện áp lan truyền dạng sóng 8/20µs.

• TYPE 3 : Ở các tủ điện nhánh nhỏ hơn nằm sâu bên trong nhà. Các SPD này sẽ triệt tiêu các xung điện áp dạng sóng 8/20us và 1,2/50us lan truyền với cường độ thấp, cho ra mức điện áp còn lại rất thấp.

Phối hợp các SPD có Type khác nhau tiêu chuẩn IEC

Video mô phỏng sử dụng SPD có Type khác nhau

Như vậy, chúng ta cần phải biết rõ về công trình có trang bị được bảo vệ bằng cột thu lôi không, hệ thống điện cụ thể như thế nào, các thiết bị cần bảo vệ nằm ở đâu trên hệ thống để từ đó bố trí các SPD ở đâu và chúng phải thuộc Type nào ?

Nếu chọn sai type thì có thể sẽ lãng phí, vừa không có tác dụng bảo vệ hoặc chúng sẽ bị hư hỏng do không phù hợp với dòng xung điện.

Nếu chọn SPD bảo vệ đầu nguồn có khả năng cắt rất lớn (>100kA xung 8/20us) mà không chịu chịu được dạng xung 10/350us, khi có tia điện đánh vào kim chống sét ở trên hoặc đường dây thì không chỉ bản thân nó bị phá hủy mà các thiết bị cần bảo vệ phía sau cũng bị hư hỏng.

Các thông số kỹ thuật của thiết bị

 

Công nghệ VG

 

Mạng điện TT, IT, TN, TN-C, TN-S là gì

 

Hướng dẫn lắp đặt thiết bị cho các tủ điện

 

>>> Xem tiếp

• Chọn thiết bị chống sét theo khả năng cắt và điện áp Up
• Chọn thiết bị chống sét phối hợp