Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) lắp trên tủ điện phụ thuộc vào một hệ thống điện được đấu nối đẳng thế chính xác và kết nối ngắn, trở kháng thấp tới dây dẫn bảo vệ (PE) hoặc điểm tiếp địa thiết bị theo quy định của nhà sản xuất. Giải pháp thông thường không phải là bỏ qua thanh tiếp địa của tủ điện và chạy một dây dẫn cách ly tới một cọc tiếp địa riêng biệt. Một điện cực không được đấu nối đẳng thế, kết nối trung tính với đất trái phép, hoặc kết nối SPD quá dài có thể tạo ra các mối nguy hiểm về điện và làm giảm khả năng bảo vệ.
Khi thiết bị chống sét lan truyền có vẻ không hiệu quả, hãy kiểm tra toàn bộ đường dẫn bảo vệ: tiếp địa hệ thống, đấu nối đẳng thế, chiều dài kết nối, các chế độ bảo vệ, tình trạng thiết bị và sự phối hợp. Chỉ riêng cửa sổ trạng thái màu xanh lá cây không thể xác nhận được cả sáu yếu tố này.
Những điểm chính
- Kết nối SPD với đầu nối PE/tiếp địa thiết bị đã được phê duyệt, thanh tiếp địa được đấu nối đẳng thế, hoặc điểm đấu nối đẳng thế khác được hướng dẫn sản phẩm và quy chuẩn áp dụng cho phép một cách rõ ràng.
- Không bao giờ kết nối SPD với một cọc tiếp địa riêng biệt, cách ly mà không được tích hợp với hệ thống điện cực tiếp địa và hệ thống đấu nối đẳng thế của tòa nhà.
- Rút ngắn toàn bộ đường dẫn kết nối SPD, bao gồm đường dây, bất kỳ thiết bị ngắt hoặc thiết bị dự phòng bắt buộc nào, và PE—không chỉ đơn thuần là khoảng cách từ tủ điện đến đất.
- Giữ riêng biệt dây trung tính và dây tiếp đất thiết bị trong các tủ điện phụ nơi các quy tắc hệ thống và lắp đặt hiện hành yêu cầu sự tách biệt.
- Điện trở đất, tính liên tục, hiệu suất dòng sự cố và trở kháng xung tần số cao là các phép đo khác nhau; không một con số điện trở đất đơn lẻ nào chứng minh được việc lắp đặt SPD là hiệu quả.
- Việc mở thiết bị đang mang điện, thay đổi dây dẫn liên kết, thêm điện cực, hoặc sửa chữa các kết nối dịch vụ và tủ điện phụ đòi hỏi phải có thợ điện đủ trình độ.
Thiết bị chống sét lan truyền cho tủ điện thực sự làm gì
Một SPD giới hạn điện áp quá độ giữa các dây dẫn được kết nối với các chế độ bảo vệ đã công bố của nó. Tùy thuộc vào thiết kế và hệ thống điện, các chế độ đó có thể bao gồm dây pha-trung tính, dây pha-PE, trung tính-PE, hoặc dây pha-dây pha.
Trong quá trình xảy ra xung điện, thiết bị cung cấp một đường dẫn dòng điện tạm thời có kiểm soát và giới hạn chênh lệch điện áp xuất hiện giữa các dây dẫn được bảo vệ. Thiết bị không hấp thụ mọi sự kiện sét đánh, không ngăn chặn vĩnh viễn mọi tình trạng quá áp, hoặc không truyền mọi xung điện trực tiếp xuống đất thông qua một dây dẫn chuyên dụng.
Mục tiêu kỹ thuật hữu ích là liên kết đẳng thế: duy trì các dây dẫn liên quan, khung thiết bị và các giao diện được bảo vệ ở mức điện thế tương đương nhau trong quá trình quá độ. Hệ thống điện cực tiếp địa đóng góp vào toàn bộ hệ thống lắp đặt, nhưng đường dẫn liên kết tại chỗ và trở kháng kết nối ảnh hưởng mạnh mẽ đến điện áp xuất hiện tại thiết bị được bảo vệ.
Để biết về thuật ngữ và cách vận hành thiết bị, hãy xem thiết bị chống sét lan truyền là gì.
Huyền thoại nguy hiểm về tiếp địa: “Dẫn SPD trực tiếp đến cọc tiếp địa riêng của nó”
Một SPD thường tham chiếu đến hệ thống tiếp địa bảo vệ hiện có và được liên kết đúng cách của hệ thống điện. Tài liệu của nhà sản xuất xác định điểm đấu nối chính xác được cho phép.
Hướng dẫn lắp đặt SPD của Schneider Electric cảnh báo rõ ràng về việc không kết nối thiết bị với một tiếp địa cách ly riêng biệt và mô tả việc liên kết hệ thống điện cực tiếp địa dịch vụ với các điện cực và thành phần dẫn điện khác của tòa nhà.
Sự khác biệt rất đơn giản:
| Sắp xếp đề xuất | Đánh giá kỹ thuật | Hành động phù hợp |
|---|---|---|
| SPD PE được kết nối bằng một dây dẫn ngắn đã được phê duyệt vào thanh tiếp địa đã liên kết của tủ điện | Thông thường đây là cách sắp xếp dự kiến khi hướng dẫn sản phẩm, cấu trúc liên kết hệ thống và quy chuẩn cho phép. | Xác minh tính liên tục, đường đi của dây dẫn, các đầu nối và yêu cầu của nhà sản xuất. |
| SPD được kết nối với một cọc tiếp địa độc lập mà không có kết nối đẳng thế với hệ thống tiếp địa của tòa nhà | Nguy hiểm: các điểm tham chiếu riêng biệt có thể tạo ra các mức điện áp khác nhau trong quá trình xảy ra sự cố hoặc xung điện. | Không được sử dụng; hãy để thợ điện có chuyên môn đánh giá sự tuân thủ về liên kết đẳng thế và tiếp địa. |
| Điện cực bổ sung được tích hợp vào hệ thống điện cực tiếp địa của tòa nhà | Có thể phù hợp khi được thiết kế và liên kết đẳng thế theo các quy định tại địa phương. | Hãy coi đây là một dự án tiếp địa cho toàn bộ hệ thống lắp đặt, không phải là sự thay thế cho kết nối PE được chỉ định của SPD. |
| SPD được kết nối với một đường ống kim loại ngẫu nhiên, bề mặt tủ điện hoặc thành phần kết cấu | Không an toàn trừ khi điểm đó được xác minh là một đầu nối đã được phê duyệt, liên tục và được liên kết đúng cách. | Sử dụng điểm tiếp địa do nhà sản xuất chỉ định hoặc một phương án thay thế tuân thủ đã được xác minh. |
| Dây trung tính của SPD được kết nối với PE trong một tủ điện phụ phía sau | Có thể vi phạm yêu cầu tách biệt dây trung tính-đất và tạo ra các đường dẫn dòng điện không mong muốn. | Không được thêm hoặc di chuyển mối nối trung tính-đất; hãy để chuyên gia xem xét cấu trúc liên kết. |
Việc có nhiều điện cực không phải là sai về bản chất. Vấn đề nằm ở các điện cực không được liên kết và được tham chiếu riêng biệt. Một hệ thống điện cực tiếp địa được thiết kế đúng cách có thể bao gồm nhiều điện cực được kết nối với nhau trong khi vẫn duy trì tham chiếu liên kết chung theo yêu cầu.
SPD có cần dây tiếp địa chuyên dụng không?
Nó cần kết nối tiếp địa hoặc liên kết đẳng thế theo quy định của nhà sản xuất. Một số thiết bị có dây dẫn hoặc đầu nối PE chuyên dụng; các thiết bị khác kết nối thông qua hệ thống tủ điện tích hợp đã được phê duyệt.
“Chuyên dụng” mô tả kết nối dự kiến của thiết bị—không phải là sự cho phép bỏ qua hệ thống liên kết bảo vệ của tòa nhà, lắp đặt cọc tiếp địa độc lập hoặc tạo ra một liên kết trung tính-tiếp địa riêng biệt.
Tại sao chiều dài dây dẫn có thể làm tăng điện áp dư (let-through voltage)
Mức bảo vệ điện áp được công bố của SPD được thiết lập tại thiết bị trong các điều kiện thử nghiệm xác định. Điện áp thực tế tại thiết bị được bảo vệ có thể cao hơn do dòng điện xung qua các dây dẫn kết nối tạo ra sụt áp bổ sung.
Mối quan hệ chi phối là:
Điện áp quá độ bổ sung ≈ độ tự cảm của dây dẫn × tốc độ thay đổi của dòng điện xung
ΔU ≈ L × di/dtĐây là mối quan hệ mang tính khái niệm, không phải là dự đoán phổ quát. Hình học dây dẫn thực tế, dạng sóng xung, sự phân bố dòng điện, ghép nối, chế độ kết nối và bố trí lắp đặt sẽ quyết định kết quả.
Schneider Electric giải thích rằng các kết nối SPD dài hơn sẽ làm tăng sụt áp cảm ứng và khuyến nghị nên đi dây ngắn nhất có thể mà không cần các đoạn uốn cong không cần thiết. Câu hỏi thường gặp về kỹ thuật SPD của DEHN thảo luận về tiêu chí tổng chiều dài đường dẫn kết nối 0,5 m trong một bối cảnh cấp độ bảo vệ cụ thể. Giá trị đó phải được hiểu cùng với hướng dẫn sản phẩm, khung lắp đặt, thiết kế hệ thống và khả năng chịu đựng của thiết bị được bảo vệ tương ứng—chứ không phải là giới hạn pháp lý phổ quát cho mọi SPD trên toàn thế giới.
Đo lường toàn bộ đường dẫn kết nối
Tuyến đường quan trọng là đường dẫn giữa các dây dẫn được bảo vệ, SPD, bất kỳ thiết bị ngắt kết nối hoặc bảo vệ dự phòng bên ngoài nào được yêu cầu và đầu nối PE đã được phê duyệt.
Đường dây hoặc thanh cái được bảo vệ → thiết bị dự phòng bắt buộc → SPD → đầu nối PE đã liên kếtChỉ riêng một dây tiếp địa ngắn không thể bù đắp cho một dây pha dài. Ngược lại, một dây dẫn điện cực tiếp địa của tòa nhà dài không tự động có nghĩa là SPD của tủ điện phải bỏ qua thanh tiếp địa được liên kết tại chỗ của nó.
Các cải tiến bố trí thực tế bao gồm việc đặt SPD gần thanh cái được bảo vệ và đầu nối PE phù hợp, tránh các vòng lặp không cần thiết, tuân thủ các phương pháp đi dây đã được phê duyệt và chọn thiết bị tương thích với tủ điện khi có sẵn. Kích thước dây dẫn, lực siết đầu nối, bảo vệ cơ học, việc sử dụng ống luồn dây và khoảng cách phải tuân theo quy định của nhà sản xuất và các quy tắc lắp đặt tại địa phương. Không có lệnh cấm phổ quát nào đối với ống luồn dây kim loại và không có quy tắc phân cách 12 inch áp dụng chung cho tất cả các dây dẫn SPD.
Để biết quy trình lắp đặt và đi dây dẫn hoàn chỉnh, hãy xem hướng dẫn lắp đặt và đi dây SPD.
Tủ điện chính so với Tủ điện phụ: Nơi đấu nối dây trung tính và dây tiếp địa
Mối quan hệ được phép giữa dây trung tính và dây dẫn bảo vệ phụ thuộc vào sơ đồ cấp nguồn, thiết bị dịch vụ, cấu trúc liên kết tiếp địa và quy định tại địa phương.
Trong nhiều hệ thống lắp đặt tại Bắc Mỹ, kết nối liên kết chính diễn ra tại thiết bị dịch vụ hoặc một vị trí khác được các quy tắc hiện hành cho phép rõ ràng. Các tủ điện phụ ở phía sau thường duy trì các thanh trung tính cách điện và các thanh tiếp địa thiết bị được liên kết riêng biệt.
SPD được lắp đặt tại tủ điện phụ không được sử dụng để tạo thêm liên kết giữa dây trung tính và dây tiếp địa. Hãy tuân theo sơ đồ đấu dây của thiết bị và xác định dây dẫn nào tương ứng với các chế độ bảo vệ đã công bố. Một thiết bị có thể chứa chế độ bảo vệ N-to-PE mà không cho phép thực hiện cầu nối trung tính-tiếp địa bên ngoài vĩnh viễn.
Đối với các hệ thống lắp đặt dựa trên tiêu chuẩn IEC, kết nối chính xác cũng phụ thuộc vào sơ đồ tiếp địa:
| Bố trí hệ thống | Ảnh hưởng của việc nối đất SPD | Những nội dung cần xác minh |
|---|---|---|
| TN-S | Dây trung tính và PE là các dây dẫn riêng biệt tại vị trí lắp đặt SPD. | Các chế độ bảo vệ chính xác, tính liên tục của PE và không có kết nối N-PE trái phép. |
| TN-C-S | Dây dẫn PEN kết hợp tồn tại ở phía nguồn, với điểm phân tách tại vị trí được thiết kế. | Phía lắp đặt chính xác của điểm phân tách PEN và sự tuân thủ theo bố trí mạng lưới thực tế. |
| TT | Hệ thống lắp đặt sử dụng bố trí điện cực đất riêng như một phần của hệ thống bảo vệ được thiết kế. | Cấu hình SPD phù hợp, đặc tính N-PE, phối hợp thiết bị dòng điện dư và các quy tắc lắp đặt áp dụng. |
| IT, không nối đất, hoặc nối đất qua điện trở | Đặc tính dây pha-đất và các điều kiện sự cố khác biệt so với các hệ thống nối đất trực tiếp. | Sự phù hợp của SPD được công bố cụ thể cho cấu trúc liên kết thực tế và các quá điện áp tạm thời có thể xảy ra. |
Điện cực cục bộ của hệ thống lắp đặt TT là một phần trong hệ thống nối đất được thiết kế của nó. Đó là không sự cho phép kết nối một SPD với một điện cực riêng biệt, cách ly bên ngoài hệ thống liên kết đẳng thế bắt buộc của công trình.
Năm bước kiểm tra cho sự cố nối đất SPD nghi ngờ
1. Xác nhận trạng thái thiết bị mà không cần mở thiết bị đang mang điện
Hãy tìm cửa sổ trạng thái, tiếp điểm báo động, màn hình hiển thị hoặc thông báo giám sát do nhà sản xuất quy định tại vị trí có thể quan sát an toàn. Chỉ báo bị lỗi, mô-đun bị thiếu, thiết bị bảo vệ liên quan bị nhảy, vỏ thiết bị bị hư hỏng, đổi màu do nhiệt hoặc mùi khét đều cần được đánh giá chuyên môn.
Đừng coi chỉ báo màu xanh lá cây là bằng chứng cho thấy hệ thống tiếp địa, hình học kết nối hoặc việc lựa chọn thiết bị là chính xác. Chỉ báo thường chỉ báo cáo tình trạng cụ thể của thiết bị, không phải tính toàn vẹn của toàn bộ hệ thống lắp đặt.
Để biết về việc thay thế và lão hóa, hãy xem tuổi thọ SPD công nghiệp và sự lão hóa của MOV.
2. Truy vết Điểm tham chiếu liên kết dự kiến
Thợ điện có trình độ cần xác nhận rằng đầu nối PE của SPD được kết nối với một điểm liên kết đã được phê duyệt và bảng điện, khung thiết bị, giao diện dịch vụ và hệ thống điện cực tiếp địa liên quan tuân thủ thiết kế tiếp địa và liên kết hiện hành.
Kiểm tra các kết nối bị lỏng hoặc hư hỏng, ăn mòn, thiếu dây nối liên kết, chia sẻ đầu nối không được phê duyệt và các kết nối ngẫu nhiên với các bộ phận kim loại cách điện. Chỉ nhìn bằng mắt thường không thể xác định được tính liên tục về điện.
3. Đánh giá toàn bộ Hình học kết nối SPD
Xác định kết nối đường dây được bảo vệ, thiết bị bảo vệ bên ngoài bắt buộc, các đầu nối SPD và đường hồi tiếp PE. Đánh giá tổng chiều dài kết nối, các đoạn uốn cong không cần thiết, các vòng lặp và bố trí tủ điện so với hướng dẫn sản phẩm và hướng dẫn lắp đặt hiện hành.
Nếu cách bố trí hiện tại quá dài, có thể ưu tiên việc di dời, sử dụng đầu nối liên kết thay thế đã được phê duyệt, chọn loại SPD tương thích với tủ điện phù hợp hơn hoặc bổ sung thêm thiết bị phối hợp ở phía hạ nguồn. Không được tự ý định tuyến lại các dây dẫn mang điện hoặc thay đổi hệ thống liên kết bảo vệ.
4. Phù hợp hóa SPD với hệ thống điện thực tế
Xác minh điện áp hệ thống, cấu hình tiếp địa, các chế độ bảo vệ, điện áp vận hành liên tục tối đa, mức bảo vệ điện áp, dòng sự cố dự kiến và cầu chì hoặc máy cắt điện bên ngoài bắt buộc.
Một SPD được thiết kế cho hệ thống nối đất trực tiếp có thể không phù hợp cho hệ thống không nối đất hoặc nối đất qua điện trở. Tài liệu lắp đặt của Schneider phân biệt cụ thể các cấu hình tiếp địa khi xác định tính phù hợp của thiết bị.
Sử dụng cách đọc bảng dữ liệu SPD để xác minh cụ thể theo từng model và So sánh SPD Loại 1, Loại 2 và Loại 3 khi phân loại hoặc vị trí lắp đặt không rõ ràng.
5. Kiểm tra các đường dẫn vào khác và sự phối hợp
Nguồn điện, Ethernet, cáp đồng trục, thiết bị đo đạc và các dây dẫn giữa các tòa nhà có thể tạo ra các đường dẫn xung điện khác nhau. Khi cần bảo vệ, các giao diện đó nên tham chiếu đến hệ thống liên kết đẳng thế phối hợp của công trình trong khi sử dụng các thiết bị bảo vệ phù hợp với chức năng mạch điện của chúng.
Một thiết bị SPD nguồn điện tủ điện không thay thế cho một thiết bị SPD đường tín hiệu được chọn đúng cách. Tương tự, một thiết bị tại điểm sử dụng cần được phối hợp với thiết bị bảo vệ phía thượng nguồn và được lắp đặt theo danh mục, hướng dẫn và quy định thị trường của chính thiết bị đó—chứ không phải dựa trên khoảng cách giả định chung.
Đối với các giao diện dữ liệu và điều khiển, hãy sử dụng hướng dẫn lựa chọn thiết bị chống xung điện cho tín hiệu.
Điện trở đất có quyết định liệu SPD có hoạt động hay không?
Điện trở của điện cực nối đất có thể quan trọng đối với thiết kế lắp đặt tổng thể và phải đáp ứng các quy chuẩn, sơ đồ bảo vệ và yêu cầu kỹ thuật hiện hành. Tuy nhiên, phép đo điện trở đất tự thân nó không xác lập được khả năng chống sét lan truyền hiệu quả.
DEHN tuyên bố rằng không có giá trị điện trở đất cụ thể nào được yêu cầu phổ quát cho việc nối đất SPD và nhấn mạnh vào việc liên kết đẳng thế. Hãy tránh các tuyên bố như “mọi SPD yêu cầu dưới 5 ohm” hoặc “25 ohm đảm bảo khả năng bảo vệ” trừ khi một dự án, khu vực pháp lý, nhà sản xuất hoặc hệ thống kỹ thuật cụ thể áp đặt tiêu chí đó một cách rõ ràng.
Các câu hỏi liên quan lại khác biệt:
- Hệ thống nối đất và liên kết bảo vệ có tuân thủ và liên tục hay không?
- SPD có được kết nối tại một điểm đã được phê duyệt hay không?
- Các giao diện được bảo vệ có được tham chiếu đến hệ thống liên kết phối hợp hay không?
- Kết nối có đủ ngắn cho mức độ bảo vệ được yêu cầu không?
- Thiết bị có phù hợp với cấu trúc liên kết của hệ thống và dòng điện sự cố khả dụng không?
- Có cần thêm thiết bị bảo vệ phía sau cho các thiết bị nhạy cảm không?
Khi nào cần dừng lại và gọi thợ điện có chuyên môn
Không được mở thiết bị dịch vụ đang có điện, tháo nắp bảo vệ, lắp cọc tiếp địa, ngắt kết nối dây dẫn bảo vệ, di chuyển điểm nối trung tính-đất hoặc kiểm tra các đầu nối đang có điện trừ khi bạn có chuyên môn và được ủy quyền.
Yêu cầu đánh giá chuyên môn ngay lập tức khi có mùi khét, hiện tượng quá nhiệt có thể nhìn thấy, dây dẫn bị hỏng, điện cực không được liên kết, các kết nối trung tính-đất không rõ nguyên nhân, chỉ báo SPD bị lỗi, thiết bị hư hỏng tái diễn hoặc không chắc chắn về cấu trúc liên kết tiếp địa thực tế.
Cung cấp cho thợ điện kiểu máy SPD, vị trí lắp đặt, loại tủ điện, điện áp hệ thống, sơ đồ tiếp địa đã biết, chỉ báo trạng thái và chi tiết về thiết bị bị ảnh hưởng. Yêu cầu xác nhận sơ đồ đấu dây của nhà sản xuất, điểm liên kết được phê duyệt, tổng đường dẫn kết nối, thiết bị bảo vệ dự phòng, khả năng tương thích với dòng điện sự cố và bất kỳ thiết bị bảo vệ phối hợp phía sau nào cần thiết.
Một thiết bị chống sét lan truyền cho tủ điện hiệu quả không được xác định bởi mảnh đất gần nhất. Nó được xác định bởi một SPD được chọn đúng cách, kết nối thông qua một đường dẫn an toàn, ngắn và đã được kiểm chứng đến hệ thống của công trình hệ thống bảo vệ được liên kết đẳng thế đúng cách.