Trên trang này
Một thiết bị chống sét lan truyền (SPD) giới hạn quá điện áp quá độ bằng cách chuyển hướng dòng điện xung thông qua đường dẫn bảo vệ có kiểm soát. Hầu hết các SPD nguồn hạ thế duy trì ở trạng thái chờ trở kháng cao trong quá trình vận hành bình thường và trở nên dẫn điện khi có xung, giúp giảm ứng suất điện áp tác động lên thiết bị phía sau.
SPD không làm triệt tiêu xung điện và không thay thế cho máy cắt điện, hệ thống tiếp địa và liên kết đẳng thế đúng quy chuẩn, hoặc hệ thống chống sét bên ngoài. Đây là một lớp phối hợp trong hệ thống bảo vệ điện.
Nếu bạn đang đánh giá sản phẩm thay vì tìm hiểu nguyên lý hoạt động, hãy xem xét dòng thiết bị chống sét lan truyền VIOX cho các ứng dụng AC, DC và quang điện.
SPD trong hệ thống điện là viết tắt của từ gì?
SPD là viết tắt của Surge Protective Device (Thiết bị chống sét lan truyền). Đây là thuật ngữ được sử dụng trong các tiêu chuẩn điện, thông số kỹ thuật, bảng lịch trình tủ điện và bảng dữ liệu sản phẩm. “Thiết bị chống sét lan truyền” là một cách diễn đạt thông dụng rộng rãi hơn, trong khi SPD là thuật ngữ kỹ thuật chính xác hơn cho một thiết bị được thiết kế để giới hạn quá điện áp quá độ và dẫn dòng điện xung.
Từ quá độ là rất quan trọng. SPD phản ứng với các nhiễu điện áp trong thời gian ngắn. Nó không được thiết kế để điều chỉnh nguồn cung cấp duy trì liên tục ở mức quá cao hoặc quá thấp.
Đối với những độc giả chỉ cần các từ viết tắt và thuật ngữ, hãy xem SPD Viết Tắt Của Từ Gì Trong Điện.
SPD làm gì—và không làm gì?
Cách dễ nhất để hiểu về SPD là tách biệt chức năng của nó khỏi các chức năng bảo vệ liền kề.
| Chức năng bảo vệ | Những gì nó giải quyết | Những gì nó không thể thay thế |
|---|---|---|
| Thiết bị chống sét lan truyền | Quá điện áp quá độ trong thời gian ngắn và dòng điện xung liên quan | Máy cắt điện, tiếp địa, liên kết đẳng thế, điều chỉnh điện áp, hoặc chống sét toàn diện |
| Máy cắt điện hoặc cầu chì | Quá dòng duy trì và sự cố ngắn mạch | Giới hạn điện áp quá độ |
| Hệ thống tiếp địa và liên kết đẳng thế | Điện thế tham chiếu, đường dẫn dòng sự cố và liên kết đẳng thế | Một thiết bị giới hạn điện áp quá độ tại các đầu nối của thiết bị |
| Bộ điều chỉnh điện áp hoặc thiết bị bảo vệ điện áp tự động | Quá áp, thấp áp hoặc biến động điện áp trong thời gian dài hơn, tùy thuộc vào thiết bị | Chuyển hướng dòng xung sét nhanh |
| Hệ thống chống sét bên ngoài | Thu bắt và dẫn dòng sét trực tiếp ra bên ngoài hoặc xuyên qua kết cấu công trình | Phối hợp nội bộ các xung điện xâm nhập vào mạch nguồn và mạch tín hiệu |
Một thiết bị SPD có thể hỗ trợ chống sét bằng cách giới hạn các xung điện dẫn và xung điện cảm ứng, nhưng bản thân SPD không phải là một hệ thống chống sét hoàn chỉnh. Tương tự, một máy cắt điện có thể cung cấp khả năng bảo vệ dự phòng cần thiết cho SPD, nhưng hai thiết bị này thực hiện các nhiệm vụ khác nhau.
SPD hoạt động như thế nào?
Hầu hết các SPD nguồn hạ thế được đấu nối song song với mạch điện mà chúng bảo vệ. Ở điện áp bình thường, các phần tử giới hạn xung vẫn ở trạng thái không dẫn điện hoặc có trở kháng rất cao. Khi điện áp tăng nhanh vượt ngưỡng vận hành của thiết bị, các phần tử đó sẽ thay đổi trạng thái và tạo ra một đường dẫn có trở kháng thấp hơn cho dòng xung điện.
Trình tự vận hành có thể được đơn giản hóa thành năm giai đoạn:
- Hoạt động bình thường: Điện áp hệ thống vẫn nằm trong phạm vi vận hành liên tục của SPD, do đó đường bảo vệ vẫn ở trạng thái chờ.
- Quá trình quá độ bắt đầu: Ảnh hưởng của sét, đóng cắt, loại bỏ sự cố hoặc các nhiễu loạn khác tạo ra sự tăng điện áp đột ngột.
- SPD thay đổi trở kháng: Một linh kiện giới hạn điện áp hoặc chuyển mạch điện áp trở nên dẫn điện.
- Dòng điện xung đi theo đường bảo vệ: Dòng điện được chuyển hướng giữa các dây dẫn theo cấu hình của SPD, làm giảm ứng suất điện áp lên các thiết bị phía sau.
- SPD phục hồi hoặc ngắt kết nối: Sau sự kiện, một SPD còn khả năng sử dụng sẽ trở về trạng thái chờ. Nếu một phần tử bảo vệ đã đạt đến trạng thái không an toàn, bộ ngắt kết nối bên trong có thể cách ly nó và thay đổi chỉ báo trạng thái.
Phản hồi này thường được mô tả là kẹp, nhưng không phải mọi SPD đều sử dụng cùng một công nghệ nội bộ hoặc chế độ phản hồi.
Các công nghệ hạn chế xung điện phổ biến
| Công nghệ | Hoạt động điển hình | Ứng dụng phổ biến | Ranh giới quan trọng |
|---|---|---|---|
| Biến trở oxit kim loại (MOV) | Trở nên dẫn điện ngày càng tăng khi điện áp tăng | SPD nguồn AC và DC | Ứng suất xung điện tích tụ có thể làm suy giảm phần tử, vì vậy việc ngắt nhiệt và chỉ báo trạng thái là rất quan trọng |
| Ống phóng điện khí (GDT) | Chuyển sang trạng thái phóng điện dẫn truyền sau khi xảy ra phóng điện đánh thủng | Bảo vệ nguồn điện, viễn thông và tín hiệu | Đặc tính dòng điện tiếp theo và sự phối hợp phụ thuộc vào thiết kế |
| Điốt triệt áp quá độ (TVS) | Cung cấp khả năng kẹp điện áp kiểu thác lũ nhanh | Thiết bị điện tử nhạy cảm và các mạch tín hiệu điện áp thấp | Thường giải quyết các mạch có năng lượng thấp hơn so với các SPD nguồn điện chính |
Sự kết hợp linh kiện chính xác phụ thuộc vào hệ thống, chế độ bảo vệ, mức năng lượng, yêu cầu về điện áp dư và tiêu chuẩn sản phẩm áp dụng. Chỉ riêng công nghệ linh kiện không phải là phương pháp lựa chọn hoàn chỉnh.
Dòng điện xung sét đi về đâu?
Người ta thường nói rằng SPD “truyền xung điện áp xuống đất”, nhưng mô tả đó chưa đầy đủ. SPD giới hạn điện áp giữa các dây dẫn được kết nối với các chế độ bảo vệ của nó. Tùy thuộc vào hệ thống điện và cấu trúc liên kết của SPD, các chế độ đó có thể bao gồm:
- dây pha với dây trung tính (L–N)
- dây pha với dây dẫn bảo vệ (L–PE)
- dây trung tính với dây dẫn bảo vệ (N–PE)
- dây pha với dây pha (L–L)
- cực dương DC với cực âm DC (DC+–DC−)
- dây dẫn DC với dây dẫn bảo vệ
Dòng điện xung đi theo đường bảo vệ và đường đẳng thế khả dụng. Đó là lý do tại sao cách bố trí tiếp địa, chế độ bảo vệ, cách đi dây dẫn và cấu trúc liên kết của SPD đều ảnh hưởng đến hiệu suất thực tế. Một thiết bị SPD có thông số kỹ thuật tốt vẫn có thể cung cấp khả năng bảo vệ kém nếu đường kết nối của nó làm tăng trở kháng quá mức trong quá trình xảy ra xung điện nhanh.
Nguyên nhân gây ra quá áp quá độ là gì?
Quá điện áp quá độ là sự tăng điện áp nhanh, trong thời gian ngắn vượt quá mức vận hành bình thường. Nó có thể xâm nhập qua mạch điện, chuỗi quang điện, cáp truyền thông, đường dây cảm biến hoặc một đường dẫn điện khác.
| Nguồn | Cơ chế điển hình | Các hệ thống thường xuyên tiếp xúc |
|---|---|---|
| Ảnh hưởng của sét | Ghép nối trực tiếp, điện áp cảm ứng hoặc dòng điện xung kích dẫn truyền | Nguồn cấp điện lưới, đường dây cấp điện ngoài trời, dàn PV, đường dây viễn thông và tín hiệu |
| Đóng cắt điện lưới và phân phối | Đóng cắt máy biến áp, đóng cắt tụ bù, loại bỏ sự cố hoặc cấu hình lại mạng lưới | Tủ phân phối chính và các tủ điện hạ nguồn |
| Đóng cắt tải cảm | Ngắt nhanh dòng điện trong động cơ, cuộn dây khởi động từ, cuộn điện từ hoặc các tải cảm khác | Tủ điều khiển công nghiệp và hệ thống tự động hóa |
| Đóng cắt điện tử công suất | Các cạnh chuyển mạch nhanh và tương tác giữa bộ chuyển đổi, bộ truyền động, bộ biến tần, hệ thống UPS và bộ sạc | Hệ thống công nghiệp, năng lượng tái tạo, sạc xe điện (EV) và cơ sở hạ tầng dữ liệu |
Những nguồn này không tạo ra dạng sóng hoặc mức năng lượng giống hệt nhau. Do đó, việc lựa chọn SPD phụ thuộc vào vị trí lắp đặt thiết bị và môi trường xung nhiễu mà thiết bị đó dự kiến sẽ xử lý.
SPD Loại 1, Loại 2 và Loại 3: Hướng dẫn tóm tắt
Các loại SPD mô tả vai trò bảo vệ đã được kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn áp dụng. Chúng không nên được coi là các cấp độ chất lượng đơn thuần.
| Loại SPD | Vai trò bảo vệ chung | Bối cảnh lắp đặt phổ biến | Các thông số định mức thường được xem xét |
|---|---|---|---|
| 1型 | Xử lý tải dòng sét nơi có thể xuất hiện dòng sét cục bộ | Điểm đấu nối dịch vụ hoặc ranh giới chống sét | Iimp và dạng sóng kiểm nghiệm liên quan, cùng với sự phối hợp về điện áp và ngắn mạch |
| 2型 | Cung cấp khả năng bảo vệ ở cấp phân phối chống lại các hiệu ứng dư của sét và xung quá áp do đóng cắt | Tủ phân phối chính hoặc tủ phân phối phụ và tủ điều khiển | In, Imax, Up, Uc/MCOV, và các yêu cầu phối hợp |
| Loại 3 | Cung cấp khả năng bảo vệ tinh vi cho thiết bị hoặc phía hạ nguồn | Gần thiết bị nhạy cảm, được phối hợp với các SPD ở phía thượng nguồn | Hiệu suất sóng kết hợp, cấp bảo vệ và các điều kiện lắp đặt |
| Loại 1+2 | Kết hợp các nhiệm vụ Loại 1 và Loại 2 đã được kiểm nghiệm trong một sản phẩm | Các điểm phân phối chính yêu cầu cả hai chức năng | Iimp cùng với các định mức Loại 2 liên quan |
Các ký hiệu loại IEC và UL phải được đọc trong phạm vi tiêu chuẩn và nhãn sản phẩm tương ứng của chúng; chúng không phải là bảng chuyển đổi một-một phổ quát. Để so sánh chi tiết về vị trí, dạng sóng và phối hợp, hãy xem SPD Loại 1 so với Loại 2 so với Loại 3.
Những thông số định mức SPD nào quan trọng?
Nhãn phía trước có thể hiển thị một vài giá trị điện áp và dòng điện. Mỗi giá trị trả lời cho một câu hỏi kỹ thuật khác nhau.
| Thông số định mức hoặc hạng mục | Câu hỏi mà nó giải đáp |
|---|---|
| Uc / MCOV (Điện áp vận hành liên tục tối đa) | SPD có thể duy trì kết nối liên tục tại điện áp hệ thống và sơ đồ nối đất thực tế hay không? |
| Up / VPR | Điện áp dư hoặc điện áp đi qua nào liên quan đến các điều kiện thử nghiệm đã xác định? Thuật ngữ phụ thuộc vào tiêu chuẩn áp dụng. |
| TRONG | SPD đã được thử nghiệm cho nhiệm vụ dòng điện xả danh định nào? |
| Imax | Giá trị dòng điện xả tối đa kiểu Type 2 nào được công bố theo phương pháp thử nghiệm áp dụng? |
| Iimp | SPD có được thiết kế và thử nghiệm cho nhiệm vụ chịu dòng sét Loại 1 không? |
| Phối hợp bảo vệ ngắn mạch | Việc lắp đặt SPD có phù hợp với dòng sự cố khả dụng và yêu cầu bảo vệ dự phòng không? |
| Chế độ bảo vệ và cấu trúc liên kết | Những cặp dây dẫn nào được bảo vệ, và cách bố trí có khớp với hệ thống tiếp địa không? |
| Chỉ báo trạng thái | Nhân viên bảo trì có thể xác định mô-đun bị ngắt kết nối hoặc hết tuổi thọ như thế nào? |
Giá trị kA cao hơn không mặc nhiên là lựa chọn tốt hơn. Một SPD có định mức dòng điện ấn tượng vẫn có thể không phù hợp nếu điện áp vận hành liên tục, mức bảo vệ, cấu trúc liên kết, phối hợp ngắn mạch hoặc đường dẫn lắp đặt của nó không chính xác.
Sử dụng Cách đọc bảng thông số kỹ thuật của SPD cho quy trình kỹ thuật hoàn chỉnh. Các hướng dẫn chuyên dụng trên Uc và Up và In so với Imax giải thích chi tiết hơn về các cặp định mức đó.
SPD cho AC, DC, PV và tín hiệu không thể thay thế cho nhau
“SPD” mô tả một chức năng bảo vệ, không phải là một sản phẩm vạn năng. Đặc tính điện áp, hệ thống cách điện, điều kiện sự cố, chế độ bảo vệ và khung thử nghiệm thay đổi tùy theo ứng dụng.
| Ứng dụng | Câu hỏi chính trước khi lựa chọn | Tài nguyên VIOX tiếp theo |
|---|---|---|
| Phân phối điện hạ thế xoay chiều (AC) | Điện áp hệ thống, sơ đồ nối đất, điểm lắp đặt và loại SPD yêu cầu là gì? | Dòng sản phẩm SPD của VIOX |
| Các mạch DC quang điện (PV) | Điện áp PV tối đa, cấu trúc liên kết DC, mức độ tiếp xúc với sét, và vị trí của bộ biến tần/bộ kết hợp là gì? | Cách chọn SPD cho hệ thống điện mặt trời |
| Các hệ thống EV, pin và DC công nghiệp | Cấp điện áp DC, môi trường sự cố, cách bố trí cách điện và ranh giới thiết bị nào được áp dụng? | Hướng dẫn về Thiết bị chống sét lan truyền một chiều (DC) |
| Các đường truyền viễn thông, dữ liệu và điều khiển | Điện áp tín hiệu, giao diện, băng thông, lớp chắn và cách bố trí tiếp địa nào phải được duy trì? | Hướng dẫn lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền (SPD) cho tín hiệu |
Việc sử dụng SPD AC cho mạch DC PV chỉ vì cả hai sản phẩm đều hiển thị giá trị kA tương tự không phải là phương án thay thế hợp lệ. Các yêu cầu về điện áp và thử nghiệm đặc thù cho ứng dụng phải được xác minh từ bảng dữ liệu và tiêu chuẩn áp dụng.
SPD được lắp đặt ở đâu?
SPD có thể được lắp đặt tại đầu vào dịch vụ, tủ phân phối chính, tủ phân phối phụ, tủ điều khiển, ranh giới thiết bị, bộ kết hợp quang điện hoặc giao diện biến tần, hoặc điểm vào tín hiệu. Vị trí chính xác phụ thuộc vào mức độ phơi nhiễm, kiến trúc hệ thống, cách đi dây, độ nhạy của thiết bị và sự phối hợp với các thiết bị bảo vệ phía trước và phía sau.
Việc lắp đặt là một phần hiệu suất của SPD. Các dây dẫn kết nối phải tuân theo sơ đồ của nhà sản xuất và được đi dây để giảm thiểu độ dài không cần thiết, các vòng lặp và trở kháng chung. Cầu chì dự phòng hoặc máy cắt điện, khi được yêu cầu, phải tuân theo hướng dẫn của sản phẩm và các điều kiện dòng sự cố khả dụng.
Đối với chiến lược bố trí, hãy sử dụng Nơi lắp đặt SPD trong tủ điện. Đối với câu hỏi riêng biệt về kết nối máy cắt điện và bảo vệ dự phòng, hãy xem SPD có thể được kết nối với một máy cắt điện hiện có không?.
Làm thế nào để chuyển từ “SPD là gì?” sang quyết định kỹ thuật đúng đắn
Sau khi đã hiểu rõ nguyên lý hoạt động, hãy sử dụng câu hỏi phù hợp với nhiệm vụ tiếp theo của bạn:
| Câu hỏi tiếp theo của bạn | Sử dụng trang này |
|---|---|
| Loại nào nên được lắp đặt tại mỗi cấp bảo vệ? | SPD Loại 1 so với Loại 2 so với Loại 3 |
| Nhãn và bảng dữ liệu nên được hiểu như thế nào? | Cách đọc bảng thông số kỹ thuật của SPD |
| SPD khác với thiết bị chống sét như thế nào? | SPD so với thiết bị chống sét |
| SPD nên được đặt ở đâu trong hệ thống tủ điện? | Nơi Lắp đặt SPD |
| Những sai lầm nào có thể làm hỏng việc lắp đặt? | Những sai lầm và cách khắc phục khi lắp đặt SPD |
| Những dòng sản phẩm AC, DC hoặc PV nào hiện có sẵn? | Thiết bị chống sét lan truyền VIOX |
Bước tiếp theo đúng đắn không phải là chọn con số dòng điện lớn nhất. Đó là xác định hệ thống điện, điểm lắp đặt, mức độ phơi nhiễm, thiết bị được bảo vệ, tiêu chuẩn áp dụng và các chế độ bảo vệ cần thiết trước khi so sánh các thông số định mức của sản phẩm.