1. Thiết bị chống sét lan truyền là gì?

Thiết bị chống sét lan truyền (Surge Protection Device - SPD) là thiết bị bảo vệ các thiết bị điện khỏi sự xung đột, tăng vọt điện áp trong dòng điện xoay chiều (AC).

Tăng điện áp đơn giản là sự tăng lượng điện áp chạy qua các thiết bị điện vượt quá mức điện áp tiêu chuẩn của thiết bị. Tăng vọt điện áp là một sự kiện nhất thời, thường kéo dài từ 1 đến 30 micro giây, có thể đạt tới hơn 1.000 vôn. Nguyên nhân của việc này có thể là do sét đánh, chuyển đổi năng lượng trong các thiết bị lớn trên cùng một dây điện, sự cố công ty điện lực do xung điện từ,…

Nguyên nhân sét đánh là nguyên nhân gây quá điện áp bên ngoài và rất khó để có thể ngăn chặn sét đánh như ngăn chặn những nguyên nhân chủ quan khác. Sét đánh vào đường dây điện có thể tạo ra dòng điện cao hơn 100.000 vôn và có thể đốt cháy lớp cách điện của dây dẫn và gây hỏa hoạn, ngay cả những tia sét nhỏ cũng có thể phá hủy nhiều loại thiết bị điện tử, máy tính, bộ sạc pin, modem và TV, v.v. được cắm vào thời điểm đó.

Thiết bị chống sét lan truyền khi được lắp đặt song song với mạch cấp nguồn sẽ giúp hạn chế điện áp cung cấp cho thiết bị điện bằng cách giảm điện áp xuống dưới ngưỡng an toàn khi có sự cố xảy ra. Thiết bị này có thể sử dụng nó ở tất cả các cấp của mạng cung cấp điện.

2. Cấu tạo

Một thiết bị chống sét lan truyền có các thành phần quan trọng sau:

• Khoảng cách xả hay khoảng cách bảo vệ: Thường bao gồm hai thanh kim loại được ngăn cách bởi một khe hở nhất định tiếp xúc với không khí. Khi xảy ra quá điện áp quá độ, khe hở bị phá vỡ và một phần điện áp quá áp được đưa vào đất, điều này tránh được sự gia tăng điện áp trên thiết bị được bảo vệ. Khoảng cách giữa hai thanh kim loại của khe phóng điện có thể được điều chỉnh khi cần thiết.
• Ống xả khí: Thường bao gồm một cặp bản cực âm lạnh được đặt cách xa nhau và được bao bọc trong một ống thủy tinh hoặc ống sứ chứa đầy một khí trơ nhất định
• Biến trở: Là một biến thể bán dẫn oxit kim loại với thành phần chính là oxit kẽm. Khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn dây đạt đến một giá trị nào đó thì cảm kháng rất nhạy cảm với hiệu điện thế..
• Diode triệt tiêu: Diode triệt tiêu có chức năng giới hạn kẹp. Nó hoạt động trong vùng sự cố ngược lại. Do điện áp kẹp thấp và phản ứng nhanh, nó đặc biệt thích hợp để sử dụng làm thành phần bảo vệ cấp cuối cùng trong các mạch bảo vệ nhiều cấp.
• Cuộn cảm: Là thiết bị có lõi là ferit có thể triệt tiêu hiệu quả tín hiệu nhiễu phương thức chung (như nhiễu sét) trong đường dây cân bằng nhưng không ảnh hưởng đến tín hiệu phương thức vi sai mà đường dây thường truyền.

3. Phân loại

Các thiết bị chống sét lan truyền thường được phân loại theo phạm vi hoạt động thành loại để bảo vệ tầng thứ nhất (bảo vệ sơ cấp) và bảo vệ tầng thứ hai (bảo vệ thứ cấp).

Hình ảnh: Phân loại sử dụng SPD theo các tầng

Các thiết bị chống sét lan truyền bảo vệ tầng thứ nhất (SPD Type 1) được khuyên dùng cho các địa điểm có rủi ro từ trung bình đến rất cao là sẽ gặp phải sự cố tăng điện áp quá mức như trong các tòa nhà công nghiệp và dịch vụ. Nó bảo vệ các thiết bị điện chống sét đánh trực tiếp và có thể xả dòng điện ngược do sét lan truyền từ dây dẫn đất đến dây dẫn mạng. SPD Type 1 được đặc trưng bởi sóng dòng 10/350 µs.

Hình ảnh: Các thiết bị điện áp bảo vệ tầng thứ nhất do Schneider cung cấp như iPF65(r), iPF40(r), iPF20

Các thiết bị chống sét lan truyền bảo vệ tầng thứ hai (SPD Type 2) là hệ thống bảo vệ cho các hệ thống lắp đặt điện hạ thế, ngăn chặn sự lan truyền quá điện áp trong hệ thống lắp đặt điện và bảo vệ phụ tải.

Hình ảnh: Các loại iPF8 do Schneider cung cấp

Ngoài ra còn có thể Thiết bị chống sét lan truyền cấp 3 (SPD Type 3), thường được sử dụng bổ sung cho SPD type 2 hoặc sử dụng gần các tải nhạy cảm. Thiết bị này có khả năng giải phóng điện thấp và thường dùng bảo vệ các thiết bị điện tử như điện thoại, camera, tivi,… Tương tự, vẫn có thể phân loại thiết bị chống sét lan truyền thành cấp 4, cấp 5 với mục đích bảo vệ các thiết bị sử dụng điện năng cực thấp như các bảng mạch in.

5. Ứng dụng

Thiết bị chống sét lan truyền là dụng cụ quan trọng giúp bảo vệ thiết bị điện trong sản xuất và trong tiêu thụ điện ở các hộ gia đình khỏi các sự cố xung đột, tăng vọt điện áp.

Để thiết bị chống sét lan truyền hoạt động hiệu quả, cần đảm bảo lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền đáp ứng tiêu chuẩn và lắp đặt toàn bộ hệ thống chống sét lan truyền đúng cách.

Tuy nhiên, dù là thiết bị tối tân nhất vẫn có những rủi ro kỹ thuật nhất định hoặc đơn giản là có hạn sử dụng. Do đó, để nâng cao mức độ an toàn, các cơ sở sản xuất, nhà máy, xí nghiệp và cá nhân sử dụng điện đều cần tuân thủ các quy định về phòng chống cháy nổ, quá tải nguồn điện, kết hợp các phương thức chống sét khác như nối đất, thu lôi, cách điện,...