Chống Sét Lan Truyền AC Là Gì? Nguyên Lý Hoạt Động A-Z

1. Chống sét lan truyền AC là gì , Chống sét lan truyền là gì ?

Trước khi tìm hiểu về chống sét lan truyền AC, chúng ta cần hiểu rõ “sét lan truyền” là gì. Sét lan truyền, hay còn gọi là quá áp đột biến thoáng qua (transient overvoltage), là hiện tượng gia tăng điện áp và dòng điện đột ngột, trong thời gian rất ngắn (chỉ vài micro giây) trên đường dây tải điện hoặc tín hiệu.

Có hai nguồn chính gây ra sét lan truyền:

Sét đánh: Đây là nguyên nhân phổ biến nhất và có năng lượng lớn nhất. Sét đánh có thể gây ra quá áp đột biến theo nhiều cách:
- Sét đánh trực tiếp vào đường dây điện hoặc công trình: Tạo ra dòng điện và điện áp cực lớn lan truyền theo đường dây.
- Sét đánh gần đường dây điện hoặc công trình: Gây ra cảm ứng điện từ trên đường dây, tạo ra xung điện áp cao.
- Sét đánh vào hệ thống tiếp địa: Điện áp cao từ điểm tiếp đất của sét có thể lan ngược vào hệ thống tiếp địa của công trình và từ đó đi vào hệ thống điện, tín hiệu.
Chuyển mạch phụ tải: Việc bật/tắt các thiết bị điện có công suất lớn (như động cơ, máy hàn, hệ thống chiếu sáng công nghiệp) hoặc sự cố trong hệ thống điện lưới (đóng cắt đường dây, sự cố ngắn mạch) cũng có thể tạo ra các xung quá áp đột biến, mặc dù năng lượng thường nhỏ hơn sét nhưng xảy ra thường xuyên hơn.

Các xung quá áp đột biến này có thể lan truyền hàng trăm mét, thậm chí hàng km trên các đường dây dẫn, thâm nhập vào bên trong công trình và gây hại nghiêm trọng cho các thiết bị được kết nối với lưới điện xoay chiều (AC).

Vậy Chống sét lan truyền AC là giải pháp bảo vệ các thiết bị điện và điện tử khỏi các xung điện áp đột biến (surge) gây ra bởi sét đánh hoặc các sự cố điện khác trên hệ thống điện xoay chiều (AC). Các xung điện áp này có thể xuất hiện trên đường dây điện, cáp tín hiệu hoặc hệ thống phân phối điện, gây hỏng hóc hoặc làm giảm tuổi thọ của thiết bị. Thiết bị chống sét lan truyền AC được thiết kế để phát hiện, hấp thụ và phân tán các xung điện áp dư thừa, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

Chong set lan truyen AC

2. Tại sao cần chống sét lan truyền AC?

Sét là một hiện tượng tự nhiên với năng lượng cực lớn, có thể tạo ra điện áp lên đến hàng triệu volt. Khi sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào hệ thống điện, nó gây ra các xung điện áp lan truyền qua đường dây, làm hỏng các thiết bị như máy tính, điều hòa, tủ lạnh, hoặc thậm chí toàn bộ hệ thống điện. Dưới đây là những lý do chính khiến chống sét lan truyền AC trở nên quan trọng:

Bảo vệ thiết bị điện tử nhạy cảm: Các thiết bị hiện đại như máy tính, server, hoặc thiết bị y tế thường rất dễ bị hỏng khi gặp xung điện áp đột biến.
Giảm thiểu rủi ro cháy nổ: Xung điện áp cao có thể gây chập điện, dẫn đến cháy nổ hoặc hỏa hoạn.
Tiết kiệm chi phí sửa chữa: Việc đầu tư vào chống sét lan truyền giúp giảm thiểu thiệt hại và chi phí thay thế thiết bị.
Đảm bảo an toàn cho con người: Hệ thống điện không ổn định có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng.

3. Nguyên lý hoạt động của thiết bị chống sét lan truyền AC, Cách hoạt động của thiết bị chống sét AC

Nguyên lý cơ bản của SPD là trở thành một “Van” thay đổi trạng thái hoạt động dựa trên mức điện áp. Ở điều kiện điện áp hoạt động bình thường của lưới điện (ví dụ 220V/50Hz), SPD có trở kháng rất cao, gần như không dẫn điện và không ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống điện. Tuy nhiên, khi điện áp trên đường dây đột ngột tăng cao vượt quá ngưỡng quy định (ngưỡng này được gọi là điện áp kẹp – clamping voltage hoặc điện áp dư – Up), SPD sẽ nhanh chóng chuyển sang trạng thái dẫn điện với trở kháng thấp. Điều này cho phép dòng điện đột biến (do sét lan truyền) được chuyển hướng an toàn qua SPD xuống hệ thống tiếp địa, thay vì đi vào và phá hủy các thiết bị điện phía sau.

Khi xung quá áp đi qua và điện áp trên đường dây trở về mức bình thường, SPD sẽ tự động ngắt chế độ dẫn điện và trở lại trạng thái trở kháng cao ban đầu. Quá trình này diễn ra cực kỳ nhanh chóng, chỉ trong vài nano giây hoặc micro giây.

Để thực hiện được nguyên lý này, SPD sử dụng các thành phần phi tuyến tính có đặc tính thay đổi trở kháng theo điện áp. Các loại thành phần phổ biến nhất trong SPD cho hệ thống AC bao gồm:

Varistor (MOV): Thay đổi điện trở khi điện áp tăng cao.
GDT (Gas Discharge Tube) hoặc Spark Gap: Phóng điện qua khí khi điện áp vượt ngưỡng.
TVS Diode: Đáp ứng nhanh, thích hợp cho thiết bị nhỏ.

Nguyen ly hoat dong chong set lan truyen AC

4. Các loại thiết bị chống sét lan truyền AC

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng và mức độ bảo vệ, thiết bị chống sét lan truyền AC được chia thành ba loại chính theo tiêu chuẩn quốc tế (IEC 61643-11):

Loại 1 (Class I): Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp, thường được lắp đặt tại tủ điện chính hoặc điểm phân phối điện chính. Loại này có khả năng xử lý dòng sét rất lớn (lên đến 100kA).
Loại 2 (Class II): Bảo vệ chống sét lan truyền gián tiếp, được lắp tại các tủ điện phụ hoặc gần các thiết bị cần bảo vệ. Dòng định mức thường từ 20-80kA.
Loại 3 (Class III): Bảo vệ tinh vi cho các thiết bị nhạy cảm như máy tính, tivi, hoặc thiết bị y tế. Loại này thường được tích hợp vào ổ cắm hoặc thiết bị điện tử.

5. Cách lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền AC

Uc (Continuous Operating Voltage): Điện áp hoạt động liên tục lớn nhất mà SPD có thể chịu được mà không bị suy giảm. Phải lớn hơn điện áp danh định của hệ thống điện.
Up (Voltage Protection Level): Cấp bảo vệ điện áp. Là điện áp tối đa mà SPD để lọt qua khi xả dòng xung danh định (In). Giá trị Up càng thấp càng tốt, vì nó cho biết điện áp tối đa mà thiết bị phía sau phải chịu.
In (Nominal Discharge Current): Dòng xả danh định. Là giá trị dòng điện có dạng sóng 8/20 µs mà SPD có thể xả đi xả lại nhiều lần mà không bị hư hỏng. Thể hiện khả năng chịu đựng các xung năng lượng trung bình.
Iimp (Impulse Current): Dòng xả xung sét trực tiếp. Là giá trị dòng điện đỉnh có dạng sóng 10/350 µs (mô phỏng dòng sét trực tiếp) mà SPD loại 1 có thể chịu được.
Imax (Maximum Discharge Current): Dòng xả tối đa. Là giá trị dòng điện đỉnh có dạng sóng 8/20 µs mà SPD có thể xả đi một lần duy nhất mà không bị phá hủy.
Thời gian đáp ứng: SPD phản ứng càng nhanh càng tốt để kịp thời chuyển hướng xung sét.

6. Ai Cần Trang Bị Chống Sét Lan Truyền AC?

Bất kỳ ai sử dụng điện AC và có các thiết bị điện/điện tử đều nên cân nhắc lắp đặt chống sét lan truyền AC, đặc biệt là:

Nhà ở: Bảo vệ các thiết bị gia dụng, giải trí, hệ thống chiếu sáng, thiết bị thông minh.
Văn phòng/Tòa nhà thương mại: Bảo vệ máy tính, máy chủ, hệ thống mạng, thiết bị văn phòng, hệ thống an ninh, thang máy.
Nhà máy/Khu công nghiệp: Bảo vệ máy móc sản xuất, hệ thống điều khiển tự động hóa (PLC, DCS), động cơ, thiết bị đo lường.
Trung tâm dữ liệu: Nơi tập trung các thiết bị CNTT cực kỳ nhạy cảm và cần hoạt động liên tục.
Công trình có lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời (Solar PV): Biến tần và các thiết bị liên quan rất dễ bị tổn thương do sét lan truyền.

Cau tao chong set lan truyen 1

7. Lưu ý khi lựa chọn và lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền AC

Chọn thiết bị phù hợp: Xác định loại thiết bị (Loại 1, 2, hoặc 3) dựa trên vị trí lắp đặt và mức độ bảo vệ cần thiết.
Kiểm tra thông số kỹ thuật: Bao gồm dòng định mức (kA), điện áp định mức, và thời gian phản ứng.
Đảm bảo hệ thống tiếp địa chất lượng: Hệ thống tiếp địa kém sẽ làm giảm hiệu quả của thiết bị chống sét.
Lắp đặt bởi chuyên gia: Việc lắp đặt cần được thực hiện bởi các kỹ sư điện có kinh nghiệm để đảm bảo an toàn và hiệu quả.
Bảo trì định kỳ: Kiểm tra và thay thế linh kiện định kỳ để duy trì hiệu suất của thiết bị

8. Kết luận

Chống sét lan truyền AC là một giải pháp quan trọng để bảo vệ hệ thống điện và thiết bị điện tử khỏi các xung điện áp đột biến do sét hoặc sự cố điện. Với nguyên lý hoạt động dựa trên việc phát hiện, hấp thụ, và phân tán năng lượng dư thừa, các thiết bị chống sét lan truyền AC mang lại sự an toàn và tiết kiệm chi phí lâu dài. Tại Việt Nam, việc đầu tư vào các thiết bị này không chỉ giúp bảo vệ tài sản mà còn đảm bảo an toàn cho con người trong mùa mưa bão.

Hãy lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền AC phù hợp và đảm bảo lắp đặt đúng cách để tối ưu hóa hiệu quả bảo vệ. Nếu bạn cần thêm thông tin hoặc tư vấn, đừng ngần ngại liên hệ với các chuyên gia trong lĩnh vực điện và chống sét!