Sét lan truyền là gì? thiết bị chống sét lan truyền

Sét lan truyền là gì? thiết bị chống sét lan truyền có vai trò như thế nào đối với hệ thống điện trong dân dụng lẫn trong công nghiệp. Cùng tìm hiểu qua bài viết này nhé.

1. Sét lan truyền là gì?

Sét lan truyền là khi sét đánh vào một vị trí nào đó thì trong vòng bán kính 2km từ vị trí sét đánh tất cả các vật bằng kim loại, dây dẫn điện, đường truyền dữ liệu sẽ cảm ứng điện từ dẫn đến hỏng hóc. Các ngôi nhà và cơ sở bị sét đánh hàng ngày và khắp nơi trên thế giới, mọi lúc đều có thể bị đe dọa.Việc cài đặt các thiết bị bảo vệ tăng áp, thiết bị chống sét lan truyền SPD sẽ có thể giảm bớt hoặc thậm chí ngăn chặn thiệt hại đối với các tài sản có giá trị của bạn.

Theo như những thống kê về sét lan truyền, ta có được những thông tin như sau:

• Mỗi ngày có khoảng 8 triệu tia sét trên toàn thế giới.
• Kết cấu cao nhất là điểm tiếp xúc có khả năng cao nhất khi có sét đánh.
• Các kết cấu cô lập trên vùng rộng lớn và phẳng có thể hấp dẫn những tia sét.
• Mặc dù một số cấu trúc có khả năng thu hút sét hơn, nhưng sét lại hoàn toàn không thể dự đoán trước.

Đường đi của tia sét

Đối với một tòa nhà không được bảo vệ, khi tia sét trực tiếp đánh vào điện áp tăng đột biến có thể xâm nhập nhà bạn qua bảng chuyển mạch và phá hủy tất cả thiết bị điện tử của bạn.

Khi tia sét đánh gần một tòa nhà không được bảo vệ, nó có thể di chuyển vào bên trong qua đường dây điện kết nối trực tiếp với bảng chuyển mạch.

Khi tia sét đánh vào một tòa nhà có cột thu lôi, hầu hết quá điện áp được truyền trực tiếp xuống đất quanh mặt ngoài của tòa nhà. Tuy nhiên, tới một nửa số điện áp vẫn có thể xâm nhập vào nhà bạn qua mạch điện.

Khi tia sét đánh gần một tòa nhà, thậm chí là có biện pháp bảo vệ, thì nó vẫn có thể di chuyển vào bên trong nhà qua đường dây điện kết nối trực tiếp với bảng chuyển mạch.

2. Thiết bị chống sét lan truyền

Thiết bị chống sét lan truyền hay còn gọi là SPD (Surge Protection Devices) là các thiết bị chống sét được tạo ra để bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp tăng cao đột ngột. Là giải pháp giúp bảo vệ các thiết bị, tòa nhà của bạn, tránh hoặc hạn chế tối đa thiệt hại do sét lan truyền gây nên.

Thiết bị chống sét lan truyền là thiết bị nhằm hạn chế sự quá áp đột biến lan truyền trên đường dây bằng cách chuyển hướng dòng điện nguy hiểm này sang nơi khác một cách an toàn. Chúng có chứa ít nhất một linh kiện phi tuyến. Loại SPD một cổng được đấu nối song song hoặc loại SPD hai cổng được đấu nối trực tiếp.

Theo thống kê, sét lan truyền có thể gây ra thiệt hại lên đến hàng nghìn tỷ đồng, trong đó, Việt Nam được xem là khu vực có hoạt động giông sét mạnh, mỗi năm phải hứng chịu khoảng 2 triệu cú sét đánh theo nghiên cứu của Viện Vật lý Địa cầu. Vậy nên việc chống sét lan truyền là điều cần thiết để bảo vệ an toàn cho cả người và của.

3. Tìm hiểu về hệ thống chống sét lan truyền

Theo nguyên tắc, thiết bị chống sét sẽ loại bỏ quá áp trong các trường hợp:

• Nằm ở ngưỡng thông thường, giữa pha trung tính hoặc mặt đất.
• Nằm ở ngưỡng phân chia, giữa giai đoạn hoặc trung tính.

Tình huống xuất hiện quá áp vượt ngưỡng cho phép

Thiết bị chống sét có nhiệm vụ:

• Truyền dẫn luồng điện áp xuống đất an toàn trong chế độ thông thường.
• Phân phối năng lượng điện áp cho các dây dẫn cần thiết trong chế độ phân chia

Chúng hoạt động theo nguyên tắc bảo vệ mạch điện tử. Khi thiết bị chống sét có khả năng phát hiện xung sét lan truyền, lúc này lập tức thiết bị sẽ khởi động chức năng triệt tiêu nguồn xung nhiễu thông qua hoạt động của bộ lọc sét.

Các thiết bị trong hệ thống chống sét

• Thiết bị chống sét trên đường nguồn: Thiết bị cắt sét 1 pha , thiết bị cắt sét 3 pha , thiết bị cắt lọc sét 1 pha, thiết bị cắt lọc sét 3 pha.
• Thiết bị chống sét cho đường tín hiệu, viễn phông, đường điện thoại.
• Cáp thoát sét
• Hộp đếm sét
• Hộp kiểm tra điện trở đất.
• Hệ thống tiếp địa gồm cọc tiếp địa, dây thoát sét, băng đồng chống sét lan truyền.
• Thiết bị cắt sét, cắt lọc sét nguồn AC.
• Công tắc báo động.

4. Phân loại hệ thống chống sét lan truyền

Chống Sét Lan Truyền SPD Loại 1

• Thiết bị chống sét lan truyền loại 1 được khuyến cáo sử dụng trong trường hợp cụ thể như xí nghiệp, tòa nhà, nhà máy công nghiệp,… đã được bảo vệ bởi hệ thống chống sét hoặc lồng lưới chống sét trực tiếp.
• Thiết bị này bảo vệ cho hệ thống điện. SPD loại 1 có khả năng xả dòng ngược do dòng sét lan truyền dội ngược từ dây dẫn đất đến dây dẫn của hệ thống lưới điện.
• Thiết bị chống sét lan truyền loại 1 được đặc trưng bởi dòng điện dạng sóng 10/350µs.

Chống Sét Lan Truyền SPD Loại 2

• Thiết bị chống sét lan truyền loại 2 là hệ thống bảo vệ chính cho tất cả các thiết bị điện hạ thế. Thiết bị này được lắp đặt trong mỗi tử điện để ngăn ngừa sự lan truyền quá áp trong hệ thống điện và bảo vệ các tải.
• Thiết bị chống sét lan truyền loại 2 được đặc trưng bởi dòng điện dạng sóng 8/20µs.

Chống Sét Lan Truyền SPD Loại 3

• Thiết bị chống sét lan truyền loại 3 có dung lượng xả thấp. Chính vì thế, chúng phải được lắp đặt một cách bắt buộc như thiết bị bổ sung cho SPD Loại 2 và trong vùng lân cận các tải nhạy cảm.
• Thiết bị chống sét lan truyền loại 2 được đặc trưng bởi sự kết hợp của các sóng điện áp (1.2/50µs) và sóng dòng (8/20µs).

5. Kỹ thuật thi công hệ thống chống sét lan truyền

Xác định vị trí đặt thiết bị

Vị trí đặt thiết bị phù hợp sẽ phụ thuộc vào nhóm thiết bị đó, ta chia thành hai nhóm như sau để dễ dàng lắp đặt.

Tầng bảo vệ thứ nhất

• Tầng bảo vệ thứ nhất là thiết bị chống sét được lắp đặt tại ngõ vào của công trình cần bảo vệ cho các thiết bị. Nó thường là thiết bị có khả năng cắt sét lớn nhất vì nó có thể phải chịu dòng sét trực tiếp đánh vào. Thông thường, khả năng cắt sét ở tầng thứ nhất được yêu cầu ≥ 100kA 8/20µs.
• Một mình thiết bị chống sét sơ cấp thường thích hợp để bảo vệ cho các thiết bị điện cơ/ thiết bị điện dễ bị hư hỏng như đèn chiếu sáng, lò sưởi và động cơ.

Tầng bảo vệ thứ hai

• Là thiết bị chống sét được sử dụng để làm giảm điệp áp dư giúp bảo vệ thiết bị điện, điện tử nhạy cảm. Được lắp đặt tại các nhánh của tủ phân phối.
• Các thiết bị phải đáp ứng bảo vệ thiết bị mạch nhánh từ các xung đột biến được sinh ra trong nội bộ mạch từ chính các thiết bị trong mạch đó như thiết bị gây nhiễu xung, thiết bị đóng cắt,… Xung này chiếm 70 đến 85% các xung có thể gây nguy hại cho thiết bị điện, điện tử nhạy cảm.
• Nên sử dụng thiết bị cắt lọc sét mắc nối tiếp phía trước thiết bị cần bảo vệ bao gồm tầng cắt sơ cấp, bộ lọc thông thấp LC và tầng cắt sét thứ cấp.

Tạo hệ thống tiếp đất nối tiếp

Đối với mỗi cấu tạo, thành phần địa chất cũng như diện tích của khu vực thi công hệ thống tiếp địa mà chúng ta có 2 phương án thi công cọc tiếp địa.

• Phương án 1: Sử dụng cọc tiếp địa đường kính 16mm dài 2,4 mét. Khoảng cách mỗi cọc từ 4,5 đến 5m.
• Phương án 2: Sử dụng 1 đến 2 cọc tiếp địa đường kính 16mm có chiều dài lớn (thường từ 7 đến 15 mét tùy địa chất) khoan sâu vào lòng đất.

Cách lắp thiết bị chống sét lan truyền

Sét khi đánh vào dây điện hay cọc gần đất có khả năng cảm ứng một dòng điện từ 30kA đến 100 kA tùy theo từng trường hợp. Kết quả của quá trình phóng điện này là sự hình thành các dòng sét với cường độ lớn và sự áp đặt một điện thế quá mức lên các dây dẫn. Do đó ta cần cắt các xung sét có điện áp cao và truyền nó xuống đất.

Có hai phương pháp để lắp đặt hệ thống thiết bị chống sét lan truyền:

• Mắc song song thích hợp cho bảo vệ các hệ thống bơm, điều hòa nhiệt độ và chiều sáng.
• Mắc kiểu nối tiếp thích hợp bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm như thiết bị viễn thông, máy tính,…

Lưu ý khi lắp đặt hệ thống chống sét lan truyền

Những mạch có các thiết bị điện gây nhiễu như biến tần và thiết bị công nghiệp cũng nên được bảo vệ để tránh nhiễu điện cấp ngược trở lại làm các thiết bị ở mạch khác bị hư hỏng.

Trường hợp thiết bị điện tử nhạy cảm có vị trí xa hơn 9 mét từ thiết bị chống sét phía trước gần nhất, thiết bị bảo vệ bổ sung cần được lắp đặt. Thiết bị này được gọi là thiết bị bảo vệ “ngõ vào điểm sử dụng” và được lắp đặt gần thiết bị điện, điện tử nhạy cảm nhất có thể.

Điện áp dư của thiết bị chống sét là điện áp còn lại sau khi thiết bị chống sét chịu tác động của xung sét, xung đột biến, điện áp này càng nhỏ càng tốt.

>>> Xem thêm: Trạm biến áp là gì? phân loại trạm biến áp