Một thiết bị bảo vệ tăng đột biến, còn được gọi là bộ bảo vệ hoặc SPD, được thiết kế để bảo vệ các thành phần điện chống tăng trong điện áp có thể xảy ra trong mạch điện.

Bất cứ khi nào sự gia tăng đột ngột về dòng điện hoặc điện áp được tạo ra trong mạch điện hoặc mạch truyền thông do hậu quả của nhiễu bên ngoài, thiết bị bảo vệ đột biến có thể tiến hành và shunt trong một khoảng thời gian rất ngắn, ngăn chặn sự gia tăng các thiết bị khác trong mạch .

Các thiết bị bảo vệ Surge (SPD) là một phương pháp hiệu quả về chi phí để ngăn chặn sự cố mất điện và tăng cường độ tin cậy của hệ thống.

Chúng thường được cài đặt trong các bảng phân phối và đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động trơn tru và không bị gián đoạn của các thiết bị điện tử trong một loạt các ứng dụng bằng cách hạn chế quá áp thoáng qua.

Một SPD hoạt động bằng cách chuyển đổi điện áp dư thừa khỏi sự trỗi dậy thoáng qua khỏi các thiết bị được bảo vệ. Nó thường bao gồm các biến thể oxit kim loại (MOCS) hoặc ống xả khí hấp thụ điện áp dư và chuyển hướng nó xuống đất, do đó bảo vệ các thiết bị được kết nối.

Sự gia tăng năng lượng có thể xảy ra vì nhiều lý do, bao gồm các cuộc tấn công sét, chuyển đổi lưới điện, hệ thống dây điện bị lỗi và hoạt động của thiết bị điện công suất cao. Chúng cũng có thể được gây ra bởi các sự kiện xảy ra bên trong một tòa nhà, chẳng hạn như khởi động động cơ hoặc bật/tắt các thiết bị lớn.

Cài đặt SPD có thể cung cấp một số lợi ích, bao gồm:

Bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm khỏi tăng điện áp.

Phòng ngừa mất dữ liệu hoặc tham nhũng trong hệ thống máy tính.

Mở rộng tuổi thọ của các thiết bị và thiết bị bằng cách bảo vệ chúng khỏi các nhiễu điện.

Giảm nguy cơ cháy điện gây ra bởi sự gia tăng điện.

Sự an tâm khi biết rằng thiết bị có giá trị của bạn được bảo vệ.

Tuổi thọ của SPD có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố như chất lượng của nó, mức độ nghiêm trọng của sự gia tăng mà nó gặp phải và thực hành bảo trì. Nói chung, SPD có tuổi thọ từ 5 đến 10 năm. Tuy nhiên, nên thường xuyên kiểm tra và kiểm tra SPD và thay thế chúng khi cần thiết để đảm bảo bảo vệ tối ưu.

Nhu cầu về SPD có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố như vị trí địa lý, quy định địa phương và độ nhạy của thiết bị điện tử được kết nối. Nên tham khảo ý kiến ​​của một thợ điện hoặc kỹ sư điện có trình độ để đánh giá nhu cầu cụ thể của bạn và xác định xem SPD có cần thiết cho hệ thống điện của bạn hay không.

Một vài thành phần bảo vệ tăng cường phổ biến được sử dụng trong SPDS sản xuất là các biến thể oxit kim loại (MOV), điốt phân hủy tuyết lở (ABDS-trước đây gọi là điốt silicon Avalanche hoặc SADS) và ống xả khí (GDTs). MOV là công nghệ được sử dụng phổ biến nhất để bảo vệ các mạch điện AC. Xếp hạng dòng điện tăng của MOV có liên quan đến khu vực mặt cắt ngang và thành phần của nó. Nói chung, diện tích mặt cắt ngang càng lớn, xếp hạng dòng điện tăng của thiết bị càng cao. MOV thường là hình học tròn hoặc hình chữ nhật nhưng có rất nhiều kích thước tiêu chuẩn dao động từ 7 mm (0,28 inch) đến 80 mm (3,15 inch). Xếp hạng hiện tại của các thành phần bảo vệ tăng đột biến này rất khác nhau và phụ thuộc vào nhà sản xuất. Như đã thảo luận trước đó trong mệnh đề này, bằng cách kết nối các MoV trong một mảng song song, giá trị dòng điện tăng có thể được tính bằng cách thêm xếp hạng dòng điện tăng của các MoV riêng lẻ lại với nhau để đạt được xếp hạng dòng điện của mảng. Khi làm như vậy, cần xem xét để phối hợp hoạt động.

Có nhiều giả thuyết về thành phần nào, cấu trúc liên kết và triển khai công nghệ cụ thể tạo ra SPD tốt nhất để chuyển hướng dòng điện tăng. Thay vì trình bày tất cả các tùy chọn, tốt nhất là thảo luận về xếp hạng hiện tại tăng, xếp hạng hiện tại danh nghĩa hoặc các khả năng hiện tại của Surge xoay quanh dữ liệu kiểm tra hiệu suất. Bất kể các thành phần được sử dụng trong thiết kế, hoặc cấu trúc cơ học cụ thể được triển khai, điều quan trọng là SPD có xếp hạng dòng điện tăng hoặc xếp hạng dòng điện thanh danh phù hợp cho ứng dụng.

Phiên bản hiện tại của các quy định về hệ thống dây điện IET, BS 7671: 2018, nói rằng trừ khi đánh giá rủi ro được thực hiện, bảo vệ chống quá điện áp thoáng qua sẽ được cung cấp khi có thể do hậu quả gây ra bởi quá điện áp có thể:

Dẫn đến thương tích nghiêm trọng, hoặc mất, cuộc sống của con người; hoặc

Dẫn đến gián đoạn các dịch vụ công cộng và/hoặc thiệt hại cho di sản văn hóa; hoặc

Dẫn đến gián đoạn hoạt động thương mại hoặc công nghiệp; hoặc

Ảnh hưởng đến một số lượng lớn các cá nhân đồng định vị.

Quy định này áp dụng cho tất cả các loại cơ sở bao gồm trong nước, thương mại và công nghiệp.

Trong khi các quy định về hệ thống dây điện IET không được hồi cứu, trong đó công việc đang được thực hiện trên một mạch hiện có trong một bản cài đặt đã được thiết kế và cài đặt cho một phiên bản trước của các quy định về hệ thống dây điện IET, cần phải đảm bảo mạch được sửa đổi tuân thủ mới nhất Phiên bản, điều này sẽ chỉ có lợi nếu SPD được cài đặt để bảo vệ toàn bộ cài đặt.

Quyết định về việc mua SPDS có nằm trong tay khách hàng hay không, nhưng họ nên được cung cấp đủ thông tin để đưa ra quyết định sáng suốt về việc họ có muốn bỏ qua SPD hay không. Một quyết định nên được đưa ra dựa trên các yếu tố rủi ro an toàn và sau khi đánh giá chi phí SPD, có thể có giá chỉ vài trăm bảng, so với chi phí lắp đặt điện và thiết bị được kết nối với nó như máy tính, TV và thiết bị cần thiết, Ví dụ, phát hiện khói và điều khiển nồi hơi.

Bảo vệ Surge có thể được cài đặt trong một đơn vị tiêu dùng hiện có nếu có sẵn không gian vật lý thích hợp hoặc, nếu không đủ không gian, nó có thể được cài đặt trong một vỏ bọc bên ngoài liền kề với đơn vị tiêu dùng hiện tại.

Cũng đáng để kiểm tra với công ty bảo hiểm của bạn vì một số chính sách có thể nói rằng thiết bị phải được bảo hiểm bằng SPD hoặc họ sẽ không thanh toán trong trường hợp yêu cầu bồi thường.

Việc phân loại bộ bảo vệ Surge (thường được gọi là chống sét) được đánh giá theo IEC 61643-31 & EN 50539-11 Lý thuyết bảo vệ sét phân khu, được lắp đặt tại ngã ba của phân vùng. Yêu cầu kỹ thuật và chức năng khác nhau. Thiết bị chống sét giai đoạn đầu được cài đặt giữa vùng 0-1, cao cho yêu cầu dòng chảy, yêu cầu tối thiểu của IEC 61643-31 & EN 50539-11 là ITOTAL (10/350) 12,5 ka, và thứ hai và thứ ba Các mức được cài đặt giữa các vùng 1-2 và 2-3, chủ yếu để triệt tiêu quá điện áp.

Các thiết bị bảo vệ Surge (SPD) rất cần thiết trong việc bảo vệ thiết bị điện tử khỏi các tác động có hại của quá điện áp thoáng qua có thể gây ra thiệt hại, thời gian ngừng hoạt động của hệ thống và mất dữ liệu.

Trong nhiều trường hợp, chi phí thay thế thiết bị hoặc sửa chữa có thể là đáng kể, đặc biệt là trong các ứng dụng quan trọng của nhiệm vụ như bệnh viện, trung tâm dữ liệu và nhà máy công nghiệp.

Bộ ngắt mạch và cầu chì không được thiết kế để xử lý các sự kiện năng lượng cao này, làm cho sự bảo vệ tăng thêm cần thiết.

Mặc dù SPD được thiết kế đặc biệt để chuyển hướng quá điện áp thoáng qua khỏi thiết bị, bảo vệ nó khỏi thiệt hại và kéo dài tuổi thọ của nó.

Tóm lại, SPD là rất cần thiết trong môi trường công nghệ hiện đại.

Nguyên tắc làm việc SPD

Nguyên tắc cơ bản đằng sau SPDS là chúng cung cấp một đường trở kháng thấp xuống đất cho điện áp dư thừa. Khi tăng đột biến hoặc tăng điện áp, SPD hoạt động bằng cách chuyển điện áp dư và dòng điện lên mặt đất.

Theo cách này, cường độ của điện áp đến được hạ xuống mức an toàn không làm hỏng thiết bị đính kèm.

Để hoạt động, một thiết bị bảo vệ tăng cường phải chứa ít nhất một thành phần phi tuyến tính (khoảng cách biến thể hoặc tia lửa), trong các điều kiện khác nhau chuyển đổi giữa trạng thái trở kháng cao và thấp.

Chức năng của chúng là chuyển hướng dịch tiết hoặc xung động và hạn chế quá điện áp tại thiết bị hạ nguồn.

Các thiết bị bảo vệ tăng tốc chức năng trong ba tình huống được liệt kê dưới đây.

A. Điều kiện bình thường (không có sự đột biến)

Trong trường hợp không có điều kiện đột biến, SPD không có tác động đến hệ thống và hoạt động như một mạch mở, nó vẫn ở trạng thái trở kháng cao.

B. Trong quá trình tăng điện áp

Trong trường hợp tăng đột biến và tăng điện áp, SPD di chuyển đến trạng thái dẫn và trở kháng của nó giảm. Theo cách này, nó sẽ bảo vệ hệ thống bằng cách chuyển dòng điện xung lên mặt đất.

C. Quay lại hoạt động bình thường

Sau khi quá điện áp đã được xuất viện, SPD đã chuyển trở lại trạng thái trở kháng cao bình thường.

Thiết bị bảo vệ Surge (SPD) là các thành phần thiết yếu của mạng điện. Tuy nhiên, việc chọn một SPD phù hợp cho hệ thống của bạn có thể là một vấn đề khó khăn.

Điện áp hoạt động liên tục tối đa (UC)

Điện áp định mức của SPD phải tương thích với điện áp hệ thống điện để cung cấp sự bảo vệ phù hợp cho hệ thống. Xếp hạng điện áp thấp hơn sẽ làm hỏng thiết bị và xếp hạng cao hơn sẽ không chuyển hướng thoáng qua đúng.

Thời gian phản hồi

Nó được mô tả là thời điểm SPD phản ứng với các quá độ. SPD nhanh hơn đáp ứng, việc bảo vệ SPD càng tốt. Thông thường, SPD dựa trên diode Zener có phản hồi nhanh nhất. Các loại chứa đầy khí có thời gian phản hồi tương đối chậm và các cầu chì và loại MOV có thời gian phản hồi chậm nhất.

Dòng chảy danh nghĩa (IN)

SPD nên được kiểm tra ở dạng sóng 8/20μs và giá trị điển hình cho SPD có kích thước thu nhỏ dân cư là 20KA.

Dòng chảy xung tối đa (IIMP)

Thiết bị phải có khả năng xử lý dòng điện tăng tối đa được dự kiến ​​trên mạng phân phối để đảm bảo rằng nó không bị lỗi trong một sự kiện thoáng qua và thiết bị nên được kiểm tra với dạng sóng 10/350μS.

Kẹp điện áp

Đây là điện áp ngưỡng và trên mức điện áp này, SPD bắt đầu kẹp bất kỳ điện áp nào thoáng qua mà nó phát hiện trong đường dây điện.

Nhà sản xuất và chứng nhận

Chọn một SPD từ một nhà sản xuất nổi tiếng có chứng nhận từ một cơ sở thử nghiệm vô tư, chẳng hạn như UL hoặc IEC, là rất quan trọng. Chứng nhận đảm bảo rằng sản phẩm đã được kiểm tra và vượt qua tất cả các yêu cầu về hiệu suất và bảo mật.

Hiểu các hướng dẫn định cỡ này sẽ cho phép bạn chọn thiết bị bảo vệ tăng cao nhất cho nhu cầu của bạn và đảm bảo bảo vệ tăng cường hiệu quả.

Các thiết bị bảo vệ Surge (SPD) được thiết kế để cung cấp sự bảo vệ đáng tin cậy chống lại quá áp thoáng qua, nhưng một số yếu tố nhất định có thể dẫn đến sự thất bại của chúng. Sau đây là một số lý do cơ bản đằng sau thất bại SPDS:

1. Tăng sức mạnh tăng lên

Một trong những nguyên nhân chính của sự cố SPD là quá điện áp, quá điện áp có thể xảy ra do sét đánh, tăng điện hoặc các nhiễu điện khác. Đảm bảo cài đặt đúng loại SPD sau khi tính toán thiết kế phù hợp theo vị trí.

2. Yếu tố thanh toán

Do điều kiện môi trường bao gồm nhiệt độ và độ ẩm, SPD có thời hạn sử dụng hạn chế và có thể xấu đi theo thời gian. Hơn nữa, SPD có thể bị tổn hại bởi các gai điện áp thường xuyên.

3. Các vấn đề về cấu hình

Bị cấu hình sai, chẳng hạn như khi SPD được cấu hình WYE được liên kết với một tải được kết nối thông qua một đồng bằng. Điều này có thể khiến SPD đến điện áp lớn hơn, có thể dẫn đến sự cố SPD.

4. Thất bại thành phần

SPDS chứa một số thành phần, chẳng hạn như các biến thể oxit kim loại (MOV), có thể thất bại do khiếm khuyết sản xuất hoặc các yếu tố môi trường.

5. Căn cứ chính

Để một SPD hoạt động đúng, nền tảng là cần thiết. Một SPD có thể bị trục trặc hoặc có thể trở thành mối quan tâm an toàn nếu nó có căn cứ không đúng cách.