Chống sét lan truyền | Phoenix Contact | Đức

Thông số kỹ thuật quan trọng cần phải biết khi chọn một thiết bị chống sét - Surge Protection Devices (SPD)

Đây là một số đặc điểm nổi bật nhất mà xác định thiết bị chống sét cho nguồn AC, cũng như cho một số ứng dụng bảo vệ truyền thông dữ liệu.
Thông số kỹ thuật quan trọng cần phải biết khi chọn một thiết bị chống sét - Surge Protection Devices (SPD)
Còn được gọi là điện áp để qua, điều này xác định điện áp tăng đột ngột sẽ làm cho các bộ phận bảo vệ bên trong một bộ phận bảo vệ chống sét làm lệch năng lượng không mong muốn từ đường dây được bảo vệ. Điện thế kẹp thấp cho thấy bảo vệ tốt hơn, nhưng đôi khi có thể dẫn đến tuổi thọ ngắn hơn cho hệ thống bảo vệ tổng thể. Ba mức độ bảo vệ thấp nhất được định nghĩa trong mức đánh giá UL là 330 V, 400 V và 500 V. Điện áp thông qua cho các thiết bị AC 120 V là 330 V.

Underwriters Laboratories (UL), một công ty khoa học an toàn độc lập toàn cầu, định nghĩa cách bảo vệ một cách an toàn. UL 1449 bắt đầu có hiệu lực bắt buộc với ấn bản thứ 3 vào tháng 9 năm 2009 để tăng tính an toàn so với các sản phẩm phù hợp với ấn bản lần 2. Thử nghiệm điện áp hạn chế được đo, sử dụng dòng điện cao hơn sáu lần (và năng lượng), định nghĩa một mức bảo vệ điện áp (VPR). Đối với một bộ bảo vệ cụ thể, điện áp này có thể cao hơn so với một Suppress Suppressed Ratings (SVR) trong các phiên bản trước đó đo điện áp để qua với ít hơn hiện tại. Do các đặc tính phi tuyến tính của các bộ phận bảo vệ, điện áp qua lại được xác định bởi phiên bản thứ 2 và phiên bản lần thứ 3 không thể so sánh.

Một bảo vệ có thể lớn hơn để đạt được cùng một điện áp để tránh trong quá trình thử nghiệm lần thứ ba. Vì vậy, một ấn bản thứ 3 hoặc sau đó bảo vệ nên cung cấp an toàn tuyệt vời với tuổi thọ tăng lên.
 

Trị giá Joules

Con số này định nghĩa bao nhiêu năng lượng một thiết bị bảo vệ chống sét dựa trên MOV có thể hấp thụ một cách lý thuyết trong một sự kiện duy nhất, mà không bị thất bại. Ngược lại trực quan, một con số thấp hơn có thể cho thấy tuổi thọ dài hơn nếu thiết bị có thể chuyển năng lượng nhiều nơi khác hơn và do đó hấp thụ năng lượng ít hơn. Nói cách khác, một thiết bị bảo vệ cung cấp một điện áp kẹp thấp hơn trong khi chuyển hướng dòng điện tăng tương tự sẽ gây ra nhiều năng lượng dốc hơn sẽ tan ra ở những nơi khác trong đường dẫn của dòng điện đó. Thiết bị bảo vệ tốt hơn vượt quá tốc độ tối đa là 1000 joules và 40,000 ampe.

Một quan niệm sai lầm phổ biến, dễ dàng thực hiện, là một joule thấp hơn đánh giá tương đương với bảo vệ ít hơn kể từ khi tổng số năng lượng trong các đột biến gây thiệt hại có thể là đáng kể. Tuy nhiên, nếu được cài đặt đúng cách, mỗi joule được hấp thụ bởi một người bảo vệ, 4 đến 30 joules khác có thể bị tiêu tan một cách vô hại vào đất. Một thiết bị bảo vệ dựa trên MOV (mô tả dưới đây) với điện áp cho phép cao hơn có thể nhận được mức đánh giá cao hơn mặc dù nó cho phép tăng năng lượng qua thiết bị được bảo vệ.

Đánh giá joule là một tham số thường được trích dẫn nhưng rất gây hiểu nhầm để so sánh bảo vệ chống sét dựa trên MOV. Sự tăng bất kỳ sự kết hợp giữa ampere và điện áp bất kỳ có thể diễn ra theo thời gian, nhưng thường chỉ tăng lên trong nano giây tới vài phần nghìn giây, và năng lượng tăng lên theo mô hình thí nghiệm có thể nhỏ hơn 100 joules [7]. Thiết bị chống sét được thiết kế tốt không nên dựa vào MOV để hấp thụ năng lượng đột biến, mà thay vào đó phải sống sót qua quá trình vô hiệu hóa nó xuống mặt đất.

Nói chung, nhiều joules có nghĩa là một MOV hấp thụ năng lượng ít hơn trong khi chuyển hướng nhiều hơn vào mặt đất.

Một số nhà sản xuất thường thiết kế thiết bị bảo vệ chống sét nguy hiểm cao hơn bằng cách kết nối nhiều MOVs song song. Vì các MOV riêng lẻ có phản ứng phi tuyến tính khác nhau một chút khi được tiếp xúc với cùng một điện áp quá tải, bất kỳ MOV nào cũng có thể nhạy hơn các MOV khác. Điều này có thể gây ra một MOV trong một nhóm để thực hiện nhiều hơn (một hiện tượng gọi là hiện tại hogging), dẫn đến việc sử dụng quá mức và cuối cùng thất bại sớm của thành phần đó. Nếu một cầu chì nội tuyến đơn được đặt trong một loạt với MOVs như là một tính năng an toàn-tắt, nó sẽ mở và không bảo vệ chống sét ngay cả khi còn lại MOVs là nguyên vẹn. Do đó, năng lực hấp thụ năng lượng tăng lên của toàn bộ hệ thống phụ thuộc vào MOV với điện áp kẹp thấp nhất và MOVs bổ sung không mang lại lợi ích gì hơn nữa. Hạn chế này có thể được bù đắp bằng cách sử dụng các bộ MOV được kết hợp cẩn thận, nhưng kết hợp này phải được phối hợp chặt chẽ với nhà sản xuất ban đầu của các thành phần MOV.

Theo các tiêu chuẩn kiểm định của ngành, dựa trên các giả định của IEEE và ANSI, đường dây điện trong tòa nhà có thể lên đến 6.000 volts, 3.000 ampe và cung cấp đến 90 ly năng lượng, bao gồm các cú điện từ các nguồn bên ngoài không bao gồm các cuộc đình công giảm nhẹ.

Các giả định chung về sét đặc biệt, dựa trên ANSI / IEEE C62.41 và UL 1449 (3rd Edition) tại thời điểm viết bài này, là dòng điện sét tối thiểu trong tòa nhà thường là 10.000 ampe hoặc 10 kiloamperes (kA). Điều này được dựa trên 20kA nhấn mạnh một đường dây điện, dòng truyền đạt sau đó đi du lịch bằng nhau trong cả hai hướng trên đường dây điện với kết quả 10kA đi vào tòa nhà hoặc nhà. Những giả định này dựa trên một phép tính xấp xỉ trung bình để kiểm tra các tiêu chuẩn tối thiểu. Mặc dù 10kA thường đủ tốt để bảo vệ tối thiểu chống lại sét đánh, có thể sét đánh truyền tới 200kA cho đường dây điện với 100kA đi theo từng hướng.

Chống sét và các điện áp tăng đột biến về điện áp cao có thể bị triệt tiêu với bộ bảo vệ chống sét toàn bộ nhà. Các sản phẩm này đắt hơn các thiết bị chống sét đơn lẻ đơn giản, và thường cần lắp đặt chuyên nghiệp trên nguồn cấp điện nguồn; tuy nhiên, chúng cung cấp bảo vệ toàn bộ ngôi nhà từ các cú điện qua con đường đó. Thiệt hại do sét trực tiếp qua các đường khác phải được kiểm soát riêng biệt.
 

Thời gian đáp ứng

Thiết bị chống sét không hoạt động ngay lập tức; một sự chậm trễ nhỏ tồn tại. Thời gian đáp ứng càng lâu, thiết bị kết nối càng lâu sẽ bị phơi ra. Tuy nhiên, những cú điện giật cũng không xảy ra ngay lập tức. Phổ biến thường mất khoảng một vài giây giây để đạt được điện áp cao điểm, và thiết bị chống sét với thời gian phản hồi một nano giây sẽ đá đủ nhanh để loại bỏ phần hư hại nhất của cành.

Vì vậy, thời gian đáp ứng theo tiêu chuẩn thử nghiệm không phải là một biện pháp hữu ích của khả năng chống sét của một khi so sánh các thiết bị MOV. Tất cả các MOV đều có thời gian đáp ứng được đo bằng nano giây, trong khi các dạng sóng kiểm tra thường được sử dụng để thiết kế và hiệu chỉnh các thiết bị chống sét là tất cả dựa trên các dạng sóng được mô hình hóa của sóng lớn được đo bằng micro giây. Kết quả là các thiết bị bảo vệ dựa trên MOV không có vấn đề khi tạo ra các thông số thời gian đáp ứng ấn tượng.

Các công nghệ đáp ứng chậm hơn (đáng chú ý là các TCT) có thể gặp khó khăn trong việc bảo vệ chống lại các đột biến nhanh. Vì vậy, các thiết kế tốt kết hợp với các công nghệ chậm hơn nhưng có ích thì thường kết hợp chúng với các thành phần hoạt động nhanh hơn để cung cấp sự bảo vệ toàn diện hơn.
 

Các tiêu chuẩn áp dụng

Một số tiêu chuẩn thông dụng được liệt kê bao gồm:

IEC 61643-11 Thiết bị chống sét áp thấp - Phần 11: Thiết bị chống sét lan truyền nối với các hệ thống điện áp thấp - Yêu cầu và phương pháp thử (thay thế cho IEC 61643-1);

IEC 61643-21 Thiết bị chống sét điện áp thấp - Phần 21: Thiết bị bảo vệ chống sét kết nối với mạng viễn thông và mạng báo hiệu (signalling) - Yêu cầu hoạt động và phương pháp thử;

IEC 61643-22 Thiết bị chống sét điện áp thấp - Phần 22: Thiết bị chống sét nối với mạng viễn thông và báo hiệu (signalling) - Các nguyên tắc lựa chọn và ứng dụng;

EN 61643-11, 61643-21 and 61643-22

Tài liệu tham khảo kỹ thuật của Telcordia Technologies TR-NWT-001011

ANSI/IEEE C62.xx

Underwriters Laboratories (UL) 1449.

AS/NZS 1768

Mỗi tiêu chuẩn định nghĩa các đặc tính bảo vệ khác nhau, các vectơ kiểm tra, hoặc mục đích hoạt động.

Phiên bản thứ 3 của Tiêu chuẩn UL 1449 cho SPDs đã được viết lại chính các phiên bản trước và cũng được chấp nhận như một tiêu chuẩn ANSI lần đầu tiên. Một phiên bản tiếp theo vào năm 2015 bao gồm việc bổ sung các mạch điện áp thấp cho cổng sạc USB và pin liên quan.

EN 62305 và ANSI / IEEE C62.xx xác định những gì tăng đột biến một người bảo vệ có thể được dự kiến ​​sẽ chuyển hướng. EN 61643-11 và 61643-21 chỉ rõ các yêu cầu về hiệu suất và độ an toàn của sản phẩm. Ngược lại, IEC chỉ viết các tiêu chuẩn và không chứng nhận bất kỳ sản phẩm cụ thể nào đáp ứng các tiêu chuẩn đó. Tiêu chuẩn IEC được sử dụng bởi các thành viên của Chương trình CB về các thỏa thuận quốc tế để kiểm tra và chứng nhận các sản phẩm tuân thủ an toàn.

Không có tiêu chuẩn nào đảm bảo rằng người bảo vệ sẽ cung cấp sự bảo vệ phù hợp trong một ứng dụng cụ thể. Mỗi tiêu chuẩn xác định những gì một người bảo vệ nên làm hoặc có thể đạt được, dựa trên các bài kiểm tra chuẩn hóa có thể hoặc không tương quan với các điều kiện hiện diện trong một tình huống cụ thể trên thế giới thực. Một phân tích kỹ thuật chuyên ngành có thể là cần thiết để cung cấp sự bảo vệ đầy đủ, đặc biệt là trong các tình huống nguy cơ sét đánh cao.
 
(Nguyễn Thảo Trường - http://DienElectric.com trích dẫn theo Wikipedia)

 
Gọi điện thoại