1. Phân vùng bảo vệ.

Một trong các thông số quan trọng cần quan tâm khi thiết kế và lựa chọn thiết bị chống sét trên đường nguồn và đường tín hiệu là dạng sóng và biên độ xung sét lan truyền. Biên độ xung sét phụ thuộc vào vị trí của công trình, mức độ lộ thiên của công trình và vị trí tương quan của công trình đối với các công trình lân cận, mật độ sét tại khu vực cần bảo vệ và cấu trúc của đường dây tải điện (trên không hay đi ngầm).

Dạng xung sét phụ thuộc vào cách thức sét cảm ứng lên dường dây tải điện. Xung sét cảm ứng thường là dạng song 8/20μs và xung sét lan truyền do sét đánh trực tiếp và đường dây thường là dạng song 10/350μs.

Tiêu chuẩn IEEE 587 chia khu vực bảo vệ làm 5 cấp A, B, C, D và E tiêu chuẩn IEC 1024-1/IEC 1312 chia khu vực bảo vệ làm 4 vùng 0, 1, 2 và 3. Tương ứng với từng khu vực mà các thiết bị chống sét trên đường nguồn phải được thử nghiệm với các xung sét tiêu chuẩn tương ứng.

Các dạng xung sét tiêu chuẩn

Khi xét đến mật độ sét tại khu vực cần bảo vệ, việc lựa chọn biên độ xung sét cực đại có thể tham khảo bảng 2 – 9 sau:

2. Các loại thiết bị chống sét lan truyền trên đường cấp nguồn.

Thiết bị cắt sét.

Được mắc song song với tải, thiết bị này có nhiệm vụ tản năng lượng sét vào đất. Khi mạng điện thoại hoạt động bình thường, thiết bị cắt sét là một điện trở có tổng trở rất lớn, nhưng lúc xuất hiện xung sét trên đường dây gây nên sự chênh lệch điện áp trên hai đầu thiết bị, nếu điện áp chênh lệch này vượt quá điện áp ngưỡng sẽ làm cho thiết bị hoạt động và dẫn phần lớn năng lượng sét vào đất.

Do thiết bị cắt sét chỉ có khả năng tiêu tán năng lượng sét và giới hạn điện áp mà không có khả năng giảm tốc độ biên thiên dòng sét và tốc độ biến thiên điện áp sét . Chính tốc độ tăng dòng và tăng áp này là nguyên nhân gây hư hỏng các thiết bị điện nhạy cảm. vì vậy cần phải mắc thêm một thiết bị lọc sét vào phía sau thiết bị cắt sét nhằm đưa ra mức điện áp và tốc độ biến thiên dòng, áp thích hợp cho các loại thiết bị điện.

Thiết bị lọc sét

Thiết bị này được mắc nối tiếp với tải. Hoạt động của thiết bị là cho ra mức điện áp thích hợp với hầu hết các thiết bị điện, giảm điện áp dư sau khi đã qua thiết bị cắt sét, đảm bảo biên độ điện áp giáng quan thiết bị luôn nằm trong giới hạn cho phép ( ≤ 230 V ) và giảm khoảng 1000 lần tốc độ tăng áp, tăng dòng của sét vào thiết bị. Thiết bị lọc sét còn hiệu chỉnh tốc độ biến thiên dòng điện và biến thiên điện áp của các dạng quá áp ở mức chấp nhận được.

Cáp vào ra khỏi bộ lọc (cả dây nối đất) nên được tách riêng với nhau một khoảng cách tối thiểu 300mm. điều này sẽ ngăn bất kỳ các quá độ đi vào cáp vào cảm ứng sang cáp ra (cáp sạch). Nếu không gian lắp đặt không cho phép nên đặt hai dây cáp này thẳng góc với nhau và không được nằm song song với nhau.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị cắt sét và lọc sét.

Các thiết bị cắt sét phải thõa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

♦ Dòng xung sét tản định mức phải lớn hơn dòng xung sét cực đại tại nơi đặt thiết bị chống sét. Điều này nhằm đảm bảo tuổi thọ và khả năng bảo vệ của thiết bị chống sét.

♦ Có khả năng cắt nhiều xung lập lại biên độ nhỏ (< 20kA), điều kiện này là do trong thực tế xung sét biên độ lớn ( trên 100kA) có xác suất xảy ra rất thấp (1%), còn xung lập lại có biên độ nhỏ rất thường xảy ra ( xác suất xuất hiện xảy ra trên 85%).

Thiết bị cắt lọc sét đường nguồn

♦ Điện áp vận hành định mức phải thỏa yêu cầu nêu trong TCN 68-174:1998, điều 10 mục 1.b. cụ thể là ( 275-277) Vrms/AC giữa dây pha và dây trung tính và ( 475 – 480 ) Vrms/AC giữa dây pha và dây pha.

♦ Điện áp thông qua thấp. điều kiện này nhằm mục đích giới hạn quá áp ngang qua thiết bị cần bảo vệ khi xuất hiện xung sét và do đó đảm bảo an toàn cho thiết bị.

♦ Tốc độ đáp ứng nhanh (hang ns).

♦ Khả năng chịu quá áp cao, theo các yêu cầu của UL 1449-02/1998, là 480Vrms.

♦ Bảo vệ đa chế độ, tốt nhất là L-N và N-E ( điều 10 mục 1.a của tiêu chuẩn TCN 68-174:1998).

♦ Hoạt động liên tục và tịn cậy, nghĩa là không được cô lập các phần tử của thiết bị chống sét ra khỏi mạch bảo vệ trong bất kỳ tình huống nào.

♦ Có hệ thống đến báo phần trăm khả năng cắt sét còn lại của thiết bị. nếu thiết bị chỉ có 1 đèn báo tình trạng làm việc thì sẽ không thể biết khả năng tản sét còn lại để dự trù thay thế.

♦ Có khả năng phân biệt quá áp do sét và các nguyên do khác. Điều này cho phép đơn giản trong lắp đặt và vận hành: không phải tách thiết bị chống sét ra khỏi mạng khi sử dụng máy phát điện. Thiết bị chống sét làm việc hiệu quả và tin cậy ngay trong mạng điện có điện áp không ổn định. Nâng cao tuổi thọ của thiết bị chống sét…

♦ Thiết bị có tích hợp công tác báo động nhằm tạo điều kiện dễ dàng cho người sử dụng khi cần liên kết với các ứng dụng khác.

Các thiết bị lọc sét phải thỏa các yêu cầu kỹ thuật sau:

♦ Dòng xung sét tản định mức phải lớn hơn dòng xung sét cực đại tại nơi đặt thiết bị chống sét. Điều kiện này nhằm đảm bảo tuổi thọ và khả năng bảo vệ của thiết bị chống sét.

♦ Có khả năng cắt nhiều xung lập lại biên độ nhỏ (<20kA), điều này là do trong thực tế xung sét biên độ lớn (>100kA) có xác suất xảy ra rất thấp (1%), còn xung lập lại có biên độ nhỏ rất thường xảy ra ( xác suất hiện xảy ra trên 85%).

♦ Điện áp vận hành định mức phải thõa các yêu cầu nêu trong TCN 68-174:1998, điều 10 mục 2.b. Cụ thể là 275-277 Vrms/AC giữa dây pha và dây trung tính và (475-480)Vrms/AC giữa dây pha và dây pha.

♦ Dòng định mức của thiết bị lọc sét phải lớn hơn dòng tải cực đại.

♦ Cấu tạo thiết bị lọc sét phải có tụ điện và điện cảm với tần số cắt từ 300Hz đến 3400Hz, thường là 800Hz. Ngoài ra cuộn lọc sét phải là cuộn lọc có lõi không khí ( không bị bảo hòa kh có xung sét đi qua), điều này cho phép khả năng cản dòng sét của cuộn lọc không bị suy giảm ngay cả đối với các xung sét biên độ lớn ( TCN 68-174:1998, điều 10, mục 2.e).

♦ Điện áp thông qua thấp. Điều kiện này nhằm mục đích giới hạn quá áp ngang qua thiết bị cần bảo vệ khi xuất hiện xung sét và do đó đảm bảo an toàn cho thiết bị.

♦ Phần cắt sét sơ cấp có tốc độ đáp ứng nhanh (Hàng ns).

♦ Khả năng chịu quá áp cao, theo các yêu cầu của UL 1449-02/1998, là 480 Vrms.

♦ Bảo vệ đa chế độ, tốt nhất là L-N hoặc N-E ( điều 10, mục 2.a của tiêu chuẩn TCN 68-174:1998).

♦ Hoạt động liên tục và tin cậy, nghĩa là không được cô lập các phần tử của thiết bị chống sét ra khỏi mạch bảo vệ trong bất kỳ tình huống nào.

♦ Có hệ thống đến báo phần trăm khả năng lọc sét còn lại của thiết bị. nếu thiết bị chỉ có 1 đèn báo tình trạng làm việc thì sẽ không thể biết khả năng tản sét còn lại để dự trù thay thế.

♦ Có khả năng phân biệt quá áp do sét và các nguyên do khác. Điều này cho phép đơn giản trong lắp đặt và vận hành: không phải tách thiết bị chống sét ra khỏi mạng khi sử dụng máy phát điện. Thiết bị chống sét làm việc hiệu quả và tin cậy ngay trong mạng điện có điện áp không ổn định. Nâng cao tuổi thọ của thiết bị chống sét…

♦ Thiết bị có tích hợp công tắc báo động nhằm tạo điều kiện dễ dàng cho người sử dụng khi cần liên kết với các ứng dụng khác.

♦ Thiết bị lọc sét có dạng tích hợp, tức là phần tử cắt sét và lọc sét có chung một vỏ. Điều này cho phép giảm thiểu kích thước thiết bị và không gian lắp đặt.

Điều kiện lựa chọn thiết bị cắt sét và lọc sét.

Thiết bị cắt sét được chọn theo các điều kiện sau:

♦ Dòng xung sét cực đại với dạng sóng sét chuẩn 8/20μs

Isđmc > Ismax

Với : Isđmc là biên độ xung sét cực đại mà thiết bị cắt sét có thể chịu đựng được (kA);

Ismax là biên độ xung sét cực đại ghi nhận được tại nơi đặt thiết bị cắt sét (kA).

♦ Điện áp làm việc cực đại

Uđmc > Ulvmax

Với: Uđmc là điện áp vận hành định mức của thiết bị cắt sét (V)

Ulvmax là điện áp làm việc cực đại (V)

♦ Số pha cần bảo vệ : 1 pha hay 3 pha.

♦ Cấu hình bảo vệ: pha – trung tính, pha – đất hay trung tính – đất

♦ Khả năng cắt nhiều xung

♦ Khả năng hiển thị tình trang làm việc của thiết bị

♦ Công tắc báo động

Thiết bị lọc sét được chọn theo các điều kiện sau:

♦ Dòng xung sét cực đại với dạng sóng sét chuẩn 8/20μs.

Isđmc > Ismax

Với : Isđmc là biên độ xung sét cực đại mà thiết bị cắt sét có thể chịu đựng được (kA);

Ismax là biên độ xung sét cực đại ghi nhận được tại nơi đặt thiết bị cắt sét (kA).

♦ Điện áp làm việc cực đại

Uđmc > Ulvmax

Với: Uđmc là điện áp vận hành định mức của thiết bị cắt sét (V)

Ulvmax là điện áp làm việc cực đại (V)

♦ Dòng điện làm việc cực đại

Iđml > Ilvmax

Với : Iđml là dòng điện vận hành định mức của thiết bị lọc sét (A)

Ilvmax là dòng điện tải cực đại (A)

♦ Số pha cần bảo vệ : 1 pha hay 3 pha.

♦ Cấu hình bảo vệ : pha – trung tính, pha – đất hay trung tính – đất

♦ Khả năng cắt nhiều xung

♦ Khả năng hiển thị tình trạng làm việc của thiết bị

♦ Công tắc báo động

CÔNG TY CP KIỂM ĐỊNH AN TOÀN THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ