Những điểm chính cần lưu ý khi lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền và phân tích các vấn đề liên quan.

Bộ chống sét lan truyền là một thiết bị bảo vệ mạch điện hiệu suất cao, có khả năng chịu được điện áp cao thoáng qua, xung năng lượng cao, chuyển đổi nhanh (10⁻⁹ giây) từ trở kháng cao ban đầu xuống trở kháng thấp, và xử lý xung nhiễu điện áp cao thoáng qua về điện áp đã định trước, từ đó bảo vệ hiệu quả thiết bị và các linh kiện nhạy cảm khỏi hư hỏng, đảm bảo mạch hoạt động không bị nhiễu.

(1) Các thiết bị chống sét lan truyền được chia thành ba cấp độ
Cấp bảo vệ thứ nhất có thể xả dòng điện sét trực tiếp hoặc năng lượng lớn truyền tải khi đường dây truyền tải điện bị sét đánh trực tiếp. Cấp bảo vệ thứ nhất phải là bộ chống sét sử dụng nguồn điện chuyển mạch ba pha, và thông lượng sét của nó không được nhỏ hơn 60kA. Thường được sử dụng cho hệ thống phân phối điện chung.
Mục đích của giai đoạn thứ hai là tiếp tục giới hạn giá trị điện áp đột biến dư qua bộ chống sét giai đoạn đầu tiên ở mức 1500-2000V, và thực hiện kết nối đẳng thế cho LPZ1-LPZ2. Khi sử dụng đầu ra của bộ chống sét công suất từ ​​đường dây của tủ phân phối làm lớp bảo vệ thứ hai, phải sử dụng bộ chống sét công suất giới hạn điện áp, và khả năng chịu dòng sét của nó không được nhỏ hơn 20KA.

Mục đích của cấp bảo vệ thứ ba là để bảo vệ thiết bị một cách triệt để và giảm giá trị điện áp đột biến dư xuống dưới 1000V. Là cấp bảo vệ thứ ba, nó phải là thiết bị chống sét giới hạn điện áp nối tiếp, và khả năng chịu dòng sét của nó không được nhỏ hơn 10kA. Thường được sử dụng cho các thiết bị phân phối điện đầu cuối.
Các hệ thống phân phối khác nhau cần lựa chọn các thiết bị chống sét lan truyền tương ứng, có thể được chia thành TN (TN-S, NC, TN-CS), và TT.

1) Bảo vệ cơ bản
Mục đích là để ngăn điện áp đột biến truyền trực tiếp từ vùng lpz0 sang vùng lpz1, và giới hạn điện áp đột biến từ hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn vôn xuống còn 2500-3000V.
Khi sử dụng thiết bị chống sét công suất lắp đặt ở phía hạ áp của máy biến áp điện gia đình làm lớp bảo vệ đầu tiên, nó phải là thiết bị chống sét chuyển mạch điện áp ba pha, và thông lượng sét của nó không được nhỏ hơn 60kA. Thiết bị chống sét cấp này phải là thiết bị chống sét công suất cao được kết nối giữa mỗi pha của đường dây vào hệ thống cấp điện của người sử dụng và đất. Giáo sư Di, người dạy trực tuyến môn thiết kế điện, thường yêu cầu thiết bị chống sét cấp này phải có khả năng chịu xung tối đa hơn 100kA mỗi pha và điện áp giới hạn yêu cầu nhỏ hơn 1500V, được gọi là thiết bị chống sét cấp I. Các thiết bị chống sét điện từ này được thiết kế để chịu được dòng điện lớn của sét và sét cảm ứng, đồng thời hút các xung điện năng lượng cao, có thể chuyển hướng một lượng lớn dòng điện xung xuống đất. Chúng chỉ cung cấp điện áp giới hạn (khi dòng điện xung chạy qua bộ chống sét lan truyền, điện áp tối đa trên đường dây được gọi là điện áp giới hạn) như một mức bảo vệ trung bình, bởi vì bộ bảo vệ cấp I chủ yếu hấp thụ dòng điện xung lớn, và bản thân chúng không thể bảo vệ hoàn toàn các thiết bị điện nhạy cảm bên trong hệ thống cung cấp điện.

Bộ chống sét công suất cấp một có thể ngăn chặn sóng sét 10 / 350us và 100kA, đạt tiêu chuẩn bảo vệ cao nhất do IEC quy định.
Thông số kỹ thuật tham khảo là: thông lượng sét lớn hơn hoặc bằng 100kA (10 / 350us); giá trị điện áp dư không được lớn hơn 2,5KV; thời gian phản hồi nhỏ hơn hoặc bằng 100ns.
2) Bảo vệ thứ cấp
Mục đích là để tiếp tục giới hạn giá trị điện áp đột biến dư qua bộ chống sét cấp một ở mức 1500-2000V, và thực hiện kết nối đẳng thế cho lpz1-lpz2.
Khi sử dụng chống sét lan truyền từ đường dây của tủ phân phối làm lớp bảo vệ thứ hai, cần lắp đặt chống sét lan truyền giới hạn điện áp tại điểm phân phối nhánh cung cấp điện cho các thiết bị điện quan trọng hoặc nhạy cảm, và khả năng chịu dòng sét của nó không được nhỏ hơn 20KA. Theo thầy Di, giảng dạy trực tuyến về thiết kế điện, các loại chống sét lan truyền này có thể hấp thụ tốt hơn năng lượng xung dư đi qua bộ chống sét tại đầu vào nguồn điện của người sử dụng, và có tác dụng ức chế quá áp thoáng qua rất tốt.

Khả năng chịu xung tối đa của thiết bị chống sét công suất cao được sử dụng ở đây cần phải lớn hơn 45kA/pha và điện áp giới hạn yêu cầu phải nhỏ hơn 1200V, được gọi là thiết bị chống sét công suất cao cấp II. Nói chung, nếu hệ thống cung cấp điện của người sử dụng đạt được mức bảo vệ cấp hai, nó có thể đáp ứng các yêu cầu vận hành của thiết bị điện.
Bộ bảo vệ loại C được sử dụng cho bộ chống sét nguồn điện loại II để bảo vệ toàn diện pha I, pha I và pha I, và các thông số kỹ thuật chính là: khả năng chịu dòng sét lớn hơn hoặc bằng 40ka (8 / 20us); giá trị đỉnh của điện áp dư không được lớn hơn 1000V; thời gian phản hồi không được lớn hơn 25ns.

3) Bảo vệ cấp độ ba
Mục đích cuối cùng là bảo vệ thiết bị bằng cách giảm điện áp đột biến dư xuống dưới 1000V, để năng lượng đột biến không gây hư hại cho thiết bị.
Khi sử dụng thiết bị chống sét công suất lắp đặt ở đầu vào nguồn điện xoay chiều của thiết bị thông tin điện tử làm lớp bảo vệ thứ ba, nó phải là thiết bị chống sét công suất giới hạn điện áp mắc nối tiếp, và khả năng chịu dòng sét của nó không được nhỏ hơn 10kA.
Cuối cùng, có thể sử dụng bộ chống sét tích hợp trong nguồn điện của thiết bị điện để loại bỏ hoàn toàn các quá áp thoáng qua nhỏ. Theo thầy Di, giảng dạy trực tuyến về thiết kế điện, công suất chịu tải tối đa của bộ chống sét sử dụng ở đây cần phải là 20KA/pha hoặc thấp hơn, và điện áp giới hạn yêu cầu phải nhỏ hơn 1000V. Đối với một số thiết bị điện tử đặc biệt quan trọng hoặc nhạy cảm, cần phải có bảo vệ cấp ba, và nó cũng có thể bảo vệ thiết bị điện khỏi quá áp thoáng qua phát sinh bên trong hệ thống. Đối với nguồn điện chỉnh lưu được sử dụng cho thiết bị truyền thông vi sóng, thiết bị truyền thông trạm gốc di động và thiết bị radar, nên chọn bộ chống sét nguồn DC có điện áp làm việc phù hợp làm bảo vệ không cấp ba theo nhu cầu bảo vệ của điện áp làm việc.

4) Theo mức điện áp chịu đựng của thiết bị được bảo vệ
Nếu hệ thống chống sét hai cấp có thể giới hạn điện áp dưới mức điện áp chịu đựng của thiết bị, thì chỉ cần hệ thống bảo vệ hai cấp. Nếu mức điện áp chịu đựng của thiết bị thấp, có thể cần bốn cấp bảo vệ trở lên. Khả năng chịu dòng sét của cấp bảo vệ thứ tư không được nhỏ hơn 5kA.
(2) Tại sao cầu chì và cầu dao phải được trang bị phía trước bộ chống sét lan truyền?
Khi dòng điện khởi động chạy qua bộ chống sét lan truyền lớn hơn IMAX của nó, bộ chống sét lan truyền sẽ bị hỏng và gây ra sự cố ngắn mạch. Để ngắt sự cố ngắn mạch, cần phải lắp đặt cầu dao hoặc cầu chì. Theo thầy Di, giảng dạy trực tuyến về thiết kế điện, mỗi tia sét đánh đều gây ra sự lão hóa cho bộ chống sét lan truyền. Ví dụ, nếu dòng điện tồn tại trong thời gian dài, bộ chống sét lan truyền sẽ quá nóng và đẩy nhanh quá trình lão hóa. Lúc này, hệ thống bảo vệ nhiệt của cầu dao hoặc cầu chì cần hoạt động để ngắt bộ chống sét lan truyền trước khi bộ chống sét lan truyền đạt đến nhiệt độ tối đa cho phép.

Yêu cầu đối với cầu chì và cầu dao của bộ chống sét lan truyền: khi áp dụng 20 xung thử nghiệm tiêu chuẩn 8/20 micro giây và 1,2/50 micro giây dưới dòng điện định mức, cầu dao hoặc cầu chì sẽ không ngắt mạch. Khi bộ chống sét lan truyền bị hỏng và ngắn mạch, cầu dao hoặc cầu chì sẽ hoạt động. Nếu bộ chống sét lan truyền là một mô-đun chuyển mạch, vì chế độ hư hỏng của nó là hở mạch, nên nó có thể được bảo vệ mà không cần cầu dao và cầu chì thu nhỏ.
Cả cầu chì và cầu dao đều có thể được sử dụng như một thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền cao cấp. Đặc điểm của cầu chì: Cầu chì có hai chức năng bảo vệ: bảo vệ quá tải và bảo vệ quá dòng tức thời với đặc tính giới hạn thời gian nghịch đảo. Theo thầy Di, giảng dạy trực tuyến về thiết kế điện, cầu chì được sử dụng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch, nghĩa là sau khi xảy ra sự cố, cầu chì phải được thay thế. Đặc điểm của cầu dao: Cầu dao có chức năng bảo vệ quá tải và bảo vệ quá nhiệt. Sau khi ngắt mạch do sự cố, nó có thể được thiết lập lại thủ công mà không cần thay thế linh kiện.
Hãy xem xét sự khác biệt giữa các đường dây đầu vào: Nên chọn thiết bị chống sét lan truyền 440V cho hệ thống ba pha 280V năm dây hoặc hệ thống ba pha 380V bốn dây. Nên chọn thiết bị chống sét lan truyền 220V cho hệ thống một pha 220V hai dây hoặc hệ thống một pha 220V ba dây. Ngoài ra, cần lưu ý: mức độ bảo vệ của thiết bị chống sét lan truyền được chọn là cấp 2 đối với hệ thống ba pha 280V tại đường dây đầu vào của tòa nhà dân dụng; cấp 3 đối với hệ thống một pha 220V.
Sau khi đường dây hệ thống TN-CS đi vào hộp phân phối điện chung của tòa nhà, đường dây nhánh được chia thành đường dây N và đường dây PE. Chỉ cần lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền giữa đường dây pha I và đường dây nhánh.
Công tắc phía trước bộ chống sét lan truyền có thể chọn cầu chì và cầu dao. Thông thường, nên chọn loại 40 ~ 63A cho IMAX > 40ka và loại 20 ~ 32A cho IMAX < 40ka.

(3) Bộ chống sét lan truyền và bộ chống sét đánh có phải là cùng một thứ không?
Mặc dù cả thiết bị chống sét lan truyền và thiết bị chống sét đánh đều có chức năng ngăn ngừa quá áp, đặc biệt là quá áp do sét đánh, nhưng chúng vẫn có nhiều điểm khác biệt trong ứng dụng.
1) Thiết bị chống sét có nhiều mức điện áp khác nhau, từ điện áp thấp 0,38kV đến điện áp siêu cao 500kV, trong khi các thiết bị chống xung điện thường chỉ có sản phẩm điện áp thấp;

2) Cột thu lôi chủ yếu được lắp đặt trên hệ thống chính để ngăn chặn sự xâm nhập trực tiếp của sóng sét, trong khi thiết bị chống xung điện chủ yếu được lắp đặt trên hệ thống phụ, là biện pháp bổ sung sau khi cột thu lôi loại bỏ sự xâm nhập trực tiếp của sóng sét hoặc khi cột thu lôi không loại bỏ được sóng sét;

3) Thiết bị chống sét được sử dụng để bảo vệ thiết bị điện, còn thiết bị chống xung điện chủ yếu được sử dụng để bảo vệ các thiết bị hoặc đồng hồ đo điện tử;
4) Vì thiết bị chống sét được kết nối với hệ thống điện chính, nó cần có khả năng cách điện bên ngoài tốt và kích thước lớn. Do thiết bị chống sét lan truyền được kết nối với điện áp thấp, kích thước của nó có thể rất nhỏ.