Tài liệu này cung cấp cho bạn tổng quan về chống sét trực tiếp [lightning protection] và chống sét lan truyền [surge protection] cho các hệ thống điện. Khám phá những vấn đề quan trọng nhất trong một nutshell. Hãy xem xét các giải pháp có sẵn cho những thách thức đa dạng mà ngành này đang phải đối mặt. Hoặc làm sâu sắc thêm kiến thức của bạn về mối quan hệ và nền tảng kiến thức về bảo vệ chống sét; một cái gì đó chỉ có các chuyên gia biết.
Chúng tôi chúc bạn - theo nghĩa chân thật nhất của từ - một bài đọc về điện!
Bạn có thể có rất nhiều câu hỏi - từ các truy vấn cơ bản đến việc sét đánh thậm chí xảy ra như thế nào, với các chi tiết kỹ thuật về hệ thống lưới hoặc các thành phần riêng lẻ của khái niệm bảo vệ chống sét, ngay chính thiết bị đó. Tại đây bạn có thể tìm thấy câu trả lời cho các câu hỏi như: - Sét đánh lan truyền là gì? Nó xảy ra như thế nào? - Sát thương có thể gây ra do sét lan truyền gì? - Bảo vệ chống sét lan truyền hoạt động như thế nào? - Có những yêu cầu pháp lý hoặc tiêu chuẩn nào để bảo vệ chống sét lan truyền? - Điều gì tạo nên khái niệm bảo vệ chống sét lan truyền nhất quán? - Làm thế nào để kiểm tra chất lượng của các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền? - Trong đó các ứng dụng là bảo vệ chống sét lan truyền đặc biệt quan trọng? Chúng ta sẽ có câu trả lời cho những câu hỏi trên ở dưới đây. Các loại điện áp biến động có thể xảy ra trong các hệ thống điện và điện tử. Chúng khác nhau chủ yếu về thời gian và biên độ của chúng. Tùy thuộc vào nguyên nhân, biến động điện áp có thể kéo dài vài trăm micro giây, giờ hoặc thậm chí cả ngày. Biên độ có thể dao động từ vài milivolt đến khoảng mười nghìn vôn. Sét đánh là một nguyên nhân đặc biệt của điện áp biến động. Các dòng sét trực tiếp hoặc gián tiếp [lan truyền] có thể dẫn đến không chỉ ở biên độ điện áp tăng cao, mà còn đặc biệt là lưu lượng dòng cao và đôi khi kéo dài, sau đó có những ảnh hưởng rất nghiêm trọng.
Mỗi thiết bị điện có một cường độ điện môi đặc biệt chống lại điện áp tăng đột biến. Nếu mức điện áp tăng vượt quá sức mạnh này, trục trặc hoặc hỏng hóc có thể xảy ra. Điện áp tăng với biên độ rất cao trong phạm vi kilovolt thường là quá áp thoáng qua hay điện áp dâng, có nghĩa là chúng có thời gian tương đối ngắn, dao động từ vài micro giây đến vài trăm micro giây. Biên độ cao và thời gian ngắn, lần lượt, có nghĩa là điện áp rất đột ngột tăng lên và sự khác biệt điện áp cao, các hiệu ứng trong đó có thể được bảo vệ chống lại chỉ với bảo vệ tăng. Mặc dù các nhà điều hành của một hệ thống điện có thể sử dụng các chế độ bảo vệ dự phòng tương ứng để sửa chữa thiệt hại vật chất cho hệ thống, có một nguy cơ riêng biệt cho thời gian hệ thống là xuống cho đến khi nó được sửa chữa. Thời gian chết này thường không được bảo vệ và trong một thời gian ngắn, có thể trở thành một gánh nặng tài chính nặng nề, đặc biệt là so với chi phí của một khái niệm cắt sét và chống sét lan truyền. Thời gian và biên độ điển hình của đột biến điện áp do sét thay đổi tùy theo nguyên nhân.
Cú sét đánh trực tiếp [Lightning strikes]
Hình minh họa: Lightning strikes: Sét đánh có khả năng phá hủy cực cao Sét đánh [sét điện từ xung, LEMP] có nguy cơ phá hoại lớn nhất trong số tất cả các nguyên nhân của điện áp tăng đột biến. Chúng gây ra điện áp dâng có thể mở rộng trong khoảng cách lớn và thường khiến cho các dòng biến động biên độ cao. Ngay cả những tác động gián tiếp của sét đánh có thể dẫn đến một điện áp tăng của vài kilovolt và dẫn đến dòng điện tăng lên hàng chục nghìn ampe. Mặc dù thời gian rất ngắn, từ một vài micro giây đến vài trăm micro giây, một sự kiện như vậy có thể dẫn đến thất bại hoàn toàn hoặc thậm chí là sự phá hủy cài đặt bị ảnh hưởng.
Hoạt động đảo mạch [Switching operations]
Hình minh họa: Động cơ điện công suất lớn tạo ra điện áp tăng do dòng điện chuyển đổi cao Các hoạt động chuyển mạch tạo ra các xung điện từ [chuyển mạch xung điện từ, SEMP], từ đó có thể dẫn đến các điện áp tăng đột biến có thể lan truyền tới các cáp điện. Lưu lượng dòng điện cực kỳ cao trong một thời gian ngắn trong thời gian ngắn mạch hoặc khi kích hoạt bởi người tiêu dùng với dòng điện chuyển đổi cao có thể gây ra điện áp dâng.
Phóng tĩnh điện [Electrostatic discharges]
Hình minh họa: Tĩnh điện phóng điện có nguy hiểm, đặc biệt là các thiết bị điện tử nhạy cảm Hiện tượng phóng tĩnh điện [ESD] xảy ra nếu tiếp xúc với các bộ phận dẫn điện với cách tiếp cận điện thế khác nhau, dẫn đến việc trao đổi điện tích. Điều này có thể dẫn đến việc tạo ra điện tích tĩnh điện trong một phần dẫn điện tiếp xúc trong các hệ thống điện và điện tử. Cuối cùng, điện tích đạt đến mức cao đủ để phát ra một phần dẫn điện tiếp xúc với một chủ thể nguy cơ khác. Sự trao đổi đột ngột này dẫn đến một biến động điện áp. Điều này thể hiện mối nguy hiểm, đặc biệt là đối với các linh kiện điện tử nhạy cảm. Điện áp tăng có thể tác động tới mạch theo nhiều cách khác nhau. Trong thực tế, nó thường là một trường hợp chồng chéo giữa các loại mắt xích riêng lẻ.
Galvanic coupling
Hai mạch được kết nối với nhau theo cách dẫn điện có thể trực tiếp và ảnh hưởng lẫn nhau. Một sự thay đổi trong điện áp hoặc dòng điện trong một mạch tạo ra một phản ứng tương ứng trong mạch khác.Cảm ứng từ thông Inductive coupling
Dòng điện tăng nhanh qua dây dẫn tạo ra từ trường, với mức độ mạnh xung quanh dây dẫn thay đổi nhanh chóng. Nếu một dây dẫn khác nằm trong từ trường này, thì theo nguyên lý cảm ứng, sự khác biệt điện áp xảy ra ở đây do sự thay đổi cường độ từ trường.Ghép điện dung Capacitive coupling
Một điện trường xảy ra giữa hai điểm với tiềm năng khác nhau. Các sóng mang điện của các bộ phận dẫn điện tiếp xúc trong trường này được bố trí dựa trên hướng và cường độ trường theo nguyên lý vật lý của ảnh hưởng. Như vậy, một sự khác biệt tiềm năng cũng xảy ra trong phần dẫn điện tiếp xúc, nói cách khác, sự khác biệt điện áp. Điện áp chế độ bình thường [điện áp đối xứng, điện áp chế độ vi phân]Hình minh họa: Normal-mode voltage Điện áp tăng đối xứng có nguy cơ chủ yếu đối với thiết bị nằm giữa hai điện thế hoạt động. Chúng có thể gây hư hỏng nếu vượt quá sức chịu đựng của thiết bị.
Điện áp chế độ chung [điện áp không đối xứng]
Hình minh họa: Common-mode voltage Các điện áp xung chế độ chung chủ yếu gây ra nguy hiểm cho thiết bị nằm giữa các điện thế hoạt động [dây dẫn pha và dây dẫn trung tính] và điện thế mặt đất. Chúng có thể gây hư hỏng nếu vượt quá sức chịu đựng điện môi của thiết bị. Hiệp hội Bảo hiểm Đức [GDV] thường xuyên công bố số liệu thống kê, cho phép kết luận được rút ra trên tổng số thiệt hại do các nguyên nhân khác nhau gây ra. Theo các thống kê này, sau đám cháy và bão, sét đánh và điện áp tăng do sét lan truyền gây ra thiệt hại lớn nhất. Trong năm 2012, tỷ lệ thiệt hại của họ đối với tất cả các sản phẩm được bảo hiểm chiếm 18%. Nói cách khác, gần một phần năm của thiệt hại được bảo hiểm có thể được gây ra do sét lan truyền. Lỗi thiết bị hoặc lỗi do điện áp tăng đột biến thường xuyên hơn dự kiến. Theo số liệu thống kê từ GDV, điện áp tăng đột biến do sét lan truyền là nguyên nhân thường gặp nhất gây ra thiệt hại này. Những con số này chỉ áp dụng cho thiệt hại dẫn đến hỏa hoạn.
Hình minh họa 06: Số trường hợp thiệt hại do sét đánh và điện áp tăng và chi phí thanh toán bảo hiểm Hình 6 cho thấy lượng sát thương gây ra bởi sét đánh trực tiếp và sét lan truyền trong năm 2013 theo báo cáo của GDV đã giảm khoảng 20% so với năm trước. Tuy nhiên, các khoản thanh toán tài chính của các nhà cung cấp bảo hiểm chỉ giảm 10%. Nếu các giá trị từ năm có thể so sánh năm 2010 được lấy làm cơ sở, điều này sẽ làm tăng chi phí khoảng 20%. Các công ty bảo hiểm xem xét một trong những nguyên nhân khiến các thiết bị điện tử ngày càng nhạy cảm đang tìm đường vào các hộ gia đình. Trung bình, một vụ sét đánh riêng lẻ hoặc thiệt hại từ sét lan truyền lên tới 800 euro vào năm 2013. Đây là số tiền cao nhất kể từ khi số liệu thống kê bắt đầu. Tuy nhiên, đối với các hệ thống thương mại, hậu quả của sự thất bại [như thời gian chết hoặc mất dữ liệu] thường nghiêm trọng hơn nhiều. Sự hư hỏng của một thiết bị hoặc một máy được sử dụng trong một môi trường chuyên nghiệp thường dẫn đến chi phí cao hơn nhiều lần so với việc sửa chữa thiết bị bị lỗi. Ví dụ, nếu một tháp tế bào thất bại, chi phí cho nhà điều hành có thể nằm trong khoảng vài euro mỗi giây. Tính toán trong quá trình một ngày, điều này tương ứng với thiệt hại của hơn 100.000 euro. Vì lý do này, một khái niệm bảo vệ tăng phù hợp là khẩn cấp cần thiết cho các hệ thống công nghiệp và kinh doanh. Nó không chỉ là một trường hợp có hiệu quả bảo vệ cho hỏa hoạn và con người, mà còn về việc loại bỏ khả năng rủi ro tài chính lớn. Một yếu tố bổ sung sẽ nhấn mạnh sự cần thiết của chống sét đánh và bảo vệ chống sét lan truyền trong tương lai là sự gia tăng xác suất sét đánh, như thể hiện bởi số liệu thống kê. Các nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra rằng là một phần của biến đổi khí hậu toàn cầu, tần suất bão được thiết lập để tăng lên. Sự phát triển này không chỉ giới hạn ở những vùng đã có nguy cơ cao bị tấn công mà còn mở rộng đến tất cả các vùng trên Trái đất. Chống sét lan truyền hiệu quả không chỉ đơn giản là cài đặt. Nó phải được điều phối riêng dựa trên hệ thống được bảo vệ và các điều kiện môi trường xung quanh phổ biến trong khu vực. Vì lý do này, thiết kế và khái niệm phải nhất quán. Điều này có nghĩa là nhiều chi tiết phải được tính đến, cho tất cả mọi thứ từ các tiêu chuẩn và quy định để tạo ra một khái niệm vùng chống sét.
Thiết bị chống sét lan truyền phải đảm bảo rằng điện áp tăng không gây hư hỏng cho các hệ thống máy móc thiết bị, thành phần máy móc hoặc thiết bị đầu cuối. Như vậy, các thiết bị chống sét lan truyền [SPD] chủ yếu thực hiện hai nhiệm vụ: - Hạn chế điện áp tăng về biên độ sao cho độ bền điện môi của thiết bị không được vượt quá. - Xả dòng điện tăng liên quan đến điện áp tăng tới một mặt đất ở xa.
Hình minh họa 07: Sơ đồ cung cấp điện của một phần của thiết bị SPD
Hình minh họa 08: Ảnh hưởng của điện áp tăng như điện áp chế độ bình thường
Hình minh họa 09: Ảnh hưởng của điện áp tăng như điện áp chế độ chung Cách thức hoạt động của thiết bị chống sét lan truyền có thể được giải thích một cách dễ dàng bằng biểu đồ cung cấp điện của thiết bị [Hình 7]. Như được mô tả trong Phần 1.4, điện áp tăng có thể phát sinh giữa các dây dẫn hoạt động như điện áp chế độ bình thường [Hình 8] hoặc giữa dây dẫn hoạt động và dây dẫn bảo vệ hoặc điện thế mặt đất như điện áp chế độ chung [Hình 9].
Hình minh họa 10: SPD between the active conductors
Hình minh họa 11: SPD between active conductors and the protective conductor Với điều này trong tâm trí, các thiết bị chống sét lan truyền được lắp đặt song song với thiết bị, giữa các dây dẫn hoạt động [Hình 10] hoặc giữa các dây dẫn hoạt động và dây dẫn bảo vệ [Hình 11]. Thiết bị chống sét lan truyền hoạt động theo cách tương tự như công tắc tắt trong thời gian ngắn của điện áp tăng. Bằng cách đó, một loại ngắn mạch xảy ra; dòng điện dâng có thể chảy xuống đất hoặc tới mạng lưới cung cấp.
Hình minh họa 12: SPD between the active conductors in the case of normal-mode voltage
Hình minh họa 13: SPD between active conductors and the protective conductor in the case of commonmode voltage Điều này giới hạn sự khác biệt về điện áp [Hình 12 và 13]. Mạch ngắn loại này chỉ kéo dài trong suốt thời gian của sự kiện điện áp tăng, thường là một vài micro giây. Như vậy, thiết bị được bảo vệ được bảo vệ và tiếp tục hoạt động không bị ảnh hưởng. Tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế cung cấp hướng dẫn để thiết lập một khái niệm cắt sét và chống sét lan truyền cũng như thiết kế của các thiết bị bảo vệ riêng lẻ. Một sự phân biệt được thực hiện giữa các biện pháp bảo vệ sau đây: - Các biện pháp bảo vệ chống sét đánh: được quy định trong tiêu chuẩn chống sét IEC 62305 [1] [2] [3] [4]. Một thành phần quan trọng của điều này là một đánh giá rủi ro rộng lớn liên quan đến sự cần thiết, phạm vi và hiệu quả chi phí của một khái niệm bảo vệ. - Các biện pháp bảo vệ chống lại tác động của khí quyển hoặc hoạt động chuyển mạch: quy định trong IEC 60364-4-44 [5]. So với IEC 62305, nó dựa trên một phân tích rủi ro rút ngắn và sử dụng điều này làm cơ sở cho việc đưa ra các biện pháp tương ứng. Ngoài các tiêu chuẩn được đề cập, có thể cần phải tuân thủ các quy định pháp lý và quốc gia cụ thể khác, điều này thường làm cho việc sử dụng biện pháp chống sét lan truyền là một yêu cầu bắt buộc. Các phần sau không giải quyết các đặc tính riêng của các tiêu chuẩn ở các quốc gia khác nhau. Các tài liệu tham khảo theo tiêu chuẩn được đưa ra, trong phạm vi có thể, dựa trên các tài liệu IEC quốc tế.
Phần 1: Đặc điểm của sét đánh Trong Phần 1 của tiêu chuẩn này [1], các tính chất đặc trưng của sét đánh, khả năng xảy ra, và khả năng gây nguy hiểm được tính đến.
Phần 2: Phân tích rủi ro
Phân tích rủi ro theo Phần 2 của tiêu chuẩn này [2] mô tả một quá trình mà trước hết, sự cần thiết phải chống sét cho một cấu trúc vật lý được phân tích. Nhiều nguồn thiệt hại khác nhau, ví dụ: sét đánh trực tiếp trong tòa nhà, đi vào tiêu điểm, cũng như các loại thiệt hại phát sinh từ việc này: - Tác động đến sức khỏe hoặc mất mát của cuộc sống - Mất dịch vụ kỹ thuật cho công chúng - Mất các đối tượng không thể thay thế có ý nghĩa văn hóa - Lỗ tài chính Các lợi ích tài chính được xác định như sau: tổng chi phí hàng năm cho hệ thống chống sét so với chi phí thiệt hại tiềm ẩn mà không có hệ thống bảo vệ? Đánh giá chi phí dựa trên chi phí cho việc lập kế hoạch, lắp ráp và bảo trì hệ thống chống sét.Các phần 3 và 4: Hỗ trợ lập kế hoạch và thông số kỹ thuật
Nếu đánh giá rủi ro xác định rằng yêu cầu chống sét và chi phí có hiệu quả thì loại và phạm vi của các biện pháp bảo vệ cụ thể có thể được lên kế hoạch dựa trên các phần 3 [3] và 4 [4] của tiêu chuẩn này. Mức độ chống sét được xác định bởi quản lý rủi ro là quyết định để xác định loại và phạm vi của các biện pháp. Đối với các cấu trúc vật lý đòi hỏi mức độ an toàn cực kỳ cao, hầu hết các cú sét đánh phải được cắt tức thì và tiến hành một cách an toàn. Đối với các hệ thống có rủi ro còn lại cao hơn có thể chấp nhận được, các cú sét đánh với biên độ thấp hơn không bị cắt. Hình 14 cho thấy biên độ sét hiện tại thấp nhất mà vẫn có thể được cắt một cách an toàn cũng như biên độ dòng sét cao nhất có thể được thực hiện một cách an toàn tùy thuộc vào mức độ chống sét. Điều này được mô tả bằng phương tiện của lớp chống sét Class I đến Class IV. Hơn nữa, chúng mô tả xác suất thu sét đánh liên quan đến sự xuất hiện tổng thể của sét đánh. Lớp cấp cao nhất, lớp chống sét Class I, tương ứng với khả năng bắt được một cú đánh bằng 99%.
Hình minh họa 14: Lightning protection classes in accordance with IEC 62305-1 [1] with corresponding minimum and maximum values of lightning current amplitude
IEC 60364-4-44 [5] bao gồm một mô tả các yêu cầu bảo vệ việc lắp đặt điện chống lại điện áp dâng gây ra bởi các tác động của khí quyển. Khu vực ứng dụng của tiêu chuẩn bao gồm điện áp dâng được truyền bởi hệ thống cung cấp điện. Ngoài các điện áp tăng [chẳng hạn như điện áp phát sinh từ các hoạt động chuyển mạch], điều này bao gồm sét đánh trực tiếp trên đường cung cấp. Tuy nhiên, sét đánh trực tiếp trên hoặc gần một cấu trúc vật lý không được xem xét; trong những trường hợp này, tham khảo IEC 62305 [1-4]. Tương tự, tiêu chuẩn không áp dụng cho việc lắp đặt nếu các hậu quả từ điện áp tăng ảnh hưởng đến: - Cấu trúc vật lý có nguy cơ nổ - Các cấu trúc vật lý, nếu bị hư hỏng, có thể tác động đến môi trường [như hệ thống hóa chất hoặc nhà máy điện hạt nhân]. Thiết bị bảo vệ tăng đột biến phải được sử dụng theo IEC 60364-4-44 nếu quá áp quá mức có thể ảnh hưởng đến những điều sau: - Đời sống con người; ví dụ, các hệ thống cho mục đích an toàn, các khu vực y tế - Tổ chức công và văn hóa; ví dụ, thất bại của các dịch vụ công cộng, trung tâm viễn thông, bảo tàng - Hoạt động công nghiệp hoặc thương mại; ví dụ: khách sạn, ngân hàng, công ty công nghiệp, thị trường thương mại, doanh nghiệp nông nghiệp Trong tất cả các trường hợp khác, việc đánh giá rủi ro phải được thực hiện phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế. Tuy nhiên, có những độ lệch theo quốc gia cụ thể trong đó việc sử dụng biện pháp chống sét lan truyền thường là bắt buộc, làm cho việc đánh giá rủi ro không cần thiết. Để đảm bảo tổng số bảo vệ của một cấu trúc vật lý từ các tác động của sét đánh và sét lan truyền, các biện pháp bảo vệ khác nhau hoặc thiết bị được thiết kế riêng với nhau là bắt buộc. Phân loại rộng được hiển thị bên dưới: - Bảo vệ chống sét bên ngoài; - Bảo vệ chống sét bên trong; - Nối đất và liên kết đẳng thế; - Hệ thống SPD phối hợp Bảo vệ chống sét bên ngoài [Hình 15] nhằm mục đích chuyển hướng các cú sét đánh đến gần đối tượng được bảo vệ và truyền dòng sét từ điểm chạm vào mặt đất. Hình thành tia lửa nguy hiểm phải được ngăn chặn. Thiệt hại do nhiệt, từ hoặc hiệu ứng điện phải được ngăn chặn cũng thông qua thiết kế và kích thước phù hợp. Bảo vệ chống sét bên ngoài là một hệ thống bao gồm các kim thu sét, các thiết bị cắt sét và hệ thống nối đất. Phần 3 của tiêu chuẩn IEC 62305 [3] là điều cần thiết cho việc lập kế hoạch và xây dựng các hệ thống chống sét bên ngoài. Xác định và xác định lớp chống sét là cơ sở cho việc này. Điều này có nguồn gốc từ phân tích rủi ro. Nếu không có quy định hoặc thông số kỹ thuật để bảo vệ chống sét bên ngoài, nên sử dụng lớp chống sét ít nhất là lớp III. Vị trí của các kim thu sét trên tòa nhà cũng phải được xác định. Có ba phương pháp làm như vậy: - Phương pháp hình cầu - Phương pháp góc bảo vệ - Phương pháp lưới Để bảo vệ hệ thống chống sét bên ngoài, phải giữ khoảng cách tối thiểu giữa các đường dây điện và các cài đặt kim loại, được gọi là khoảng cách tách biệt.
Fig. 15 External lightning protection, here on a private residence, for example
Hệ thống chống sét bên trong nên ngăn chặn sự hình thành tia lửa nguy hiểm bên trong hệ thống. Tia lửa có thể được gây ra bởi điện áp tăng đột biến trong hệ thống chống sét bên ngoài hoặc trong các bộ phận dẫn điện khác của kết cấu vật lý. Hệ thống chống sét bên trong bao gồm hệ thống liên kết đẳng thế và cách điện do đủ khoảng cách hoặc vật liệu thích hợp từ hệ thống chống sét bên ngoài. Sự liên kết đẳng thế chống sét được thiết kế nhằm ngăn chặn sự khác biệt tiềm ẩn nguy hiểm. Với mục đích này, hệ thống chống sét chủ yếu được kết nối với các thiết bị kim loại, hệ thống bên trong, cũng như các hệ thống điện và điện tử trong hệ thống. Điều này xảy ra bằng các đường liên kết đẳng thế, thiết bị chống sét lan truyền hoặc bộ chống sét sừng. Hệ thống nối đất nhằm mục đích phân phối và xả dòng sét bị bắt xuống đất. Đối với quá trình này, hình học của hệ thống nối đất là rất quan trọng để có hiệu quả phát sinh dòng sét [không phải giá trị điện trở nối đất]. Gắn kết đẳng thế hiệu quả cũng rất quan trọng. Liên kết đẳng năng kết nối tất cả các bộ phận dẫn điện với nhau thông qua cáp. Dây dẫn hoạt động được tích hợp vào liên kết đẳng thế thông qua các thiết bị bảo vệ tăng. Một hệ thống SPD phối hợp được hiểu là một hệ thống đa cấp của các thiết bị bảo vệ tăng được phối hợp với nhau. Các điểm sau được khuyến nghị để đạt được hệ thống SPD hiệu năng cao: - Chia cấu trúc vật lý thành vùng chống sét - Kết hợp tất cả các cáp nối giữa các vùng khác nhau vào liên kết đẳng thế cục bộ bằng cách sử dụng SPDs phù hợp - Phối hợp các loại SPD khác nhau: Các thiết bị phải hoạt động với nhau theo cách phối hợp để ngăn chặn các SPD riêng lẻ bị quá tải - Sử dụng các đường cung cấp ngắn để kết nối SPD giữa các dây dẫn hoạt động và liên kết đẳng thế - Đặt riêng cáp bảo vệ và không được bảo vệ - Để tăng cường bảo vệ các mạch truyền tín hiệu, chỉ nên sử dụng thiết bị nối đất thông qua SPD tương ứng Vị trí lắp đặt thiết bị bảo vệ tăng trong cấu trúc vật lý được xác định bằng khái niệm vùng chống sét từ phần 4 của tiêu chuẩn chống sét IEC 62305 [4]. Nó phân chia một cấu trúc vật lý thành các vùng chống sét [LPZ], và làm như vậy từ bên ngoài vào bên trong với mức độ chống sét giảm. Trong khu vực bên ngoài chỉ có thiết bị kháng có thể được sử dụng. Tuy nhiên, trong khu vực nội bộ, thiết bị nhạy cảm cũng có thể được sử dụng. Các vùng riêng biệt được mô tả và đặt tên như sau:
Hình 16: Khái niệm vùng chống sét với SPDs phối hợp tại các điểm chuyển tiếp khu vực tương ứng
LPZ 0A
Khu vực không được bảo vệ bên ngoài tòa nhà có thể xảy ra sét đánh trực tiếp. Việc nối trực tiếp các dòng sét trong cáp và từ trường không bị sét đánh có thể dẫn đến nguy hiểm và hư hỏng.LPZ 0B
Vùng bên ngoài tòa nhà được bảo vệ khỏi các tia sét trực tiếp, ví dụ, bởi một đầu cuối không khí. Từ trường không bị chập chờn của sét đánh và dòng điện gây ra có thể gây nguy hiểm và hư hại.LPZ 1
Khu vực bên trong tòa nhà nơi có điện áp tăng cao hoặc dòng điện tăng và các trường điện từ mạnh vẫn được mong đợi.LPZ 2
Khu vực bên trong một tòa nhà nơi điện áp tăng hoặc dòng điện tăng và trường điện từ đã bị suy yếu đáng kể sẽ được mong đợi.LPZ 3
Khu vực bên trong tòa nhà, nơi điện áp tăng hoặc dòng điện được dự kiến sẽ chỉ cực kỳ thấp hoặc hoàn toàn vắng mặt và các trường điện từ được dự kiến sẽ chỉ rất yếu hoặc không tồn tại. Tất cả các dây cáp giữa các khu vực phải sử dụng các thiết bị bảo vệ tăng cường phối hợp [Hình 16]. Khả năng xả của chúng được dựa trên lớp chống sét để đạt được, được xác định theo yêu cầu pháp lý và yêu cầu của các cơ quan chính phủ và các công ty bảo hiểm, hoặc bằng phân tích rủi ro. Khi nói đến việc lựa chọn các thiết bị bảo vệ tăng, sử dụng tiêu chuẩn làm cơ sở, giả thiết rằng 50% dòng sét sẽ được thải ra mặt đất. 50% dòng sét khác được hướng đến việc lắp đặt điện thông qua liên kết đẳng thế chính và từ đó phải được tiến hành từ hệ thống SPD.Hình minh họa 17: Protective circle Một mô tả rõ ràng về khái niệm vùng chống sét được thể hiện bởi vòng tròn bảo vệ [Hình 17]. Một vòng tròn tưởng tượng sẽ được vẽ xung quanh đối tượng cần được bảo vệ. Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền nên được lắp đặt tại tất cả các điểm mà các dây cáp cắt nhau vòng tròn này. Điều này đóng chặt khu vực bên trong vòng tròn bảo vệ. Khớp nối của điện áp tăng dòng giới hạn được kiểm duyệt để đạt được sự bảo vệ hiệu quả. Vòng tròn bảo vệ phải bao gồm tất cả các đường dây điện và điện tử trong các lĩnh vực sau: - Cung cấp năng lượng [Power supply] - Công nghệ đo lường và kiểm soát [Measurement and control technology MCR] - Công nghệ thông tin [Information technology] - Hệ thống thu phát [Transceiver systems] Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền phải có các chức năng bảo vệ và thông số hiệu suất được xác định để làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong các khái niệm bảo vệ tương ứng. Như vậy, chúng được phát triển, thử nghiệm và phân loại theo chuỗi tiêu chuẩn sản phẩm quốc tế của riêng chúng. Tuy nhiên, ngay cả trong quá trình sử dụng ở giai đoạn sau, hoạt động thích hợp và do đó tuân thủ chức năng bảo vệ phải được kiểm tra định kỳ, cũng như các thành phần liên quan đến an toàn khác trong lắp đặt điện và hệ thống điện tử.
Thiết bị chống sét lan truyền [SPD] thường được phân loại theo giá trị hiệu suất của chúng, tùy thuộc vào lớp bảo vệ và vị trí sử dụng; phân loại này được tìm thấy trong tiêu chuẩn sản phẩm IEC 61643. Nó chứa các định nghĩa về thuật ngữ, yêu cầu chung và quy trình thử nghiệm cho các thiết bị chống sét lan truyền. Một số tiêu chuẩn trong loạt bài này là: - IEC 61643-11: Các thiết bị chống sét lan truyền bảo vệ tăng điện áp được kết nối với hệ thống điện hạ thế - Yêu cầu và phương pháp thử [6] - IEC 61643-21: Thiết bị chống sét lan truyền kết nối với mạng viễn thông và tín hiệu - Yêu cầu hiệu suất và phương pháp thử [7] - IEC 61643-31: Thiết bị chống sét lan truyền được kết nối với hệ thống điện hạ thế - Yêu cầu và phương pháp thử đối với thiết bị chống sét lan truyền được sử dụng trong lắp đặt quang điện [điện mặt trời] [8] Trong tương lai, tiêu chuẩn sau sẽ được thêm vào loạt bài này: - IEC 61643-41: Các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền được kết nối với hệ thống DC điện áp thấp - Yêu cầu và phương pháp thử
Điện áp định mức [định danh] Nominal voltage [UN] Giá trị danh định của điện áp của dòng hoặc mạch tín hiệu dựa trên việc sử dụng dự kiến cho SPDs. Điện áp danh nghĩa được chỉ định cho SPD tương ứng với điện áp hệ thống của khu vực cài đặt SPD điển hình cho hệ thống ba pha tiêu chuẩn, ví dụ: 230/400 V AC. Các hệ thống có điện áp hệ thống thấp hơn cũng có thể được bảo vệ bởi SPD. Trong trường hợp có điện áp hệ thống cao hơn, nó phải được quyết định trên cơ sở caseto [caseto-case] cho dù SPD có thể được sử dụng và nếu có những hạn chế để quan sát.
Dòng định mức [danh định, danh nghĩa] Nominal load current [IL]
Giá trị r.m.s. tối đa của dòng định mức, cho phép tải kết nối đến một trong các đầu ra được bảo vệ của SPD. Giá trị cực đại này được xác định bởi các bộ phận mang dòng điện hoạt động trong các SPD; chúng phải có khả năng chịu được dòng điện tải nhiệt liên tục [the continuous thermal current load].Khả năng chịu được ngắn mạch - Short-circuit withstand capability [ISCCR]
Dòng ngắn mạch tiềm tàng tối đa của mạng điện, mà SPD được đánh giá cùng với thiết bị bảo vệ quá dòng dội ngược. Khả năng chịu được ngắn mạch cho biết dòng ngắn mạch tiềm năng tối đa mà SPD có thể được sử dụng tại vị trí lắp đặt. Các thử nghiệm tương ứng để xác định giá trị này được thực hiện liên quan đến thiết bị bảo vệ quá tải dòng tối đa cho phép [OCPD]. Trong trường hợp các thiết bị chống sét lan truyền đặc biệt cho các hệ quang điện tương ứng với giá trị ISCPV, đây là dòng ngắn mạch trực tiếp tối đa dòng điện của một hệ thống mà SPD có thể được sử dụng.Điện áp liên tục tối đa - Maximum continuous voltage [Uc]
Giá trị r.m.s. tối đa của điện áp được phép tiếp tục được cho qua các cực của SPD.Điện áp liên tục tối đa phải cao hơn ít nhất 10% so với giá trị của điện áp danh định. Trong các hệ thống có độ lệch điện áp lớn hơn, SPDs có chênh lệch lớn hơn giữa Uc và Un phải được sử dụng.
Mức bảo vệ điện áp - Voltage protection level [Up]
Điện áp tối đa có thể xảy ra trên các khối đầu nối kết nối của SPD trong khi được nạp với một xung của độ dốc điện áp cụ thể và dòng điện xả của biên độ và dạng sóng được chỉ định. Giá trị này mô tả hiệu ứng bảo vệ điện áp tăng của SPD. Trong trường hợp có biến động điện áp hoặc biến động dòng điện do sét lan truyền trong các thông số hiệu suất của SPD, điện áp được giới hạn an toàn ở mức tối đa của giá trị này tại các kết nối được bảo vệ của SPD.Dòng điện sét - Lightning surge current [Iimp]
Giá trị đỉnh của dòng điện chạy qua SPD với hình dạng xung [10/350 μs]. Hình dạng xung [10/350 μs] của dòng sét lan truyền được sử dụng để mô phỏng luồng lưu lượng dòng của cú sét trực tiếp. Giá trị của dòng điện sét được sử dụng để kiểm tra đặc biệt SPD để chứng minh khả năng chịu tải của nó đối với dòng sét năng lượng cao. Tùy thuộc vào lớp chống sét được gán cho hệ thống chống sét, SPDs phải có giá trị tối thiểu tương ứng với giá trị đỉnh này.Dòng xả danh định [danh nghĩa] - Nominal discharge current [In]
Giá trị đỉnh của dòng điện chạy qua SPD với hình dạng xung [8/20 μs]. Hình dạng xung [8/20 μs] của dòng điện tăng do sét lan truyền là đặc trưng của tác động của sét đánh gián tiếp [còn gọi là sét lan truyền] hoặc hoạt động chuyển mạch. Giá trị của dòng xả danh định được sử dụng cho một loạt các phép thử trên SPD, bao gồm cả các giá trị được sử dụng để xác định mức bảo vệ điện áp. Tùy thuộc vào lớp chống sét được gán cho hệ thống chống sét, SPDs phải có giá trị tối thiểu tương ứng với giá trị đỉnh này.Điện áp hở mạch [không tải] - Off-load voltage [UOC]
Điện áp không tải của máy phát điện lai tại các điểm đầu cuối của SPD. Một máy phát điện lai tạo ra một sự gia tăng kết hợp; ví dụ: khi tải. Nó cung cấp một xung điện áp với một hình dạng xung xác định, nói chung [1,2 / 50 μs], và trong một mạch ngắn, một xung dòng với một hình dạng xung được xác định, nói chung [8/20 μs]. Sự gia tăng kết hợp là đặc trưng của các hiệu ứng của điện áp tăng do sét lan truyền. Tùy thuộc vào lớp bảo vệ được gán cho hệ thống chống sét, SPDs phải có giá trị tối thiểu tương ứng với giá trị này.Các xung điện áp và xung dòng chuẩn - Normative surge current and voltage surge pulses
Lightning protection class | Visual check [years] | Comprehensive testing [years] | Comprehensive testing in critical situations [years] |
I and II | 1 | 2 | 1 |
III and IV | 2 | 4 | 1 |
3.3.1 Electrical test
Tại thời điểm này câu hỏi đặt ra là chính xác những gì nên được bao phủ bởi một bài kiểm tra toàn diện. Việc kiểm tra trực quan một mình thường không thể cung cấp một ý tưởng về hiệu quả chức năng của SPD. Một thử nghiệm điện, tuy nhiên, có thể xác minh rõ ràng khả năng hoạt động của SPD. Khi một thử nghiệm điện được thực hiện trên SPDs và mô phỏng một xung áp tăng thực, điện áp thử nghiệm được chọn sao cho SPD "hoạt động", nghĩa là, trở nên dẫn điện. Kết quả đo sau đó được so sánh với các giá trị tham chiếu và được đánh giá.3.3.2 Thiết bị test CHECKMASTER 2
The CHECKMASTER 2 [Fig. 22] là thiết bị kiểm tra điện áp cao, di động, dễ dàng và dễ sử dụng từ Phoenix Contact cho các thiết bị chống sét lan truyền dạng cắm [pluggable]. Nó thực hiện một thử nghiệm điện một cách tự động của SPDs dạng cắm [pluggable].Ưu điểm Advantages
Thiết bị kiểm tra thông minh với thiết kế kiểu mô-đun được trang bị màn hình vận hành, máy quét mã vạch và bộ điều khiển logic lập trình cũng như bộ cấp nguồn điện áp cao, hạn chế, có thể điều khiển từ xa. Nhờ sử dụng bộ điều hợp thử nghiệm, CHECKMASTER 2 có thể dễ dàng được điều chỉnh cho các thiết bị chống sét lan truyền khác nhau. Các bộ điều hợp thử nghiệm này dễ thay thế mà không có các công cụ và không cần phải tắt thiết bị thử nghiệm. CHECKMASTER 2 không chỉ phát hiện các thiết bị chống sét lan truyền bị lỗi. Nó cũng có thể phát hiện các thiết bị chống sét lan truyền bị hư hỏng trước đó với các thông số điện ở giới hạn của phạm vi dung sai đã xác định. Để có thể kiểm tra các thiết bị chống sét lan truyền sẽ được phát triển trong tương lai, các bản cập nhật phần mềm có thể được thực hiện thông qua thanh USB. Chúng có sẵn cho cơ sở dữ liệu thành phần, phần mềm và ngôn ngữ hoạt động. Hồ sơ thử nghiệm với kết quả thử nghiệm, vị trí lắp đặt và giá trị chữ và số được lưu trữ theo cách không an toàn và có thể được lưu trên thanh USB thông qua giao diện USB. Nó có thể được xử lý thêm bằng phần mềm Office chuẩn [MS Word, MS Excel, v.v.].CHECKMASTER 2
Mô phỏng thực tế các sự kiện xung điện áp [do sét lan truyền, phóng tĩnh điện, chuyển mạch, ...]
Đối với chứng nhận kỹ thuật dựa trên thử nghiệm của SPD hiệu suất cao thuộc mọi loại, hành vi đoản mạch của hiệu suất cao, hệ thống cấp điện hạ thế phải được mô phỏng. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một biến áp ba pha có thể điều chỉnh với hành vi ngắn mạch có thể điều chỉnh. Mô phỏng này được kết hợp với một bộ tạo dòng điện tăng hay xung dòng, tạo ra dòng điện đột biến thường được tạo ra bởi các sự kiện điện áp tăng đột biến. Nó chỉ là một sự sắp xếp thử nghiệm loại này mà hiệu suất của các thiết bị bảo vệ có thể được xác định, cũng như tương tác của chúng với các hệ thống cung cấp điện khác nhau. Tiêu chuẩn IEC 61643-11 [6] mô tả quy trình thử nghiệm trong ngữ cảnh này được gọi là thử nghiệm vận hành. Trong quá trình thử nghiệm này, thiết bị bảo vệ tăng đột biến [xung áp, xung dòng] hay đơn giản hơn gọi là thiết bị chống sét lan truyền phải chịu dòng xung tăng trong khi nó được kết nối đồng thời với một hệ thống cấp điện được tham số cụ thể. Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kiểm tra như vậy, thường bao gồm một bộ tạo xung dòng, thiết bị bảo vệ tăng áp - dòng và hệ thống cấp nguồn tần số dòng, được mô tả trong hình 24.Mô phỏng dòng điện sét
Các máy phát xung dòng [Hình 27] là các bộ phận chính của phòng thí nghiệm về dòng điện; chúng giúp xác định khả năng xả, các thành phần thử nghiệm để bảo vệ chống sét bên ngoài, và cũng thể hiện chức năng của các khái niệm bảo vệ chống sét lan truyền. Chúng mô phỏng dòng điện sét với biên độ lên đến 100 kA với một xung [10/350 μ] và dòng điện tăng, ví dụ, bao gồm chuyển đổi điện áp tăng do sét lan truyền với biên độ 200 kA hoặc cao hơn với hình dạng xung [8 / 20 μs].Kiểm tra hoàn toàn tự động
Các yêu cầu đối với thiết bị chống sét lan truyền theo IEC 61643-11 [6] gọi cho các phép thử [Hình 26] đánh giá hành vi quá tải và lỗi. Một thử nghiệm quan trọng mô phỏng sự lão hóa của thiết bị bảo vệ tăng điện áp và dòng [sét lan truyền] là kết quả của việc tăng dòng rò là kiểm tra độ ổn định nhiệt. Thử nghiệm này có thể mất vài giờ. Các trình tự kiểm tra chuyên sâu và tốn thời gian tương tự được định nghĩa trong IEC 61643-21 [7] cho SPDs để sử dụng trong các mạch truyền tín hiệu.Công nhận phù hợp với tiêu chuẩn DIN EN ISO / IEC 17025
Nó không chỉ là thiết bị kỹ thuật của phòng thí nghiệm thử nghiệm mà đếm. Cũng quan trọng là chuyên môn kỹ thuật của nhân viên, hiệu quả của hệ thống quản lý về đảm bảo chất lượng, cũng như tính độc lập và công bằng của các tiêu chí kiểm tra. Các yêu cầu thiết yếu về chuyên môn cho các phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn được mô tả trong DIN EN ISO / IEC 17025. Việc thực hiện và tuân thủ tiêu chuẩn này có thể được kiểm tra và xác nhận bởi Cơ quan công nhận Đứ [the German Accreditation Body [DAkkS]]. Chất lượng và hiệu suất của các thiết bị chống sét lan truyền bảo vệ phát sinh xung áp và xung dòng là khó cho một khách hàng để đánh giá. Chức năng chính xác chỉ có thể được kiểm tra trong các phòng thí nghiệm với thiết bị phù hợp. Vì vậy, ngoài sự xuất hiện bên ngoài và haptics, chỉ có các dữ liệu kỹ thuật được cung cấp bởi nhà sản xuất có thể cung cấp bất kỳ hướng dẫn. Quan trọng hơn nữa là một tuyên bố đáng tin cậy từ nhà sản xuất về hiệu suất của SPD và hoàn thành thành công các thử nghiệm được thiết lập trong phần tương ứng của loạt tiêu chuẩn IEC 61643.Một tuyên bố ban đầu về chất lượng là Tuyên bố về sự phù hợp của CE. Nó xác nhận rằng sản phẩm tuân thủ Chỉ thị điện áp thấp 2014/35 / EU của Liên minh châu Âu. Thực hiện các yêu cầu thử nghiệm trong loạt tiêu chuẩn EN 61643, dựa trên dòng IEC 61643, là cơ sở chính để đánh giá các thiết bị bảo vệ tăng. Xin lưu ý: Việc đánh giá và công bố phù hợp CE do nhà sản xuất cung cấp. Do đó, không có nghĩa là một con dấu của sự chấp thuận của một viện độc lập hoặc xác nhận khác của một kiểm tra hoặc đánh giá sản phẩm của một bên thứ ba. Dấu CE chỉ có nghĩa là nhà sản xuất đã xác nhận tuân thủ các quy định có liên quan liên quan đến sản phẩm của mình. Nếu không tuân thủ các quy định có liên quan hoặc lạm dụng đánh dấu CE được chứng minh, các bước pháp lý có thể được bắt đầu thậm chí có thể dẫn đến việc cấm thị trường khởi động dưới sự giám sát của Liên minh châu Âu.
LM-S lightning monitoring system
Khái niệm vùng bảo vệ chống sét cung cấp các thiết bị chống sét lan truyền phối hợp cho tất cả các cáp nối giữa các vùng. Giá trị công suất của chúng được dựa trên lớp bảo vệ cần đạt được. Như vậy, các SPD khác nhau được yêu cầu dựa trên các điểm chuyển tiếp vùng [xem Bảng 2]. Các yêu cầu đối với các loại SPD riêng lẻ được xác định trong tiêu chuẩn IEC 61643- 11 [6] cho các thiết bị chống sét lan truyền được sử dụng trong các hệ thống điện áp thấp [hạ thế]. Một khái niệm bảo vệ đa cấp có nguồn gốc từ điều này [Hình 36].
Zone transition | SPD type | Designation |
LPZ 0A --> LPZ 1 | Type 1 | Lightn. current arrester/protective device |
LPZ 0B --> LPZ 1 | Type 2 | Surge protective device |
LPZ 1 --> LPZ 2 | Type 2 | Surge protective device |
LPZ 2 --> LPZ 3 | Type 3 | Device protection |
Nominal voltage of the power supply system | Conductor-neutral conductor voltage derived from the total nominal AC voltage or nominal DC voltage | Rated surge voltage | ||||
Overvoltage category | ||||||
Three-phase | Single-phase | I | II | III | IV | |
50 | 330 | 500 | 800 | 1500 | ||
100 | 500 | 800 | 1500 | 2500 | ||
120 - 240 | 150 | 800 | 1500 | 2500 | 4000 | |
230/400 277/480 | 300 | 1500 | 2500 | 4000 | 6000 | |
400/690 | 600 | 2500 | 4000 | 6000 | 8000 | |
1000 | 1000 | 4000 | 6000 | 8000 | 12000 |
Thiết bị chống sét lan truyền loại 1 phải đáp ứng các yêu cầu cao nhất về biên độ và năng lượng cụ thể từ xung dòng điện tăng, vì chúng được cho là để bảo vệ chống lại các tác động của sét đánh trực tiếp. Nhu cầu đặt trên khả năng chịu được ngắn mạch cũng rất cao trong môi trường cài đặt phân phối chính điển hình. Công nghệ mạnh mẽ là cần thiết để đáp ứng các yêu cầu này, chẳng hạn như công nghệ chống sét sừng hay khe hở phóng điện [spark gap technology].
Spark gap technology
Dòng định mức ngắn mạch phát sinh [Follow current interrupt rating]
Một đặc tính đặc biệt cho chống sét sừng được biết đến như là đánh giá ngắt dòng Ifi. Nếu một spak gap được kích hoạt bởi điện áp tăng [sét lan truyền], nó tạo thành một loại ngắn mạch cho mạng cung cấp được kết nối thông qua đó dòng điện được điều khiển. Do đó khoảng spak gap phải ở vị trí để ngăn chặn hoặc gián đoạn dòng điện tự động sau quá trình xả, mà không kích hoạt thiết bị bảo vệ quá dòng dội ngược. Dòng ngắn mạch định mức phát sinh chỉ ra dòng ngắn mạch tiềm năng tối đa mà tại đó điều này được đảm bảo tại vị trí lắp đặt. Các spak gap hiện đại do đó phải thực hiện hai chức năng:
- Xả dòng điện năng lượng cao - Ức chế theo dòng cho mạng lưới cung cấp mạnh mẽ Trong trường hợp dòng sét, trở kháng của spak gap lý tưởng là rất thấp, để giữ đầu vào năng lượng càng thấp càng tốt và giảm thiểu hao mòn. Tuy nhiên, trong trường hợp theo dòng, trở kháng phải càng cao càng tốt để đảm bảo loại bỏ nhanh. Để chịu được biên độ dòng sét cao tới 50 kA trên các mạng cung cấp với các dòng ngắn mạch có thể lên đến 100 kA, các spak gap ngày nay thường phức tạp và bao gồm nhiều bộ phận chức năng riêng lẻ [Hình 39].Công nghệ Spark gap không có line follow current [khống chế dòng phóng theo]
Để có hệ thống sẵn sàng tối đa, hạn chế dòng phát sinh là điều cần thiết: - Các thiết bị bảo vệ quá dòng dội ngược không được kích hoạt không cần thiết bằng line foolow currents [dòng phóng theo hay dòng phát sinh] - Quá trình cài đặt không được nạp bởi các luồng dòng cao phát sinh - Mặc trên spak gap được giảm thiểu Lần đầu tiên, Phoenix Contact đã có thể phát triển và cung cấp một spak gap trên thị trường hoàn toàn không có dòng phóng theo [line follow currents], có công nghệ Kiểm soát Năng lượng An toàn [xem 6.1.10].
Varistor technology
Varistor có thể mang dòng điện sét [Varistors that carry lightning current]
Varistor bằng gốm hiệu suất cao thậm chí có thể thể hiện khả năng xả xung 12,5 kA [10/350 μ] trong các không gian lắp đặt có thể chấp nhận được. Kết quả là, chúng cũng thích hợp như SPDs loại 1 cho các môi trường có mức bảo vệ thấp. Đối với công suất xả xung cao hơn từ 25 kA đến 50 kA [10/350 μs], nhiều varistor thường cần được sử dụng trong một kết nối song song. Kết quả là, các nhà sản xuất thiết bị chống sét lang truyền không có công nghệ spak gap thường sử dụng các varistors như SPDs loại 1 để đáp ứng các yêu cầu của lớp chống sét Class I. Khái niệm này có những khiếm khuyết nghiêm trọng. Nếu các đặc tính của các varistors kết nối song song không khớp chính xác, một yêu cầu rất khó đáp ứng, các đường dẫn riêng lẻ được đặt dưới các tải trọng khác nhau trong quá trình. Tương ứng, chúng rất khác nhau. Sự khác biệt giữa tải trọng ngày càng trở nên lớn hơn theo thời gian. Điều này cuối cùng dẫn đến quá tải varistor và do đó sự thất bại của toàn bộ SPD. Thiết bị chống sét lan truyền loại 3 thường được cài đặt ngay trước các thiết bị đầu cuối được bảo vệ. Do môi trường cài đặt khác nhau, loại 3 SPDs có sẵn trong một loạt các thiết kế. Ngoài việc lắp đặt đường ray DIN tiêu chuẩn, có các thiết bị để lắp đặt trong ổ cắm hoặc lắp trực tiếp trên PCB của thiết bị đầu cuối. Về mặt kỹ thuật, loại 3 SPDs tương tự nhất với loại 2, dựa trên các varistors, nhưng các yêu cầu về công suất xả so với loại 2 thậm chí còn thấp hơn. Nó thường hữu ích để kết hợp việc bảo vệ nguồn điện để bảo vệ các giao diện khác trong thiết bị đầu cuối, chẳng hạn như dữ liệu hoặc đường truyền thông. Có các thiết bị kết hợp cho mục đích này. Họ thực hiện việc bảo vệ chống xung áp, xung dòng đột biến cho tất cả các cáp [cung cấp] tương ứng.TN-S system
TN-C system
TT system
IT system
Wye system
Delta system
Split-phase system
CT2 connection scheme
Đối với các hệ thống TN và TT, Phoenix Contact chủ yếu cung cấp SPDs với sơ đồ kết nối CT2. Ưu điểm của sơ đồ kết nối này là: - Có thể được sử dụng phổ biến ở tất cả các quốc gia trên toàn thế giới - Mức bảo vệ điện áp thấp hơn giữa dây dẫn ngoài và trung tính - Không có dòng rò vào dây dẫn bảo vệ do việc sử dụng khoảng cách tia lửa giữa dây dẫn trung tính và bảo vệ Nếu xảy ra quá áp quá mức [dòng điện dâng], điện áp cảm ứng giảm có thể dẫn đến các dây dẫn điện. Việc giảm điện áp bổ sung trong các cáp kết nối có thể làm suy yếu hiệu ứng bảo vệ, đặc biệt khi kết nối chống sét lan truyền. Vì lý do này, các cáp kết nối của SPDs luôn được định tuyến càng ngắn càng tốt, tránh bán kính uốn nhỏ. Về cơ bản, SPD có thể được kết nối theo hai cách khác nhau:
Grid system at the SPD installation location | Connection scheme | |
CT1 | CT2 | |
TN system | x | x |
TT system | Only downstream of a residual current operated device | x |
IT system with routed neutral conductor | x | x |
IT system without routed neutral conductor | x | Not applicable |
Kết nối mặt cắt ngang - Connection cross sections
Nếu các yêu cầu này được kết hợp, điều này dẫn đến các điều kiện sau để đo kích thước cáp kết nối của SPDs [dựa trên cáp đồng cách điện PVC]: - Các mặt cắt ngang tối thiểu cho cáp kết nối SPD ban đầu là do yêu cầu lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền, tùy thuộc vào kết nối dây dẫn hoạt động hoặc dây dẫn / thanh bảo vệ nối đất chính [PE [N]] cũng như loại SPD: + Mặt cắt ngang của dây dẫn hoạt động đối với SPD loại 1: min. 6 mm2 + Mặt cắt ngang của dây dẫn hoạt động cho loại SPDs: min. 2,5 mm2 + Mặt cắt ngang cho thanh cái nối đất chính hoặc dây dẫn bảo vệ cho SPDs loại 1: min. 16 mm2 + Mặt cắt ngang cho thanh dẫn nối đất chính hoặc dây dẫn bảo vệ cho SPD loại 2: min. 6 mm2 - Trên một giá trị danh định cụ thể của bảo vệ quá dòng ngược dòng, các mặt cắt tối thiểu được xác định bởi nhu cầu của cáp kết nối để có khả năng chịu được ngắn mạch - Nếu cáp kết nối SPD có dòng điện hoạt động, thì tải trọng dòng liên tục có thể được sử dụng để xác định mặt cắt tối thiểu như một giá trị hiện tại nhất định Bảo vệ quá dòng Khi thiết kế bảo vệ quá dòng SPDs, trước tiên phải ưu tiên các yếu tố sau: + Ưu tiên cung cấp hệ thống: Hệ thống dây điện nhánh với thiết bị bảo vệ quá dòng F2 riêng biệt trong chi nhánh + Ưu tiên của hệ thống bảo vệ tăng: V-wiring hoặc hệ thống dây điện nhánh mà không cần thiết bị bảo vệ quá dòng F2 riêng biệt Trong trường hợp đầu tiên, thiết bị bảo vệ quá dòng riêng biệt F2 đảm bảo rằng điều này được kích hoạt trong trường hợp lỗi SPD, ví dụ: do ngắn mạch. Thiết bị bảo vệ quá dòng ngược dòng F1 không được kích hoạt để cung cấp thiết bị được bảo vệ không bị gián đoạn. Tuy nhiên, trong trường hợp này, thiết bị không còn được bảo vệ khỏi các sự kiện quá áp tiếp theo. Trong trường hợp thứ hai, thiết bị bảo vệ quá dòng ngược dòng F1 đảm nhận quá trình bảo vệ quá dòng trong trường hợp SPD bị lỗi. Trong quá trình này, sự thất bại của nguồn cung cấp được chấp nhận để không có thiệt hại nào phát sinh từ các sự kiện quá áp tiếp theo. Khi kích thước bảo vệ quá dòng, cần lưu ý những điểm sau: - Tính chọn lọc của thiết bị bảo vệ quá dòng tương ứng với các thiết bị bảo vệ quá dòng ngược dòng. - Thiết bị bảo vệ quá dòng cuối cùng trước SPD không được vượt quá giá trị danh định tối đa của thiết bị bảo vệ quá dòng ngược dòng theo quy định của nhà sản xuất SPD. - Thiết bị bảo vệ quá dòng ngược dòng được thiết kế để có thể mang biên độ của sét và dòng điện yêu cầu bởi lớp chống sét khi có thể. Đặc biệt là đối với dòng sét năng lượng cao, cầu chì dưới imension có thể gây nguy hiểm, vì chúng có thể bị phá hủy trong một thời gian rất ngắn do đầu vào năng lượng cao.
SPDs với bảo vệ quá dòng tích hợp
Một giải pháp đặc biệt đơn giản để cài đặt SPDs trong chế độ bảo vệ quá dòng là các sản phẩm đã chứa các cầu chì tương ứng, chẳng hạn như FLASHTRAB SEC HYBRID.FLASHTRAB SEC HYBRID
Tác động độc lập và an toàn [Impact-free and durable]
Một khái niệm chống sét lan truyền phù hợp đòi hỏi một thiết bị bảo vệ kết hợp / chống sét loại 1 [/ 2] cực mạnh. Thông thường loại 1 spak gap gánh nặng việc cài đặt với dòng cao theo dòng, mà cũng có thể gây ra bảo vệ quá dòng thượng nguồn được kích hoạt. Thiết bị chống sét hiện tại của công nghệ SEC / thiết bị bảo vệ kết hợp là thiết bị đầu tiên có công nghệ spak gap không có dòng phóng theo line follow currents. Việc ngăn chặn các dòng theo dòng lợi ích cho toàn bộ quá trình cài đặt. Điều này có nghĩa rằng không chỉ các thiết bị được bảo vệ, mà toàn bộ nguồn cung cấp, bao gồm cả SPD, được đặt dưới tải tối thiểu bởi quy trình xả độc quyền. Tính khả dụng của hệ thống tối đa được đảm bảo vì cầu chì bảo vệ ngược dòng không được kích hoạt.SPD type | Product range |
Type 1 | FLASHTRAB SEC [FLT-SEC] |
Type 2 | VALVETRAB SEC [VAL-SEC] |
Type 3 | PLUGTRAB SEC [PLT-SEC] |
Giải pháp backup-fuse-free cho mọi ứng dụng
Thiết kế nhỏ gọn và phù hợp
Phạm vi SEC cung cấp spak gap loại nhỏ gọn nhất 1 cho điện áp danh định này với FLASHTRAB SEC PLUS 440 và SPD loại hẹp nhất 2 với VALVETRAB SEC. FLASHTRAB SEC T1 + T2 là tổ hợp phối hợp trực tiếp duy nhất bao gồm các spak gap loại 1 và loại biến đổi điện trở 2 trong không gian nhỏ nhất. Tất cả các sản phẩm trong danh mục đầu tư của SEC đều có thể cắm được, giúp bảo trì dễ dàng hơn rất nhiều. Nhờ SPDs từ phạm vi SEC, nó rất dễ dàng để lắp ráp các khái niệm bảo vệ đa cấp cho việc cài đặt tiêu chuẩn. Các thông số như điện áp liên tục tối đa, mức bảo vệ điện áp và công suất xả được thiết kế phù hợp với nhau.Hệ thống sản xuất công nghiệp với hệ thống chống sét bên ngoài
Việc chuyển tiếp vùng bảo vệ 0A 1 được cung cấp bởi một SPD loại 1 từ phạm vi sản phẩm FLASHTRAB SEC tại điểm mà các đường cung cấp nhập vào tòa nhà trong khu vực của nguồn cung cấp chính thấp. Tùy thuộc vào hệ thống lưới điện, loại kết nối được chọn và mức điện áp của nguồn cung cấp, có nhiều loại SPD và các phiên bản mạch khác nhau. Nếu, ví dụ, nó là một hệ thống AC TN-C ba pha 230/400 V, FLT-SEC-P-T1-3C-350/25-FM là lý tưởng [Hình 60]. Ngoài ra, sự kết hợp thiết bị bảo vệ của FLASHTRAB SEC T1 + T2 [Hình 61] cũng có thể được sử dụng ở đây. Sự kết hợp trực tiếp của SPD loại 1 trên cơ sở khe hở và SPD loại 2 trên cơ sở varistor cung cấp nhiều ưu điểm khi sử dụng trực tiếp trong phân phối chính. Trong các phân phối phụ của hệ thống sản xuất cho các phòng máy và văn phòng, việc chuyển đổi vùng bảo vệ 1 -> 2 được cung cấp bởi các SPDs loại 2 từ dải sản phẩm VALVETRAB SEC. Một feed-in dưới dạng một hệ thống TN-C, như được sử dụng trong ví dụ này, thường trở thành một hệ thống TN-S bắt đầu từ phân phối chính. Do đó, phần còn lại của quá trình cài đặt được hoàn thành với dây dẫn bảo vệ trung tính và bảo vệ riêng biệt. VAL-SEC-T2-3S-350-FM được cung cấp dưới dạng SPD loại 2 [Hình 62]. Trong tủ điều khiển máy và trong văn phòng, quá trình chuyển đổi vùng bảo vệ 2 3 được cung cấp bằng phương tiện loại SPDs từ dải PLUGTRAB SEC, trực tiếp ngược dòng thiết bị đầu cuối nhạy cảm. Đối với thiết bị đầu cuối hoạt động với điện áp danh nghĩa 230 V, thì PLT-SEC-T3-230-FM có thể được sử dụng [Hình 63].
FLASHTRAB SEC
FLASHTRAB SEC T1+T2
VALVETRAB SEC
PLUGTRAB SEC
Lựa chọn thiết bị chống sét lan truyền
Việc chọn SPD cho các hệ thống nguồn cấp dòng điện trực tiếp DC thường phức tạp hơn nhiều so với các hệ thống cấp dòng điện xoay chiều AC. Trong trường hợp hệ thống cấp điện AC, thường chỉ có một, nguồn điện được xác định chặt chẽ; cho các hệ thống DC, tuy nhiên, thường có nhiều nguồn điện với các hành vi hoạt động khác nhau. Điều này đặc biệt áp dụng cho các hệ thống DC hoạt động bằng pin. Trong phần lớn các hệ thống AC, dòng ngắn mạch tối thiểu đủ cao để gây ra các thiết bị bảo vệ quá dòng ngược dòng để kích hoạt trong vài phần nghìn giây. Điều này cho phép dễ dàng lựa chọn các cầu chì bảo vệ đáng tin cậy cho hệ thống trong trường hợp hỏng hóc nhưng cũng có thể mang dòng điện tăng lên liên quan đến đánh giá của chúng. Tuy nhiên, trong trường hợp các hệ thống DC có các dòng ngắn mạch có giới hạn hoặc thấp, điều quan trọng là ngay cả các dòng ngắn mạch tiềm năng tối thiểu tại vị trí lắp đặt SPD cũng được phát hiện, để đáp ứng các yêu cầu an toàn cơ bản. Đảm bảo rằng cầu chì không được kích hoạt bởi tải trọng dòng chảy tăng sau đó là một ưu tiên thứ cấp. Tiêu chí thiết kế đáng kể cho việc lựa chọn SPD và thiết bị bảo vệ quá dòng tương ứng trong các hệ thống DC là: - Điện áp danh nghĩa của nguồn điện DC [s] - Số, loại và hành vi hoạt động của nguồn điện DC [s] - Dòng ngắn mạch tối đa và tối thiểu tiềm năng tại vị trí lắp đặt SPDVALVETRAB SEC DC
Mạch bảo vệ cho các hệ thống DC nối đất và không nối đất
Các mạch ưu tiên cho SPDs trong các hệ thống DC phù hợp với sơ đồ kết nối CT1 [xem Hình 51] và được thiết kế với một hoặc hai vị trí. Cần có mạch 2 + 0 cho các hệ thống TN nối đất nếu vị trí lắp đặt của SPDs cách xa điểm tiếp đất của hệ thống [Hình 67].
Yêu cầu đối với SPDs để sử dụng trong các hệ thống điện mắt trời quang năng PV
Các đặc điểm của nguồn PV áp đặt các yêu cầu cụ thể về SPDs để bảo vệ hệ thống PV cho các hệ thống DC. So với các hệ thống cấp điện áp thấp thông thường, các hệ thống PV có các đặc điểm sau: - Điện áp cao hệ thống DC lên đến 1500 V - Các đặc tính nguồn, tương ứng với nguồn dòng phi tuyến tính - Hoạt động hiện tại tại điểm tối đa điện năng tối đa [MPP], chỉ thấp hơn vài phần trăm so với dòng ngắn mạch của hệ thống - Sự phụ thuộc của dòng ngắn mạch vào các điều kiện môi trường xung quanh như chiếu xạ và nhiệt độ Đối với hành vi lỗi quá tải của các thiết bị và thành phần DC, kết quả có ý nghĩa quan trọng: Do dòng điện ngắn mạch không xác định, thường khó đạt được sự phối hợp hữu ích của các thiết bị bảo vệ quá dòng hoặc cầu chì cho SPDs trong các hệ thống này. Ngoài ra, các đặc tính nguồn phi tuyến tính cho các hoạt động chuyển mạch đặt các yêu cầu rất cao về hiệu suất của các thiết bị chuyển mạch, cầu chì và các thiết bị tách khác. Trong điều kiện này, các yêu cầu đặc biệt đã được xác định để sử dụng SPDs trong các hệ thống PV và để kiểm tra chúng để xác minh chức năng của chúng. Những yêu cầu này đã được xuất bản lần đầu tiên theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 50539-11. Một tiêu điểm cụ thể của các tiêu chuẩn này là hành vi quá tải và lỗi của SPDs để bảo vệ hệ thống DC. Đặc biệt, các tùy chọn mô phỏng phòng thí nghiệm về đặc điểm nguồn của các hệ thống PV được mô tả trong các tiêu chuẩn này. IEC 61643-31 [8] mô tả chủ đề này theo tiêu chuẩn quốc tế. Các tiêu chuẩn này tạo cơ sở để xác nhận SPDs để sử dụng trong các hệ thống PV ở phía DC về hiệu suất của chúng và đặc biệt là độ tin cậy của chúng trong trường hợp hỏng hóc.Lựa chọn và lắp đặt SPD để bảo vệ hệ thống PV
Bảo vệ hiệu quả chống lại dòng sét và điện áp tăng có liên quan đến cả hai bộ phận DC và AC của các hệ thống PV. Việc thực hiện bảo vệ này không chỉ tính đến các quy định chung về lắp đặt hệ thống quang điện [IEC 60364-7-712], mà còn hướng dẫn cụ thể về việc lựa chọn và lắp đặt SPDs để bảo vệ hệ thống DC. Đây là CLC / TS 50539-12 hoặc sau đó là CLC / TS 61643-32 như là một đặc tả kỹ thuật ở cấp độ châu Âu cũng như IEC 61643-32 [18] như một đối tác quốc tế. Khi thiết kế và lắp đặt SPDs để bảo vệ hệ thống PV, điều cần thiết là phân biệt giữa cấu trúc vật lý [tòa nhà] và hệ thống cá biệt. Trong trường hợp cấu trúc vật lý, hệ thống PV là một phần của cấu trúc tòa nhà và được kết nối với việc lắp đặt điện. Các khía cạnh sau có liên quan để thiết kế và lắp đặt đúng SPDs trong các hệ thống này: - Dữ liệu đặc trưng cho các hệ thống cung cấp, chẳng hạn như cấu hình mạng, điện áp danh nghĩa và dòng ngắn mạch - Lớp chống sét [LPL] đạt được - Sự hiện diện của hệ thống chống sét bên ngoài cũng như số lượng thiết bị bảo vệ mà hệ thống có - Duy trì khoảng cách cách ly - Vị trí lắp đặt biến tần - Độ dài cáp giữa các thiết bị được bảo vệ Dựa trên cấu hình các đặc tính của hệ thống PV được bảo vệ, được đặc trưng bởi các khía cạnh nêu trên, IEC 61643-32 [18] bao gồm các khuyến nghị cho các vị trí lắp đặt của SPD cũng như các yêu cầu về hiệu suất của chúng. Một sự phân biệt được thực hiện ở đây giữa các cài đặt xây dựng có và không có hệ thống chống sét bên ngoài. Đối với các cấu trúc vật lý không có hệ thống chống sét bên ngoài, bảo vệ hệ thống PV nói chung là đủ với một SPD loại 1 với công suất xả ít nhất 5 kA [8/20 ]s] cho mỗi chế độ bảo vệ.
Ưu điểm của the Y-circuit
Tất cả các thiết bị bảo vệ tăng từ Phoenix Contact cho bảo vệ DC của các hệ thống PV đều dựa trên mạch Y. Mạch không ổn định này luôn có hai varistors với các thiết bị ngắt kết nối được điều phối phù hợp được chuyển đổi thành chuỗi giữa tất cả các điện thế. Điều này đảm bảo rằng ngay cả trong trường hợp cực đoan, khi một trong các varistor thất bại, dòng chảy của dòng điện có thể tin cậy tiếp tục qua giây mà không bị gián đoạn. Điều này đảm bảo an toàn tối đa.
VALVETRAB-MB-...-DC-PV
Basic circuits
Bảo vệ chống sét trong các khu vực được bảo vệ chống nổ Ex zone
Nổ khí quyển có thể xảy ra thường xuyên trong các ngành hóa chất và hóa dầu do các quá trình công nghiệp. Chúng được gây ra, ví dụ, bởi khí, hơi hoặc hơi. Các khí quyển nổ cũng có khả năng xảy ra ở các nhà máy, silo, và các nhà máy đường và thức ăn gia súc do bụi có mặt ở đó. Do đó, các thiết bị điện trong khu vực có khả năng gây nổ phải tuân thủ các chỉ thị đặc biệt. Điều này cũng áp dụng cho SPDs được sử dụng trong các loại ứng dụng này. Các khu vực có khả năng gây nổ được chia thành các khu tiêu chuẩn hóa. Phân loại cho các khu vực bụi và khí nổ được tìm thấy trong tiêu chuẩn IEC / EN 60079-11 [17]. Các khu được phân loại dựa trên xác suất mà một bầu không khí nổ sẽ phát sinh. Loại bảo vệ an toàn Ex i nội tại được sử dụng thường xuyên trong lĩnh vực công nghệ MCR. Bảo vệ an toàn nội tại, trái ngược với các loại bảo vệ khác [chẳng hạn như tăng độ an toàn], không chỉ đề cập đến các thiết bị riêng lẻ mà cho toàn bộ mạch. Một mạch được mô tả là bản chất an toàn nếu dòng điện và điện áp được giới hạn ở mức độ như vậy mà không có tia lửa hoặc hiệu ứng nhiệt nào có thể gây ra một bầu không khí dễ cháy nổ. Điện áp bị hạn chế để giữ năng lượng của tia lửa dưới năng lượng đánh lửa của khí xung quanh. Một hiệu ứng nhiệt, chẳng hạn như một bề mặt quá nóng, được ngăn chặn bằng cách hạn chế dòng điện. Năng lượng cũng có thể được lưu trữ dưới dạng dung sai hoặc điện cảm trong mạch an toàn thực chất. Điều này cũng phải được xem xét khi kiểm tra mạch an toàn thực chất. Mức độ an toàn ia, ib hoặc ic xác định xem bảo vệ có được duy trì với hai lỗi hoặc một lỗi trong mạch bảo vệ hay không hoặc không có sự bảo vệ nào được cung cấp trong trường hợp có lỗi. An toàn nội tại được dựa trên giám sát lỗi để loại trừ nguy cơ nổ. Liên quan đến việc bảo vệ tăng cường các mạch an toàn nội tại, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng có sự chấp thuận Ex i tương ứng. Hơn nữa, SPD phải có khả năng xả ít nhất 10 tín hiệu của dòng điện tăng 10 kA [8/20 μ] một cách an toàn. Mô tả toàn diện các biện pháp phòng chống cháy nổ liên quan đến loại bảo vệ an toàn nội tại có thể được tìm thấy trong tiêu chuẩn IEC / EN 60079-11 [17].Zone 0
Khu vực có khí gas nổ nguy hiểm hiện diện trong thời gian liên tục, thường xuyên hoặc dài. Những điều kiện này thường được tìm thấy bên trong các thùng chứa, đường ống, thiết bị và xe tăng.Zone 1
Zone 2
Khu vực trong đó một bầu không khí khí độc hại không được mong đợi trong quá trình hoạt động bình thường; tuy nhiên nếu nó xảy ra, nó chỉ trong một thời gian ngắn. Vùng 2 bao gồm các khu vực được sử dụng riêng để lưu trữ, khu vực xung quanh các kết nối đường ống có thể bị ngắt kết nối và nói chung là khu vực trung gian xung quanh khu vực 1.
Thiết bị bảo vệ được chứng nhận cho các khu vực có khả năng gây nổ Ex zone
a] Mounting type
SPDs được lắp đặt trên đường ray DIN theo tiêu chuẩn. Để lắp đặt SPD trên các thiết bị hiện trường, đôi khi nó dễ dàng hơn để gắn trực tiếp SPD vào đầu cảm biến.b] Connection technology
Nhiều SPDs có kết nối vít quen thuộc. Vì nhiều dây điện được kết nối trong các ứng dụng công nghệ MCR, kết nối Pushin nhanh hơn, không có công cụ được ưu tiên hơn.c] Overall width
Số lượng tín hiệu được bảo vệ trong ứng dụng MCR thường rất lớn. Do đó, một SPD hẹp hơn có thể đóng góp đáng kể để cho phép toàn bộ tủ điều khiển được kích thước ở dạng nhỏ hơn.Đặc tính sản phẩm Product features
d] Signaling and remote signaling SPD bị quá tải không còn cung cấp sự bảo vệ và phải được thay thế. Một thiết bị không thành công có thể được phát hiện với sự trợ giúp của chỉ báo trạng thái trên SPD. Tùy chọn tín hiệu từ xa làm cho nó có thể truyền trạng thái đến phòng điều khiển và thay thế SPDs một cách nhanh chóng. Tín hiệu từ xa làm tăng chất lượng bảo vệ cho khái niệm bảo vệ tăng tổng thể.
e] Pluggability
SPD có thể thay thế mà không cần truy cập cài đặt. Tín hiệu không bị gián đoạn cũng không bị ảnh hưởng trong quá trình cắm và ngắt kết nối.f ] Knife disconnection
SPDs với dao ngắt kết nối cung cấp khả năng mở đường dẫn tín hiệu trên SPD. Bằng cách này, dây dẫn SPD đến trường có thể được tách ra khỏi hệ thống dây điện với các thiết bị điện tử. Công việc bảo trì cũng trở nên đặc biệt đơn giản, chẳng hạn như tiến hành các phép đo cách điện để xác định một lỗi trong lĩnh vực cáp, ví dụ.
Thông số ứng dụng Application parameters
g] Interface type Sự phân biệt thường được thực hiện giữa các loại giao diện có và không có dây dẫn tham chiếu. Tín hiệu có dây dẫn tham khảo, ví dụ: đầu vào tín hiệu số, yêu cầu các thành phần bảo vệ thô và tốt giữa dây dẫn tín hiệu và dây dẫn tham chiếu. Tín hiệu không có dây dẫn tham chiếu, ví dụ: 4 đến 20 mA vòng hiện tại, yêu cầu một yếu tố bảo vệ tốt giữa cả hai dây tín hiệu, vì đây là nơi mà các thiết bị điện tử nhạy cảm được cài đặt, và bảo vệ thô cho tiềm năng mặt đất. Các mạch bảo vệ phải được lựa chọn cho SPDs cho phù hợp.
h] Nominal voltage
Điện áp danh định của ứng dụng có ảnh hưởng đáng kể đến điện trở tăng áp của thiết bị đầu cuối. Như một quy luật, điện áp danh định càng thấp của ứng dụng, mức bảo vệ điện áp càng thấp của SPD phải thấp hơn. Điện áp tối đa của ứng dụng có thể không vượt quá Uc điện áp liên tục cao nhất của SPD, tuy nhiên, vì nó có thể dẫn đến tình trạng quá tải.i] Rated current
Dòng định mức của SPDs cho công nghệ MCR bị giới hạn bởi loại mạch bảo vệ. Do dòng điện danh định trong công nghệ MCR nói chung là thấp, dòng điện định mức SPD thấp là đủ trong nhiều trường hợp. Mạch bảo vệ phải thay đổi đối với các ứng dụng có dòng điện danh định cao hơn. Theo quy định, dòng danh nghĩa của ứng dụng không được phép vượt quá dòng định mức của SPD.j] Number of signal wires
Một SPD riêng biệt thường có thể được sử dụng cho bất kỳ cặp dây tín hiệu nào. Để tăng mật độ đóng gói, SPDs bảo vệ nhiều dây tín hiệu rất hữu ích, ví dụ: hai đầu vào số với một dây dẫn tham chiếu chung.Trình cấu hình trực tuyến cho bảo vệ tăng MCR [Online configurator for MCR surge protection]
Đánh giá tất cả các tiêu chí lựa chọn riêng lẻ có thể là tẻ nhạt. Trình cấu hình trực tuyến từ Phoenix Contact cung cấp một tùy chọn đơn giản để chọn SPD phù hợp cho ứng dụng MCR tương ứng. Trình cấu hình đưa tính thích hợp kỹ thuật của SPD vào trong quá trình này. Các đặc tính sản phẩm mong muốn có thể được thêm vào một cách dễ dàng và các đặc tính sản phẩm không cần thiết có thể được loại bỏ. Kết quả là, quá trình lựa chọn một sản phẩm được đơn giản hóa đáng kể với cách tiếp cận đơn giản này.k] RF application or data interface [>1 Mbps]
Nhiều mạch bảo vệ tăng có đặc tính truyền thấp. Do đó, đối với các ứng dụng tần số vô tuyến, các mạch bảo vệ được yêu cầu khi độ suy giảm tín hiệu hầu như không đáng chú ý.l] Resistance-dependent measurement
Trong các mạch bảo vệ thường được thực hiện cho công nghệ MCR, các điện trở tách được sử dụng trong đường tín hiệu để phối hợp giữa các yếu tố bảo vệ tốt và thô. Mạch có sẵn cho các phép đo phụ thuộc vào điện trở không ảnh hưởng đến trở kháng của đường tín hiệu.m] Ex application
Trong các ứng dụng có khí quyển dễ nổ, yêu cầu tăng lên được đặt trên các thiết bị điện. SPDs với các đặc tính và phê duyệt tương ứng là cần thiết cho các ứng dụng này.n] Protective circuit type
Mạch bảo vệ nhiều giai đoạn có chứa các thành phần bảo vệ thô và tốt được sử dụng làm tiêu chuẩn. Các mạch này cung cấp khả năng chống sét và chống sét và do đó có thể được triển khai toàn cầu. Mạch một pha có thiết kế đơn giản hơn nhưng chỉ cung cấp khả năng chống sét hoặc chỉ chống sét.Danh mục được điều chỉnh [Tailored portfolio]
TERMITRAB hoàn thành cung cấp một danh mục đầu tư phù hợp với các chức năng khác nhau. Bắt đầu với các thiết bị đầu cuối đơn giản với một thành phần bảo vệ tăng, phạm vi mở rộng để bao gồm SPD nhiều giai đoạn, có thể cắm được với các chỉ báo trạng thái và ngắt kết nối dao tích hợp. Điều này làm cho nó có thể tạo ra một khái niệm với các đặc tính sản phẩm mong muốn dựa trên các yêu cầu riêng lẻ. Một mạch thích hợp và các chức năng tùy chọn được chọn chỉ trong vài bước bằng cách sử dụng bộ cấu hình trực tuyến.TERMITRAB complete – ultra narrow
TERMITRAB complete – narrow and pluggable
TERMITRAB complete – one-piece
TERMITRAB complete – one-stage
TERMITRAB complete – remote signaling
PLUGTRAB PT-IQ
SURGETRAB
Cấp nguồn qua Ethernet - Power over Ethernet [PoE]
Cấp nguồn qua Ethernet [PoE] là một quá trình trong đó năng lượng phụ trợ cho các thiết bị được kết nối cũng được truyền qua cáp dữ liệu Ethernet. Công suất phụ được áp dụng cho các cặp dây chưa sử dụng [chế độ B, hình 100] hoặc nạp dưới dạng công suất ảo [chế độ A, hình 99] giữa các cặp dây tín hiệu. Phù hợp với IEEE 802.3af, công suất tối đa 13.5 W có thể được truyền bằng phương pháp này. Chuẩn IEEE 802.3at tiếp theo hiện cho phép 25.5 W với PoE +. PoE ++ đang được tranh luận, điều này sẽ làm cho nó có thể đạt được khả năng truyền tải cao hơn nữa. Các giao diện nối tiếp cho phép trao đổi dữ liệu giữa các máy tính và các thiết bị ngoại vi. Trong quá trình truyền dữ liệu nối tiếp, các bit được truyền qua cáp [theo chuỗi], sau đó một bit. Đặc biệt phổ biến là:DT-LAN-Cat.6+
RS-485 and PROFIBUS interfaces
Thiết bị bảo vệ DT-LAN-CAT.6 + bảo vệ tối ưu các thiết bị nhạy cảm, vì phản ứng nhanh chóng các thành phần bảo vệ được sử dụng cho cáp dữ liệu cũng như cho hệ thống PoE. Thiết bị bảo vệ DT-LAN-CAT.6 + bảo vệ tối ưu các thiết bị nhạy cảm, vì phản ứng nhanh chóng các thành phần bảo vệ được sử dụng cho cáp dữ liệu cũng như cho hệ thống PoE. Trong các hệ thống cũ hơn, điện áp tín hiệu của giao diện này lên tới -7 V và +12 V. Trong các hệ thống mới hơn, một phiên bản có mức TTL, tức là +/- 5 V, được sử dụng. Giao diện PROFIBUS là sự phát triển hơn nữa của giao diện RS-485. Nó sử dụng các đặc tính vật lý của RS-485, nhưng với tốc độ truyền lên đến 12 Mbps. Các giao diện này được sử dụng cho các ứng dụng khác trong thời gian và trường thiết bị thu thập dữ liệu máy. Phích cắm gắn D-SUB cho giá đỡ đường ray DIN hoặc mô-đun DIN rail với các khối đầu nối vít thường được sử dụng làm thiết bị bảo vệ.V.24 interface
Giao diện nối tiếp V.24 hoặc RS-232 hoạt động với truyền tín hiệu không đối xứng. Mỗi tín hiệu phát và một tín hiệu nhận được đều có tiềm năng tham chiếu chung [mặt đất]. Ngoài ra, có thể truyền tối đa năm tín hiệu điều khiển. Điều này mang lại tối đa tám tín hiệu hoạt động bao gồm cả mặt đất. Kết nối thường được thực hiện thông qua các khối D-SUB 25, D-SUB 9 hoặc vít.V.11 interface
Giao diện nối tiếp V.11 hoặc RS-422 hoạt động trên cơ sở truyền tín hiệu đối xứng. Đường truyền có thể lên đến 1000 m. Tín hiệu truyền và nhận được truyền qua một cặp dây tín hiệu. Ngoài ra, một mặt đất được định tuyến như một tiềm năng tham chiếu, do đó các điều kiện điện áp được xác định chiếm ưu thế tại các giao diện được kết nối. Giao diện TTY Giao diện TTY hoạt động theo kiểu serially và đối xứng thông qua hai cặp dây tín hiệu. Khi điện áp tín hiệu lên đến 24 V xảy ra, tín hiệu hiện tại được phân tích. Ở đây, 10 đến 30 mA là logic 1 và 0 đến 1 mA là logic 0. Tốc độ truyền dữ liệu chuẩn là 9,6 hoặc 19,2 kbps. Các thiết bị đầu cuối viễn thông ngày nay là một phần vốn có của thiết bị điện tử văn phòng. Ngày nay, tính sẵn sàng hoạt động không hạn chế của các hệ thống truyền thông hiện đại, nhanh chóng là một điều cần thiết tuyệt đối, đặc biệt là trong lĩnh vực kinh doanh. Việc sử dụng cụ thể các thiết bị bảo vệ tăng phù hợp có thể ngăn chặn sự thất bại đột ngột và không lường trước được của các thiết bị viễn thông quan trọng. Các thiết bị bảo vệ thích hợp để truyền dữ liệu DSL và cho các giao diện tín hiệu tương tự có sẵn. Mạch bảo vệ chủ yếu được tạo thành từ sự kết hợp giữa các điốt và các ống xả khí mạnh mẽ. Các ống xả khí được thiết kế như thiết bị bảo vệ tăng điện khí ba điện cực. Điện cực trung tâm cung cấp bảo vệ điện áp chế độ chung ở điện thế mặt đất. Khi công nghệ mạch yêu cầu, điện trở ohmic tách hai giai đoạn bảo vệ. Để bảo vệ chống lại điện áp từ mạng cung cấp điện [chéo điện], các ống xả khí ba điện cực được trang bị bảo vệ nhiệt. xDSL interface Giao diện DSL [đường thuê bao kỹ thuật số] cung cấp kết nối Internet với tốc độ 1 Mbps [ADSL] đến 100 Mbps [VDSL]. Tần số truyền dẫn là từ 2,2 đến 17,7 MHz. Điện áp danh định cho mạch bảo vệ trên các thiết bị bảo vệ phù hợp phụ thuộc vào việc nguồn DC có được truyền hay không. Các giá trị điện áp danh nghĩa điển hình cho các ứng dụng là: - Không có nguồn điện: