Máy bảo vệ tăng áp 3 pha hoạt động như thế nào trong việc giảm đột biến điện?

Trong hệ thống 3 pha, bảo vệ đột biến hoạt động bằng cách cảm nhận quá áp bất thường, chuyển đổi bên trong từ trạng thái trở kháng cao sang trạng thái trở kháng thấp, chuyển hướng dòng điện đột biến vào đường đất hoặc đường liên kết và giới hạn điện áp đến thiết bị được kết nối. Nó không "chặn" một sự đột biến. Nó làm giảm điện áp đỉnh bằng cách cho phép tăng một đường có kiểm soát khỏi các tải nhạy cảm. Kết quả là ứng suất điện thấp hơn đối với cách điện, nguồn điện, ổ đĩa và điều khiển điện tử.

Hệ thống ba pha cần cách tiếp cận này thậm chí còn nhiều hơn so với các hệ thống một pha vì chúng có nhiều đường tăng khả thi hơn. Các dòng chảy có thể xuất hiện dòng-lên-gốc (L-G), dòng-lòng (L-L) và trong các hệ thống có trung tính, đôi khi trung tính với mặt đất (N-G). Do đó, một thiết bị bảo vệ tăng đột biến 3 pha được xây dựng để quản lý một số chế độ quá áp cùng một lúc, không chỉ một.

Bài viết này giải thích cách các thiết bị chống sét lan truyền hoạt động trong hệ thống điện 3 pha, cách chúng chuyển hướng và hạn chế quá áp quá mức, cách các loại SPD khác nhau (Loại 1, Loại 2 và Loại 3) được sử dụng và cách đặt và phối hợp ảnh hưởng đến hiệu suất giảm đột biến trong thế giới thực.

“Săng điện” nghĩa là gì trong hệ thống 3 pha 

Một sự gia tăng điện, được gọi chính xác hơn là quá áp quá độ, là điện áp tăng rất ngắn và rất nhanh. Nó thường kéo dài từ micro giây đến vài mili giây. Hai nguồn phổ biến nhất là sét (hoặc là tấn công trực tiếp hoặc tác động gây ra trên các đường dây lân cận) và chuyển đổi sự kiện bên trong hệ thống điện.

Trong lắp đặt 3 pha công nghiệp và thương mại, nhiều đợt tăng đột biến được tạo ra bên trong. Động cơ lớn, ổ đĩa tần số thay đổi, công tắc tơ và tụ điện đều chuyển đổi năng lượng đáng kể. Mỗi khi dòng điện bị gián đoạn hoặc chuyển hướng, điện cảm hệ thống có thể tạo ra một sự tăng đột biến điện áp. Điều này có nghĩa là ngay cả khi nguồn cung cấp tiện ích bên ngoài ổn định, một cơ sở vẫn có thể gặp quá điện áp thường xuyên.

Cách hoạt động của SPD 3 pha 

Một thiết bị bảo vệ đột biến, thường được viết tắt là SPD (Surge Protection Device), hoạt động trên nguyên tắc đơn giản nhưng được thiết kế cẩn thận: nó không nhìn thấy trong quá trình hoạt động bình thường và chỉ trở nên dẫn điện khi điện áp trở nên nguy hiểm.

Giám sát & Hành vi ngưỡng

Trong điều kiện bình thường, các phần tử bảo vệ bên trong của thiết bị ở trạng thái trở kháng cao. Điều này có nghĩa là chúng hầu như không có dòng điện và không ảnh hưởng đến hệ thống điện. SPD đang “soi” điện áp một cách hiệu quả.

Khi một quá độ đẩy điện áp lên trên mức ngưỡng xác định, hành vi sẽ thay đổi. Các phần tử bên trong chuyển nhanh sang trạng thái dẫn điện. Việc chuyển mạch này không phải là cơ học; nó xảy ra do các đặc tính điện của các thành phần bên trong thiết bị.

Chuyển hướng (chuyển hướng hiện tại) + Kẹp

Một khi SPD trở nên dẫn điện, nó tạo ra một đường trở kháng thấp có kiểm soát giữa dây dẫn được cấp điện và hệ thống nối đất hoặc liên kết. Dòng điện tăng thích đường trở kháng thấp này thay vì chạy qua các thiết bị nhạy cảm.

Đồng thời, thiết bị giới hạn điện áp cao nhất có thể xuất hiện trên toàn bộ tải. Điều này thường được gọi là "kẹp". Điều quan trọng là phải hiểu rằng điện áp không bị giảm xuống bằng không. Một điện áp “dư” hoặc “lạc qua” nhất định luôn vẫn còn. Mục đích là giữ cho điện áp dư này đủ thấp để hệ thống cách điện và linh kiện điện tử không bị hư hỏng hoặc căng thẳng quá mức.

Bảo vệ đa chế độ trong mạng 3 pha

Trong hệ thống 3 pha, các dòng chảy không chỉ xuất hiện theo một cách. Một thiết bị thực tế phải xử lý nhiều đường dẫn cùng một lúc:

• Đường dây xuống đất (L-G)
  
• Dòng đến dòng (L-L)
  
• Trong các hệ thống có chất trung tính, đôi khi trung tính với mặt đất (n – g)
  

Do đó, một thiết bị bảo vệ tăng áp 3 pha được bố trí bên trong để điều khiển các chế độ này cùng nhau. Nó không giả định rằng một sự gia tăng sẽ luôn luôn tham chiếu mặt đất. Nhiều quá độ gây hư hỏng trong thiết bị 3 pha xuất hiện giữa các pha.

Các thành phần chính bên trong thiết bị bảo vệ đột biến 3 pha 

hiện đại nhất Thiết bị bảo vệ chống sét Dựa vào một số ít các thành phần đã được chứng minh, bố trí và phối hợp cho điện áp và mức dòng điện cần thiết.

Nguyên tố hoạt động phổ biến nhất là biến thể oxit kim loại (MOV). Một MOV hoạt động giống như điện trở rất cao ở điện áp bình thường và giống như điện trở thấp khi điện áp vượt quá ngưỡng của nó. Thuộc tính này là thứ cho phép SPD chuyển từ “không làm gì” sang “điện dòng” trong một phần nhỏ của micro giây.

Bởi vì MOV và các yếu tố tương tự có thể quá nóng hoặc xuống cấp sau nhiều đợt tăng mạnh, một thiết bị thực tế cũng bao gồm ngắt kết nối nhiệt hoặc bảo vệ tương tự. Điều này ngăn không cho một thành phần bị lỗi kết nối với hệ thống theo cách không an toàn. Nhiều thiết bị cũng bao gồm các chỉ báo đơn giản, chẳng hạn như cửa sổ hoặc đèn LED, để hiển thị các phần tử bảo vệ có được kết nối hay không. Một số thiết kế cung cấp một liên hệ báo động từ xa để trạng thái có thể được theo dõi bởi hệ thống điều khiển.

Một điểm thực tế quan trọng là các thiết bị này không phải là vĩnh viễn. Mỗi khi chúng hấp thụ năng lượng đột biến, một lượng nhỏ công suất của chúng được sử dụng. Qua nhiều sự kiện, chúng dần dần xuống cấp. Hành vi “có thể tiêu hao” này là bình thường và là lý do tại sao các chỉ số tình trạng tồn tại.

Loại SPD trong hệ thống 3 pha 

Các điều khoản cho Các loại SPD Mô tả nơi thiết bị được lắp đặt trong hệ thống điện và loại môi trường tăng đột biến nào được thiết kế để đối mặt. Chúng không phải là mức chất lượng; chúng là các danh mục ứng dụng.

• Thiết bị chống sét lan truyền loại 1: Được lắp đặt tại hoặc rất gần lối vào dịch vụ, ngược dòng phân phối chính. Nó nhằm xử lý các dòng điện tăng cao từ bên ngoài, chẳng hạn như các sự kiện liên quan đến sét trên các đường cung cấp.
  
• Thiết bị chống sét lan truyền loại 2: được lắp đặt trong bảng phân phối, trung tâm điều khiển động cơ, và các bảng nội bộ tương tự. Đây là lựa chọn phổ biến nhất để bảo vệ các tấm công nghiệp và thương mại 3 pha khỏi cả dòng chảy đến và được tạo ra bên trong.
  
• Thiết bị chống sét lan truyền loại 3: Lắp đặt gần thiết bị nhạy cảm. Nó không có nghĩa là tự nó xử lý năng lượng tăng đột biến và phụ thuộc vào các thiết bị thượng nguồn để giảm sự gia tăng chính trước khi nó nhìn thấy nó.

• FDS20C/4-275 Loại II
• Chỉ định: LOẠI2
• Phân loại: Lớp II
• Chế độ bảo vệ: l → PE, N → PE
• Điện áp danh định UN: 230 VAC / 50 (60) Hz
• tối đa. Điện áp hoạt động liên tục UC (L-N): 275 VAC / 50 (60) Hz
• Khả năng chịu ngắn mạch: 20 ka
• IC dòng điện hoạt động liên tục: <20 µA
• Máy tính tiêu thụ điện dự phòng: ≤25 MVA
• Dòng xả tối đa (8 / 20μs) IMAX: 40 ka
• Dòng xả danh định (8/20μs) trong: 20 ka
• Cấp bảo vệ điện áp: ≤1,3 kV
• Kháng cách ly: 1000 MΩ
• Vật liệu nhà ở: UL94V-0
• Mức độ bảo vệ: ip20

Nhận báo giá

Trong một hệ thống hoàn chỉnh, các loại này thường được kết hợp để mỗi loại xử lý phần năng lượng tăng áp mà nó phù hợp nhất.

Nơi SPDs 3 pha làm giảm sự tăng đột biến nhất 

bảo vệ chống sét lan Hoạt động tốt nhất khi nó được áp dụng trong các giai đoạn. Một thiết bị ở lối vào dịch vụ làm giảm năng lượng của các đợt tăng lớn trước khi chúng có thể lan truyền qua tòa nhà. Các thiết bị trong bảng phân phối sau đó giảm năng lượng còn lại và cũng xử lý các dòng điện do chuyển mạch bên trong tạo ra. Cuối cùng, bảo vệ điểm sử dụng có thể đối phó với các quá độ nhỏ hơn, nhanh hơn vẫn còn.

Chi tiết lắp đặt vật lý quan trọng rất nhiều. Kết nối giữa SPD và thanh cái hoặc dây dẫn phải ngắn và trực tiếp nhất có thể. Dây dẫn dài thêm điện cảm và điện cảm tạo điện áp bổ sung trong quá trình thay đổi dòng điện nhanh. Trong thực tế, điều này có nghĩa là ngay cả một thiết bị chống sét lan truyền rất tốt cũng có thể hoạt động kém nếu nó được lắp đặt với dây dài, dây nối.

Cách SPD 3 pha làm giảm sự đột biến (Tổng quan về bảo vệ theo giai đoạn)

Bảng này cho thấy logic của bảo vệ theo giai đoạn. Không có thiết bị duy nhất nào được mong đợi để xử lý mọi thứ. Mỗi vị trí làm giảm một phần của năng lượng tăng đột biến và điện áp đỉnh. Vào thời điểm một quá độ tiếp cận các thiết bị điện tử nhạy cảm, biên độ và năng lượng của nó thấp hơn nhiều so với ở lối vào dịch vụ.

Yếu tố hiệu suất trong thế giới thực 

Hiệu suất thực tế của các thiết bị bảo vệ đột biến trong hệ thống 3 pha phụ thuộc vào một số yếu tố thực tế, không chỉ trên chính thiết bị:

• Chất lượng của hệ thống nối đất và liên kết ảnh hưởng mạnh đến mức độ dòng điện đột biến có thể dễ dàng chuyển hướng khỏi thiết bị.
  
• Dây dẫn kết nối ngắn, thẳng làm giảm sự tăng điện áp cảm ứng và cải thiện hiệu suất kẹp.
  
• Sự phối hợp giữa nhiều thiết bị bảo vệ đột biến ngăn một thiết bị không gây căng thẳng và lão hóa quá nhanh.
  
• Trong nhiều cơ sở 3 giai đoạn, các đợt tăng chuyển mạch được tạo ra bên trong thường xuyên hơn các sự kiện liên quan đến sét và phải được xem xét trong chiến lược bảo vệ.
  

Những sai lầm phổ biến 

Một số sai lầm trong việc cài đặt và lập kế hoạch phổ biến làm giảm hiệu quả của việc bảo vệ đột biến trong các hệ thống thực:

• Chỉ sử dụng một thiết bị bảo vệ chống sét cho toàn bộ cơ sở và giả sử nó sẽ bảo vệ mọi thứ bình đẳng.
  
• Lắp đặt thiết bị cách xa thanh cái hoặc với dây dẫn dài, vòng lặp thêm điện cảm không cần thiết.
  
• Bỏ qua sự gia tăng dòng điện và chỉ tập trung vào các đường dẫn đường thẳng trong hệ thống 3 pha.
  
• Chỉ sử dụng thiết bị loại 3 gần thiết bị không có bất kỳ bảo vệ loại 1 hoặc loại 2 nào.
  
• Giả sử rằng một chỉ báo trạng thái hiển thị “OK” có nghĩa là hệ thống được bảo vệ hoàn hảo khỏi tất cả các đợt tăng có thể xảy ra.
  

Phần kết luận 

Trong hệ thống điện 3 pha, bảo vệ đột biến hoạt động bằng cách phát hiện quá áp bất thường, chuyển sang đường trở kháng thấp, chuyển dòng điện tăng xuống đất và hạn chế điện áp đến thiết bị. Nó làm giảm căng thẳng điện hơn là loại bỏ hoàn toàn các dòng chảy. Vì hệ thống 3 pha có nhiều đường tăng đột biến, nên bảo vệ phải bao gồm các chế độ dòng và đường dây với mặt đất. Kết quả hiệu quả nhất đến từ vị trí chính xác, kết nối ngắn và phối hợp giữa các loại SPD khác nhau. Được áp dụng đúng cách, các thiết bị này làm giảm đáng kể tỷ lệ hỏng hóc và thời gian chết, mặc dù không có hệ thống nào có thể loại bỏ tất cả các hiệu ứng đột biến.

hỏi Ẩn