Thiết bị chống sét lan truyền: Lựa chọn và lắp đặt SST150+NE15

Trong các hệ thống điện dân dụng, thương mại và công nghiệp, nguy cơ hư hại do sét lan truyền (transient overvoltage) luôn hiện hữu. Khi tia sét đánh gần hoặc trực tiếp vào hệ thống, một xung điện áp rất lớn có thể lan truyền dọc theo đường dây, gây ra mất điện, cháy nổ thiết bị điện tử và thiệt hại kinh tế nghiêm trọng. Để bảo vệ toàn diện, người ta thường sử dụng các thiết bị chống sét lan truyền – hay còn gọi là Surge Protective Devices (SPD). Trong số các giải pháp phổ biến, tổ hợp SST150+NE15 kết hợp với module PPM175KA được đánh giá cao về hiệu suất và độ tin cậy. Bài viết này sẽ đi sâu phân tích nguyên lý hoạt động, thông số kỹ thuật, tiêu chí lựa chọn, quy trình lắp đặt, case-study thực tế, công tác bảo trì – kiểm tra định kỳ và những lưu ý quan trọng, giúp bạn triển khai hệ thống chống sét lan truyền chuẩn mực và hiệu quả nhất.

1. Sét lan truyền là gì và tại sao cần SPD?

Khi sét đánh xuống đất hoặc công trình gần đường dây điện, nó không chỉ tạo ra một luồng dòng đánh sét trực tiếp mà còn sinh ra những xung điện áp lan truyền dọc theo dây dẫn. Xung này có điện áp vô cùng cao, có thể lên đến hàng trăm, thậm chí hàng nghìn kilovolt, dù chỉ kéo dài trong phần nghìn hoặc phần triệu giây. Thiết bị điện tử như bộ nguồn máy tính, tivi, tủ điều khiển tự động, hay các thiết bị PLC trong công nghiệp đều rất nhạy cảm và có thể hỏng chỉ với một xung điện áp lan truyền nhỏ.

Surge Protective Device (SPD) ra đời để giải quyết vấn đề này. SPD hoạt động như một “van xả” chuyên dụng: khi phát hiện điện áp đột ngột vượt ngưỡng định mức, nó sẽ dẫn dòng xung xuống đất, giữ cho điện áp cấp tới tải nhạy cảm luôn nằm trong giới hạn an toàn. SPD được chia thành nhiều cấp (Class 1, 2, 3) tùy theo vị trí lắp và mức độ bảo vệ:

• Class 1 (Bulk SPD): dùng để xử lý sét đánh trực tiếp hoặc xung lan truyền cực mạnh, thường lắp ở phía đầu nguồn chính.

• Class 2 (Secondary SPD): xử lý xung còn sót lại sau Class 1, bảo vệ các thiết bị phân phối trong tủ điện.

• Class 3 (Point-of-use SPD): bảo vệ thiết bị đầu cuối như tivi, máy tính…

Tổ hợp SST150+NE15+PPM175KA là giải pháp kết hợp SPD Class 1 và Class 2, đáp ứng cả hai nhiệm vụ hấp thu xung lớn và kìm hãm điện áp, mang lại hiệu quả bảo vệ toàn diện.

2. Nguyên lý hoạt động của SST150, NE15 và PPM175KA

2.1. Module SST150 (Surge Sparker Transformer 150 kA)

Module SST150 có nhiệm vụ chính là hấp thụ và phân tán xung sét lan truyền với dòng cao lên tới 150 kA (đo theo xung hình dạng 10/350 µs). Nguyên lý hoạt động:

1. Điện áp lên cao: khi xuất hiện xung lan truyền vượt ngưỡng, SST150 chuyển trạng thái dẫn.

2. Phân tán đến đất: dòng xung qua cuộn dây SST được dẫn trực tiếp xuống dây tiếp địa, tản xung an toàn.

3. Quick response: thời gian đáp ứng chỉ dưới 25 ns, giúp rút ngắn thời gian xung tiếp cận tải nhạy cảm.

SST150 thường được xếp vào SPD Class 1, được lắp ngay phía đầu nguồn chính, chịu tác động của dòng xung lớn nhất.

2.2. Thiết bị NE15 (Overvoltage Protector 50 kA)

NE15 là thiết bị bảo vệ quá áp, còn gọi là SPD Class 2, có khả năng chịu dòng xung 50 kA (8/20 µs) và cắt kìm điện áp vượt ngưỡng 1.0–1.5 kV. Khi điện áp vượt mức hoạt động, NE15 sẽ “cắt” hoặc làm giảm điện áp này, tránh cho nó tiếp tục lan xuống phía tải:

• Hoạt động song song với đường dây pha – trung tính (N) hoặc pha – đất (PE).

• Giữ cho điện áp cấp tới tủ điện phụ và thiết bị phân phối luôn trong ngưỡng an toàn.

2.3. Module PPM175KA (Parallel Protection Module)

Để tối ưu hóa khả năng hấp thụ xung, module PPM175KA được lắp song song cùng SST150+NE15. Nó có khả năng chịu dòng xung lên tới 175 kA (8/20 µs), giúp phân phối tải xung đều hơn, tránh quá tải cho một module duy nhất. PPM175KA:

• Được gắn trên DIN rail, dễ lắp đặt.

• Cải thiện tuổi thọ và độ ổn định của hệ thống SPD.

Nhờ sự kết hợp này, toàn bộ dòng xung lan truyền sau sét đánh sẽ được phân tán và kìm hãm hiệu quả trước khi đến các thiết bị nhạy cảm.

3. Tiêu chí lựa chọn bộ SST150+NE15

Khi quyết định sử dụng SST150+NE15 kết hợp PPM175KA, bạn cần lưu ý một số tiêu chí sau:

1. Cấp bảo vệ (Class): phải đáp ứng Class 1+2 để xử lý được cả xung lan truyền mạnh và xung còn lại.

2. Dòng xung tổng hợp: dòng xung SST150 (150 kA) + PPM175KA (175 kA) ≥ dòng sét tính toán của khu vực (theo tiêu chuẩn IEC 62305).

3. Điện áp làm việc: phù hợp với điện áp lưới (230 VAC hoặc 400 VAC). NE15 cắt tại 1.0–1.5 kV đảm bảo luôn dưới giới hạn phá hủy thiết bị.

4. Độ tin cậy module: chọn hãng sản xuất uy tín, kiểm định chất lượng, có chứng nhận CE/UL/IEC.

5. Khả năng mở rộng: dư công suất để gắn thêm module hoặc nâng cấp khi cần.

6. Dễ lắp đặt và bảo trì: kiểu dáng DIN rail, mô-đun hóa, ít kết nối phức tạp.

Việc lựa chọn đúng sẽ mang lại hiệu quả bảo vệ cao, giảm thiểu rủi ro và chi phí bảo trì.

4. Quy trình lắp đặt bước–bước

Việc lắp đặt chính xác là yếu tố then chốt để SPD hoạt động đúng chức năng. Dưới đây là quy trình cơ bản gồm 8 bước:

1. Khảo sát và đánh giá vị trí:

   • Xác định vị trí tủ điện chính, trước các đường cáp cấp điện.

   • Đảm bảo khoảng cách tủ đủ thoáng, khô ráo.

2. Chuẩn bị tủ điện và rail:

   • Đảm bảo rail DIN đủ chiều dài, khoảng trống cho SST150, NE15 và PPM175KA.

   • Cố định rail chắc trên vách tủ.

3. Lắp module SST150:

   • Gắn SST150 lên rail, đảm bảo hướng mũi tên dòng xung đúng chiều (từ nguồn vào SPD ra đất).

   • Kết nối dây pha (L) và trung tính (N) vào cực tương ứng, dây PE vào vấu tiếp địa.

4. Lắp module NE15:

   • Song song với SST150, kết nối pha – trung tính hoặc pha – đất tùy thiết kế.

   • Đảm bảo dây PE dùng tiết diện ≥ 50 mm².

5. Lắp module PPM175KA:

   • Gắn phía sau SST150+NE15, kết nối song song nhằm tăng tải xung.

   • Kiểm tra chắc chắn mối nối giữa các module.

6. Kiểm tra hệ thống tiếp địa:

   • Đo điện trở tiếp địa (PE – đất) ≤ 5 Ω.

   • Siết chặt các mối nối, làm sạch bề mặt tiếp xúc inox.

7. Đo nghiệm thu đầu vào SPD:

   • Dùng thiết bị đo xung chuyên dụng để kiểm tra dòng xung chịu đựng.

   • Ghi lại thông số điện áp cắt, thời gian đáp ứng.

8. Ghi sổ và bàn giao:

   • Lưu thông tin model, serial, thông số ban đầu.

   • Hướng dẫn nhân viên vận hành, bảo trì cơ bản.

Tuân thủ đúng quy trình giúp giảm thiểu lỗi lắp đặt, đảm bảo SPD hoạt động ổn định.

5. Case-study thực tế

Dự án tòa nhà văn phòng 8 tầng, Hà Nội

• Vấn đề: Thiết bị điện tử trong phòng họp và trung tâm dữ liệu thường xuyên gặp sự cố do sét lan truyền.

• Giải pháp: Lắp 2 bộ SST150+NE15 kết hợp 2 PPM175KA tại tủ điện chính.

• Kết quả: Sau 12 tháng vận hành, tần suất hư hại thiết bị giảm 95%, không phát sinh sự cố do xung sét lan truyền.

• Chi phí đầu tư: ~15 triệu VNĐ cho mỗi bộ SPD + module PPM.

Nhà xưởng sản xuất linh kiện điện tử, Bắc Ninh

• Vấn đề: Sản phẩm bị chết mạch và mất dữ liệu khi sét đánh gần.

• Giải pháp: Lắp 4 bộ SST150+NE15 + 4 PPM175KA, phân bố tại 2 tủ điện chính và 2 tủ trung gian.

• Kết quả: Hoàn toàn không ghi nhận lỗi xung sét lan truyền sau 18 tháng, tăng 20% năng suất do giảm dừng máy đột ngột.

Những case-study này cho thấy, đầu tư cho SPD đúng cách mang lại hiệu quả vượt trội, bảo vệ tài sản và đảm bảo vận hành liên tục.

6. Bảo trì và kiểm tra định kỳ

Để SPD luôn đáp ứng chức năng:

• Kiểm tra module SST150: mỗi 5 năm hoặc sau khi chịu 5 lần xung lớn.

• Kiểm tra NE15 và PPM175KA: mỗi 3 năm hoặc sau 5 lần xung.

• Kiểm tra tiếp địa: hàng năm, đo điện trở PE – đất ≤ 5 Ω.

• Quan sát dấu hiệu hư hỏng: khói, mùi khét, đổi màu vỏ module.

• Thay thế linh kiện: ngay khi module không còn đáp ứng thông số kỹ thuật.

Việc bảo trì định kỳ giúp sớm phát hiện hư hỏng và thay thế kịp thời, kéo dài tuổi thọ cả hệ thống.

7. Phân tích chi phí đầu tư và hiệu quả kinh tế

So với chi phí thay thế thiết bị bị hỏng do sét lan truyền (có thể lên đến hàng trăm triệu VNĐ), đầu tư khoảng 16 triệu VNĐ cho mỗi bộ chống sét lan truyền là rất hợp lý.

Sản phẩm

• SST150: https://congtyquanghung.com.vn/products/lpi-mov-shunt-protector-sst150-564

• SST150+NE15: https://congtyquanghung.com.vn/products/sst150-ne15-567

• PPM175KA: https://congtyquanghung.com.vn/products/ppm175ka-modules-558

8. FAQ – Những câu hỏi thường gặp

1. SST150+NE15 có thể hoạt động độc lập không?
– Không, NE15 cần kết hợp với module SST để phân tán xung trước và kìm điện áp sau.

2. SPD có lắp ngoài tủ điện được không?
– Không nên, module cần đặt trong tủ kín, khô ráo, tránh bụi và độ ẩm.

3. Bao lâu cần thay thế module?
– SST150 sau 5 năm hoặc sau 5 lần chịu xung lớn; NE15 và PPM175KA sau 3 năm hoặc 5 lần.

4. Phải dùng dây tiếp địa bao nhiêu mm²?
– Tối thiểu 50 mm² đồng trần hoặc băng đồng 25×3 mm.

9. Kết luận

Bộ thiết bị chống sét lan truyền SST150+NE15 kết hợp module PPM175KA là giải pháp toàn diện, giúp:

• Hấp thụ dòng xung lan truyền mạnh lên đến 150–175 kA.

• Kìm hãm điện áp vượt ngưỡng 1.0–1.5 kV.

• Bảo vệ thiết bị điện và điện tử đầu cuối.

Việc lựa chọn đúng thông số, lắp đặt chuẩn kỹ thuật và bảo trì định kỳ sẽ đảm bảo hệ thống điện của bạn luôn an toàn và vận hành liên tục, giảm thiểu rủi ro và chi phí sự cố. Hãy liên hệ Quang Hưng để được tư vấn chi tiết, cung cấp giải pháp và báo giá nhanh chóng!