Sự khác nhau giữa thiết bị cắt sét và lọc sét

[hothang]

Phân biệt giữa thiết bị cắt sét (thiết bị chống tăng điện áp - surge diverters) và thiết bị lọc sét (surge filters):

Bài viết này nêu ra chi tiết sự khác nhau giữa các bộ lọc sét (surge filters) và bộ cắt sét (surge diverters) đối với việc bảo vệ chống sét gây ra trên đường nguồn điện. Sét đánh thường gây ra sự tăng vọt của điện thế lên vài nghìn volt trên đường nguồn điện. Sự tăng vọt tức thời này có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các thiết bị điện tử. Thiết bị chống sét trên nguồn được thiết kế để kẹp (kìm hãm sự) điện áp tăng đến một giá trị mà tại đó các thiết bị điện tử có thể chịu đựng (một cách an toàn). Giá trị này được gọi là “điện áp cho qua” hoặc “điện áp kẹp bảo vệ” . Điện áp cho phép thông qua là thước đo quan trọng nhất về hiệu quả của một thiết bị chống sét trên nguồn. Rõ ràng là, điện áp thông qua càng thấp thì các thiết bị kết nối sẽ có cơ hội sống sót cao hơn sau mỗi lần sét đánh. Tiêu chuẩn của Úc và quốc tế cung cấp cho chúng ta các thủ tục thử nghiệm tiêu chuẩn để đo điện áp cho qua. Các thử nghiệm phổ biến nhất (và một trong số đó được sử dụng trong báo cáo này) là 8/20us 3kA, 6KV 1.2/50us kết hợp kiểm tra sóng. Thí nghiệm là sự kết hợp của việc đo điện áp và thời gian tăng vọt của điện áp khi đi vào thiết bị bảo vệ và đo kết quả điện áp trên các thiết bị đầu của thiết bị bảo vệ. Báo cáo này cho thấy rằng, thiết bị lọc sét có điện áp cho qua thấp hơn nhiều so với thiết bị cắt sét.


Để lọc hoặc Chuyển?

Thiết bị cắt sét được kết nối song song với nguồn điện (phía dưới CB). Nó bao gồm các thành phần kìm hãm sự tăng vọt tức thời của điện áp, thong thường bao gồm Varistors oxit kim loại (MOVs) và khí hãm. Nó làm việc bằng cách chuyển hướng năng lượng tăng vọt xuống đất. Một điển hình cho hoạt động của thiết bị cắt sét - điện áp qua dạng sóng cho một diverter tăng được thể hiện trong hình 1 dưới đây:


http://1.bp.blogspot.com/-qtVuf6JAEJE/Tg3PfVhJeKI/AAAAAAAABCw/10LQQM5jEtI/s320/bieu+do+dien+ap+1.png


Tiêu biểu cho- điện áp thông qua của một thiết bị cắt sét (thời gian là µs)

Điện áp cho phép thông qua hiển thị ở đây chỉ là dưới 900V. Trong khi điều này là đủ thấp để bảo vệ hầu hết các thiết bị, với thiết bị điện tử nhạy cảm hơn vẫn sẽ bị hư hỏng do sự tăng vọt của cường độ này. Thiết bị cắt (Diverters Surge) có sử dụng các thành phần khác như Silicon Avalanche Diode (SADs) có thể có điện áp cho qua thấp hơn (trong khoảng 600V), tuy nhiên các thiết bị này sẽ rất đắt đỏ, độ tin cậy và thời gian sống ngắn.


Bộ lọc sét

Bộ lọc sét được mắc nối tiếp với nguồn điện. Nó sử dụng ba giai đoạn bảo vệ bao gồm: cắt sét – chống tăng điện áp - ở đầu vào và đầu ra, và bộ lọc chậm LC ở giữa. Các bộ lọc chậm không chỉ ngăn chặn điện áp tăng tức thời, mà còn cung cấp một số bộ lọc chống tiếng ồn. Trong trường hợp sét đánh, phần lớn năng lượng tăng vọt sẽ chuyển hướng xuống mặt đất bởi thiết bị cắt sét giai đoạn 1. Kết quả là, điện áp tại các đầu vào thiết bi cắt sét giai đoạn 2 sẽ giảm đi đáng kể.


http://1.bp.blogspot.com/-1oWALFQVI1k/Tg3Pf65C5iI/AAAAAAAABC0/o_1MWwcko3g/s320/bieu+do+dien+ap+2.png


Cấu hình bộ lọc sét.

Bộ lọc chậm LC có trở kháng cao và do đó làm suy giảm nhanh chóng khi dòng điện áp cao đi qua nó. Và bộ lọc ở giai đoạn 3 sẽ giải quyết dòng xung sét nhỏ còn lại từ đầu ra của bộ lọc chậm LC. Giá trị điển hình của điện áp thông qua cho giai đoạn 1 sẽ là 900V và 600V qua giai đoạn 2. Điều này có nghĩa là điện áp cho là 300V (900-600 = 300) tại đầu ra của bộ lọc chậm. Một điện áp cho qua thấp sẽ bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm nhất. Một điển hình điện áp cho qua dạng sóng của một bộ lọc sét được thể hiện trong hình 3 dưới đây:


http://4.bp.blogspot.com/-sl_N4QhXqyQ/Tg3Pegr2uEI/AAAAAAAABCs/6VD4Sph8AxE/s320/bieu+do+dien+ap+3.png


Tiêu biểu của bộ lọc sét

[hothang]

Ưu điểm của bộ lọc sét

Bên cạnh thực tế là điện áp cho qua thấp hơn đáng kể so với thiết bị cắt sét, thiết bị lọc sét còn có những ưu điểm:
Hiệu lực của chuyển hướng kết nối dẫn:
Bởi vì thiết bị cắt sét được kết nối song song với nguồn điện nên trong thực tế, điện áp cho phép thông qua không chỉ phụ thuộc vào hiệu quả làm việc của nó (thiết bị cắt sét), mà còn phụ thuộc vào độ tự cảm của các đạo trình kết nối.


http://3.bp.blogspot.com/-0E8-DL54-58/Tg3bCG3sR2I/AAAAAAAABC8/N2eu-WwdjYA/s400/bieu+do+dien+ap+4.png


Hiệu lực của chuyển hướng kết nối dẫn

Ngay cả khi độ tự cảm của các kết nối thấp, sự gia tăng điện áp tức thời do sét đánh sẽ tạo ra một điện áp rất lớn giữa chúng. Hình 5 (bên dưới) cho thấy điện áp cho qua của một thiết bị cắt sét đo tại thiết bị đầu cuối của nó, và cũng tại điểm kết thúc 400mm của chuyển hướng kết nối dẫn.


http://3.bp.blogspot.com/-BCVn5ucbfE8/Tg3bCkUW8nI/AAAAAAAABDA/RFVAlMxjLSs/s400/bieu+do+dien+ap+3.png


Điện áp cho qua của thiết bị cắt sét có và không có kết nối dẫn

Điều này cho thấy, trong tình huống thực tế thì điện áp cho qua các thiết bị kết nối có thể ở khoảng 400V lớn hơn quy định trong thông số kỹ thuật cho cho thiết bị cắt sét. Vấn đề này là không có kinh nghiệm với các bộ lọc tăng bởi vì chúng được đấu nối tiếp. Nhà sản xuất thiết lập chiều dài của tất cả các dẫn kết nối chuyển hướng. Điều này có nghĩa:
• Bộ lọc này có thể được thiết kế để giảm thiểu độ dài của dẫn kết nối, do đó giảm thiểu điện áp cho phép thông qua các bộ lọc.
• Hiệu quả hoạt động của bộ lọc không phụ thuộc vào việc cài đặt.
• Điện áp cho phép thông qua tại các thiết bị kết nối trong các tình huống thực tế là luôn luôn giống như ghi trong thông số kỹ thuật cho bộ lọc.
Tuổi thọ và độ tin cậy
Cuối cùng, thiết bị cắt sét (sự đột biến-chuyển hướng) có tuổi thọ ngắn hơn vì sự lặp đi lặp lại của sự lên xuống của điện áp trên nguồn sẽ làm hao mòn dần sinh lực các thành phần của nó. Bởi vì các bộ lọc có ba giai đoạn (3 thành phần) nên nó có xu hướng có một tuổi thọ lâu hơn, cũng như độ tin cậy cao do có thành phần dự phòng. Novaris đã thực hiện xét nghiệm rộng rãi trên các bộ lọc cho thấy giai đoạn 1(thiết bị cắt sét) hấp thụ khoảng 95% năng lượng tăng vọt. Và giai đoạn 3 chỉ phải hấp thụ dưới 5% năng lượng còn lại của dòng sét. Trong tất cả các bộ lọc Novaris, giai đoạn 3 được coi là phần dự phòng hào phóng. Điều này cung cấp một lá chắn bảo vệ thứ 2 nếu lá chắn thứ 1 bị thất bại. Một lợi thế bổ sung của cắt sét giai đoạn 3 trong một bộ lọc là nó bảo vệ chống lại sự gia tăng điện áp có nguồn gốc từ các thiết bị kết nối. Điều này đặc biệt quan trọng khi nhiều tải trọng được kết nối với nhau.


Kết luận

Bộ lọc sét mang đến cấp độ bảo vệ cao hơn nhiều so với thiết bị cắt sét trước sự tăng vọt của điện áp trên đường nguồn điện. Không giống như thiết bị cắt sét, hiệu quả hoạt động của bộ lọc không phụ thuộc vào việc cài đặt. Vì tất cả lý do trên, bộ lọc có tuổi thọ lâu hơn và đáng tin cậy hơn thiết bị cắt sét.


Theo vutranthuan.blogspot.com