Chống sét
Chống sét 3 line G-L-N kết hợp MOV và Khí GAS cho thời gian đóng ngắt nhanh, tự động trở lại tình trạng ban đầu nếu xung sét không vượt quá thiết kế.
Thiết bị chống sét loại 3 (Type 3 surge protectors)
Dùng chống sét cho thiết bị đầu cuối.
Kiểu đấu nối: Mắc nối tiếp
Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:
Công ty TNHH S.V
VPGD: 526 – 528 Xô Viết Nghệ Tĩnh, P.25, Q. Bình Thạnh, Tp.HCM
Hotline: 0916.740.291 Xuân Hùng. Email: saigonview5@gmail.com
Các linh kiện trong bộ chống sét lan truyền: Varistor tụ chống sét
Varistor hay MOV (Metal Varistor Oxit) tên tiếng Việt hay gọi là Tụ chống sét:
- Là linh kiện thụ động có tính phi tuyến.
- Có điện trở thay đổi theo điện áp rơi trên nó. Khi điện áp (V) tăng thì điện trở (R) sẽ giảm.
- Chống lại sự đột biến của điện áp trong khoảng thời gian ngắn – có tác dụng bảo vệ quá áp.
Các thông số quan trọng của Varistor tụ chống sét:
- Điện áp kẹp: là mức điện áp tối đa có thể lưu thông qua Varistor. Vượt qua giá trị này Varistor sẽ đoản mạch ngăn chặn sự gia tăng cường độ dòng điện đi qua.
Điện áp kẹp càng thấp càng bảo vệ tốt hơn, nhưng đừng quá gần với điện áp danh định của thiết bị.
Vd: Đối với nguồn điện là 230 V, một tụ chống sét với điện áp kẹp là 275 V là một sự lựa chọn tốt hơn 400V
- Thời gian phản ứng : Varistor ngắt mạch nhanh chóng nhưng không ngay lập tức. Luôn luôn có một độ trễ (dù rất nhỏ) khi chúng phản ứng lại với xung điện áp. Càng kéo dài thời gian thì xung điện áp càng gây hại tới các thiết bị.
Giá trị này nên ở khoảng 1 nano giây, nếu nhỏ hơn càng tốt (giá cao)
- Nguyên tắc làm việc:
Mạch điện 220V, Varistor được mắc song song với nguồn điện thông qua cầu chì, như hình sau:
-
- Trong điều kiện hoạt động bình thường, điện áp trên Varistor thấp hơn điện áp kẹp, điện trở của Varistor là rất cao (gần như cách điện hoàn toàn) – Varistor không dẫn – Mạch điện hoạt động bình thường.
- Khi có xung sét, điện áp (V) tăng cao hơn thông số của Varistor:
- Theo đặc tính của Varistor, điện trở (R) lập tức được đẩy xuống thấp.
- Varistor dẫn điện hoàn toàn – làm ngắn mạch – Cầu chì bị đứt – Mạch được ngắt khỏi lưới điện.
Chỉ cần thay cầu chì và Varistor mới mạch hoạt động bình thường.
Các linh kiện trong bộ chống sét lan truyền: GDT
GDT = Gas Discharge Tube: Ống phóng điện có khí.
Cấu tạo gồm 2 hoặc 3 điện cực gắn trong vỏ kín làm bằng gốm chịu nhiệt chứa hỗn hợp không khí và các khí khác, bao gồm:
- Khí Hydro
- Khí Đơteri (Deuteri – hydro nặng)
- Khí hiếm hoặc khí trơ (gồm nhóm khí: Heli, Neon, Argon, Xenon, Radon và Krypton).
- Hơi nguyên tố (kim loại và phi kim)
- Khí cách điện (SF6- Sulfure Hexaflouride: dập hồ quang).
Ứng dụng: Bảo vệ các thiết bị nhỏ khỏi thiệt hại do:
- Điện áp tăng cao đột biến do sét lan truyền
- Xung gai do sự chuyển mạch của các thiết bị điện.
Vị trí lắp đặt trong mạch điện: GDT được đấu nối song song và đặt trước linh kiện cần bảo vệ.
Hình thức bảo vệ: GDT được thiết kế để tiêu tán một lượng lớn năng lượng bằng cách chuyển hướng tất cả dòng điện xuống đất.
Tính chất ống phóng điện có khí:
- Chúng có điện trở cách điện cao.
- Điện dung và độ rò rỉ thấp nên ảnh hưởng rất ít đến sự biến dạng tín hiệu.
Điều này rất quan trọng nếu GDT được sử dụng để bảo vệ các thiết bị viễn thông (ADSL, VDSL) – các loại cảm biến trong hệ thống bảo vệ – hệ thống truyền phát sóng RF, đường truyền dữ liệu.
GDT hoạt động ntn ?
Trong sơ đồ mạch chống sét lan truyền này ta thấy:
Trong trạng thái bình thường
- Các nguyên tử hoặc phân tử trong hỗn hợp khí GDT trung hoà về điện.
- Không có dòng điện chạy qua GDT.
- Mạch điện hở.
- Thiết bị được cung cấp điện bình thường.
Khi điện áp tăng (thường là thời gian rất ngắn với biên độ cao) hỗn hợp khí nhận được năng lượng đủ lớn sẽ giải phóng các electron.
- Các nguyên tử lập tức chuyển từ trạng thái trung hoà về điện sang tích điện.
- Quá trình ion hoá rất nhanh tạo ra các luồng hạt mang điện trái dấu ở 2 đầu điện cực.
- Dòng điện hồ quang xuất hiện giữa 2 cực của GDT tạo thành mạch điện kín.
- Dòng xung điện áp sẽ được chuyển hướng xuống đất.
- Thiết bị được bảo vệ.
Trong mạch điện này, khi đầu Input nhận được điện áp tăng cao bất thường vượt quá giá trị định mức của GDT và VDR (là 250V). Dòng điện sẽ đi qua cả 2 linh kiện này tạo thành 1 mạch kín.
Điều gì sẽ xẩy ra tiếp theo:
- Nếu giá trị dòng điện không vượt quá 16A của cầu chì F1, mạch vẫn bình thường.
- Nếu dòng điện liên tục tăng lớn hơn giá trị quy định của cầu chì (16A) cầu chì sẽ đứt.
- Hở mạch. Đầu Output sẽ không có điện áp
- Thiết bị được bảo vệ.
Tuỳ vào mức công suất của thiết bị mà ta lựa chọn trị số của cầu chì cho phù hợp.
Vd: bộ đèn đường có công suất 120W suy ra I=P/U = 120/220 = 0.54A thì ta chọn cầu chì 1A là phù hợp.
So sánh Varistor (VDR hay MOV)
- GDT có điện áp đánh thủng cao hơn.
- Có thể xử lý sự cố tốt hơn và chịu được nhiều lần hiện tượng xung áp cao mà không bị cháy.
Vd: Gas Discharge Tubes CG/CG2 Series của hãng Littelfuse công bố có thể chịu được:
- 400 lần xung 10/1000μs cường độ 500A
- 10 lần xung 8/20μs cường độ 10kA
- 05 lần xung 8/20μs cường độ 20kA
Các linh kiện trong bộ chống sét lan truyền: TVS
TVS = Transient Voltage Suppressors: diode triệt tiêu điện áp quá độ.
Được sử dụng để bảo vệ thiết bị điện tử khỏi các xung điện áp bất thường gây ra trên đường dây điện.
Các diode này được mắc song song với thiết bị cần bảo vệ. Thiết bị hoạt động bằng các ngắt dòng điện dư khi điện áp cảm ứng vượt quá giá trị đánh thủng của nó.

Có 2 loại:
- Loại 1 chiều hoạt động như một diode thông thường, nhưng có thể xử lý dòng điện đỉnh rất lớn. Sử dụng trong mạch điện DC
- Loại 2 chiều: có khả năng triệt tiêu điện áp quá độ cả 2 chiều. Sử dụng trong mạch điện AC
Để cho dễ hình dung, ta phân tích thông số kĩ thuật của 1 TVS cụ thể:
AK10-Y Series của hãng Littelfuser
Dòng AK10-Y được thiết kế đặc biệt để bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm với điện áp quá độ do xung sét hoặc xung gai (từ sự đóng cắt motor) gây ra. Hấp thụ được công suất đỉnh 30.000W ở xung 10/1000μs.
Model: AK10-240C-Y có các thông số sau:
- Điện áp chờ 240V: là ngưỡng điện áp mà ta không muốn đường dây điện vượt quá. Ở điện áp chờ này TVS không hoạt động, thiết bị được cung cấp điện áp bình thường.
Vd: đèn đường LED hoạt động ở điện áp bình thường là 220V.AC, nếu tăng cao vượt quá 240V.AC thì sẽ gây hư hỏng một số linh kiện. Vì thế ta chọn TVS có điện áp chờ là 240V.
- Điện áp đánh thủng 250V (Min) – 285V (Max) : là điện áp tối thiểu làm cho một phần của chất cách điện bị đánh thủng và trở nên dẫn điện.
- Điện áp kẹp (Max) 340V: là điện áp mà bộ chống sét lan truyền cho phép truyền qua nó tới tải tiêu thụ khi có các xung điện áp bất thường.
- Dòng rò 15μA = 0,000015A rất rất nhỏ.
- Điện dung 2nF =0,000000002 F
Ưu điểm của diode triệt tiêu điện áp quá độ – TVS :
- Chuyển hướng nguồn năng lượng quá độ xuống dất một cách an toàn, trong khi vẫn duy trì điện áp kẹp không đổi.
- Năng lực chịu đựng cao
- Tuổi thọ lâu
- Điện dung và dòng rò thấp
- Thời gian đáp ứng tính bằng micro giây. Nhanh hơn rất nhiều so với MOV và GDT.
Kết hợp các linh kiện trong bộ chống sét lan truyền.
Có 3 linh kiện chính trong bộ chống sét lan truyền SPD:
- Varistor (MOV) – Tụ chống sét.
- GDT – Ống phóng điện có khí).
- TVS – diode triệt tiêu điện áp quá độ.
Ưu và nhược điểm của mỗi loại LEDsaigon.com đã phân tích ở các bài trước.
Về lý thuyết các SPD đều có thể chỉ sử dụng 1 trong 2 linh kiện MOV và GDT. Tuy nhiên trong thực tế, việc kết hợp 2 linh kiện này hoặc có thêm TVS sẽ cho kết quả bảo vệ tốt hơn rất nhiều.
Đó là lý do liên quan đến giá thành của sản phẩm.
- Varistor – MOV có giá thành rẻ, thời gian đáp ứng nhanh, nhưng vẫn có dòng rò nhất định và điện dung khá lớn (pF) làm ảnh hưởng đến độ tin cậy.
- GDT có giá thành cao hơn, có khả năng xử lý dòng sét và dòng điện rất lớn, dòng rò cực thấp, độ tin cậy cao nhưng thời gian đáp ứng lại chậm hơn Varistor – MOV.
- TVS có giá thành rất cao, thời gian đáp ứng tính bằng micro giây. Nhanh hơn rất nhiều so với MOV và GDT.
Ta có các thành phẩm chống sét lan truyền SPD sau:
- SPD chỉ sử dụng MOV thường được lắp đặt tại:
- Tủ điện ngõ vào nguồn điện (tủ điện chính) SPD Type 1.
- Tủ điện đường dây điện thứ cấp SPD Type 2.
Hai loại này được thiết kế nhỏ gọn, lắp trên đường ray DIN. Có chỉ báo màu cho biết tình trạng hoạt động và được thay thế rất dễ dàng.
- Trong các thiết bị đầu cuối SPD thường được sử dụng kết hợp MOV và GDT để bổ trợ cho nhau.
Sự kết hợp này vừa giúp:
- Tận dụng được ưu điểm phản ứng nhanh của MOV và khả năng xử lý dòng điện lớn của GDT.
- SPD có thể chịu được nhiều lần xung sét lan truyền hơn.
Giá thành vừa phải.
- Trong các thiết bị cần bảo vệ có giá trị cao hoặc đường truyền dữ liệu, đường truyền viễn thông, internet thì cần sự kết hợp cả 3 linh kiện: MOV-GDT-TVS vì:
GDT có thể xử lý dòng sét và dòng điện rất lớn nhưng nó phản ứng khá chậm. Trong khi TVS chỉ có thể xử lý dòng tăng rất nhỏ, nhưng nó đáp ứng nhanh hơn nhiều so với GDT và MOV. Và do đó 3 tạo thành một sự phối hợp hoàn hảo trong triệt tiêu đột biến.
Giá thành loại này sẽ rất cao.