Tại sao cầu chì AC SPD thường xuyên bị cháy?

Một thiết bị bảo vệ sét (còn được gọi là thiết bị bảo vệ sét hoặc SPD) có thể thường xuyên bị hỏng do nhiều lý do, liên quan đến thiết kế, lắp đặt, bảo dưỡng và các yếu tố môi trường bên ngoài. Dưới đây là một số nguyên nhân phổ biến và giải thích:

1. Chất lượng kém của thiết bị bảo vệ sét

• Đánh giá điện áp không đủ: Nếu điện áp định mức hoặc điện áp hoạt động liên tục tối đa (UC) của thiết bị bảo vệ sét thấp hơn điện áp hệ thống thực tế hoặc điện áp lỗi cao nhất có thể, nó có thể chịu điện áp quá mức trong quá trình hoạt động bình thường, dẫn đến hỏng hóc hoặc nổ thường xuyên.

• Lỗi sản xuất: Thiết bị bảo vệ sét chất lượng thấp có thể có các lỗi thành phần bên trong, chẳng hạn như varistor chất lượng kém hoặc hàn kém, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và khiến chúng hỏng dưới điều kiện sét đánh.

2. Thiếu hoặc bảo vệ đầu vào không đúng cách

• Không có bảo vệ dự phòng: Theo tiêu chuẩn, cần phải lắp đặt cầu chì hoặc cầu dao phía trước thiết bị bảo vệ sét để ngăn dòng điện lỗi kéo dài (tức là dòng điện tần số theo sau) nếu thiết bị bảo vệ sét hỏng. Không có bảo vệ này, khi thiết bị bảo vệ sét bị hỏng do sét đánh, dòng điện lỗi kéo dài có thể đi qua nó, gây ra quá nhiệt hoặc thậm chí cháy nổ.

• Chọn cầu chì không chính xác: Ngay cả khi đã lắp cầu chì, nếu dòng điện định mức hoặc loại của nó không phù hợp, nó có thể không cắt dòng điện lỗi kịp thời, dẫn đến quá tải và hỏng hóc thiết bị bảo vệ sét.

3. Đất kém

• Độ kháng đất cao: Dây nối đất của thiết bị bảo vệ sét phải được kết nối với hệ thống nối đất đáng tin cậy, với độ kháng đất đáp ứng tiêu chuẩn (thông thường ít hơn 10 ohm). Nếu nối đất kém, dòng điện sét không thể được xả hiệu quả, và thiết bị bảo vệ sét sẽ chịu điện áp và dòng điện quá mức, dẫn đến nổ thường xuyên.

• Quy cách dây nối đất không đủ: Diện tích mặt cắt ngang của dây nối đất nên đủ (thường ít nhất 4 mm vuông) để xử lý dòng điện sét. Nếu dây nối đất quá mỏng, nó có thể quá nhiệt và hỏng trong lúc sét đánh, ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị bảo vệ sét.

4. Hoạt động sét đánh thường xuyên

• Khu vực dễ bị sét đánh: Trong các khu vực có hoạt động sét đánh thường xuyên, đặc biệt là nơi thiết bị được lắp đặt ở đồng cỏ mở hoặc trên đỉnh núi (ví dụ: hệ thống quang điện hoặc trạm biến áp), thiết bị bảo vệ sét có thể thường xuyên tiếp xúc với sét đánh. Nếu mức bảo vệ của thiết bị bảo vệ sét không đủ để xử lý các lần sét đánh thường xuyên, nó có thể nổ thường xuyên.

• Sét đánh cảm ứng: Ngoài sét đánh trực tiếp, sét đánh cảm ứng cũng có thể đưa điện áp quá mức thông qua đường dây điện hoặc đường dây truyền thông. Nếu các biện pháp bảo vệ đa cấp không đủ, sét đánh cảm ứng có thể khiến thiết bị bảo vệ sét hoạt động thường xuyên và cuối cùng nổ.

5. Sóng xung kích chuyển mạch và điện áp tạm thời

• Sóng xung kích do thiết bị chuyển mạch: Các hoạt động chuyển mạch của mạch điện lớn, kết nối hoặc ngắt tải cảm hoặc dung, và chuyển mạch của hệ thống điện lớn hoặc biến áp có thể tạo ra sóng xung kích và điện áp tạm thời đáng kể. Những điện áp tạm thời này có thể vượt quá khả năng của thiết bị bảo vệ sét, dẫn đến nổ thường xuyên.

• Biến động lưới điện: Trong các khu vực có điện áp lưới không ổn định, đặc biệt là nơi điện áp biến động đáng kể, thiết bị bảo vệ sét có thể hoạt động thường xuyên, đặc biệt nếu điện áp hoạt động liên tục tối đa của nó gần với phạm vi biến động của điện áp.

6. Lựa chọn sai thiết bị bảo vệ sét

• Điện áp hoạt động liên tục tối đa (UC) không chính xác: Như đã đề cập, UC của thiết bị bảo vệ sét nên cao hơn điện áp lỗi kéo dài cao nhất có thể trong hệ thống. Nếu giá trị UC quá thấp, thiết bị bảo vệ sét có thể chịu điện áp quá mức trong quá trình hoạt động bình thường, dẫn đến hỏng hóc thường xuyên.

• Điện áp dư (Ures) không chính xác: Điện áp dư là điện áp giữa hai cực của thiết bị bảo vệ sét khi nó hấp thụ dòng điện sét. Nếu điện áp dư quá cao, nó có thể làm hỏng thiết bị phía sau; nếu nó quá thấp, có nghĩa là điện áp hoạt động liên tục tối đa của thiết bị bảo vệ sét thấp, khiến nó dễ bị hỏng thường xuyên.

7. Thiết kế bảo vệ đa cấp không phối hợp

• Thiếu bảo vệ đa cấp: Để bảo vệ hiệu quả khỏi sét đánh và điện áp tạm thời, cần phải lắp đặt nhiều cấp thiết bị bảo vệ sét ở các giai đoạn khác nhau của hệ thống điện. Nếu chỉ lắp đặt một cấp bảo vệ, hoặc nếu sự phối hợp giữa các cấp kém, một thiết bị bảo vệ sét có thể chịu quá nhiều năng lượng sét, dẫn đến nổ thường xuyên.

• Vấn đề phối hợp: Các thiết bị bảo vệ sét đa cấp nên hoạt động cùng nhau, với thiết bị bảo vệ phía trước phản ứng đầu tiên để hấp thụ phần lớn năng lượng sét, trong khi thiết bị bảo vệ phía sau xử lý phần năng lượng còn lại. Nếu thời gian phản ứng hoặc khả năng hấp thụ năng lượng của các thiết bị bảo vệ không khớp, một cấp có thể bị quá tải.

8. Thiết bị bảo vệ sét già cỗi hoặc hỏng

• Hết tuổi thọ sử dụng: Thiết bị bảo vệ sét có tuổi thọ hữu hạn, và theo thời gian, các thành phần bên trong (như varistor) có thể suy giảm, giảm hiệu suất. Thiết bị bảo vệ sét đã cũ có thể không còn hấp thụ năng lượng sét hiệu quả, dẫn đến nổ thường xuyên.

• Bảo dưỡng kém: Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ là cần thiết để đảm bảo thiết bị bảo vệ sét vẫn ở trạng thái tốt. Nếu bỏ qua bảo dưỡng, thiết bị bảo vệ sét có thể hỏng do hỏng hóc thành phần bên trong hoặc tiếp xúc kém.

9. Yếu tố môi trường bên ngoài

• Nhiệt độ cao: Nhiệt độ môi trường cao có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị bảo vệ sét, khiến nó quá nhiệt và cuối cùng nổ. Điều này đặc biệt đúng đối với các thiết bị bảo vệ sét được lắp đặt ngoài trời, nơi tản nhiệt kém.

• Độ ẩm và ăn mòn: Môi trường ẩm ướt hoặc khí gas ăn mòn có thể ăn mòn vỏ bọc và các thành phần bên trong của thiết bị bảo vệ sét, giảm hiệu suất cách điện và tăng nguy cơ ngắn mạch hoặc nổ.

Giải pháp

• Chọn thiết bị bảo vệ sét phù hợp: Chọn thiết bị bảo vệ sét có các thông số kỹ thuật phù hợp (như điện áp hoạt động liên tục tối đa, điện áp dư, và dòng điện xả định mức) dựa trên mức điện áp của hệ thống, tần suất hoạt động sét đánh, và sự ổn định của lưới điện.

• Đảm bảo lắp đặt và nối đất đúng cách: Lắp đặt thiết bị bảo vệ sét ở vị trí chính xác và đảm bảo rằng có cầu chì hoặc cầu dao phía trước. Ngoài ra, đảm bảo rằng hệ thống nối đất đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn, với độ kháng đất thấp.

• Triển khai bảo vệ đa cấp: Lắp đặt nhiều cấp thiết bị bảo vệ sét ở các giai đoạn khác nhau của hệ thống điện để đảm bảo sự phối hợp và phân phối hiệu quả năng lượng sét.

• Bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ: Kiểm tra định kỳ tình trạng của thiết bị bảo vệ sét và thay thế nếu thấy dấu hiệu già cỗi hoặc hỏng để đảm bảo nó luôn ở trạng thái hoạt động tối ưu.