Khi sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào các công trình, hệ thống điện sẽ chịu xung quá áp lan truyền theo đường dây điện lực, viễn thông, tín hiệu… Các xung này có thể gây phá hủy thiết bị điện tử, cháy nổ hoặc gián đoạn hoạt động thiết yếu.
Để hạn chế hậu quả, hệ thống bảo vệ chống sét lan truyền (SPD) được chia làm các cấp: Type I, II, III, lắp đặt ở những vị trí khác nhau nhằm từng bước giảm năng lượng và điện áp xung sét truyền vào sâu trong hệ thống
Xem thêm:
Hành vi của dòng sét và ứng dụng trong lựa chọn thiết bị chống sét SPD
Nguy cơ sét đánh cao hơn từ biến đổi khí hậu
Sét đánh: Những điều cần phải biết để bảo vệ bản thân
5 yếu tố nền tảng vàng cho việc thiết kế chống sét hiệu quả
Định nghĩa các loại SPD (Type I, II, III)
Khi triển khai hệ thống bảo vệ chống sét lan truyền trong công trình, việc hiểu và phân biệt đúng từng loại thiết bị bảo vệ chống sét (SPD – Surge Protective Device) là bước nền tảng để đạt hiệu quả bảo vệ tối ưu. Theo tài liệu chuẩn quốc tế, SPD được chia thành ba cấp, mỗi loại có chức năng, vị trí lắp đặt và đặc tính chịu dòng xung khác nhau.
SPD Type I (Class I) là thiết bị chuyên dụng bảo vệ trước các dòng sét trực tiếp hoặc các xung điện có năng lượng lớn. SPD loại này luôn được bố trí tại điểm đầu nguồn của công trình, thường là tủ điện tổng (Main Distribution Board – MDB) – vị trí có khả năng nhận dòng sét trực tiếp từ hệ thống chống sét bên ngoài (LPS).
Điểm nổi bật của SPD Type I là khả năng chịu được các sóng xung dòng sét có biên độ lớn, dạng sóng chuẩn 10/350 µs với giá trị dòng xung thường nằm trong khoảng 25–100 kA. Nhờ đó, thiết bị này có thể hấp thụ và chuyển toàn bộ dòng điện sét xuống hệ thống nối đất chung, bảo vệ toàn bộ phần còn lại của hệ thống điện khỏi các hậu quả nghiêm trọng do sét trực tiếp gây ra.
SPD Type II (Class II) được thiết kế để bảo vệ trước các xung quá áp lan truyền trong hệ thống, có nguồn gốc từ hiện tượng cảm ứng sét hoặc chuyển mạch điện lớn. SPD Type II thường được lắp đặt tại các tủ phân phối nhánh (Sub Distribution Board – SDB), nằm sau SPD Type I trên cùng một tuyến cáp nguồn.
Dòng xung chịu đựng đặc trưng của thiết bị này thường ở mức thấp hơn so với Type I, điển hình là dạng sóng 8/20 µs với giá trị trong khoảng 20–40 kA. Thiết bị này giúp tiếp tục giảm thiểu các xung quá áp còn sót lại sau lớp bảo vệ đầu tiên, góp phần nâng cao độ an toàn cho các thiết bị điện động lực, hệ thống văn phòng, cũng như các thiết bị dân dụng trong tòa nhà.
SPD Type III (Class III) là loại được lắp gần các thiết bị đầu cuối hoặc thiết bị điện tử nhạy cảm như máy tính, tivi, hệ thống viễn thông. Đặc trưng của SPD Type III là khả năng “lọc” các xung dư còn lại sau khi đã qua các lớp bảo vệ trước đó, đảm bảo điện áp dư đưa đến thiết bị không vượt quá ngưỡng chịu đựng của linh kiện bên trong.
SPD Type III thường kết hợp sử dụng với SPD Type II, nhằm tối ưu mức bảo vệ cho các thiết bị đầu cuối, đặc biệt ở những khu vực có yêu cầu an toàn cao cho thiết bị điện tử nhạy cảm.
Nguyên tắc lắp đặt và lựa chọn chống sét lan truyền theo từng loại
Quy trình lắp đặt và lựa chọn SPD cần tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chí kỹ thuật, dựa trên vai trò, vị trí lắp đặt và đặc điểm của từng loại SPD đã quy định trong tài liệu tiêu chuẩn.
Đối với SPD Type I, việc lắp đặt là bắt buộc tại điểm giao tiếp giữa hệ thống điện của công trình và lưới điện ngoài, thường là tại tủ điện tổng hoặc vị trí kết nối với hệ thống nối đất đẳng thế và hệ thống chống sét trực tiếp (LPS). Yêu cầu này đặc biệt quan trọng với các công trình đã trang bị LPS hoặc nằm tại khu vực thường xuyên chịu nguy cơ sét đánh trực tiếp.
SPD Type I có nhiệm vụ chuyển toàn bộ phần lớn năng lượng dòng sét trực tiếp xuống đất, qua đó ngăn không cho dòng sét lan truyền vào sâu bên trong hệ thống điện của công trình. Đây là “bức tường chắn” đầu tiên, quyết định thành công của cả chuỗi bảo vệ.
Đối với SPD Type II, thiết bị này được bố trí tại các tủ phân phối nhánh trong công trình, luôn nằm sau SPD Type I trên tuyến cáp. Việc lắp đặt SPD Type II là cần thiết với mọi công trình có nhiều nhánh phân phối hoặc hệ thống điện nội bộ có chiều dài dây dẫn lớn.
Vai trò chính của SPD Type II là tiếp tục giảm thiểu các xung điện áp còn lại sau lớp bảo vệ đầu nguồn, qua đó đảm bảo thiết bị điện động lực, thiết bị văn phòng, các phụ tải tiêu chuẩn vận hành an toàn. Đặc biệt, khi hệ thống điện có nhiều tầng, nhiều phòng máy, việc lắp SPD Type II tại từng tủ phân phối sẽ nâng cao đáng kể mức an toàn tổng thể, tuân thủ nguyên tắc “bảo vệ theo nhiều lớp” mà tài liệu khuyến nghị.
Với SPD Type III, thiết bị này được lắp đặt gần thiết bị đầu cuối, tại ổ cắm hoặc ngay trước các thiết bị điện tử nhạy cảm, thường kết hợp với SPD Type II để “lọc” xung điện áp dư còn lại. SPD Type III phù hợp cho những khu vực có yêu cầu cao về an toàn thiết bị đầu cuối, góp phần bảo vệ tối đa các thiết bị công nghệ, điện tử, viễn thông khỏi tác động của xung quá áp nhỏ còn sót lại trên hệ thống nguồn.