Sự bất thường về điện do sét đánh gây ra là một tình huống tương đối dễ bị hiểu nhầm trong số các nguyên nhân gây ra ngắt mạch những chuyến đi.
Nhiều người dùng cho rằng cầu dao sẽ chỉ ngắt khi quá tải hoặc bản thân có vấn đề. Tuy nhiên, khi có giông bão, ngay cả khi cầu dao được chọn và lắp đặt đúng cách thì vẫn có thể xảy ra hiện tượng vấp ngã.
Trên thực tế, tình trạng này thường không phải là lỗi; thay vào đó, nó chỉ ra rằng bộ ngắt mạch đang hoạt động bình thường.
Tại sao sét đánh từ xa cũng có thể gây ra thiệt hại?
Có một tình huống dễ bị bỏ qua trong việc chống sét: ngay cả khi sét không đánh trực tiếp vào tòa nhà hoặc đường dây điện, nó vẫn có thể ảnh hưởng đến hệ thống điện.
Sóng điện áp sinh ra trong cơn giông bão truyền đi nhanh chóng dọc theo đường dây truyền tải, dây chống sét hoặc đường ống kim loại ngầm, đến các thiết bị phân phối cách xa hàng trăm mét, thậm chí hàng km. Điện áp trên đường dây tăng mạnh trong khoảng thời gian cực ngắn, tạo ra quá điện áp nhất thời (tăng vọt) đi vào lưới điện bên trong tòa nhà.
Do đó, hầu hết sét gây ra ngắt mạch vấp ngã là không do sét đánh trực tiếp mà là do sét tạo ra.
Quá điện áp thoáng qua ảnh hưởng đến hoạt động của bộ ngắt mạch như thế nào?
Mặc dù quá điện áp nhất thời chỉ tồn tại ở mức micro giây hoặc mili giây nhưng biên độ của nó vượt xa mức hoạt động bình thường của hệ thống.
Trong trường hợp này, những thay đổi sau có thể xảy ra đồng thời bên trong bộ ngắt mạch:
- Thay đổi điện áp đột ngột gây ra dòng điện tức thời bất thường
- Lực điện từ bên trong tăng mạnh
- Cơ quan bảo vệ an ninh phát hiện tình trạng hoạt động bất thường
Quá điện áp hoặc dòng điện khởi động có thể được phát hiện bằng rơle quá dòng/quá áp bên trong bộ ngắt mạch. Các cơ chế bảo vệ này sẽ gửi tín hiệu bất thường đến cuộn dây tác động hoặc hệ thống điều khiển, từ đó gây ra tác động cắt.
Tải càng nhạy cảm thì càng dễ bị vấp khi bị sét đánh
Dưới ảnh hưởng của quá điện áp nhất thời hoặc dòng điện đột biến do sét tạo ra, tải càng nhạy cảm (tức là khả năng chịu dao động điện áp và dòng điện càng thấp) thì khả năng ngắt mạch của cầu dao càng cao.
Đặc điểm của tải nhạy cảm
| Loại tải | Dung sai dao động điện áp/dòng điện | Ví dụ phổ biến |
| Thiết bị Điện tử/Truyền thông (PLC, máy chủ, bộ biến tần, bộ biến tần PV, v.v.) | Độ lệch điện áp định mức ±5% hoặc thậm chí nhỏ hơn; rất nhạy cảm với dòng điện đột ngột | Trung tâm dữ liệu, hệ thống tự động hóa công nghiệp |
| Dụng cụ chính xác (dụng cụ đo lường, thiết bị thí nghiệm) | Khả năng chịu quá áp quá mức cực thấp, thường được trang bị bộ bảo vệ đột biến | Dụng cụ phòng thí nghiệm, thiết bị đo lường |
| Động cơ/Bộ truyền động tần số | Yêu cầu dung sai cao hơn đối với sụt áp và tăng đột biến điện áp nhất thời; dòng điện tăng có thể gây mất đồng bộ hoặc làm hỏng các bộ phận nguồn | Quạt, máy bơm, máy nén lớn |
| Chiếu sáng chung, tải ổ cắm | Khả năng chịu đựng điện áp quá độ tương đối cao hơn; sự đột biến thường xuyên ít có khả năng gây vấp ngã | Chiếu sáng gia đình, ổ cắm tiêu chuẩn |
Tại sao các tải nhạy cảm có nhiều khả năng gây ra hiện tượng ngắt mạch hơn?
Khi sét đánh xảy ra, quá điện áp nhất thời mà nó gây ra sẽ tạo ra dòng điện khởi động, điện áp phục hồi nhất thời và dao động tần số cao bên trong bộ ngắt mạch. Thiết bị tải càng nhạy cảm với sự dao động của điện áp và dòng điện thì mạch bảo vệ bên trong của nó càng có nhiều khả năng được kích hoạt khi bị va chạm và nó sẽ phản hồi tín hiệu lỗi về lưới điện, khiến cầu dao bị ngắt.
Để giảm nguy cơ vấp nhầm do độ nhạy tải gây ra, có thể thực hiện một loạt biện pháp bảo vệ, bao gồm lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền, lựa chọn thiết bị có chức năng bảo vệ quá áp và thiết lập hệ thống nối đất chống sét hoàn chỉnh. Những biện pháp này có thể nâng cao hiệu quả độ tin cậy tổng thể và độ ổn định vận hành của hệ thống điện.
Tầm quan trọng của việc phối hợp hệ thống trong chống sét
Bộ ngắt mạch chỉ là một phần của hệ thống bảo vệ điện, không phải toàn bộ.
Khi xảy ra sét đánh, tính ổn định của hệ thống phần lớn phụ thuộc vào việc có sự phối hợp tốt giữa các thiết bị bảo vệ khác nhau hay không.
Sự phối hợp hệ thống hợp lý có thể:
- Chuyển hướng năng lượng trước khi xung điện chạm tới cầu dao.
- Giảm tác động tức thời lên cầu dao.
- Cải thiện sự ổn định tổng thể của hệ thống cung cấp điện.
Nếu không có thiết kế tích hợp như vậy, cầu dao có thể buộc phải chịu áp lực đột biến vượt quá vai trò dự định của nó, dẫn đến tình trạng ngắt điện thường xuyên hơn.
Tầm quan trọng của thiết kế và chất lượng cầu dao trong điều kiện sét đánh
Hiệu suất khác nhau bộ ngắt mạch trong môi trường bị sét đánh không hoàn toàn giống nhau.
Các chi tiết thiết kế như cấu trúc tiếp điểm, hệ thống dập hồ quang và phương pháp cài đặt cắt đều sẽ ảnh hưởng đến chế độ phản ứng của máy cắt trong các sự kiện nhất thời.
Bộ ngắt mạch có hiệu suất ổn định và thiết kế hoàn thiện thường có các đặc điểm sau:
- Nó có thể duy trì ổn định trong các rối loạn điện ngắn hạn
- Hành động nhanh chóng và dứt khoát khi vượt ngưỡng
- Vẫn có khả năng reset đáng tin cậy sau khi bị sét đánh
Bộ ngắt mạch quá chậm có thể làm tăng nguy cơ hư hỏng thiết bị.
Phần kết luận
Sét đánh khiến cầu dao ngắt mạch thường là kết quả của ảnh hưởng tổng hợp của nhiều yếu tố, bao gồm quá điện áp nhất thời và độ nhạy có trách nhiệm.
Trong hầu hết các trường hợp, kiểu ngắt này không phải là lỗi thiết bị mà là phản ứng bình thường của hệ thống bảo vệ điện trong điều kiện bất thường.
Thông qua thiết kế hệ thống hợp lý, các biện pháp bảo vệ phù hợp và cầu dao hoạt động ổn định, số lần ngắt điện do sét đánh có thể giảm bớt mà vẫn đảm bảo an toàn.
