Tại sao cần phải sử dụng bộ chống sét cho máy phát điện?

Việc sử dụng bộ chống sét cho máy phát điện là rất cần thiết, nhất là đối với các hệ thống điện công nghiệp, nhà máy hoặc công trình có giá trị cao.

Bảo vệ máy phát điện khỏi sét đánh trực tiếp và gián tiếp

Khi có sét đánh trực tiếp vào khu vực đặt máy hoặc vào đường dây điện, dòng điện sét có thể truyền xuống hệ thống điện. Gây hư hỏng cuộn dây, AVR (bộ điều chỉnh điện áp) và các bảng điều khiển. Bộ chống sét giúp hấp thụ và dẫn dòng điện sét xuống đất an toàn. Ngăn không cho dòng xung điện quá áp đi vào máy phát điện.

Ngăn chặn hiện tượng quá điện áp lan truyền

Khi sét đánh gần khu vực hoặc vào đường dây trung thế, hạ thế, sẽ xuất hiện xung điện áp lan truyền. Bộ chống sét sẽ cắt đỉnh xung điện áp, giữ điện áp đầu vào của máy phát trong giới hạn an toàn. Tránh được các nguy cơ cháy mạch, nổ tụ, hoặc hư hại thiết bị điện tử.

Bảo vệ thiết bị điều khiển, tủ ATS, và hệ thống điện nối kèm

Trong hệ thống máy phát điện, thường có các thiết bị điều khiển tự động như  ATS, AMF, bộ giám sát. Các thiết bị này rất nhạy cảm với xung điện, chỉ cần một đợt sét lan truyền cũng có thể làm hư toàn bộ mạch điều khiển. Lắp bộ chống sét giúp kéo dài tuổi thọ và ổn định hệ thống điện điều khiển.

Đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị xung quanh

Dòng sét có thể gây giật điện hoặc cháy nổ nếu không được dẫn truyền đúng cách. Bộ chống sét giúp phân tán năng lượng sét xuống hệ thống tiếp địa. Đảm bảo an toàn cho người vận hành và khu vực xung quanh máy phát.

Tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu lắp đặt

Theo các tiêu chuẩn an toàn điện (IEC, TCVN, ISO), mọi hệ thống điện công nghiệp. Đặc biệt là nơi có máy phát điện công suất lớn đều bắt buộc phải có hệ thống chống sét lan truyền và tiếp địa bảo vệ. Đây là yêu cầu bắt buộc trong thiết kế phòng máy phát điện, nhà xưởng, khu công nghiệp…

Các cấp độ bảo vệ của bộ chống sét cho máy phát điện

Cấp bảo vệ 1 (Type 1) – Chống sét đánh trực tiếp

Vị trí lắp đặt: Ở đầu nguồn điện, ngay sau tủ điện tổng hoặc tủ phân phối chính. Đặc biệt cần thiết nếu máy phát điện nằm trong khu vực có hệ thống chống sét trực tiếp trên mái hoặc cột thu lôi.

Cấu tạo & nguyên lý:

Sử dụng ống phóng điện khí (GDT) hoặc spark gap có khả năng chịu được dòng điện sét cực lớn. Khi sét đánh, năng lượng được xả trực tiếp xuống đất qua bộ chống sét này trước khi lan vào hệ thống điện.

Thông số kỹ thuật cơ bản:

• Dòng xung chịu đựng: 50 – 100 kA (8/20 µs)
• Điện áp danh định: 230V / 400V AC
• Thời gian đáp ứng: < 100 ns

Chức năng chính: Bảo vệ toàn bộ hệ thống máy phát khỏi sét đánh trực tiếp hoặc quá điện áp cực mạnh từ bên ngoài. Giảm năng lượng sét trước khi truyền đến các tủ điện con.

Cấp bảo vệ 2 (Type 2) – Chống sét lan truyền

Vị trí lắp đặt: Ở tủ điện phân phối, tủ ATS (Automatic Transfer Switch) hoặc tủ điều khiển máy phát điện. Được lắp sau cấp 1, đóng vai trò “lọc” phần điện áp còn lại sau khi sét bị triệt tiêu một phần ở cấp 1.

Cấu tạo & nguyên lý: Sử dụng Varistor (MOV) để hấp thụ các xung điện áp lan truyền. Khi điện áp vượt ngưỡng (thường > 420V), varistor dẫn dòng và xả năng lượng sét xuống đất.

Thông số kỹ thuật :

• Dòng xung chịu đựng: 20 – 40 kA (8/20 µs)
• Điện áp dư sau bảo vệ: < 1.5 kV
• Thời gian đáp ứng: < 25 ns

Chức năng chính: Chống sét lan truyền qua đường điện hoặc quá điện áp đột biến. Bảo vệ AVR, bo mạch điều khiển, hệ thống cảm biến và tủ ATS.

Cấp bảo vệ 3 (Type 3) – Chống sét cục bộ, bảo vệ thiết bị đầu cuối

Vị trí lắp đặt: Tại ổ cắm, tủ điều khiển phụ, thiết bị nhạy cảm. Như PLC, bộ điều khiển tự động, cảm biến, hệ thống giám sát. Lắp sau cấp 2 để lọc hoàn toàn xung điện áp còn lại.

Cấu tạo & nguyên lý: Kết hợp Varistor (MOV) và mạch RC (tụ + điện trở) để giảm đỉnh điện áp còn sót lại. Dạng SPD nhỏ gọn, thường được tích hợp trong ổ cắm chống sét hoặc tủ phụ.

Thông số kỹ thuật :

• Dòng xung chịu đựng: 5 – 10 kA (8/20 µs)
• Điện áp dư sau bảo vệ: < 1.2 kV
• Thời gian đáp ứng: < 10 ns

Chức năng: Bảo vệ thiết bị điện tử tinh vi và nhạy cảm. Như bo mạch điều khiển, bộ vi xử lý, màn hình giám sát, cảm biến.

Cấu tạo bộ chống sét cho máy phát điện

Phần tử cắt sét (Varistor hoặc Ống phóng điện khí)

Đây là thành phần quan trọng nhất trong bộ chống sét, có nhiệm vụ hấp thụ và dẫn dòng sét xuống đất.

Varistor  là linh kiện bán dẫn có khả năng thay đổi điện trở theo mức điện áp. Khi điện áp ở mức bình thường, điện trở cao thì không dẫn điện. Khi có xung điện áp cao do sét gây ra, điện trở giảm nhanh. Và cho phép dòng sét đi qua để xả xuống đất. Sau khi xung điện qua đi, linh kiện tự trở về trạng thái ban đầu.

Ống phóng điện khí (GDT )

Bên trong ppngs phóng điện khí có chứa khí trơ (argon, neon). Khi điện áp vượt ngưỡng, khí bị ion hóa → tạo hồ quang điện → dẫn dòng sét xuống đất. Thường được sử dụng trong các hệ thống công suất lớn hoặc ở cấp bảo vệ đầu nguồn (Type 1).

Chức năng: Bảo vệ hệ thống điện bằng cách cắt và xả dòng điện do sét hoặc quá áp gây ra.

Bộ phận ngắt bảo vệ (Cầu chì hoặc Aptomat MCB)

Đây là thiết bị bảo vệ an toàn cho bộ chống sét và hệ thống điện khi có sự cố. Được lắp nối tiếp với phần tử cắt sét (MOV hoặc GDT).

Khi dòng điện hoặc nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép, cầu chì hoặc aptomat sẽ tự động ngắt mạch, tách bộ chống sét ra khỏi hệ thống điện. Tránh tình trạng cháy nổ hoặc hư hỏng nặng hơn nếu SPD bị chập mạch. Một số bộ chống sét hiện đại có đèn báo trạng thái : LED xanh hoạt động tốt – LED đỏ hỏng cần thay.

Chức năng: Ngăn ngừa sự cố quá dòng, quá nhiệt và đảm bảo an toàn khi SPD hư hỏng.

Bộ phận nối đất (Tiếp địa bảo vệ)

Bộ phận nối đất là bộ phận không thể thiếu trong cấu tạo của bộ chống sét. Dùng để dẫn toàn bộ năng lượng của dòng sét xuống đất, giúp bảo vệ thiết bị điện và con người. Được cấu tạo từ dây đồng hoặc thép mạ đồng có tiết diện lớn, nối trực tiếp từ SPD xuống hệ thống tiếp địa.

Điện trở đất yêu cầu đạt ≤ 4Ω theo tiêu chuẩn TCVN 9385:2012 để đảm bảo xả sét hiệu quả. Hệ thống nối đất thường được lắp cùng với cọc tiếp địa. Và dây liên kết giữa các tủ điện, khung máy phát, và bộ chống sét.

Chức năng: Dẫn và phân tán dòng điện sét ra môi trường đất an toàn. Tránh gây nguy hiểm cho thiết bị và người sử dụng.

Bộ phận hiển thị và báo hiệu (nếu có)

Phần hiển thị bao gồm đèn LED chỉ thị hoặc cửa sổ báo trạng thái trên thân SPD. Giúp người vận hành dễ dàng kiểm tra xem bộ chống sét còn hoạt động hay đã hỏng. Một số model cao cấp còn tích hợp bộ đếm số lần phóng sét hoặc tiếp điểm cảnh báo từ xa để kết nối về trung tâm điều khiển.

Chức năng: Giám sát tình trạng hoạt động của SPD, hỗ trợ bảo trì, thay thế kịp thời.

Công ty TNHH Thiết bị Công nghệ Bình Minh

Bình Minh là một trong những nhà phân phối máy phát điện Mitsubishi có uy tín hàng đầu tại Việt Nam. Chúng tôi cung cấp máy phát điện Mitsubishi chính hãng, nhập khẩu đồng bộ nguyên chiếc với đầy đủ các giấy tờ chứng nhận CO/CQ.

Để biết thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ SĐT 0964 160 888

Email: contact@gensetpower.vn

Website: gensetpower.vn