Thiết bị bảo vệ surge (SPD): làm thế nào chúng hoạt động

Thiết bị bảo vệ surge (SPD) giúp bảo vệ thiết bị điện bằng cách hạn chế quá điện áp tạm thời có thể làm hỏng hoặc phá hủy các thành phần nhạy cảm. Chúng chuyển hướng dòng điện sóng ra khỏi tải trọng để ngăn chặn sự gián đoạn và tắt. Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về cách SPD hoạt động để bảo vệ các hệ thống phân phối điện và thiết bị kết nối.

Nguồn và ảnh hưởng

Sợt điện hoặc quá điện áp tạm thời có thể xuất phát từ các nguồn tự nhiên và nhân tạo. Sấm sét là một nguyên nhân tự nhiên phổ biến của sóng điện. Các hoạt động chuyển đổi, biến động lưới tiện ích và rối loạn EMI / RFI từ thiết bị lân cận là các nguồn sóng nhân tạo điển hình.   

Sợt sóng giới thiệu năng lượng có thể làm quá tải các mạch và làm suy thoái thiết bị theo thời gian. Chúng thường có kích thước đủ cao để gây thiệt hại ngay lập tức như tiếp xúc cung, đâm cách nhiệt và lỗi chip. Các tác động có xu hướng tích lũy, làm giảm tuổi thọ tổng thể thông qua sự suy thoái dần dần ngay cả khi thiệt hại thảm họa không xảy ra ngay lập tức.

Nguyên tắc hoạt động SPD

Các yếu tố cơ bản của SPD bao gồm:

 • Khoảng cách tia lửa - Hai điện cực cách nhau tạo ra một khoảng cách không khí. Trong quá trình hoạt động bình thường, khoảng cách ngăn chặn dòng chảy hiện tại. Khi điện áp tăng đủ để ion hóa khoảng cách không khí, một sparkover xảy ra chuyển hướng dòng điện tăng sang mặt đất. Khoảng cách tia lửa thường được sử dụng để xử lý sóng năng lượng cao.

 • Varistors - Điện trở kim loại-oxyt gốm thể hiện kháng biến dựa trên điện áp áp dụng. Ở điện áp bình thường, kháng là cao. Khi điện áp tăng, kháng giảm đáng kể để tạo ra một con đường trở kháng thấp đến mặt đất. Varistors có hiệu quả nhưng có thể suy thoái theo thời gian với phơi nhiễm năng lượng tăng.

 • Điôd tuyết lửa - Điôd silicon đạt đến sự phá vỡ tuyết lửa ở ngưỡng điện áp nhất định, kẹp hiệu quả sóng và truyền dòng dư thừa xuống đất. Chúng cung cấp phản ứng nhanh chóng nhưng xử lý năng lượng hạn chế.

 • ống xả khí - chứa một khí vô lực ion hóa ở mức điện áp được chọn để chuyển hướng dòng điện tăng. Chúng có khả năng dòng điện tăng cao nhưng phản ứng chậm hơn so với varistor hoặc diode avalanche.

Các thành phần được sắp xếp để cung cấp một con đường từ mỗi giai đoạn đến mặt đất. SPD theo dõi điện áp trên các con đường này và kích hoạt khi phát hiện ra một cơn sóng nguy hiểm để chuyển hướng năng lượng ra khỏi thiết bị được kết nối. Họ tự động đặt lại một khi điện áp trở lại mức bình thường.

Phân loại và ứng dụng SPD

SPD được đánh giá theo công suất dòng điện tăng tối đa và mức bảo vệ điện áp (VPL) để phù hợp với các ứng dụng khác nhau. SPD loại 1 được lắp đặt tại lối vào dịch vụ để xử lý các cơn sóng năng lượng cao. SPD loại 2 thường được sử dụng xa hơn để bảo vệ thiết bị phân phối và các mạch nhánh quan trọng. SPD loại 3 bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm và có VPL thấp nhất và xếp hạng surge.

Các SPD được lựa chọn và cài đặt đúng cách giúp bảo vệ toàn bộ hệ thống điện và tải được kết nối khỏi các tác động gây hại của các cơn surge điện và transients. Chúng cải thiện chất lượng điện và độ tin cậy trong khi giảm chi phí vòng đời thông qua tối đa hóa tuổi thọ thiết bị và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động. SPD nên được phù hợp cẩn thận với điện áp hoạt động và mức độ surge trong một ứng dụng nhất định để đảm bảo bảo vệ tối ưu.