Chống sét lan truyền : 7 vấn đề về nguồn điện trong chống sét lan truyền
kiem-dinh-chong-set-lan-truyen-7-van-de-ve-dien-kiem-chong-set
KIẾN THỨC CHỐNG SÉT, PHÒNG CHỐNG SÉT, CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN
BẢY VẤN ĐỀ VỀ NGUỒN ĐIỆN (Phần I)
Phần I
Có những bí ẩn từ thiết bị hư hỏng, ngừng hoạt động, phần mềm và dữ liệu bị sai, là do nguyên nhân từ nguồn cấp. Đây là những nguyên nhân chủ yếu về nguồn điện trong các tiêu chuẩn. Bài viết này sẽ miêu tả những loại rối loạn điện chủ yếu dựa trêng tiêu chuẩn IEEE để miêu tả những vấn đề của nguồn điện, nguyên nhân của chúng, chúng có thể làm gì thiết bị của bạn, và làm thế nào để bạn bảo vệ thiết bị của mình.
Giới thiệu
Nền công nghệ của Chúng ta ngày càng phụ thuộc sâu sắc vào tính lien tục của nguồn điện. Ở hầu hết các quốc gia, nguồn điện thương mại được cung cấp qua hệ thống dây truyền tải Quốc gia, kết nối nhiều khu vực vào đường dây tải. Hệ thống dây dẫn phải cung cấp nguồn điện đáp ứng cho cư dân, thắp sang, đốt nóng, làm lạnh, điều hòa, và hệ thống vận tải cũng như cho hoạt động của chính phủ, các khu công nghiệp, tài chính, các khu thương mại, bệnh viện, và hệ thống truyền thong. Nguồn điện thương mại cho phép thế giới hiện đại ngày nay hoạt động với nhịp độ cao. Công nghệ tinh vi đã đi vào đời sống gia đình, nghề nghiệp của chúng ta, và với sự ra đời của thương mại điện tử đã lien tục thay đổi cách chúng ta tương tác với phần còn lại của thế giới.
Công nghệ thong minh đòi hỏi nguồn điện phải không bị gián đoạn cũng như rối loạn. Những hậu quả của những sự cố điện quy mô lớn đã được thống kê trong các tài liệu. Trong một cuộc nghiên cứu gần đây ở Mỹ đã chỉ ra rằng, các nghành công nghiệp và kỹ thuật số bị mất 45,7 tỷ USD mỗi năm do sự cố mất điện.[1] Còn ở tất cả các lĩnh vực kinh doanh, ước tính khoảng 104 đến 164 tỷ USD thiệt hại do gián đoạn của nguồn điện và khoảng 15 đến 24 tỷ USD thiệt hại do các vấn đề khác của chất lượng nguồn điện gây ra. Sự cố điện trong nghành công nghiệp tự động hóa có thể làm toàn bộ dây chuyền sản xuất có thể vượt ra ngoài tầm kiểm soát, tạo ra tình huống nguy hiểm cho nhân viên tại chỗ và gây mất mát vật liệu, máy móc sản xuất đắt tiền. Quá trình sản xuất bị đình trệ trong một công ty tài chính lớn có thể gây thiệt hại hang nghàn đô la cho mối phút của thời gian chết và phải mất nhiều thời gian phục hồi sản xuất. Chương trình và dữ liệu bị sai lệch do sự gián đoạn của nguồn điện có thể phải mất nhiều tuần để phục hồi lại hoạt động bình thường của phần mềm.
Nhiều vấn đề của nguồn điện bắt nguồn từ mạng lưới điện với hang ngàn dặm đường dây truyền tải do các vấn đề thời tiết như bão, sấm sét, tuyết, mưa, lũ lụt, và còn do các thiết bị bị hỏng, tai nạn giao thông, các hoạt động chuyển mạch lớn. Ngoài ra, vấn đề nguồn điện ảnh hưởng đến các thiết bị công nghệ hiện nay thường được tạo ra trong mạng nội bộ ở bất kỳ tình huống nào, ví dụ như việc xây dựng, quá tải trên đường dây, các thành phần phân phối điện bị lỗi, và thậm chí là tiếng ồn do điện gây ra.
Thống nhất về các thuật ngữ phổ biến là một bước đầu tiên để giải quyết vấn đề rối loạn điện
Việc sử dụng rộng rãi thiết bị điện tử trong tất cả mọi thứ từ đồ dung điện tử gia dụng đến thiết bị điều khiển tốn kém trong sản suất công nghiệp đã nâng cao nhận thức về chất lượng nguồn điện. Chất lượng nguồn điện, hay cụ thể hơn là chất lượng của dao động điện thường được định nghĩa là bất kỳ sự thay đổi trong nguồn điện (điện áp, dòng, hoặc tần số) gây trở ngại cho hoạt động bình thường của thiết bị điện.
Nghiên cứu chất lượng nguồn điện , và cách kiểm soát nó, là mối quan tâm của các công ty điện lực, các công ty công nghiệp lớn, các doanh nghiệp, và cả người dung gia đình. Các nghien cứu đã cho thấy sự gia tăng các thiết bị ngày càng nhạy cảm với những thay đổi nhỏ của điện áp, dòng, và tần số của nguồn điện. Thật không may, những thuật ngữ khác nhau đã được sử dụng để miêu tả những rối loạn điện hiện tại, điều này đã tạo ra sự nhầm lẫn và gây ra nhiều khó khăn cho hiệu quả trong việc thảo luận, nghiên cứu, và thực hiện các thay đổi cho vấn đề chất lượng nguồn điện ngày nay. Viện Điện tử và kỹ sư điện tử (IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã nỗ lực giải quyết vấn đề này bằng cách phát triển một bộ tiêu chuẩn bao gồm các định nghĩa về rối loạn điện. Các tiêu chuẩn (tiêu chuẩn IEEE 1159-1995, “IEEE giới thiệu thực hành theo dõi chất lượng chất lượng nguồn điện) miêu tả những vấn đề chất lượng nguồn điện, và bài viết này sẽ thảo luận những vấn đề phổ biến nhất.
Chúng ta quan sát nguồn điện như thế nào?
Điện năng cắm trên tường là một hiện tượng điện từ. Điện thương mại được cung cấp là dòng xoay chiều (AC), không tiếng động, nguồn năng lượng dường như vô hạn có thể được tạo ra tại nhà máy điện, được gia tăng điện thế bởi máy biến áp, và phân phối qua hang trăm cây số đến bất nơi nào trong mạng lưới dây truyền tải điện. Hiểu được cái mà năng lượng thực hiện trong một thời gian cực ngắn sẽ cung cấp một sự hiểu biết đơn giản quan trọng như thế nào: sự ổn định của nguồn AC là hoạt động đáng tin cậy của một hệ thống tinh vi, cái mà chúng ta phụ thuộc vào. Một máy hiện song cho phép chúng ta nhìn thấy năng lượng trông như thế nào. Trong một thế giới hoàn hảo, nguồn điện thương mại AC được cung cấp ổn định (smooth) và được thể hiện như một làn sóng sine đối xứng, biến đổi theo 50 hay 60 chu kỳ mỗi giây (Hert – Hz) tùy thuộc vào nơi bạn đang sống. Hình 1 cho thấy sóng sine của một nguồn AC xuất hiện trên một máy hiện sóng.
Dạng sóng hình sine được hiển thị ở trên đại diện cho một điện áp thay đổi từ một giá trị dương tới một giá trị âm, 60 lần mỗi giây. Khi làn sóng này thay đổi hình dạng, kích thước, tính đối xứng, tần số, hoặc phát triển bậc, xung, vòng (ringing), hoặc giảm xuống không (tuy nhiên trong một thời gian ngắn), thì đó là một sự nhiễu loạn điện. Bản vẽ đơn giản đại diện cho sự thay đổi hình dạng của sóng sine lý tưởng sẽ được hiển thị trong suốt bài báo này cho bảy loại rối loạn điện sẽ được thảo luận dưới đây.
Như đã nêu, đã có những mơ hồ trong nghành công nghiệp điện và cộng đồng doanh nghiệp trong việc sử dụng thuật ngữ để miêu tả rối loạn điện khác nhau. Ví dụ, thuật ngữ “tăng – surge” trong một lĩnh vực công nghiệp có nghĩa là một sự gia tăng tạm thời của điện áp được gây ga bởi một tải lớn bị tắt. Theo một cách hiểu khác, thì “tăng” cũng có thể xem là một điện áp có giá trị đỉnh rất cao thoáng qua kéo dài từ một phần triệu giây (ký hiệu μs) đến chỉ vài phần nghìn giây. Và sau này, nó được gắn với hiện tượng sét đánh, chuyển mạch tạo ra tia lửa hay phóng điện hồ quang giữa các điểm kết nối.
Tiêu chuẩn IEEE 1100- 1999 đã giải quyết vấn đề không rõ rang trong thuật ngữ, và đã khuyến cáo rằng nhiều điều khoản trong việc sử dụng thong thường không được sử dụng trong các báo cáo chuyên nghiệp và các tài liệu tham khảo vì không có khả năng miêu tả chính xác bản chất của vấn đề. Tiêu chuẩn IEEE 1159-1995 cũng giải quyết vấn đề này với mục tiêu cung cấp các thuật ngữ phù hợp cho các báo cáo chất lượng nguồn điện từ cộng đồng các kỹ sư. Một số những điều khoản mơ hồ như sau:
Mất điện – Blackout, hạ áp – Brownout, Bump, Power surge, Clean power, Surge, Outage, Blink, Dirty power, Frequency shift, Glitch, Spike, Raw power, Raw utility power, Wink
Để có thể thảo luận một cách có hiệu quả về năng lượng, chẳng hạn như sự khác biệt giữa một sự “gián đoạn” và một “dao động thoáng qua”, có thể thay đổi rất lớn quyết định mua thiết bị hiệu chỉnh điện. Một sai lầm trong thong tin lien lạc có thể gây hậu quả rất tốn kém như thời gian chết, mất lương bổng, và thậm chí là hư hỏng thiết bị khi bạn mua sai thiết bị điện theo nhu cầu của bạn, IEEE định nghĩa rối loạn điện năng được thể hiện trong bài viết này đã được phân làm bảy loại dựa vào hình sóng:
1. Transients – xung nhiễu
2. Interruption – sự gián đoạn
3. Sag / Undervotlage: tụt (thấp) áp
4. Swell / Overvoltage: quá áp
5. Waveform distortion: dạng song biến dạng
6. Voltage fluctuations: dao động biến áp
7. Frequency variations: dao động tần số
Bài viết này sẽ tuân theo các loại này và bao gồm hình ảnh, và sẽ làm rõ sự khác biệt giữa các loại rối loạn điện riêng biêt.
