Bộ bảo vệ quá áp, là thiết bị quan trọng để triệt tiêu quá điện áp nhất thời và nhất thời trong hệ thống điện, được xác định bởi thành phần của chúng, từ đó xác định hiệu suất bảo vệ, phạm vi áp dụng và độ tin cậy vận hành. Nhìn chung, bộ bảo vệ quá áp bao gồm bộ phận triệt tiêu lõi, bộ phận kích hoạt và dẫn điện, bộ phận cách ly và tiêu tán năng lượng, thiết bị giám sát và chỉ báo trạng thái cũng như cấu trúc vỏ và kết nối. Các thành phần này hoạt động cùng nhau về mặt chức năng để tạo thành một hệ thống kẹp điện áp và phóng năng lượng hoàn chỉnh.
Yếu tố ức chế cốt lõi là chìa khóa của người bảo vệ; lựa chọn vật liệu và cấu trúc của nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản hồi và khả năng giới hạn điện áp. Một cách tiếp cận phổ biến sử dụng biến trở oxit kim loại (MOV) làm thành phần chính. Bằng cách sử dụng các đặc tính ampe vôn-phi tuyến tính, nó thể hiện điện trở cao trong điều kiện điện áp bình thường và giảm trở kháng nhanh trong các trường hợp quá điện áp, đạt được khả năng dẫn điện và phân tán năng lượng nhanh chóng. Đối với các ứng dụng-điện áp cao hoặc năng lượng-cao, có thể sử dụng biến trở cacbua silic hoặc cấu trúc hỗn hợp của oxit kim loại và cacbua silic để tăng cường khả năng chống va đập và ổn định nhiệt. Ống xả khí cũng có thể được sử dụng làm thành phần cốt lõi. Chúng dựa vào sự ion hóa của khí trơ bên trong dưới điện áp cao để tạo thành kênh điện trở-thấp, thích hợp để triệt tiêu xung điện với yêu cầu về khả năng mang dòng điện cực cao.
Các thành phần kích hoạt và dẫn truyền đảm bảo kích hoạt đáng tin cậy phần tử triệt tiêu ở ngưỡng đã đặt. Khe phóng điện là cấu trúc kích hoạt thường được sử dụng, bao gồm một cặp điện cực kim loại. Khi điện áp vượt quá cường độ đánh thủng của không khí hoặc chân không, một hồ quang sẽ hình thành, dẫn dòng điện vào mạch phóng điện. Cấu trúc này có thể được mắc nối tiếp hoặc song song với một biến trở để tối ưu hóa đặc tính đáp ứng và mức điện áp dư. Một số thiết kế còn kết hợp các mô-đun kích hoạt nhiệt hoặc điện tử để kiểm soát ngưỡng chính xác hơn và chuyển đổi nhanh chóng.
Bộ phận tiêu tán và cách ly năng lượng có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng quá áp một cách an toàn. Các bộ bảo vệ thường có tản nhiệt, chất nền cách nhiệt hoặc vật liệu bầu bên trong để tản nhiệt hiệu quả sinh ra trong quá trình dẫn điện, ngăn ngừa hỏng hóc linh kiện do nhiệt độ tăng quá cao. Trong trường hợp có thể xảy ra quá dòng liên tục, cầu chì hoặc thiết bị ngắt nhiệt được mắc nối tiếp. Khi năng lượng tích tụ hoặc nhiệt độ vượt quá giới hạn an toàn, mạch bảo vệ sẽ tự động ngắt kết nối, cách ly bộ phận bị hỏng và đảm bảo hoạt động bình thường của phần còn lại của hệ thống.
Các thiết bị giám sát và chỉ báo tình trạng cung cấp dữ liệu trực quan để vận hành và bảo trì. Các phương pháp phổ biến bao gồm cài đặt các chỉ báo hoạt động cơ học trên vỏ bảo vệ hoặc sử dụng-cảm biến tích hợp để theo dõi dòng điện rò rỉ, nhiệt độ và độ suy giảm của điện trở, xuất thông tin trạng thái tới nền tảng giám sát dưới dạng tín hiệu điện hoặc thông báo liên lạc để chẩn đoán từ xa và dự đoán tuổi thọ.
Cấu trúc vỏ và kết nối đảm bảo-bộ bảo vệ hoạt động ổn định lâu dài trong môi trường mục tiêu. Vỏ thường được làm bằng nhựa kỹ thuật hoặc kim loại-chống cháy, chống cháy nổ-và chống ăn mòn-với mức độ bảo vệ thích hợp để chịu được độ ẩm ngoài trời, phun muối, bụi và nhiễu điện từ mạnh. Kết nối bên trong được thực hiện bằng cách sử dụng thanh cái bằng đồng-trở kháng thấp hoặc dây mạ thiếc-để đảm bảo độ ổn định dẫn điện khi dòng điện tăng vọt; thiết bị đầu cuối nối đất yêu cầu điện trở nối đất thấp và diện tích mặt cắt-đủ để tạo điều kiện phóng nhanh năng lượng quá điện áp xuống đất.
Về mặt cấu hình, bạn có thể sử dụng các giải pháp-thành phần đơn lẻ hoặc cấu trúc tổng hợp nhiều-cấp khi cần thiết. Bảo vệ sơ cấp tập trung vào phản ứng nhanh và điện áp dư thấp và được lắp đặt gần thiết bị được bảo vệ; Bảo vệ thứ cấp hoặc cấp ba được cấu hình ở đầu vào nguồn hoặc đường trục phân phối, đảm nhận việc hấp thụ và cách ly năng lượng lớn hơn, tạo thành một hệ thống bảo vệ phân lớp dần dần.
Nhìn chung, bộ bảo vệ quá áp được thiết kế dựa trên các thành phần triệt tiêu lõi, kết hợp với dẫn truyền kích hoạt, tiêu tán năng lượng, giám sát tình trạng và vỏ bọc đáng tin cậy, tạo ra một thiết bị bảo vệ kết hợp phản ứng nhanh, khả năng mang dòng điện mạnh và khả năng bảo trì. Lựa chọn phù hợp và tối ưu hóa cấu trúc cho phép chúng hoạt động ổn định ở các mức điện áp khác nhau và trong môi trường phức tạp, tạo nên hàng rào an toàn cách điện chắc chắn cho thiết bị điện.
