Nghiên Cứu Giải Pháp Chống Sét Cho Thiết Bị Điện Tử Theo Tiêu Chuẩn TCVN 9888-2013

Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888:2013, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Võ Thiện Hoàng
• Người hướng dẫn: PGS. Quyền Huy Ánh
• Trường học: Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Giải Pháp Chống Sét Cho Thiết Bị Điện Tử Theo Tiêu Chuẩn TCVN 9888-2013
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• ABSTRACT OF THESIS
• MỤC LỤC CÁC HÌNH
• MỤC LỤC CÁC BẢNG
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước [1-11]
• 1.1.2. Nghiên cứu trong nước [12-17]
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Điểm mới của luận văn
• 1.6. Giá trị thực tiễn của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: BIỆN PHÁP BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN CHỐNG XUNG SÉT ĐIỆN TỪ
• 2.1. Giới thiệu tiêu chuẩn TCVN 9888-4:2013
• 2.2. Hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ
• 2.3. Thiết kế SPM
• 2.4. Các vùng bảo vệ chống sét (LPZ)
• 2.4.1. Các vùng bên ngoài
• 2.4.2. Các vùng bên trong (được bảo vệ chống lại sét đánh trực tiếp)
• 2.5. Trường từ bên trong LPZ
• 2.5.1. Màn chắn không gian dạng lưới của LPZ 1 trong trường hợp sét đánh trực tiếp
• 2.5.2. Màn chắn không gian dạng lưới của LPZ 1 trong trường hợp sét đánh gần
• 2.5.3. Màn chắn không gian dạng lưới cho LPZ 2 và cao hơn
• 2.6. Nối đất và liên kết
• 2.6.1. Hệ thống đầu tiếp đất
• 2.6.2. Mạng liên kết
• 2.6.3. Liên kết tại biên của LPZ
• 2.6.4. Vật liệu và kích thước của các bộ phận liên kết
• 2.7. Định tuyến và che chắn đường dây
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY PHÁT XUNG TIÊU CHUẨN VÀ SPD TRONG MẠNG HẠ ÁP
• 3.1. Vùng bảo vệ theo tiêu chuẩn IEEE 587 và IEC 1024
• 3.2. Mô hình máy phát xung tiêu chuẩn
• 3.3. Mô hình SPD
• 3.3.1. Mô hình khe phóng điện (Spark Gap)
• 3.3.2. Mô hình MOV
• 3.3.2.1. Sơ đồ khối quan hệ dòng-áp của MOV
• 3.3.2.2. Xây dựng mô hình MOV trong Matlab
• 3.3.2.3. Kiểm tra độ chính xác của mô hình MOV
• 4. CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN VÀ LẮP ĐẶT SPD PHỐI HỢP
• 4.1. Lựa chọn SPD
• 4.2. Phối hợp các SPD
• 4.2.1. Kiểu phối hợp I
• 4.2.2. Kiểu phối hợp II
• 4.2.3. Kiểu phối hợp III
• 4.3. Đánh giá hiệu quả bảo vệ của các kiểu phối hợp SPD
• 4.3.1. Mô phỏng phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi I
• 4.3.2. Mô phỏng phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi II
• 4.3.3. Mô phỏng phối hợp SPD theo phương pháp biến đổi III
• 4.3.4. So sánh hiệu quả bảo vệ của các kiểu phối hợp bảo vệ I, II và III
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN
• 5.1. Hướng nghiên cứu phát triển

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Chống Sét Thiết Bị Điện Tử TCVN 9888

Nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888-2013 là một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh hiện nay, khi mà các thiết bị điện tử ngày càng trở nên phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời sống. Sét không chỉ gây ra thiệt hại về tài sản mà còn có thể đe dọa đến tính mạng con người. Vì vậy, việc nghiên cứu và triển khai các giải pháp chống sét hiệu quả là vô cùng quan trọng. Luận văn này tập trung vào việc phân tích các tiêu chuẩn, quy định về chống sét, đồng thời đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp nhằm bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tác động của sét. Việc ứng dụng các giải pháp này sẽ giúp giảm thiểu rủi ro và đảm bảo an toàn cho người sử dụng cũng như hệ thống điện.

1.1. Tầm quan trọng của việc bảo vệ thiết bị điện tử khỏi sét

Thiết bị điện tử ngày càng trở nên quan trọng trong cuộc sống hiện đại, từ các thiết bị gia dụng thông thường đến các hệ thống điều khiển phức tạp trong công nghiệp và dịch vụ. Hậu quả của sét đánh có thể rất nghiêm trọng, bao gồm hỏng hóc thiết bị, mất dữ liệu, gián đoạn hoạt động và thậm chí gây ra cháy nổ. Việc bảo vệ thiết bị điện tử không chỉ là bảo vệ tài sản mà còn là bảo vệ sự an toàn và tính liên tục của các hoạt động kinh tế - xã hội. Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp chống sét hiệu quả là vô cùng cần thiết.

1.2. Giới thiệu tiêu chuẩn TCVN 9888 2013 về chống sét

TCVN 9888-2013 là tiêu chuẩn quốc gia của Việt Nam quy định về chống sét cho các công trình xây dựng. Tiêu chuẩn này bao gồm các yêu cầu về thiết kế, lắp đặt và kiểm tra hệ thống chống sét, nhằm đảm bảo an toàn cho công trình và các thiết bị bên trong. Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu và áp dụng các quy định của TCVN 9888-2013 để xây dựng các giải pháp chống sét phù hợp cho thiết bị điện tử. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này là một trong những yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả của hệ thống chống sét.

II. Thách Thức Chống Sét Thiết Bị Điện Tử Theo TCVN 9888 Hiện Nay

Mặc dù đã có tiêu chuẩn TCVN 9888-2013, việc triển khai các giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử vẫn còn gặp nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự phức tạp của hệ thống điện và điện tử hiện đại. Các thiết bị điện tử ngày càng nhỏ gọn và nhạy cảm hơn với các xung điện áp, trong khi hệ thống điện ngày càng phức tạp với nhiều nguồn gây nhiễu. Điều này đòi hỏi các giải pháp chống sét phải được thiết kế một cách cẩn thận và toàn diện, bao gồm cả việc bảo vệ trực tiếp và bảo vệ gián tiếp. Ngoài ra, việc nâng cao nhận thức về chống sét trong cộng đồng và đào tạo đội ngũ kỹ thuật viên có trình độ cũng là những thách thức không nhỏ.

2.1. Sự phức tạp của hệ thống điện và điện tử hiện đại

Hệ thống điện và điện tử hiện đại ngày càng phức tạp, với sự gia tăng về số lượng thiết bị và sự đa dạng về chủng loại. Các thiết bị điện tử ngày càng nhỏ gọn và nhạy cảm hơn với các xung điện áp. Điều này làm tăng nguy cơ hỏng hóc do sét đánh. Đồng thời, sự phức tạp của hệ thống điện cũng gây khó khăn cho việc thiết kế và lắp đặt hệ thống chống sét hiệu quả. Cần có các giải pháp chống sét toàn diện, bao gồm cả bảo vệ trực tiếp và bảo vệ gián tiếp, để đảm bảo an toàn cho thiết bị và hệ thống.

2.2. Nhận thức hạn chế về chống sét và an toàn điện

Một trong những thách thức lớn trong việc triển khai các giải pháp chống sét là nhận thức còn hạn chế của cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ chống sét và an toàn điện. Nhiều người vẫn chưa nhận thức được đầy đủ về nguy cơ tiềm ẩn của sét đánh và các biện pháp phòng ngừa cần thiết. Điều này dẫn đến việc không tuân thủ các quy định về chống sét và sử dụng các thiết bị chống sét không đảm bảo chất lượng. Cần tăng cường công tác tuyên truyền, giáo dục để nâng cao nhận thức về chống sét trong cộng đồng.

2.3. Thiếu hụt đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp về chống sét

Để triển khai và duy trì hệ thống chống sét hiệu quả, cần có đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp, có trình độ chuyên môn cao và kinh nghiệm thực tế. Tuy nhiên, hiện nay, số lượng kỹ thuật viên có đủ năng lực trong lĩnh vực này còn hạn chế. Điều này gây khó khăn cho việc thiết kế, lắp đặt và kiểm tra hệ thống chống sét. Cần tăng cường đào tạo và bồi dưỡng đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp về chống sét để đáp ứng nhu cầu thực tế.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Giải Pháp Chống Sét Tiêu Chuẩn TCVN

Luận văn sử dụng kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau để đạt được mục tiêu đề ra. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết được sử dụng để phân tích các tiêu chuẩn, quy định về chống sét, cũng như các công trình nghiên cứu khoa học liên quan. Phương pháp mô phỏng được sử dụng để xây dựng mô hình hệ thống điện và điện tử, từ đó đánh giá hiệu quả của các giải pháp chống sét. Phương pháp thực nghiệm được sử dụng để kiểm chứng kết quả mô phỏng và đánh giá tính khả thi của các giải pháp trong thực tế. Việc kết hợp các phương pháp này giúp đảm bảo tính khoa học và thực tiễn của luận văn.

3.1. Phân tích và tổng hợp tài liệu khoa học về chống sét

Luận văn tiến hành phân tích và tổng hợp các tài liệu khoa học liên quan đến chống sét, bao gồm các tiêu chuẩn, quy định, sách, báo và các công trình nghiên cứu đã được công bố. Việc này giúp nắm bắt được các kiến thức cơ bản về chống sét, cũng như các xu hướng phát triển mới trong lĩnh vực này. Đồng thời, việc phân tích các công trình nghiên cứu trước đây giúp xác định được các vấn đề còn tồn tại và các hướng nghiên cứu tiềm năng.

3.2. Mô phỏng hệ thống điện và điện tử để đánh giá hiệu quả

Sử dụng phần mềm mô phỏng chuyên dụng như MATLAB/Simulink để xây dựng mô hình hệ thống điện và điện tử cần bảo vệ. Sau đó tiến hành mô phỏng các tình huống sét đánh khác nhau và đánh giá hiệu quả của các giải pháp chống sét. Kết quả mô phỏng giúp xác định được các thông số tối ưu của hệ thống chống sét, cũng như đánh giá được khả năng bảo vệ của hệ thống trong các điều kiện khác nhau.

3.3. Thực nghiệm kiểm chứng các giải pháp chống sét trên thực tế

Tiến hành xây dựng mô hình thí nghiệm thực tế để kiểm chứng kết quả mô phỏng và đánh giá tính khả thi của các giải pháp chống sét. Các thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Kết quả thực nghiệm giúp đánh giá được hiệu quả thực tế của các giải pháp chống sét, cũng như xác định được các vấn đề cần cải thiện.

IV. Nghiên Cứu Ứng Dụng SPD Chống Sét Lan Truyền Theo TCVN

SPD (Surge Protective Device) là thiết bị bảo vệ chống xung sét lan truyền, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện và điện tử. Nghiên cứu ứng dụng SPD bao gồm việc lựa chọn loại SPD phù hợp, thiết kế hệ thống lắp đặt SPD, và đánh giá hiệu quả bảo vệ của SPD. Việc lựa chọn SPD cần dựa trên các thông số kỹ thuật của hệ thống điện và điện tử, cũng như các yếu tố môi trường và kinh tế. Thiết kế hệ thống lắp đặt SPD cần tuân thủ các tiêu chuẩn, quy định về chống sét, đảm bảo SPD được lắp đặt đúng vị trí và kết nối đúng cách. Đánh giá hiệu quả bảo vệ của SPD cần sử dụng các phương pháp kiểm tra, đo lường phù hợp.

4.1. Lựa chọn SPD phù hợp với hệ thống điện và điện tử

Việc lựa chọn SPD phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả bảo vệ. Cần xem xét các thông số kỹ thuật của hệ thống điện và điện tử, như điện áp, dòng điện, tần số, cũng như các yếu tố môi trường, như nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn. Ngoài ra, cần xem xét các yếu tố kinh tế, như chi phí mua sắm, lắp đặt và bảo trì SPD. Nên lựa chọn SPD từ các nhà sản xuất uy tín, có chứng nhận chất lượng và tuân thủ các tiêu chuẩn, quy định về chống sét.

4.2. Thiết kế hệ thống lắp đặt SPD tuân thủ tiêu chuẩn

Hệ thống lắp đặt SPD cần được thiết kế một cách cẩn thận và tuân thủ các tiêu chuẩn, quy định về chống sét. SPD cần được lắp đặt ở vị trí thích hợp, gần các thiết bị cần bảo vệ và trên đường đi của xung sét. Cần đảm bảo SPD được kết nối đúng cách với hệ thống điện và hệ thống tiếp đất. Ngoài ra, cần đảm bảo SPD được bảo vệ khỏi các tác động cơ học và môi trường.

4.3. Đánh giá hiệu quả bảo vệ của hệ thống SPD đã lắp đặt

Sau khi lắp đặt SPD, cần tiến hành đánh giá hiệu quả bảo vệ của hệ thống. Việc này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị đo lường chuyên dụng để đo điện áp và dòng điện xung sét. Kết quả đo lường giúp đánh giá được khả năng giảm xung điện áp và dòng điện của SPD, từ đó đánh giá được hiệu quả bảo vệ của hệ thống. Ngoài ra, cần thường xuyên kiểm tra và bảo trì SPD để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.

V. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Giải Pháp Chống Sét TCVN

Kết quả nghiên cứu đã đưa ra các giải pháp chống sét hiệu quả cho thiết bị điện tử, dựa trên việc tuân thủ tiêu chuẩn TCVN 9888-2013. Các giải pháp này bao gồm việc lựa chọn SPD phù hợp, thiết kế hệ thống lắp đặt SPD, và đánh giá hiệu quả bảo vệ của SPD. Các giải pháp này đã được kiểm chứng thông qua mô phỏng và thực nghiệm, cho thấy khả năng bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tác động của sét. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong thực tế để bảo vệ các thiết bị điện tử trong các công trình xây dựng, nhà ở, văn phòng, và các khu công nghiệp.

5.1. Các giải pháp chống sét hiệu quả đã được đề xuất

Dựa trên kết quả nghiên cứu, luận văn đã đề xuất các giải pháp chống sét hiệu quả cho thiết bị điện tử, bao gồm việc lựa chọn SPD phù hợp với các thông số kỹ thuật của hệ thống điện và điện tử, thiết kế hệ thống lắp đặt SPD tuân thủ các tiêu chuẩn, quy định về chống sét, và đánh giá hiệu quả bảo vệ của SPD bằng các phương pháp kiểm tra, đo lường phù hợp. Các giải pháp này đã được kiểm chứng thông qua mô phỏng và thực nghiệm.

5.2. Đánh giá hiệu quả thực tế của giải pháp chống sét

Tiến hành đánh giá hiệu quả bảo vệ của hệ thống chống sét trên thực tế thông qua các thí nghiệm kiểm chứng. Kết quả cho thấy các giải pháp đề xuất có khả năng giảm xung điện áp và dòng điện hiệu quả, bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tác động của sét. Việc này chứng minh tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp đề xuất trong việc bảo vệ thiết bị điện tử.

5.3. Khả năng ứng dụng rộng rãi trong các công trình

Các giải pháp chống sét được đề xuất có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng, nhà ở, văn phòng, và các khu công nghiệp. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn, quy định về chống sét, kết hợp với việc lựa chọn và lắp đặt SPD phù hợp, giúp bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tác động của sét, đảm bảo an toàn và tính liên tục của hoạt động.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Chống Sét Điện Tử

Luận văn đã hoàn thành việc nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888-2013, đưa ra các giải pháp hiệu quả và có tính ứng dụng cao. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng phát triển tiềm năng trong lĩnh vực này. Một trong những hướng phát triển quan trọng là nghiên cứu các vật liệu mới có khả năng chống sét tốt hơn, cũng như phát triển các thiết bị chống sét thông minh, có khả năng tự động điều chỉnh và bảo vệ hệ thống một cách tối ưu. Ngoài ra, cần tăng cường hợp tác giữa các nhà khoa học, kỹ sư và doanh nghiệp để đưa các kết quả nghiên cứu vào thực tế.

6.1. Tổng kết các kết quả nghiên cứu chính đạt được

Luận văn đã đạt được các kết quả nghiên cứu chính, bao gồm việc phân tích và tổng hợp các tiêu chuẩn, quy định về chống sét, đề xuất các giải pháp chống sét hiệu quả cho thiết bị điện tử, kiểm chứng các giải pháp thông qua mô phỏng và thực nghiệm, và đánh giá khả năng ứng dụng của các giải pháp trong thực tế. Các kết quả này đóng góp vào việc nâng cao nhận thức và năng lực trong lĩnh vực chống sét.

6.2. Các hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực chống sét

Có nhiều hướng nghiên cứu tiềm năng trong lĩnh vực chống sét, bao gồm việc nghiên cứu các vật liệu mới có khả năng chống sét tốt hơn, phát triển các thiết bị chống sét thông minh, nghiên cứu các phương pháp bảo vệ chống sét cho các hệ thống điện năng lượng tái tạo, và nghiên cứu các giải pháp chống sét cho các công trình xây dựng đặc biệt. Việc tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực này sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ và giảm thiểu rủi ro do sét gây ra.

6.3. Đề xuất các khuyến nghị để phát triển lĩnh vực chống sét

Để phát triển lĩnh vực chống sét, cần tăng cường hợp tác giữa các nhà khoa học, kỹ sư và doanh nghiệp để đưa các kết quả nghiên cứu vào thực tế. Cần tăng cường đào tạo và bồi dưỡng đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp về chống sét. Cần nâng cao nhận thức về chống sét trong cộng đồng thông qua các hoạt động tuyên truyền, giáo dục. Cần khuyến khích việc áp dụng các tiêu chuẩn, quy định về chống sét trong các công trình xây dựng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam nằm trọn trong vành đai dông sét nhiệt đới gió mùa châu Á với cường độ hoạt động dông sét diễn ra quanh năm. Theo số liệu thống kê khí tượng, trung bình mỗi năm nước ta ghi nhận khoảng 2 triệu cú sét đánh xuống mặt đất, với số ngày dông dao động từ 80 đến 100 ngày/năm tại nhiều khu vực trọng điểm. Trong các hệ thống hạ tầng hiện đại, xung sét điện từ (LEMP) lan truyền qua đường dây cấp nguồn hạ áp 220/380V là nguyên nhân chính gây ra hơn 75% các vụ sự cố hư hại, phá hủy vi mạch và làm gián đoạn vận hành các thiết bị điện tử nhạy cảm.

Vấn đề cấp bách đặt ra cho ngành kỹ thuật điện là phải có giải pháp bảo vệ toàn diện, đồng bộ từ khâu che chắn, tiếp địa cho đến việc phối hợp các thiết bị triệt xung đột biến (SPD). Xuất phát từ thực tiễn đó, luận văn thạc sĩ ngành Kỹ thuật điện của tác giả Võ Thiện Hoàng, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Quyền Huy Ánh tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, đã thực hiện đề tài nghiên cứu giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888-2013.

Mục tiêu cốt lõi của đề tài là hệ thống hóa các giải pháp bảo vệ chống xung sét điện từ (SPM) theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9888-4:2013 và các chuẩn quốc tế IEC 62305, IEEE 587; đồng thời xây dựng các mô hình số mô phỏng máy phát xung dòng tiêu chuẩn, khe hở phóng điện (SG) và biến trở oxyt kim loại (MOV) trên nền tảng phần mềm MATLAB. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống điện hạ thế của các công trình dân dụng và công nghiệp trong giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2018. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp giảm thiểu trên 80% biên độ điện áp dư tác động lên thiết bị, nâng cao tuổi thọ linh kiện điện tử và hạn chế thiệt hại kinh tế ước tính hàng trăm triệu đồng cho mỗi công trình khi xảy ra dông sét.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng lý thuyết phân vùng bảo vệ chống sét (LPZ) theo TCVN 9888-1:2013 và IEC 62305-1:2005. Không gian bảo vệ được phân cấp từ vùng bên ngoài LPZ 0 (bao gồm LPZ 0A chịu sét đánh trực tiếp và LPZ 0B chịu tác động trường từ toàn phần) đến các vùng bên trong như LPZ 1 và LPZ 2, nơi dòng xung và trường bức xạ được suy giảm dần qua từng ranh giới.

Lý thuyết suy giảm trường điện từ được xác định thông qua mô hình màn chắn không gian dạng lưới. Cường độ trường từ H1 tại một điểm bên trong LPZ 1 chịu sét đánh trực tiếp được tính toán theo công thức toán học với hệ số cấu hình kh = 0,01 kết hợp độ rộng mắt lưới wm và khoảng cách không gian dw, dr. Đối với trường hợp sét đánh gần, hệ số che chắn SF của lưới đồng hoặc nhôm đạt giá trị 20log(8,5/wm) ở tần số 1 MHz.

Bên cạnh đó, tác giả áp dụng lý thuyết phi tuyến của vật liệu gốm oxyt kim loại (ZnO) trong thiết bị MOV và cơ chế đánh thủng chất khí trong khe hở phóng điện SG. Luận văn chuẩn hóa các khái niệm chuyên ngành cốt lõi gồm: Biện pháp bảo vệ chống xung sét điện từ (SPM), Thiết bị chống sét lan truyền (SPD), Điểm đất chuẩn (ERP), cùng các cấu hình mạng liên kết đẳng thế dạng sao (SS), dạng lưới (MM) và dạng kết hợp (MS-MM).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực nghiệm tiêu chuẩn từ các tổ chức IEEE, IEC và thông số kỹ thuật thực tế của các dòng thiết bị thương mại gồm Phoenix Contact FLASHTRAB FLT-PLUS, Littelfuse MOV 275LA40A, Siemens B32K275 và B40K275. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 15 bộ thông số đặc tính V-I và dạng sóng quá độ tại các cấp biên độ dòng xung 3kA, 4kA, 5kA, 10kA và 20kA.

Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu có chủ đích (purposive sampling) dựa trên các ngưỡng làm việc thực tế tại bảng phân phối chính MB, bảng phân phối phụ SB và ổ cắm đầu ra SA của thiết bị. Phương pháp phân tích chủ đạo là mô hình hóa toán học và mô phỏng số trên phần mềm MATLAB/Simulink.

Lý do lựa chọn phương pháp này là vì môi trường MATLAB cho phép tái lập chính xác đáp ứng quá độ phi tuyến cấp micro giây của dòng xung tiêu chuẩn i(t) = I(e^(-at) - e^(-bt)) mà không gây nguy hiểm hay phá hủy các thiết bị vật lý trong phòng thí nghiệm. Timeline nghiên cứu được thực hiện liên tục và hoàn thiện trong khoảng thời gian từ tháng 02/2016 đến tháng 04/2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng và tính toán trong luận văn đã đem lại 4 phát hiện khoa học mang tính ứng dụng cao:

Thứ nhất, mô hình máy phát xung dòng 8/20µs được xây dựng trên MATLAB đáp ứng hoàn toàn các tiêu chí dạng sóng theo tiêu chuẩn IEC 62305-1:2005. Mô hình khe hở phóng điện SG hoạt động chính xác với sai số điện áp dư chỉ 3,8% khi chịu xung dòng 4kA, thấp hơn đáng kể so với giới hạn sai số cho phép 10% trong tiêu chuẩn công nghiệp.

Thứ hai, mô hình biến trở oxyt kim loại MOV hạ áp có sai số điện áp dư dao động từ 0% đến 4,1% khi kiểm chứng với các dòng xung 3kA, 5kA và 20kA trên các mẫu MOV 275LA40A và Siemens B32K275/B40K275. Sai số cực đại 4,1% khẳng định độ tin cậy vượt bậc của thuật toán mô phỏng.

Thứ ba, việc khảo sát phối hợp SPD đa tầng cho thấy hiệu quả vượt trội. Khi thử nghiệm với xung sét biên độ 20kA, mô hình phối hợp tầng 1 (SG tại ranh giới LPZ 0/1) và tầng 2 (MOV tại ranh giới LPZ 1/2) đã giảm điện áp dư từ mức trên 2500V xuống dưới 600V, triệt tiêu 76% năng lượng dư thừa so với giải pháp chỉ lắp đặt SPD một tầng riêng lẻ.

Thứ tư, nghiên cứu chứng minh kết cấu mạng liên kết tiếp địa dạng lưới mắt 5m x 5m kết hợp bố trí nối đất kiểu B giúp tăng hệ số che chắn thêm 6 dB, làm suy giảm cường độ từ trường tác động lên cáp tín hiệu bên trong tòa nhà tới 50%.

Thảo luận kết quả

Cơ chế phân tán năng lượng tối ưu đạt được là nhờ sự kết hợp hài hòa giữa phần tử cắt sét sơ cấp SG có khả năng chịu dòng xung cực đại từ 40kA đến 100kA và phần tử thứ cấp MOV có thời gian đáp ứng cực nhanh dưới 25 nano giây giúp ghim mức điện áp dư về ngưỡng an toàn. Chiều dài đường dây giữa hai tầng SPD đóng vai trò như một cuộn cảm phối hợp, tạo độ trễ pha cần thiết để kích hoạt khe phóng điện trước khi biến trở MOV bị quá tải nhiệt.

So sánh với các nghiên cứu trước đây vốn chủ yếu tập trung vào chống sét van cao áp cho trạm biến áp, kết quả của luận văn này đã giải quyết triệt để bài toán mô hình hóa chi tiết cho mạng hạ áp 220/380V. Dữ liệu nghiên cứu được trình bày trực quan thông qua các đồ thị đáp ứng thời gian dòng - áp và bảng đối chiếu điện áp dư giữa mô phỏng và tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất, cho thấy mức độ tương thích đạt trên 95,9%.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu quả chống sét cho thiết bị điện tử tại các công trình dân dụng và công nghiệp, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị then chốt:

1. Quy hoạch phân vùng bảo vệ chống sét (LPZ): Tiến hành khảo sát và phân chia nghiêm ngặt các ranh giới từ LPZ 0A đến LPZ 2 cho tất cả các phòng máy chủ và trung tâm điều khiển, lắp đặt màn chắn không gian dạng lưới thép hoặc đồng với mắt lưới không vượt quá 5m nhằm giảm 60% biên độ xung cảm ứng, hoàn thành trong vòng 6 tháng đầu triển khai dự án do chủ đầu tư và đơn vị tư vấn thiết kế phối hợp thực hiện.

2. Lắp đặt hệ thống SPD phối hợp đa tầng: Triển khai cấu hình phối hợp 2 tầng gồm thiết bị thoát sét công nghệ SG tại tủ phân phối tổng MB và thiết bị ghim áp công nghệ MOV tại các tủ phân phối nhánh SB, đặt mục tiêu duy trì điện áp dư dưới 1000V cấp cho thiết bị đầu cuối với thời gian thực hiện 3 tháng do kỹ sư cơ điện (MEP) đảm nhiệm.

3. Chuẩn hóa hệ thống tiếp đất và liên kết đẳng thế: Thi công hệ thống tiếp đất dạng mạch vòng khép kín kiểu B quanh móng công trình, sử dụng thanh liên kết đồng có tiết diện tối thiểu 50 mm2 và dây dẫn nối đất cho SPD cấp 1 có tiết diện tối thiểu 16 mm2 theo đúng TCVN 9888-3, thực hiện đo kiểm định kỳ điện trở đất dưới 10 Ohm mỗi năm một lần do các công ty thí nghiệm điện phụ trách.

4. Ứng dụng mô hình mô phỏng số vào khâu thẩm định thiết kế: Sử dụng bộ công cụ mô phỏng SG và MOV trên phần mềm MATLAB đã được kiểm chứng để đánh giá trước khả năng chịu đựng của hệ thống điện trước khi mua sắm lắp đặt thực tế, giúp tiết kiệm ít nhất 30% chi phí thử nghiệm và giảm thiểu rủi ro chọn sai thiết bị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế cơ điện (MEP) và chuyên viên tư vấn chống sét: Nắm vững phương pháp tính toán khoảng cách phối hợp năng lượng giữa các cấp SPD, lựa chọn tiết diện dây tiếp địa chuẩn xác theo TCVN 9888-4:2013 cho các dự án tòa nhà cao tầng và khu công nghiệp.

2. Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Kỹ thuật điện: Sử dụng trực tiếp các khối mô hình máy phát xung 8/20µs, mô hình SG và MOV trong MATLAB/Simulink để làm cơ sở phát triển các thuật toán mô phỏng và đề tài nghiên cứu chuyên sâu về quá độ điện từ.

3. Cán bộ kỹ thuật và quản lý vận hành hệ thống viễn thông, trung tâm dữ liệu: Ứng dụng quy trình bố trí liên kết đẳng thế cấu hình SS, MM và nối đất kiểu B để bảo vệ an toàn cho các hệ thống máy chủ, tổng đài điều khiển nhạy cảm với xung sét.

4. Doanh nghiệp sản xuất và phân phối thiết bị bảo vệ chống đột biến điện: Sử dụng các số liệu thực nghiệm và phương pháp kiểm chứng của luận văn để đánh giá chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa thông số kỹ thuật của các dòng SPD hạ áp trước khi thương mại hóa.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần phải lắp đặt phối hợp nhiều tầng SPD thay vì chỉ dùng một thiết bị cắt sét duy nhất? Một thiết bị cắt sét đơn lẻ không thể vừa chịu được dòng sét cực lớn vừa giữ mức điện áp dư đủ thấp cho vi mạch điện tử. Phối hợp tầng sơ cấp SG chịu dòng xả lớn và tầng thứ cấp MOV ghim điện áp thấp sẽ triệt tiêu tới 76% năng lượng xung, bảo vệ toàn diện hệ thống.

2. Sai số của các mô hình SPD xây dựng trong MATLAB có đảm bảo độ tin cậy thực tế không? Mô hình khe phóng điện SG có sai số 3,8% và mô hình biến trở MOV có sai số từ 0% đến 4,1% khi so sánh với tài liệu kỹ thuật của Phoenix Contact và Siemens. Các mức sai số này đều thấp hơn nhiều so với ngưỡng sai số cho phép 10% của tiêu chuẩn IEC 62305.

3. Điểm khác biệt quan trọng giữa hệ thống tiếp đất kiểu A và kiểu B trong TCVN 9888 là gì? Kiểu A sử dụng các cọc tiếp đất đơn lẻ hoặc thanh ngang độc lập, trong khi kiểu B sử dụng điện cực vòng khép kín xung quanh công trình hoặc mạng lưới trong bê tông móng. Kiểu B được khuyến cáo bắt buộc cho công trình có thiết bị điện tử nhờ khả năng san bằng điện thế ưu việt.

4. Khi nào nên áp dụng cấu hình liên kết đẳng thế dạng lưới (MM) thay cho dạng sao (SS)? Cấu hình dạng sao SS thích hợp cho hệ thống thiết bị tập trung trong không gian hẹp với các đường dây đi vào cùng một điểm. Cấu hình dạng lưới MM được áp dụng cho các hệ thống phức tạp, trải rộng trong toàn bộ tòa nhà có nhiều đường cáp đi vào tại nhiều vị trí khác nhau.

5. Luận văn có cung cấp giải pháp bảo vệ cho đường truyền tín hiệu dữ liệu không? Luận văn tập trung sâu vào hệ thống cấp nguồn hạ áp nhưng đã xây dựng đầy đủ khung lý thuyết che chắn cáp tín hiệu và quy định tiết diện dây tiếp địa tối thiểu 1 mm2 cho SPD viễn thông theo TCVN 9888-4, tạo tiền đề mở rộng bảo vệ cho toàn bộ hệ thống thông tin.

Kết luận

Công trình nghiên cứu của tác giả Võ Thiện Hoàng mang lại những đóng góp khoa học và giá trị ứng dụng thực tiễn nổi bật cho lĩnh vực bảo vệ chống sét tại Việt Nam:

• Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận và hướng dẫn thiết kế các biện pháp bảo vệ chống xung sét điện từ (SPM) theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9888-4:2013 và các chuẩn quốc tế liên quan.
• Xây dựng thành công mô hình máy phát xung dòng 8/20µs trên MATLAB/Simulink đáp ứng nghiêm ngặt các chỉ tiêu kỹ thuật của IEC 62305-1:2005.
• Phát triển bộ mô hình số mô phỏng khe phóng điện SG và biến trở oxyt kim loại MOV với độ chính xác cao, sai số thực nghiệm được kiểm soát chặt chẽ dưới 4,1%.
• Đánh giá định lượng hiệu quả bảo vệ vượt trội của giải pháp phối hợp SPD đa tầng, giúp triệt tiêu trên 76% năng lượng dư do xung sét lan truyền gây ra trên mạng hạ áp 220/380V.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật khả thi về tiếp đất kiểu B và mạng liên kết mắt lưới 5m giúp nâng cao độ an toàn vận hành cho toàn bộ thiết bị điện tử trong công trình.

Đóng góp chính của luận văn là cung cấp một bộ công cụ mô phỏng số trực quan, tin cậy và có khả năng ứng dụng ngay vào quy trình tư vấn, thiết kế và thẩm định hệ thống chống sét. Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2026 trở đi, hướng nghiên cứu phát triển cần mở rộng mô phỏng đối với dạng xung dòng 10/350µs của sét đánh trực tiếp và ứng dụng cho các trạm năng lượng tái tạo. Các kỹ sư và nhà quản lý công trình cần nhanh chóng áp dụng các giải pháp tiêu chuẩn này nhằm bảo vệ an toàn tối đa cho hệ thống điện tử hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa, khí hậu Việt Nam rất thuận lợi cho việc phát sinh, phát triển của dông sét. Số ngày có dông ở Việt Nam thuộc loại khá lớn, khả năng xuất hiện hầu như quanh năm ở các vùng, song thời kỳ tập trung nhất là vào mùa mưa với cường độ hoạt động rất mạnh. Thực tế sét đã gây nhiều tác hại đến đời sống con người, gây hư hỏng thiết bị, công trình. Trong mạng phân phối điện, quá điện áp do sét lan truyền trên đường cấp nguồn là nguyên nhân chủ yếu gây ra các sự cố và làm hư hỏng các thiết bị điện và đặc biệt là các thiết bị điện tử trong công trình.

Ở các vùng lãnh thổ với điều kiện khí hậu, thời tiết và địa hình khác nhau thì đặc điểm về hoạt động dông sét khác nhau. Mặc khác, điều kiện trang bị kỹ thuật khác nhau thì mức độ thiệt hại do sét gây ra cũng khác nhau. Vì vậy, ngoài việc tiếp nhận các kết quả nghiên cứu của thế giới, mỗi nước cần phải tự tiến hành điều tra, nghiên cứu về đặc tính hoạt động dông sét và các thông số phóng điện sét trên lãnh thổ của mình để từ đó đề ra những biện pháp phòng, chống sét thích hợp, hiệu quả. Vì vậy, việc đề ra giải pháp chống sét cho thiết bị điện tử theo tiêu chuẩn TCVN 9888:2013 là cần thiết.

Luận văn này đi sâu nghiên cứu các biện pháp bảo vệ hệ thống điện và điện tử chống xung sét điện từ theo TCVN 9888:2013, xây dựng mô hình máy phát xung tiêu chuẩn, mô hình thiết bị triệt xung theo công nghệ MOV, đánh giá hiệu quả bảo vệ ứng với các kiểu phối hợp SPD khác nhau. Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ cung cấp công cụ mô phỏng hữu ích cho các nhà nghiên cứu, các NCS, các học viên cao học trong việc nghiên cứu các đáp ứng của thiết bị triệt xung sét SPD, dưới tác động của xung sét lan truyền trên đường nguồn hạ 1 áp.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1 Nghiên cứu ngoài nước [1-11]:  Tiêu chuẩn IEC 62305-4, bảo vệ chống sét cho thiết bị điện-điện tử bên trong tòa nhà.  Tiêu chuẩn ANSI/IEEE Std.41–199, hướng dẫn về thiết bị chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp.  Tiêu chuẩn IEEE W.11, mô hình chống sét van dạng MOV.

 Các nghiên cứu và mô hình chống sét van dạng MOV, mô hình máy pháy xung tiêu chuẩn. Các nghiên cứu nói trên tập trung vào việc xây dựng mô hình chống sét van dạng MOV cao áp, chưa đi sâu vào việc xây dựng mô hình SPD dạng SG, dạng MOV hạ áp, cũng như khảo sát hiệu quả bảo vệ với các kiểu phối hợp SPD khác nhau.2 Nghiên cứu trong nước [12-17]:  Các nghiên cứu về các kiểu phối hợp SPD bảo vệ xung quá độ do sét nhưng chưa đầy đủ và mang tính hệ thống;  Các nghiên cứu về xây dựng mô hình SPD dạng MOV trong môi trường Matlab nhưng chưa đề cập đến cấu trúc bảo vệ đa tầng;  Nghiên cứu đến thiết kế lắp đặt các biện pháp bảo vệ chống xung sét điện từ (LEMP) thì chưa được quan tâm một cách đầy đủ ở Việt Nam.3 Mục tiêu nghiên cứu  Nghiên cứu hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ: che chắn từ và cách thức đi dây, hệ thống tiếp đất và bao bọc.  Nghiên cứu các kiểu phối hợp SPD bảo vệ xung quá độ do sét lan truyền trên đường nguồn.  Xây dựng mô hình SG, và MOV trong Matlab.

2  Đánh giá hiệu quả bảo vệ chống xung sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp của các kiểu phối hợp SPD.4 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài  Nghiên cứu tiêu chuẩn TCVN 9888:2013;  Nghiên cứu các biện pháp bảo vệ thiết bị điện - điện tử bên trong tòa nhà chống hư hỏng do tác hại của xung sét.5 Phương pháp nghiên cứu  Tham khảo tài liệu và ý kiến của chuyên gia;  Phương pháp phân tích, tổng hợp;  Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng. Điểm mới của luận văn  Đề xuất biện pháp bảo vệ chống xung sét điện từ cho thiết bị điện-điện tử bên trong tòa nhà theo khuyến cáo của TCVN 9888:2013;  Xây dựng mô hình SPD có giao diện thân thiện, dễ sử dụng và độ chính xác đạt yêu cầu;  Đánh giá hiệu quả bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp với các kiểu phối hợp SPD khác nhau. Giá trị thực tiễn của luận văn  Cung cấp các mô hình SPD phục vụ công tác nghiên cứu hiệu quả bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn hạ áp;  Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo khi nghiên cứu các biện pháp bảo vệ chống xung sét điện từ cho các thiết bị điện, thiết bị điện tử bên trong tòa nhà và hiệu quả bảo vệ chống sét lan truyền trên đường nguồn với các kiểu phối hợp SPD khác nhau. 3 CHƯƠNG 2 BIỆN PHÁP BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHỐNG XUNG SÉT ĐIỆN TỪ (LEMP) 2.

Giới thiệu tiêu chuẩn TCVN 9888-4:2013 Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin cho việc thiết kế, lắp đặt, kiểm tra, bảo trì và thử nghiệm biện pháp bảo vệ hệ thống (SPM) điện và điện tử để giảm rủi ro hỏng vĩnh viễn do xung sét điện từ (LEMP) trong các kết cấu. Tiêu chuẩn này không bao gồm việc bảo vệ chống can nhiễu điện từ do sét có thể làm cho các hệ thống bên trong hoạt động sai. Tuy nhiên, tiêu chuẩn có thể áp dụng để đánh giá các loại nhiễu này. Các biện pháp bảo vệ chống can nhiễu điện từ được cho trong TCVN 7447-4-44 (IEC 60364-4-44) và trong bộ tiêu chuẩn IEC 61000.

Tiêu chuẩn này cung cấp các hướng dẫn cho việc hợp tác giữa người thiết kế hệ thống điện và điện tử và người thiết kế các biện pháp bảo vệ để đạt được hiệu quả bảo vệ tối ưu. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các thiết kế chi tiết của bản thân các hệ thống điện và điện tử. Hệ thống bảo vệ chống xung sét điện từ Các thiết bị điện và điện tử dễ bị hư hại bởi xung sét điện từ (LEMP). Vì vậy, cần phải sử dụng SPM để tránh các hư hại cho các hệ thống bên trong.

Thiết kế của SPM phải được thực hiện bởi các chuyên gia về bảo vệ chống sét và bảo vệ chống đột biến, những người có vốn kiến thức rộng lớn về tương thích điện từ (EMC) và thực tiễn lắp đặt. Bảo vệ chống LEMP dựa trên khái niệm về vùng bảo vệ chống sét (LPZ): vùng chứa các hệ thống cần được bảo vệ phải sẽ được chia thành các LPZ. Về lý thuyết, các vùng này được chia theo không gian (hoặc theo các hệ thống bên trong) trong đó sự 4 khắc nghiệt của LEMP phù hợp với ngưỡng chịu đựng của các hệ thống bên trong được bao trong đó (Hình 2. Các vùng nối tiếp nhau được đặc trưng bởi các thay đổi đáng kể về khắc nghiệt của LEMP.

Biên của một LPZ được xác định bởi các biện pháp bảo vệ được sử dụng (Hình 2.1 Nguyên tắc chung của việc phân chia thành các LPZ khác nhau  Liên kết các dịch vụ đi vào kết cấu một cách trực tiếp hoặc thông qua SPD thích hợp.  Chú thích: Đây là một ví dụ về phân chia kết cấu thành các LPZ bên trong. Tất cả các dịch vụ bằng kim loại đi vào kết cấu đều được liên kết ở biên của LPZ 1 thông qua các thanh liên kết. Thêm vào đó, các dịch vụ dẫn đi vào LPZ 2 (ví dụ phòng máy tính) được liên kết ở biên của LPZ 2 thông qua các thanh liên kết.

SPM sử dụng màn chắn không gian và hệ thống SPD phối hợp – Thiết bị được bảo vệ tốt chống các đột biến dẫn ( U2<< U0 và I2<< I0) và chống trường từ bức xạ ( H2<< H0 ). SPM sử dụng màn chắn không gian của LPZ 1 và bảo vệ SPD ở lối vào của LPZ 1 – Thiết bị được bảo vệ chống các đột biến dẫn ( U1< U0 và I1< I0) và chống trường từ bức xạ ( H1< H0 ) 6 2. SPM sử dụng màn chắn đường dây bên trong và bảo vệ SPD ở lối vào của LPZ 1 – Thiết bị được bảo vệ chống các đột biến dẫn ( U2< U0 và I2< I0) và chống các trường từ bức xạ ( H2< H0 ). SPM chỉ sử dụng hệ thống SPD phối hợp – Thiết bị được bảo vệ chống các đột biến dẫn ( U2<< U0 và I1<< I0) nhưng không chống trường từ bức xạ H0 Chú dẫn: ranh giới được bảo vệ ranh giới không được bảo vệ Chú thích 1: Các SPD có thể được đặt tại các điểm sau:  Tại đường biên của LPZ 1 (ví dụ ở bảng phân phối chính MB);  Tại đường biên của LPZ 2 (ví dụ ở bảng phân phối phụ SB);  Tại thiết bị hoặc gần thiết bị (ví dụ ở ổ cắm điện đầu ra SA).

Chú thích 2: Đối với các quy định chi tiết về lắp đặt, xem thêm TCVN 7447-5-53 (IEC 60364-5-53). 2 Ví dụ về các SPM (các biện pháp bảo vệ chống LEMP) có thể có 7 2. Thiết kế SPM SPM có thể được thiết kế để bảo vệ thiết bị chống lại các đột biến và trường điện từ.2 chỉ ra một vài ví dụ về SPM sử dụng các biện pháp bảo vệ như LPS, các màn chắn từ và các hệ thống SPD phối hợp.  SPM sử dụng các màn chắn không gian và hệ thống SPD phối hợp sẽ bảo vệ chống lại trường từ bức xạ và các đột biến dẫn (Hình 2.

Các màn chắn không gian theo lớp và SPD phối hợp có thể giảm trường từ và các đột biến xuống mức đe dọa thấp hơn.  SPM sử dụng màn chắn không gian của LPZ 1 và SPD ở đầu vào của LPZ 1 có thể bảo vệ thiết bị chống lại trường từ bức xạ và chống lại các đột biến dẫn (Hình 2. Chú thích 1: Bảo vệ sẽ là không đủ nếu trường từ giữ ở mức quá cao (do hiệu quả che chắn của LPZ 1 thấp), hoặc nếu biên độ của đột biến giữ ở mức quá cao (do mức bảo vệ điện áp cao của SPD và do các tác động cảm ứng lên dây ở phía sau SPD).  SPM sử dụng các đường dây che chắn kết hợp với các vỏ bọc che chắn của thiết bị sẽ bảo vệ chống lại trường từ bức xạ.

SPD ở đầu vào của LPZ 1 sẽ bảo vệ chống lại các đột biến dẫn (Hình 2.