Hiện nay, Nhóc thấy có rất nhiều anh chị quan tâm đến vấn đề mất pha. Nhất là tại các cơ sở sử dụng điện ba pha
có kết hợp với tải một pha.
Do đó, Nhóc mở topic này để chúng ta cùng thảo luận:
1/.
2/.
3/.
4/. Mất pha là gì? nguyên nhân gây mất pha. Cách đề phòng.
Tác hại của mất pha: đối với tải 3 pha cân bằng, với tải một pha, với động cơ ba pha đang ngừng và đang chạy.
Các phương pháp bảo vệ mất pha đối với hệ thống điện, với tải, và đặc biệt là đối
với tải động cơ.
Sơ đồ khối một hệ thống bảo vệ mất pha từ đơn giản đến phức tạp. Nhóc sẽ trình bày những gì Nhóc thu thập được trong thời gian qua. Mời các anh chị đóng góp thêm kinh nghiệm và
kiến thức. Những câu hỏi ngoài luồng, Nhóc xin được phép chuyển đi chỗ khác, hoặc xóa bỏ. Theo như định nghĩa sơ bộ của đa số nhiều người thì mất pha là... dây pha bị đứt, và điện áp pha đó về 0V.
Thực ra vấn đề mất pha nó phức tạp hơn thế nhiều.
Điện ba pha được định nghĩa là điện
có ít nhất 3 dây. Điện áp dây giữa mỗi 2 dây luôn bằng nhau và lệch nhau 120
º.
Đối với điện 3 pha 4 dây thì có thêm dây trung tính, và người ta còn có thêm khái niệm là điện áp pha, tức điện áp
giữa 1 pha và dây trung tính. Điện áp pha của 3 pha cũng bằng nhau và cũng lệch nhau 120 º. Như vậy hệ thống điện 3 pha nào mà điều kiện về trị số và về góc pha không thỏa điều kiện trên thì được xem là
mất pha.
Các tình trạng mất pha, không nhất thiết điện áp pha đó giảm về 0. Có
thể nó chỉ giảm về 1 trị số nào đó, thấp hơn
trị số định mức, nhưng quan trọng là góc pha của nó đã bị biến đổi.
Khi góc pha bị biến đổi, thì dù có còn điện áp, nhưng nó không thể tạo từ trường quay, và như thế không thể khởi
động được động cơ ba pha. Đây là điều rất quan trọng.
Bài sau Nhóc sẽ phân tích tại sao có những trường hợp mất pha mà điện áp không giảm xuống 0. Mất pha tại đầu cực máy phát điện:
Nếu máy phát điện cung cấp điện trực tiếp cho tải, tình trạng sẽ
giống như mất pha tại cuộn thứ cấp của máy biến
áp, hay mất pha trên thanh cái.
Đối với điện hạ thế, hầu hết là mạng 3 pha 4 dây, trung tính nối đất trực tiếp. Nếu một trong 3 pha có hở mạch, sẽ
gây nên mất pha. Ta có các trường hợp sau:
Nếu hệ thống đang không tải: Điện áp đo được trên pha còn lại so với dây trung tính sẽ = 0. (giả sử mất pha B). UBN = 0.
Điện áp giữa pha bị chạm đất so với 2 pha còn lại :
UAB = UBC = 1/√‾ 3 UAC.
Thí dụ: UAB = 220V, UBC = 220V, UAC
=380V. Nếu hệ thống mang tải 3 pha 4 dây, nghĩa là trung tính tải được nối với trung tính nguồn: tình trạng cũng tương
tự như khi không tải.
Nếu hệ thống mang tải 3 pha 3 dây cân bằng, nghĩa là tải tam giác, hoặc tải nối sao, nhưng trung tính tải
không nối với trung tính nguồn, và tải không có sức phản điện động, : Điện thế của pha B không còn là điện thế
trung tính nữa, mà là điểm giữa của pha A và C.
Khi đó: UBN = 1/2 U pha.
UAB = UBC = 1/2 UAC.
UAB và UBC trùng pha
nhau, và cùng ngược pha với UBC. Nếu hệ thống mang tải 3 pha, 3 dây không cân bằng: Pha B sẽ không còn nằm giữa hai pha AC nữa, mà sẽ
lệch về 1 trong hai phía. Nhưng góc điện áp vẫn như cũ. Nếu hệ thống gồm cả tải 3 pha 3 dây và 3 pha 4 dây: tùy theo sự phân bố tải, mà điện áp pha B sẽ nằm ở một
vị trí nào đó trong phạm vi tam giác ANC. Nếu trường hợp tải là một động cơ đang chạy: hiện tượng sẽ rất phức tạp. Nhóc sẽ có riêng một bài viết về tình trạng này. Khi
mất pha, một số động cơ sẽ có biến động về dòng, nhưng một số khác thì không.
Giả sử như anh có 2 động cơ cùng chay trên 1 nguồn.
Khi mất 1 pha, điện áp của pha đó sẽ không bị mất, do cảm ứng của cuộn dây stator của Motor thông qua phản ứng
phần ứng. Điện áp này chỉ bị giảm đi, và sai biệt về góc lệch thôi. (Vì vậy các rơ le điện áp sẽ pó tay không phát
hiện được).
Động cơ lớn vẫn tiếp tục quay, với từ trường đập mạch của 2 pha còn lại. Riêng pha bị mất, thì nó đóng vai trò
máy
phát để phát ra điện áp trên, đồng thời cấp điện cho động cơ nhỏ hơn.
Như vậy khi đó, động cơ lớn sẽ bị biến động dòng rất nhiều, trong khi động cơ nhỏ sẽ biến động ít hơn. Nếu chênh lệch công suất giữa 2 đc nhiều, thì động cơ nhỏ bị biến động dòng rất ít.
Vì vậy, để bảo vệ mất pha cho động cơ là một điều phức tạp. Đối với các động cơ hạ thế rẻ tiền, chỉ cần dùng rơ le
quá tải (over load) là được. Nhưng với những động cơ công suất lớn, điện áp cao thì bảo vệ sẽ phức tạp
hơn. Người
ta thường kết hợp nhiều bảo vệ với nhau, trong đó có bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch để bảo vệ mất pha. Trường hợp tải của lưới là động cơ 3 pha:
Khi động cơ đang dừng:
Khi bị mất pha, điện áp giữa các pha không bằng nhau và không còn lệch nhau đúng 120 º nữa, mặc dù vẫn có điện
áp đủ 3 dây. Vì thế khi đưa vào một động cơ đang ngừng, nó sẽ không tạo được từ trường quay, mà chỉ tạo được từ
trường đập mạch,. Vì thế động cơ sẽ không khởi động được. Dòng điện khởi động
sẽ tăng cao trong hai pha không bị
mất. Dòng điện trong pha bị mất =0.
Khi động cơ đang quay:
Khi động cơ đang quay mà bị mất pha, điện áp tại pha bị mất không hoàn toàn nằm ở điểm tính toán lúc không tải
nữa. Do rotor có dòng điện ngắn mạch, nên nó vẫn là từ trường quay. Từ trường rotor này sẽ cảm ứng ngược lại
rotor thành phản ứng phần ứng. Phản ứng phần ứng này sẽ tạo ra sức điện động trên pha bị mất. Vì thế điện áp sẽ
gần bằng với điện áp 3 pha đầy đủ. (khoảng 60%) và góc
vẫn gần bằng góc nguyên thủy của nó.
Tuy nhiên dòng điện trong pha bị mất vẫn bằng 0. Do có tải nên tốc độ rotor hơi bị chậm lại, công suất điện chỉ còn
trên 2 pha, nên dòng mỗi pha tăng ít nhất là 1,5 lần. Khi có 2 hoặc nhiều động cơ đang quay:
Khi đó, động cơ nào lớn nhất, mang tải nặng nhất sẽ có hiện tượng như trên. Tuy nhiên, pha bị mất bây giờ sẽ đóng
vai trò phát điện cho các động co nhỏ hơn.
Như vậy, với động cơ lớn, hai pha sẽ tác dụng như một động cơ hoạt động ở
chế độ quá tải. Pha bị mất sẽ tác dụng
như máy phát không đồng bộ, cấp điện cho các động cơ nhỏ. hai pha kia ngoài việc cung cấp tải của chính nó, còn
phải gánh thêm phần tải cho pha bị mất qua các động cơ khác. Vì thế mức độ quá dòng còn tăng cao hơn khi hoạt
động đơn lẻ.
Nếu số động cơ lớn hơn 2, thì sẽ có một số động cơ công suất lớn đóng vai trò vừa là động cơ, vừa là máy phát, và
một số động cơ khác, công suất nhỏ, hoạt động gần như bình thường. Nguyên văn bởi cu
coi
chào cô nhóc cho minh hỏi tý nhé trước đây minh có bảo vệ mất fa cho 1 đc
khoảng 7.5kw khi đc chạy co tải thì mạch bv đc nhưng khi k tải hoạc tải nhẹ thi lại
k bv đc (bv bàng roler voi contactor thoi)đc cơ vẫn chạy minh dã láp thêm điên trở
và tụ ma vẫn k khác fuc đc có cách nào giúp với
Đúng ngay chuyên ngành của em. Thế này bác nhé, có thể phân mất pha thành 2 dạng, mất pha điên áp và mất
pha về dòng.
+ Mất pha về áp : khi điện áp 1 trong các pha = 0 hoặc chênh lệch
quá 30% .
+ Mất pha về dòng : khi dòng điện trong 1 pha =0 hoặc chênh lệch quá giá trị cài đặt.
do sự khác nhau kể trên nên thiết bị bảo vệ mất pha cũng có 2 loại. Loại bảo vệ theo tín hiệu áp và bảo vệ theo tín
hiệu dòng.
+ Bảo vệ theo tín hiệu áp chỉ quan tâm đến điện áp không cần dòng.
+ Bảo vệ theo dòng : chỉ khi phát sinh dòng điện thì mới bảo vệ.
Điều này có nghĩa là : ngay khi cấp nguồn cho bộ bảo vệ mất pha theo áp như : PMR, EVR nếu nguồn bị mất pha
relay sẽ bảo vệ.
Còn với bảo vệ theo dòng thì khi khởi động tải và tải phải phát sinh dòng đủ lớn thì nó mới phát hiện mất pha.
Theo như bác đang bảo vệ động cơ 7.5HP bác đơn giản nhất dùng con EOCR-SS-30N để bảo vệ động cơ với 3 chức
năng quá tải, mất pha, kẹt rotor và đầu nguồn bác phải dùng 1 con EVR-PD hay PMR để bảo vệ mất pha theo áp. Xong là ok. Bác cho em xin cái HP em lên làm việc trực tiếp với bác. Đảm bảo động cơ của bác an toàn trong mọi
tình huống và giá rẻ không ngờ. sản phẩm
của Schneider Electric. Bảo vệ cho hệ thống khi bị mất pha:
Ở đây, hệ thống chúng ta muốn nói đến chỉ là một hệ thống nhỏ, hệ thống mini, gói gọn trong phạm vi cấp nguồn
cho tải mà chúng ta đang quan tâm.
Như chúng ta đã phân tích ở trên, nếu hệ thống bị mất pha, tùy trường hợp mà điện áp của pha bị mất, hoặcđiện áp
giữa pha bị mất và các pha có liên quan sẽ bị thay đổi. Thông thường các điện áp này sẽ bị sụt giảm so với điện áp
định mức. Tuy nhiên, khác với suy nghĩ của rất
nhiều người cho rằng nó có thể sụt giảm xuống 0, thực ra sự sụt
giảm không nhiều đến thế.
Một số trường hợp cá biệt, sự sụt giảm gần như không đủ để các rơ le điện áp thông thường tác động. Vì thế, cách
bảo vệ dựa trên điện áp cần quan tâm đến các lưu ý sau:
1/.Trong tất cả các trường hợp, gần như sẽ có ít nhất 1 điện áp dây thấp đến dưới 86,6% điện áp định mức (√‾3/2).
2/. Người ta ít quan tâm đến điện áp pha, vì có nhiều trường hợp điện áp pha vẫn còn đủ cao. Hơn nữa trong
rất
nhiều hệ thống không sử dụng trung tính, sẽ không đo được điện áp pha.
Đơn giản nhất, người ta sẽ lắp 2 rơ le điện áp thấp (rơ le 27) vào 2 điện áp dây. Khi đó mất bất kỳ pha nào, sẽ có ít
nhất 1 trong 2 điện áp dây đó sẽ giảm xuống thấp hơn 0,866 U định mức. Rơ le thấp áp này chỉ nên chỉnh định ở
điện áp khoảng 85% điện áp định mức thơi, vì nếu chỉnh định thấp hơn, nó sẽ không phát hiện được tình trạng mất
pha.
Các rơ le trên phải có thời gian trễ đủ lớn. Đặc tuyến thời
gian nên là đặc tuyến phụ thuộc.
Tuy nhiên, cách lắp 2 rơ le thấp áp như trên vẫn có một số nhược điểm: không phân biệt được thấp áp do mất pha,
hay thấp áp do điện áp lưới bị suy giảm.
Để bảo đảm hơn cho việc phân biệt các tín hiệu sự cố, người ta không sử dụng rơ le thấp áp, mà ngườ ta sẽ kết hợp
một rơ le thấp áp với một lơ le thứ tự pha.
Khi có mất mất pha, sẽ gây nên mất cân bằng về điện áp, và thường sẽ sinh ra điện áp thứ tự nghịch. Như vậy một
rơ le kết hợp giữa thấp áp
và thứ tự pha sẽ chắc chắn phát hiện ra tình trạng mất pha này.
Một điều rất quan trọng cần lưu ý, là biện pháp bảo vệ mất pha bằng phương pháp giám sát điện áp chỉ phát hiện
được khi hệ thống đang không tải, hoặc mang tải nhỏ, hoặc tải không có sức phản điện động. Nó có lợi thế rất cao,
là ngăn ngừa không cho các động cơ khởi động trong điều kiện mất pha.
Thường thường, người ta dùng lơ le này để tạo ra 1 trong những điều kiện cho phép khởi động động cơ quan trong và công suất
lớn./
Ngược lại, nếu hệ thống đang mang tải có sức phản điện động lớn, như đã phân tích từ mấy bài trước, điện áp của
pha bị mất sẽ không suy giảm quá lớn như ta tưởng, vì thế các bảo vệ dựa trên nguyên tắc đo áp sẽ không phát
hiện được.
Như vậy, đối với trường hợp mất pha khi các thiết bị đang mang tải, chúng ta sẽ phải dùng đến một phương pháp
bảo vệ khác: phương pháp dựa trên dòng tải. Bảo vệ mất pha dựa trên dòng tải:
Kiểu bảo vệ này để bảo vệ cho tải, và chủ yếu là
tải động cơ.
Như chúng ta đã phân tích từ bài viết trước, khi động cơ đang vận hành mà bị mất pha, thì do sức thản điện động
của phản ứng phần ứng, điện thế tại pha bị mất sẽ sụt giảm không nhiều lắm. Như vậy có thể một số trường hợp,
các rơ le bảo vệ dữa trên điện áp sẽ không tác động được. Tuy nhiên dòng điện trong các pha lại không cân xứng với nhau. Dòng trên pha bị mất sẽ =0, trong khi dòng hai pha
còn lại tăng vọt lên cao. Do đó, để bảo vệ mất pha trong trường hợp này,
biện pháp đo dòng sẽ bảo đảm tin cậy
hơn.
Thiết bị bảo vệ mất pha đơn giản và hiệu quả nhất, lại chính là cái rơ le nhiệt trong khởi động từ, mà chúng ta ít khi
nghĩ đến.
Với các khởi động từ ngày xưa, người ta thường chế tạo có rơ le nhiệt đơn, mỗi động cơ 2 rơ le, bảo vệ cho 2 pha
bìa. Với loại này, việc bảo vệ của nó chủ yếu là do sự quá dòng trên hai pha còn lại.
Thông thường với 1 động cơ, dòng điện chỉnh định cho rơ le nhiệt từ 115 đến 130% dòng định mức. Khi bị mất
pha,
dòng điện tăng vọt lên trên 150% dòng làm việc. Nếu dòng làm việc gần với dòng định mức (động cơ làm việc đầy
tải) thì khi bị mất pha, dòng điện đã đủ để rơ le nhiệt tác động. Thường với trị số đó, rơ le sẽ tác động trong khoảng
5 đến 8 phút.
Với các khởi động từ ngày nay, các rơ le nhiệt được chế tạo tích hợp 3 pha. Giữa 3 pha có 2 thanh bakelite liên kết
với nhau để truyền sự biến dạng do nhiệt đến tiếp điểm. Với kết cấu truyền động như trên, nếu dòng cả 3 pha tăng
quá
130% trị só định mức của động cơ, rơ le sẽ tác động.
Tuy nhiên, nếu dòng chưa đến định mức, nhưng sai lệch giữa 2 trong 3 pha lên đến 30%, cũng đã đủ cho rơ le tác
động. Vì thế rơ le này bảo vệ mất pha rất hiệu quả. Điố với những động cơ đắt tiền, những động cơ cao thế, biện pháp bảo vệ bằng rơ le nhiệt sẽ không đạt được sự an
tâm hoàn toàn cho hệ thống.
Khi đó, người ta phải dùng đến các rơ le bảo vệ thuộc loại tin cậy hơn.
Sau này, với kỹ thuật điện tử và kỹ thuật số đã
cho phép người ta tích hợp rất nhiều chức năng bảo vệ vào cùng một
rơ le. Trong đó, có rơ le bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch là chức năng bảo vệ mất pha rất hiệu quả.
Một hệ thống 3 pha luôn có thể được phân tích thành 3 thành phần:
Thành phần thứ tự thuận, thành phần thứ tự không và thành phần thứ tự nghịch.
Đối với tải 3 pha đối xứng, thành phần thứ tự thuận chiếm 100%, thành phần thứ tự không và thứ tự nghịch chiếm
0%.
Khi có mất cân bằng 3 pha, nếu tải đó có sử dụng dây trung
tính thì sẽ xuất hiện dòng thứ tự không, tức dòng tổng
vec tơ 3 pha. Dòng này sẽ đi vào dây trung tính. Nhưng nếu tải của chúng ta nối tam giác, hoặc nối sao nhưng
không sử dụng dây trung tính, thì tổng dòng 3 pha sẽ vẫn bằng 0. Thành phần thứ tự không sẽ vẫn =0.
Thành phần thứ tự nghịch thì khác. Dù nối sao hay tam giác, dù có sử dụng dây trung tính hay không thì khi mất
cân bằng 3 pha, luôn xuất hiện thành phần này. Tùy theo độ mất cân bằng lớn hay nhỏ, tùy theo góc lệch giữa
3
pha khác với 120 º nhiều hay ít, mà thành phần này sẽ chiếm tỷ lệ cao hay thấp.
Các rơ le đa chức năng bảo vệ động cơ sẽ dùng một bộ lọc thứ tự nghịch để tách riêng thành phần này ra, và đưa
vào bộ bảo vệ dòng cực đại. Chức năng này gọi là bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch, ký hiệu I2>> hoặc F46. Chức
năng này bảo vệ mất pha cho động cơ rất tin cậy và chính xác. Bảo vệ mất pha dựa trên dòng tải:
Kiểu bảo vệ này để bảo vệ cho tải, và chủ yếu là tải động cơ.
Như chúng
ta đã phân tích từ bài viết trước, khi động cơ đang vận hành mà bị mất pha, thì do sức thản điện động
của phản ứng phần ứng, điện thế tại pha bị mất sẽ sụt giảm không nhiều lắm. Như vậy có thể một số trường hợp,
các rơ le bảo vệ dữa trên điện áp sẽ không tác động được.
Tuy nhiên dòng điện trong các pha lại không cân xứng với nhau. Dòng trên pha bị mất sẽ =0, trong khi dòng hai
pha còn lại tăng vọt lên cao. Do đó, để bảo vệ mất pha trong trường hợp này, biện pháp đo dòng sẽ bảo đảm
tin cậy
hơn.
Thiết bị bảo vệ mất pha đơn giản và hiệu quả nhất, lại chính là cái rơ le nhiệt trong khởi động từ, mà chúng ta ít khi
nghĩ đến. Với các khởi động từ ngày xưa, người ta thường chế tạo có rơ le nhiệt đơn, mỗi động cơ 2 rơ le, bảo vệ cho 2 pha
bìa. Với loại này, việc bảo vệ của nó chủ yếu là do sự quá dòng trên hai pha còn lại.
Thông thường với 1 động cơ, dòng điện chỉnh định cho rơ le nhiệt từ 115 đến 130% dòng định mức. Khi bị mất pha,
dòng điện tăng vọt lên
trên 150% dòng làm việc. Nếu dòng làm việc gần với dòng định mức (động cơ làm việc đầy
tải) thì khi bị mất pha, dòng điện đã đủ để rơ le nhiệt tác động. Thường với trị số đó, rơ le sẽ tác động trong khoảng
5 đến 8 phút.
Với các khởi động từ ngày nay, các rơ le nhiệt được chế tạo tích hợp 3 pha. Giữa 3 pha có 2 thanh bakelite liên kết
với nhau để truyền sự biến dạng do nhiệt đến tiếp điểm. Với kết cấu truyền động như trên, nếu dòng cả 3 pha tăng
quá 130% trị só định mức của động
cơ, rơ le sẽ tác động.
Tuy nhiên, nếu dòng chưa đến định mức, nhưng sai lệch giữa 2 trong 3 pha lên đến 30%, cũng đã đủ cho rơ le tác
động. Vì thế rơ le này bảo vệ mất pha rất hiệu quả. |
