Một số hiểu lầm phổ biến về chất lượng điện

26/05/2025 10:08 Số lượt xem: 7

---

 Các nghiên cứu trường hợp chứng minh rằng những lầm tưởng điển hình về chất lượng điện (PQ) có thể làm khó ngay cả những chuyên gia khảo sát về điện dày dạn kinh nghiệm nhất.

Ảnh 1: Mái vòm chiếu sáng bằng LED gặp sự cố tại nhà ga hành khách sân bay (Ảnh st)

Loại và số lượng phụ tải điện tử tại các cơ sở của khách hàng ngày càng trở thành nguyên nhân chính gây ra các vấn đề về chất lượng điện (PQ). Sự phức tạp ngày càng gia tăng của các phụ tải này - cùng với sự bùng nổ của các trạm sạc xe điện (EV), sự xuất hiện của các trung tâm dữ liệu dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) và việc tích hợp ngày càng nhiều các nguồn phát điện phân tán (DG) để cấp điện tại chỗ cho khách hàng – đang và sẽ tiếp tục làm gia tăng các sự cố liên quan đến PQ, có thể xuất phát từ cả phía công ty điện lực và khách hàng.

Mặc dù việc áp dụng khoa học kỹ thuật chuyên ngành điện là điều cần thiết để hiểu, nhận dạng, giải quyết và phòng ngừa các sự cố thiết bị liên quan đến PQ trong bất kỳ môi trường khách hàng nào, thì "nghệ thuật" khảo sát PQ lại nằm ở khả năng xử lý những hiểu lầm hoặc quan niệm sai lầm phổ biến trong quá trình lập kế hoạch và triển khai khảo sát. Làm tốt điều này sẽ giúp đảm bảo rằng những thông tin quan trọng liên quan đến sự cố không bị bỏ sót.

Cần phải tư duy vượt ra ngoài lối mòn và cân nhắc toàn diện mọi nguyên nhân tiềm ẩn cũng như mối liên hệ giữa chúng. Phải xem xét các nguyên nhân liên quan đến nguồn năng lượng, hệ thống đi dây và nối đất của cơ sở (bao gồm cả cơ sở hạ tầng bên ngoài) và các phụ tải điện tử như một hệ thống hoàn chỉnh. Không phải tất cả các nhiễu loạn đều gây ra các vấn đề về PQ - chỉ những nhiễu loạn khiến hệ thống đi dây, nối đất và các phụ tải hoạt động bất thường mới là nguyên nhân. Có thể khẳng định rằng nhiều vấn đề PQ thường bắt nguồn từ sự kết hợp phức tạp của nhiều yếu tố liên quan, đòi hỏi phải có góc nhìn hệ thống để hiểu bản chất động và đôi khi không rõ ràng của sự cố.

Bài viết này hướng dẫn độc giả qua hai nghiên cứu tình huống tại các cơ sở của khách hàng, nơi những hiểu lầm phổ biến đã gây khó khăn cho thanh tra viên PQ.

Kịch bản #1. Trục trặc và hỏng hóc của môt hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED có thể lập trình tại một sân bay lớn

An ninh và an toàn trong các cơ sở vận tải hàng không phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng điện, đặc biệt là trong một xã hội toàn cầu phát triển nhanh. Để cải thiện an ninh và an toàn cũng như giảm mức tiêu thụ năng lượng tại một sân bay lớn của Mỹ, người ta đã lắp đặt hơn 4.000 bộ điều khiển đèn LED điện tử có thể lập trình trong các bộ đèn chiếu sáng trên cao dọc theo mỗi dầm ở đầu hai mái vòm lớn mới che bên trên lối vào hành khách chính tại cả hai nhà ga hành khách chính (Ảnh 1).

Trong quá trình xây dựng mái vòm và sau khi đưa hệ thống đèn này vào sử dụng, nhiều đèn LED bắt đầu gặp trục trặc (ví dụ: nhấp nháy, chớp tắt, thay đổi màu sắc, v.v.) với một số đèn thậm chí không sáng. Các rắc rối này rất dễ nhận thấy và có thể khiến nhiều tài xế xe khách và phi công mất tập trung. Bên cạnh sự suy giảm mức độ chiếu sáng dưới các mái vòm, các rắc rối này cũng đã ảnh hưởng đến các cảnh quan lập trình cho các ngày nghỉ lễ và các màn hình sự kiện đặc biệt mà hành khách trên mặt đất và trên không có thể nhìn thấy. Vấn đề này đặt ra một số thách thức rất bất thường.

Ảnh 2: Sự cố đèn LED này có thể khiến tài xế và phi công mất tập trung (Ảnh st)

Điều gì đã làm cho cuộc khảo sát này trở nên độc đáo?

Việc khảo sát các rắc rối về PQ liên quan đến thiết bị chiếu sáng bằng đèn LED có thể lập trình rất khó khăn trong mọi tình huống. Điều gì đã khiến tình huống cụ thể này trở nên kỳ lạ như vậy? Sau đây là một danh sách các kết luận suy ra từ việc khắc phục sự cố, chẩn đoán và giải quyết ngọn nguồn các vấn đề PQ.

• Mạng lưới của công ty điện lực đã cung cấp nguồn điện có độ tin cậy và chất lượng cao từ hệ thống điện ngầm tới khuôn viên sân bay, bao gồm các mái vòm nhà ga chính.
• Mặt bằng chiếm chỗ của hệ thống điện dành cho hệ thống điện xoay chiều (AC) và các mạch điều khiển kép rất lớn — trải dài qua các mái vòm và đi vào cơ sở hạ tầng hiện có của cả hai nhà ga chính.
• Các trục trặc và hỏng hóc của đèn LED xảy ra ngẫu nhiên ở các dãy chùm và phân đoạn trên cả hai mái vòm.
• Một số đèn LED nhấp nháy, chớp tắt và đổi màu nhưng vẫn tiếp tục sáng.
• Một số đèn LED đổi màu nhưng không có các trục trặc nào khác.
• Một số đèn LED không thấy có các rắc rối rõ ràng nhưng đột nhiên hỏng và không sáng nữa.
• Các trục trặc và hỏng hóc xảy ra trong quá trình xây dựng (khi thử nghiệm đèn) và sau khi đưa vào sử dụng. Các sự cố đã tiếp tục xảy ra trong vài năm sau đó.
• Các trục trặc và hỏng hóc đã xảy ra sau khi thay thế các trình điều khiển đèn LED có cùng thiết kế.
• Không có đèn LED trong nhà và ngoài trời nào khác ở sân bay gặp phải những vấn đề như thế này.
• Các đèn LED ngoài trời khác lắp trên các mái vòm và dọc theo đường xe chạy bên dưới các mái vòm có cùng nguồn cấp với thiết bị chuyển mạch của hệ thống đèn LED trên cao gặp sự cố nhưng lại không gặp bất kỳ rắc rối nào.
• Các đèn LED có thể lập trình trên các hệ thống lắp đặt ngoài trời tương tự khác cũng không gặp phải những rắc rối này.

Nguyên nhân của các rắc rối về chiếu sáng bằng đèn LED bao gồm nhiều lớp, có liên quan với nhau và bao gồm cả ba phần của một rắc rối về PQ - chất lượng của điện áp cấp cho các trình điều khiển đèn LED, tính năng của hệ thống đi dây cơ sở hạ tầng và hệ thống nối đất, và tính miễn nhiễm PQ của các trình điều khiển đèn LED. Đặc biệt hơn, đó là chất lượng điện áp tại đầu vào AC của các trình điều khiển không đủ bảo vệ xung trong hệ thống điều khiển chiếu sáng, những rắc rối bên trong hệ thống đi dây và nối đất của cơ sở hạ tầng điện AC mới trên các mái vòm và cơ sở hạ tầng điện AC hiện có ngay bên trong đường xe chạy, chất lượng hệ thống lắp đặt và nối đất của hệ thống bảo vệ chiếu sáng (LPS) lắp đặt trên các mái vòm (Ảnh chụp 3), và một “lỗ hổng” về khả năng của mạng lưới AC đầu vào của thiết kế trình điều khiển. Sự kết hợp của năm nguyên nhân này đã làm gia tăng đáng kể rủi ro, dẫn đến các sự cố lớn liên quan đến đèn LED và trình điều khiển.

Ảnh 3. Dây nối liên kết chống sét bổ sung tới khớp nối để đảm bảo dòng điện sét qua trở kháng thấp nhất độc lập với khớp và chốt.

Khách hàng đã có hiểu lầm gì trong thiết kế?

Các thách thức nảy sinh từ bất kỳ việc khảo sát nào về PQ chắc chắn sẽ dẫn đến những sai sót điển hình và có một không hai. Tuy nhiên, rắc rối này cho thấy sự đan xen của nhiều hiểu lầm, đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng để làm rõ bản chất vấn đề. Sau đây là một số sai sót về PQ buộc ta phải xác định, xử lý và giải thích cho khách hàng.

Hiểu lầm #1: Nguồn điện đầu vào có thể gây ra nhiều rắc rối về chiếu sáng đèn LED dù có độ tin cậy cao và chất lượng điện đáp ứng các tiêu chuẩn trong ngành.

Sự thật #1: Thông qua việc theo dõi PQ, nguồn điện đã bị loại bỏ khỏi nguyên nhân gây ra hoặc đóng góp vào các rắc rối về chiếu sáng bằng đèn LED.

Hiểu lầm #2: Việc xác định đúng kích cỡ các thiết bị bảo vệ chống sét (SPD) bên trong các phụ tải điện tử theo hướng dẫn tiêu chuẩn ngành sẽ giúp giảm thiểu rủi ro hỏng SPD trước thời hạn (dẫn tới hỏng sản phẩm) ngay cả khi áp dụng một SPD ngay sau một bộ lọc EMI.

Sự thật #2: Nếu xác định kích cỡ chính xác, SPD sau bộ lọc EMI trong các trình điều khiển đèn LED có thể chịu được nhiệt năng khi một xung xảy ra. Tuy nhiên, nhiễu thông thường hằng ngày (sóng dao động xảy ra ở mức đỉnh) từ hoạt động bình thường của các phụ tải điện và điện tử (ví dụ như các VFD⁽¹⁾ của thang máy) trong nhà ga đón khách tại sân bay bị bộ lọc EMI khuếch đại đã phơi nhiễm SPD trên đầu ra của bộ lọc bị phát nóng bổ sung, dẫn đến bị hỏng hóc trước thời hạn. SPD bị hỏng đã gây nổ cầu chảy đường dây AC của bộ truyền động.

Hiểu lầm #3: Không cần lắp các SPD dọc theo các mạch điều khiển hạ áp và các thành phần của hệ thống điều khiển vì các mạch điều khiển này không phải là các mạch điện, và điện áp điều khiển thấp.

Sự thật #3: Việc áp dụng các SPD có kích cỡ và bố trí phù hợp và trên các mạch điều khiển rất quan trọng đối với việc bảo tồn tín hiệu và bảo vệ các thành phần của hệ thống điều khiển để tránh gây hư hại bên trong cho bộ điều khiển và và các chức năng điều khiển phù hợp.

Hiểu lầm #4: Việc nối đất các vòm mái che và các đèn LED lắp trên các vòm mái che không liên quan gì đến các trục trặc và hỏng hóc của hệ thống đèn LED. (Việc nối đất các kết cấu, các hệ thống điện và các phụ tải điện tử không có tác dụng gì - vì vậy, điều này không quan trọng. Do đó, việc đặt câu hỏi về điều này không nên đưa vào cuộc khảo sát PQ).

Sự thật #4: Việc nối đất đèn LED, trình điều khiển và cấu trúc vòm mái che đóng vai trò chính trong các trục trặc và hỏng hóc của hệ thống chiếu sáng đèn LED. (Nối đất đúng cách các cơ sở hạ tầng kim loại đỡ đèn LED, phụ kiện chiếu sáng và các trình điều khiển bên trong giúp ổn định (duy trì gần 0V) toàn bộ hệ thống nối đất, đặc biệt là khi các xung điện áp ảnh hưởng đến các mạch nguồn AC và các mạch điều khiển).

Hiểu lầm #5: Dù bạn lắp hệ thống chống sét trên các cấu trúc kim loại lớn ngoài trời hay trên các tòa nhà lớn, miễn là cả hai cùng cần hỗ trợ hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED có thể lập trình, thì hiệu suất hoạt động của hệ thống chống sét sẽ tương đương nhau.

Sự thật #5: Cần phải tiến hành lắp đặt và đánh giá cẩn thận liên kết của các thành phần của kết cấu kim loại và liên kết của phần cứng đầu nối LPS và các dây dẫn xuống của nó để đảm bảo hệ thống LPS hoạt động trong điều kiện trở kháng thấp nhằm giúp đảm bảo việc bảo vệ và tính năng đầy đủ cho các phụ tải điện tử như chiếu sáng bằng đèn LED. Kiểu lắp đặt này không giống với những gì thường thấy trên một kết cấu tòa nhà thông thường.

Hiểu lầm #6: Trục trặc và hỏng hóc của thiết bị đèn chiếu sáng LED (các trình điều khiển và linh kiện hệ thống điều khiển) đều liên quan đến một nguyên nhân đơn giản.

Sự thật #6: Hầu hết các vấn đề liên quan đến PQ với phụ tải điện tử, đặc biệt là những phụ tải có thể điều khiển như các hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED, đều liên quan đến nhiều hơn một nguyên nhân và rất phức tạp.

Hiểu lầm #7: Các cơn giông đi qua các cấu trúc kim loại lớn đỡ thiết bị điện tử thường là nguyên nhân gây nhiễu duy nhất gây ra các rắc rối về thiết bị liên quan đến PQ.

Sự thật #7: Vì các vòm mái che xây dựng từ những dầm thép lớn tiếp xúc với bên ngoài, nên sét từ các cơn giông đi qua không phải là nguyên nhân duy nhất gây ra các trục trặc và sự cố của hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED. Nhiễu loạn dao động do các thiết bị điện tử công suất bên trong các VFD điều khiển động cơ thang máy là nguyên nhân nhiễu loạn thứ hai ảnh hưởng đến các trình điều khiển đèn LED.

Những thủ phạm phổ biến

Trong nhà ga, các phụ tải điện tử (ví dụ như các VFD) đóng vai trò là nguồn gây nhiễu, và hệ thống điện của nhà ga không thể cung cấp một hệ thống trung tính và nối đất ổn định. Trên các vòm mái che, khả năng miễn nhiễm điện áp của các phụ tải điện tử (ví dụ như các trình điều khiển LED) cho phép các xung dao động từ hoạt động của các VFD trên thang máy làm hỏng varistor (điện trở biến thiên) oxit kim loại (MOV) ở hạ lưu của bộ lọc EMI (MOV trên đầu vào của bộ lọc EMI chưa bị hỏng). Các rắc rối về nối đất đã phát hiện trên hệ thống điện của vòm mái che và LPS của nó đã ảnh hưởng đến tham chiếu điện áp cho các bộ điều khiển lắp trên mái che cũng như các trình điều khiển đèn LED.

Những nhiễu loạn nào khiến rắc rối này khó khảo sát hơn?

Sự cố sụt áp đã xảy ra trên nguồn điện của công ty điện lực, nhưng không gây ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống chiếu sáng đèn LED cũng như các hệ thống điện khác của vòm mái che. Một thách thức bổ sung trong cuộc khảo sát này là việc nhận dạng các sóng xung dao động (diễn ra ở đỉnh điện áp) do hoạt động liên tục 24/7 của các VFD điều khiển thang máy.

Một thách thức thứ hai, phức tạp hơn, là việc bộ lọc EMI bên trong bộ điều khiển đèn LED đã khuếch đại các sóng dao động, làm tăng mức độ nguy hiểm của chúng đối với MOV thứ hai. Thông thường, các sóng dao động này không đủ lớn để gây hại cho các phụ tải điện tử nếu hệ thống có thiết kế bảo vệ chống sét phù hợp. Tuy nhiên, do hiện tượng khuếch đại từ bộ lọc EMI nên SPD đặt phía sau bộ lọc đã bị phát nóng quá mức.

Tại sao và bằng cách nào mà hoạt động bình thường của hệ thống điện lại khiến rắc rối này khó khảo sát?

Vì các hiện tượng sụt điện áp tìm thấy trên mạch cấp điện cho các vòm mái che nên một số người dùng cuối lo ngại rằng các sụt áp này có thể là nguyên nhân gây ra trục trặc và hỏng hóc đối với hệ thống chiếu sáng đèn LED. Thực tế là mạch điện này là mạch điện ngầm dưới đất, điều này khiến cho cuộc khảo sát trở nên khó khăn vì các loại nhiễu này ít xảy ra hơn trên các mạch điện ngầm.

Kịch bản #2. Những thủ phạm PQ không phổ biến gây ra các gián đoạn dài hạn tại Cơ sở Phân loại Bưu kiện lớn

Một trạm biến áp khách hàng tại chỗ với điện áp giảm từ 115kV xuống 12,47kV cấp điện cho một cơ sở phân loại bưu kiện lớn. Trạm này cấp nguồn cho một hệ thống tủ phân phối hai đầu 12,47kV, từ đó cấp điện cho một máy biến áp trung gian, hạ áp từ 12,47kV xuống 4,16kV (Ảnh 4). Ở phía tải, bốn hệ thống tủ đóng cắt điều khiển các máy biến áp hạ áp từ 4,16kV xuống 480V, cấp điện cho các hệ thống phân phối điện 480V, từ đó phân phối đến vô số phụ tải điện tử phi tuyến (ví dụ như các VFD, PLC, các nguồn điện, chiếu sáng điện tử, v.v.). Thanh cái 4,16kV còn cấp nguồn cho bốn máy làm lạnh sử dụng khởi động mềm (ba máy công suất lớn và một máy công suất nhỏ). Cơ sở này sử dụng một số lượng lớn các VFD (công suất từ 1 đến 250 mã lực) để di chuyển bưu kiện suốt 24 giờ mỗi ngày.

Ảnh 4: Cơ sở phân loại bưu kiện lớn (Ảnh st)

Cơ sở này đã từng trải qua một số sự cố gián đoạn điện kéo dài. Mỗi lần gián đoạn khiến cơ sở phải ngừng hoạt động từ hai đến ba giờ, chưa kể thời gian cần thiết để khởi động lại từng thiết bị. Hơn nữa, cơ sở thường gặp các rắc rối khi khởi động lại các hệ thống phân loại sau khi bị gián đoạn. Thời gian ngừng hoạt động của nhà máy đã gây ra tình trạng chậm trễ trong việc phân loại bưu kiện và chất hàng lên các xe tải giao nhận, dẫn đến việc giao hàng trễ cho khách và chậm trễ trong việc nhận bưu kiện mới từ xe tải đến. Các rắc rối về PQ không chỉ gây lãng phí thời gian mà còn tổn thất tài chính đáng kể, đặc biệt trong những dịp quan trọng (ví dụ như Ngày của Mẹ) hoặc các kỳ nghỉ lễ.

Điều gì làm cho trường hợp này có một không hai?

Việc khảo sát các rắc rối PQ liên quan đến gián đoạn nguồn điện kéo dài tại một cơ sở công nghiệp thường không phải là thách thức lớn. Tuy nhiên, tại cơ sở này, nhiều nguyên nhân đã đồng thời góp phần gây ra các đợt gián đoạn, kèm theo hàng loạt sự cố liên quan đến thiết bị sử dụng cuối. Việc nhận dạng và khắc phục tất cả các vấn đề đó đòi hỏi nhiều thời gian và công sức đáng kể. Sau đây là danh sách các vấn đề đã nhận dạng.

• Các cầu chảy của hệ thống truyền tải điện sơ cấp 115kV (Ảnh 5) tại trạm biến áp của khách hàng đã bị nổ tám lần chỉ trong vòng một năm, với sự kiện đầu tiên xảy ra vào sáng sớm ngày 1 tháng 1. Những sự cố này đã xảy ra vào mọi mùa, vào các ngày khác nhau trong tuần và tại những thời điểm ngẫu nhiên trong ngày.
• Cơ sở công nghiệp này có diện tích mặt bằng rất lớn và sử dụng nhiều VFD cũ có công suất từ ​​1 đến 250 mã lực. (Các VFD có thể liên quan đến nhiều rắc rối PQ khác nhau và luôn được coi là thủ phạm tiềm ẩn).
• Các nguyên nhân gây ra hiện tượng nổ cầu chảy 115kV có nhiều lớp và liên quan đến cả ba phần của một rắc rối về PQ - nguồn điện từ công ty điện lực (cụ thể là máy biến áp 5MVA giảm áp từ 115kV xuống 4,16kV), hệ thống phân phối điện bên trong cơ sở, và các đặc điểm của phụ tải điện tử phi tuyến (tức là các VFD).
• Các sự cố gián đoạn này không tuân theo bất kỳ quy luật hay mô hình nào rõ ràng liên quan đến pha điện chính, thời điểm trong tháng, ngày trong tuần, hay giờ trong ngày.
• Máy biến áp 5MVA do công ty điện lực sở hữu chỉ đang tải một nửa công suất nhưng lại là máy biến áp nguyên thủy tại hiện trường.
• Sự cố nổ cầu chảy đầu tiên (ngày 1 tháng 1) đã hé lộ một sự cố tại các điểm kết nối, nơi mà các dây dẫn trần từ trạm biến áp điện lực nối với cáp trung áp (MV) cách điện đi ngầm dưới đất đến tủ đóng cắt 12,47kV của khách hàng.

Ảnh 5. Các cầu chảy hệ thống truyền tải điện lực phía sơ cấp 115kV, chỉ nhìn thấy hai pha; không thấy pha thứ ba (Ảnh st)

Khách hàng đã có những hiểu lầm gì?

Những thách thức phát sinh từ bất kỳ cuộc khảo sát PQ nào cũng dẫn đến những hiểu lầm điển hình. Tuy nhiên, trong trường hợp này, các rắc rối lại tạo ra sự kết hợp của những hiểu lầm đòi hỏi phải suy nghĩ kỹ lưỡng trong quá trình khảo sát. Sau đây là danh sách các hiểu lầm về PQ trong trường hợp này.

Hiểu lầm #1: Sự cố cầu chảy phía sơ cấp ở phía nguồn của máy biến áp, mặc dù phụ tải ở mức bình thường (thấp hơn mức công suất danh định của thiết bị) không bao giờ liên quan đến phụ tải của khách hàng, đặc biệt là khi máy biến áp của trạm biến áp đang vận hành non tải.

Sự thật #1: Khi khảo sát bất kỳ sự cố cầu chảy nào, phải luôn cân nhắc các đặc tính PQ tĩnh và động của phụ tải khách hàng. Cầu chảy sử dụng các dây chảy có các đặc tính thời gian-dòng điện cụ thể, biểu thị bình phương dòng điện (I²) và thời gian (t) để cầu chảy nóng chảy (tức là làm tăng nhiệt độ của dây chảy). Các thông số này (ví dụ như điểm nóng chảy) là các thông số danh định giúp đảm bảo rằng nhiệt lượng do tất cả các dòng điện chạy qua dây chảy có đủ thời gian để thoát ra khỏi cầu chảy và mạch kết nối của nó. Dòng điện sự cố dự kiến ​​(thường xảy ra ít hơn) và thời gian kéo dài của chúng, cùng với dòng điện khởi động (xảy ra thường xuyên hơn khi các phụ tải lớn bắt đầu hoạt động) và thời gian kéo dài của chúng, là các ví dụ về đặc tính PQ động. Ví dụ, dòng điện trạng thái ổn định 60Hz là đặc tính PQ tĩnh. Cầu chảy có giá trị I²t cao hơn có thể chịu được các xung dòng điện lớn hơn trong thời gian dài hơn trước khi nổ. Tuy nhiên, các dòng điện hài, thường dao động từ 120Hz đến 3kHz, mặc dù là dòng điện trạng thái ổn định, gây phát nóng dây chảy, lại là các đặc tính PQ tĩnh phát sinh từ các phụ tải điện tử và không được đưa vào khi thử nghiệm cầu chảy theo tiêu chuẩn công nghiệp. Dòng điện hiệu dụng (RMS) thực mà các cầu chảy sẽ phản ứng bao gồm cả các đặc tính dòng điện tĩnh và động.

Hiểu lầm #2: Các sự cố ở các đầu nối MV (phía công ty điện lực đến cáp MV của khách hàng) gây ra hiện tượng phát nóng tại mối nối luôn liên quan đến các đặc tính đầu cuối (ví dụ như điện trở lớn tăng dần theo thời gian) và phơi nhiễm môi trường xung quanh (trạm biến áp đã sử dụng hơn 20 năm).

Sự thật #2: Các nguyên nhân khác liên quan đến PQ bao gồm nguồn điện của công ty điện lực, hệ thống phân phối điện của khách hàng và phụ tải điện tử, có thể dẫn đến sự cố tại các đầu nối.

Hiểu lầm #3: Việc bất kỳ cầu chảy phía sơ cấp của bất kỳ công ty điện lực nào bị nổ đều do một hiện tượng PQ duy nhất gây ra.

Sự thật #3: Các cầu chảy sẽ phản ứng với nhiều loại hiện tượng PQ: mất cân bằng điện áp hoặc dòng điện, quá tải, dòng điện khởi động, đường cong phụ tải (tức là tần suất dừng và khởi động phụ tải), sóng hài và nhiệt độ.

Hiểu lầm #4: Nổ cầu chảy bên phía công ty điện lực luôn do rắc rối PQ của công ty điện lực gây ra. Trong PQ, PQ điện áp kém có thể ảnh hưởng đến hệ thống điện của khách hàng và các phụ tải của nó. PQ dòng điện kém bắt nguồn từ bên trong cơ sở của khách hàng có thể ảnh hưởng đến hệ thống điện của khách hàng và PQ của điện áp. Do đó, hai yếu tố này có mối quan hệ rất mật thiết với nhau.

Sự thật #4: Luôn luôn nghe theo lời khuyên này từ các chuyên gia PQ: “Điện áp thuộc về công ty điện lực, còn dòng điện thuộc về khách hàng.” Như vậy, khi khảo sát bất kỳ rắc rối PQ nào, cần cân nhắc cả PQ điện áp và PQ dòng điện. 

Hiểu lầm #5: Sự cố cầu chảy phía sơ cấp của công ty điện lực chỉ xảy ra do các đặc điểm phụ tải liên quan tới tần số 60Hz.

Sự thật #5: Mặc dù cầu chảy sẽ phản ứng với bất kỳ dòng điện nào (trong phạm vi tần số hợp lý) chạy qua chúng, nhưng phải cân nhắc các đặc điểm của toàn bộ dòng điện (dòng điện RMS thực) chứ không chỉ các thành phần 60Hz.

Các thủ phạm phổ biến nào đã được tìm thấy?

Ngày càng có nhiều rắc rối về thiết bị liên quan đến PQ do sự kết hợp của các nguyên nhân đơn giản và phức tạp, thường xảy ra đồng thời và kết hợp với nhau, làm tăng nguy cơ trục trặc và hỏng hóc thiết bị, đồng thời tạo ra những thách thức bất thường cho người khảo sát PQ. Việc chỉ giải quyết một nguyên nhân duy nhất thường không đủ để khắc phục triệt để vấn đề. Các nguyên nhân phổ biến và không phổ biến nào đã được phát hiện?

Mỗi một trong tám trường hợp nổ cầu chảy phía sơ cấp đều do các rắc rối PQ liên quan đến khách hàng. Tuy nhiên, không có nguyên nhân đơn lẻ nào được coi là thủ phạm gây ra bất kỳ sự kiện nổ cầu chảy nào. Ba nguyên nhân chính gây ra sự cố cầu chảy kết hợp với nhau để gây ra sự kiện nổ cầu chảy là:

• Nhiệt độ bên ngoài: Vào những ngày nhiệt độ bên ngoài trên 32^oC, có nhiều vụ nổ cầu chảy 115kV hơn.
• Sóng hài từ các VFD: Các sóng hài đáng kể (bậc 5, bậc 7 và bậc thứ 11) từ các VFD luôn dồn đến các VFD thông qua hệ thống phân phối điện của khách hàng, đi qua máy biến áp điện công suất 5MVA và chảy qua cầu chảy 115kV. Tuy nhiên, trong các mùa phân loại bưu kiện lớn (các kỳ nghỉ lễ và ngày gia đình), sóng hài từ VFD cũng như tổng dòng điện sóng hài đều cao hơn. Cuộc thanh tra xác định rằng biên độ của các sóng hài này cũng làm tăng phụ tải cầu chảy, điều này tiếp tục làm giảm thông số danh định không xác định của cầu chảy. Phần thú vị ở đây là cầu chảy không được thử nghiệm trong điều kiện sóng hài (theo tiêu chuẩn công nghiệp) để xác định loại (số sóng hài) và mức độ các sóng hài ảnh hưởng đến tính năng của chúng.

• Trục trặc của máy làm lạnh: Máy làm lạnh duy nhất đang hoạt động, giúp cơ sở mát mẻ, đã gặp phải một rắc rối không thể phát hiện - công tắc dòng chảy đường ống nước của máy bị trục trặc khiến máy làm lạnh này liên tục dừng lại và khởi động lại (10 đến 15 lần mỗi giờ). Việc khởi động lại thường xuyên này khiến dòng điện khởi động cao xảy ra quá gần nhau theo thời gian. Điều này cũng khiến nhiệt độ cầu chảy 115kV tăng lên.

Không có nguyên nhân đơn lẻ nào là nguyên nhân chính gây ra sự cố nổ cầu chảy. Các tác động kết hợp và qua lại của ba nguyên nhân chính khiến cuộc thanh tra PQ này trở nên rất khó khăn. Ngoài ra, máy biến áp 5MVA không có vấn đề gì và chỉ tải một nửa công suất cũng gây ra những thách thức vì thử nghiệm phân tích khí hòa tan (DGA) cho thấy không có vấn đề gì.

Những nhiễu loạn và điều kiện nào khác khiến rắc rối này khó thanh tra hơn?

Điều thú vị là cơ sở phân loại này chưa từng gặp sự cố gián đoạn do cầu chảy nổ trước đây, điều này cho thấy vấn đề liên quan đến một hoặc nhiều phụ tải có thể đã thay đổi trong những tháng trước khi sự kiện cầu chảy nổ đầu tiên xảy ra vào ngày 1 tháng 1. Việc theo dõi PQ tạm thời bên trong cơ sở đã phát hiện các sự cố sụt áp xảy ra trên nguồn điện của công ty điện lực nhưng không làm nổ cầu chảy và không gây ra vấn đề gì cho hoạt động của cơ sở. Ngoài ra, không tìm thấy rắc rối về điện áp sóng hài hoặc mất cân bằng điện áp nào trên nguồn 115kV cấp cho máy biến áp 5MVA. Hơn nữa, việc sử dụng máy ghi nhiệt hồng ngoại không tìm thấy phần cứng lỏng lẻo hoặc giá đỡ cầu chảy bị hỏng trên bất kỳ cầu chảy nào.

Một điều kiện khiến các nhà khảo sát PQ phải liên tục suy nghĩ là máy biến áp 5MVA chỉ tải một nửa công suất. Một số liệu quan trọng nhưng khó đo lường là mức độ "hư hại của cầu chảy" xảy ra bên trong các dây chảy do tác động của nhiệt độ, sóng hài và dòng điện khởi động thường xuyên. Sau sự cố, các dây chảy bị nổ đã được tháo ra và kiểm tra để tìm kiếm bất kỳ manh mối nào khác có thể giúp ích cho các khảo sát viên PQ.

Bài học kinh nghiệm

Ai cũng thấy rằng hai kịch bản PQ này liên quan đến nhiều hơn một nguyên nhân. Hơn nữa, các thanh tra viên PQ đã phải liệt kê tất cả các nguyên nhân phổ biến và không phổ biến của cầu chảy MV bị nổ và sau đó cố gắng hợp lý hóa từng nguyên nhân. Việc theo dõi PQ tạm thời tại công tơ doanh thu đã tiết lộ một số dữ liệu hữu ích. Tuy nhiên, cần phải phân tích cẩn thận dữ liệu này để các khảo sát viên có thể liên hệ các phần cụ thể của dữ liệu với hoạt động của các tải cụ thể như máy làm lạnh và các VFD.

Sự phức tạp ngày càng tăng của các hệ thống điện bên trong các cơ sở của khách hàng và số lượng ngày càng tăng cũng như sự phức tạp của các phụ tải điện tử mà chúng cung cấp năng lượng là hai yếu tố quan trọng góp phần làm cho các cuộc khảo sát PQ trở nên khó khăn hơn. Bên cạnh đó, độ phức tạp ngày càng tăng của lưới điện – khi các công ty điện lực tích hợp công nghệ phát điện phân tán (DG) vào hệ thống truyền tải và phân phối – sẽ tiếp tục làm gia tăng mức độ khó khăn trong các cuộc khảo sát chất lượng điện năng (PQ). Đào tạo về PQ - dù là cơ bản, trung cấp hay nâng cao - chắc chắn sẽ giúp các chuyên gia điện quan tâm đến loại công việc này tìm hiểu thêm về cách điều hướng một cuộc khảo sát. Hơn nữa, kinh nghiệm thực tế tăng dần trong việc khảo sát các vấn đề PQ của khách hàng và công ty điện lực cũng là một trong những cách tiếp cận tốt nhất để tìm hiểu thêm về cách tiến hành các cuộc khảo sát hiệu quả.

1: VFD: bộ truyền động tần số biến thiên 

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo " ecmweb", tháng 1/2025