MCCB chỉ có thể được xem là bảo vệ mất pha trực tiếp khi trip unit của thiết bị được nhà sản xuất công bố rõ chức năng phase loss, phase failure hoặc phase unbalance có khả năng phát lệnh trip. Một số MCCB dành cho bảo vệ động cơ có sẵn chức năng này; trường hợp khác phải dùng relay giám sát pha hoặc relay bảo vệ động cơ để phát hiện sự cố rồi điều khiển MCCB hoặc contactor cắt mạch.
Đối với MCCB nhiệt-từ thông dụng, câu trả lời là không có chức năng phát hiện mất pha chuyên dụng. Phần tử nhiệt giám sát mức dòng để bảo vệ quá tải, còn phần tử từ tác động nhanh khi xuất hiện dòng ngắn mạch. Ví dụ, Schneider Electric mô tả các trip unit nhiệt-từ TMD/TMG dùng với dòng MCCB NSX là các bộ bảo vệ quá tải và ngắn mạch; bản thân chúng không phải bộ giám sát trạng thái điện áp của ba pha.
IEC 60947-2 là tiêu chuẩn nền tảng cho circuit-breaker hạ áp, trong đó các đặc tính và thử nghiệm của máy cắt gắn chặt với khả năng làm việc trong điều kiện bình thường, quá tải và ngắn mạch. Vì vậy, chỉ nhìn thấy ký hiệu MCCB hoặc việc thiết bị phù hợp IEC 60947-2 không đủ để kết luận rằng nó có chức năng phát hiện mất pha; phải kiểm tra chức năng của chính trip unit được lắp trên MCCB.
Một MCCB 3 cực có thể mở đồng thời cả ba cực khi cơ cấu trip hoạt động. Tuy nhiên, khả năng cắt cả ba pha và khả năng nhận biết một pha đã bị mất là hai vấn đề khác nhau. Nếu không có phần tử phát hiện phù hợp, MCCB không tự động biết rằng một dây pha đã mất điện chỉ vì nó có ba cực.
Điểm dễ gây nhầm lẫn nhất là hiện tượng MCCB cắt sau khi động cơ bị mất một pha. Điều này có thể xảy ra ngay cả khi MCCB không có chức năng phase loss.
Khi động cơ ba pha đang chạy bị mất một pha, điều kiện điện từ của động cơ thay đổi và dòng điện trên các pha còn lại có thể tăng đáng kể. Nếu dòng tăng vượt ngưỡng bảo vệ quá tải đủ lâu, phần tử nhiệt hoặc chức năng long-time của trip unit sẽ tác động. MCCB lúc đó cắt vì quá dòng phát sinh sau mất pha, không phải vì nó đã xác định được sự kiện “mất pha”.
Sự khác biệt này rất quan trọng về mặt bảo vệ. Thời điểm MCCB tác động phụ thuộc tải của động cơ, dòng thực tế, ngưỡng Ir, đặc tuyến thời gian và trạng thái vận hành. Nếu dòng hậu quả chưa vượt ngưỡng hoặc chưa tồn tại đủ lâu, MCCB có thể chưa cắt trong khi động cơ đã hoạt động ở trạng thái bất lợi.
Bảo vệ mất pha chuyên dụng xử lý vấn đề theo cách khác: hệ thống so sánh dòng hoặc điện áp giữa các pha, nhận biết mức mất cân bằng vượt giới hạn rồi bắt đầu thời gian trễ bảo vệ. Schneider mô tả chức năng phase-unbalance dành cho bảo vệ động cơ theo nguyên tắc tính độ mất cân bằng dòng của từng pha so với dòng trung bình và trip khi giá trị vượt ngưỡng trong thời gian quy định.
MCCB có thể bảo vệ mất pha trực tiếp khi trip unit được thiết kế và cấu hình cho chức năng đó. Đây thường là các MCCB hoặc trip unit điện tử dành cho bảo vệ động cơ, chứ không phải đặc tính mặc định của mọi MCCB.
Một ví dụ rõ ràng là dòng Compact/ComPacT NSX dùng cho bảo vệ động cơ. Tài liệu của Schneider cho biết Micrologic 2 M và Micrologic 6 E-M có chức năng bảo vệ “phase unbalance or phase loss”, trong khi các trip unit MA hoặc Micrologic 1.3 M không có chức năng tương ứng. Điều này cho thấy ngay trong cùng một họ MCCB, khả năng bảo vệ mất pha vẫn phụ thuộc vào loại trip unit cụ thể.
ABB cũng tích hợp chức năng tương tự trên một số trip unit bảo vệ động cơ của Tmax XT. Với một chức năng U cụ thể, ABB mô tả điều kiện nhận biết mất pha khi dòng RMS của ít nhất một pha giảm xuống dưới 0,1 lần dòng định mức của trip unit trong khi một pha khác lớn hơn 0,25 lần dòng định mức; nếu điều kiện kéo dài, máy cắt có thể mở sau khoảng 2 giây. Đây là ngưỡng của một thiết kế cụ thể, không phải giá trị áp dụng cho tất cả MCCB.
Có trip unit điện tử không có nghĩa là MCCB mặc nhiên phát hiện được mất pha. Schneider từng lưu ý rằng một số trip unit Micrologic trên PowerPacT/MasterPact có chức năng điện áp thấp hoặc mất cân bằng điện áp nhưng vẫn không thể dùng các chức năng đó để phát hiện hoàn chỉnh mọi trường hợp mất pha. Với những cấu hình này, hãng khuyến nghị sử dụng relay đo pha và cơ cấu shunt trip nếu cần chức năng phase-loss.
Do đó, tiêu chí quyết định không phải “MCCB cơ hay điện tử”, mà là datasheet của trip unit có xác nhận chức năng phase loss/phase failure và khả năng trip hay không.
Ba hiện tượng này liên quan nhưng không nên được coi là đồng nghĩa.
|
Chức năng bảo vệ |
Đại lượng được giám sát |
Có nhận biết mất pha trực tiếp? |
Ý nghĩa chính |
|
MCCB nhiệt-từ thông thường |
Dòng điện |
Không |
Cắt quá tải và ngắn mạch |
|
Undervoltage release |
Điện áp cấp cho cuộn thấp áp |
Không phải trong mọi cấu hình |
Cắt khi điện áp giám sát xuống dưới điều kiện làm việc |
|
Phase-unbalance/phase-loss trip unit |
Dòng hoặc điện áp từng pha |
Có nếu nhà sản xuất quy định |
Phát hiện mất cân bằng hoặc mất một pha |
|
Relay giám sát pha |
Hệ thống điện áp ba pha |
Có theo chức năng relay |
Giám sát mất pha, thứ tự pha, bất đối xứng hoặc thấp áp tùy model |
Cuộn thấp áp của MCCB cũng không nên được mặc định xem là relay mất pha. Nếu cuộn chỉ được cấp từ một cặp pha, việc mất pha nằm ngoài cặp điện áp đang giám sát có thể không tạo ra điều kiện cắt. Schneider cũng chỉ ra rằng bảo vệ điện áp thấp hoặc mất cân bằng điện áp trên một số trip unit không phải lúc nào cũng nhận biết được sự mất hoàn toàn của một pha.
Tương tự, chức năng mất cân bằng pha chỉ tương đương bảo vệ mất pha khi thuật toán và giới hạn của nhà sản xuất được thiết kế để coi trạng thái mất pha là điều kiện trip. Tên chức năng trên mặt MCCB hoặc màn hình trip unit vì vậy phải được đối chiếu với tài liệu kỹ thuật.
Nếu datasheet MCCB không ghi rõ chức năng phase loss, phase failure hoặc chức năng mất cân bằng có khả năng xử lý tình trạng mất pha, không nên dựa vào bảo vệ quá tải của MCCB như lớp bảo vệ mất pha chính cho động cơ.
Trong cấu trúc bảo vệ động cơ truyền thống, MCCB hoặc circuit-breaker đảm nhiệm ngắn mạch, còn relay quá tải hoặc relay bảo vệ động cơ chịu trách nhiệm cho quá tải và các bất thường như mất pha hoặc mất cân bằng; contactor thực hiện đóng cắt vận hành. ABB cũng mô tả cả hai hướng: giải pháp truyền thống dùng circuit-breaker từ tính kết hợp thermal relay và contactor, hoặc giải pháp nâng cao tích hợp các chức năng bảo vệ động cơ ngay trong trip unit của circuit-breaker.
Relay giám sát pha đặc biệt hữu ích khi cần nhận biết rõ trạng thái của nguồn ba pha thay vì chờ xuất hiện quá dòng. Tùy thiết bị, relay có thể giám sát mất pha, mất cân bằng điện áp, thứ tự pha hoặc điện áp ngoài giới hạn, sau đó đưa tín hiệu đến contactor hoặc cơ cấu shunt trip của MCCB.
Trong mọi trường hợp, vị trí đo và phạm vi giám sát phải phù hợp với phần mạch cần bảo vệ. Một thiết bị chỉ có thể phản ứng với bất thường mà cảm biến hoặc đầu vào của nó thực sự quan sát được.
Không nên kết luận chỉ dựa vào nhãn “MCCB”, số cực hoặc việc thiết bị dùng trip unit điện tử. Cách kiểm tra đáng tin cậy là:
· Xác định chính xác mã MCCB và mã trip unit đang lắp, vì cùng một frame có thể hỗ trợ nhiều trip unit với chức năng khác nhau
· Tìm trong datasheet hoặc user manual các thuật ngữ như phase loss, phase failure, phase unbalance hoặc chức năng bảo vệ động cơ tương đương
· Kiểm tra đại lượng phát hiện là dòng hay điện áp, cùng ngưỡng pickup và thời gian delay, thay vì chỉ nhìn thấy chữ “unbalance”
· Xác nhận chức năng đó có thực sự phát lệnh trip máy cắt hay chỉ tạo alarm; nếu cần thiết bị ngoài, kiểm tra yêu cầu về relay, contactor hoặc shunt trip
· Không xem chức năng overload, undervoltage hoặc electronic trip unit là bằng chứng thay thế cho chức năng mất pha nếu tài liệu kỹ thuật không công bố rõ
Quy tắc thực tế đơn giản là: nếu tài liệu của đúng model và đúng trip unit không ghi chức năng bảo vệ mất pha, hãy coi MCCB đó không có bảo vệ mất pha chuyên dụng. Khi cần bảo vệ động cơ trước sự cố này, giải pháp phải bổ sung bộ giám sát phù hợp hoặc sử dụng MCCB/trip unit được thiết kế riêng cho bảo vệ động cơ.
MCCB thông thường vì vậy không bảo vệ mất pha trực tiếp. Nó có thể cắt sau sự cố mất pha nếu hậu quả của sự cố tạo ra quá tải đủ để chức năng bảo vệ dòng tác động, nhưng không nên đồng nhất hiện tượng đó với khả năng phát hiện mất pha.
MCCB chỉ thực hiện đúng chức năng bảo vệ mất pha khi trip unit của model cụ thể có chức năng phase loss/phase failure hoặc một chức năng phase-unbalance được nhà sản xuất xác nhận có thể trip trong điều kiện mất pha. Nếu MCCB không có chức năng này, relay giám sát pha hoặc relay bảo vệ động cơ kết hợp với contactor/shunt trip là phương án giúp phát hiện sự cố theo đúng đại lượng cần giám sát.
