Hệ thống điện ngày càng phát triển về quy mô và độ phức tạp trong tất cả các lĩnh vực như hệ thống phát điện, truyền tải, phân phối và phụ tải. Các loại sự cố như tình trạng ngắn mạch trong mạng lưới hệ thống điện dẫn đến tổn thất kinh tế nghiêm trọng và làm giảm độ tin cậy của hệ thống điện. Lỗi điện là một tình trạng bất thường, gây ra bởi lỗi thiết bị như máy biến áp và máy quay, lỗi của con người và điều kiện môi trường.
Những sự cố này gây gián đoạn dòng điện, hư hỏng thiết bị và thậm chí gây tử vong cho con người, chim và động vật. Bài viết này thảo luận tổng quan về các loại lỗi khác nhau và ảnh hưởng của chúng xảy ra trong hệ thống điện.
Phụ lục bài viết
Sự cố về điện là gì?
Sự cố về điện là sự sai lệch của điện áp và dòng điện so với các giá trị hoặc trạng thái danh nghĩa. Trong điều kiện hoạt động bình thường, thiết bị hoặc đường dây của hệ thống điện mang điện áp và dòng điện bình thường, giúp hệ thống vận hành an toàn hơn.
Nhưng khi xảy ra sự cố sẽ gây ra dòng điện quá cao chạy qua gây hư hỏng các thiết bị, dụng cụ. Việc phát hiện và phân tích lỗi là cần thiết để lựa chọn hoặc thiết kế thiết bị đóng cắt, rơle cơ điện, cầu dao và các thiết bị bảo vệ khác phù hợp.
Các loại sự cố trong hệ thống điện
Trong hệ thống điện, sự cố chủ yếu có hai loại là sự cố hở mạch và sự cố ngắn mạch. Và hơn nữa, những loại lỗi này có thể được phân loại thành đối xứng và không đối xứng. Hãy để chúng tôi thảo luận chi tiết về các loại lỗi này. Những lỗi này được chia thành hai loại.
- Lỗi đối xứng
- Lỗi không đối xứng
Lỗi đối xứng
Đây là những sự cố rất nghiêm trọng và hiếm khi xảy ra trong hệ thống điện. Chúng còn được gọi là lỗi cân bằng và có hai loại là lỗi đường dây nối đất (L-L-L-G) và đường dây nối đất (L-L-L).
Chỉ có 2-5% lỗi hệ thống là lỗi đối xứng. Nếu xảy ra những sự cố này, hệ thống vẫn giữ cân bằng nhưng sẽ gây hư hỏng nặng cho các thiết bị của hệ thống điện.
Hình trên cho thấy hai loại sự cố đối xứng ba pha. Việc phân tích lỗi này rất dễ dàng và thường được thực hiện theo từng giai đoạn. Cần có thông tin hoặc phân tích lỗi ba pha để lựa chọn rơle pha cố định, khả năng ngắt của cầu dao và đánh giá thiết bị đóng cắt bảo vệ.
Các lỗi đối xứng được chia thành hai loại
- Đường – Đường – Lỗi đường
- Đường dây – Đường dây – Lỗi chạm đất
Lỗi L – L – L
Những loại lỗi này được cân bằng, có nghĩa là hệ thống vẫn cân bằng sau khi xảy ra lỗi. Vì vậy sự cố này hiếm khi xảy ra, mặc dù đây là loại sự cố khắc nghiệt có dòng điện lớn nhất. Vì vậy dòng điện này được dùng để xác định định mức của CB.
Lỗi L – L – L – G
Sự cố 3 pha L – G chủ yếu bao gồm toàn bộ 3 pha của hệ thống. Lỗi này chủ yếu xảy ra ở 3 pha cũng như đầu nối đất của hệ thống. Vì vậy, xác suất xảy ra lỗi là 2 đến 3%.
Lỗi không đối xứng
Đây là những lỗi rất phổ biến và ít nghiêm trọng hơn so với các lỗi đối xứng. Chủ yếu có ba loại đó là lỗi đường dây nối đất (L-G), lỗi đường dây nối đất (L-L) và lỗi đường dây đôi nối đất (LL-G).
Lỗi đường dây chạm đất (L-G) là lỗi phổ biến nhất và 65-70% lỗi thuộc loại này.
Nó làm cho dây dẫn tiếp xúc với đất hoặc mặt đất. 15 đến 20 phần trăm sự cố là do đường dây đôi nối đất và khiến hai dây dẫn tiếp xúc với mặt đất. Các sự cố giữa các đường dây xảy ra khi hai dây dẫn tiếp xúc với nhau chủ yếu khi đường dây bị đung đưa do gió và 5-10% các sự cố thuộc loại này.
Đây còn được gọi là lỗi không cân bằng vì sự xuất hiện của chúng gây ra sự mất cân bằng trong hệ thống. Sự mất cân bằng của hệ thống có nghĩa là các giá trị trở kháng khác nhau ở mỗi pha khiến dòng điện mất cân bằng chạy trong các pha. Những lỗi này khó phân tích hơn và được thực hiện theo từng pha tương tự như các sự cố cân bằng ba pha.
Các đứt gãy không đối xứng được chia thành hai loại
- Lỗi L – G (Line-to-Ground) đơn
- Lỗi L – L (Line-to-Line)
- Lỗi đôi L – G (Line-to-Ground)
Lỗi L – G đơn
Lỗi L – G đơn lẻ này chủ yếu xảy ra khi một dây dẫn rơi xuống đầu nối đất. Vì vậy, khoảng 70 đến 80% lỗi trong hệ thống điện là lỗi L – G đơn lẻ.
Lỗi L – L
Sự cố L–L này chủ yếu xảy ra khi hai dây dẫn bị đoản mạch và do gió lớn. Vì vậy, các dây dẫn đường dây có thể bị dịch chuyển do gió lớn, chúng có thể chạm vào nhau và gây đoản mạch. Vì vậy, khoảng 15 – 20% lỗi có thể xảy ra.
Lỗi đôi L – G
Trong loại lỗi này, cả hai đường dây đều tiếp xúc với nhau qua mặt đất. Vì vậy xác suất xảy ra lỗi là 10%.
Sự cố mạch hở
Các sự cố hở mạch chủ yếu xảy ra do sự cố của một dây dẫn khác được sử dụng trong hệ thống điện. Sơ đồ lỗi mạch hở được hiển thị dưới đây. Mạch này dành cho điều kiện mở 1 pha, 2 pha và 3 pha.
Những lỗi này chủ yếu xảy ra do các sự cố phổ biến như hỏng các mối nối trên đường dây trên không, dây cáp, hỏng pha của cầu dao, đứt dây dẫn hoặc cầu chì trong một pha hoặc nhiều pha.
Những lỗi này còn được gọi là lỗi nối tiếp, là loại không cân bằng, nếu không thì là loại không đối xứng ngoại trừ lỗi hở 3 pha.
Ví dụ, một đường dây truyền tải hoạt động thông qua một tải cân bằng trước khi xảy ra sự cố hở mạch. Trong đường dây truyền tải, nếu bất kỳ pha nào bị hòa tan thì tải thực tế của máy phát điện có thể giảm và tăng gia tốc của máy phát điện, do đó nó hoạt động ở tốc độ cao hơn một chút so với tốc độ đồng bộ.
Trong các loại cáp truyền tải khác, tốc độ quá cao này có thể gây ra quá điện áp. Vì vậy, điều kiện hở 1 pha và 2 pha có thể sinh ra dòng điện, điện áp của hệ thống điện gây hư hỏng rất lớn cho các thiết bị.
Những lỗi này được phân thành ba loại như sau.
- Lỗi dây dẫn mở
- Lỗi hở hai dây dẫn
- Lỗi hở ba dây dẫn.
Nguyên nhân và ảnh hưởng của các loại lỗi
Những lỗi này có thể xảy ra do trục trặc trong mạch điện cũng như đứt dây dẫn ở 1 pha hoặc nhiều pha. Những ảnh hưởng của lỗi mạch hở bao gồm những điều sau đây.
- Hệ thống điện hoạt động không đều
- Những lỗi này có thể gây nguy hiểm cho động vật cũng như con người
- Đặc biệt, một phần của mạng, khi điện áp vượt quá giá trị bình thường sẽ gây ra lỗi cách điện và phát sinh sự cố ngắn mạch.
- Mặc dù vậy, các loại sự cố mạch điện này có thể được chấp nhận trong thời gian dài so với các sự cố ngắn mạch, vì các sự cố này phải được tách ra để giảm mức độ thiệt hại cao.
Sự cố ngắn mạch
Sự cố ngắn mạch chủ yếu xảy ra do hư hỏng cách điện giữa các dây dẫn pha và đất. Lỗi cách điện có thể gây ra sự hình thành đường dẫn ngắn mạch kích hoạt các điều kiện ngắn mạch trong mạch.
Định nghĩa của đoản mạch là một kết nối bất thường có trở kháng cực kỳ nhỏ giữa hai điểm có điện thế khác nhau, dù là vô tình hay cố ý. Những lỗi này là loại phổ biến nhất dẫn đến dòng điện cao bất thường xuyên suốt đường dây hoặc thiết bị truyền tải.
Nếu để xảy ra sự cố ngắn mạch dù chỉ trong thời gian ngắn thì sẽ gây ra tác hại lớn cho thiết bị. Sự cố ngắn mạch còn được gọi là sự cố shunt vì những sự cố này chủ yếu xảy ra do hỏng cách điện giữa các dây dẫn pha và giữa các dây dẫn pha và đất.
Các điều kiện sự cố ngắn mạch có thể xảy ra khác nhau chủ yếu bao gồm 3 pha với đất, 3 pha cách đất, 1 pha với đất, pha với pha, 2 pha với đất, pha với pha và một pha với đất.
Cả sự cố 3 pha ngoài trái đất cũng như sự cố 3 pha hướng về trái đất đều có thể đối xứng hoặc cân bằng trong khi các sự cố khác là sự cố không đối xứng.
Nguyên nhân và ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch
Sự cố ngắn mạch có thể xảy ra vì những lý do sau.
- Những lỗi này có thể xảy ra do các tác động bên trong hoặc bên ngoài
- Các tác động bên trong là sự cố đường dây truyền tải, hư hỏng thiết bị, lão hóa lớp cách điện, ăn mòn lớp cách điện bên trong máy phát điện, lắp đặt các thiết bị điện, máy biến áp không đúng cách và thiết kế không phù hợp của chúng.
- Những lỗi này có thể xảy ra do tác động bên ngoài của thiết bị, hư hỏng cách điện do tăng vọt ánh sáng và hư hỏng cơ học từ bên ngoài.
Ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch bao gồm những điều sau đây.
- Sự cố hồ quang điện có thể gây cháy nổ các thiết bị như máy biến áp cũng như cầu dao.
- Dòng điện có thể bị hạn chế nghiêm trọng, thậm chí bị chặn hoàn toàn nếu lỗi đoản mạch vẫn tồn tại.
- Điện áp vận hành hệ thống có thể vượt quá hoặc thấp hơn giá trị chấp nhận của chúng để gây ảnh hưởng xấu đến dịch vụ được cung cấp qua hệ thống điện.
- Do dòng điện bất thường, thiết bị sẽ bị nóng lên khiến tuổi thọ của lớp cách điện có thể bị giảm.
Nguyên nhân của các loại sự cố
Những nguyên nhân chính gây ra sự cố về điện bao gồm:
Điều kiện thời tiết
Nó bao gồm sét đánh, mưa lớn, gió lớn, muối lắng đọng trên đường dây trên không và dây dẫn, tuyết và băng tích tụ trên đường dây truyền tải, v.v. Những điều kiện môi trường này làm gián đoạn việc cung cấp điện và cũng làm hỏng hệ thống lắp đặt điện.
Lỗi thiết bị
Các thiết bị điện khác nhau như máy phát điện, động cơ, máy biến áp, lò phản ứng, thiết bị chuyển mạch, v.v. gây ra sự cố ngắn mạch do trục trặc, lão hóa, hỏng cách điện của cáp và cuộn dây. Những hư hỏng này dẫn đến dòng điện cao chạy qua các thiết bị, khiến thiết bị bị hỏng thêm.
Lỗi của con người
Các sự cố về điện cũng xảy ra do lỗi của con người như chọn thiết bị hoặc thiết bị không đúng công suất, quên các bộ phận dẫn điện hoặc kim loại sau khi bảo trì hoặc bảo trì, chuyển mạch trong khi đang bảo trì, v.v.
Khói lửa
Sự ion hóa không khí do các hạt khói bao quanh đường dây trên không gây ra tia lửa điện giữa các đường dây hoặc giữa dây dẫn với chất cách điện. Sự phóng điện này làm cho chất cách điện mất khả năng cách điện do điện áp cao.
Các loại sự cố và ảnh hưởng của chúng
Hậu quả của sự cố điện xảy ra chủ yếu do các nguyên nhân sau.
Quá dòng chảy hiện tại
Khi xảy ra sự cố, nó tạo ra đường trở kháng rất thấp cho dòng điện. Điều này dẫn đến dòng điện rất cao được rút ra từ nguồn cung cấp, gây ra hiện tượng ngắt rơle, làm hỏng lớp cách điện và các bộ phận của thiết bị.
Nguy hiểm cho nhân viên vận hành
Sự cố xảy ra cũng có thể gây sốc cho cá nhân. Mức độ nghiêm trọng của cú sốc phụ thuộc vào dòng điện và điện áp tại vị trí sự cố và thậm chí có thể dẫn đến tử vong.
Mất thiết bị
Dòng điện lớn do sự cố ngắn mạch khiến các linh kiện bị cháy hoàn toàn dẫn đến thiết bị, dụng cụ hoạt động không ổn định. Đôi khi hỏa hoạn lớn khiến thiết bị bị cháy hoàn toàn.
Làm xáo trộn các mạch hoạt động được kết nối với nhau
Sự cố không chỉ ảnh hưởng đến vị trí xảy ra sự cố mà còn làm xáo trộn các mạch liên kết đang hoạt động với đường dây sự cố.
Hỏa hoạn do điện
Đoản mạch gây ra hiện tượng phóng điện và tia lửa điện do sự ion hóa không khí giữa hai đường dẫn điện, điều này càng dẫn đến hỏa hoạn như chúng ta thường thấy trong các tin tức như hỏa hoạn ở khu phức hợp tòa nhà và khu mua sắm.
Thiết bị hạn chế lỗi
Có thể giảm thiểu những nguyên nhân như lỗi của con người nhưng không thể giảm thiểu những thay đổi về môi trường. Xóa sự cố là một nhiệm vụ quan trọng trong mạng lưới hệ thống điện. Nếu chúng ta cố gắng ngắt hoặc ngắt mạch điện khi có lỗi phát sinh, điều đó sẽ giảm thiểu thiệt hại đáng kể cho thiết bị cũng như tài sản. Một số thiết bị hạn chế lỗi này bao gồm cầu chì, cầu dao, rơle được thảo luận dưới đây.
Cầu chì
Nó là thiết bị bảo vệ chính. Đó là một sợi dây mỏng được bọc trong vỏ hoặc kính nối hai bộ phận kim loại. Dây này nóng chảy khi có dòng điện quá lớn chạy trong mạch. Loại cầu chì phụ thuộc vào điện áp mà nó hoạt động. Cần phải thay dây bằng tay khi dây bị đứt.
Bộ ngắt mạch
Nó làm cho mạch ở trạng thái bình thường cũng như bị đứt ở điều kiện bất thường. Nó gây ra sự ngắt mạch tự động khi xảy ra lỗi. Nó có thể là cầu dao cơ điện như cầu dao chân không/dầu, v.v. hoặc cầu dao điện tử cực nhanh.
Rơle
Nó là một công tắc hoạt động dựa trên điều kiện. Nó bao gồm một cuộn dây từ và các tiếp điểm thường đóng và mở. Sự cố xảy ra làm tăng dòng điện cung cấp năng lượng cho cuộn dây rơle, dẫn đến các tiếp điểm hoạt động nên mạch bị gián đoạn dòng điện chạy qua. Rơle bảo vệ có nhiều loại khác nhau như rơle trở kháng, rơle mho, v.v.
Thiết bị bảo vệ nguồn điện chiếu sáng
Chúng bao gồm các thiết bị chống sét và thiết bị nối đất để bảo vệ hệ thống chống lại sét và điện áp tăng đột biến.
Phân tích lỗi ba pha dựa trên ứng dụng
Chúng ta có thể phân tích sự cố ba pha bằng cách sử dụng một mạch điện đơn giản như dưới đây. Trong trường hợp này, các lỗi tạm thời và vĩnh viễn được tạo ra bởi các công tắc báo lỗi. Nếu chúng ta nhấn nút một lần như một lỗi tạm thời, bộ hẹn giờ sẽ ngắt tải và cũng khôi phục nguồn điện trở lại tải. Nếu chúng ta nhấn nút BẬT này trong một thời gian cụ thể do lỗi vĩnh viễn, hệ thống này sẽ tắt hoàn toàn tải bằng cách bố trí rơ-le.
Làm thế nào để phát hiện và xác định vị trí lỗi?
Trong đường dây truyền tải, lỗi rất dễ xác định vì sự cố thường dễ nhận thấy. Ví dụ, một khi bất kỳ cây nào đổ qua đường dây truyền tải, nếu không, cột điện có thể bị hư hỏng cũng như dây dẫn nằm trên mặt đất.
Trong hệ thống cáp, việc định vị lỗi có thể được thực hiện khi mạch không hoạt động hoặc khi mạch hoạt động. Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định vị trí lỗi, có thể được chia thành các kỹ thuật đầu cuối, hoạt động với dòng điện cũng như điện áp được đo ở đầu cáp và các phương pháp theo dõi cần kiểm tra qua cáp. Khu vực thông thường của các lỗi có thể được định vị ở các kỹ thuật đầu cuối để tăng tốc độ dò tìm trên cáp truyền tải.
Trong hệ thống đi dây, vị trí lỗi có thể được tìm thấy trong quá trình kiểm tra dây. Trong các hệ thống đi dây phức tạp, bất cứ nơi nào dây có thể bị chôn vùi, những lỗi này được đặt thông qua máy đo phản xạ miền thời gian gửi xung xuống dây và sau đó kiểm tra tín hiệu phản xạ để nhận ra lỗi trong dây điện.
Trong cáp điện báo dưới nước nổi tiếng, điện kế đáp ứng được sử dụng để tính toán dòng điện sự cố thông qua thử nghiệm ở các đầu cáp bị sự cố. Trong cáp, hai phương pháp được sử dụng để xác định vị trí các lỗi như vòng lặp Varley cũng như vòng lặp Murray.
Trong cáp nguồn, lỗi cách điện không thể xảy ra ở điện áp thấp. Vì vậy, thử nghiệm đập được sử dụng bằng cách đặt một xung điện áp cao, năng lượng cao vào cáp. Vị trí lỗi có thể được thực hiện bằng cách lắng nghe âm thanh phóng điện tại thời điểm xảy ra lỗi. Khi thử nghiệm này gây ra tổn hại tại vị trí cáp, nó rất hữu ích vì vị trí bị lỗi sẽ phải được cách điện lại sau khi được thiết lập trong mọi trường hợp.
Trong hệ thống phân phối có điện trở nối đất cao, bộ cấp nguồn có thể lan rộng lỗi xuống đất tuy nhiên hệ thống vẫn duy trì hoạt động. Bộ cấp nguồn bị lỗi cũng như đang cấp điện có thể được tìm thấy trong một máy biến dòng kiểu vòng tập hợp tất cả các dây pha cho mạch điện; đơn giản là mạch có sự cố với đất sẽ minh họa cho dòng điện bị nhiễu.
Điện trở nối đất được sử dụng để làm cho dòng điện chạm đất dễ nhận biết hơn giữa hai giá trị để đánh bại dòng điện sự cố.
Tôi hy vọng rằng bạn đã có những hiểu biết cơ bản về sự cố ba pha. Cảm ơn bạn đã dành thời gian quý báu cho bài viết. Ngoài ra, mọi thắc mắc liên quan đến các dự án điện và điện tử, vui lòng viết phản hồi của bạn vào phần bình luận bên dưới.
Nếu bạn cần thiết bị đo điện chính hãng, uy tín
Lidinco là công ty cung cấp các loại thiết bị do điện uy tín nhập khẩu trực tiếp với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.
Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục, thiết bị SMT và các loại thiết bị chuyên dụng khác.
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Các loại nguồn điện
