THIẾT BỊ GHI DẠNG SÓNG HIOKI MR8880 TRONG KHẮC PHỤC SỰ CỐ RCCB TẠI BIẾN TẦN TL CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI DO DÒNG ĐIỆN DC XÂM NHẬP HIOKI MR8880 Trong Khắc Phục Sự Cố RCCB

RCCB là gì?

Bộ Ngắt Dòng Điện Dư (RCCB) là thiết bị chứa công tắc cơ học để ngắt mạch khi phát hiện sự chênh lệch dòng điện giữa dây nóng và dây nguội [1]. Trong điều kiện bình thường, dòng điện ở dây nóng và dòng điện trở lại từ dây nguội là như nhau [2]. Sự chênh lệch dòng điện, gọi là Dòng Điện Dư, thường bị gây ra bởi dòng điện rò (phần lớn là vì cách điện của các thiết bị bị hư hỏng hoặc cũ) chảy xuống đất thông qua một đường dẫn điện ví dụ như cơ thể người. Dòng Điện Dư được dùng để ngắt mạch trong RCCB theo thiết kế định mức dòng điện dư của bộ RCCB. Hình minh hoạ 1.0 là các bộ phận của RCCB còn Hình minh hoạ 2.0 thể hiện các loại cực, độ nhạy ngắt dòng điện dư, và các loại RCCB hiện có trên thị trường.

Hình 1.0 Các bộ phận của RCCB

Hình 2.0 Loại cực RCCB, độ nhạy ngắt dòng điện dư và loại RCCB

Dòng điện rò có thể nguy hiểm và thậm chí khiến người dùng tử vong nếu vượt quá ngưỡng nhất định, như hình minh hoạ 3.0 bên dưới. Tiếp xúc với dòng điện rò 30mA vượt quá chỉ 40 mili giây cũng có thể tử vong. Do đó, RCCB đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong bảo vệ người dùng; bất kỳ lỗi chức năng nào của RCCB cũng gây ra ảnh hưởng nghiêm trọng.

Hình 3.0 Ảnh hưởng của dòng rò đối với con người

Biến Tần TL trong Hệ Thống Điện Mặt Trời Và Dòng Điện DC Xâm Nhập

Việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời (PV) áp mái ngày càng trở nên phổ biến. Hầu hết hệ thống điện mặt trời gia đình không kèm máy biến áp (hệ thống điện mặt trời có biến tần không biến áp) để tối ưu chi phí. Trong hệ thống này, điện dung ký sinh giữa hệ thống PV và đất tạo thành một vòng lặp dẫn đến điện áp sản sinh ra dòng điện [3] (Hình 4.0). Điện dung ký sinh là hiện tượng điện dung không mong muốn giữa hai phần tử dẫn điện gần nhau hoặc có mức điện tích khác nhau. Do trở kháng của hệ thống thấp nên điện áp chế độ thông thường sẽ hình thành dòng điện chế độ thông thường lớn (dòng rò) trên điện dung ký sinh.

Hình 4.0 Đường Dòng Điện Rò Trong Hệ Thống Biến Tần TL Điện Mặt Trời

Tuy nhiên, trong hệ thống điện mặt trời với bộ hoà lưới, điện dung ký sinh cao giữa vòng các dây hoà lưới có thể triệt tiêu vòng lặp dòng điện rò giữa hệ thống điện mặt trời với đất đến mức nhất định.

Ảnh Hưởng Của Dòng Điện DC Xâm Nhập Trong Biến Tần TL Hệ Thống Điện Mặt Trời Lên RCCB

Trong trường hợp không có bất kỳ dòng điện rò nào, từ trường của lõi RCCB giữa dây nóng và dây nguội được cân bằng và loại bỏ. Khi có dòng điện rò (I nóng > I Nguội), từ trường thay đổi và sinh ra dòng điện trong cuộn dây rơ le được nối đến cùng lõi sắt để ngắt kết nối mạch nếu nó đạt định mức dòng điện thiết kế cho RCCB.

Khi có một lượng nhất định dòng điện DC xâm nhập trong nguồn cấp AC, dòng điện tổng chạy trong dây nóng AC sẽ cao hơn dạng sóng AC theo 1 hướng (Hình 5.0). Dòng điện cao hơn ở một hướng của dây AC làm cho từ trường lõi sắt của RCCB từ hoá theo một hướng nhiều hơn hướng khác [4]. Từ hoá dẫn đến cần dòng điện cao hơn để ngắt rơ le và ngắt mạch cơ học. Nói ngắn gọn, dòng điện cắt yêu cầu của RCCB không còn hoạt động theo đúng định mức thiết kế nữa. Trường hợp này rất nguy hiểm, bởi nó nghĩa là không có bảo vệ cắt dòng điện rò bảo vệ người dùng. Do đó, việc theo dõi dòng DC xâm nhập trong dây AC là vô cùng quan trọng để đảm bảo không ảnh hưởng đến sự an toàn người dùng.

Hình 5.0 Ảnh hưởng của dòng DC lên cường độ AC tại dây nóng

Thiết Bị Hioki MR8880-20 Dùng Để Đo Dòng Điện DC Xâm Nhập Trong Biến Tần TL Hệ Thống Điện Mặt Trời

Như đã minh hoạ bên trên, dòng điện DC xâm nhập ở mức nhất định có thể gây ra lỗi chức năng RCCB gây chết người. Do đó cần phải theo dõi và đảm bảo thông số này luôn luôn ở mức an toàn.

Thiết bị Ghi dạng sóng Hioki MR8880-20 cung cấp các đặc tính sau, hữu ích cho việc kiểm tra mức độ dòng điện DC xâm nhập.

• Bốn kênh analog để đo RCCB 3 pha 4 cực
• Tám kênh logic để theo dõi trình tự báo động
• Đo dòng điện DC của các pha bằng 4 kênh analog

Các phụ kiện và thiết bị đi kèm sau được kết nối với MR8880-20 để dùng cho đo lường nhiều thông số AC và DC khác nhau:

1) Display Unit CM7290 với Cảm biến Dòng điện tự động về 0 AC/DC CT7731

Dạng sóng dòng DC, AC RMS và AC cho RCCB có thể đo được

2) Que đo đầu kẹp cá sấu L9197 Với Magnetic Adapter 9804

a) Đo điện áp AC và DC

Dạng sóng điện áp AC, AC RMS và DC có thể đo được

b) Kích hoạt sự kiện mất nguồn

Dạng sóng điện áp AC, AC RMS và DC có thể đo được

3) Đầu đo logic MR9321-01

Thời gian cắt của RCCB 3 pha có thể được xác định và so sánh theo yêu cầu.

Kết luận: chỉ dựa vào RCCB để bảo vệ khỏi dòng điện dư là không đủ đối với Hệ thống điện mặt trời không có biến áp. Dòng DC xâm nhập là hiện tượng phổ biến và thường xảy ra trong loại hệ thống này. Nếu không được giám sát thích hợp để đảm bảo ở dưới mức nguy hiểm, nó có thể dẫn đến tai nạn và tệ hơn là tổn thất về tính mạng.