HỆ THỐNG BẢO VỆ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

 [tintuc]

TRONG BÀI VIẾT NÀY TÔI XIN GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

I. Giới thiệu chung

    Do đa phần trong máy nén của công ty chúng tôi được dẫn động bằng động cơ điện, do đó trong bài viết này tôi xin giới thiệu về hệ thống bảo vệ động cơ trong máy nén của IHI    

    Động cơ điện là thiết bị then chốt trong hầu hết các hệ thống công nghiệp. Tuy nhiên, động cơ điện rất dễ bị hư hỏng nếu gặp phải các sự cố như quá dòng, mất pha, quá tải, thấp áp, ngắn mạch, hoặc kẹt rotor. Để đảm bảo hoạt động an toàn, hiệu quả và kéo dài tuổi thọ cho động cơ, hệ thống bảo vệ động cơ đóng vai trò vô cùng quan trọng.

II. Mục đích của hệ thống bảo vệ động cơ

Hệ thống bảo vệ động cơ điện có các chức năng chính như sau:

    Ngăn chặn hư hỏng thiết bị do các hiện tượng điện và cơ bất thường.

    Giảm thiểu thời gian dừng máy do sự cố, từ đó đảm bảo tính liên tục của sản xuất.

    Bảo vệ người vận hành khỏi nguy cơ cháy nổ, điện giật do sự cố từ động cơ.

    Tăng tuổi thọ động cơ bằng cách theo dõi và ngắt khi các thông số vượt ngưỡng cho phép.

III. Các nguy cơ thường gặp đối với động cơ

    Quá dòng (Overcurrent): Xảy ra khi dòng điện vượt quá định mức. Có thể do tải nặng bất thường, ngắn mạch hoặc khởi động lặp lại nhiều lần.

    Quá tải (Overload): Tải kéo dài vượt quá khả năng chịu đựng của động cơ, làm tăng nhiệt độ cuộn dây.

    Mất pha hoặc lệch pha (Phase Loss/Imbalance): Khi một hoặc hai pha mất điện hoặc dòng không cân bằng, gây tăng dòng ở pha còn lại.

    Sụt áp (Undervoltage) và quá áp (Overvoltage): Điện áp vượt ra khỏi giới hạn an toàn, ảnh hưởng đến mô-men xoắn và nhiệt độ.

    Ngắn mạch (Short circuit): Gây dòng cực lớn có thể phá hủy cuộn dây hoặc thiết bị điều khiển.

    Kẹt rotor hoặc khởi động thất bại: Rotor không quay nhưng động cơ vẫn cấp điện làm nóng nhanh chóng cuộn dây.

    Nhiệt độ cao: Có thể do môi trường xung quanh, thiếu thông gió, hoặc do chính động cơ sinh nhiệt.

IV. Các thiết bị và phương pháp bảo vệ động cơ

1. Rơ le nhiệt (Thermal Overload Relay)

    Hoạt động dựa trên sự giãn nở của kim loại khi quá nhiệt.
    Phổ biến trong các hệ thống khởi động DOL (Direct-On-Line).

    Bảo vệ quá tải kéo dài, không bảo vệ được ngắn mạch.

2. Rơ le dòng điện (Overcurrent Relay)

    Phát hiện dòng vượt ngưỡng cài đặt và ngắt mạch sau thời gian trễ nhất định.

    Thường đi kèm với contactor hoặc MCCB.

3. Rơ le mất pha / lệch pha

    Cảnh báo và cắt khi mất 1 pha hoặc dòng mất cân bằng lớn.

    Một số relay hiện đại còn tính % lệch dòng giữa các pha để đánh giá.

4. Bảo vệ quá áp / thấp áp (Over/Under Voltage Protection

    Dựa trên đo điện áp 3 pha và cắt khi vượt giới hạn.

    Quan trọng trong hệ thống có điện áp không ổn định.

5. Rơ le bảo vệ nhiệt độ cuộn dây (Thermistor / PTC sensor)

    Gắn cảm biến nhiệt trực tiếp vào cuộn dây động cơ.

    Khi nhiệt độ vượt ngưỡng, relay cắt nguồn để bảo vệ cuộn dây.

6. Hệ thống bảo vệ điện tử / rơ le bảo vệ động cơ kỹ thuật số

    Như các loại motor protection relay (ví dụ: Siemens 3RB, Schneider TeSys, ABB MS series…)

    Cho phép thiết lập nhiều thông số: quá dòng, quá tải, mất pha, điện áp, nhiệt độ, thời gian khởi động…

    Có thể kết nối với SCADA hoặc PLC để giám sát từ xa.

7. CB / MCCB / ACB (Circuit Breakers)

    Là thiết bị bảo vệ tổng, thường lắp trước các rơ le.

    Ngắt dòng lớn do ngắn mạch nhanh chóng trong mili-giây.

8. Bảo vệ bằng biến dòng (CT) kết hợp rơ le

    CT đo dòng, chuyển thành tín hiệu phù hợp cho rơ le.

    Giúp bảo vệ các động cơ lớn, xa tủ điện.

V. Cấu trúc hệ thống bảo vệ động cơ điển hình

Một hệ thống bảo vệ động cơ tiêu chuẩn thường bao gồm:

    Contactor: Đóng/ngắt động cơ.

    Thermal overload relay: Bảo vệ quá tải.

    Rơ le mất pha / quá dòng: Giám sát điện áp/dòng điện.

    CB / MCCB: Ngắt mạch khi ngắn mạch.

    Biến dòng (CT): Đo dòng cho các rơ le điều khiển.

    Relay kỹ thuật số hoặc thiết bị thông minh: Giám sát đa chức năng, có giao tiếp Modbus/Profibus/ETH.

VI. Hệ Thống Bảo Vệ Trong Máy Nén Khi IHI

    Chúng tôi dùng relay bảo vệ động cơ kết hợp với biến dòng CT và hệ thống điều khiển PLC để bảo vệ động cơ. 

    Trong quá trình khởi động, dù dùng phương pháp nào ( DOL, Reactor Starter, Delta-Star,....) thì dòng khởi động động cơ cũng gấp 3-8 lần dòng làm việc bình thường, lúc đó relay bảo vệ động cơ hoạt động, trong quá trình khởi động relay sẽ được thiết lập thời gian làm việc (thường thì 12-14s) cũng như kết hợp với hệ thống điều khiển (IGV closed, BOV opened) để đảm bảo Compressor khởi động bình thường

    Khi quá trình khởi động hoàn tất, lúc này Compressor sẽ loading theo kế hoạch của nhà máy, lúc này hệ thống sẽ dựa vào CT và giá trị thiết lập của CIC để điều khiển IGV không vượt quá giới hạn dòng của động cơ. Ngoài ra khi giá trị dòng của động cơ vượt quá giá trị định mức mà hệ thống điều khiển bị lỗi không hoạt động thì Overload relay hoạt động gây trip hệ thống bảo vệ động cơ. 

[/tintuc]