Mục lục · 11 phần
Chế độ bypass (Bypass mode) là chế độ trong đó bộ lưu điện (UPS) cấp điện lưới hoặc nguồn dự phòng cho tải chỉ qua đường bypass, tức đường điện thay thế cho bộ biến đổi điện xoay chiều (AC) của UPS.[1][2] UPS chuyển tải sang đường bypass khi UPS hỏng, khi tải có dòng quá độ như dòng khởi động hay dòng sự cố, hoặc khi tải lên đỉnh.[2] Victron MultiPlus-II là một biến tần sạc (inverter/charger) dùng được trong hệ nối lưới và hệ độc lập có điện mặt trời.[3] Trên biến tần sạc, điện lưới đạt yêu cầu được nối thẳng từ cổng AC vào sang cổng AC ra.[4] Biến tần sạc Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50 cho dòng đi xuyên tối đa 50 A.[5] Công suất liên tục của khâu nghịch lưu chỉ là 5.000 VA ở 25 °C.[5] Ở 230 V, dòng 50 A tương ứng 50 × 230 = 11.500 VA, gấp 11.500 / 5.000 = 2,3 lần công suất khâu nghịch lưu.[6]
Với người lắp đặt, cầu chì hoặc cầu dao AC vào của model 5 kVA phải có dòng định mức 50 A hoặc nhỏ hơn.[7] Mức 50 A này bằng dòng đi xuyên tối đa của MultiPlus-II 48/5000/70-50.[5] Khi điện áp ở cổng AC vào bị loại, khâu nghịch lưu tự bật lên để cấp điện cho tải.[4] Giới hạn dòng đi xuyên được trình bày riêng ở bài Dòng AC đi xuyên tối đa.
Tóm tắt nhanh
| Mục | Thông tin chính |
|---|---|
| Tên tiếng Anh | Bypass mode; đường điện thay thế gọi là Bypass[1] |
| Định nghĩa | Chế độ bypass (Bypass mode) là chế độ trong đó bộ lưu điện (UPS) cấp điện lưới hoặc nguồn dự phòng cho tải chỉ qua đường bypass, tức đường điện thay thế cho bộ biến đổi điện xoay chiều (AC) của UPS[1][2] |
| Tiêu chuẩn định nghĩa thuật ngữ | IEC 62040-3 Ed. 3.0 (2021): bypass ở mục 3.2.29, bypass mode ở mục 3.3.9[8] |
| Ba kiểu bypass tự động | Bypass cơ khí, bypass tĩnh (điện tử), bypass lai[1] |
| Bypass bảo trì | Đường cấp điện giữ tải có điện trong lúc bảo trì, đóng bằng công tắc tay[1][2] |
| Khi nào chuyển sang bypass | UPS hỏng, dòng quá độ của tải (dòng khởi động, dòng sự cố), tải lên đỉnh[2] |
| Điều kiện chuyển | Tần số đầu vào và đầu ra giống nhau; với một số tải, UPS phải đồng bộ với nguồn bypass[2] |
| Rủi ro chính | Nhiễu trên nguồn AC đầu vào có thể truyền thẳng tới tải[2] |
| Chế độ ECO | Chế độ tiết kiệm năng lượng của UPS chuyển đổi kép, tận dụng đường bypass tự động[9] |
| Ví dụ biến tần sạc | Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50: dòng đi xuyên tối đa 50 A, nghịch lưu 5.000 VA ở 25 °C[5] |
1. Chế độ bypass (Bypass mode) là gì?
Chế độ bypass (Bypass mode) là chế độ trong đó bộ lưu điện (UPS) cấp điện lưới hoặc nguồn dự phòng cho tải chỉ qua đường bypass, tức đường điện thay thế cho bộ biến đổi điện xoay chiều (AC) của UPS.[1][2] Ở chế độ bypass, bộ lưu điện cấp điện cho tải chỉ qua đường bypass.[1] IEC 62040-3 Ed. 3.0, tiêu chuẩn về tính năng và phép thử của bộ lưu điện, xếp thuật ngữ bypass ở mục 3.2.29 và bypass mode ở mục 3.3.9.[8] Bộ lưu điện báo riêng trạng thái tải chạy trên bypass tĩnh, bên cạnh trạng thái tải chạy trên bộ nghịch lưu.[10] Trạng thái thứ ba là tải chạy trên ắc quy.[10]
Đường bypass (Bypass) là gì?
Đường bypass (Bypass) là đường cấp điện thay thế cho bộ biến đổi điện xoay chiều (AC) bên trong bộ lưu điện.[1] Điện năng cấp cho tải qua đường này được gọi là điện bypass (bypass power).[2] Qua đường bypass, tải được nối với đầu vào bypass AC (bypass AC input) của thiết bị.[2]
Đầu vào bypass AC còn gọi là đầu vào lưới thứ hai (mains input 2).[2] Đầu vào này thường lấy từ nguồn dự phòng qua một lộ cấp điện riêng, có máy phát hoặc UPS khác hỗ trợ.[2] Khi không có nguồn dự phòng, đầu vào bypass AC lấy điện lưới qua một cáp thứ hai.[2] Đầu vào AC thường (normal AC input) lấy từ nguồn chính, tức nguồn có điện liên tục, thường do công ty điện lực cung cấp.[2]
Bộ lưu điện (UPS) là gì?
Bộ lưu điện (UPS) là tổ hợp bộ biến đổi điện, khóa chuyển mạch và ắc quy, giữ điện liên tục cho tải khi nguồn vào mất.[1][11] Tên tiếng Anh đầy đủ của UPS là Uninterruptible Power System.[8] UPS được xếp vào nhóm bộ sạc ắc quy (battery charger) trong quy định thử nghiệm của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.[11] IEC 62040-1 áp dụng cho bộ lưu điện di động, cố định, lắp cố định hoặc lắp liền, dùng trong lưới phân phối hạ áp.[12] Các kiểu UPS tĩnh được định nghĩa trong bộ tiêu chuẩn IEC 62040.[2]
Chế độ bình thường (Normal mode) là gì?
Chế độ bình thường (Normal mode) là chế độ vận hành ổn định của UPS khi nguồn AC vào nằm trong dung sai và cấp điện cho UPS.[1] Ba điều kiện còn lại là bộ tích trữ năng lượng đầy hoặc đang sạc, tải trong định mức và đường bypass sẵn sàng.[1] Đường bypass phải nằm trong dung sai quy định, nếu thiết bị có đường này.[1]
Chế độ dùng năng lượng lưu trữ (Stored energy mode) là gì?
Chế độ dùng năng lượng lưu trữ (Stored energy mode) là chế độ vận hành ổn định khi nguồn AC vào bị ngắt hoặc ngoài dung sai.[1] Ở chế độ này, toàn bộ điện lấy từ bộ tích trữ năng lượng.[1] Với bộ lưu điện có động cơ diesel tích hợp (DRUPS), điện có thể lấy từ động cơ diesel hoặc kết hợp cả hai nguồn.[1] Tải vẫn phải nằm trong định mức của UPS ở chế độ này.[1]
So sánh ba chế độ vận hành của bộ lưu điện
Ba chế độ khác nhau ở đường điện cấp cho tải và điều kiện của nguồn vào:
| Chế độ | Đường cấp điện cho tải | Điều kiện nguồn vào |
|---|---|---|
| Chế độ bình thường (Normal mode) | Qua bộ biến đổi của UPS[2] | Nguồn AC vào trong dung sai, bypass sẵn sàng[1] |
| Chế độ dùng năng lượng lưu trữ (Stored energy mode) | Toàn bộ điện từ bộ tích trữ năng lượng[1] | Nguồn AC vào bị ngắt hoặc ngoài dung sai[1] |
| Chế độ bypass (Bypass mode) | Chỉ qua đường bypass[1] | Đầu vào bypass AC có điện, thiết bị chuyển tải sang bypass[2] |
Định nghĩa cho thấy chế độ bypass gắn với một đường điện riêng bên trong thiết bị. Mục 2 giải thích đường điện này được đóng cắt thế nào.
2. Chế độ bypass hoạt động như thế nào?
Chế độ bypass hoạt động bằng cách chuyển tải từ đường qua bộ biến đổi sang đường bypass nhờ một khóa chuyển mạch.[1][2] Các mục dưới đây trình bày kiểu khóa, điều kiện đồng bộ và đường đi xuyên trên biến tần sạc.
Đường cấp điện qua bộ chuyển đổi kép
Ở bộ lưu điện chuyển đổi kép (double conversion), toàn bộ điện cấp cho tải đi qua bộ chỉnh lưu, sạc và bộ nghịch lưu.[2] Hai khâu này thực hiện chuyển đổi kép, từ AC sang DC rồi từ DC sang AC.[2] Loại UPS này còn gọi là UPS trực tuyến (on-line), vì tải được bộ nghịch lưu cấp điện liên tục.[2]
Bộ lưu điện chuyển đổi kép xử lý điện qua bộ chỉnh lưu rồi bộ nghịch lưu.[13] Cách xử lý này chặn các điều kiện đầu vào gây hại đi tới tải quan trọng.[13] Loại UPS này thường có thêm đường bypass tĩnh, đôi khi gọi là khóa tĩnh (static switch).[2]
Khóa bypass tĩnh (Static bypass switch) là gì?
Khóa bypass tĩnh (Static bypass switch) là khóa điện tử bán dẫn chuyển tải sang đường bypass, dùng transistor, thyristor, triac hoặc linh kiện bán dẫn khác.[1] Khóa tĩnh có mặt trong UPS để dự phòng khi một linh kiện trong khối UPS hỏng.[13] Khi phát hiện hỏng, dòng điện được dẫn qua khóa tĩnh, vòng qua khối UPS.[13]
Khóa bypass tĩnh có hai kiểu là làm việc liên tục (continuous duty) và làm việc ngắn hạn (momentary duty).[13] Kiểu làm việc liên tục tin cậy nhất, kiểu làm việc ngắn hạn là công nghệ cũ hơn.[13] Khóa bypass tĩnh của bộ lưu điện Easy UPS 3S chuyển tải sang nguồn lưới một cách tự động và tức thời khi UPS có lỗi bên trong.[14]
Đồng bộ tần số và góc pha trước khi chuyển
Đường bypass chỉ dùng được khi tần số đầu vào và tần số đầu ra của UPS giống nhau.[2] Với một số tải, UPS phải đồng bộ với nguồn bypass để giữ điện liên tục cho tải.[2] Bộ điều khiển của UPS phải tự đồng bộ bộ nghịch lưu với nguồn bên ngoài trước khi chuyển tải.[15]
Khi hai nguồn được nối song song lúc chuyển mạch, logic của khóa phải xác định điện áp, tần số và góc pha của hai nguồn.[13] Cách nối hai nguồn với nhau trong khoảnh khắc như vậy gọi là chuyển mạch khép kín (closed transition).[13]
Biến áp trên đường bypass
Biến áp bypass (Bypass transformer) là biến áp đặt trên đường bypass khi mức điện áp của nguồn bypass và đầu ra UPS không giống nhau.[2] Đầu vào bypass AC có thể lấy từ một lộ cấp điện riêng, khác lộ cấp cho đầu vào AC thường.[2]
Chuyển tải từ bypass trở lại bộ nghịch lưu
Khi lỗi quá tải đã hết, khóa bypass tĩnh phải đưa tải trở lại hệ UPS.[15] Việc cấp điện lại cho bộ nghịch lưu làm khóa bypass tĩnh chuyển tải về bộ nghịch lưu.[15] Bộ lưu điện Easy UPS 3S cũng tự đưa tải về UPS khi lỗi đã hết.[14]
Đường đi xuyên trên biến tần sạc
Victron MultiPlus-II gồm bộ nghịch lưu sóng sin, bộ sạc ắc quy và công tắc chuyển (transfer switch) trong cùng một vỏ.[3] Điện áp AC nối vào cổng AC vào được chuyển thẳng sang cổng AC ra, nếu điện áp đó nằm trong thông số cho phép.[4] Lúc đó bộ nghịch lưu tắt, đèn "mains on" sáng và bộ sạc bắt đầu sạc ắc quy.[4]
Khi điện áp ở cổng AC vào bị loại, bộ nghịch lưu tự bật lên.[4] MultiPlus-II nhận cấp điện cho tải trong thời gian dưới 20 ms, đủ nhanh để máy tính và thiết bị điện tử tiếp tục chạy.[16] Khi bật tính năng UPS, MultiPlus-II chuyển sang chạy nghịch lưu gần như không gián đoạn.[17]
Khóa chuyển mạch của đường bypass có kiểu cơ khí, kiểu tĩnh và kiểu lai.[1] Mục 3 phân loại các kiểu bypass.
3. Các loại bypass trong bộ lưu điện và biến tần
Bypass chia thành bypass tự động và bypass bảo trì, tức đường giữ điện cho tải trong lúc bảo trì.[1] Bypass tự động lại chia theo kiểu khóa thành bypass cơ khí, bypass tĩnh và bypass lai.[1]
Bypass tự động (Automatic bypass) là gì?
Bypass tự động (Automatic bypass) là đường cấp điện, chính hoặc dự phòng, thay thế cho bộ biến đổi AC gián tiếp của bộ lưu điện.[1] Ở UPS chuyển đổi kép, tải được chuyển sang đầu vào bypass AC không bị gián đoạn.[2] Ở UPS tương tác lưới, khi một chức năng của UPS bị hỏng, tải có thể được chuyển sang đầu vào bypass AC.[2]
Bypass cơ khí, bypass tĩnh và bypass lai
Bypass cơ khí (Mechanical bypass) là bypass điều khiển bằng công tắc có tiếp điểm tách rời cơ học.[1] Bypass tĩnh (Static bypass), còn gọi là bypass điện tử, là bypass điều khiển bằng khóa điện tử công suất như transistor, thyristor hoặc triac.[1] Bypass lai (Hybrid bypass) là bypass dùng công tắc có tiếp điểm cơ học kết hợp với ít nhất một van điện tử có điều khiển.[1]
Bypass bảo trì (Maintenance bypass) là gì?
Bypass bảo trì (Maintenance bypass) là đường cấp điện thay thế, dùng để giữ điện liên tục cho tải trong lúc bảo trì.[1] Đường bypass bảo trì là một đường riêng, tách khỏi đường bypass tĩnh, và được đóng bằng công tắc tay.[2] IEC 62040-3 Ed. 3.0 có thuật ngữ riêng cho công tắc bypass bảo trì (maintenance bypass switch) ở mục 3.2.28.[8]
Ở chế độ bypass bảo trì, điện lưới được đưa qua công tắc bypass bảo trì gắn ngoài (MBB) tới tải.[14] Điện dự phòng từ ắc quy không có trong chế độ này.[14]
Bypass bảo trì gắn ngoài
Bypass bảo trì gắn ngoài được khuyến nghị mạnh cho hệ UPS, trừ khi khách hàng yêu cầu khác.[13] Bypass bảo trì gắn ngoài cho phép đưa UPS ra khỏi vận hành trong khi tải vẫn có điện.[13] Tủ bypass bảo trì trong tiêu chuẩn thiết kế UPS của Đại học Houston phải đặt bên ngoài UPS.[15]
Chuyển mạch đóng trước, cắt sau (Make-before-break)
Chuyển mạch đóng trước, cắt sau (Make-before-break) là cách chuyển tải trong đó hai nguồn được nối với nhau trong khoảnh khắc chuyển mạch.[13] Khi chuyển sang bypass bảo trì gắn ngoài, UPS dùng chế độ bypass của khóa tĩnh bên trong để bảo đảm chuyển mạch đóng trước, cắt sau.[13] Công tắc bypass bảo trì gắn ngoài phải có khóa liên động điện và cơ khí để không làm mất điện tải khi chuyển sang chế độ bypass.[15]
Bypass trong UPS dự phòng thụ động và UPS tương tác lưới
UPS dự phòng thụ động (passive standby, off-line) cấp điện lưới cho tải qua một bộ lọc loại bỏ một số nhiễu.[2] Loại UPS này không có khóa tĩnh thật sự và không có bypass, nên cần thời gian chuyển ngắn, dưới 10 ms, để chuyển tải sang bộ nghịch lưu.[2] UPS tương tác lưới (line-interactive) có thể có hoặc không có bypass.[2][18]
Bypass tự động và bypass bảo trì được dùng trong những tình huống khác nhau. Mục 4 nêu các tình huống thiết bị chuyển sang chế độ bypass.
4. Khi nào biến tần và bộ lưu điện chuyển sang chế độ bypass?
Bộ lưu điện chuyển đổi kép chuyển tải sang đầu vào bypass AC khi UPS hỏng, khi tải có dòng quá độ hoặc khi tải lên đỉnh.[2] Biến tần sạc chuyển điện lưới thẳng sang tải khi nguồn vào đạt yêu cầu.[4]
Khi bộ lưu điện gặp sự cố bên trong
Khi một phần tử của UPS hỏng, khóa bypass tĩnh chuyển tải sang mạch nguồn AC thường.[15] Khóa bypass tĩnh của Easy UPS 3S chuyển tải sang điện lưới khi UPS có lỗi bên trong, giữ điện cho tải trong lúc UPS được sửa hoặc thay.[14]
Khi tải quá tải hoặc thiết bị quá nhiệt
Một UPS có thể được lệnh chuyển sang bypass hoặc tự chuyển sang bypass vì quá nhiệt, quá tải hay lý do tương tự.[13] Khi quá tải, khóa chuyển tĩnh tự động đưa tải sang đầu ra bypass.[15] Khả năng chịu quá tải của thiết bị được trình bày ở bài khả năng chịu quá tải trong điện mặt trời.
Trong hệ bypass phân tán nhiều UPS, khi một UPS chuyển sang bypass, cả hệ chuyển sang bypass.[13] Các UPS còn lại nhận lệnh chuyển qua đường truyền thông và chuyển trong khoảng 2 ms.[13]
Khi tải có dòng khởi động hoặc dòng sự cố
Dòng quá độ của tải, gồm dòng khởi động (inrush) và dòng sự cố, là một trường hợp tải được chuyển sang bypass.[2] Chuyển khẩn cấp sang bypass thường xảy ra khi bộ nghịch lưu không giữ được điện áp đầu ra của hệ trong giới hạn bình thường.[13] Nguyên nhân có thể là ngắn mạch ở đầu ra: bộ nghịch lưu đẩy dòng lớn nhất vào chỗ sự cố và có thể chạm giới hạn dòng.[13]
Khi thiết bị bảo vệ phía sau không đủ nhỏ hoặc không đủ nhanh, điện áp đầu ra của hệ UPS sụt ra ngoài giới hạn.[13] Hệ UPS khi đó chuyển khẩn cấp sang bypass, và dòng sự cố lớn chạy qua bypass để giải trừ sự cố.[13]
Khi cần bảo trì bộ lưu điện
Bypass bảo trì giữ điện liên tục cho tải trong lúc bảo trì.[1] Bypass bảo trì gắn ngoài cho phép đưa UPS ra khỏi vận hành trong khi tải vẫn có điện.[13]
Khi chạy chế độ tiết kiệm năng lượng
Các chế độ tiết kiệm năng lượng thường đi vòng qua khâu chuyển đổi kép để tăng hiệu suất, tức tải dùng thẳng điện của cơ sở.[13] UPS theo Quy tắc ứng xử của Trung tâm Nghiên cứu Chung (JRC) châu Âu phải chạy liên tục được ở chế độ hiệu suất cao hơn như bypass.[18]
Khi lưới có điện trên biến tần sạc
Trên biến tần sạc Victron MultiPlus-II, điện áp AC nối vào cổng AC vào được chuyển sang cổng AC ra nếu nằm trong thông số cho phép.[4] Khi tải vượt giới hạn dòng đặt cho nguồn vào, chức năng PowerAssist cho biến tần sạc bù thêm công suất cho nguồn xoay chiều.[3][17] Đèn "mains on" sáng và đèn "inverter" nhấp nháy khi PowerAssist hoạt động.[4]
Khi nguồn vào là máy phát điện
Đầu vào bypass AC của UPS thường lấy từ nguồn dự phòng có máy phát hỗ trợ.[2] Tần số lưới thường ổn định, còn tần số máy phát có thể dao động khi máy phát vừa bắt đầu cấp điện.[13] UPS khi đó từ chối máy phát làm nguồn và tiếp tục chạy bằng ắc quy tới khi tần số ổn định.[13]
Victron MultiPlus-II cho đặt dải tần số đầu vào chấp nhận là 50 Hz, 60 Hz hoặc 45 Hz đến 65 Hz.[17] Bộ giới hạn dòng động (Dynamic current limiter) giúp MultiPlus-II bắt đầu cấp thêm công suất khi máy phát còn ở mức công suất thấp.[17] Cổng đấu máy phát trên biến tần hybrid được trình bày ở bài Cổng máy phát điện.
Ở mọi tình huống trên, tải nhận điện qua đường thay thế cho bộ biến đổi của thiết bị.[1] Mục 5 so lợi ích và rủi ro của cách cấp điện này.
5. Ưu điểm và rủi ro của chế độ bypass
Chế độ bypass giữ tải có điện khi bộ biến đổi không làm việc được, đổi lại tải không còn được lọc nhiễu và ổn định.[14][2] Tiêu chuẩn IEC 62040-3 phân loại UPS theo đặc tính đầu ra.[19] Chế độ ECO chạy qua bypass được xếp vào loại phụ thuộc điện áp và tần số (VFD).[20]
Giữ điện liên tục cho tải khi UPS hỏng
Khóa bypass tĩnh giữ điện cho tải trong lúc UPS được sửa chữa hoặc thay thế.[14] Khi UPS hỏng, tải được chuyển sang đầu vào bypass AC không gián đoạn.[2] Bypass bảo trì gắn ngoài cho phép tháo UPS ra trong khi tải vẫn có điện.[13]
Hiệu suất cao hơn khi tải đi qua bypass
Chế độ ECO tận dụng đường bypass tự động sẵn có trong thiết kế UPS chuyển đổi kép.[9] Hiệu suất ở chế độ ECO của hai dòng UPS Liebert EXL S1 và Liebert Trinergy Cube được Vertiv công bố là tới 99,5%.[20] Đổi lại, UPS ở chế độ ECO giảm khả năng giữ chất lượng điện và điện dự phòng.[9]
Hãng UPS phải công bố hoạt động và hiệu suất UPS ở các chế độ hiệu suất cao hơn, theo quy tắc ứng xử của JRC.[18] UPS xin nhãn ENERGY STAR được thử ở chế độ con có hiệu suất cao nhất của từng chế độ bình thường.[1]
Tải không còn được lọc nhiễu và chặn xung
Khi UPS ở chế độ bypass, nhiễu trên nguồn AC đầu vào có thể truyền thẳng tới tải.[2] Xung điện áp gây hại có thể tới tải quan trọng khi UPS chạy bypass, nên thiết bị chống sét lan truyền có thể vẫn cần thiết.[13] Ở chế độ ECO, tải có thể bị hư do xung điện áp tăng nhanh và quá áp từ lưới.[9]
Khóa bypass tĩnh không lọc hay điều hòa điện năng, nên chỉ được dùng hạn chế.[14] Khi UPS được dùng để lọc điện vào, chế độ tiết kiệm năng lượng kiểu bypass không được khuyến nghị.[13]
Sóng hài và hệ số công suất của tải đi thẳng lên nguồn
Ở chế độ ECO, hệ số công suất và mức méo dòng điện (THDi) cần kiểm tra là của chính tải, không còn là của UPS.[20] Sóng hài do tải sinh ra có thể đi qua đường bypass và làm bẩn nguồn cấp.[9]
Không có điện dự phòng từ ắc quy ở bypass bảo trì
Bypass bảo trì đưa điện lưới qua công tắc gắn ngoài tới tải.[14] Ở chế độ bypass bảo trì, ắc quy của UPS không cấp điện dự phòng.[14]
Chế độ ECO và loại UPS phụ thuộc điện áp và tần số (VFD)
UPS phụ thuộc điện áp và tần số (VFD, Voltage and Frequency Dependent) là UPS có điện áp và tần số đầu ra phụ thuộc đầu vào.[1] Chế độ ECO được xếp vào loại VFD theo IEC 62040-3.[20] UPS độc lập điện áp và tần số (VFI) giữ đầu ra không phụ thuộc biến động đầu vào.[1] UPS VFI làm được việc này khi chưa cần dùng tới nguồn năng lượng tích trữ.[1]
Trong quy định thử nghiệm UPS của Hoa Kỳ, VFD là mức phụ thuộc đầu vào cao nhất, tiếp theo là VI rồi VFI.[11] UPS VFD được định nghĩa là UPS bảo vệ tải trước việc mất hoàn toàn nguồn AC vào.[11]
Ngoài chất lượng điện, chế độ bypass còn đặt ra giới hạn về dòng điện. Mục 6 trình bày giới hạn dòng điện khi tải chạy qua đường bypass.
6. Giới hạn dòng điện khi thiết bị chạy chế độ bypass
Ở chế độ bypass, dòng điện được dẫn qua khóa tĩnh, vòng qua khối UPS.[13] Cách đọc và tính dòng đi xuyên trên biến tần sạc được trình bày đầy đủ ở bài Dòng AC đi xuyên tối đa.
Định mức khóa bypass tĩnh của bộ lưu điện
Khóa bypass tĩnh phải làm việc liên tục được ở ít nhất dòng đầy tải định mức của UPS, theo tiêu chuẩn thiết kế UPS của Đại học Houston.[15] Trong hệ bypass tập trung, khóa tĩnh phải được chọn đủ cỡ để chịu toàn bộ hệ.[13] Với cấu hình dự phòng cách ly, khả năng chịu quá tải của hệ bị giới hạn bởi định mức khóa tĩnh.[13]
Dòng AC đi xuyên tối đa (Max. AC passthrough current) trên biến tần sạc
Dòng đi xuyên tối đa (Maximum feed-through current) của MultiPlus-II 48/5000/70-50 là 50 A.[5] Cầu chì hoặc cầu dao AC vào của model 5 kVA có dòng định mức 50 A hoặc nhỏ hơn.[7] Khi tải vượt giới hạn dòng đặt cho nguồn vào, chức năng PowerAssist cho khâu nghịch lưu bù thêm công suất.[3]
Công thức tính dòng điện qua đường bypass
Công suất biểu kiến (S) là tích của điện áp hiệu dụng (U) và dòng điện hiệu dụng (I), đơn vị là vôn ampe (VA).[6] Dòng điện đầy tải của một tải bằng công suất biểu kiến của tải chia cho điện áp.[21]
- Tải một pha: Dòng điện (A) = Công suất biểu kiến của tải (kVA) × 1.000 / Điện áp pha (V).[21]
- Tải ba pha cân bằng: Dòng điện (A) = Công suất biểu kiến của tải (kVA) × 1.000 / (√3 × Điện áp dây (V)).[21]
Với tải một pha 11,5 kVA ở 230 V, dòng điện là 11,5 × 1.000 / 230 = 50 A. Cách tính dòng điện lấy từ lưới cho biến tần hybrid được trình bày ở bài Công suất AC đầu vào tối đa từ lưới.
Dòng đi xuyên, thời gian chuyển và cổng ra phụ đều nằm cạnh chế độ bypass trên cùng một thiết bị. Mục 7 so chế độ bypass với các khái niệm dễ nhầm.
7. Phân biệt chế độ bypass với các khái niệm dễ nhầm
Chế độ bypass là một chế độ vận hành của bộ lưu điện hoặc biến tần, trong đó tải chỉ được cấp qua đường bypass.[1] Các mục dưới đây đặt chế độ bypass cạnh từng khái niệm dễ nhầm.
Chế độ bypass và nguồn điện khẩn cấp EPS
Trên biến tần sạc, điện lưới đạt yêu cầu được chuyển thẳng từ cổng AC vào sang cổng AC ra.[4] Khi điện áp lưới bị loại, biến tần sạc bật khâu nghịch lưu để cấp điện cho tải.[4] Biến tần sạc có thể thay lưới cấp điện cho tải trong lúc mất điện.[3] Nguồn điện dự phòng cho tải khi mất lưới được trình bày ở bài nguồn điện khẩn cấp EPS.
Chế độ bypass và thời gian chuyển mạch
Thời gian MultiPlus-II nhận cấp điện cho tải sau khi lưới mất là dưới 20 ms.[16] UPS dự phòng thụ động cần thời gian chuyển dưới 10 ms vì không có khóa tĩnh thật sự.[2] Khoảng thời gian tải mất nguồn khi chuyển mạch được trình bày ở bài thời gian chuyển mạch.
Chế độ bypass và tủ ATS
IEC 62040-1 không áp dụng cho hệ chuyển nguồn tĩnh độc lập, vì hệ này thuộc phạm vi IEC 62310-1.[12] Bypass là đường điện bên trong bộ lưu điện, thay thế cho bộ biến đổi AC của chính bộ lưu điện đó.[1] Tủ chuyển nguồn tự động giữa lưới và nguồn dự phòng được trình bày ở bài tủ ATS.
Chế độ ECO (ECO mode) là gì?
Chế độ ECO (ECO mode) là chế độ của UPS chuyển đổi kép, trong đó tải lấy điện lưới qua đường bypass tự động khi điện lưới tốt.[9][20] Các chế độ tiết kiệm năng lượng thường đi vòng qua khâu chuyển đổi kép để tăng hiệu suất.[13]
Chế độ bypass và diode bypass (Bypass diode) trên tấm pin
Diode bypass (Bypass diode) là diode nối song song nhưng ngược cực với cell pin mặt trời, dùng để tránh tác hại của hiện tượng điểm nóng.[22] Chế độ bypass nói ở đây là chế độ vận hành của bộ lưu điện, với đường bypass thay thế cho bộ biến đổi AC.[1]
Cổng AC ra phụ (AC-out-2) và tải không thiết yếu
Cổng AC ra phụ (AC-out-2) của MultiPlus-II dành cho tải không quan trọng và được nối thẳng với đầu vào AC.[17] Tải trên AC-out-2 bị cắt ngay khi biến tần sạc chuyển sang chạy bằng ắc quy.[7] Tải được nối lại khoảng 2 phút sau khi điện AC có lại ở cổng AC vào.[7] Cách chọn tải giữ điện khi mất lưới được trình bày ở bài tải thiết yếu.
Bảng so sánh các khái niệm dễ nhầm
| Khái niệm | Bản chất | Nơi xuất hiện |
|---|---|---|
| Chế độ bypass (Bypass mode) | Chế độ tải chỉ được cấp qua đường bypass[1] | Bộ lưu điện[1] |
| Bypass bảo trì (Maintenance bypass) | Đường điện giữ tải có điện khi bảo trì, đóng bằng công tắc tay[1][2] | Bộ lưu điện, tủ bypass gắn ngoài[15] |
| Chế độ ECO (ECO mode) | Chế độ hiệu suất cao, tải chạy qua bypass tự động[9] | UPS chuyển đổi kép[9] |
| Thời gian chuyển mạch | Dưới 20 ms trên MultiPlus-II[16] | Biến tần sạc, UPS[16][2] |
| Cổng AC ra phụ (AC-out-2) | Cổng nối thẳng với đầu vào AC, bị cắt khi chạy ắc quy[17][7] | Biến tần sạc Victron[17] |
| Diode bypass (Bypass diode) | Diode song song, ngược cực với cell[22] | Tấm pin năng lượng mặt trời[22] |
Các con số đi xuyên, nghịch lưu và cổng ra phụ của MultiPlus-II đủ để làm một ví dụ tính. Mục 8 dùng các con số đó.
8. Ví dụ kiểm tra tải cho biến tần sạc ở chế độ bypass
Ví dụ dùng biến tần sạc Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50 và công thức dòng điện ở mục 6.[21] Tải trong ví dụ là giả định, mọi số tính ra ghi rõ phép tính ngay trong câu.
Bước 1: đọc thông số của biến tần sạc
MultiPlus-II 48/5000/70-50 có dòng đi xuyên tối đa 50 A và công suất liên tục 5.000 VA ở 25 °C.[5] Điện áp đầu ra của khâu nghịch lưu là 230 V ± 2%.[5] Công suất liên tục tính theo W là 4.000 W ở 25 °C, công suất đỉnh là 9.000 W.[5]
Bước 2: giả định tải cho từng cổng ra
Giả định nhà có nhóm tải thiết yếu 3.000 VA nối cổng AC ra chính và một bình nước nóng 4.000 VA nối cổng AC-out-2. Bình nước nóng là ví dụ Victron dùng cho tải chỉ được chạy khi có máy phát hoặc điện bờ.[3] Tổng tải khi lưới có điện là 3.000 + 4.000 = 7.000 VA.
Bước 3: tính dòng đi xuyên khi lưới có điện
Ở 230 V, dòng đi xuyên của tổng tải là 7.000 / 230 ≈ 30,4 A.[21] Dòng 30,4 A nhỏ hơn dòng đi xuyên tối đa 50 A của MultiPlus-II 48/5000/70-50.[5] Khoảng cách tới giới hạn là 50 − 30,4 = 19,6 A.
Bước 4: kiểm tải khi lưới mất
Khi biến tần sạc chuyển sang chạy bằng ắc quy, tải trên AC-out-2 bị cắt ngay.[7] Tải còn lại trên cổng chính là 3.000 VA, nhỏ hơn công suất liên tục 5.000 VA ở 25 °C.[5] Dòng cấp cho tải lúc này là 3.000 / 230 ≈ 13 A.[21]
Bước 5: kiểm trường hợp đấu sai cổng
Giả định bình nước nóng 4.000 VA được nối vào cổng AC ra chính. Khi lưới mất, khâu nghịch lưu phải cấp 7.000 VA, gấp 7.000 / 5.000 = 1,4 lần công suất liên tục.[5] Khi vượt công suất định mức, đèn "overload" nhấp nháy để báo trước.[4] Ở mức báo động, bộ nghịch lưu tắt do quá tải hoặc ngắn mạch.[4]
| Trường hợp (giả định) | Tải | Dòng ở 230 V (quy đổi) | So với giới hạn của MultiPlus-II 48/5000/70-50 |
|---|---|---|---|
| Lưới có điện, chạy đi xuyên | 7.000 VA | Khoảng 30,4 A | Nhỏ hơn 50 A đi xuyên[5] |
| Lưới mất, AC-out-2 bị cắt | 3.000 VA | Khoảng 13 A | Nhỏ hơn 5.000 VA nghịch lưu[5] |
| Lưới mất, bình nước nóng đấu cổng chính | 7.000 VA | Khoảng 30,4 A | Gấp 1,4 lần 5.000 VA nghịch lưu[5] |
Ví dụ cho thấy cùng một thiết bị có hai giới hạn khác nhau cho lúc đi xuyên và lúc chạy nghịch lưu. Mục 9 trình bày cách đọc các giới hạn này trên datasheet và các lưu ý khi dùng ở Việt Nam.
9. Đọc thông số bypass trên datasheet và lưu ý khi dùng ở Việt Nam
Bảng thông số của MultiPlus-II ghi giới hạn đường đi xuyên cùng dải điện áp và tần số đầu vào được chấp nhận.[5] UPS còn phải báo trạng thái tải đang chạy trên bypass.[15] Ở Việt Nam, tần số và độ lệch điện áp của lưới điện do Thông tư 05/2025/TT-BCT quy định.[23]
Các nhãn liên quan tới bypass trên datasheet
Nhãn "Maximum feed-through current" là cách Victron ghi dòng đi xuyên tối đa trong bảng thông số kỹ thuật.[5] Datasheet của MultiPlus-II có thêm hai dòng "Transfer switch" và "Maximum AC input current".[16] Điện áp đầu vào bypass (Bypass input voltage) là một thông số UPS phải hiển thị trong tiêu chuẩn thiết kế UPS của Đại học Houston.[15]
Đoạn trích datasheet Victron MultiPlus-II 48/5000/70-50
| Thông số | Giá trị Victron công bố |
|---|---|
| Dải điện áp đầu vào | 187 V đến 265 V AC[5] |
| Tần số đầu vào | 45 Hz đến 65 Hz[5] |
| Dòng đi xuyên tối đa (Maximum feed-through current) | 50 A[5] |
| Công suất liên tục ở 25 °C | 5.000 VA, 4.000 W[5] |
| Công suất đỉnh | 9.000 W[5] |
| Điện áp đầu ra | 230 V AC ± 2%[5] |
| PowerControl và PowerAssist | Có[5] |
Dòng 50 A khớp với cầu chì hoặc cầu dao AC vào tối đa 50 A Victron cho model 5 kVA.[7]
Đọc trạng thái bypass trên màn hình và tín hiệu báo
Bộ lưu điện báo cho hệ máy tính bốn thông tin: tải trên bộ nghịch lưu, tải trên bypass tĩnh, tải trên ắc quy và ắc quy yếu.[10] Chỉ báo "Load-on bypass" và tiếp điểm khô báo từ xa trạng thái tải trên bypass là yêu cầu trong tiêu chuẩn thiết kế UPS của Đại học Houston.[15]
Trên MultiPlus-II, đèn "mains on" sáng khi điện lưới đi xuyên và bộ sạc làm việc.[4] Đèn "mains on" nhấp nháy khi PowerControl hoạt động.[4]
Thông tin hiệu suất ở chế độ bypass
Hiệu suất ở các chế độ hiệu suất cao hơn, như chế độ bypass, phải được hãng công bố theo quy tắc ứng xử của JRC.[18] UPS có nhiều chế độ bình thường được thử ở cả mức phụ thuộc đầu vào thấp nhất và cao nhất.[11]
Chất lượng điện lưới Việt Nam khi tải chạy qua bypass
Tần số định mức của hệ thống điện quốc gia Việt Nam là 50 Hz.[23] Trong vận hành bình thường, tần số được dao động trong phạm vi ±0,2 Hz.[23] Dải 50 − 0,2 = 49,8 Hz đến 50 + 0,2 = 50,2 Hz nằm trong dải tần số đầu vào 45 Hz đến 65 Hz của MultiPlus-II.[5] Độ lệch điện áp cho phép tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện là ±5% so với điện áp định mức.[23]
Ở chế độ bypass, nhiễu trên nguồn AC đầu vào có thể truyền thẳng tới tải.[2] Nhiều ứng dụng điện tử nhạy cảm như trung tâm máy tính và tổng đài điện thoại cần nguồn điện gần như không có nhiễu của lưới.[24] Điện áp lưới định mức ở Việt Nam được trình bày ở bài điện áp lưới định mức.
Lưu ý khi đấu tải và chọn biến tần
Khi điện áp đầu vào méo mạnh, bộ sạc của MultiPlus-II có thể gần như không sạc hoặc ngừng sạc.[17] Khi bật chế độ WeakAC, dòng sạc tối đa giảm khoảng 20%.[17] MultiPlus-II có rơ le nối đất tự nối dây trung tính đầu ra với vỏ máy khi không có nguồn AC bên ngoài.[7]
Biến tần sạc có thể thay lưới cấp điện cho tải khi mất điện.[3] Hệ điện mặt trời không nối lưới được giới thiệu ở bài hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập off-grid.
Các mục trên đã đi qua định nghĩa, cách hoạt động, giới hạn và cách đọc thông số. Mục 10 trả lời các câu hỏi thường gặp.
10. Câu hỏi thường gặp về chế độ bypass
Q1Chế độ bypass (Bypass mode) là gì?
Q2Chế độ bypass trên UPS có bảo vệ được thiết bị điện tử không?
Q3Vì sao UPS tự chuyển sang chế độ bypass?
Q4Biến tần sạc chạy chế độ đi xuyên có sạc ắc quy không?
Q5Mất điện lưới khi đang chạy bypass, tải có bị mất điện không?
Q6Công tắc bypass bảo trì (Maintenance bypass switch) là gì?
Công tắc bypass bảo trì (Maintenance bypass switch) là công tắc tay đóng đường bypass bảo trì, đường điện giữ tải có điện trong lúc bảo trì UPS.[2][1] IEC 62040-3 Ed. 3.0 định nghĩa thuật ngữ này ở mục 3.2.28.[8] Công tắc bypass bảo trì gắn ngoài cho phép đưa UPS ra khỏi vận hành trong khi tải vẫn có điện.[13]
Q7Chạy UPS ở chế độ ECO có lợi gì và rủi ro gì?
Q8Ở chế độ bypass, tải được dùng tối đa bao nhiêu ampe?
Q9Máy phát điện có dùng làm nguồn cho đường bypass được không?
Máy phát điện dùng được làm nguồn cho đầu vào bypass AC, vì đầu vào này thường lấy từ nguồn dự phòng có máy phát hỗ trợ.[2] Khi tần số máy phát còn dao động, UPS từ chối máy phát và chạy bằng ắc quy tới khi tần số ổn định.[13] Trên MultiPlus-II, dòng tối đa lấy từ máy phát đặt được bằng giới hạn dòng đầu vào AC.[16]
Q10Chế độ bypass khác diode bypass trên tấm pin ở điểm nào?
Q11Bypass tĩnh và bypass cơ khí khác nhau ở điểm nào?
Bypass tĩnh và bypass cơ khí khác nhau ở phần tử đóng cắt.[1] Bypass tĩnh dùng khóa điện tử công suất như transistor, thyristor hoặc triac, còn bypass cơ khí dùng công tắc có tiếp điểm tách rời cơ học.[1] Trên Easy UPS 3S, bypass tĩnh chuyển tải sang nguồn lưới một cách tự động và tức thời khi UPS có lỗi bên trong.[14]
Q12Vì sao UPS phải đồng bộ với nguồn bypass trước khi chuyển tải?
Q13Tiêu chuẩn nào định nghĩa chế độ bypass?
Tiêu chuẩn định nghĩa chế độ bypass là IEC 62040-3, ở mục 3.3.9 của ấn bản 3.0 năm 2021.[8] Định nghĩa chế độ bypass trong quy định ENERGY STAR là chế độ UPS cấp điện cho tải chỉ qua đường bypass.[1] IEC 62040-3 Ed. 3.0 được viện dẫn trong quy định thử nghiệm UPS của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, nhưng chỉ các điều khoản được liệt kê mới áp dụng.[11]
11. Việt Nam Solar và danh sách cửa hàng
Việt Nam Solar là công ty cung cấp toàn bộ giải pháp điện mặt trời, phân phối chính hãng hơn 20 thương hiệu thiết bị. Công ty hoạt động từ năm 2018, làm tổng thầu EPC và ESCO cho các dự án điện mặt trời. Đội kỹ thuật tư vấn chọn biến tần sạc và cách đấu tải theo dòng đi xuyên và công suất nghịch lưu của từng thiết bị trong dự án. Khách hàng được khảo sát tận nơi, thiết kế và lắp đặt hoàn chỉnh. Ba chi nhánh tại Hồ Chí Minh, Cần Thơ và Khánh Hòa trưng bày sản phẩm thật và nhận yêu cầu báo giá.
| Chi nhánh | Địa chỉ | Kho | Đường dây nóng |
|---|---|---|---|
| Trụ sở chính Hồ Chí Minh | 188 ĐHT41, Phường Đông Hưng Thuận, Tp. HCM | 2939 QL1A, Phường Đông Hưng Thuận, Tp. HCM | 088.60.60.660 |
| Chi nhánh Cần Thơ | 41D Mậu Thân, Phường Cái Khế, Tp. Cần Thơ | Khu vực Tràng Thọ A, Phường Trung Nhứt, Tp. Cần Thơ | 094.42.44.424 |
| Chi nhánh Khánh Hòa | Thôn Đông Dinh, Xã Diên Khánh, Tỉnh Khánh Hòa | Thôn Đông Dinh, Xã Diên Khánh, Tỉnh Khánh Hòa | 081.60.60.660 |
Thông tin chi nhánh lấy theo danh sách cửa hàng của Việt Nam Solar.[25]
Tài liệu tham khảo từ nguồn quốc tế
- 1U.S. Environmental Protection Agency. (n.d.). ENERGY STAR Program Requirements Product Specification for Uninterruptible Power Supplies (UPSs), Eligibility Criteria Version 2.0. ENERGY STAR.
- 2Schneider Electric. (n.d.). Types of static UPSs. Electrical Installation Guide.
- 3Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, 2 Description. Victron Energy B.V.
- 4Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, 3 Operation. Victron Energy B.V.
- 5Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, 7 Technical specifications. Victron Energy B.V.
- 6International Electrotechnical Commission. (n.d.). IEV 131-11-41, apparent power. IEC Electropedia.
- 7Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, 4 Installation. Victron Energy B.V.
- 8International Electrotechnical Commission. (2021). IEC 62040-3 Ed. 3.0, Uninterruptible power systems (UPS), Part 3, Method of specifying the performance and test requirements, preview. VDE Verlag.
- 9Riello UPS. (2019). Running UPS in Economy Mode, white paper, Rev01. Riello UPS.
- 10Schneider Electric. (n.d.). The UPSs and their environment. Electrical Installation Guide.
- 11U.S. Department of Energy. (n.d.). 10 CFR Part 430, Subpart B, Appendix Y, Uniform Test Method for Measuring the Energy Consumption of Battery Chargers. Electronic Code of Federal Regulations.
- 12International Electrotechnical Commission. (2017). IEC 62040-1 Ed. 2.0, Uninterruptible power systems (UPS), Part 1, Safety requirements, preview. VDE Verlag.
- 13Tri-Service Electrical Working Group. (2017). TSEWG TP-19, Static Uninterruptible Power Supply (UPS). Whole Building Design Guide.
- 14Schneider Electric. (2023). FAQ000263263, What is the function of bypass switch in Easy UPS 3S system?. Schneider Electric.
- 15University of Houston. (2020). Master Specification Section 26 3353, Static Uninterruptible Power Supply, version 08.2020. University of Houston Facilities Planning and Construction.
- 16Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II inverter/charger datasheet, EN. Victron Energy B.V.
- 17Victron Energy. (n.d.). MultiPlus-II 230V manual, 5 Configuration. Victron Energy B.V.
- 18European Commission Joint Research Centre. (2011). Uninterruptible Power Systems Code of Conduct, Version 2.0. Institute for Energy, Renewable Energy Unit.
- 19Schneider Electric. (2024). White Paper 1, The Different Types of UPS Systems, version 10. Schneider Electric.
- 20Vertiv. (2022). High efficiency modes of operation, Path toward highest energy efficiency without load availability trade-off, Rev.3-08/22. Vertiv.
- 21Schneider Electric. (n.d.). Installed apparent power (kVA). Electrical Installation Guide.
- 22Honsberg, C., & Bowden, S. (n.d.). Bypass Diodes. PVEducation.
- 23Bộ Công Thương. (2025). Văn bản hợp nhất số 38, hợp nhất Thông tư 05/2025/TT-BCT và Thông tư 46/2025/TT-BCT quy định hệ thống truyền tải điện, phân phối điện và đo đếm điện năng. Bộ Công Thương.
- 24Schneider Electric. (n.d.). Availability and quality of electrical power. Electrical Installation Guide.
- 25Việt Nam Solar. (n.d.). Danh sách cửa hàng và hệ thống chi nhánh. Công ty TNHH Việt Nam Solar.
Bài viết do đội ngũ 50 kỹ sư của Công ty TNHH Việt Nam Solar biên soạn và kiểm duyệt. Công ty hoạt động liên tục trong lĩnh vực điện mặt trời từ năm 2018, đã khảo sát, thiết kế và thi công hàng nghìn công trình trên cả nước, đồng thời là nhà phân phối chính hãng hơn 20 thương hiệu biến tần, tấm pin và pin lưu trữ. Mọi kỹ sư tham gia biên soạn đều nắm chứng chỉ hành nghề về điện và xây dựng do cơ quan quản lý Nhà nước cấp.
Việt Nam Solar hoạt động với đầy đủ tư cách pháp nhân, gồm Giấy phép hoạt động điện lực số 175/GP-SCT do Sở Công Thương cấp, Giấy phép năng lực hoạt động xây dựng HCM-00076550 công bố trên cổng thông tin Bộ Xây dựng, cùng nhãn hiệu độc quyền số 604703 do Cục Sở hữu trí tuệ cấp văn bằng bảo hộ. Công ty duy trì ba chứng nhận hệ thống quản lý còn hiệu lực gồm ISO 9001:2015, ISO 14001:2018 và ISO 45001:2018, trạng thái hiệu lực xác minh trên IAF CertSearch.
Mọi số liệu kỹ thuật, thông tin pháp lý và mốc thời gian nêu trong bài đều được đối chiếu với hồ sơ chính hãng của nhà sản xuất và văn bản pháp luật hiện hành trước khi xuất bản, để nội dung công bố có thể kiểm chứng độc lập.
