Tính toán ngắn mạch khí cụ điện bảo vệ

Microsoft PowerPoint CHUONG 7 2 Ngan mach Cac khi cu bao ve ppt 1 CHÖÔNG 7 TÍNH TOAÙN NGAÉN MAÏCH KHÍ CUÏ ÑIEÄN BAÛO VEÄ 2 7 1 TÍNH TOAÙN NGAÉN MAÏCH Ngaén maïch laø hieän töôïng vì lyù do naøo ñoù maïch ñieän bò chaäp laïi 1 ñieåm naøo ñoù laøm cho toång trôû nhoû ñi vaø doøng ñieän trong maïch taêng leân ñoät ngoät � Haäu quaû Phaù hoûng keát caáu cuûa thieát bò ñieän, gaây chaïm chaäp chaùy noå Laøm nhieät ñoä leân cao phaù huyû caùch ñieän cuõng gaây ra chaùy noå phaù huyû thieát bò Coù nhie.

CHƯƠNG TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH - KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ 7.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Ngắn mạch tượng lý mạch điện bị chập lại điểm làm cho tổng trở nhỏ dòng điện mạch tăng lên đột ngột Hậu : - Phá hỏng kết cấu thiết bị điện, gây chạm chập cháy nổ - Làm nhiệt độ lên cao phá huỷ cách điện gây cháy nổ phá huỷ thiết bị Có nhiều dạng ngắn mạch : - Ngắn mạch pha - Ngắn mạch pha - Ngắn mạch pha chạm đất Thông thường, ngắn mạch pha nguy hiểm ⇒ tính toán ngắn mạch pha để xác định khả cắt thiết bị bảo vệ, kiểm tra ổn định nhiệt dây, kiểm tra độ bền điện động v.v 7.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 1/ Dòng ngắn mạch ngõ MBA trung / hạ : với - IN (A) dòng ngắn mạch - Iđm (A) : dòng định mức thứ cấp MBA - Sđm (KVA): công suất định mức MBA - U20 : điện áp thứ cấp hở mạch MBA U20 = 1,05 Ud (Ud : điện áp định mức lưới hạ áp) VD : Ud = 380V U20 = 1,05 380 = 399 ≈ 400 V - UN(%) : điện áp ngắn mạch phần trăm MBA tra theo catalogue MBA, tham khảo theo bảng sau : Sđm (KVA) UN(%) MBA dầu MBA khô 50 ÷ 70 800 ÷ 3200 6 7.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 1/ Dòng ngắn mạch ngõ MBA trung / hạ : Ví dụ : MBA dầu 22kV/0,4kV Sđm = 400KVA IN = ? KA Thực tế, dòng ngắn mạch ngõ thứ cấp biến áp nhỏ giá trị tính trên, ảnh hưởng tổng trở phía trung 7.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2/ Dòng ngắn mạch điểm mạng hạ : Dòng ngắn mạch pha điểm mạng hạ tính sau : với : U20 : điện áp không tải (hở mạch) máy biến áp ZT : tổng trở từ thượng nguồn đến điểm ngắn mạch a) R, X, Z thượng nguồn trung MV tính trung : - SN(KVA) : công suất ngắn mạch đầu trung (qui định theo quốc gia) - U20(V): điện áp thứ cấp hở mạch Ở VN : SN = 500MVA ⇒ Neáu U20 = 400 V ⇒ Ta coù : Za = 0,32 (mΩ) Xa = 0,318 (mΩ) Ra = 0,032 (mΩ) 7.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2/ Dòng ngắn mạch điểm mạng hạ : b) R, X, Z Máy Biến AÙp: Sñm(KVA); U(V); PN(W); Iñm(A); Ztr, Rtr, Xtr (mΩ) VD : cho MBA coù 320KVA; 22kV/0.4kV; coù UN(%)=4(%); PN = 3900W Tính Ztr, Rtr Xtr 7.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2/ Dòng ngắn mạch điểm mạng hạ : c) R, X CB (Circuit Breaker, máy cắt hạ áp, áptomat) Với CB : Rcb ≈ Xcb = 0,15 (mΩ) d) Thanh caùi (Tại tủ điện): Rtc = Xtc = 0,15 L X(mΩ); L(m): chiều dài e) Đường dây : Dây đồng : R = 22,5 L S ph 22,5 Dây nhôm : R = L S ph Sph < 50mm2 : X = Sph ≥ 50mm2 : X = 0,08 L R, X (mΩ); L(m) Sph(mm2) 7.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 3/ Phương pháp hợp thành Dùng để tính nhanh (gần đúng) dòng ngắn mạch điểm biết dòng ngắn mạch thượng nguồn IN1 = 28kA -IN1(kA): dòng NM thượng nguồn -IN2(kA): dòng NM hạ nguồn -Up(V) : điện áp pha định mức -Zs(mΩ) : tổng trở từ thượng nguồn đến hạ nguồn IN2 = ?? VD : Tính IN2 hình vẽ * Chú ý : mạch cuối đơn pha Zs phải tính cho dây 7.2 KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ Khí cụ điện hạ áp: 401030 CẦU CHÌ (Fuse) Cầu chì, cịn gọi cầu chảy, mắc nối tiếp với mạch điện cần bảo vệ Khi có dịng điện lớn qua cầu chì bị nóng chảy cắt mạch điện Cấu tạo : Gồm phần : đế, vỏ dây chảy - Dây chảy phận làm chì, thiếc, đồng, thau bạc hay nikel - Cầu chì dạng hở khơng có vỏ Cầu chì dạng hở nửa kín thay dây chảy người sử dụng - Vỏ cầu chì nhựa, gốm, sứ thuỷ tinh Cầu chì có dịng định mức lớn cịn có chất nhồi vỏ để hạn chế hồ quang Khí cụ điện hạ áp: 401030 10 MÁY CẮT HẠ THẾ (CB-Circuit Breaker) Lựa chọn CB : a) Các nguyên tắc lựa chọn CB : Lựa chọn CB cho ứng dụng cụ thể dựa yếu tố : - Các đặc tính điện cần thiết cho mạch mà bảo vệ - Môi trường : nhiệt độ môi trường, nơi lắp đặt - Những yêu cầu dòng cắt ngắn mạch - Những tiêu vận hành : ngắt chọn lọc, điều khiển từ xa, thị, tiếp điểm phụ, cuộn cắt phụ, đấu nối, - Qui phạm lắp đặt (cụ thể : bảo vệ người, ) - Đặc tính phụ tải: động cơ, đèn huỳnh quang, Khí cụ điện hạ áp: 401030 47 MÁY CẮT HẠ THẾ (CB-Circuit Breaker) Lựa chọn CB : b) Lựa chọn theo nhiệt độ môi trường: Đồ thị hiệu chỉnh In MCB theo nhiệt độ mơi trường điều kiện lắp đặt Khí cụ điện hạ áp: 401030 48 MÁY CẮT HẠ THẾ (CB-Circuit Breaker) Phối hợp CB : a) Kỹ thuật phân tầng (Cascadity) Một số CB đại có đặc tính hạn dịng Khi đó, tất mạch hạ lưu CB đó, khí cụ đóng cắt cho phép chọn khả cắt dòng ngắn mạch Ics thấp nhiều so với dịng ngắn mạch tính tốn (kỳ vọng) Thiết bị rẻ Các CB hãng xem liệu phân tầng cataloge Đặc tính hạn dịng CB Một ví dụ liệu phân tầng CB Khí cụ điện hạ áp: 401030 49 MÁY CẮT HẠ THẾ (CB-Circuit Breaker) Phối hợp CB : b) Kỹ thuật chọn lọc (Discrimination) • Khi có cố : tải, ngắn mạch , CB gần tác động Đảm bảo tính liên tục cấp điện • Nguyên tắc chọn lọc : - Ngưỡng dòng điện tác động - Thời gian tác động - Đường cong nhiệt : I2t Khí cụ điện hạ áp: 401030 50 MÁY CẮT HẠ THẾ (CB-Circuit Breaker) Phối hợp CB : b) Kỹ thuật chọn lọc (Discrimination) Khí cụ điện hạ áp: 401030 51 MÁY CẮT HẠ THẾ (CB-Circuit Breaker) Phối hợp CB : b) Kỹ thuật chọn lọc (Discrimination) Để đơn giản, hãng cung cấp liệu cắt chọn lọc cataloge Khí cụ điện hạ áp: 401030 52 MÁY CẮT HẠ THẾ (CB-Circuit Breaker) BÀI TẬP BT1: Một động pha, 380V, đấu tam giác có cơng suất 10 kw, hiệu suất 85%, hệ số công suất = 0,8; bội số dòng khởi động Kmm=5 hệ số sử dụng 0,85 Chọn CB phù hợp (Khơng xét đến dịng ngắn mạch) BT2: Trạm biến áp 250 kVA, điện áp 15/0,4 kV Cung cấp điện cho dãy phố Biết cơng suất tính tốn: dãy = 10 kW, cosϕ = 0,8 Dãy = kW, cosФ = 0,85 Dãy = 10 kW, cosϕ = 0,9 Hệ số đồng thời đấu lúc tủ = 0,9 Tính CB (Khơng xét đến dịng ngắn mạch) Khí cụ điện hạ áp: 401030 53 KHÍ CỤ DỊNG DƯ (RCD) RCD (Residual Current Device) khí cụ bảo vệ theo dòng điện dư (dòng rò), sản xuất theo tiêu chuẩn IEC 61008-1 IEC 61009-1 Nguyên lý làm việc : Khi có dịng điện dư vượt qua ngưỡng, thường ½ giá trị định mức, cấu RCD tác động, làm ngắt mạch cung cấp điện Khí cụ điện hạ áp: 401030 54 KHÍ CỤ DỊNG DƯ (RCD) Cấu tạo : Cấu tạo RCD 1P+N Khí cụ điện hạ áp: 401030 55 KHÍ CỤ DỊNG DƯ (RCD) Thơng số kỹ thuật : a) Dòng dư tác động định mức I∆ ∆n (mA) Là trị số dòng điện dư (theo tính tốn nhà SX) làm cho RCD tác động I∆n có trị số từ nhạy :10mA; 30mA; 50mA; 100mA, 300mA; 500mA; 1A; 3A b) Dòng điện định mức In (A): Là khả chịu dòng mạch động lực *Lưu ý : RCD khơng bảo vệ q tải ngắn mạch dịng cao In RCD hỏng khơng tác động c) Khả dòng cắt Ics (kA): Tương tự CB, dịng ngắn mạch kỳ vọng mà RCD cịn sử dụng tiếp sau dịng cố ngắt (bởi khí cụ bảo vệ khác VD : cầu chì, CB) Ics có trị số từ 6kA đến 25kA tuỳ hãng SX Khí cụ điện hạ áp: 401030 56 KHÍ CỤ DỊNG DƯ (RCD) Phân loại RCD: RCD tên gọi chung tất khí cụ bảo vệ theo dịng dư RCD có nhiều loại khác : a) RCCB (Residual Current Circuit Breaker): ngắt mạch dòng dư, hay gọi CB rị đất ELCB (Earth Leakage CB) khí cụ bảo vệ dịng dư đơn - RCCB có loại cực (1P+N), cực (3P+N), cực (chỉ dùng cho động pha tải pha khơng dùng dây trung tính) - I∆n : 10mA; 30mA; 100mA; 300mA; 500mA; 1A - In : từ 16A đến 200A tuỳ hãng Khí cụ điện hạ áp: 401030 57 KHÍ CỤ DỊNG DƯ (RCD) Phân loại RCD: RCD tên gọi chung tất khí cụ bảo vệ theo dịng dư RCD có nhiều loại khác : b) RCBO (Residual Circuit Breaker with Overload): ngắt mạch dòng dư với bảo vệ tải - RCCB có loại cực (1P+N), cực (3P+N), cực (chỉ dùng cho động pha tải pha khơng dùng dây trung tính) - I∆n : từ 10mA đến 1A - In : từ 6A đến 63A tuỳ hãng c) Rơle E/F (Earth Fault Relays) GF (Ground Fault) : rơle dòng rò đất, phải dùng kèm biến dịng Thường có I∆n lớn 300mA đến 2A, chỉnh có thêm thời gian trễ (từ 200ms đến 5s) dùng để bảo vệ dịng rị cho tủ điện có dịng lớn Khí cụ điện hạ áp: 401030 58 KHÍ CỤ DÒNG DƯ (RCD) Những lưu ý lựa chọn RCD: Mỗi mạng điện có dịng dư thường trực có khơng cân điện dung nội dây dẫn đất mạng điện lớn dịng dư lớn Ngồi ra, số thiết bị ln tạo dịng dư Có thể lấy giá trị tham khảo sau : - Mạch đơn pha hay pha: 1,5mA / 100m chiều dài - Nền nhà có sưởi : 1mA / 1kW - Máy fax : 1mA / máy - Trạm làm việc IT : 2mA / - Đầu cuối IT : 2mA / - Máy in : 1mA / - Photocopy : 1,5mA / - Đèn huỳnh quang : 0,5mA / Khí cụ điện hạ áp: 401030 59 KHÍ CỤ DỊNG DƯ (RCD) Những lưu ý lựa chọn RCD: Vì RCD tác động dòng dư đạt từ 0,5 I∆n đến I∆n phải phân chia bảo vệ mạch RCD riêng biệt cho tổng dòng dư nội mạch khơng q 0,25 I∆n tránh tác động khơng mong muốn Nên chọn RCD thượng nguồn có dòng dư thời gian trễ cao RCD hạ nguồn để có ngắt mạch chọn lọc Khí cụ điện hạ áp: 401030 60 KHÍ CỤ DỊNG DƯ (RCD) Ứng dụng RCD Mạch cuối : I∆n ≤ 30mA bảo vệ chống điện giật Đầu nguồn : I∆n ≤ 500mA bảo vệ chống cháy Để đảm bảo ngắt chọn lọc : I∆n (thượng nguồn) ≥ 3×I∆n (hạ nguồn) *Chú ý : Không lắp RCD cho số mạch điện an toàn, VD : mạch báo cháy, chữa cháy, báo động, mạch chiếu sáng thoát nạn, mạch thông tin khẩn cấp v.v Thời gian tác động RCD (tính theo giây) If (dịng rị) RCD dân dụng 1×I∆n × I∆n × I∆n > × I∆n Tức thời (G) 0,3 0,15 0,04 0,04 Có trễ (S) 0,5 0,2 0,15 0,15 Tức thời (G) 0,3 0,15 0,04 0,04 0,5 0,2 0,15 0,15 RCD công nghiệp Có trễ (S) Trễ khác Tuỳ theo hãng SX Khí cụ điện hạ áp: 401030 61 ... huỷ cách điện gây cháy nổ phá huỷ thiết bị Có nhiều dạng ngắn mạch : - Ngắn mạch pha - Ngắn mạch pha - Ngắn mạch pha chạm đất Thông thường, ngắn mạch pha nguy hiểm ⇒ tính toán ngắn mạch pha để... 7.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2/ Dòng ngắn mạch điểm mạng hạ : Dòng ngắn mạch pha điểm mạng hạ tính sau : với : U20 : điện áp không tải (hở mạch) máy biến áp ZT : tổng trở từ thượng nguồn đến điểm ngắn. .. -Up(V) : điện áp pha định mức -Zs(mΩ) : tổng trở từ thượng nguồn đến hạ nguồn IN2 = ?? VD : Tính IN2 hình vẽ * Chú ý : mạch cuối đơn pha Zs phải tính cho dây 7.2 KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ Khí cụ điện hạ