ChuongIII-Tbibv docx

“Chương 3 “ CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ QUÁ DÒNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI §3-1 CẦU CHÌ Cầu chì là thiết bò bảo vệ cơ bản nhất trong hệ thống phân phối, khi xảy ra quá tải hay ngắn mạch. Cầu chì hoạt động như một liên kết yếu trong hệ thống, liên kết này sẽ bò phá hỏng khi quá dòng điện hay ngắn mạch. Hiện nay có rất nhiều loại cầu chì, mỗi loại có đặc tính làm việc khác nhau nên rất thuận lợi cho việc lựa chọn phối hợp. Một số loại cầu chì thông dụng : cầu chì tự rơi, cầu chì chân không và cầu chì hạn dòng. I/- DÂY CHẢY Thành phần cơ bản của cầu chì là dây chảy, được chế tạo bằng vật liệu bạc, hay vật liệu tổng hợp. Cầu chì có nhiều kích cỡ khác nhau được xác đònh theo đặc tuyến “dòng điện – thời gian” (TCC). Song song với dây chảy là sợi dây chòu lực để triệt tiêu lực căng dây chảy. Dây chảy có một đầu dạng hình nút, một đầu rời cho phép kết nối cơ khí với thiết bò khác. Xung quanh dây chảy là ống phụ trợ sinh khí nhằm dập tắt hồ quang dòng sự cố. Đặc tính của một dây chảy được xác đònh bởi đặc tuyến TCC (Thời gian – dòng điện) của nó. Dây chảy được chế tạo theo tiêu chuẩn ASNI C37.43, theo tiêu chuẩn này dây chảy sẽ tải 100% đònh mức và sẽ chảy ở mức 230% dòng điện đònh mức của từng loại dây chảy trong 5 giây. Dòng tải cực đại qua cầu chì quyết đònh sự lựa chọn dòng làm việc liên tục và lâu dài. Ngoài ra cũng cần phải chú ý đến dòng xung kích và dòng tải lúc khởi động lại. Khi chọn đặt tuyến TCC cần phải quan tâm đến nhiệt độ trước khi có tải và nhiệt độ môi trường xung quanh. Hai loại cầu chì thường dùng là loại chậm (T) và loại nhanh (K) được chọn tuỳ thuộc vào quan điểm của người thiết kế. Cầu chì loại K có thể loại trừ sự cố nhanh chóng và phối hợp rất tốt với Relay. Còn cầu chì loại T có khả năng chòu đựng được dòng quá độ và dòng xung kích rất tốt. Trên đường đặc tuyến TCC, dòng điện chảy nhỏ nhất là khả năng chòu đựng trung bình thấp nhất. Tổng thời gian cắt trung bình là thời gian chảy trung bình cộng thêm thời gian chòu đựng và thời gian cháy của hồ quang. Giá trò dòng - Trang 46 - “Chương 3 “ liên tục lâu dài của dây chảy được qui đònh là 150% dòng đònh mức của cầu chì và bằng 100% dòng đònh mức đối với dây chảy bằng bạc. Hình 1.1 : Cấu tạo dây chảy đơn Hình 1.2 : Cấu tạo dây chảy đôi - Trang 47 - Đầu tròn Phần tử chảy được chế tạo để cắt chính xác, dùng một phần tử thiếc để VH ở nhiệt độ thấp hơn ng phụ cung cấp khí để cắt dòng điện nhỏ Chuôi cấu tão bằng đồng để dễ hàn, dẫn điện tốt Vành chuôi giữ ống để bảo đảm cắt dòng điện nhỏ Phần tử cầu chì được thiết kế có đặc tính chòu xung cao, tốc độ thấp Dây dẫn xoắn để có độ bền cao và mềm ng phụ để cấp khí khi cắt dòng điện nhỏ “Chương 3 “ Hình 1.2 : Đường đặc tuyến Dòng điện – Thời gian(TCC) cầu chì loại K-Tin II/- CẦU CHÌ TỰ RƠI : 1/- Cấu tạo Cầu chì trên hệ thống phân phối phải được liên kết với các thiết bò cơ khí khác để hoạt động chính xác. Thiết bò tiêu biểu nhất đó là cầu chì tự rơi, cầu chì tự rơi có hai dạng : dạng hở và dạng hộp. Cầu chì tự rơi dạng hở có thiết kế đơn giản, chủ yếu dực vào ống phụ để dập hồ quang và ngắt dòng. Trong cả hai loại dạng hở và dạng hộp, dây chảy được đặt trong ống đệm bằng sợi thủy tinh (ống chứa dây chảy) để tăng khả năng cắt dòng sự cố. 2/- Nguyên lý hoạt động Cầu chì tự rơi hoạt động dựa trên nguyên lý “rơi” được thực hiện bằng dây chảy, ống dập hồ quang với các sợi đệm khử ion, khi dây chảy bò chảy sẽ làm các sợi đệm chảy theo và phát khí khử ion tích luỹ trong ống, hồ quang bò dập tắt và nguội đi trong ống. Khí thoát ra ở cuối ống mang đi một phần hồ quang ổn đònh. Việc phát sinh hồ quang sau khi dòng đạt giá trò zero sẽ bò ngăn chặn bởi sự chuyển động hỗn loạn và áp lực cao của khí khử ion trong ống. Cầu chì tự rơi được chế tạo theo tiêu chuẩn ANSI C37 42. - Trang 48 - “Chương 3 “ Một số loại cầu chì tự rơi tiêu biểu : Cầu chò tự rơi dạng hộp Cầu chì tự rơi dạng hở III/- CẦU CHÌ CHÂN KHÔNG : 1/- Cấu tạo : Dây chảy của loại cầu chì này được đặt trong môi trường chân không, cấu tạo bên trong gồm một rãnh dẫn hồ quang, lưới chắn và sứ cách điện. 2/- Nguyên lý hoạt động Đối với dòng sự cố nhỏ, cần một vài chu kỳ để phục hồi chức năng dây chảy. Sau đó các hoạt động tương tự đối với dòng sự cố lớn. Khi xuất hiện dòng sự cố lớn, dây chảy bò bốc hơi ngay lập tức và hình thành Plasma. Do sự khác nhau về áp suất giữa môi trường chân không và hơi kim loại, các sản phẩm do hồ quang sinh ra sẽ bám lên bề mắt lưới chắn, hồ quang được kéo dài trong các rãnh và được dập tắt khi dòng điện giảm đến giá trò zero. Phạm vi sử dụng cầu chì chân không : ngoài trời, trong nhà hoặc trong môi trường dầu. Dòng điện dònh mức của cầu chì chân không có thể đạt đến giá trò 450A và dòng ngắt cực đại 12KA. - Trang 49 - “Chương 3 “ IV/- CẦU CHÌ HẠN DÒNG : Cầu chì hạn dòng là loại cầu chì không rơi, chức năng chính là hạn chế năng lượng do dòng ngắn mạch gây ra làm hư hỏng các thiết bò cần bảo vệ, vì vậy hạn chế khả năng hư hại của thiết bò khi bò sự cố. 1/- Cấu tạo Cầu chì hạn dòng có cấu tạo gồm một dây chảy bằng bạc quấn quanh một ống không chứa hoặc chứa khí nhằm hổ trợ cho việc ngắt. Dây chảy được đặt trong ống và được lắp đầy bằng thạch anh. Mỗi loại cầu chì có cách thức hoạt động khác nhau. Tuy nhiên, khi ngắt dòng sự cố lớn thì tất cả hoạt động gần giống nhau. Dòng điện lớn làm nóng chảy toàn bộ dây chảy, hồ quang xuất hiện làm nóng chảy cát bên trong ống và biến thành thuỷ tinh ngăn chặn sự phát sinh hồ quang bằng cách làm tăng điện trở, dòng điện bò giảm xuống rất nhanh về giá trò zero. Cầu chì hạn dòng có các thông số cần phải quan tâm là : dòng dẫn, độ chảy và điệnn áp đỉnh của hồ quang. Loại cầu chì hạn dòng tiêu biểu là cầu chì McGraw-Edison, chính giữa dây chảy được làm bằng hợp kim thiếc-chì rất dễ bò nóng chảy, khi dòng điện tăng cao, hợp kim thiếc-chì sẽ chảy ra trước làm dây chảy đứt ra và phát sinh hồ quang. Những phần tử trên dây chảy tiếp tục nóng chảy làm tăng khoảng cách phóng điện, hồ quang bò kéo dài ra. Cùng với sự phát sinh hồ quang, thạch anh bên trong ống bò nóng chảy và biến thành thuỷ tinh. Vì vậy làm tăng điện trở trong ống lên rất cao ngăn cản không cho dòng điện đi qua, như vậy dòng điện giảm về giá trò zero, hồ quang bò dập tắt. Một số loại cầu chì giới hạn dòng thông dụng : - Trang 50 - CẤU TRÚC CHUẨN CẤU TRÚC PHÓNG ĐẠI Đầu mũ gắn vào ống cầu chì dùng kỹ thuật tạo từ tính trong đó tụ điện có năng lượng lớn phóng điện vòa lõi tự tính để tọa lực không đổi quanh chi vi mũ Vành Êpoxy tăng cường lực giữ đầu mũ Phần tử phụ dây bạc chảy nhanh khi dòng thấp Điểm giảm nhiệt độ chảy của dây bạc ở dòng thấp Ống chòu nhiệt và áp lực cầu chì tác động Nút chỉ báo khi nhô ra chứng tỏ cầu chì đã cắt Cát Silic (tính chất 99,5%) trong kết cấu ống thủy tinh , lúc cầu chì hoạt động, phát tán nhiệt năng, hồ quang Mạng điện sinh khí để làm nguội khi dây chảy tác động và dễ dập hồ quang ở dòng thấp Băng bạc tinh chất dung sai 5% để đặc tính chảy chính xác Đầu tiếp điểm mạ bạc hay thiếc, đồng, đồng thau để dẫn điện và nhiệt tốt “Chương 3 “ Hình 3.4 : Các thành phần cơ bản của cầu chì giới hạn dòng loại MCGraw - Edison NX V/- CÁC THÔNG SỐ LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG CẦU CHÌ Để việc chọn cầu chì bảo vệ cho một thiết bò được phù hợp Các thông số cần thiết khi chọn cầu chì :  Dòng đònh mức của cầu chì : phải lớn hơn dòng phụ tải cực đại mà cầu chì chòu đựng, dòng điện này phải bao gồm cả dòng bình thường, dòng quá tải, dòng do sóng hài gây nên  Giá trò cắt đối xứng của cầu chì : phải lớn hơn hay bằng dòng sự cố lớn nhất tại điển đặt cầu chì, giá trò này phụ thuộc vào tỉ số X/R  Dòng cắt đònh mức đối xứng và không đối xứng : dòng cắt đònh mức đối xứng và không đối xứng của cầu chì tự rơi phải lớn hơn dòng sự cố đối xứng và không đối xứng  Lựa chọn điện áp đònh mức của cầu chì : phụ thuộc vào thông số của hệ thống là điện áp pha hay điện áp dây, hệ thống nối đất trung tính của hệ thống, mạng điện là 1 pha hay 3 pha : + Với mạng có trung tính không nối đất : điện áp đònh mức cực đại của cầu chì phải lớn hơn hay bằng điện áp dây của hệ thống - Trang 51 - “Chương 3 “ + Với mạng có trung tính trực tiếp nối đất : điện áp đònh mức đònh mức cực đại phải lớn hơn hay bằng điện áp pha của hệ thống.  Đối với các cầu chảy hạn dòng thông số quan trọng để xem xét bao gồm : dòng cho phép xuyên qua, dung lượng nóng chảy, điện áp hồ quang đỉnh. Giá trò nhỏ nhất của I 2 t cho phép xác đònh khả năng chòu đựng các dòng quá độ không bò hư hỏng, giá trò cho phép xuyên qua xác đònh ảnh hưởng xuống cấp theo sự cố. - Trang 52 - “Chương 3 “ §3.2 RECLOSER I/- GIỚI THIỆU CHUNG : Recloser là một máy cắt tự động đóng lại hộp bộ bao gồm những mạch điện thông minh có thể cảm nhận được sự quá dòng điện, tính toán thời gian và giải trừ sự cố, hay tự động khôi phục đường dây. Nếu là sự cố vónh cửu, recloser sẽ cắt hẳn sau một số lần ngắt tạm thời do con người cài đặt trước để cô lập sự cố. Hầu hết sự cố trên lưới phân phối là sự cố thoáng qua (70% - 80%) thời gian sự cố chỉ vài chu kỳ hoặc vài giây. Recloser có khả năng ngắt tạm thời và sau đó khôi phục lại hệ thống nếu đó là sự cố thoáng qua hoặc trong điều kiện quá độ. II/- PHÂN LOẠI RECLOSER : Recloser được phân loại theo số pha (1 pha hay 3 pha), điều khiển thuỷ lực hay điện tử, ngắt bằng dầu : dùng môi trường dầu để dập tắt hồ quang (H, 4H, L, E, 4E, DV, 6H, V6H, W, WE, WV, WVE) hay chân không : tiếp điểm chính nằm trong môi trường chân không (V4H, PV4H, V4L, PWH, VW, PWE, VSO16, VWVE38 …) điện áp đònh mức trong khoảng 2,4 Kv – 34,5 Kv 1. Recloser 1 pha : Recloser 1 pha được sử dụng bảo vệ cho đường dây 1 pha, cũng như một nhánh của đường dây 3 pha. Chúng có thể dùng trên mạch 3 pha khi tải chủ yếu là 1 pha. Như vậy khi xảy ra sự cố 1 pha chạm đất thì chỉ pha đó bò ngắt còn 2 pha còn lại vẫn hoạt động bình thường. Tuy nhiên loại recloser này hiện nay ít sử dụng vì không kinh tế. - Trang 53 - “Chương 3 “ Recloser 1 pha kiểu H 2. Recloser 3 pha : Recloser 3 pha được dùng để loại trừ sự cố vónh cửu trên 3 pha của đường dây phân phối. Recoser này có hai chế độ hoạt động : ngắt tạm thời 1 pha / ngắt hẳn 3 pha, ngắt tạm thời 3 pha / ngắt hẳn 3 pha. Chế độ hoạt động ngắt tạm thời 1 pha / ngắt hẳn 3 pha được sử dụng với loại recloser 3 pha đơn được đặt chung trong một thùng, nhưng mỗi pha hoạt động độc lập với nhau. Nếu có 1 pha tác động ngắt, thì liên kết cơ khí sẽ đưa 2 pha còn lại về vò trí mở nhằm ngăn chặn sự cung cấp điện không cân bằng cho tải 3 pha. Tiêu biểu cho loại recloser này là : recloser 6H, V6H. Reloser 3 pha kiểu 6H - Trang 54 - “Chương 3 “  Tất cả các recloser còn lại khác 2 loại trên đề có chế độ hoạt động ngắt tạm thời 3 pha / ngắt hẳn 3 pha. Với bất kỳ sự cố, các tiếp điểm của 3 pha đều mở ra tức thời cho mỗi lần tác động cắt tạm thời hoặc giải trừ sự cố. Recloser NOVA15 cắt bằng chân không Recloser kiểu WE điều khiển bằng điện tử 3. Tủ điều khiển Recloser kiểu điện tử : Recloser có các dạng điều khiển : thuỷ lực, điện tử. Recloser điều khiển bằng điện tử và vi xử lý cho phép ta thay đổi được đặc tuyến TCC, giá trò dòng ngắt tạm thời cũng như phối hợp tuần tự, đồng thời cũng có những chức năng phụ bổ xung để giải quyết nhiều dạng sự cố khác nhau trên lưới phân phối. Một số tủ điều khiển: - Trang 55 -