Bài giảng an toàn điện chương 4 ts võ viết cường

Chương THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ HẠ ÁP Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện Chương 4: THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ HẠ ÁP MỤC TIÊU Sau học xong chương 4, sinh viên có khả năng:  Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc, thông số phương pháp lựa chọn thiết bị:  Máy cắt hạ áp (CB)  Thiết bị chống dịng rị  Cầu chì Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện Chương 4: THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ HẠ ÁP NỘI DUNG 4.1 Đặt vấn đề 4.2 Máy cắt hạ áp (CB) 4.3 Thiết bị chống dòng rị 4.4 Cầu chì 4.5 Lựa chọn thiết bị Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng môn An toàn điện 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ  Mạng điện hạ áp phân bố diện rộng thường xuyên có người làm việc với thiết bị điện  Rủi ro xảy ra:  Điện giật  Hoả hoạn Tuân thủ yêu cầu thiết kế, lắp đặt nắm vững cấu tạo, chức năng, thông số thiết bị đóng cắt bảo vệ Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng môn An toàn điện 4.2 MÁY CẮT HẠ ÁP(CB)  Circuit breaker _ CB thiết bị điều khiển tay, có khả tự động cắt mạch có ngắn mạch, tải sụt áp… Cấu tạo nguyên lý làm việc Cần tác động Cơ cấu tác động đóng mở Các tiếp điểm Các đầu nối Lưỡng kim nhiệt Vít hiệu chỉnh dịng tác động Cơ cấu cắt điện từ Hệ thống dập hồ quang Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 4.2 MÁY CẮT HẠ ÁP(CB) Cấu tạo nguyên lý làm việc  Khi I vượt giá trị định trước→ cuộn dây sinh lực điện từ→tác động cấu đóng ngắt → tiếp điểm CB mở  Bảo vệ tải lưỡng kim Dòng điện tải làm cong lưỡng kim tác động vào cấu đóng cắt.Khi đóng cắt sinh hồ quang  Hồ quang dẫn vào buồng dập dập theo nguyên tắc hạn chế dòng điện Cấu tạo CB Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 4.2 MÁY CẮT HẠ ÁP(CB) Phân loại CB a Loại MCB  Dùng công nghiệp thương mại dân dụng  Thống số MCB: - Số cực : 1P, 1P+N, 2P, 3P, 4P - Dịng định mức: 0,1 ÷ 100A - Điện áp định mức: 220 ÷ 415 VAC, 60 ÷ 110 VDC - Khả cắt dòng ngắn mạch: 3; 4,5; 10kA Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 4.2 MÁY CẮT HẠ ÁP(CB) Phân loại CB b Loại MCCB  Có giá trị định mức cao nên đặt gần hệ thống nguồn  Các giá trị U định mức cao lên đến 1000VAC hay 1200 VDC  Giá trị I lớn 100A ≥ 2500A  Khả cắt dòng cao: ≥ 50 kA Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 4.2 MÁY CẮT HẠ ÁP(CB) Thông số CB  Số cực: 1P,2P,1P+N,3P,4P  Điện áp định mức (Un), cách điện (Ui), làm việc cực đại (UBmax), cực tiểu (UBmin), thử nghiệm xung (Uimp)  Dòng định mức (In) tác động (Ir)  Khả cắt dòng ngắn mạch max (Icu)  Tần số làm việc (f)  Đặc tuyến ngắt dòng Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 4.2 MÁY CẮT HẠ ÁP(CB) Đặc tính ngắt dịng Đặc tuyến Im Ứng dụng B 3÷5In Bảo vệ hệ thống điện dân dụng nói chung C 5÷10In Bảo vệ hệ thống tải có tính cảm kháng cao (MBA, đèn cao áp cảm ứng ) D 10÷14In MA 12In K 10÷14In Z Ứng dụng công nghiệp Bảo vệ khởi động động thiết bị chuyên dụng (không bảo vẽ tải) Bảo vệ mơtơ MBA 2,4÷3,6In Bảo vệ mạch bán dẫn mạch điện tử Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 10 4.3 THIẾT BỊ CHỐNG DỊNG ĐIỆN RỊ Các hình thức bảo vệ thiết bị chống dòng rò  RCD cấp 300mA, 500mA : bảo vệ hệ thống cung cấp điện hạ áp tránh rủi ro cháy, nổ điện  RCD cấp 100mA : bảo vệ thiết bị dễ xảy chạm vỏ liên tục với dịng rị có trị số lớn  RCD cấp 30mA thời gian tác động 0,1s : phổ biến bảo vệ chống giật  RCD cấp 10mA : bảo vệ nơi đòi hỏi đặc biệt an toàn bệnh viện, trường học, nhà trẻ… Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 22 4.3 THIẾT BỊ CHỐNG DỊNG ĐIỆN RỊ Các hình thức bảo vệ thiết bị chống dòng rò N Sơ đồ lắp đặt thiết bị chống dòng rò mạng điện Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 23 4.3 THIẾT BỊ CHỐNG DỊNG ĐIỆN RÒ Các hạn chế thiết bị chống dịng rị  Khơng loại trừ tất rủi ro sốc điện nguy hiểm cháy  Không có khả phát q dịng, ngắn mạch pha – trung tính hay ngắn mạch pha pha  Khơng thể bảo vệ chống sốc điện dòng qua người sang dây trung tính hay từ pha sang pha Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 24 4.4 CẦU CHÌ  Bảo vệ cách chảy nhiều dây chảy để ngắt mạch dòng vượt giá trị cài đặt  Có loại cầu chì: Loại dân dụng (gG): bảo vệ tải ngắn mạch Loại công nghiệp: bảo vệ khởi động ngắn mạch - gM:không bảo vệ tải - aM:kết hợp rơle bảo vệ tải Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 25 4.4 CẦU CHÌ Dịng chảy khơng chảy cầu chì Loại gG gM (*)I Dòng định mức In(A)(*) In ≤ Dòng quy Thời ước chảy gian quy If(A) ước (h) 1,5In 2,1In ≤ In ≤ 16 1,5In 1,9In 16 ≤ In ≤ 63 1,25In 1,6In 63 ≤ In ≤ 160 1,25In 1,6In 1,25In 1,6In 1,25In 1,6In cho cầu chì 160 ≤ In ≤ 400 gM 400 ≤ In ch Dịng quy ước khơng chảy Inf(A) Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 26 4.4 CẦU CHÌ Đường cong thời gian tối thiểu tiền hồ quang t Đường cong thời gian tối thiểu tiền hồ quang t 1h Đường cong thời gian đứt chì Inf If I Miền chảy khơng chảy cầu chì gG gM Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Đường cong thời gian đứt chì 4In I Vùng nóng chảy tiêu chuẩn hố cầu chì aM 27 Bài giảng mơn An tồn điện 4.4 CẦU CHÌ  Cầu chì ngày cắt dòng ngắn mạch nhanh Dòng ngắn mạch bị cắt trước đạt giá trị đỉnh Thời gian chảy tiền hồ quang I Đỉnh dòng cố giả định Dòng hiệu dụng giả định Dòng đỉnh giới hạn cầu chì 0,01 Tf 0,005 Tfc Thời gian tổng cắt dịng 0,02 t(s) Ta Dịng giới hạn cầu chì Thời gian có hồ quang Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 28 4.4 CẦU CHÌ Iscpeak (kA) 100 Dịng đỉnh cố giả định Đặc tuyến dòng đỉnh cực đại 160A 100A Dịng định mức cầu chì 50A 50 20 10 Đặc tuyến cắt dòng đỉnh Iscrms (kA) 10 20 50 110 Dòng cố hiệu dụng Dòng đỉnh giới hạn so với dòng xoay chiều cố hiệu dụng xoay chiều Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 29 4.5 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Lựa chọn CB:  Điều kiện chọn CB:  Un ≥ UnL : Điện áp định mức lưới điện  In ≥ Itt : Dịng điện tính tốn dây dẫn  Icu ≥ IN : Dịng mạch tính tốn  f ≥ fL điện ngắn : Tần số lưới Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 30 4.5 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Lựa chọn CB: Bài tập ví dụ Yêu cầu lựa chọn CB hạ áp bảo vệ bình nóng lạnh 2,5 kW ? Giải  Bình nóng lạnh dùng điện áp 220V, cosφ =1: In ≥ Itt = 2500/220 = 11,36 (A)  Chọn CB pha có Un = 230 V, In = 20 A, Icu = kA, f = 50 Hz  Vì hộ dân xa trạm BA nên khơng kiểm tra ngắn mạch Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 31 4.5 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Lựa chọn thiết bị chống dòng rò:  Điều kiện chọn :  Un ≥ UnL  In ≥ Itt  Icu ≥ IN  I∆n ≥ I∆ntt I∆ntt : dịng rị tính tốn f ≥ fL Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 32 4.5 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Lựa chọn thiết bị chống dòng rò: Bài tập ví dụ: Lựa chọn RCD bảo vệ cơng nhân vận hành máy nâng vật liệu 30 kW với yêu cầu dòng rò ≤ 10 mA ? Biết dòng NM tính tốn IN = 10 kA Giải  Máy nâng sử dụng điện áp pha 380V, cosφ = 0,8 : 30 In  Itt   57(A) 0,38.0,8  Chọn RCD có Un = 415V, In= 63A, I∆n=10mA, f = 50Hz Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 33 4.5 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Lựa chọn cầu chì:  Điều kiện chọn :  Un ≥ UnL  In ≥ Itt  In ≥ Imax / α - α : hệ số + α = 2,5 động khởi động bình thường + α = 1,6 động khởi động có tải - Imax: dịng lớn qua cầu chì khởi động động 34 Trườngcơ ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng môn An toàn điện 4.5 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Lựa chọn cầu chì: Bài tập ví dụ Lựa chọn cầu chì bảo vệ máy mài có thơng số sau: Pđm (kW) cosφ Kmm η 10 0,8 0,9 Giải  In  Itt  10  21,1(A) 0,38.0,8 0,9 K mm I tt 21,1   42 ,2 (A )  In   ,5  Chọn cầu chì hạ áp có In = 50A Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng môn An toàn điện 35 Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Bài giảng mơn An tồn điện 36