KHÁI NIỆM ACB

KHÁI NIỆM ACB, VCB, ELCB, MCB, MCCB, RCCB, RCD, RCBO LÀ GÌ Khái niệm ACB, VCB, ELCB, MCB, MCCB, RCCB, RCD, RCBO I KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU CB (CB viết tắt từ danh từ Circuit Breaker), CB khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện, có cơng dụng bảo vệ q tải, ngắn mạch, sụt áp… mạch điện Chọn CB phải thoả mãn ba yêu cầu sau: – Chế độ làm việc định mức CB thải chế độ làm việc dài hạn, nghĩa trị số dòng điện định mức chạy qua CB lâu tuỳ ý Mặt khác, mạch dòng điện CB phải chịu dịng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc tiếp điểm đóng hay đóng – CB phải ngắt trị số dịng điện ngắn mạch lớn, vài chục KA Sau ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo làm việc tốt trị số dòng điện định mức – Để nâng cao tính ổn định nhiệt điện động thiết bị điện, hạn chế phá hoại dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé Muốn thường phải kết hợp lực thao tác học với thiết bị dập hồ quang bên CB II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Cấu tạo a) Tiếp điểm CB thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm hồ quang), ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, sau tiếp điểm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như hồ quang cháy tiếp điểm điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm b) Hộp dập hồ quang Để CB dập hồ quang tất chế độ làm việc lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín kiểu hở Kiểu nửa kín dặt vỏ kín CB có lỗ khí Kiểu có dịng điện giới hạn cắt không 50KA Kiểu hở dùng giới hạn dòng điện cắt lớn 50KA điện áp lớn 1000V (cao áp) Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang c) Cơ cấu truyền động cắt CB Truyền động cắt thường có hai cách: Bằng tay điện (điện từ, động điện) Điều kiển tay thực với CB có dịng điện định mức khơng lớn 600A Điều khiển điện từ (nam châm điện) ứng dụng CB có dịng điện lớn (đến 1000A) Để tăng lực điều khiển tay người ta dùng tay dài phụ theo nguyên lý địn bẩy Ngồi cịn có cách điều khiển động điện khí nén d) Móc bảo vệ CB tự động cắt nhờ phần tử bảo vệ – gọi móc bảo vệ, tác động mạch điện có cố q dịng điện (quá tải hay ngắn mạch) sụt áp Móc bảo vệ dòng điện (còn gọi bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết bị điện khong bị tải ngắn mạch, đường thời gian – dịng điện móc bảo vệ phải nằm đường đặc tính đối tượng cần bảo vệ Người ta thường dùng hệ thống điện tử rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên CB Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây quấn tiết diện lớn chịu dòng tải vịng Khi dịng điện vượt q trị số cho phứp phần ứng bị hút dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm CB mở Điều chỉnh vít để thay đơi lực kháng lị xo, ta điều chỉnh trị số dòng điện tức động Để giữ thời gian bảo vệ tải kiểu điện từ, người ta thêm cấu giữ thời gian Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản cả, có kết cấu tương tự rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự để mở tiếp điểm CB có tải Kiểu có nhược điểm qn tính nhiệt lớn nên khơng ngắt nhanh dịng điện tăng vọt có ngắn mạch, bảo vệ dịng điện q tải Vì người ta thường sử dụng tổng hợp móc kiểu điện từ móc kiểu rơle nhiệt CB Loại dung CB có dịng điện đính mức đến 600A Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi bảo vệ điện áp thấp) thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mnạch điện chính, cuộn dây quấn vịng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn Nguyên lý hoạt động a) Sơ đồ nguyên lý CB dịng điện cực đại (hình vẽ 1.1) Hình 1.1 Sơ đồ CB dòng điện cực đại Ở trạng thái bình thường sau đóng điện, CB giữ trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc khớp với móc cụm với tiếp điểm động Bật CB trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện phần ứng không hút Khi mạch điện tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ nam châm điện lớn lực lò xo làm cho nam châm điện hút phần ứng xuống làm bật nhả móc 3, móc thả tự do, lị xo thả lỏng, kết tiếp điểm CB mở ra, mạch điện bị ngắt b) Sơ đồ nguyên lý CB điện áp thấp (hình 1.2) Hình 2.2: Sơ đồ CB điện áp thấp Bật CB trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 phần ứng 10 hút lại với Khi sụt áp mức, nam châm điện 11 nhả phần ứng 10, lị xo kéo móc bật lên, móc thả tự do, thả lỏng, lị xo thả lỏng, kết tiếp điểm CB mở ra, mạch điện bị ngắt Sau viết tắt chức thiết bị bảo vệ: MCCB, MCB, RCCB, RCCB, RCBO, RCD, ACB ACB: (air circuit breaker) Máy cắt khơng khí VCB: (Vacuum Circuit Breakers) máy cắt chân không MCCB: (moulded case circuit breaker) aptomat khối, thường có dịng cắt ngắn mạch lớn (có thể lên tới 80kA) MCB: (Miniature Circuit Bkeaker) aptomat loại tép, thường có dịng cắt định dịng cắt tải thấp (100A/10kA) RCCB: (Residual Current Circuit Breaker) chống dịng rị loại có kích thước cỡ MCB P, 4P RCBO: (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection) chống dịng rị loại có kích thước cỡ MCB 2P có thêm bảo vệ dòng ELCB: (Earth Leakage Circuit Breaker) Thiết bị chống dòng rò, thực chất loại MCCB hay MCB bình thường có thêm cảm biến dịng rò Loại vừa bảo vệ ngắn mạch, vửa bảo vệ tải, vừa bảo vệ dòng rò ( nên giá đắt Có RCD ELCB cịn đắt gấp hàng chục lần RCCB hay RCBO bình thường) Tuy nhiên, nhìn góc độ mạch điện nguyên tắc bảo vệ rõ ràng RCCB ELCB hồn tồn giống (bảo vệ chống dịng rị – dòng dư thừa, chống giật), khác tên gọi ELCB có loại cấu tạo MCCB (cịn RCBO có cấu tạo dạng tép MCB) RCBO = ELCB = RCCB + MCB (MCCB) RCD: (Residual Current Device) thiết bị gắn kèm (gắn thêm) với MCCB hay MCB để bảo vệ chống dòng rò Sơ đồ nguyên lý thiết bị chống dòng rò (Chống giật) Mục đích chống giật sử dụng độ nhậy 30mA ( thực giật nhẹ) Nếu dùng tốt 10mA giá đắt tiển không nhập VN hết Khi lắp thiết bị chống dịng rị trược tiếp cho phụ tải thường có dịng rị 30mA, mạch điện tông cho khu vực, hay tầng nhà, hay hộ tùy thuộc vào mức độ nên lắp thiết bị có dịng rị 100-200-300mA… Nghĩa lắp theo phân cấp, gần phụ tải lắp thiết bị chống dịng rị bé Các thơng số kỹ thuật – Tần số – Rated service voltage Ue: Điện áp làm việc định mức – Rated impulse withstand voltage Uimp: Điện áp chịu xung định mức – Rated insulation voltage Ui: Điện áp cách điện định mức – Rated uninterrupted current Iu: Dòng cắt đm – Rated ultimate short-circuit breaking capacity Icu: khả cắt dòng ngắn mạch Icu – Rated service short-circuit breaking capacity Ics=%Icu, (khoảng từ 75% đến 100%Icu), cắt dòng ngắn mạch đm – Rated short-time withstand current Icw: khả chịu đựng dòng ngắn mạch tiếp điểm thời gian 1s 3s tùy vào nhà sản xuất Vị trí VCB thường dùng với điện áp trung áp trở lên khoảng từ 6.6kV ACB thường dùng với điện áp hạ áp, dùng cho feeder câp nguồn tải có dịng lớn, thường lớn 400A chọn ACB, cịn nhỏ chọn MCCB, em biết ACB cắt đến dịng 6300A (chưa update thông tin) MCCB dùng với mạng hạ áp, MCCB đạt đến dòng cắt đm 2400A MCB loại dùng cho phụ tải nhỏ, cắt đến dịng 100A * Bổ sung thêm MCCB: MCCB có hai loại fix type var type, với loại có hai loại là: TM (thermal & magnetic contact) MO (magnetic contact only) Loại TM dùng cho tải non_motor load, loại MO dùng cho tải motor load ACB,MCCB, MCB thiết bị đóng cắt (switchgear) mạng hạ có đầy đủ chức tbđc ( xem thêm: hướng dẫn thiết kế hệ thống điện theo tiêu chuẩn IEC) Bảo vệ điện ( protection) Quá tải, ngăn mạch, chạm đất, dòng rò … Cách ly (Isolation) Cách ly thỵ rõ ràng nhìn thấy thông qua cấu thị tin cậy Điều khiển chỗ hay từ xa ( control) Trong trình học tập tìm hiểu cơng trình xây dựng biết đến ACB, MCCB, MCB qua nhiều tên MCB: Aptomat cỡ nhỏ, at tép MCCB: Aptomat khối, aptomat định hình, at tầng ACB: Máy cắt khơng khí hạ thế, máy cắt hạ áp, aptomat vạn Một CB (MCB, MCCB, ACB,…) có thơng số sau đây: – Dòng định mức In: 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, … Với dòng định mức lớn CB lớn MCCB hay ACB, dòng kèm với máy biến áp điện lực có cơng suất tương ứng Ví dụ: trạm 200kVA – 315A, trạm 250kVA – 400A, trạm 315kVA – 500A, … – Thông số sơ thứ hai characteristic cuver hay gọi đường cong chọn lọc CB Đây thơng số quan cho việc chọn CB nằm vị trí cho hệ thống điện Bạn nên xem kỹ lại tài liệu nói đường cong chọn lọc – Thơng số thứ ba Icu hay gọi ultimated current khả chịu đựng dòng điện lớn tiếp điểm CB thời gian giây Ví dụ Icu = 10kA tiếp điểm CB chịu đựng dịng điện 10kA thời gian giây/ Thơng số cho biết độ bền tiếp điểm CB Ngồi thơng số thơng số Ics có tính chất tương tự – Thông số thứ tư thông số lần đóng ngắt Ví dụ bạn ngắt CB bật CB lên lại gọi lần đóng ngắt CB thông thường quy định số lần Các MCB có quy định từ 7500 đến 10000 lần, MCCB 10000 lần ACB khỏng 8000 lần tùy theo hãng Ngồi cịn nhiều thơng số khác áp dụng cho CB Tuy nhiên thiết kế người ta thường dùng thông số In Icu Theo hai thông số không đủ quy định chủng loại CB Thông số thứ hai thơng số quan CB Đây số ID thức CB + Ultimate breaking capacity(kA), Icu : khả chịu dòng cực đại xảy cố thiết bị + Service breaking capacity(%Icu), Ics : khả cắt thực tế xảy cố thiết bị đó, điều phụ thuộc vào nhà sản xuất VD, hãng LS(LG cu) co hai loai MCCB, loai co Ics=50%Icu, có loại Ics=100%Icu, cơng nghệ hãng làm đến đâu Về thông số Icu Ics : – Nếu bạn để ý Icu thấy nhiều hãng ghi số khác + Icu dòng điện cực đại qua tiếp điểm CB vịng giây mà khơng làm hỏng tiếp điểm Ví dụ dịng Icu = 50kA, ta thấy tiếp điểm CB chịu đựng dịng đánh giá CB tốt Nói tức giá thành CB phụ thuộc vào Icu Điều hoàn toàn + Ics: dòng điện lớn tải qua tiếp điểm CB lần với chìều dài thời gian lần giấy mà CB khơng bị hư hỏng Có hãng khác định nghĩa Ics dòng điện lớn tải qua tiếp điểm CB thời gian giây mà CB không bị hư hỏng Trên thực tế, việc tính tốn thiết kế cho mạng lưới tính với thời gian cố giây Như Icu thông số để chọn CB đứng chỗ mạng lưới điện Tơi ví dụ biến 22/0.4kV – 1600kVA, duk = 6%, dòng ngắn mạch hiệu dụng phía hạ là: 1600/ (duk*0.4*sqrt(3)) = 40.4kA Dòng ngắn mạch cực đại tùy theo tải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh thừ 1.02 đến lần dịng hiệu dụng Tuy nhiên thơng thường tính đến CB tổng khoảng 1.4 đến 1.5 dịng hiệu dụng Khi dịng ngắn mạch CB tổng tính đạt khỏng từ 57 – 61kA Với mức tính này, rõ ràng MCCB hay ACB có dịng Icu đạt 65kA CB phải chọn *duk: điện áp ngắn mạch biến áp Mình đánh chữ denta Hy lạp khơng được! Tất nhiên việc tính tốn cho nhánh phải có chiều dài dây dẫn, từ bạn tính Xnm Rnm Khi tính dịng ngắn mạch hiệu dụng hệ số ngắn mạch cực đại Từ ta có dịng ngắn mạch cực đại nhánh sau tính nên chọn máy cắt nào! MCCB cịn có dịng (A,Ir) Adjustabli current *Ir dịng chỉnh định Bạn có CB 100A mà tải ban cần 65A bạn phải chỉnh Cb xuống cho phù hợp với tải dòng chỉnh định Ir=(hệ số)xIn (hệ số e thấy từ 0.8-1)or(0.5-1) *Ah` có biết Isd ko?Trên ACB Schneider Isd=heso(1-2)xIr *Icu (Ultimate breaking capacity(kA)) : dòng ngắn mạch tối đa, có khả chịu dịng cực đại xảy cố thiết bị *Ics (Service breaking capacity(%Icu)) : dịng ngắn mạch thực… *Nói đến Atomat người ta quan tâm đến thông số kỹ thuật ( số cực, dòng định mức, dòng định, dòng ngắn mạch) biểu đồ Thời gian – Dòng Cấu tạo đơn giản gồm có tay gạt, cấu trúc khí, relay, buồng dập hồ quang, đầu nối dây… Ngồi cịn có thêm phu kiện : AL (công tắc cảnh báo), AX ( công tắc phụ), SHT (thiết bị cắt từ xa), UVT (tb cắt điện áp thấp), EAL (cảnh báo rò điện), TBM (nút kiểm tra), MG (công tắc cách điện), PAL ( tiền cảnh báo), OAL (cảnh báo cắt dòng)… Chọn định mức dòng điện aptomat hạ theo nguyên tắc: IB < In < Iz Với: IB dòng điện làm việc lớn thiết bị điện cần bảo vệ Iz dòng giới hạn cho phép dây dẫn Thơng thường chọn giá trị dịng định mức aptomat lớn giá trị dòng làm việc khoảng 20% Hiện tượng xảy sau có điện trở lại, tất thiết bị điện khởi động lúc, thiết bị có cơng suất lớn như: máy điều hịa khơng khí, tủ lạnh, máy giặt khởi động, nên tổng dòng lớn từ 3-10 lần so với lúc hoạt động ổn định tác động đến aptomat bảo vệ Vì bị cúp điện nên ngắt tất thiết bị điện có cơng suất lớn, sau có điện trở lại khởi động lại thiết bị có nhu cầu.Chức aptomat khí cụ điện đƣợc sử dụng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ tải, ngắn mạch, thấp áp, … cho thiết bị điện Cấu tạo Cấu tạo aptomat có phận sau: a) Tiếp điểm aptomat thƣờng có đến loại tiếp điểm, tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ hồ quang Với aptomat nhỏ khơng có tiếp điểm phụ Tiếp điểm thƣờng đƣợc làm vật liệu dẫn điện tốt nhƣng chịu đƣợc nhiệt độ hồ quang sinh ra, thƣờng làm hợp kim Ag-W,Cu-W Khi đóng mạch tiếp điểm hồ quang đóng trƣớc, tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm Khi cắt mạch ngƣợc lại, tiếp điểm mở trƣớc, tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Nh ƣ hồ quang cháy tiếp điểm hồ quang, bảo vệ đƣợc tiếp điểm Tiếp điểm phụ đƣợc sử dụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp điểm b) Hộp dập hồ quang Thƣờng sử dụng thép chia hộp thành nhiều ngăn cắt hồ quang thành nhiều đoạn ngắn để dập tắt Các móc bảo vệ a) Móc bảo vệ dịng cực đại Để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị q tải, đặc tính A-s móc bảo vệ phải nằm dƣới đặc tính A-scủa thiết bị cần bảo vệ Cuộn hút điện từ đƣợc mắc nối tiếp với thiết bị Khi dòng điện vƣợt giá trị cho phép thép động bị hút, cần chủ động đƣợc kéo lên, lò xo kéo cần bị động ra, tiếp điểm mở ngắt mạch điện qua thiết bị b) Móc bảo vệ kiểu rơ-le nhiệt Kết cấu đơn giản nhƣ rơ-le nhiệt bao gồm phần tử nung nóng mắc nối tiếp với mạch chính, kim loại (bi-metal) giản nở nhả móc ngắt tiếp điểm dòng điện qua thiết bị thiết bị lớn Nhƣợc điểm loại quán tính nhiệt lớn c) Móc bảo vệ thấp áp Cuộn hút mắc song song với mạch điện chính, điện áp thấp, lực hút cuộn hút giảm yếu lực lò xo 3, móc bị kéo lên, lị xo kéo tiếp điểm aptomat Các thông số kỹ thuật – Điện áp định mức : giá trị điện áp làm việc dài hạn thiết bị điện đƣợc aptomat đóng ngắt – Dịng điện định mức : dòng điện làm việc lâu dài aptomat, thƣờng dòng định mức aptomat 1.2-1.5 lần dòng định mức thiết bị đƣợc bảo vệ – Dòng điện tác động Itd: dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải mà tính chọn tác động khác Với động điện khơng đồng pha rotor lồng sóc thƣờng Itd=1.2-1.5 It, với It làaptomat bảo vệ đƣợc thiết bị đặc tính A-s aptomat phải thấp đặc tính A-s thiết bị Cách chọn aptomat: Chọn định mức dòng điện aptomat hạ theo nguyên tắc: IB < In < Iz Với: IB dòng điện làm việc lớn thiết bị điện cần bảo vệ Iz dòng giới hạn cho phép dây dẫn Thơng thường chọn giá trị dịng định mức aptomat lớn giá trị dòng làm việc khoảng 20% Hiện tượng xảy sau có điện trở lại, tất thiết bị điện khởi động lúc, thiết bị có cơng suất lớn như: máy điều hịa khơng khí, tủ lạnh, máy giặt khởi động, nên tổng dòng lớn từ 3-10 lần so với lúc hoạt động ổn định tác động đến aptomat bảo vệ Vì bị cúp điện nên ngắt tất thiết bị điện có cơng suất lớn, sau có điện trở lại khởi động lại thiết bị có nhu cầu Lựa chọn Attomat Với thiết bị Attomat, cần quan tâm tới thơng số sau: U đm >= U đm lưới I đm>=I lv max I đm>=K.I lv max.Icđm >= I nmax (dòng cắt định mức aptomat phải lớn dịng ngắn mạch lớn Tức ngắn mạch phía sau Attomat so với nguồn Người ta tính điểm ngắn mạch góp để chọn dòng cắt tất aptomat nối Chọn Attomat gần thỏa mãn tính tốn Tuy nhiên, việc chọn Attomat chưa hoàn thành nhiệm vụ mà òn yêu cầu phải chọn dây dẫn nữa, khơng khơng biết dây dẫn cịn khơng để Attomat khởi động Để phối hợp với thiết bị bảo vệ, I cp >= K.I đm ATM với K=1,25 bảo vệ Attomat K=3 cầu chì Ngồi lựa chọn Attomat cịn phải vào điều kiện làm việc phụ tải Attomat khơng phép cắt có q tải ngắn hạn, thường xảy điều kiện làm việc bình thường dòng điện mở máy động điện, dòng điện cức đại phụ tải công nghệ Yêu cầu chung dòng điện định mức cảu phần tử bảo vệ khơng nhỏ dịng điện tính tốn mạch điện Tùy theo đặc tính điều kiện làm việc cụ thể phụ tải, người ta hướng dẫn lựa chọn dòng điện định mức phần tử bảo vệ 1,25 ; 1,5 lớn so với dịng điện tính mạch ... trung áp trở lên khoảng từ 6.6kV ACB thường dùng với điện áp hạ áp, dùng cho feeder câp nguồn tải có dịng lớn, thường lớn 400A chọn ACB, cịn nhỏ chọn MCCB, em biết ACB cắt đến dịng 6300A (chưa update... biết đến ACB, MCCB, MCB qua nhiều tên MCB: Aptomat cỡ nhỏ, at tép MCCB: Aptomat khối, aptomat định hình, at tầng ACB: Máy cắt khơng khí hạ thế, máy cắt hạ áp, aptomat vạn Một CB (MCB, MCCB, ACB, …)... mở ra, mạch điện bị ngắt Sau viết tắt chức thiết bị bảo vệ: MCCB, MCB, RCCB, RCCB, RCBO, RCD, ACB ACB: (air circuit breaker) Máy cắt khơng khí VCB: (Vacuum Circuit Breakers) máy cắt chân không