Tìm hiểu các biện pháp, thiết bị nhằm cải thiện độ tin cậy cung cấp điện trong hệ thống điện công nghiệp.Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng.Do đó, quá trình cung cấp điện trong công nghiệp và các nhà máy đã trở nên mở rộng và phức tạp hơn, yêu cầu độ tin cậy ngày càng cao, điều đó đòi hỏi hệ thống bảo vệ hệ thống điện công nghiệp phải luôn cải tiến và hoàn thiện điều này là cho việc bảo vệ và điều khiển trong hệ thống điện (HTĐ) công nghiệp khó khăn hơn. Chúng ta có thể sử dụng các kỹ thuật bảo vệ dùng cho các HTĐ cao áp hoặc cấp điện áp thấp hơn để áp dụng bảo vệ cho hệ thống này. Tuy nhiên, trong HTĐ công nghiệp có nhiều vấn đề đặc biệt cần sự quan tâm riêng và phát triển các giải pháp riêngTrong tình hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất, nhu cầu điện được cung cấp ngày một đòi hỏi phải tối ưu và hiệu quả nhằm đáp ứng điều kiện phát triển. Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp, dịch vụ. Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 12 ngày xí nghiệp sẽ có thể không có lãi, nếu mất lâu hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ. Chất lượng điện xấu (chủ yếu là điện áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động. Chất lượng điện áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt cơ khí điện tử chính xác. Vì thế đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp.Trong việc cung cấp điện, hệ thống công nghiệp tiêu biểu sẽ được bảo vệ bằng các máy cắt (CB) kết hợp với các rơle chống chạm đất hoặc quá dòng và các cầu chì, có khả năng chọn lọc và cách ly phẩn tử sự cố của hệ thống.1.1. Cầu chì:Cầu chì là một phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạch điện. Cầu chì được sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quá tải trên đường dây gây cháy, nổ, bảo vệ các mạch quá dòng, quá tải và đảm bảo việc bảo vệ các mạch.Cầu chì thực hiện theo nguyên lý tự chảy hoặc uốn cong để tách ra khỏi mạch điện khi cường độ dòng điện trong mạch tăng đột biến. Để làm được điều này, điện trở của chất liệu làm dây cầu chì cần có nhiệt độ nóng chảy, kích thước và thành phần thích hợp.Cầu chì dùng để bảo vệ mạch điện và các thiết bị điện trong mạng phân phối công nghiệp đơn giản nhất. Thông dụng nhất là các cầu chì dùng trong gia dụng có các định mức dòng điên khác nhau tương ứng với dòng điện liên tục làm việc cho phép. Các cầu chì này được mắc nối tiếp với tải tiêu thụ và mang dòng điện tải. Nếu dòng điện tải qua cầu chì vượt định mức cầu chì hay có chạm trong đường dây dẫn hoặc vật dùng điện thì cầu chì sẽ nóng chảy đứt và cách ly phần tử chạm khỏi mạch điện...
Báo cáo môn học GVHD: ThS Biện Văn Khuê CHƯƠNG I: PHÂN LOẠI CÁC BẢO VỆ Trong việc cung cấp điện, hệ thống công nghiệp tiêu biểu bảo vệ máy cắt (CB) kết hợp với rơ-le chống chạm đất dòng cầu chì, có khả chọn lọc cách ly phẩn tử cố hệ thống 1.1 Cầu chì: Hình 1.1: Một dạng cầu chì Cầu chì phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện cách làm đứt mạch điện Cầu chì sử dụng nhằm phòng tránh tượng tải đường dây gây cháy, nổ, bảo vệ mạch dòng, tải đảm bảo việc bảo vệ mạch Cầu chì thực theo nguyên lý tự chảy uốn cong để tách khỏi mạch điện cường độ dòng điện mạch tăng đột biến Để làm điều này, điện trở chất liệu làm dây cầu chì cần có nhiệt độ nóng chảy, kích thước thành phần thích hợp Cầu chì dùng để bảo vệ mạch điện thiết bị điện mạng phân phối công nghiệp đơn giản Thông dụng cầu chì dùng gia dụng có định mức dòng điên khác tương ứng với dòng điện liên tục làm việc cho phép Các cầu chì mắc nối tiếp với tải tiêu thụ mang dịng điện tải Nếu dịng điện tải qua cầu chì vượt định mức cầu chì hay có chạm đường dây dẫn vật dùng điện cầu chì nóng chảy đứt cách ly phần tử chạm khỏi mạch điện Thực hiện: Nhóm Page Báo cáo mơn học GVHD: ThS Biện Văn Kh Cầu chì phần bảo vệ q dịng điện cầu chì bị nóng chảy nhiệt q dịng mặc định đặt qua Đối với cầu chì làm việc mạng lưới 600V, cầu chì cịn gọi cầu chì cơng suất Theo tiêu chuẩn người ta phân biệt cầu chì cho mạng điện cao từ 2kV – 20kV thành loại: cầu chì rơi (FCO) cầu chì cơng suất 1.1.1 Phân loại cầu chì: Phân theo mơi trường hoạt động: - Cầu chì cao áp - Cầu chì hạ áp - Cầu chì nhiệt Phân theo cấu tạo: - Cầu chì loại hở - Cầu chì loại vặn - Cầu chì loại hộp - Cầu chì ống Phân theo đặc điểm trực quan: - Cầu chì sứ - Cầu chì ống - Cầu chì hộp - Cầu chì nổ - Cầu chì tự rơi Phân theo số lần sử dụng: Hình 1.2: cầu chì MEM Thực hiện: Nhóm Page Báo cáo mơn học GVHD: ThS Biện Văn Kh Có loại cầu chì dùng lần bỏ, loại khác thay dây chì để tiếp tục sử dụng có loại tự nối lại mạch điện sau ngắt mà không cần người nhờ cấu tạo chất dẻo Hình 1.3: Hộp cầu chì MEM (30A & 15A) Hình 1.4: Hộp cầu chì Wylex Hình 1.5: Dây chì bán Anh Hình 1.6: Cầu chì cao 115 kV Thực hiện: Nhóm Page Báo cáo mơn học 1.1.2 GVHD: ThS Biện Văn Kh Cầu chì tự rơi (FCO) cầu chì cao mạng phân phối: - Cầu chì tự rơi (FCO) thiết bị kết hợp cầu dao cầu chì Đây thiết bị chuyên dùng để bảo vệ máy biến áp cấp điện áp từ 35kV trở xuống, gọi cầu chì tự rơi Dây chì chế tạo từ thiếc, bạc, chì, đồng, nhơm hay hợp kim đặc tính chảy thời gian Khi nổ chì, cầu chì thường treo nghiêng theo mặt phẳng ngang góc dao tự rơi xuống lưỡi dao mở hồn toàn cách li máy biến áp với nguồn điện - Cầu chì cao (CCCT): Được lắp nối tiếp sau cầu dao cao Đây thiết bị bảo vệ đơn giản mạch điện CCCT chủ yếu dùng để bảo vệ ngắn mạch, thường dùng lưới trung áp 35 kV trở xuống (ở cấp điện áp 110kV không dùng cầu chì) Vật liệu Dịng điện định mức (A) Đường kính dây chảy (mm) Chì Đồng Nhơm 0.2 0.5 0.3 1.2 12 0.4 1.5 14 10 0.5 1.8 16 14 0.6 2.6 21 18 0.7 3.2 28 18 0.8 4.3 36 20 1.0 6.0 48 32 1.2 6.0 48 32 Thực hiện: Nhóm Page Báo cáo môn học GVHD: ThS Biện Văn Khuê 1.4 11.5 81 50 1.6 14 100 60 1.8 17 120 70 2.0 20 145 80 2.2 25 175 97 2.4 30 - 115 2.6 35 - 125 Dưới số số liệu liên quan đến cầu chì: Bảng tính sẵn dịng điện định mức dây chảy cầu chì Bảng tính sẵn dịng điện định mức dây chảy cầu chì cho máy biến áp phân phối hạ thế: TT Cơng suất MBA (kVA) 6kV Dịng điện định mức (A) 10kV 15kV 24kV 35kV Chủng Dòng Chủng Dòng Chủng Dòng Chủng Dòng Chủng loại điện loại điện loại điện loại điện loại dây định dây định dây định dây định dây dẫn mức dẫn mức dẫn mức dẫn mức dẫn (A) (A) (A) (A) 30 2,89 6k 1,73 3k 1,16 2k 0,79 2k 0,5 1k 50 4,82 8k 2,98 6k 1,93 3k 1,31 2k 0,83 2k 75 7,23 12k 4,34 6k 2,89 6k 1,97 3k 1,24 2k 100 9,63 15k 5,78 8k 3,85 6k 2,63 6k 1,65 3k 160 15,41 25k 9,25 12k 6,17 10k 4,20 6k 2,64 6k Thực hiện: Nhóm Page Báo cáo môn học GVHD: ThS Biện Văn Khuê 200 19,27 25k 11,56 15k 7,71 10k 5,25 8k 3,3 6k 250 24,08 30k 14,45 20k 9,63 15k 6,57 10K 4,13 6k 320 30,83 40k 18,50 25k 12,33 20k 8,41 12k 5,28 8k 400 38,54 50k 23,12 30k 15,41 25k 10,51 15k 6,61 10k 10 560 53,95 80k 32,37 50k 21,58 30k 14,71 25k 9,25 15k 11 630 60,69 100k 36,42 65k 24,28 40k 16,55 30k 10,4 20k 12 1000 96,34 - 57,80 80k 38,54 65k 26,27 40k 16,52 25k 13 1600 154,14 - 92,49 - 61,66 100k 42,04 65k 26,42 40k FCO làm việc dao cách li thao tác được, cho phép người vận hành mở mạch tay Khi cắt dòng điện tải lớn, FCO chế tạo phận đặc biệt để phân tán hồ quang tạo lúc ngắt mạch 1.1.3 Các loại dây chì: Cầu chì thiết kế cho nhiều áp dụng khác với đặc tính làm việc khác đáp ứng cho yêu cầu bình thường đặc biệt 1.1.3.1 Cầu chì ngắt dịng zero (0): Loại cầu chì khó tìm thấy thông tin internet, mô tả phận ngắt dịng qua 0, loại phải chờ dịng qua trước thực ngắt hồn tồn Loại thông dụng tiện lợi cho việc dùng máy biến áp (MBA) sơ cấp phân phối bảo vệ phát tuyến, bảo vệ động cơ, bảo vệ tải cơng nghiệp Thực hiện: Nhóm Page Báo cáo mơn học GVHD: ThS Biện Văn Kh Hình 1.7:Đặc tính cầu chì dịng cắt zero 1- Dịng điện làm việc lúc bình thường; 2- Thời điểm bất đầu cố; 3- Điểm nóng chảy cầu chì; 4- Thời gian cầu chì chảy; 5- Thời gian hồ quang; 6- Thời gian tổng đứt cầu chì; 7- Ngắt mạch Cầu chì dùng mạng phân phối thường loại: loại thổi loại đầy kín Loại thổi có lỗ để hồ quang Cịn cầu chì loại đầy kín hồ quang bên dập tắt qua vật liệu làm đầy kín, chẳng hạn vật dạng hột, lỏng hay rắn Nhà chế tạo thường dùng nguyên tắc để kéo dài làm nguội hồ quang để ngắt dịng điện an tồn Năng lượng tạo áp suất hồ quang làm rơi ống giữ dây chì mà mắt thường dễ dàng nhìn thấy cầu chì tác động Ưu điểm lớn cầu chì giá thành hợp lí dễ dàng thay Loại chế tạo với giá trị định mức khác dễ dàng phối hợp với phận bảo vệ khác Ngồi cịn có cầu chì dầu cầu chì chân khơng 1.1.3.2 Thực hiện: Nhóm Cầu chị hạng chế dịng: Page Báo cáo mơn học GVHD: ThS Biện Văn Khuê Khi đến giới hạn dòng điện cho trước, cầu chì loại nóng chảy đột ngột tạo điện hồ quang cao để giảm biên độ dịng điện Về cầu chì loại khác với cầu chì ngắt dịng zero ngun tắc để hạn dịng han hạn chế lượng thực việc tạo điện trở cao mạch điện Khi cầu chì tác động, dòng điện xuống lúc điện tiến tới 0, hạn chế dịng điện cực đại trị số gọi dịng điện đứt Cầu chì hạn chế dòng chia thành loại: - Cầu chì khả cắt cao HRC (High rupturing capacity fuse - HRC fuse) - Cầu chì phổ thơng - Cầu chì loại tầm rộng Loại thứ hiệu dịng điện cố lớn khơng có khả đứt dòng điện thấp nên phải kết hợp với phần tử khác để cắt dòng điện thấp Loại thứ theo tiêu chuẩn ANSI (American National Standards Institute) – Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kì, loại ngắt dịng điện mà làm cầu chì tác động đồng hồ hay ngắn Loại thứ thiết kế để ngắt dịng dây chì chảy điều kiện dây chì bình thường Phương pháp tốt để tính hiêu cầu chì hạn chế dịng tính hệ số I2.t Thành phần thứ làm lượng nóng chảy I2.t xác định tính tốn thành phần thứ xảy hồ quang bắt đầu tiếp tục tới lúc ngắt dịng điện hồn tồn Thành phần sau xác định thực nghiệm Cầu chì cần phải đáp ứng yêu cầu: Thực hiện: Nhóm Page 10 Báo cáo môn học GVHD: ThS Biện Văn Khuê Dập tắt hồ quang Chịu điện định mức dây chì đứt Dễ dàng phối hợp với cầu chì khác mạng bảo vệ 1.1.3.3 Cầu chì đặc biệt: Đơn giản để đáp ứng trường hợp đặc biệt: - Bảo vệ tụ điện đóng ngắt tụ có dịng nhảy tần số cao - Dùng cầu chì làm việc song song Trong thực thường không dùng cách này, khơng đảm bảo cầu chì đặc tính bảo vệ Kiểu thường dùng mạng tăng tải - Tạo cảm ứng dòng điện từ dịng điện tử có mạch tích hợp, đặc tính ngắt mạch điều khiển chức cầu chì bình thường 1.4 Đặc tính thời gian – dịng điện (T- C) (Time – Circuit) cầu chì: Một cầu chì cơng suất kí hiệu “E” có đặc tính cho bảng sau: Dịng điện đường dây Thời gian nóng chảy chì Dịng liên tục 100A thấp 300s 200 – 400% định mức Trên 100A 600s 220 – 264% định mức Cầu chì cơng suất có giá trị định mức: 0.5, 1.2, 3.5, 7.0, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 300 400A Bảng điện định mức cực đại: Điện làm việc định mức Điện cực đại định mức (kV) (kV) 2.4* 2.75* 4.8* 5.30* Thực hiện: Nhóm Page 11 Báo cáo môn học GVHD: ThS Biện Văn Khuê 7.2 8.25 13.8* 15* 14.4 15.5 23 25.8 34.5 38 46 48.3 69 72.5 92 - 115 121 138 145 161 169 Ghi chú: * dùng nhà Cầu chì dùng nơi mà phí tổn máy cắt phụ kiện khơng kinh tế - tốn kém, có yếu tố liên quan liên quan đến việc chọn lực cầu chì thiết bị khác Ví dụ chống dao động tần số, thu hồi vốn đầu tư nhanh Những loại E dùng nhiều trường hợp: - Bảo vệ MBA đo lường - Bảo vệ MBA động lực - Bảo vệ tụ điện - Bảo vệ phát tuyến Cầu chì cơng suất đặt nhà trời loại thổi hay loại hạn chế dịng Tùy thuộc vào vị trí giá trị định mức lựa chọn cho thích hợp Loại thổi đặt ngồi trời nơi có phịng rộng Loại hạn chế dịng thường dùng nhà Thực hiện: Nhóm Page 12 Báo cáo môn học GVHD: ThS Biện Văn Kh Cầu chì dịng điện loại E, tức trị số định mức phải lớn dòng tải liên tục cực đại Quá tải xảy khoảng thời gian chảy cầu chì làm cầu chì biến đổi đặc tính Vậy, lựa chọn cầu chì cần quan tâm đến thời gian tải, chẳng hạn dòng điện khởi động động lớn Dịng điện trì hỗn nhảy vọt máy biến áp chịu 12 lần dịng sơ cấp khoảng 0,1s Ở dạng phân phối cầu chì thường dùng để bảo vệ phát tuyến, có chiều dài tương đối ngắn phụ tải nhỏ Dây chì mang phân phối có loại kí hiệu K T Sự khác chúng thời gian nóng chảy chì tương đối, đánh giá tỷ số tốc độ nóng chảy Tỷ số tốc độ nóng chảy = 𝒅ị𝒏𝒈 đ𝒊ệ𝒏 𝒍à𝒎 𝒅â𝒚 𝒄𝒉ì 𝒄𝒉ả𝒚 𝟎,𝟏𝒔 𝒅ị𝒏𝒈 đ𝒊ệ𝒏 𝒍à𝒎 𝒅â𝒚 𝒄𝒉ì 𝒄𝒉ả𝒚 𝟑𝟎𝟎 𝒉𝒂𝒚 𝟔𝟎𝟎𝒔 Ghi chú: - Thời gian 300s cầu chì định mức ≤ 100A - Thời gian 600s cầu chì định mức 140A 200A 1.2 Các máy cắt mạng điện cơng nghiệp (CB): Các cầu chì HCR bải vệ hiệu số phận hệ thống ĐCN Nhưng số hệ thống vệ thay cầu chì bị hỏng không thuận tiện khu vực này, ta dùng máy cắt bảo vệ (CB - Circuit Breaker) thay để ngắt dòng điện cố có mà khơng làm ảnh hưởng đến hệ thống cắt nhiều lần Ngồi việc ngắt cố, CB cịn nhanh chóng khí bị ion hóa khỏi tiếp điểm thiết bị ngắt để ngăn ngừa hồ quang Đối với CB, tiếp điểm chế tạo nối kết buồng chứa phải chịu lực học từ trường sinh gặp cố dòng cao Một số loại máy cắt thường sử dụng hệ thống điện công nghiệp ACB (Air Circuit Breaker), MCBs (Miniature Circuit Bkeaker), MCCBs (Moulded Case Circuit Breaker), RCCB (Residual Current Circuit Breaker),… Thực hiện: Nhóm Page 13 Báo cáo môn học GVHD: ThS Biện Văn Kh Trong máy cắt cơng nghiệp có trang bị phận bảo vệ dòng điện chống tải ngắn mạch, chúng có đặc tính cụ thể sau: - Máy cắt có khả đóng an tồn với dịng tải hay dịng ngắn mạch việc khả - Máy cắt mở an tồn dịng điện qua tới giá trị lớn cơng suất cắt - Máy cắt tải dòng điện liên tục với dòng định mức máy cắt Thực hiện: Nhóm Page 14 ... máy cắt mạng điện cơng nghiệp (CB): Các cầu chì HCR bải vệ hiệu số phận hệ thống ĐCN Nhưng số hệ thống vệ thay cầu chì bị hỏng khơng thuận tiện khu vực này, ta dùng máy cắt bảo vệ (CB - Circuit... thu hồi vốn đầu tư nhanh Những loại E dùng nhiều trường hợp: - Bảo vệ MBA đo lường - Bảo vệ MBA động lực - Bảo vệ tụ điện - Bảo vệ phát tuyến Cầu chì cơng suất đặt nhà trời loại thổi hay loại... cấp phân phối bảo vệ phát tuyến, bảo vệ động cơ, bảo vệ tải cơng nghiệp Thực hiện: Nhóm Page Báo cáo môn học GVHD: ThS Biện Văn Khuê Hình 1.7:Đặc tính cầu chì dịng cắt zero 1- Dịng điện làm việc