lua-chon-thiet-bi-mang-phan-phoi-ha-ap-p2

Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh S2 tt   P    Q  2 dc dc (9.26) Ở đây:  Pdc   Sdc cos  dc tổng công suất tác dụng dụng cụ nối vào thứ cấp; Q dc   Sdc sin  dc tổng công suất phản kháng dụng cụ nối vào mạch thứ cấp Điều kiện kiểm tra: S2 tt  S đm (9.27) Với S2đm công suất định mức máy biến điện áp Tiết diện dây dẫn từ máy biến điện áp đến dụng cụ phải chọn cho tổn thất điện áp mạng không lớn 0,5% điện áp định mức Theo điều kiện độ bền học tiết diện không bé 1,5mm2 dây đồng 2,5mm2 dây nhôm Các điều kiện chọn máy biến áp đo lường bao gồm: + Điện áp định mức : U 1đm  U đmmạng (9.28) + Phụ tải pha (VA) : S2 ñmfa  S2 ttfa (9.29) + Sai số (9.30) : % ≤ cp% B LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHÂN PHỐI HẠ ÁP 9.5 Máy cắt hạ áp Máy cắt hạ áp (CB - Circuit Breaker) loại khí cụ điện điều khiển tay có khả tự động cắt mạch mạng điện bị ngắn mạch, tải sụt áp v.v… Hiện nay, máy cắt hạ áp sử dụng rộng rãi hệ thống điện hạ áp thuộc lónh vực công nghiệp, dân dụng… thay dần cầu chì Cấu tạo Cấu tạo CB gồm thành phần sau:  Vỏ CB có chức đảm bảo an toàn cho người sử dụng thao tác đóng cắt CB  Cơ cấu đóng ngắt đảm bảo tất cực CB đóng ngắt lúc xác  Cơ cấu ngắt điện từ có phận cuộn dây.Cuộn dây có lõi sắt cố định lõi chuyển động Nếu dòng điện vượt giá trị xác định trước, cuộn dây sinh lực điện từ đủ mạnh để thắng lực giữ lò xo hút phần ứng Cơ cấu đóng ngắt lúc tác động cần đóng ngắt làm tiếp điểm CB nhanh chóng mở  Cơ cấu nhiệt bảo vệ tải lưỡng kim Độ cong phụ thuộc vào cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua Sau cong đến mức độ xác định (hay nhiệt độ định) lưỡng kim tác động tới cấu đóng cắt  Tiếp điểm gồm có tiếp điểâm hồ quang, tiếp điểm động, tiếp điểm tónh Do yêu cầu tiếp điểm phải có điện trở tiếp xúc nhỏ vật liệu làm tiếp điểm phải chịu nhiệt ngắn mạch nên đòi hỏi tiếp điểm phải làm chất liệu đặc biệt  Hệ thống dập hồ quang gồm hai phần: ngăn dẫn hồ quang buồng dập hồ quang Hồ quang vừa phát sinh bị dồn vào buồng dập hồ quang qua ngăn dẫn hồ ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM www.quyenhuyanh.com 159 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh quang Quá trình dập tắt hồ quang xảy buồng dập hồ quang theo nguyên tắc hạn chế dòng điện Đầu vào Đầu Cơ cấu đóng ngắt: tác động để 10 đóng mở tiếp điểm Vận hành đóng ngắt tay: sử dụng cầu dao Cơ cấu ngắt điện từ Cơ cấu nhiệt bảo vệ lưỡng kim nhiệt Tiếp điểm: gồm có tiếp điểm hồ quang, tiếp điểm động, tiếp điểm tónh Hệ thống dập hồ quang Khoá ráp: dùng để lắp đặt CB lên 10 Phụ kiện bổ xung: gồm chụp đầu nối, khoá móc, nắp chụp vít v.v… 7 Heä Hình 9.16 Cấu tạo CB Phân loại CB a Loại MCB (Miniature Circuit Breakers) thường sử dụng công nghiệp thương mại, thiết bị nhà dân dụng Do đó, MCB có kích thước dòng định mức nhỏ, nên phù hợp cho việc bảo vệ cáp, bảo vệ thiết bị chiếu sáng, mạch nung (lò sưởi, bàn ủi) điều khiển bảo vệ động có công suất nhỏ Các thông số đặc trưng MCB là:  Số cực: 1P, 1P+N, 2P, 3P 4P;  Dòng điện định mức: -63A;  Điện áp định mức: 220 - 415VAC, 60 -110VDC;  Khả cắt dòng ngắn mạch: 3, 4.5, 6, 10 15kA;  Lắp ray;  Tiêu chuẩn áp dụng: IEC 60898 b MCCB (Moulded Case Circuit Breakers), giống MCB có số khác biệt sau:  Số cực 3P, 4P  MCCB có giá trị định mức cao nên thường đặt hệ thống phân phối điện gần nguồn MCB Các giá trị điện áp định mức cao lên đến 1000VAC hay 1200VDC;  Dòng định mức: l00A đến 1000A, hay lớn hơn;  Khả ngắt dòng ngắn mạch: từ 25kA đến 35kA hay lớn hơn;  Lắp cố định tủ điện  Tiêu chuẩn áp dụng: IEC 947-2 c ACB (Air Circuit Breaker) loại máy cắt không khí hạ áp với đặc tính sau:  Số cực: 3P, 4P;  ACB thường lắp đặt tủ đóng-cắt tổng nhà máy, công trình; ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM www.quyenhuyanh.com 160 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh  Giá trị dòng định mức lớn 1000A lên đến 3000A hay lớn hơn;  Khả ngắt dòng ngắn mạch: từ 35 đến 50kA hay nữa;  Lắp đặt ngăn tủ loại đẩy kéo;  Tiêu chuẩn áp dụng: IEC 947-2 Chức CB Máy cắt hạ thế, với vai trò thiết bị đóng cắt, có chức sau:  Bảo vệ điện: chống dòng tải, dòng ngắn mạch hư hỏng cách điện;  Cách ly an toàn;  Điều khiển: điều khiển vận hành, cắt khẩn cấp, dừng khẩn cấp cắt lý bảo dưỡng học;  Bảo vệ chống áp chống thấp áp, kèm với rơle áp thấp áp;  Bảo vệ phát dòng rò, kèm với thiết bị phát dòng rò;  Bảo vệ chống chạm đất, kèm Thông số CB Các thông số CB bao gồm: a Số cực: 1P, 1P+N, 2P, 3P 4P; b Điện áp định mức (Ue); c Điện áp cách điện (Ui); d Điện áp thử nghiệm xung (Uimp); e Điện áp làm việc cực đại (UBmax); f Điện áp làm việc cực tiểu (UBmin); g Dòng điện định mức (In); h Dòng tác động cấu nhiệt (Ir=Kr.In) i Dòng tác động cấu từ (Im) j Dòng cắt ngắn mạch định mức (Icu) k Dòng cắt ngắn mạch thao tác (Ics) l Tần số làm việc; m Loại đặc tuyến ngắt dòng: B, C, D, K, Z MA; n Dòng rò định mức (In), có chức chống dòng rò Đặc tính ngắt dòng Chức quan trọng CB bảo vệ hệ thống điện ví dụ cáp dây dẫn chống lại tượng phát nóng tải hay ngắn mạch, CB phải nhảy xác giới hạn nhiệt độ cách điện dây dẫn Trong số trường hợp ứng dụng định nên có CB đặc thù để bảo vệ thiết bị bán dẫn, mô tơ, biến áp … Đường cong đặc tính ngắt dòng bao gồm hai phần: thời gian nghịch cắt tức thời Đặc tính thời gian nghịch hàm số nhiệt sinh bình phương cường độ dòng điện nhân với thời gian, có nghóa dòng điện lớn thời gian cần thiết để ngắt nhỏ (Hình 9.17) CB thiết kế nhiều đặc tính ngắt dòng khác đáp ứng nhiều hệ tiêu chuẩn khác (Bảng 9.2) ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM www.quyenhuyanh.com 161 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Bảng 9.2 Đặc tính ngắt CB Tiêu chuẩn Đặc tuyến Mứùc tác động B 3-5In C 5-10In IEC 898 DIN VDE 0641/A4 BS3871 Phaàn D MA 12In K Z 10-14In 2,4-3,6In L 3,5-5,25In U 6-12In Loaïi 2,7-4In Loaïi 3-5In Loaïi 5-10In Loaïi 10-14In DIN VDE 0660 DIN VDE 0641/T3 OEVE – SN 52 CEE 19 II BS 3871 Phần 10-14In Ứng dụng Bảo vệ thống điện dân dụng nói chung Bảo vệ hệ thống nơi tải có tính cảm kháng cao máy biến áp đèn cao áp cảm ứng Ứng dụng công nghiệp (tương tự loại hệ tiêu chuẩn BS) Bảo vệ khởi động động thiết bị chuyên dụng (không bảo vệ tải) Bảo vệ môtơ máy biến áp Bảo vệ mạch bán dẫn mạch điện tử Bảo vệ hệ thống điện dân dụng nói chung (có thể thay phần loại B) Bảo vệ hệ thống điện dân dụng nói chung (chỉ dùng thông dụng nước Pháp, Bỉ, o, Ý) Bảo vệ hệ thống lắp đặt thiết bị có đặc tính đóng ngắt có tượng tăng dòng đột ngột Bảo vệ hệ thống dây thiết bị gia dụng nói chung (tương tự loại B) Bảo vệ hệ thống điện nơi phụ tải cảm ứng cao đèn cao áp, đèn huỳnh quang biến áp (tương tự loại C) Chủ yếu bảo vệ hệ thông công nghiệp chẳng hạn thiết bị hàn, môtơ, máy X-quang v.v…, nhiên người ta không giới hạn đóng cắt (tương tự loại D) a Cơ cấu bảo vệ kiểu từ nhiệt b Cơ cấu bảo vệ kiểu điện tử Hình 9.17 Đặc tính ngắt dòng CB Phối hợp bảo vệ Các CB mạng phân phối hạ áp phải tác động xuất trạng thái bất thường cách có chọn lọc Điều có nghóa xảy cố điểm hệ thống, cố phải loại trừ CB đặt phía trước điểm cố, CB khác không tác động Chọn lọc bảo vệ tuyệt đối phần dựa nguyên lý mức dòng, thời gian trễ phối hợp hai Bảng 9.3 trình bày số phương pháp thường sử dụng để thiết lập tính chọn lọc CB ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM www.quyenhuyanh.com 162 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Bảng 9.3 Các phương pháp sử dụng để thiết lập tính chọn lọc Chọn lọc theo mức dòng: dựa việc chọn lọc ngưỡng dòng tác động rơle, từ rơle cuối nguồn đến đầu nguồn theo bậc Tính chọn lọc tuyệt đối hay phần Chọn lọc theo thời gian trễ kiểu bậc thang: dựa chênh lệch thời gian tác động cho CB gần nguồn có thời gian tác động lớn xa nguồn nhỏ CB A phía sử dụng độ trễ đủ để đạt tính chọn lọc tuyệt đối phối hợp với CB B Chọn lọc hỗn hợp: làm trễ thời gian kiểu học góp phần cải thiện đặc tính chọn lọc theo tác động dòng Chọn lọc tuyệt đối ISCB < IrmA (giá trị tức thời) CB phía trước sử dụng hai ngưỡng tác động: - Giá trị trễ IrmA tạo trễ kiểu điện tử SD (Short Delay); - Giá trị tức thời Irm A chuẩn Bị trễ Lựa chọn dựa mức lượng hồ quang: cho phép chọn lọc tuyệt đối hai CB có dòng cố Điều đạt nhờ sử dụng CB hạn chế dòng tác động CB nhờ cảm ứng áp suất buồng hồ quang CB Mức áp suất không khí bị nóng lên tùy thuộc vào mức lượng hồ quang Tức thời Đặc tuyến tác động tức thời kiểu từ (truyền thống) Đặc tuyến tác động tức thời kiểu từ nhờ áp suất Điều kiện lựa chọn CB CB hạ áp thường lựa chọn theo điều kiện sau:  Các đặc tính điện lưới điện mà CB đặt vào: + Điện áp định mức Ue + Ue  m mạng + Umạng ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM www.quyenhuyanh.com (9.31) 163 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Ở đây: Ue điện áp định mức CB, Ue độ tăng điện áp cho phép CB, m mạng điện áp định mức mạng điện nơi thiết bị CB lắp đặt, Umạng độ lệch điện áp có mạng so với điện áp định mức điều kiện vận hành + Dòng điện định mức: Kr In  Ilv max (9.32) Ở đây: In dòng điện định mức CB, Ilv max dòng điện làm việc lâu dài cực đại phụ tải, Kr hệ số hiệu chỉnh (Kr = 0,8÷1 cấu nhả nhiệt, Kr=0,4÷1 cấu nhả điện tử) + Tần số: fn  fmạng  (9.33) Khả cắt dòng ngắn mạch: Icu (hoặc Icn)  I 3N (9.34) Ở đây: Icu dòng cắt ngắn mạch định mức CB công nghiệp Icn dòng cắt ngắn mạch định mức CB dân dụng  Đặc tuyến ngắt dòng: phù hợp với thiết bị bảo vệ  Môi trường sử dụng:nhiệt độ xung quanh, lắp đặt trong/ngoài tủ, điều kiện khí hậu  Các yêu cầu khai thác: tính chọn lọc, yêu cầu điều khiển từ xa, công tắc tơ phụ, cuộn dây tác động phụ, có đưa thêm vào hệ thống mạng tín hiệu nội (thông tin, điều khiển thị…) 9.6 Cầu chì hạ áp Hình 9.18 Cầu chì HRC Cầu chì thiết bị bảo vệ cách chảy nhiều dây chảy để ngắt mạch cắt dòng dòng vượt giá trị cài đặt khoảng thời gian cho phép Các thành phần cầu chì HRC là: vỏ cầu chì kèm đầu nối, dây chảy cầu chì, vật liệu dập hồ quang (thường cát thạch anh), đế cầu chì kèm ngàm kẹp, niêm chì báo tình trạng cầu chì tay kẹp cầu chì cho phép thay nóng cầu chì hư hỏng Tiêu chuẩn áp dụng cầu chì hạ áp có điện áp đến 1000VAC 1500V DC tiêu chuẩn IEC 60269, cụ thể:  Tiêu chuẩn IEC 60269-1: Qui định chung  Tiêu chuẩn IEC 60269-2: Qui định cho cầu chì công nghiệp  Tiêu chuẩn IEC 60269-3: Qui định cho cầu chì dân dụng Các mã hiệu phạm vi ứng dụng cầu chì hạ áp theo tiêu chuẩn IEC 60269 bao gồm: ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM www.quyenhuyanh.com 164 Giáo trình cung cấp điện PGS.TS Quyền Huy Ánh Bảng 9.4 Mã hiệu phạm vi ứng dụng cầu chì hạ áp Mã hiệu gG gM aM aR gTr gR, gS gL, gF, gI Phạm vi áp dụng Cầu chì phổ dụng bảo vệ dây/cáp Cầu chì phổ dụng bảo vệ động Cầu chì bảo vệ ngắn mạch động Cầu chì bảo vệ thiết bị bán dẫn Cầu chì bảo vệ máy biến áp Cầu chì bảo vệ thiết bị bán dẫn dây dẫn Cầu chì thay cầu chì gG để bảo vệ dây dẫn Loại cầu chì sử dụng để chống tải ngắn mạch mạng hạ áp dân dụng có đặc tính gG phù hợp với IEC 60269-3 Loại có hai dòng qui ước tiêu chuẩn hoá gồm:  Dòng không nóng chảy Inf: giá trị dòng mà cầu chì chịu mà không bị nóng chảy thời gian qui định Ví dụ: cầu chì có dòng định mức 32A chịu dòng 40A (1,25In) mà không nóng chảy khoảng thời gian nhỏ 1h (Bảng 4.2)  Dòng nóng chảy If: giá trị dòng gây tượng nóng chảy cầu chì trước kết thúc khoảng thời gian qui định Ví dụ: cầu chì có dòng định mức 32A chịu dòng 52,1A (1,6In) phải nóng chảy khoảng thời gian nhỏ 1h (Bảng 4.2) Các thí nghiệm tiêu chuẩn IEC 269-1 yêu cầu đặc tính cầu chì nằm hai đường cong giới hạn cho cầu chì xem xét (Hình 9.18) Từ đặc tính miền chảy không chảy cầu chì nhận thấy cầu chì không thích hợp để bảo vệ chống tải mức thấp Do cần sử dụng dây dẫn có tiết diện lớn nhằm tránh hậu tải kéo dài (trong trường hợp xấu tải 60% 1h) Trong mạng hạ áp công nghiệp, loại cầu chì có đặc tính gM (bảo vệ động khởi động lẫn ngắn mạch không bảo vệ tải) loại cầu chì có đặc tính aM kết hợp với rơ le nhiệt bảo vệ chống tải có mức tải