10/29/2014
1
feee.hcmute.edu.vn
BÀBÀI I GIẢGIẢNG AN NG AN TOÀTOÀN ĐIN ĐIỆỆNN
UNIVERSITY OF TECHNICAL UNIVERSITY OF TECHNICAL
EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE)EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE)
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CHƯƠNG IV
THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ
H
Ạ
ÁP
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Ạ
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MỤC TIÊU
Sau khi học xong chương này
người học có khả năng :
Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm
việc, các thông số cơ bản và
phương pháp lựa chọn các thiết bị:
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
•Máy cắt hạ áp (CB)
•Thiết bị chống dòng rò
•Cầu chì
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
NỘI DUNG
Nội dung bài học gồm các phần
Đặt vấn đề
Máy cắt hạ áp
Thiết bị chống dòng rò
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Cầu chì
Lựa chọn thiết bị
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐẶT VẤN ĐỀ
MẠNG ĐIỆN MỘT PHA
Mạng điện hạ áp phân bố trên
diện rộng và thường xuyên có
người làm việc với các thiết bị
điện
Rủi ro có thể xảy ra :
Đi
ệ
i
ậ
t
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Đi
ệ
n g
i
ậ
t
Hỏa hoạn
Tuân thủ các yêu cầu thiết kế,
lắp đặt và nắm vững cấu tạo ,
chức năng, thông số các thiết
bị đóng cắt và bảo vệ
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MÁY CẮT HẠ ÁP
CẤU TẠO
Circuit breaker – CB là thiết bị
điều khiển bằng tay, có khả
năng tự động cắt mạch khi có
ngắn mạch, quá tải hoặc sụt áp
Cấu tạo của CB :
1. Cần tác đ
ộ
n
g
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
ộ
g
2. Cơ cấu tác động mở
3. Các tiếp điểm
4. Các đầu nối
5. Lưỡng kim nhiệt
6. Vít hiệu chỉnh dòng tác động
7. Cơ cấu cắt điện từ
8. Hệ thống dập hồ quang Cấu tạo của CB
10/29/2014
2
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MÁY CẮT HẠ ÁP
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Cơ cấu ngắt từ:
Khi dòng điện qua cuộn dây vượt quá
giá trị định trước, lực điện động do
cuộn dây sinh ra sẽ tác động vào cơ
cấu đóng ngắt làm cho các tiếp điểm
của CB mởra
C
ấ
ắ
thi
ệ
t
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
C
ơ c
ấ
u ng
ắ
t
n
hi
ệ
t
:
Khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ cho
phép, sẽ làm cong thanh lưỡng kim tác
động vào cơ cấu đóng ngắt củaCB
Khi đóng ngắt sẽ làm phát sinh hồ
quang, hồ quang sẽ được dẫn vào
buồng dập và dập theo nguyên tắc
hạn chế dòng điện. Cấu tạo của CB
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MÁY CẮT HẠ ÁP
PHÂN LOẠI
MCB (Miniature Circuit Breakers)
Dùng trong công nghiệp thương mại và dân
dụng
Thích hợp cho việc bảo vệ cáp, thiết bị
chiếu sáng, mạch nung, mạch điều khiển và
bảo vệ động cơ công suất nhỏ.
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Thông sốMCB :
•Số cực:1P,1P+N
2P, 3P, 4P
•Dòng định mức : 0,1÷ 100A
•Điện áp định mức : 220÷ 415VAC
60 ÷ 110VDC
•Khả năng cắt dòng ngắn mạch : 3,4.5, 6,10, 15kA
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MÁY CẮT HẠ ÁP
PHÂN LOẠI
MCCB (Moulded Case Circuit Breakers)
Giống MCB tuy nhiên :
•Có giá trị định mức cao hơn nên đặt gần
hệ thống nguồnhơn.
•Các giá trị U định mức cao hơn có thể
lên đến 1000VAC ha
y
1200VDC
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
y
•Giá trị dòng định mức lớn hơn 100A và
có thể lên đến 2500A
•Khả năng cắt dòng lên đến 50kA
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MÁY CẮT HẠ ÁP
THÔNG SỐ
Số cực:1P, 1P+N, 2P, 3P, 4P
Điện áp định mức(U
e)
Điện áp cách điện(U
i)
Điện áp làm việc cực đại(U
Bmax)
Đ
iệná
p
làm việccựcti
ể
u
(
U
Bmin
)
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
p
(
Bmin
)
Điện áp thử nghiệm xung (Uimp)
Dòng điện định mức(I
n)
Khả năng cắt dòng ngắn mạch (Icu)
Dòng tác động nhiệt(I
r):I
r=I
n.Kr
Tần số làm việc
Đặc tuyến ngắt dòng : B C D K Z và MA
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MÁY CẮT HẠ ÁP
ĐẶT TÍNH NGẮT DÒNG
Tiêu chuẩnĐặc
tuyến
ImỨng dụng
IEC 898
DIN VDE
B3÷ 5InBảo vệ hệ thống điện dân dụng nói
chung
C5÷ 10InBảo vệ hệ thông tải có tính cảm kháng
cao
(
MBA
,
đ
è
n cao
á
p
cả
m
ứ
ng)
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
DIN
VDE
0641/A4
BS3871 Phần 1
cao
(
MBA
,
đ
è
n
cao
á
p
cả
m
ứ
ng)
D10÷ 14InỨng dụng trong công nghiệp
MA 12InBảo vệ khởi động động cơ và các thiết
bị chuyên dụng (không bảo vệ quá tải)
DIN VDE 0660
K10÷ 14InBảo vệ môtơ và MBA
Z2,4÷ 3,6InBảo vệ mạch bán dẫn và mạch điện tử
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MÁY CẮT HẠ ÁP
ĐẶT TÍNH NGẮT DÒNG
Ir : Dòng tác động bv
quá tải
Im : Dòng tác động bv
ngắn mạch
Chỉnh định dòng
tác động nhiệt
Chỉnh định dòng
tác động nhiệt
Chỉnh định t tác
đ
ộ
t
ừ
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Cơ cấu bảo vệ kiểu từ nhiệtCơ cấu bảo vệ kiểu điện từ
PdC : dòng cắt cực
đại mà CB không
hư hỏng
đ
ộ
ng
t
ừ
Chỉnh định t
tác động từ
10/29/2014
3
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
CẤU TẠO
Cuộn dây
cảm biến
Cực
nối tải
Cuộn dây
Solenoid
Cực nối
nguồn
Cá
c
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Cấu tạo bên trong của một thiết bị chống dòng rò điển hình
Nút kiểm tra Mạch cảm biếnNút Reset
Dây thử
Cá
c
tiếp
điểm
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Nguyên lý chung của thiết bị
chống dòng rò là so sánh
dòng điện theo các chiều đi
và về trong mỗi chu kỳ, nếu
phát hiện sự chênh lệch nhau
thì ngắtđiện thông qua mộtC
A
IL
IN
C
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
cuộndâ
y
cảmứng.
Dòng rò được so sánh mức
độ vớingưỡng cho phép của
nó để ngắtđiện.
A : Role tác động
C : lõi biến dòng
T : nút nhấn kiểmtra
R : điện trở hạn dòng
Nguyên lý cấu tạo thiết bị chống
dòng rò
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Dựa vào loại Role tác động mà thiết bị chống dòng rò
được chia làm 2 loại:
Tiếp điểm
Cơ cấu tác động
Dòng đến
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Dòng về
Dòng chênh lệch
Thiết bị chống dòng ro với role điện cơ
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Dựa vào loại Role tác động mà thiết bị chống dòng rò
được chia làm 2 loại: Tiếp điểm
Cơ cấu tác động
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Dòng rò Role điện tử
Thiết bị chống dòng ro với role điện tử
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
PHÂN LOẠI
RCD (Residual Current devices) :
Bảo vệ quá dòng và hỏng cách điện
cho nhóm 1÷ 3 thiết bị
Thích hợp cho mạng TT
RCCB (Residual Current Circuit
Bk)
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
B
ea
k
er
)
:
Bảo vệ dòng rò xuống đất
Tương thích cho mọi dạng nối đất
RCD, RCCB cần sử dụng ghép
với CB kiểu từ nhiệt hay cầu chì
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
PHÂN LOẠI
GFI (Ground Fault Interrupper)
và GFCI (Ground Fault Circuit
Interrupper) tác động khi có dòng
rò ở bất cứ nơi nào
Bảo vệ mạng điện công suất lớn
v
ớ
i
ki
ể
u
n
ố
i
đ
ấ
t
TN
S
khi
t
ổ
ng
tr
ở
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
v
ớ
i
ki
ể
u
n
ố
i
đ
ấ
t
TN
-
S
khi
t
ổ
ng
tr
ở
ngắn mạch không kiểm soát
được
Thích hợp cho mạng điện dân
dụng hay công nghiệp có Iđm lên
đến 1200A
10/29/2014
4
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
PHÂN LOẠI
ELCB (Earth Leakage Circuit
Breaker) gồm moodun EL tích
hợp trong CB
Bảo vệ quá dòng cho tủ điện
chính hạ áp, các mạch phân phối
h
t
ô
hi
ệ
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
p
h
ụ
t
rong c
ô
ng ng
hi
ệ
p
Bảo vệ động cơ, mạch cáp có
dòng định mức lên đến 250A
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
PHÂN LOẠI
RCBO (Residual Current Breaker
with Overload) là tổ hợp của RCD và
MCB nên có thể:
Chống quá dòng
Chống chạm đất
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
CÁC THÔNG SỐ CHÍNH
Điện áp định mứcU
n(V)
Dòng định mứcI
n(A)
Dòng rò tác động I∆n(mA) :
Dòng rò không tác động
I
∆
=0,5I
∆n
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
∆
∆n
Tần số định mứcf(Hz)
Thời gian cắt (ms) : cắt nhanh
hay trì hoãn
Cấp bảo vệIP
Số cực
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
BẢO VỆ PHÂN BIỆT GIỮA CÁC THIẾT BỊ
CHỐNG DÒNG RÒ
Lựa chọn và lắp đặt RCD sao cho khi xuất hiện sự cố, chỉ
RCD gần nhất tác động
Có hai dạng bảo vệ phân biệt
Phân biệt theo hàng ngang Phân biệt theo hàng dọc
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
BẢO VỆ PHÂN BIỆT GIỮA CÁC THIẾT BỊ
CHỐNG DÒNG RÒ
Để đảm bảo bảo vệ phân biệt giữa hai thiết bị chống dòng
rò mắc nối tiếp cần phải thỏa:
Đặc tuyến không tác động dòng-thời gian của thiết bị ở phía nguồn
nằm trên đặc tuyến của thiết bị phía tải
Dòng tác động định mức của thiết bị phía nguồn lớn hơn dòng của
thi
ế
t
bị
hí
tả
i
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
thi
ế
t
bị
p
hí
a
tả
i
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
CÁC HÌNH THỨC BẢO VỆ
RCD cấp 300mA, 500mA : bảo vệ hệ thống cung cấp điện
hạ áp chống rủi ro cháy, nổ điện
RCD cấp 100mA : bảo vệ thiết bị dễ xảy ra chạm vỏ liên tục
với dòng rò có trị số lớn
RCD
c
ấ
p
30
mA
th
ờ
i
gian
tá
c
đ
ộ
ng
0
1
s
:
ph
ổ
bi
ế
n
bả
o
v
ệ
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
RCD
c
ấ
p
30
mA
th
ờ
i
gian
tá
c
đ
ộ
ng
0
,
1
s
:
ph
ổ
bi
ế
n
bả
o
v
ệ
chống điện giật
RCD cấp 10mA : bảo vệ những nơi đòi hỏi đặc biệt an toàn
như bệnh viện, trường học, nhà trẻ
10/29/2014
5
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
CÁC HÌNH THỨC BẢO VỆ
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Sơ đồ lắp đặt thiết bị chống dòng rò trong mạng điện
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ
CÁC HẠN CHẾ
Không loại trừ tất cả các rủi ro do sốc điện và nguy hiểm
cháy
Không có khả năng phát hiện quá dòng, ngắn mạch
pha - trung tính hay ngắn mạch pha - pha
Không
th
ể
bả
o
v
ệ
ch
ố
ng
s
ố
c
đi
ệ
n
khi
dò
ng
đi
qua
ng
ườ
i
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Không
th
ể
bả
o
v
ệ
ch
ố
ng
s
ố
c
đi
ệ
n
khi
dò
ng
đi
qua
ng
ườ
i
sang dây trung tính hay từpha sang pha
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CẦU CHÌ
CÁC HẠN CHẾ
Là thiết bị bảo vệ bằng cách chảy
một hay nhiều dây chảy để ngắt
mạch nếu dòng vượt quá giá trị
cài đặt trong khoảng thời gian
cho phép
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Có hai loại cầu chì :
Loại dân dụng (gG) : bảo vệ quá tải
và ngắn mạch
Loại công nghiệp : bảo vệ khởi động
và ngắn mạch
•gM : không bảo vệ quá tải
•aM : kết hợp role bảo vệ quá tải
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CẦU CHÌ
Dòng chảy và không chảy của cầu chì
Loại Dòng định mức
(*) In(A)
Dòng qui ước
không chảy
Inf(A)
Dòng qui
ước chảy
If(A)
Thời gian
qui ước (h)
gG
gM
In ≤ 4A 1,5In2,1In1
4<I
≤16A
15I
19I
1
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
(*) Ich cho
cầu chì
gM
4
<
I
n
≤
16A
1
,
5I
n
1
,
9I
n
1
16 < In ≤ 63A 1,25In1,6In1
63 < In ≤ 160A 1,25In1,6In2
160 < In ≤ 400A 1,25In1,6In3
400 < In1,25In1,6In4
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CẦU CHÌ
1h
Ñöôøng cong thôøi gian
toái thieåu tieàn hoà quang
t
Ñöôøng cong thôøi
iö
ù
thì
Ñöôøng cong thôøi gian
toái thieåu tieàn hoà quang
t
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
I
Ñöôøng cong thôøi
gian ñöùt chì
Inf If
Miền chảy và không chảy của
cầu chì gG và gM
I
g
i
an
öt
c
hì
4In
Vùng nóng chảy tiêu chuẩn
hóa của cầu chì aM
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CẦU CHÌ
Cầu chì ngày nay cắt dòng ngắn mạch nhanh hơn. Dòng
ngắn mạch bị cắt trước khi đạt giá trị đỉnh
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Thời gian
tổng cắt
dòng
Thời gian
chảy tiền
hồ quang
Thời gian có
hồ quang
Dòng giới hạn bởi cầu chì