Khí cụ điện bảo vệ và phân phối
Chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt
• Ba chức năng chủ yếu của thiết bị đóng cắt hạ thế:
Bảo vệ điện
Điều khiển
Cách ly điện - Cách ly được thể hiện rõ bằng các chỉ thị cơ có độ tin cậy cao
- Dòng quá tải - Đóng cắt làm việc
- Dòng ngắn mạch - Đóng cắt khẩn cấp
• Các chức năng phụ trợ khác: • Bảo vệ chống quá áp • Bảo vệ chống thấp áp
Modified by Hoang Anh 2
- Khoảng cách hay vật chắn cách điện giữa các tiếp điểm, có thể nhìn thấy rõ ràng - Hư hỏng cách điện - Đóng cắt vì lý do bảo dưỡng
Bảo vệ điện
• Nhiệm vụ của nó là tránh hoặc hạn chế hậu quả nguy hiểm hoặc sự phá hủy của dòng ngắn mạch hoặc quá tải và hư hỏng cách điện, đồng thời cách ly thiết bị hư hỏng khỏi hệ thống. • Bảo vệ mạch • Bảo vệ người chống sự cố do hư hỏng cách điện • Bảo vệ động cơ điện
Modified by Hoang Anh 3
Cách ly
• Mục đích là cách ly một mạch điện hoặc một thiết bị ra khỏi hệ thống điện nhằm đảm bảo cho con người tiến hành sửa chữa trên phần cách ly an toàn tuyệt đối. • Thông thường tất cả các lưới hạ thế đều có thể cách ly được. Trên thực tế, nhằm đảm bảo tính tối ưu của cung cấp điện liên tục người ta thường đặt thiết bị cách ly ở đầu mỗi mạch
• Các yêu cầu đối với các thiết bị cách ly:
• Phải cắt tất cả các dây pha bao gồm cả dây trung tính (trừ
trường hợp dây trung tính đồng thời là dây tiếp địa
• Phải được trang bị hệ thống khóa ở vị trí “Mở” để tránh việc
đóng điện trở lại ngoài dự kiến
Modified by Hoang Anh 4
Điều khiển thiết bị đóng cắt
• Thuật ngữ điều khiển cho tất cả các chức năng cho
phép con người can thiệp có chủ ý một cách an toàn ở các điểm (mức) khác nhau của lưới điện khi đang mang tải. • Điều khiển khi vận hành • Điều khiển khi sự cố • Điều khiển khi cắt cho bảo dưỡng
Modified by Hoang Anh 5
Các thiết bị bảo vệ cơ bản
• Cầu chì
• Cầu chì hạ áp • Cầu chì cao áp
• Máy cắt hạ áp - Aptomat
Modified by Hoang Anh 6
Cầu chì – Dây chảy
• Là khí cụ điện bảo vệ sự
cố quá tải, ngắn mạch cho mạch điện. Cầu chì có thể có hoặc không bộ phận cơ học về sự đứt (rơi) cầu chì
• Cấu trúc của cầu chì :
• Dây chảy • Buồng dập hồ quang bảo vệ
khi dây chảy đứt
Modified by Hoang Anh 7
Chỉ thị tác động cắt cầu chì HA
Có 2 chỉ thị ở trên đầu và
Có duy nhất 1 chỉ thị ở
trên thân cầu chì
trên đầu cầu chì.
Kết cấu của một số cầu chì HA
Kết cấu của một số cầu chì HA
7.3.1 Nguyên tắc tác động của cầu chì
• Cầu chì cắt mạch bởi sợi dây chảy khi dòng điện vượt quá giá trị xác định và tương ứng với một khoảng thời gian . Mối quan hệ giữa dòng điện và thời gian tác động phụ thuộc vào chủng loại cầu chì. Theo tiêu chuẩn IEC thì cầu chì được chia làm hai loại • Cầu chì sử dụng trong dân dụng • Cầu chì sử dụng trong công nghiệp
• Sự khác nhau cơ bản của hai loại cầu chì này là dòng điện đinh mức và cấp dòng điện (điều này kéo theo kích cỡ) và khả năng cắt dòng sự cố
Modified by Hoang Anh 11
7.3.2 Ký hiệu – ưu điểm
• Ký hiệu của cầu chì: aM, gM, gG.
• Ký hiệu thứ nhất biểu thị phạm vi tác động
• « g» bảo vệ toàn khoảng • « a » bảo vệ từng phạm vi riêng lẻ
• Ký hiệu thứ hai biểu thị chủng loại cầu chì
• G: cho các ứng dụng thông thường • M: cho bảo vệ động cơ
• Cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành hạ • Khả năng cắt lớn
Modified by Hoang Anh 12
7.3.3 Vùng nóng chảy và các dòng quy ước
aM
• gG,gM
Modified by Hoang Anh 13
Vùng nóng chảy - Các dòng qui ước
• Các vùng nóng chảy & không nóng chảy cho cầu chì gG và gM
• Vùng nóng chảy tiêu chuẩn của cầu chì loại aM (cho mọi giá trị định mức dòng)
t
t 1h
Đường thời gian tối thiểu tiền hồ quang
Đường thời gian tối thiểu tiền hồ quang
Đường thời gian đứt chì
Đường thời gian đứt chì
I
4ln
x ln
Inf I2
nhóm
thời gian qui ước (giờ)
dòng định mức* (A)
gG gM
dòng không nóng chảy qui ước lnf 1.5 ln 1.5 ln 1.25 ln 1.25 ln 1.25 ln 1.25 ln
1 1 1 2 3 4
dòng nóng chảy qui ước lf (l2) 2.1 ln 1.9 ln 1.6 ln 1.6 ln 1.6 ln 1.6 ln
ln ≤ 4 A 4 < ln < 16 A 16 < ln ≤ 63 A 63 < ln ≤ 160 A 160 < ln ≤ 400 A 400 < ln
◼ Vùng nóng chảy và không nóng chảy của các cầu chì hạ áp nhóm
gG và gM (IEC 269-1 and 269-2-1)
Cầu chì
• Có bốn loại cầu chì chính ứng với bốn dải ứng dụng
Bảng các loại cầu chì
Các dải ứng dụng
Điện áp Định mức Loại cầu chì Chuẩn IEC
< 500 VAC 32 mA - 6,3 A nhỏ IEC 127
< 500 VAC 5 A - 200 A (2) gia dụng IEC 241
< 1000 VAC 60 A - 6 kA
Hạ áp cho CN (HBC)
IEC 269 (1)
> 1000 VAC Trung áp IEC 282
(1) IEC 269 không có các quy định về cơ khí. (2) thông thường < 30 A
Cầu chì: IEC 269
•
IEC 269 par. 571 đặt tên mã cho cầu chì công nghiệp bằng 2 chữ cái như trong bảng dưới đây
• Chữ đầu = phạm vi cắt
•
• g: cầu chì thông dụng, a: cầu chì dự phòng,
Chữ sau: ứng dụng các mạch (các mạch được bảo vệ) phân phối
động cơ
Chữ đầu: kiểu cầu chì (phạm vi cắt)
gG
◼
g = cầu chì thông dụng (cắt với dòng định mức)
◼
gM
a = cầu chì dự phòng
◼
aM
(cắt với dòng từ 5 ln)
• Chữ sau = phân loại ứng dụng, xác định đặc tính dòng/thời gian
Các yêu cầu chung đối với cầu chì
• Đặc tính ampe-giây thấp hơn đặc tính của thiết bị
được bảo vệ
• Làm việc có chọn lọc trình tự • Đặc tính làm việc ổn định • Dễ thay thế, bảo trì
Modified by Hoang Anh 18
Phân loại (1)
• Cầu chì hạ áp • Loại hở • Loại vặn • Loại socket-Cầu chì hộp • Cầu chì kín không chất nhồi • Cầu chì kín có chất nhồi
Modified by Hoang Anh 19
Phân loại (2)
• Cầu chì cao áp (Qui ước trên 1kV) • Thường dùng để bảo vệ máy biến áp • Thường được chèn đầy cát thạch anh nhằm tăng hiệu quả
dập hồ quang (phân nhỏ, giảm nhiệt độ hồ quang)
• Cần chú ý
• Khi hồ quang tắt → điện áp phục hồi lớn → kích thước phải đủ lớn
để đảm bảo cho quá trình dập hồ quang được diễn ra hiệu quả
Modified by Hoang Anh 20
Các phương pháp lựa chọn cầu chì LV
• Theo điều kiện làm việc dài hạn và theo dòng mở
máy • Ưu tiên đầu tiên khi lựa chọn • Theo điều kiện bảo vệ chọn lọc
• Khi cần phối hợp bảo vệ
• Cấp trên • Cấp dưới
Modified by Hoang Anh 21
Chọn cầu chì LV theo dòng (1)
•
•
• Điều kiện làm việc dài hạn và theo dòng mở máy • Làm việc dài hạn → nhiệt độ phát nóng < cho phép • Khi mở máy → cầu chì không được cắt mạch Icc > Itt Icc > 1/C* Ikđ • Itt – dòng điện tính toán tương ứng với công suất Ptt • Ikđ – dòng điện khởi động lớn nhất của phụ tải • C – bội số dòng điện mở máy của tải lớn nhất
• C = 2.5 đối với tải nhẹ, khởi động nhanh • C = 1.6 ÷ 2.0 đối với tải nặng, khởi động lâu
Modified by Hoang Anh 23
Chọn cầu chì LV theo dòng (2)
• Mở một máy Ikđ = Kmm*Iđm
• Kmm – hệ số mở máy của một tải
• Mở máy lần lượt Ikđ = (ΣIđm-Iđmmax)+ Ikđ max = ΣIđm + (k-1)Iđmmax
• Ikđ max – dòng định mức của tải lớn nhất
Modified by Hoang Anh 24
Chọn cầu chì HV theo dòng
• Mối quan hệ giữa dòng định mức sơ cấp của máy
biến áp Ib, dòng định mức của cầu chì In và dòng ngắn mạch phía sơ cấp Ic của máy biến áp được xác định theo tiêu chuẩn quốc gia • Iđm > 1,4 Ib • Iđm < Ic/6
Modified by Hoang Anh 25
Một vài loại cầu chì trung thế sử dụng ở Việt Nam
Cầu chì trung thế SIBA
Cầu chì trung thế ETI
Một vài loại cầu chì trung thế sử dụng ở Việt Nam
Cầu chì trung thế của ABB
Thông số kỹ thuật của HV Fuse ABB, Thụy điển
Thông số kỹ thuật của HV Fuse
1. Điện áp định mức Un(kV) Đây là thông số thể hiện điện áp mà cầu chì hoạt động chính xác. Trên thân cầu chì có thể in 2 mức điện áp (3/7.2kV, 10/17.5kV, 10/24kV). Chữ số phía trước thể hiện cấp điện áp thấp nhất có thể sử dụng cầu chì, chữ số phía sau thể hiện điện áp làm việc định mức thiết kế của cầu chì. 2. Dòng điện định mức In(A) Là dòng định mức - đây là dòng điện làm việc tối đa đi qua cầu chì mà không làm đứt cầu chì. 3. Dòng điện I0,1s (A) Là dòng điện cắt sự cố nhỏ nhất trong khoảng thời gian 100ms. Với dòng sự cố lớn hơn, thì thời gian cắt của cầu chì sẽ ngắn hơn.
Thông số kỹ thuật của HV Fuse
4. Striker Là một thanh sắt dài 30mm, đường kính 15mm. Nó sẽ bung ra khi cầu chì bị đứt, mục đích là báo hiệu cho người dùng và tác động tiếp điểm rơle (nếu có). Lực đẩy của striker thông thường là 50N, 80N hay 100N (tùy từng nhà SX và mục đích sử dụng). 5. Breaking capacity I1 (kA) Khả năng chịu được dòng ngắn mạch của cầu chì, nếu dòng điện ngắn mạch lớn hơn mức này thì cầu chì sẽ nứt hoặc nổ. 6. Minimum breaking current I3 (A) Đây là thông số chỉ có ở cầu chì Back Up, thể hiện dòng điện nhỏ nhất cầu chì sẽ tự động cắt khi xảy ra quá tải.
Thông số kỹ thuật phụ thêm của HV Fuse
• Loại cầu chì Fast acting là cầu chì sẽ đứt khi dòng điện tăng
đột biến từ 5-10 lần trong thời gian 0.001 đến 0.01 giây.
Thời gian cắt sẽ nhanh hơn 5-10 lần so với cầu chì thường
→ mạch điện tử công suất, nơi dùng nhiều thiết bị bán dẫn.
• Cầu chì Time delay là cầu chì được thiết kế để cho phép
dòng điện qua cầu chì có giá trị lớn hơn so với dòng điện
định mức ghi trên cầu chì trong một thời gian ngắn → động
cơ và đèn huỳnh quang, vì những thiết bị này khi khởi động
sẽ tiêu tốn dòng điện lớn hơn so với dòng điện định mức
của thiết bị.
Máy cắt hạ áp – LV circuit breaker
• Thỏa mãn tất cả các chức năng đóng cắt cơ bản của
một thiết bị phân phối và bảo vệ. Nếu kết hợp với các thiết bị phụ trợ sẽ đảm bảo được một phạm vi rất lớn các chức năng • Điều khiển: Có thể dùng trong các trường hợp định mức, sự
cố và bảo dưỡng
• Bảo vệ: quá tải, ngắn mạch, hỏng cách điện, điện áp thấp • Cách ly
Modified by Hoang Anh 32
Thông số cơ bản của Circuit breaker
• Thông số về điện:
• Điện áp định mức (Rated operational voltage Ue) • Dòng điện định mức (Rated current In)
• Dòng tác động quá tải của rơle bảo vệ quá tải (Tripping- current-thermal Irth, magnetic Irm). Dòng điện ngưỡng • Khả năng cắt ngắn mạch (Breaking capacity - ultimate
Icu, cắt ngắn mạch thao tác - service Ics),
• Ngưỡng dòng chịu đựng với độ trễ ngắn (Rated short-time
withstand Icw)
• Khả năng tạo dòng (Rated making capacity Icm)
Modified by Hoang Anh 33
Thông số cơ bản của Circuit breaker
• Thông số về cơ khí:
• 1; 2; 3, 4 cực; 3 cực+1 trung tính - Multi-pole breaking
(simultaneous or not)
• Có nhìn thấy tác động hoặc chỉ thị cắt (Visible break or
positive break indication) • Khóa bảo vệ khi tác động
Máy cắt hạ áp – LV circuit breaker
Cầu đấu trên
Phần tử nhiệt bảo vệ quá tải
Tiếp điểm làm việc
Buồng dập hồ quang
Cuộn từ: Cắt ngắn mạch
Cầu đấu dưới
Thanh cài
Cần gạt : Chuyển trạng thái on / off
Cấu trúc của một cơ cấu đóng cắt (1)
• Phần cách điện
• Vỏ • Nút nhấn • Giá đỡ • Phần dẫn điện
• Dây dẫn, mạch vòng dẫn điện • Tiếp điểm
36
Created by Hoang Anh
Cấu trúc của một cơ cấu đóng cắt (2)
37
Created by Hoang Anh
7.4.1.1 Ký hiệu, cấu tạo của CB
▪Phần tử đóng cắt (switching device) ❑Hệ thống cơ khí để đóng và cắt mạch điện
Phần tử đóng cắt
▪Phần tử nhả bảo vệ (trip unit)
❑ Nhiệt –từ
➢ Một thanh lượng kim chống quá tải ➢ Một cơ cấu cắt điện từ để bảo vệ ngắn mạch
❑ Điện tử
➢ Mạch điện tử sẽ bảo vệ cả quá tải và ngắn mạch
Modified by Hoang Anh 39
Phần tử nhả bảo vệ
Phân loại
Ba kiểu CB:
• Máy cắt không khí (Air circuit breaker- ACB) • Moulded case circuit breaker-MCCB • Miniature circuit breaker-MCB
Các tiêu chuẩn về CB
• IEC 898
• IEC 947.2
• Các ứng dụng công nghiệp và
thương mại
• Cho ứng dụng dân dụng: In <= 125 A Ue <= 440 V Icn <= 25 000 A
In <= 6 200 A Ue <= 1000 V Icu <=150 000 A
• Theo nhà sản xuất
(40 °C for MG mcb)
• Nhiệt độ điều chỉnh: 30 °C
1,05 to 1,3
• Bảo vệ nhiệt: 1,13 to 1,45 In
Các tiêu chuẩn về CB
• Bảo vệ từ theo 898:
• Theo 947.2 : 3,2 to 4,8 I/In B C 7 to 10 I/In D 10 to 14 I/In
B 3 to 5 I/In C 5 to 10 I/In 10 to 20 I/In D
• Khả năng cắt:
• Khả năng cắt:
Icu : Ngưỡng dòng cắt ngắn mạch
Icn : Ngưỡng dòng cắt ngắn mạch
O.CO
O.CO
Ics : Ngưỡng cắt dòng ngắn mạch thao tác
Ics : Ngưỡng cắt dòng ngắn mạch thao tác
O.CO.CO
O.CO.CO
Giá trị Icu và Ics values phải được in
trên vỏ của CB
< = 6 000 A Ics = 100% Icn từ 6 đến 10 kA 75 % lớn hơn 10 kA 50 %
Đường đặc tính thời gian/dòng điện
Overload protection: thermal tripping device
Cable thermal withstand limit
Short-circuit protection : magnetic tripping device
Lựa chọn thiết bị bảo vệ
• Ngưỡng tác động Im:
tiêu chuẩn liên quan, chẳng hạn IEC 947-2
• hoặc cố định theo tiêu chuẩn đối với các CB gia dụng (IEC 898) • hoặc được cho bởi nhà sản xuất đối với các CB công nghiệp theo các
Nguyên lý làm việc của máy cắt bảo vệ bằng phần tử nhiệt
• Đặc tính tác động bởi phần tử nhiệt
I > In
tripping must occur
1h
tripping may
occur
tripping must not occur
Trong trường hợp quá dòng diễn ra quá lâu thì thanh lưỡng kim dủ cong để làm tác động cắt
C60
bimetal
tripping bar
◼ Thanh lưỡng kim được sử dụng để: bảo vệ thiết bị, dây cáp… khỏi sự cố quá tải. Hạn chế ảnh hưởng của quá nhiệt với thiết bị Ký hiệu:
Modified by Hoang Anh 47
Nguyên lý của bộ tác động điện tử
•
Trong một CB điện tử, bộ tác động từ/nhiệt truyền thống được thay thế bởi một bộ điều khiển điện tử.
Chấp hành
Cảm biến CT
Bộ điều khiển
Bộ tác động
MITOP hay FTST (flux transfer shunt trip)
Xử lý tín hiệu từ CT
So sánh tín hiệu từ CT với các giá trị đặt
So sánh đường tác động của rơ-le từ-nhiệt và rơ-le điện tử
t (s) t (s)
I (A) I (A)
lr
lm
li
Icu
lr
lm
Icu
Đường tác động của một CB điện tử Đường tác động của một CB từ-nhiệt
lr: giá trị đặt dòng tác động rơ-le quá tải (rơ-le nhiệt hoặc tác động chậm). lm: giá trị đặt dòng tác động rơ-le ngắn mạch (rơ-le từ hoặc loại tác động nhanh) Ii: giá trị đặt dòng tác động ngắn mạch tức thời. Icu: dòng khả năng cắt ngắn mạch
Chọn thiết bị đóng cắt: máy cắt
• Bộ tác động từ - nhiệt
Ir
Im 10
5
TM 250 D 250 A/40°C
9 6
.8 1 8 7
.9 X 250 A
X 250 A
Ir Cấp chính xác của chỉnh định từ: max. +- 20%
Im Im
Exercices
Chọn thiết bị đóng cắt: máy cắt
• Bộ tác động điện tử STR
In=100A STR 22 SE
Io Ir Im
.9 .9 .93 5 6 .8
1 .7 .88 .85 .95 .98 4 3 7 8
.8
1
.63
2
10
.5
x Io x In x Ir
Exercices
Lựa chọn thiết bị bảo vệ
• Các đặc tính của lưới điện mà CB được sử dụng • Môi trường của sử dụng của thiết bị, nhiệt độ môi trường xung quanh, lắp trong tủ hay trạm kín, các điều kiện khí hậu
• Khả năng tạo và cắt dòng ngắn mạch • Các yêu cầu vận hành: tính chọn lọc, các yêu cầu
về điều khiển từ xa, các công tắc phụ, ….
• Các quy tắc lắp đặt, đặc biệt là bảo vệ con người • Các đặc tính tải như động cơ, đèn chiếu sáng
huỳnh quang, máy biến áp hạ áp
Modified by Hoang Anh 54
Chọn dòng định mức theo nhiệt độ môi trường
• Dòng định mức của một CB được xác đinh theo nhiệt độ vận hành của môi trường cho trước • 300C cho dân dụng • 400C cho công nghiệp
✓ Các CB tác động theo nguyên tắc nhiệt
không bù khi đặt trong tủ hoặc trong môi trường nhiệt độ cao thì dòng tác động khi quá tải có thể bị giảm xuống. Nhà thiết kế phải cung cấp bảng giảm cấp cho các thiết bị được thiết kế
Modified by Hoang Anh 55
Chọn dòng định mức theo nhiệt độ môi trường
• Ví dụ: Cần chọn dòng định mức cho một CB:
• Bảo vệ mạch có dòng lớn nhất 34A • Được đặt cạnh các CB khác trong tủ phân phối kín • Nhiệt độ môi trường có nhiệt độ 500 C
Modified by Hoang Anh 56
Chọn dòng định mức theo nhiệt độ môi trường
• Giải:
• Chọn CB có dòng định mức 40A , dòng làm việc tại 500 C là 35,6A. Khi xét đến ảnh hưởng của các CB khác trong tủ ta sẽ có dòng làm việc sẽ là: 35,6x0,8=28,5A, CB này không thích hợp cho mạch
Modified by Hoang Anh 57
• Chọn Cb có dòng định mức là 50A, dòng sử dụng sẽ là: 44x0.8=35,2A
Mạng hạ áp - Low voltage network
Sources
or
Level 1a
Tủ đóng cắt chính
Level 1b
Level 2
Tủ phân phối trung gian
Tủ phân phối cuối cùng
Level 3
Loads
Tủ máy máy cắt chính - Main LV switchboard
Level 1a: Tầng cung cấp phía trước
or
Level 1a
Level 1b
◼ Các thiết bị đầu vào - Incoming devices
◼ Hệ thống thanh cái - Bus couplers
◼ Các tủ đầu ra - High rated outgoings
Cấp của các thiết bị đóng cắt công nghiệp
7.5.1 Tủ máy máy cắt chính - Main LV switchboard
Level 1a: Tầng cung cấp phía trước đòi hỏi
• Dòng làm việc rất lớn (hàng nghìn Ampe) • Mức cắt dòng ngắn mạch cao • Tính liên tục trong cung cấp
Lựa chọn Có khả năng bảo trì Khả năng kéo dài tuổi thọ
• Đồng bộ với hệ thống máy phát • Khóa chéo - Interlocking • Giám sát hệ thống lưới - Network monitoring
ACB
• ACB (Air Circuit Breaker): ApT vạn năng, 3pha – 3cực, 3pha – 4cực, dòng điện làm việc đến 6300A. • Rất nhiều chức năng bảo vệ của ACB được thực hiện bằng rơle kỹ thuật số: do người vận hành thiết lập. • Đóng cắt bằng tay thông qua cần truyền động tích năng bằng lò xo, hoặc đóng cắt từ xa bằng động cơ xoay chiều và cuộn thúc chốt nam châm điện. • Sử dụng trong mạng điện công nghiệp.
Tủ đóng cắt chính- Máy cắt không khí
Các tiêu chuẩn thiết kế máy cắt không khí cơ bản ◼ Dòng định mức tới:
6300 A
◼ Tuân thủ theo tiêu chuẩn:
IEC 947.2
◼ Ngưỡng dòng cắt : cao (tới150 kA)
◼ Icu / Ics:
100 %
◼ Khả năng chịu lực điện động:
cao
◼ Ngưỡng chọn lọc:
tối đa
◼ Tiếp điểm chinh và cầu đấu:
Thổi khép kín
◼ Cơ cấu dự trữ năng lượng ?
có
◼ Vỏ cách điện:
hở
◼ Phẩn tử cắt nhanh:
điện tử
◼ Kích thước giảm thiểu:
không
◼ Vị trí lắp đặt:
nằm ngang
◼ Kiểu kết nối:
phía sau
◼ Khả năng tháo lắp:
90 %
MCCB
• MCCB (Molded Case Circuit Breaker): ApT vỏ nhựa đúc, 1pha-2cực, 3pha-3cực, 3pha-4cực, dòng điện làm việc phổ biến đến 1250A, bảo vệ ngắn mạch, quá tải, rò điện,… • Có thể điều chỉnh được giá trị dòng điện bảo vệ. • Cho phép điều khiển đóng cắt từ xa (tùy chọn). • Sử dụng chủ yếu trong mạng điện công nghiệp.
Tủ phân phối trung gian - Sub distribution board
• Dòng làm ciệc trung bình (cỡ
Levels 1b and 2: Tầng giữa
vài trăm Ampe, 40°C)
• Khả năng cắt dòng ngắn mạch
Level 1b
cao (lên đến 150kA)
• Hạn chế các ảnh hưởng của các
sự cố điện
Level 2
• Làm việc thường xuyên
• Không cần bảo dưỡng thường
xuyên
• Có thêm các chức năng phụ
• Lộ xuất của tủ máy cắt chính
• Trong các tủ phân phối trung gian
Vẫn sử dụng CB công nghiệp
Các tủ phân phối trung gian - Sub distribution board
Moulded case circuit breaker ◼ Dòng làm việc lên đến:
1600 A
◼ Tuân theo chuẩn:
IEC 947.2
◼ Khả năng cắt dòng ngắn mạch cao (lên đến
150kA)
◼ Icu / Ics:
50 %
◼ Khản năng chịu lực điện động: thấp (15 x In)
◼ Ngưỡng chọn lọc:
giới hạn
◼ Kiểu tiếp điền/cầu đấu:
thổi hở
◼ Cơ cấu tích trữ năng lượng?
không
◼ Vỏ cách điện:
đúc
MCB
• MCB (Miniature Circuit Breaker): ApT nhỏ (tép), 1pha – 1cực, dòng điện đến 125A, bảo vệ ngắn mạch và quá tải. • Không điều chỉnh được ngưỡng tác động bảo vệ. • Sử dụng chủ yếu trong mạng điện dân dụng và mạch điện điều khiển công nghiệp.
Cấu tạo của áptômát
Áptômát thường bao gồm các bộ phận chính sau: hệ thống thanh dẫn, tiếp điểm, đầu nối; hệ thống dập hồ quang; cơ cấu truyền động đóng cắt; phần tử bảo vệ.
a) Hệ thống thanh dẫn, tiếp điểm, đầu nối
• Nhiệm vụ là đảm bảo chức năng dẫn dòng và cắt dòng khi áptômát đóng, cắt. • Được chế tạo ra để dẫn dòng định mức trong chế độ làm việc dài hạn.
• Với các áptômát thế hệ mới thì các thanh dẫn còn được thiết kế chế tạo với hình dáng đặc biệt để tăng khả năng cắt cho áptômát khi cắt dòng ngắn mạch → các áptômát có khả năng hạn chế dòng cắt (cắt cao - H).
• Đặc biệt một số hãng còn ứng dụng kỹ thuật dập kiểu tự nén (thường sử dụng ở cấp cao áp) để tăng thêm năng lực cắt cho áptômát mà kích thước lắp đặt vẫn không đổi.
b) Hệ thống dập HQĐ trong Aptômát
suất
cho
• HT dập HQĐ trong sử áptômát các dụng chủ yếu là các dàn dập làm bằng các tấm sắt non ghép song song. cắt • Công mạch càng tăng thì số lượng tấm dập trong buồng dập càng nhiều, vì HT dập HQĐ được tính trường toán hợp dòng cắt sự cố Inm (kA)
• Một vài
loại áptômát cho
phép cắt dòng nhanh để hạn
chế dòng ngắn mạch sự cố và
phối hợp bảo vệ theo kiểu
ghép tầng → HT dập HQĐ theo
kiểu 1pha 2chỗ ngắt.
• Cơ cấu truyền động tiếp
điểm cắt
loại này là kiểu
chuyển động quay tròn.
Cơ cấu truyền động đóng cắt
• Thực hiện chức năng đóng, cắt áptômát bằng tay hoặc tự động. • Được chế tạo chủ yếu là cơ cấu cơ khí, lò xo, chốt khớp. • Năng lượng đóng, cắt nhờ năng lượng tích lũy trong lò xo. • Cơ cấu truyền động đóng, cắt còn làm nhiệm vụ chỉ thị được trạng thái làm việc của áptômát: đóng b/t – cắt b/t – cắt sự cố.
Cơ cấu bảo vệ quá tải, ngắn mạch trong MCB, MCCB
d2. Cơ cấu bảo vệ vạn năng trong ACB
d3. Cơ cấu bảo vệ dòng điện rò – ELR, ZCT
Chạm gián tiếp
Chạm trực tiếp
Điện áp chạm Điện áp bước
d3. Cơ cấu bảo vệ dòng điện rò – ELR, ZCT
4. Áptômát – Tính toán chọn lựa
- Nguồn cấp là loại gì? - Loại ApT tổng hay nhánh? - Mục đích sử dụng ApT trong mạch điện? - Điều kiện làm việc và nhiệt độ môi trường xung quanh? - Vị trí lắp đặt? - Loại phụ tải và điều kiện làm việc của phụ tải? - Các thông số về hệ thống điện: MBA, dây dẫn,… → để tính toán ngắn mạch.
Khả năng mang tải của ApT phụ thuộc vào vị trí lắp đặt
Đặc tính cắt bảo vệ quá tải và ngắn mạch của ApT
Đặc tính cắt của áptômát
•Thường thể hiện thông qua đường cong cắt bằng các
chữ cái B, C, D, Z, K và MA.
Theo dòng tác động quá tải Ir và ngắn mạch Im
Modified by Hoang Anh 91
Theo dòng tác động quá tải Ir và ngắn mạch Im
Modified by Hoang Anh 92
Đặc tính cắt của áptômát
o Đặc tính B: dòng Trip sự cố: 3,2Iđm ≤ Itrip ≤ 4,8Iđm
o Đặc tính C: dòng Trip sự cố: 7Iđm ≤ Itrip ≤ 10Iđm
o Đặc tính D: dòng Trip sự cố: 10Iđm ≤ Itrip ≤ 14Iđm
o Đặc tính Z: dòng Trip sự cố: 2;4Iđm ≤ Itrip ≤ 3;6Iđm
o Đặc tính K: dòng Trip sự cố: 10Iđm ≤ Itrip ≤ 14Iđm
o Đặc tính MA: dòng Trip sự cố: Itrip ≥ 12Iđm
• Trong đó:
o Đặc tính B: dùng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch
với các phụ tải điện trong sinh hoạt; các tải mang
tính trở; tải chiếu sáng gồm có số lượng ít đèn và ổ
cắm,… Ngoài ra còn sử dụng để bảo vệ cho người ở
chế độ mạch điện IT và TN có chiều dài cáp điện lớn
hơn.
o Đặc tính C: Điều khiển và bảo vệ quá tải và ngắn
mạch cho các thiết bị điện thông dụng như các thiết
bị điện gia công tại chỗ, đèn huỳnh quang có bù tụ,
đèn sợi đốt, các phích cắm, ổ cắm điện dân dụng,…
o Đặc tính D: dùng để điều khiển và bảo vệ đối với các
quá tải và ngắn mạch của các phụ tải có dòng điện tải
lớn như MBA, động cơ,…
o Đặc tính Z: Bảo vệ các mạch điện tử: điốt, tranzitor,
triac,.. đối với quá tải nhỏ trong thời gian dài và bảo vệ
ngắn mạch.
o Đặc tính K: Điều khiển và bảo vệ quá tải và ngắn mạch
cho các tải có dòng điện tải lớn tương tự như đặc tính
D, nhưng có yêu cầu thời gian tác động ngắn.
o Đặc tính MA: Bảo vệ các mạch điện cung cấp cho
động cơ, các đường cáp và các bộ khởi động đối với
các sự cố ngắn mạch. Các áptômát loại này chỉ gồm có
bộ phận bảo vệ về từ (nam châm điện), nên cần phối
hợp thêm với rơle nhiệt trong trường hợp yêu cầu có
bảo vệ quá tải.
→ Tính tổng trở ngắn mạch Zmn → Xác định dòng điện ngắn mạch Inm → Chọn dòng cắt ngắn mạch cho Aptômát Ics (Icu)
• Thông số định mức của áptômát:
