Bài giảng Chuẩn trong thiết kế & thi công các công trình điện - Chương 3: Thiết kế và thi công các công trình điện theo tiêu chuẩn IEC - Phần D: Thiết bị đóng cắt

D. Thiêt bị đóng cắt LOGO  1. Các chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt HA  2. Các thiết bị đóng cắt cơ bản  3. Máy cắt HA D. Thiêt bị đóng cắt LOGO 1. Các chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt hạ áp  Các chức năng của thiết bị đóng cắt: . Bảo vệ điện . Cách ly an toàn . Đóng cắt tại chỗ hoặc từ xa. Bảo vệ điện Cách ly Điều khiển - Bảo vệ quá tải - Cách ly được hiển thị rõ - Đóng cắt dòng tải khi vận - Bảo vệ ngắn mạch nhờ chỉ thị cơ có độ tin cậy hành. - Chống sự cố hư hỏng cách cao - Cắt khẩn cấp điện - Cắt khi bảo dưỡng Các chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt HA D. Thiêt bị đóng cắt LOGO  Cách ly: . Mục đích là tách rời mạch hoặc thiết bị khỏi lưới để đảm bảo an toàn cho việc lắp đặt, sửa chữa, thay thế. . Một thiết bị cách ly cần đảm bảo yêu cầu: • Phải cắt đồng thời tất cả các dây pha và dây trung tính (trừ trường hợp dây trung tính là dây PEN). • Cần đảm bảo khi cắt phải được chốt ở trang thái mở, tránh khả năng đóng lại ngoài dự kiến. • Phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia, quốc tế. • Khi thiết bị cách ly đang mở, dòng rò giữa các tiếp điểm mở của mỗi pha không được vượt quá 0,5 mA đối với thiết bị mới và 6 mA khi hết tuổi thọ. • Khả năng chịu quá áp trên các tiếp điểm khi mở theo bảng dưới: Cấp độ chịu đựng xung áp Điện áp làm việc định mức (V) (Ở độ cao 2000 m) (kV) III IV 230/400 4 6 400/690 6 8 690/1000 8 12 D. Thiêt bị đóng cắt LOGO  Điều khiển: Thao tác trực tiếp bằng tay, hoặc từ xa . Điều khiển vận hành: đóng, cắt điện trong điều kiện vận hành bình thường. Nên bố trí 1 thiết bị đóng cắt ở mỗi mức của lưới phân phối. . Đóng cắt khẩn cấp, dừng khẩn cấp: VD khi sử dụng nút dừng khẩn cấp (EMG) thì cắt mạch cấp. . Cắt vì lý do bảo dưỡng. D. Thiêt bị đóng cắt LOGO 2. Các thiết bị đóng cắt cơ bản 2.1. Dao cách ly: - Khí cụ điện đóng cắt bằng tay, có thể khóa ở vị trí mở, tạo khoảng cách cách điện an toàn có thể nhìn thấy. - Không có khả năng đóng cắt có tải. - Ở trạng thái đóng, phải chịu được dòng định mức dài hạn và dòng sự cố ngắn hạn. - Thường lắp phía trước thiết bị bảo vệ như máy cắt, cầu chì 2.2. Cầu dao phụ tải: -Là khí cụ điện đóng cắt bằng tay. -Dùng đóng cắt mạch điện đang mang tải trong điều kiện vận hành bình thường, không sự cố. -Có thể chịu được dòng ngắn mạch. Các thiết bị bảo vệ trước cầu dao phụ tải sẽ chịu trách nhiệm bảo vệ NM. D. Thiêt bị đóng cắt LOGO 2.3. Công tắc có điều khiển: - Thường dùng cho mạch chiếu sáng 2.4. Công tắc tơ: -Là khí cụ điện dùng đóng cắt thường xuyên các mạch động lực từ xa, bằng tay hay tự động. -Tiếp điểm được giữ ở trạng thái đóng nhờ dòng qua cuộn dây solenoid của nam châm điện 2.5. Cầu chì: - Là khí cụ điện bảo vệ mạch điện khi quá tải (lớn), ngắn mạch D. Thiêt bị đóng cắt LOGO 2.6. Một số tổ hợp thiết bị đóng cắt Cầu chì - Cầu chì – cầu Dao cách ly – Dao cách ly – cầu dao tự dao không tự cầu chì + công cầu dao – cầu động + rơ le động tắc tơ ngắt chì + công tắc nhiệt tơ ngắt D. Thiêt bị đóng cắt LOGO 3. Máy cắt hạ thế Máy cắt HA (hay Áptômát) là khí cụ điện tự động cắt mạch khi có sự cố quá tải, ngắn mạch, điện áp thấp, công suất ngược - Đôi khi cũng dùng để đóng cắt không thường xuyên các mạch điện ở chế độ bình thường. - Các Áptômát công nghiệp cần tuân theo IEC 60947-1 và 60947-2 hoặc các tiêu chuẩn tương đương. - Áptômát dân dụng cần phù hợp với IEC 60898 hoặc các tiêu chuẩn tương đương. Cấu tạo: -Hệ thống tiếp điểm -Buồng dập hồ quang -Cơ cấu truyền động -Các phần tử bảo vệ: quá tải, NM D. Thiêt bị đóng cắt LOGO CB dân dụng có CB dân dụng CB công nghiệp chức năng bảo có tích hợp với nhiều chức vệ quá dòng và chức năng năng tích hợp. cách ly mạch bảo vệ chống giật D. Thiêt bị đóng cắt LOGO  Các thông số cơ bản của CB: . Điện áp định mức Ue . Dòng danh định In : bằng giá trị dòng dài hạn của rơle bảo vệ quá dòng. . Dòng tác động được hiệu chỉnh cho bảo vệ quá tải (Ir hoặc Irth) và cho bảo vệ ngắn mạch (Im). . Khả năng cắt mạch (Icu cho CB công nghiệp; Icn cho CB dân dụng) D. Thiêt bị đóng cắt LOGO  Chỉnh định thông số bảo vệ Dạng rơle Bảo vệ Bảo vệ NM bảo vệ quá tải ngưỡng chuẩn ngưỡng thấp ngưỡng cao CB dân dụng dạng C Từ - nhiệt Ir = In dạng B dạng D IEC 60898 5 In <= Im <= 3 In <= Im <= 5 In 10 In <= Im <= 20 In 10 In ngưỡng thấp ngưỡng chuẩn ngưỡng cao CB công nghiệp Ir = In dạng B hoặc Z dạng C Từ - nhiệt dạng D hoặc K dạng môđun cố định 3,2 In <= cố định <= 7 In <= Im <= 10 In <= Im <= 14 In 4,8 In 10 In Ir = In cố định Cố định Im = (7 ÷ 10) In Từ - nhiệt Điều chỉnh: Điều chỉnh: - Ngưỡng thấp: 2 đến 5 In 0,7 <= Ir <= In CB công nghiệp - Ngưỡng chuẩn: 5 đến 10 In IEC 60947-2 Trễ ngắn, có thể điều chỉnh Trễ dài 1,5 Ir <= Im <= 10 Ir Điện tử 0,4 In >= Ir >= Tức thời cố định In Im = 12 đến 15 In D. Thiêt bị đóng cắt LOGO Đặc tuyến của CB từ nhiệt Đặc tuyến của CB điện tử Ir – Dòng chỉnh định bảo vệ quá tải. Im – Dòng chỉnh định b. vệ NM (trễ ngắn) Ii – Dòng chỉnh định b. vệ NM tức thời Icu – Khả năng cắt của mạch D. Thiêt bị đóng cắt LOGO Khả năng cắt mạch định mức (Icu hoặc Icn): Icu Cosϕ Giá trị max của dòng NM 6 kA < Icu < 10 kA 0,5 giả định mà thiết bị có thể 10 kA < Icu ≤ 20 kA 0,3 cắt được. Giá trị này bằng 20 kA < Icu ≤ 50 kA 0,25 trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều (AC) của 50 kA < Icu 0,2 dòng sự cố. Quan hệ giữa Icu và cosφ Điện áp cách điện định mức Ui Là giá trị điện áp làm chuẩn để kiểm tra các đặc tính cách điện và khoảng cách cách điện của CB Điện áp xung định mức (Uimp) Thể hiện khả năng chịu điện áp quá độ trong các điều kiện thử nghiệm (giá trị đỉnh) Thường CB công nghiệp có Uimp = 8 kV; CB dân dụng Uimp = 6 kV D. Thiêt bị đóng cắt LOGO Icu cosϕ Icm = k . Icu Khả năng đóng dòng Icm 6 kA < Icu < 10 kA 0,5 1,7 x Icu Icm là dòng tức thời max mà CB có 10 kA < Icu ≤ 20 kA 0,3 2 x Icu thể thiết lập dưới điện áp định mức. 20 kA < Icu ≤ 50 kA 0,25 2,1 x Icu 50 kA < Icu 0,2 2,2 x Icu CB loại A: cắt tức thời khi NM CB loại B: Có thể định thì tác động cắt, dùng khi cần phối hợp tác động có chọn lọc theo thời gian. D. Thiêt bị đóng cắt LOGO  Cách lựa chọn CB: Chủ yếu dựa vào các thông số . Dòng điện tính toán đi trong mạch điện . Dòng điện quá tải . Khả năng thao tác có chọn lọc. . Ngoài ra còn căn cứ vào điều kiện làm việc của phụ tải . Các quy định về lắp đặt, đảm bảo an toàn D. Thiêt bị đóng cắt LOGO Dạng Bộ tác động Ứng dụng Ngưỡng thấp - Máy phát dự phòng dạng B - Cáp có chiều dài lớn Ngưỡng chuẩn - Bảo vệ mạch: trường hợp chung dạng C Ngưỡng cao - Bảo vệ mạch trong trường hợp dạng D hoặc K dòng quá độ ban đầu lớn (VD: MBA, động cơ ) 12 In - Bảo vệ động cơ khi phối hợp dạng MA với công tắc tơ ngắt (công tắc tơ + rơ le nhiệt) CB với 1 số đặc tính bảo vệ và ứng dụng D. Thiêt bị đóng cắt LOGO VD: CB hạ áp trong trạm BA MBA trạm khách hàng Các MBA mắc song song - Yêu cầu: Khi CB mở phải hiển thị rõ trạng thái cách ly -CB trên lộ ra của MBA có công suất bé nhất sẽ chịu dòng sự cố lớn nhất khi xảy ra NM phía trên CBM. VD: Nếu NM phía trên CBM1 thì CBM1 sẽ chịu dòng sự cố Isc2 + Isc3 -Chú ý: Điều kiện vận hành song song các MBA -Cùng tổ nối dây -Cùng tỷ số biến áp -Cùng tổng trở NM D. Thiêt bị đóng cắt LOGO Đặc tính cắt chọn lọc: Tại bất kỳ vị trí nào của lưới điện, nếu xảy ra sự cố, mạch điện sự cố sẽ được cắt bởi tác động của thiết bị bảo vệ nằm ngay trước điểm xảy ra sự cố, trong khi các thiết bị bảo vệ khác không bị tác động. - Sự chọn lọc giữa CB A và B là Sự chọn lọc hoàn toàn hoàn toàn nếu dòng NM cực đại IscB hoặc 1 phần không vượt quá giá trị chỉnh định cắt Is = giới hạn chọn lọc ngắn mạch của CB A (ImA)  chỉ CB B cắt khi có sự cố. - Sự chọn lọc là 1 phần nếu IscB > ImA  cả hai CB đều cắt D. Thiêt bị đóng cắt LOGO Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc một phần Ví dụ tác động có chọn lọc với CB của Schneider Electric D. Thiêt bị đóng cắt LOGO Bảo vệ có chọn lọc Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc hoàn Chọn lọc dựa trên sự dựa trên ngưỡng toàn dựa trên thời kết hợp giữa ngưỡng dòng tác động trong gian tác động dòng tác động và bảo vệ quá tải trong bảo vệ ngắn thời gian tác động mạch D. Thiêt bị đóng cắt LOGO Chọn lọc theo mức dòng Chọn lọc theo thời gian Ngưỡng giới hạn chọn lọc Is là: Các ngưỡng (Ir1, Isd1) của D1 và -Is = Isd2 nếu Isd1 và Isd2 quá gần nhau (Ir2, Isd2) của D2 tuân theo quy tắc hoặc chồng lấp lên nhau. phân bậc của chọn lọc theo mức -Is = Isd1 nếu Isd1 và Isd2 cách nhau đủ dòng. lớn. Ngưỡng giới hạn chọn lọc Is ít nhất Sự chọn lọc dòng đạt được khi: phải bằng Ii1 (ngưỡng tác động tức -Ir1 / Ir2 < 2 thời của D1) -Isd1 / Isd2 > 2 Giới hạn chọn lọc là: Is = Isd1