Trong điều kiện vận hành các khí cụ điện, sứ cách điện và các bộ phân dẫn điện khác có thể ở một trong ba chế độ:

  • Chế độ làm việc lâu dài: các thiết bị điện sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng điện định mức.
  • Chế độ quá tải: dòng điện qua các thiết bị cao hơn bình thường, thiết bị còn tin cậy nếu giá trị và thời gian điện áp hay dòng tăng cao còn nhỏ hơn giá trị cho phép.
  • Chế độ ngắn mạch: các thiết bị còn tin cậy nếu trong quá trình lựa chọn thiết bị có xét đến điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt. Riêng đối với máy cắt điện còn phải lựa chọn thêm khả năng cắt của nó.

Việc lựa chọn các thiết bị và bộ phận dẫn điện còn phải thỏa mãn yêu cầu hợp lý về kinh tế – kỹ thuật.

Khái quát chung

Điều kiện chung để chọn thiết bị điện

Chọn theo điện áp định mức

Điện áp định mức thiết bị điện thường được ghi trên nhãn thiết bị, ngoài ra thiết bị thường được chế tạo để có thể chịu được một quá điện áp nhất định. Do đó thiết bị được chọn thỏa: 

UđmKCĐ+ΔUđmKCĐ ≥ Uđm mạng+ΔUđm mạng

Trong đó: UđmKCĐ là điện áp định mức khí cụ điện.

                ΔUđmKCĐ: độ tăng điện áp cho phép của khí cụ điện.

                Uđm mạng: điện áp định mức mạng điện nơi thiết bị làm việc.

               ΔUđm mạng: độ lệch điện áp so với điện áp định mức.

Bảng 1. Trị số độ lệch điện áp cho phép tương đối của một số thiết bị.

bảng-1

Riêng trường hợp khi các thiết bị đặt ở độ cao hơn 1000m so với thì điện áp cho phép chỉ được lấy bằng điện áp định mức.

Chọn theo dòng điện định mức

Dòng điện định mức khí cụ điện IđmKCĐ do nhà chế tạo cho sẵn. Chọn dòng điện định mức sẽ đảm bảo cho các bộ phận của nó không bị đốt nóng nguy hiểm khi làm việc lâu dài định mức. 

Như vậy, chọn thiết bị có IđmKCĐ ≥ Ilv max (dòng làm việc cực đại). 

Dòng định mức các khí cụ điện được giả thiết khi vận hành ở nhiệt độ môi trường xung quanh là 350C. Trường hợp nhiệt độ khác thì phải hiệu chỉnh:

công-thức-1

  • Nếu θxq < 35oC thì I’cp có thể tăng lên 0,005. cho mỗi độ (không quá 0,2 IđmKCĐ).

Các điều kiện kiểm tra thiết bị khi xảy ra ngắn mạch

Kiểm tra ổn định lực điện động

  • Khi xảy ra ngắn mạch thiết bị có dòng ngắn mạch đi qua sẽ chịu một lực điện động lớn hơn bình thường nhiều.
  • Mỗi khí cụ điện có dòng điện cực đại cho phép, chọn Imax ≥ Ixk, dòng ngắn mạch xung kích.

Kiểm tra ổn định nhiệt

  • Dây dẫn và khí cụ điện sẽ bị nóng lên vì có các tổn thất công suất. Các tổn thất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng chủ yếu phụ thuộc vào bình phương dòng điện, do đó khi ngắn mạch dòng điện tăng cao làm cho thiết bị phát nóng rất nhanh. Khi nhiệt độ khí cụ điện và dây dẫn quá cao sẽ làm cho chúng bị hư hỏng hay giảm thời gian phục vụ. Do đó, các thiết bị được quy định nhiệt độ làm việc cho phép khi làm việc bình thường cũng như khi xảy ra ngắn mạch.

Lựa chọn máy cắt điện

Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện điện áp cao hơn 1000V

  • Máy cắt điện là thiết bị dùng trong mạng điện áp cao để đóng, cắt dòng điện phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch.

Bảng 2. Các điều kiện chọn và kiểm tra máy cắt:

STT Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức để chọn và kiểm
1 Điện áp định mức (kV) UđmMCPT UđmMCPT ≥ Uđm mạng
2 Dòng điện định mức (A) IđmMCPT IđmMCPT ≥ Ilv max
3 Dòng điện ổn định lực điện động (kA) Imax Imax ≥ Ixk
4 Dòng điện ổn định nhiệt (A) Iôđn Iôđn ≥ Ι.căn bậc 2 của (tgt/Iôđn)
5 Dòng điện định mức cầu chì(A) IđmCC IđmCC ≥ Ilv max
6 Công suất cắt định mức cầu chì (MVA) Sđmcắt CC Sđmcắt ≥ S”

Chú thích: S”= căn bậc 3.I”.Uđm mạng. Với I” là giá trị hiệu dụng ban đầu của thành phần chu kỳ dòng điện ngắn mạch.

Lựa chọn cầu chì, dao cách ly

Lựa chọn dao cách ly

  • Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện trông thấy được giữa bộ phận đang mang điện và bộ phận cắt điện. Dao cách ly chỉ để đóng cắt khi không có dòng điện. Dao cách ly được chế tạo với nhiều cấp điện áp khác nhau, một pha hay ba pha, lắp đặt trong nhà và ngoài trời.
  • Dao cách ly được chọn các điều kiện định mức: dòng và áp cùng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt.

Lựa chọn cầu chì

  • Cầu chì là khí cụ điện để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch. Thời gian cắt của cầu chì phụ thuộc vào vật liệu làm dây chảy. Cầu chi là thiết bị bảo vệ đơn giản, rẻ tiền nhưng độ nhạy kém nó chỉ tác động khi dòng lớn hơn định mức nhiều lần (chủ yếu là dòng ngắn mạch).

Bảng 4. Các điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì:

BẢNG-4

Lưu ý: Khi chọn cầu chì dùng để bảo vệ động cơ điện thì dòng định mức phải thỏa mãn hai điều kiện là dòng làm việc bình thường và dòng mở máy.

Lựa chọn và kiểm tra sứ cách điện

  • Sứ có tác dụng vừa làm giá đỡ cho các bộ phận mang điện vừa cách điện chúng với đất. Do đó sứ cách điện phải có độ bền cả về cơ và điện. Sứ được phân thành sứ đỡ, sứ treo các thanh cái, dây dẫn và các bộ phận mạng điện.
  • Ngoài ra còn có xứ xuyên dùng để dẫn thanh cái hay dây dẫn xuyên qua tường nhà hay vỏ thiết bị.

Bảng 5. Các điều kiện chọn và kiểm tra sứ:

STT Đại lượng lựa chọn và kiểm tra  Ký hiệu  Công thức để chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức (kV) Uđm sứ Uđm sứ ≥ Uđm mạng
2 Dòng điện định mức đối với sứ xuyên và sứ đầu ra (A) Iđm sứ Iđm sứ ≥ Ilv max
3 Lực cho phép tác dụng lên đầu sứ Fcp Fcp ≥ F’tt= k.Ftt
4 Lực cho phép tác dụng lên đầu sứ đối với sứ xuyên và sứ đầu ra Iôđn Iôđn ≥ I

Trong đó: Fcp: lực cho phép tác dụng lên đầu sứ, Fcp= 0,6.Fph, với Fph là lực phá hỏng sứ

                F’tt = lực tác dụng lên đầu sứ.

                k: hệ số hiệu chỉnh.

Lựa chọn thanh dẫn

  • Thanh dẫn có thể bằng đồng, nhôm hay thép tùy theo cường độ cũng như môi trường làm việc sẽ được chọn thích hợp.
  • Tiết diện S của các thanh dẫn thường được chọn theo mật độ dòng kinh tế (tra bảng), đồng thời phải kiểm tra các điều kiện phát nóng và ổn định động.

Lựa chọn dây dẫn và cáp

  • Có nhiều loại cáp dùng cho các cấp điện áp khác nhau. Lõi cáp thường bằng đồng hoặc nhôm gồm một, hai, ba hay bốn lõi. Ở cấp 110 – 220kV cách điện cáp thường là dầu hay khí. Cáp trên 10kV thường được chế tạo từng sợi riêng lẻ trong khi cáp dưới 10kV có thể gồm ba pha bọc chung một vỏ chì. Cáp dưới 1000V thường có cách điện bằng giấy tẩm dầu hoặc bằng nhựa. Dây dẫn trên không thường là dây trần một hay nhiều sợi, đặc hay rỗng ruột.
  • Trong mạng điện xí nghiệp dây dẫn và cáp thường được chọn theo hai điều kiện:
    • Chọn theo điều kiện phát nóng.
    • Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
  • Khi chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện này thì kiểm tra lại bằng điều kiện kia. Ngoài ra còn có thể chọn tiết điện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế. Sau đây giới thiệu phương pháp chọn tiết diện dây theo điều kiện phát nóng.
  • Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng: Nhiệt độ cho phép của dây dẫn và cáp thường trong khoảng 55 – 80oC, tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường và điều kiện làm việc. Do đó, tiết diện dây dẫn và cáp được chọn thỏa điều kiện: k.Icp ≥ Ilv max
    • Trong đó: k: hệ số điều chỉnh khi nhiệt độ môi trường khác 25oC (tra sổ tay kỹ thuật).

                               Icp: dòng điện cho phép ứng với dây dẫn được chọn.

Lựa chọn các thiết bị khác

Lựa chọn và kiểm tra kháng điện

  • Kháng điện là cuộn dây điện cảm không lõi thép có điện kháng lớn hơn điện trở rất nhiều. Điện kháng dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch hay hạn chế dòng điện mở máy của các động cơ điện.
  • Kháng điện được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và giá trị điện kháng xk%, cuối cùng được kiểm tra ổn định động và ổn định nhiệt.

Lựa chọn và kiểm tra biến dòng điện

  • Máy biến dòng điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện có trị số lớn xuống trị số nhỏ để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa.
  • Cuộn sơ cấp của BI được mắc nối tiếp với mạng điện và có số vòng dây rất nhỏ (thường chỉ vài vòng), cuộn dây thứ cấp có nhiều vòng hơn. 
  • Dòng điện định mức thứ cấp của máy biến dòng là 5A, trường hợp đặc biệt là 1 hay 10A.
  • Máy biến dòng được chọn theo điện áp định mức, dòng điện sơ cấp định mức, phụ tải định mức. Ngoài ra, người ta còn kiểm tra lực ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua.

Lựa chọn và kiểm tra biến điện áp

  • Máy biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle và tự động hóa. Điện áp thứ cấp của máy biến điện áp chỉ khoảng 100V không kể điện áp sơ cấp định mức là bao nhiêu.
  • Nguyên lý làm việc tương tự như máy biến áp thông thường chỉ khác là công suất của nó rất nhỏ chỉ hàng chục hay vài trăm VA. Tổng trở mạch ngoài của máy biến điện áp rất lớn.
  • Máy biến điện áp thường được chế tạo thành loại một pha, ba pha hoặc ba pha năm trụ ở nhiều cấp điện áp. Máy được chọn theo loại, điện áp, cấp chính xác và công suất thứ cấp.

________________________________

Bạn có muốn nhận thêm bộ tài liệu: Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC?
Tải ngay