Thiết bị đóng cắt hạ áp

Các chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt hạ áp

• Các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế quy định cách thiết kế mạng phân phối điện hạ áp cũng như quy định khả năng và hạn chế của các loại thiết bị đóng cắt. Các chức năng chính của thiết bị đóng cắt là:
  • Bảo vệ điện
  • Cách ly an toàn
  • Đóng cắt tại chỗ hay từ xa
• Các chức năng này được tổng kết trong Bảng dưới
• Thiết bị bảo vệ điện hạ áp thường được tích hợp trong máy cắt (CB) (trừ cầu chì), dưới dạng thiết bị hoạt động theo cơ chế từ – nhiệt và hoặc thiết bị cắt dòng rò (cũng có thể chấp nhận thiết bị vận hành theo điện áp rò (ít gặp hơn), tuy nhiên tiêu chuẩn IEC không khuyến cáo sử dụng thiết bị này).
• Ngoài những chức năng được trình bày trong Bảng, các chức năng khác có thể là:
  • Bảo vệ chống quá áp
  • Bảo vệ chống áp thấp được đảm bảo bằng các thiết bị đặc biệt (chống sét và các dạng khác nhau của thiết bị cắt xung áp, các rơle kết hợp với công tắc tơ, máy cắt điều khiển từ xa, và tổ hợp máy cắt/dao cách ly,…)

Bảo vệ điện

• Nhiệm vụ của nó là ngăn ngừa hay hạn chế hậu quả nguy hiểm hoặc phá hỏng của sự cố quá dòng, quả tài, sự cố hư hỏng cách điện, và cách ly phần hư hỏng ra khỏi lưới
• Phân loại các bảo vệ:
  • Các phần tử của lưới điện (cáp, dây, máy cắt…).
  • Người và vật.
  • Thiết bị và máy móc được cấp nguồn từ lưới
• Bảo vệ mạch:
  • Chống quá tải: trường hợp quá dòng xảy ra trong một lưới bình thường.
  • Chống dòng ngắn mạch, hậu quả của hư hỏng hoàn toàn cách điện dây dẫn điện khác pha hay giữa pha và dây trung tính (hoặc dây PE) trong hệ thống kiểu TN
  • Bảo vệ điện trong các trường hợp này được đảm bảo bằng các cầu chì hoặc CB đặt tại tủ phân phối nơi xuất phát các mạch cuối (nghĩa là mạch nối với tải). Một vài trường hợp ngoại lệ cũng được cho phép trong một số tiêu chuẩn quốc gia.
• Bảo vệ người:
• Chống sự cố hư hỏng cách điện
  • Tùy theo sơ đồ nối đất hệ thống (TN, TT. hoặc IT bảo vệ được thực hiện bởi cầu chì hoặc CB, RCD, và/hoặc thiết bị giám sát thường xuyên điện trở cách điện của hệ thống so với đất.
• Bảo vệ các động cơ điện
  • Chống phát nóng quá mức, ví dụ như do quá tải dài hạn, rotor bị kẹt hoặc vận hành một pha (mắt pha), vv… Các rơle nhiệt được thiết kế đặc biệt, phù hợp với các đặc tuyến riêng của các động cơ sử dụng.
  • Các rơle này cũng có thể bảo vệ chống quá tải cho dây dẫn trong mạch động cơ theo yêu cầu.
  • Bảo vệ chống ngắn mạch được đảm bảo bởi cầu chì aM hoặc bằng CB đã tháo bỏ phần tử bảo vệ nhiệt (quá tải) hoặc vô hiệu hóa tác động nhiệt.

Cách ly

• Mục đích của cách ly là tách rời mạch điện hay thiết bị khỏi lưới điện còn lại, nhằm đảm bảo an toàn cho người tiến hành sửa chữa phần đã được cách ly. Về nguyên lý, tất cả các mạch điện của một lưới hạ thế đều có thể cách ly được. Tuy nhiên, trong thực tế, nhằm đảm vảo sự liên tục cung cấp điện sao cho tối ưu, người ta thường đặt một thiết bị cách ly ở đầu mỗi mạch điện. Một thiết bị cách ly cần phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sau:
  • Phải cắt đồng thời tất cả các pha và các dây trung tính (ngoại trừ trường hợp dây trung tính là dây PEN)
  • Cần đảm bảo khi cát phải được chốt hoặc khóa bằng chìa trạng thái “mở” nhằm tránh mọi khả năng đóng lại ngoài dự kiến
  • Phải phù hợp với các tiêu chuẩn quốc gia hoặc quốc tế đang có hiệu lực (ví dụ IEC 60947-3) liên quan đến khoảng cách giữa các tiếp điểm khi mở, dòng rò, khi năng chịu quá áp,…
• Các yêu cầu khác được áp dụng như:
  • Kiểm tra trạng thái mở trên thực tế của các tiếp điểm thiết bị cách ly. Kiểm tra có thể bằng các hình thức: 
    • Quan sát bằng thị giác, khi thiết bị được thiết kế phù hợp cho phép thấy được các tiếp điểm (một số tiêu chuẩn quốc gia còn đưa ra điều kiện này đối với thiết bị cách ly đặt ở đầu mạng hạ thế được cấp nguồn từ trạm biến áp trung hạ riêng)
    • Hoặc dạng cơ, bằng cách quan sát một bộ chỉ thị được hàn chặt với trục vận hành của thiết bị. Trong trường hợp này, cấu trúc của thiết bị phải đảm bảo khi tiếp điểm bị dính ở trạng thái đóng, bộ chỉ thị không thể báo là tiếp điểm ở trạng thái mở
  • Dòng rò 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 các thiết bị mới
    • 6,0 mA khi hết tuổi thọ.
  • Khả năng chịu quá áp trên các tiếp điểm mở. Thiết bị cách ly khi mở phải chịu được xung áp 1,2/50 us, có giá trị đỉnh là 6, 8 hoặc 12 kV tùy theo điện áp làm việc, được trình bày trên bảng. Thiết bị cách ly phải thỏa điều kiện này ở cao độ đến 2000 mét. Hệ số hiệu chỉnh được quy định bởi tiêu chuẩn IEC 60664-1 cho cao độ trên 2000 mét.

• Do vậy, nếu thử nghiệm được thực hiện ở mức mặt nước biển, các giá trị này cần phải tăng thêm 23% để tính đến ảnh hưởng của cao độ. Hãy xem tiêu chuẩn IEC 60947.

Điều khiển thiết bị đóng cắt

• Thông thường, thuật ngữ “điều khiển” có nghĩa là tất cả các chức năng cho phép người can thiệp một cách an toàn ở các cấp độ khác nhau của hệ thống điện đang mang tải. Thao tác các thiết bị đóng cắt là một phần quan trọng của việc điều khiển hệ thống điện.

Điều khiển vận hành

• Điều khiển này liên quan đến tất cả các thao tác đóng cắt trong điều kiện vận hành bình thường nhằm mục đích “đóng” hoặc “cắt” điện cho một phần hoặc toàn bộ hệ thống hoặc cho một thiết bị riêng, một hạng mục của nhà máy,…
• Một thiết bị đóng cắt đảm bảo chức năng này phải được đặt ít nhất:
  • Ở đầu lưới điện
  • Ở mạch tải hoặc nhiều mạch tải (một thiết bị có thể điều khiển nhiều tải)
• Ký hiệu của các mạch được điều khiển) cần phải rõ ràng và tránh nhầm lẫn.
• Mặt khác, để đạt được tính linh hoạt tối đa và tính liên tục vận hành, đặc biệt khi chức năng điều khiển và bảo vệ được thực hiện bởi cùng một thiết bị (CB hay cầu dao – cầu chì), nên bố trí một thiết bị đóng cắt ở mỗi mức của lưới phân phối, có nghĩa là tại các lộ ra của tủ phân phối chính và tủ phân phối phụ.
• Thao tác có thể là:
  • Bằng tay (bằng cách tác động lên cần gạt của thiết bị) hoặc 
  • Bằng điện, nhấn vào nút nhấn trên thiết bị hoặc ở vị trí điều khiển từ xa (cắt – đóng điện trở lại);
• Các thiết bị này đóng cắt tức thời (nghĩa là không có thời gian trì hoãn), và các thiết bị có đồng thời chức năng bảo vệ thường cắt đồng cực.
• CB tổng của toàn lưới cũng như các CB được sử dụng để chuyển đổi nguồn (từ nguồn này sang nguồn khác) phải là thiết bị cắt đồng cực.

Đóng cắt khẩn cấp – dừng khẩn cấp

• Đóng cắt khẩn cấp nhằm mục đích ngắt điện một thiết bị hoặc một mạch điện trở nên hoặc có thể nguy hiểm nếu vẫn còn dẫn điện (gây ra điện giật hay hỏa hoạn).
• Dừng khẩn cấp cũng nhằm mục đích ngừng một chuyển động bắt đầu trở nên nguy hiểm.
• Trong cả hai trường hợp:
  • Thiết bị điều khiển khẩn cấp hoặc cơ cấu thao tác tại chỗ hoặc từ xa) như điều khiển kiểu nút dừng khẩn hình nắm đỏ, cần phải được nhận biết một cách dễ dàng, tiếp cận nhanh chóng và nằm gần vị trí xảy ra các mối nguy hiểm;
  • Cắt tất cả các dây dẫn mang điện chỉ trong một thao tác duy nhất;
  • Được phép đặt các nút cắt khẩn dưới lớp kính bảo vệ và trong các hệ thống thiết bị không người trực, việc đóng điện trở lại chỉ có thể được thực hiện bằng chìa khóa do người có trách nhiệm giữ.
• Cần chú thích là trong một vài trường hợp, sự hãm khẩn cấp đòi hỏi đưa vào sử dụng một hệ thống hãm. Do đó cần có nguồn phụ cung cấp cho nó cho đến khi dừng máy hoàn toàn.

Cắt vì lý do bảo trì cơ học

• Chức năng này nhằm đảm bảo việc dừng và duy trì trạng thái dừng của máy móc, truyền động trong khi có các bảo trì cơ học. Thông thường nó được đảm bảo nhờ một thiết bị đóng cắt chức năng và một khóa an toàn với biển báo tại cơ cấu. đóng ngắt.

Thiết bị đóng cắt

Các thiết bị đóng cắt cơ bản

Dao cách ly

• Đó là thiết bị điều khiển bằng tay, có thể khóa, có hai vị trí (mở/ đóng) nhằm mục đích cách ly an toàn một mạch điện bằng cách khóa ở vị trí mở. Các đặc tính của thiết bị được quy định trong tiêu chuẩn IEC 60947-3. Dao cách ly không được thiết kế với chức năng động hoặc cắt dòng) và các giá trị định mức cho các chức năng này cũng không được đưa ra trong các tiêu chuẩn. Tuy nhiên nó có thể chịu được dòng ngắn mạch xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn: thường trong 1s, trừ khi có thỏa thuận riêng giữa người sử dụng và nhà sản suất. Nó còn chịu được các dòng quá tải thông thường trong một khoảng thời gian lâu hơn như dòng khởi động động cơ. Thiết bị cũng thỏa mãn các đòi hỏi về độ bền cơ học, quá áp, thử nghiệm dòng rò.

Cầu dao phụ tải (dao cắt tải)

• Thiết bị này thường được điều khiển bằng tay (tuy cũng có thể lắp thêm bộ điều khiển điện để thuận tiện trong thao tác), không tự động, có hai vị trí (đóng /mở).
• Nó dùng để cắt và đóng mạch điện mang tài trong điều kiện vận hành bình thường không bị sự cố.
• Cầu dao phụ tải không được thiết kế với chức năng bảo vệ cho mạch mà nó điều khiển. Tiêu chuẩn IEC 60947-3 quy định:
  • Tần số thao tác đóng cắt (tối đa 600 lần đóng-mở /giờ);
  • Độ bền cơ và điện (thường thấp hơn so với công-tắc-tơ);
  • Giá trị định mức đóng và cắt dòng khi vận hành bình thường và tình trạng bất thường.
• Khi đóng cầu dao phụ tải để cấp điện cho mạch, có thể tồn tại dòng ngắn mạch không biết trước trong mạch. Vì lý do này, cầu dao phụ tải được thiết kế có khả năng động được dòng sự cố ngắn mạch bất chấp lực điện động tạo ra bởi dòng này. Các cầu dao như vậy thường được gọi là cầu dao phụ tải “đóng được dòng sự cố”. Các thiết bị bảo vệ phía trước cầu dao phụ tải loại này sẽ chịu trách nhiệm bảo vệ ngắn mạch.
• Chế độ đóng cắt loại (phạm vi) AC-23 bao gồm các đóng cắt thường xuyên của động cơ. Đóng cắt các các tụ điện và đèn dây tóc (dạng tungsten) tùy vào thỏa thuận giữa nhà sản xuất và người sử dụng. Các phạm vi sử dụng trong bảng dưới không áp dụng cho thiết bị dùng khởi động, tăng tốc, dừng các động cơ riêng biệt.
• Ví dụ: Một cầu dao phụ tải 100A loại AC-23 (tải cảm) phải có:
  • Khả năng đóng dòng giá trị 10 In (1000A) với cos μ = 0,35 (trễ).
  • Khả năng cắt dòng giá trị 8 In (800A) với cos μ = 0,35 (trễ).
  • Khả năng chịu được dòng ngắn mạch trong khoảng thời gian ngắn khi cầu dao ở trạng thái đóng điện.

Công tắc đôi (đóng cắt từ xa)

• Thiết bị 2 trạng thái thường dùng cho mạch chiếu sáng. Khi nhấn nút (ở vị trí điều khiển từ xa) sẽ mở công tắc đóng (hoặc ngược lại đóng một công tắc mở).
• Một vài kiểu sử dụng điển hình là:
  • Công tắc hai chiều trên cầu thang của tòa nhà lớn
  • Các sơ đồ chiếu sáng sân khấu
  • Chiếu sáng nhà máy,…
• Thiết bị loại này có thể được trang bị thêm các linh kiện phụ để thực hiện:
  • Báo hiệu từ xa về trạng thái của của các công tắc ở bất kỳ thời điểm nào
  • Các chức năng định thì
  • Các tính năng của tiếp điểm duy trì (tự giữ).

Công tắc tơ 

• Đó là thiết bị đóng ngắt điều khiển bằng cuộn dây (solenoid), tiếp điểm được giữ ở trạng thái đóng nhờ dòng qua cuộn dây này có thể có nhiều loại chốt cơ cho các chức năng đặc biệt). Công-tắc-tơ được thiết kế sao cho có khả năng thực hiện nhiều chu trình đóng mở và thường được điều khiển bằng nút nhấn từ xa. Số lượng chu trình đóng mở lặp lại được quy định theo tiêu chuẩn IEC 60947-4-1 (bảng VIII) như:
  • Thời gian vận hành làm việc 8 giờ; liên tục; gián đoạn; ngắn hạn trong 3, 10, 30, 60 và 90 phút 
  • Loại sử dụng: ví dụ công tắc tơ loại AC3 có thể sử dụng để khởi động và ngừng động cơ lồng sóc
  • Tần số thao tác khởi động- dừng (1 đến 1200 lần/ giờ)
  • Độ bền cơ học (số thao tác không tải)
  • Độ bền điện (số thao tác có tải)
  • Khả năng thiết lập và cắt dòng tùy thuộc phạm vi sử dụng
• Ví dụ: Một công tắc tơ 150A loại sử dụng AC3 phải có khả năng cắt tối thiểu 8ln. (1200A) và khả năng thiết lập dòng tối thiểu 10ln (1500A) khi cos μ = 0,35 (trễ).

Công tắc tơ ngắt

• Đó là công tắc tơ được trang bị thêm rơ le nhiệt nhằm bảo vệ chống quá tải. Công tắc tơ ngắt thường được sử dụng rộng rãi cho điều khiển nhấn nút từ xa các mạch chiếu sáng,… và cũng có thể được xem là thành phần cơ bản trong bộ điều khiển động cơ, như trình bày trong mục “thiết bị đóng cắt tổ hợp”. Công tác tổ ngắt không giống như máy cắt (CB), vì khả năng cắt dòng ngắn mạch của nó. thường giới hạn trong khoảng 8 đến 10 In. Thiết bị cần phải được bảo vệ chống ngắn mạch bằng cầu chì hay máy cắt mắc nối tiếp và đặt phía trên công tắc tơ ngắt này. 

Cầu chì 

• Ký tự đầu chỉ thị phạm vi cắt: 
  • Cầu chì “g” (khả năng cắt toàn phần)
  • Cầu chì “a” (khả năng cắt bản phần)
• Ký tự thứ hai chỉ thị phạm vi sử dụng; kỷ tự này quy định chính xác đặc tính dòng thời gian, thời gian và dòng quy ước, dấu hiệu.
• Ví dụ
  • “gG” là loại cầu chì có khả năng cắt toàn phần và dùng cho các ứng dụng thông thường. 
  • “gM” là loại cầu chì có khả năng cắt toàn phần và dùng cho các mạch bảo vệ động cơ 
  • “aM” là loại cầu chì có khả năng cắt bản phần và dùng cho các mạch bảo vệ động cơ
• Cầu chì có thể có hoặc không bộ phận báo hiệu cơ học về sự đứt (rơi) cầu chì. Các cầu chì cắt mạch bằng sự nóng chảy bộ phận của chúng khi giá trị dòng điện vượt quả trị số cho trước trong một khoảng thời gian tương ứng; đặc tuyến dòng điện/. thời gian (Vt) được biểu diễn dưới dạng đường cong đặc tính cho mỗi loại cầu chì.
• Các tiêu chuẩn quy định hai loại cầu chì:
  • Loại sử dụng trong các lắp đặt dân dụng, được sản xuất dạng cầu chì ống với dòng định mức đến 100A và được thiết kế loại gà (IEC 60269-1 và 3) 
  • Loại sử dụng trong công nghiệp với dạng cầu chì ống loại gà (thông dụng), kiểu gM và aM cho mạch động cơ (tiêu chuẩn IEC 60269-1 và 2).
• Khác biệt chủ yếu giữa các cầu chì dân dụng và công nghiệp là điện áp định mức và trc dòng danh định, kích cỡ và khả năng cắt dòng sự cố. Loại gG dùng bảo vệ mạch động cơ nếu có đặc tuyến chịu đựng được dòng khởi động của động cơ mà không bị biến dạng. Cầu chì loại gM mới phát triển gần đây, được IEC chấp thuận cho bảo vệ động cơ khi khởi động lẫn khi ngắn mạch. Loại cầu chì này phổ biến ở một số nước; hiện tại loại aM kết hợp với rơ-le nhiệt quá tải là phổ biến nhất. Cầu chì gM cố định mức kép đặc trưng bởi hai giá trị dòng. Giá trị thử nhất ln là dòng định mức của dây chị và vỏ cầu chì, Giá trị thứ hai lch là đặc tuyến dòng-thời gian của cầu chì được trình bày trong bảng II, III, V của IEC 60269-1.
• Hai giá trị định mức này cách nhau bởi một chữ cải liên quan đến các ứng dụng. Ví dụ như: ln M lch là cầu chì bảo vệ động cơ và có đặc tuyến loại G. Giá trị ln. tương ứng với dòng liên tục cực đại cho bộ cầu chì và giá trị lch tương ứng với đặc tuyến G. 
• Cầu chì loại aM đặc trưng bởi giá trị dòng In và đặc tuyến dòng- thời gian l/t như trên các hình trong bài.
• Lưu ý: Một số tiêu chuẩn quốc gia dùng cầu chì loại gl (công nghiệp), về thực chất có các tính chất cơ bản tương tự như loại gG. Loại gì không được dùng cho lưới dân dụng và các mạng tương tự.

Vùng nóng chảy – các dòng điện quy ước

• Điều kiện nóng chảy của cầu chì cắt mạch được xác định bằng tiêu chuẩn phù hợp với chủng loại của chúng.

Cầu chì loại gG

• Các cầu chì loại này cho phép bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch
• Các dòng quy ước được tiêu chuẩn hóa gồm dòng không nóng chảy và dòng nóng chày (xem hình và bảng). 
  • Dòng quy ước không nóng chảy Inf là giá trị dòng mà cầu chì có thể chịu được không bị nóng chảy trong một khoảng thời gian quy định. Ví dụ: Một cầu chì loại 32A chịu được dòng 1,25ln (tức là 40A) không được nóng chảy trong khoảng thời gian nhỏ hơn 1 giờ (xem bảng). 
  • Dòng quy ước nóng chảy If (= I2 trong hình) là giá trị dòng gây ra hiện tượng H7 nóng chảy cầu chì trước khi kết thúc khoảng thời gian quy định. Ví dụ: Một cầu chì loại 32A khi dòng có giá trị 1,6ln (tức là 52,1A) đi qua phải nóng chảy trong 1 giờ hay ít hơn (xem bảng).

• Các thí nghiệm tiêu chuẩn của IEC 60269-1 yêu cầu đặc tuyến cầu chì nằm giữa hai đường cong giới hạn (hình trên) cho cầu chì được xét. Điều này có nghĩa là hai cầu chì thỏa mãn thí nghiệm này có thể có thời gian tác động khác nhau ở mức quá tải thấp. 
  • Hai ví dụ trên cho cầu chì 32A và các lưu ý về yêu cầu trong các thí nghiệm chuẩn giải thích lý do tại sao các cầu chì có đặc tính kém trong phạm vi quá tải thấp. 
  • Do đó cần phải dùng cáp có tiết diện lớn hơn so với bình thường nhằm tránh hậu quả của quá tải kéo dài (trong trường hợp xấu nhất quá tải 60% trong 1 giờ).
• Để so sánh, lấy một máy cắt với định mức dòng tương tự: 
  • Khi dòng 1,05ln đi qua không được tác động (nhả tiếp điểm) trước thời hạn 1 giờ; và 
  • Khi dòng 1,25ln đi qua phải tác động trong thời gian 1 giờ hay ít hơn (25% quá tải trong 1 giờ trong trường hợp xấu nhất).
• Cầu chì loại aM (sử dụng cho động cơ). Cầu chì loại này chỉ đảm bảo bảo vệ chống ngắn mạch và cần phải được sử dụng phối hợp với các thiết bị khác (công tắc tơ ngắt, máy cắt) nhằm mục đích bảo vệ chống các loại quả tải < 4ln. Vì vậy chúng không sử dụng độc lập, cầu chì aM không được chế tạo để bảo vệ chống quá tải thấp, nên các mức của dòng quy ước chảy hoặc không chảy là không cố định, các đường cong đặc tính để kiểm tra các cầu chì này được cho các giá trị dòng sự cố từ khoảng 4ln trở đi (xem hình), và các cầu chì theo IEC 60269 được kiểm tra phải có đặc tuyến nằm trong vùng tô mờ.

• Chú ý: Các mũi tên nhỏ trên giản đồ tương ứng với các giá trị làm dấu của đặc tính dòng/thời gian của các cầu chì phải được kiểm tra (IEC 60269).

Khả năng cắt định mức dòng ngắn mạch

• Cầu chì ống hiện đại được đặc trưng bằng khả năng cắt rất nhanh, đặc biệt trong trường hợp dòng ngắn mạch lớn nhờ tốc độ nóng chảy nhanh của cầu chì. Dòng sẽ bị cắt trước khi đạt được giá trị đỉnh của nó, do đó dòng sự cố không bao giờ đạt giá trị đỉnh (xem hình).

• Sự giới hạn dòng làm giảm ứng lực nhiệt và cơ gây ra bởi ngắn mạch; do đó giảm nguy cơ hư hại ở trạng thái ngắn mạch. Giá trị dòng cắt ngắn mạch của cầu chì dựa trên giá trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều trong dòng sự cố.
• Không có định mức về khả năng đóng dòng ngắn mạch cho cầu chì. 

Nhắc lại:

• Dòng ngắn mạch ban đầu có chứa các thành phần một chiều với biên độ và thời gian phụ thuộc vào tỷ số XUR của mạch vòng sự cố.
• Ở gần nguồn (biến thế phân phối Trung/Hạ) tỉ số Ipeak /Irms (Irms-trị hiệu dụng thành phần xoay chiều), ngay sau khi có sự cố, có thể bằng 2,5 (tiêu chuẩn hóa bởi IEC xem hình).

• Ở mức thấp hơn của lưới hạ thế, XL nhỏ So với R và do đó Ipeak/Irms – 1,41.
• Hiệu ứng giới hạn dòng đỉnh chỉ xảy ra khi trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều trong dòng sự cố đạt tới mức nhất định. Ví dụ như trong đồ thị trn, cầu chì 100Asẽ cắt đỉnh ở dòng (hiệu dụng) sự cố 2kA (a), cầu chì tương tự cho 20kA (hiệu dụng) sẽ giới hạn dòng đỉnh ở 10kA(b). Nếu không có cầu chì giới hạn dòng, giá trị định có thể đạt 50kA (c) trong trường hợp đặc biệt này. Như đã nói ở trên, ở mức thấp của lưới phân phối, R lớn hơn XL nhiều nên mức dòng sự cố thường thấp. Điều đó có nghĩa là dòng sự cố có thể không đạt giá trị đủ lớn để tạo giới hạn dòng định. Mặt khác, thành phần quá độ một chiều (trong trường hợp này) có ảnh hưởng lớn lên biên độ của đỉnh dòng như đã nói.
• Chú thích: về định mức cầu chì gM
• Về bản chất gM là gG, dây chì của nó tương ứng với lch (ch = characteristic – đặc tinh có thể bằng, ví dụ 63A. Đây là giá trị thử nghiệm theo IEC, vì thế đặc tuyến Vt tương tự như với cầu chì gG 63A,
• Giá trị này (63A) được chọn để chịu dòng khởi động lớn của động cơ và với dòng vận hành ở xác lập (In) trong khoảng 10-20A. Như vậy có thể sử dụng một ống cầu chì nhỏ hơn với các phần kim loại nhỏ hơn, do sự tản nhiệt trong điều kiện bình thường có liên quan đến thông số nhỏ hơn (10-20A). Một cầu chì gM tiêu chuẩn cho trường hợp này được ký hiệu 32M63 (In M lch).
• Giá trị định mức dòng thứ nhất In đề cập đến đặc tính nhiệt khi tải ở trạng thái xác lập còn giá trị định mức dòng thứ hai lch liên quan tới đặc tính dòng khởi động ngắn hạn. Như vậy, cầu chì có thể bảo vệ ngắn mạch nhưng không bảo vệ quá tải cho động cơ do đó luôn phải dùng một rơ-le nhiệt riêng khi sử dụng cầu chì gM. Ưu điểm duy nhất của cầu chì gM so với aM là cầu chì gM có kích thước nhỏ hơn và giá thành thấp hơn.

Các tổ hợp thiết bị đóng cắt

• Các thiết bị đơn thông thường không thể thực hiện đồng thời ba chức năng cơ bản bảo vệ, điều khiển, cách ly.
• Khi việc lắp đặt máy cát (CB) không thích hợp (đặc biệt khi số thao tác lớn trong một thời gian dài), các tổ hợp thiết bị được thiết kế một cách đặc biệt nhằm đạt đặc tính yêu cầu được sử dụng. Các tổ hợp thường dùng nhất được trình bày dưới đây.

Tổ hợp cầu chì và cầu dao

• Cần phân biệt hai loại:
  • Loại thứ nhất gồm các loại thiết bị phối hợp khi sự vận hành của một hoặc nhiều cầu chì sẽ dẫn đến ngắt tự động cầu dao. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng cầu chì có gắn với chất nén và hệ thống lò xo tác động của cầu dao và cơ cấu lật. (xem hình) 
  • Loại thứ hai gồm các tổ hợp đơn giản chỉ gồm một cầu dao không tự động ngắt kèm tổ hợp cầu chì trong cùng một vỏ bọc.

• Ở một số nước và trong IEC6O97-3 thuật ngữ “cầu chì – cầu dao” và “cầu dao – cầu chì” có nghĩa riêng:
  • Một cầu chì – Cầu dao gồm 1 cầu dao (thường có 2 điềm cắt cho 1 cực) ở phía trước và 1 đến 3 cầu chì cố định để lắp các cầu chì vào (xem hình)
  • Một cầu cao = Cầu chì gồm 3 dao, mỗi dao có gắn cầu chì (2 điểm cất cho 1 pha).

• Các dao này không liên tục theo suốt chiều dài của chúng và nổi dao có một khe hở ở giữa để đặt ống ch). Một số thiết kế chỉ có một điểm nhất đơn như hình

• Dài dòng điện cho các loại thiết bị này thường bị giới hạn đến giá trị tối đa là 100A ở điện áp 400-3 pha và được dùng cho các lưới dân dụng và các lưới tương tự. Để tránh nhầm lẫn giữa nhóm một “ngắt tự động” và nhóm hai, cầu chì – cầu dao” nên có thêm tính từ “tự động” hay “không tự động”,

Dao cách ly – cầu chì + công tắc tơ ngắt

Cầu dao – cầu chì – dao cách ly + công tắc tơ ngắt

• Như đã đề cập ở trên, một công-tắc-tơ ngắt không đảm bảo bảo vệ chống dòng ngắn mạch. Vì vậy, cần bổ sung cầu chì (thường dùng loại AM) để thực hiện chức năng này. Kiểu kết hợp này chủ yếu được sử dụng trong các mạch điều khiển động cơ, khi đó dao cách ly hoặc dao cách ly – cầu dao cho phép thực hiện an toàn các công việc như:
  • Thay các cầu chì (ở trạng thái cô lập mạch)
  • Làm việc ở phần lưới phía sau công tắc tơ ngắt (khi có nguy cơ thao tác đóng công-tắc-tơ ngắt từ xa)
• Dao cách ly – cầu chì phải liên động (khóa chéo) với công tắc tơ ngắt sao cho bất kỳ thao tác động ngắt nào của dao cách ly – cầu chì chỉ xảy ra khi công tắc tơ đã mở (xem hình), vì dao cách ly – cầu chì không có khả năng đóng cắt có tải.

• Một dao cách ly – cầu dao – cầu chì sẽ không cần liên động (xem hình). Cầu dao phải thuộc lớp AC-22 hoặc AC-23 khi sử dụng trong mạch cấp điện cho động cơ.

Máy cắt (CB) + công tắc tơ

• Máy cắt (CB) + công tác tổ ngắt
• Cách kết hợp này được sử dụng trong hệ thống phân phối điều khiển từ xa với số thao tác đóng ngắt lớn hoặc sử dụng trong điều khiển và bảo vệ mạch cấp điện cho động cơ.

Chọn thiết bị đóng cắt

Các chức năng được thực hiện

(1) Nếu như cắt tất cả các dây dẫn có điện

(2) Sự duy trì nguồn có thể cần thiết để thực hiện quá trình hãm

(3) Nếu như thiết bị kết hợp với một rơ le nhiệt (tổ hợp thuộc dạng “công tắc tơ ngắt”)

(4) ở đầu các lưới hạ thế được cấp điện từ máy biến áp trung/hạ thế phải lắp một thiết bị cách ly có các tiếp điểm thấy được (bắt buộc ở một vài quốc gia).

(5) Một vài thiết bị phù hợp với chức năng cách ly theo tiêu chuẩn (RCCB theo IEC 61008) không cần đánh dấu ở mặt ngoài.

Chọn kiểu thiết bị đóng cắt

• Các phần mềm ngày càng giúp đỡ nhiều hơn trong việc lựa chọn tối ưu thiết bị đóng cắt. Từng mạch được khảo sát lần lượt. Đối với mỗi mạch, ta xác định danh sách các chức năng bảo vệ và sử dụng cần thiết, theo các chi tiết đã được đề cập đến trong hình trên và tóm tắt trong bảng. Các tổ hợp thiết bị đóng cắt sẽ được nghiên cứu và so sánh với nhau nhằm mục đích đảm bảo các chỉ tiêu:
  • Đặc tính thỏa yêu cầu 
  • Tính tương hợp giữa các sản phẩm được chọn: từ dòng định mức tới ngưỡng dòng sự cố Icu
  • Tính tương hợp với các thiết bị đặt ở phần mạch phía trước hoặc tính đến khả năng phối hợp của chúng để đảm bảo các chức năng đã đề cập
  • Tính tương hợp với tất cả các quy định và đặc điểm liên quan đến an toàn và độ tin cậy của đặc tính mạch 
• Các thiết bị đa chức năng, tuy giá thành đắt hơn nhưng ngược lại cho phép giảm chi phí lắp đặt và giảm các vấn đề khi lắp đặt hoặc khai thác. Các thiết bị này thường cung cấp giải pháp tốt nhất.

Trích: Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC – Bản chính sửa 2019

________________

VNK EDU gửi tặng bạn “Bộ thuyết minh bản vẽ hệ thống điện căn hộ du lịch và khách sạn Penninsula“
Nhận tài liệu

________________
Trải nghiệm buổi học thử miễn phí khóa học “Kỹ sư M&E – Thiết kế hệ thống điện” giúp bạn nắm bắt tổng quan kiến thức về hệ thống điện.

________________