Chương 12: LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ – CB (CIRCUIT BREAKER) Để hiểu rõ hơn về hoạt động của CB, chúng ta khảo sát đặc tính vận hành của CB tác động theo kiểu từ nhiệt sau: Hình 6.1. Đặc tính vận hành của CB tác động theo kiểu từ nhiệt. Các điều kiện chọn CB: U đm ≥ U đm lưới (6.4) I đm ≥ I lvmax (dòng làm việc lớn nhất đi qua thiết bò). (6.5) I đm ≤ K bv . I ’ cp (6.6) I tđtừ ≤ I Nmin (dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua CB). (6.7) t 0 I I r I m 1 2 3 4 5 1: Bảo vệ quá tải 4: Tạo thời gian trễ bảo vệ ngắn mạch 2: Tạo thời gian trễ bảo vệ quá tải 3: Bảo vệ ngắn mạch 5: Bảo vệ dòng ng ắn mạch giá trò lớn, (cắt tức thời) I cắtđm ≥ I Nmax (dòng ngắn mạch lớn nhất đi qua CB). (6.8) Trong đó: K bv – hệ số thể hiện sự phối hợp bảo vệ với dây dẫn. I tđtừ – dòng tác động tức thời. I cắtđm – dòng cắt đònh mức của thiết bò bảo vệ. I ’ cp – dòng cho phép của dây sau khi hiệu chỉnh. Trong mạng điện hạ áp có thể xem dòng ngắn mạch lớn nhất là dòng ngắn mạch ba pha và dòng ngắn mạch nhỏ nhất là dòng ngắn mạch một pha (vì sơ đồ nối đất của tòa nhà có dạng TN – điều này sẽ được trình bày chi tiết trong chương nối đất – nên dòng ngắn mạch một pha có thể xem là dòng chạm vỏ). Vì vậy sau đây tác giả sẽ lần lượt tính dòng ngắn mạch một pha và ba pha để lựa chọn CB. 6.2.2 Tính toán lựa chọn thiết bò bảo vệ – CB : * Tính toán ngắn mạch: Theo tiêu chuẩn IEC ta có được phần tính toán ngắn mạch sau:[1] Bảng tóm tắt tính tổng trở các phần tử trong hệ thống cung cấp điện Máy biến áp R B =   3 2 2 10. . dm dm N S UP Z B = X B =  BB RZ 22 10. %. 2 dm dm N S UU CB R được bỏ qua X CB = 0.15m Ω/cực Thanh góp Bỏ qua đối với dây dẫn có tiết diện S > 200 mm 2 . Trường hợp khác R = S L  X TG = 0.15m Ω/m Dây dẫn (*) R = S L  Cáp: X C = 0.0815m Ω/m Động cơ điện Thường được bỏ qua ở lưới hạ áp Dòng ngắn mạch 3 pha = tt XR 22 3 380  (6.9) Dòng ngắn mạch 1 pha I sc = tt XR 2 2 ' 220  (6.10) Trong đó: ρ : điện trở suất của dây ở nhiệt độ bình thường, ρ đồng = 22.5mΩxmm 2 /m. (*): nếu có vài dây dẫn trong pha thì chia điện trở của 1 dây cho số dây. Còn cảm kháng thì hầu như không thay đổi. R t : điện trở tổng (mΩ) X t : cảm kháng tổng (m Ω). R ’ t = R t + ∑R PE : điện trở tổng trong trường hợp ngắn mạch 1 pha ở mạng có sơ đồ là TN. Hai công thức tính dòng ngắn mạch (6.9) và (6.10), được tính với điện áp dây là 380V và điện áp pha là 220V, bỏ qua sụt áp trên đường dây. * Tính toán ngắn mạch tại thanh cái của tủ điện tổng: - Theo tiêu chuẩn IEC, giả sử hệ thống trung áp có P sc = 500 MVA => R ht = 0.053 mΩ, X ht = 0.353 mΩ. - Trạm biến áp 2x1000MVA: Điện trở của một máy biến áp: R B1 =   3 2 2 10. . dm dm N S UP =  3 2 2 10. 1000 4.012 x = 1.92 mΩ. Tổng trở của một máy biến áp: Z B1 = 10. %. 2 dm dm N S UU = 10. 1000 4.05.5 2 x = 8.8 mΩ. Điện kháng của một máy biến áp: X B1 =  1 2 1 2 BB RZ =  m58.892.18.8 22 . Vì trạm biến áp có 2 máy biến áp 1000 KVA, nên:  Điện trở của trạm biến áp R B =  m R B 96.0 2 92.1 2 1 .  Điện kháng của trạm biến áp X B =  m X B 29.4 2 58.8 2 1 . - Dây dẫn có chiều dài 20m nối từ MBA – TĐT: Điện trở dây dẫn : R c = 0 do dây dẫn có tiết diện S = 800 mm 2 > 200 mm 2 . Điện kháng dây dẫn : X c = 0.08 x 20 = 1.6 mΩ  Điện trở tổng từ hệ thống trung lưới trung áp đến tủ điện tổng: R t = R ht + R B + R c = 0.053 + 0.96 + 0 = 1.013 mΩ.  Điện kháng tổng từ hệ thống trung lưới trung áp đến tủ điện tổng: X t = X ht + X B + X c = 0.353 + 4.29 + 1.6 = 6.243 mΩ.  Dòng ngắn mạch ba pha tại tủ điện tổng : I sc = TT XR 22 3 380  = KA78.34 243.6013.13 380 22   . Theo bảng kết quả bên dưới ta có: Tại tuyến dây P 1 của tủ điện tầng 1 có R t = 516.98 mΩ và X t = 10.775 mΩ, Tính toán điện trở của dây bảo vệ PE căn cứ vào các tiêu chuẩn sau: - S ph ≤ 16 mm 2 => S PE = S ph - 16 < S ph ≤ 35 mm 2 => S PE = 16 mm 2 - S ph > 35 mm 2 => S PE = 2 ph S Và:Sơ đồ TN: S N = S pha – nếu S pha ≤ 16 mm 2 (dây đồng) cho các mạch một pha. S N = 0.5S pha – cho các trường hợp còn lại với lưu ý là dây trung tính phải có bảo vệ thích hợp. Sơ đồ TN-C được dùng khi tiết diện dây pha ≥ 10 mm 2 (dây đồng). Sơ đồ TN-S bắt buộc dùng khi tiết diện dây pha < 10 mm 2 (dây đồng).  R PE =  m xx 68.514 2 0 8 75.22 1 225.22 .  R ’ t = R t + R PE = 516.98 + 514.68 = 1031.66 mΩ. Tính gần đúng có thể xem R PE ≈ R t = 516.98 x 2 = 1033.96 m Ω. (bỏ qua dây nối tại tủ điện). Do đó dòng ngắn mạch 1 pha trên đường dây P 1 của tủ điện tầng 1 là: I sc = tt XR 2 2 ' 220  = .213.0 775.1096.1033 220 22 KA  Sau khi có được kết quả tính toán ngắn mạch ta tiến hành lựa chọn CB theo các điều kiện (6.4) đến (6.8); lưu ý là, đối với các thiết bò là động cơ thì cần quan tâm đến dòng khởi động của động cơ (dòng khởi động của động cơ I kđ có thể gấp 5-7 lần dòng làm việc lớn nhất I lvmax ). Do đó I tđtừ > I kđ ≈ 7I lvmax . Với cách tính tương tự như trên, ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch và lựa chọn CB sau: chiềudài (m) ti ết diện (mm2) R(mΩ) X(m Ω) Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A 0.053 0.353 MBA 2x100 0KVA 0.96 4.29 MBA - >TĐT 20 800 0 1.6 CB t ổng 0 0.45 Thanh cái (4m) 0 0.6 CB1 0 0.45 Dây d ẫn 1(1m) 1 150 0.15 0.08 TĐ-T1 7 8 19.688 0.56 CB-T1 0 0.45 Dây d ẫn1- 1(0.4m ) 0.4 8 1.125 0.032 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A 0.053 0.353 MBA 2x100 0KVA 0.96 4.29 MBA - >TĐT 20 800 0 1.6 CB t ổng 0 0.45 Thanh cái (4m) 0 0.6 CB1 0 0.45 Dây d ẫn 1 (1m) 1 150 0.15 0.08 TĐ-T1 7 8 19.688 0.56 CB-T1 0 0.45 Dây d ẫn1- 1(0.4m ) 0.4 8 1.125 0.032 CB-P1 0 0.15 P1 22 1 495 1.76 P1-CS 14 1 630 1.12 CB-P2 0 0.15 P2 17 1 382.5 1.36 P2-CS 18 1 810 1.44 CB-P3 0 0.15 P3 26 1 585 2.08 P3-CS 14 1 630 1.12 CB-P4 0 0.15 P4 7 1 157.5 0.56 P4-CS 13 1 585 1.04 CB-P5 0 0.15 P5 2 1 45 0.16 P5-CS 18 1 810 1.44 CB-S1 0 0.3 S1 20 2.5 180 1.6 CB-S2 0 0.3 S2 20 2.5 180 1.6 CB-S3 0 0.3 chiềudài (m) ti ết diện (mm2) R(mΩ) X(m Ω) S3 13 2.5 117 1.04 CB-S4 0 0.3 S4 26 2.5 234 2.08 CB-S5 0 0.3 S5 18 2.5 162 1.44 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A 0.053 0.353 MBA 2x100 0KVA 0.96 4.29 MBA - >TĐT 20 800 0 1.6 CB t ổng 0 0.45 Thanh cái (4m) 0 0.6 CB1 0 0.45 Dây d ẫn 1 (1m) 1 150 0.15 0.08 TĐ-T2 14 8 39.375 1.12 CB-T2 0 0.45 Dây d ẫn1- 2(0.4m ) 0.4 8 1.125 0.032 CB-P1 0 0.15 P1 22 1 495 1.76 [...]... 20 X(mΩ 0.053 Hệ thống trung áp R(mΩ) 0.45 1 150 0.15 0.08 40 8 112. 5 0 3.2 0.45 0.4 8 1 .125 0.03 0 0.15 P1 P1-CS CB-P2 P2 P2-CS CB-P3 P3 P3-CS CB-P4 P4 P4-CS CB-P5 P5 P5-CS CB-S1 S1 CB-S2 S2 CB-S3 S3 CB-S4 S4 CB-S5 S5 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A 22 14 1 1 17 18 1 1 26 14 1 1 7 13 1 1 2 18 1 1 20 2.5 20 2.5 13 2.5 26 2.5 18 2.5 495 630 0 382.5 810 0 585 630 0 157.5 585 0 45 810 1.76 1 .12 0.15 1.36... 0.3 2.08 0.3 1.44 0.053 Hệ thống trung áp 180 0 117 0 234 0 162 0.45 1 150 0.15 0.08 47 8 132.19 3.76 0 0.45 T11 Dây dẫn111(0.4 m) CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 0.4 22 14 8 1 .125 0.03 1 1 0 495 630 0 0.15 1.76 1 .12 0.15 17 18 tiết diện (mm2) 1 1 26 14 1 1 7 13 1 1 2 18 1 1 chiềudài (m) P2 P2-CS CB-P3 P3 P3-CS CB-P4 P4 P4-CS CB-P5 P5 P5-CS CB-S1 S1 CB-S2 S2 CB-S3 S3 CB-S4 S4 CB-S5 S5 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV... 1 .12 0.15 0.56 1.04 0.15 0.16 1.44 0 180 0 180 0 117 0 234 0 162 0.3 1.6 0.3 1.6 0.3 1.04 0.3 2.08 0.3 1.44 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A MBA 2x100 0KVA MBA >TĐT CB tổng Thanh cái (4m) 0.053 0.96 Dây dẫn 1(1m) TĐ-T6 CB-T6 Dây dẫn16(0.4m ) CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 P2 1.6 0.45 0.6 0 CB1 0 0 800 4.29 0 20 0.35 0.45 1 150 0.15 0.08 29.5 8 82.969 0 2.36 0.45 0.4 8 1 .125 0.03 0 495 630 0 382.5 0.15 1.76 1 .12. .. 0 CB1 1.6 0 800 0 0 20 4.29 0.45 1 150 0.15 0.08 33 8 92.813 0 2.64 0.45 0.4 8 1 .125 0.03 0 495 630 0 382.5 810 0 585 630 0 157.5 585 0 0.15 1.76 1 .12 0.15 1.36 1.44 0.15 2.08 1 .12 0.15 0.56 1.04 0.15 22 14 1 1 17 18 1 1 26 14 1 1 7 13 1 1 P5 P5-CS CB-S1 S1 CB-S2 S2 2 18 1 1 2.5 tiết diện (mm2) 13 2.5 26 2.5 18 2.5 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A MBA 2x100 0KVA MBA >TĐT CB tổng Thanh 20 800 0 180 0... CB1 1.6 0 800 0 0 20 4.29 0.45 1 150 0.15 0.08 19 8 53.438 0 1.52 0.45 0.4 8 1 .125 0.03 0 495 630 0 382.5 810 0 585 630 0 157.5 0.15 1.76 1 .12 0.15 1.36 1.44 0.15 2.08 1 .12 0.15 0.56 22 14 1 1 17 18 1 1 26 14 1 1 7 1 P4-CS CB-P5 P5 P5-CS CB-S1 S1 CB-S2 S2 CB-S3 S3 CB-S4 S4 CB-S5 S5 13 1 2 18 1 1 20 2.5 13 2.5 26 2.5 18 2.5 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A MBA 2x100 0KVA MBA >TĐT CB tổng Thanh cái (4m) 20... 0.3 1.44 0.053 Hệ thống trung áp 180 0 117 0 234 0 162 0.45 1 150 0.15 0.08 26 8 0.4 8 73 .125 0 1 .125 2.08 0.45 0.03 dẫn15(0.4m ) CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 22 14 17 18 tiết diện (mm2) 1 1 26 14 1 1 7 13 1 1 2 18 1 1 chiềudài (m) P2 P2-CS CB-P3 P3 P3-CS CB-P4 P4 P4-CS CB-P5 P5 P5-CS CB-S1 S1 CB-S2 S2 CB-S3 S3 CB-S4 S4 CB-S5 S5 1 1 20 2.5 20 2.5 13 2.5 26 2.5 18 2.5 0 495 630 0 0.15 1.76 1 .12 0.15 R(mΩ) X(mΩ... 810 1.36 1.44 0.15 2.08 1 .12 0.15 0.56 1.04 0.15 0.16 1.44 0 180 0 180 0 117 0 234 0 162 0.3 1.6 0.3 1.6 0.3 1.04 0.3 2.08 0.3 1.44 0.053 0.35 A MBA 2x100 0KVA MBA >TĐT CB tổng Thanh cái (4m) 0.96 Dây dẫn 1(1m) TĐT12 CBT12 Dây dẫn 112( 0.4 m) CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 P2 P2-CS CB-P3 P3 P3-CS CB-P4 0.45 0.6 0 CB1 1.6 0 800 0 0 20 4.29 0.45 1 150 0.15 0.08 50.5 8 142.03 4.04 0 0.45 1 .125 0.03 0 495 630 0 382.5... CB-P4 P4 P4-CS CB-P5 P5 P5-CS CB-S1 S1 1 150 0.15 0.08 54 8 151.88 4.32 0 0.45 1 .125 0.03 0.15 1.76 1 .12 0.15 1.36 1.44 0.15 2.08 1 .12 0.15 0.56 1.04 0.15 0.16 1.44 0.3 1.6 0.4 8 22 14 1 1 17 18 1 1 26 14 1 1 7 13 1 1 2 18 1 1 0 495 630 0 382.5 810 0 585 630 0 157.5 585 0 45 810 2.5 0 180 20 CB-S2 S2 13 2.5 26 2.5 18 2.5 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A MBA 2x100 0KVA MBA >TĐT CB tổng Thanh cái 20 800 R(mΩ)... CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 P2 P2-CS CB-P3 P3 P3-CS CB-P4 P4 P4-CS CB-P5 P5 P5-CS CB-S1 S1 CB-S2 tiết diện (mm2) R(mΩ) X(mΩ 1 150 0.15 0.08 43.5 8 122 .34 3.48 0 0.45 1 .125 0.03 0 495 630 0 382.5 810 0 585 630 0 157.5 585 0 45 810 0.15 1.76 1 .12 0.15 1.36 1.44 0.15 2.08 1 .12 0.15 0.56 1.04 0.15 0.16 1.44 0 180 0 0.3 1.6 0.3 0.4 8 22 14 1 1 17 18 1 1 26 14 1 1 7 13 1 1 2 18 1 1 20 2.5 S2 CB-S3 S3 CB-S4 S4 CB-S5... 50.5 8 142.03 4.04 0 0.45 1 .125 0.03 0 495 630 0 382.5 810 0 585 630 0 0.15 1.76 1 .12 0.15 1.36 1.44 0.15 2.08 1 .12 0.15 0.4 8 22 14 1 1 17 18 1 1 26 14 1 1 P4 P4-CS 7 13 1 1 157.5 585 0.56 1.04 chiềudài (m) CB-P5 P5 P5-CS CB-S1 S1 CB-S2 S2 CB-S3 S3 CB-S4 S4 CB-S5 S5 tiết diện (mm2) 20 2.5 20 2.5 13 2.5 26 2.5 18 2.5 Hệ thống trung áp Psc=5 00MV A MBA 2x100 0KVA MBA >TĐT CB tổng 20 800 0 45 810 0.15 . mm 2 . Điện kháng dây dẫn : X c = 0.08 x 20 = 1.6 mΩ  Điện trở tổng từ hệ thống trung lưới trung áp đến tủ điện tổng: R t = R ht + R B + R c = 0.053 + 0.96 + 0 = 1.013 mΩ.  Điện kháng tổng. bò bảo vệ – CB : * Tính toán ngắn mạch: Theo tiêu chuẩn IEC ta có được phần tính toán ngắn mạch sau:[1] Bảng tóm tắt tính tổng trở các phần tử trong hệ thống cung cấp điện Máy biến áp R B =. thường, ρ đồng = 22.5mΩxmm 2 /m. (*): nếu có vài dây dẫn trong pha thì chia điện trở của 1 dây cho số dây. Còn cảm kháng thì hầu như không thay đổi. R t : điện trở tổng (mΩ) X t : cảm kháng tổng