Chương 13: 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) 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. 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 ngắn mạch giá trò lớn, (cắt tức thời) 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 = 10. %. 2 dm dm N S UU X B =  BB RZ 22 CB R được bỏ qua X CB = 0.15mΩ/cực Thanh góp Bỏ qua đối với dây dẫn có tiết diện S > 200 mm 2 . Trường hợp khác R = S L  X TG = 0.15mΩ/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 I sc = 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 = 22.5m Ωxmm 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 (mΩ). 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 m Ω, 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 mΩ. (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(mΩ) R t (mΩ) X t (mΩ) Isc(KA) Mã hi CB Hệ thống trung áp Psc=500MVA 0.053 0.353 MBA 2x1000KVA 0.96 4.29 MBA ->TĐT 20 800 0 1.6 1.013 6.243 34.785 CB tổng 0 0.45 NF2500 Thanh cái (4m) 0 0.6 1.013 7.293 29.879 CB1 0 0.45 NF400 SS Dây dẫn 1(1m) 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 TĐ-T1 7 8 19.688 0.56 20.851 8.383 9.7897 CB-T1 0 0.45 C60H Dây dẫn1- 1(0.4m) 0.4 8 1.125 0.032 21.976 8.865 9.2842 Hệ thống trung áp Psc=500MVA 0.053 0.353 MBA 2x1000KVA 0.96 4.29 MBA ->TĐT 20 800 0 1.6 1.013 6.243 34.785 CB tổng 0 0.45 NF2500 Thanh cái (4m) 0 0.6 1.013 7.293 29.879 CB1 0 0.45 NF400 SS Dây dẫn 1 (1m) 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 TĐ-T1 7 8 19.688 0.56 20.851 8.383 9.7897 CB-T1 0 0.45 C60H Dây dẫn1- 1(0.4m) 0.4 8 1.125 0.032 21.976 8.865 9.2842 CB-P1 0 0.15 C60H P1 22 1 495 1.76 1034 10.775 0.2128 P1-CS 14 1 630 1.12 1664 11.895 0.1322 CB-P2 0 0.15 C60a P2 17 1 382.5 1.36 808.95 13.405 0.2719 P2-CS 18 1 810 1.44 1619 14.845 0.1359 CB-P3 0 0.15 C60a P3 26 1 585 2.08 1214 17.075 0.1812 P3-CS 14 1 630 1.12 1844 18.195 0.1193 CB-P4 0 0.15 C60a P4 7 1 157.5 0.56 358.95 18.905 0.612 P4-CS 13 1 585 1.04 943.95 19.945 0.233 CB-P5 0 0.15 C60a P5 2 1 45 0.16 133.95 20.255 1.6239 P5-CS 18 1 810 1.44 943.95 21.695 0.233 CB-S1 0 0.3 C60a S1 20 2.5 180 1.6 403.95 10.765 0.5444 CB-S2 0 0.3 C60a S2 20 2.5 180 1.6 403.95 10.765 0.5444 CB-S3 0 0.3 C60a chiềudài (m) ti ết diện (mm2) R(mΩ) X(mΩ) R t (mΩ) X t (mΩ) Isc(KA) Mã hi CB S3 13 2.5 117 1.04 277.95 10.205 0.791 CB-S4 0 0.3 C60a S4 26 2.5 234 2.08 511.95 11.245 0.4296 CB-S5 0 0.3 C60a S5 18 2.5 162 1.44 367.95 10.605 0.5977 Hệ thống trung áp Psc=500MVA 0.053 0.353 MBA 2x1000KVA 0.96 4.29 MBA ->TĐT 20 800 0 1.6 1.013 6.243 34.785 CB tổng 0 0.45 NF2500 Thanh cái (4m) 0 0.6 1.013 7.293 29.879 CB1 0 0.45 NF400 SS Dây dẫn 1 (1m) 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 TĐ-T2 14 8 39.375 1.12 40.538 8.943 5.2996 CB-T2 0 0.45 C60N Dây dẫn1- 2(0.4m) 0.4 8 1.125 0.032 41.663 9.425 5.1503 CB-P1 0 0.15 C60N P1 22 1 495 1.76 1073.3 11.335 0.205 P1-CS 14 1 630 1.12 1703.3 12.455 0.1292 CB-P2 0 0.15 C60a P2 17 1 382.5 1.36 848.33 13.965 0.2593 P2-CS 18 1 810 1.44 1658.3 15.405 0.1327 CB-P3 0 0.15 C60a P3 26 1 585 2.08 1253.3 17.635 0.1755 P3-CS 14 1 630 1.12 1883.3 18.755 0.1168 CB-P4 0 0.15 C60a P4 7 1 157.5 0.56 398.33 19.465 0.5517 P4-CS 13 1 585 1.04 983.33 20.505 0.2237 CB-P5 0 0.15 C60a P5 2 1 45 0.16 173.33 20.815 1.2602 P5-CS 18 1 810 1.44 983.33 22.255 0.2237 CB-S1 0 0.3 C60a S1 20 2.5 180 1.6 443.33 11.325 0.4961 CB-S2 0 0.3 C60a S2 20 2.5 180 1.6 443.33 11.325 0.4961 CB-S3 0 0.3 C60a S3 13 2.5 117 1.04 317.33 10.765 0.6929 CB-S4 0 0.3 C60a S4 26 2.5 234 2.08 551.33 11.805 0.3989 CB-S5 0 0.3 C60a S5 18 2.5 162 1.44 407.33 11.165 0.5399 chiềudài (m) ti ết diện (mm2) R(mΩ) X(mΩ) R t (mΩ) X t (mΩ) Isc(KA) Mã hi CB Hệ thống trung áp Psc=500MVA 0.053 0.353 MBA 2x1000KVA 0.96 4.29 MBA ->TĐT 20 800 0 1.6 1.013 6.243 34.785 CB tổng 0 0.45 NF25 Thanh cái (4m) 0 0.6 1.013 7.293 29.879 CB1 0 0.45 NF400 SS Dây dẫn 1 (1m) 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 TĐ-T3 19 8 53.438 1.52 54.601 9.343 3.9715 CB-T3 0 0.45 C60a Dây dẫn1- 3(0.4m) 0.4 8 1.125 0.032 55.726 9.825 3.888 CB-P1 0 0.15 C60a P1 22 1 495 1.76 1101.5 11.735 0.1997 P1-CS 14 1 630 1.12 1731.5 12.855 0.1271 CB-P2 0 0.15 C60a P2 17 1 382.5 1.36 876.45 14.365 0.251 P2-CS 18 1 810 1.44 1686.5 15.805 0.1304 CB-P3 0 0.15 C60a P3 26 1 585 2.08 1281.5 18.035 0.1717 P3-CS 14 1 630 1.12 1911.5 19.155 0.1151 CB-P4 0 0.15 C60a P4 7 1 157.5 0.56 426.45 19.865 0.5153 P4-CS 13 1 585 1.04 1011.5 20.905 0.2175 CB-P5 0 0.15 C60a P5 2 1 45 0.16 201.45 21.215 1.0861 P5-CS 18 1 810 1.44 1011.5 22.655 0.2175 CB-S1 0 0.3 C60a S1 20 2.5 180 1.6 471.45 11.725 0.4665 CB-S2 0 0.3 C60a S2 20 2.5 180 1.6 471.45 11.725 0.4665 CB-S3 0 0.3 C60a S3 13 2.5 117 1.04 345.45 11.165 0.6365 CB-S4 0 0.3 C60a S4 26 2.5 234 2.08 579.45 12.205 0.3796 CB-S5 0 0.3 C60a S5 18 2.5 162 1.44 435.45 11.565 0.505 Hệ thống trung áp Psc=500MVA 0.053 0.353 MBA 2x1000KVA 0.96 4.29 MBA ->TĐT 20 800 0 1.6 1.013 6.243 34.785 CB tổng 0 0.45 NF2500 Thanh cái (4m) 0 0.6 1.013 7.293 29.879 CB1 0 0.45 NF400 SS chiềudài (m) ti ết diện (mm2) R(mΩ) X(mΩ) R t (mΩ) X t (mΩ) Isc(KA) Mã hi CB Dây dẫn 1 (1m) 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 TĐ-T4 22.5 8 63.281 1.8 64.444 9.623 3.3764 CB-T4 0 0.45 C60a Dây dẫn1- 4(0.4m) 0.4 8 1.125 0.032 65.569 10.105 3.3161 CB-P1 0 0.15 C60a P1 22 1 495 1.76 1121.1 12.015 0.1962 P1-CS 14 1 630 1.12 1751.1 13.135 0.1256 [...]... 0 1.6 CB tổng 0 0.45 Thanh cái (4m) 0 0.6 CB1 0 0.45 20 20 13 26 18 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Hệ thống trung áp Psc=500MVA MBA 2x1000KVA MBA ->TĐT Dây dẫn 1(1m) TĐ-T13 CB-T13 Dây dẫn 113( 0.4m) CB-P1 20 800 C6 648.64 14.245 0.3391 C6 648.64 14.245 0.3391 C6 522.64 13. 685 0.4208 C6 756.64 14.725 0.2907 C6 612.64 14.085 0.359 1. 013 34.785 6.243 NF2 1. 013 7.293 29.879 NF S 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 54... Thanh cái (4m) 0 0.6 CB1 0 0.45 20 20 13 26 18 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Hệ thống trung áp Psc=500MVA MBA 2x1000KVA MBA ->TĐT 20 800 C6 589.58 13. 405 0.3731 C6 589.58 13. 405 0.3731 C6 463.58 12.845 0.4744 C6 697.58 13. 885 0.3153 C6 553.58 13. 245 0.3973 1. 013 34.785 6.243 NF2 1. 013 7.293 29.879 NF4 S chiềudài (m) Dây dẫn 1(1m) TĐ-T10 CB-T10 Dây dẫn110(0.4m) CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 P2 P2-CS CB-P3 P3 P3-CS CB-P4 P4... 0.4 22 14 17 18 26 14 7 13 2 18 20 20 13 26 18 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 C6 1.7574 C6 1239.3 13. 695 1869.3 14.815 0.1775 0.1177 C6 1014.3 16.325 1824.3 17.765 0.2169 0.1206 C6 1419.3 19.995 2049.3 21.115 0.155 0.1073 C6 564.26 21.825 1149.3 22.865 0.3896 0.1914 C6 339.26 23.175 1149.3 24.615 0.647 0.1914 C6 609.26 13. 685 0.361 C6 609.26 13. 685 0.361 C6 483.26 13. 125 0.4551 C6 717.26... 0.4551 C6 717.26 14.165 0.3067 C6 573.26 13. 525 0.3837 Psc=500MVA MBA 2x1000KVA MBA ->TĐT 0.96 4.29 0 1.6 CB tổng 0 0.45 Thanh cái (4m) 0 0.6 CB1 0 0.45 Dây dẫn 1(1m) TĐ-T11 CB-T11 Dây dẫn111(0.4m) CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 20 800 1. 013 6.243 34.785 NF2 1. 013 7.293 29.879 NF S 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 47 8 132 .19 0 3.76 0.45 133 .35 11.583 1.6436 8 1.125 0.032 134 .48 12.065 1 1 0 495 630 0 0.15 1.76... S2 CB-S3 S3 CB-S4 S4 CB-S5 S5 17 18 26 14 7 13 2 18 20 20 13 26 18 1 1 1 1 1 1 1 1 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Hệ thống trung áp Psc=500MVA MBA 2x1000KVA MBA ->TĐT Dây dẫn 1(1m) 20 1 800 150 C6 896.14 14.645 1706.1 16.085 0.2455 0.1289 C6 130 1.1 18.315 1931.1 19.435 0.1691 0. 1139 C6 446.14 20.145 1031.1 21.185 0.4926 0. 2133 C6 221.14 21.495 1031.1 22.935 0.9902 0. 2133 C6 491.14 12.005 0.4478 C6 491.14 12.005... 455.14 11.845 0.4832 1. 013 34.785 6.243 NF2 1. 013 7.293 29.879 NF S 1.163 7.823 27.816 TĐ-T5 CB-T5 Dây dẫn15(0.4m) CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 26 0.4 22 14 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=500MVA 17 18 26 14 7 13 2 18 20 20 13 26 18 8 73.125 0 2.08 0.45 74.288 9.903 8 1.125 0.032 75. 413 10.385 1 1 0 495 630... CB-S2 S2 1. 013 6.243 34.785 NF2 1. 013 7.293 29.879 NF S 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 29.5 8 82.969 0 2.36 0.45 84 .132 10.183 2.596 1.125 0.032 85.257 10.665 0 495 630 0 382.5 810 0 585 630 0 157.5 585 0.15 1.76 1.12 0.15 1.36 1.44 0.15 2.08 1.12 0.15 0.56 1.04 0.4 22 14 17 18 26 14 7 13 chiềudài (m) CB-P5 P5 P5-CS 800 2 18 20 20 8 1 1 1 1 1 1 1 1 C6 2.5605 C6 1160.5 12.575 1790.5 13. 695 0.1896... cái (4m) 0 0.6 CB1 0 0.45 13 26 18 2.5 2.5 2.5 Hệ thống trung áp Psc=500MVA MBA 2x1000KVA MBA ->TĐT Dây dẫn 1(1m) TĐ-T7 CB-T7 Dây dẫn17(0.4m) CB-P1 P1 P1-CS CB-P2 P2 P2-CS CB-P3 P3 P3-CS CB-P4 P4 P4-CS CB-P5 20 800 C6 404.51 12.005 0.5436 C6 638.51 13. 045 0.3445 C6 494.51 12.405 0.4447 1. 013 34.785 6.243 NF2 1. 013 7.293 29.879 NF S 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 33 8 92. 813 0 2.64 0.45 93.976 10.463... CB-P5 P5 P5-CS 20 800 1. 013 6.243 34.785 NF2 1. 013 7.293 29.879 NF4 S 1 150 0.15 0.08 1.163 7.823 27.816 40 8 112.5 0 3.2 0.45 113. 66 11.023 1.9265 1.125 0.032 114.79 11.505 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 0.4 22 14 17 18 26 14 7 13 2 18 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 C6 1.907 C6 1219.6 13. 415 1849.6 14.535 0.1804... 0.3 1.04 0.3 2.08 0.3 1.44 1829.9 14.255 0.1202 C6 974.89 15.765 1784.9 17.205 0.2256 0.1233 C6 137 9.9 19.435 2009.9 20.555 0.1594 0.1095 C6 524.89 21.265 1109.9 22.305 0.4188 0.1982 C6 299.89 22.615 1109.9 24.055 0.7315 0.1982 C6 569.89 13. 125 0.3859 C6 569.89 13. 125 0.3859 C6 443.89 12.565 0.4954 C6 677.89 13. 605 0.3245 C6 533.89 12.965 0.4119 chiềudài (m) tiết Mã diện R(mΩ) X(mΩ) Rt(mΩ) Xt(mΩ) Isc(KA) . 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. KA78.34 243.6 013. 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 m Ω, Tính toán điện