lựa chọn cầu chi aptomat dây đãn

. CHỌN VÀ KIỂM TRA CẦU CHÌ
Cầu chì là thiết bị bảo vệ mạch điện theo nguyên tắc quá dòng điện như đặuc tính dưới đây.
Khi I
lv
> I
đmdch
thì cầu chì sẽ tác động nếu mức độ quá dòng càng lớn thì thời gian tác động
càng nhanh, đặc biệt khi ngắn mạch thời gian tác động cựcQJҳQNKRҧQJ 0,008 giây.
Cầu chì có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền Nên được dùng rất phổ biến trong cả mạng điện cao
áp và hạ áp.
Trong hệ thống điện chủ yếu ta nghiên cứu cầu chì cao áp.
Còn trong mạng điện xí nghiệp ta chủ yếu nghiên cứu cầu chì hạ áp trong các tủ điện
phân xưởng.
Nhược điểm của cầu chì là đặc tính làm việc phụ thuộc nhiều yếu tố trong thực tế. Cầu chì
cấu tạo gồm hai bộ phận chính là vỏ cầu chì và ống dây chảy.
Iđm
t (giây)
I(A)
Iđm dch
ĐC
a.Vỏ cầu chì: Là bộ phận để lắp ống dây chảy với các thông số cơ bản là:
-Điện áp định mức U
đm
: Cách điện pha so với đất và cách điện giữa các pha trên cùng
một bộ vỏ.
-Công suất I
đm vỏ
: Là công suất lớn nhất của cầu chì ứng với các điều kiện tiêu chuẩn do
nhà máy chế tạo quy định.
b.Ống dây chảy: Là bộ phận để lắp dây chảy, nó gồm hai phần chính:
- Phần ống ngoài làm bằng vật liệu cách điện như : sứ, chất dẻo, phíp bên trong lắp dây

chảy, hai đầu nắp kín có đầu nối điện ra để gá lắp với cầu nối điện trên vỏ cầu chì.
- Phần dây chảy lắp trong ống là dây kim loại ( chì, đồng, bạc ) được chế tạo theo các cấp
dòng điện định mức. Dây chảy có nhiều hình dạng, kiểu cách khác nhau, dây chảy có I
đm
lớn làm bằng kim loại có điện dẫn tốt hơn để giảm nhỏ tiết diện và khả năng dập hồ quang
tốt hơn.
Để thuận lợi cho chế tạo và tính chọn cầu chì người ta tiêu chuẩn hóa cầu chì theo nguyên
tắc:
- - Với một cấp công suất vỏ cầu chì có thể lắp lẫn cho một vài cấp ống dây chảy có công
suất bằng từ (0,5.I
đm vỏ
đến I
đm vỏ
)
- Một cấp công suất ống dây chảy có thể lắp lẫn cho một vài cấp dây chảy có công suất
bằng từ (0,5.I
đm ống dch
đến I
đm ống dch
).
Các điều kiện chọn và kiểm tra cầu chì
a
I
I
dnh
dc

Số TT Các đại lượng chọn và kiểm tra
Ký
hiệu

Công thức chọn và
kiểm tra
1 Điện áp định mức, kV U
đm CC
U
dmCC
 U
dm mang
2 Dòng điện định mức dây chảy, kA I
đm dch
I
đmTB
 I
đm dch
 I
đm vo
3 Điều kiện mở máy
4 Điều kiện cắt chọn lọc I
dch 1
> I
dch 2
5 Công suất cắt, kVA S
cat
 S
N
Khi chọn cầu chì bảo vệ cho một động cơ nếu biết được đặc tính khởi động của động cơ
và đặc tính tác động của cầu chì ta xác định chúng trên cùng hệ toạ độ sẽ chọn được cầu chì
có I
đm dchc
phù hợp.

I
t
I
đm dch
= Const
Đặc tính khởi động của động cơ
(2)
(1)
I
đmĐC
Khi không biết đặc tính khởi động của động cơ ta có thể áp dụng công thức:
Dây chảy chọn theo đường số 1 thì sẽ chảy khi động cơ đang khởi động. Vậy ta phải nâng
cấp I
đm dch
lên như đường số 2
a
Ik
a
I
I
dmmmdnh
dc
.

Trong đó:
- I
dn
là dòng điện đỉnh nhọn.
- k
mm

là hệ số khởi động của động cơ.
+) Đối với động cơ không đồng bộ k
mm
= (57).
+) Đối với động cơ đồng bộ k
mm
=(22,5).
- a là hệ số chọn theo tình hình cụ thể của phụ tải và tần số khởi động.
+) Đối với máy hàn a = 1,5
+) Đối với động cơ mở máy có tải a = (1,62).
+) Đối với động cơ mở máy không tải a = 2,5
Khi chọn cầu chì bảo vệ cho nhánh cung cấp điện cho một nhóm động cơ thì dòng đỉnh
nhọn của nhóm được xác định như sau:
I
đnh
= K
mm max
.I
đm max
+ I
tt nhom
– K
sd max
. I
đm max
Để bảo vệ cho máy biến áp, việc chọn I
dc
được tiến hành với dòng định mức của máy biến
áp I
đmBA

.
I
đm dch
 I
đm BA
Nhưng phải chú ý tới khả năng vận hành quá tải của máy biến áp:
Đối với các mạng cung cấp điện được bảo vệ bằng cầu chì, việc phối hợp giữa dòng điện
cho phép của dây dẫn [ I ] và dòng định mức của dây chảy I
dch
theo nguyên tắc tùy theo
từng trường hợp cụ thể.
Đối với mạng cung cấp điện cho những nơi phụ tải khó lường trước để đảm bảo an
toàn cho dây dẫn nên chọn:
Đối với mạng chiếu sáng trong phân xưởng, phụ tải ít thay đổi:
)5,125,1(
][

dch
I
I
- Đối với các đường dây chính trong các mạng cung cấp điện cho phụ tải có nhiều
khả năng xuất hiện trong đỉnh nhọn nên chọn:
I
dc
 3 [I]
1
][

dch
I

I
Máy biến áp đặt ngoài trời khả năng quá tải lớn nhất có thể đến 1,4 I
dm BA
.
Máy biến áp đặt trong nhà khả năng quá tải lớn nhất có thể đến 1,2 I
dm BA
.
Để đảm bảo tính tác động chọn lọc, các cầu chì phải được tính chọn theo nguyên tắc tác
động như sau:
 Khi ngắn mạch tại N
1
thì cầu chì CC
1
tác động
Khi ngắn mạch tại N
2
thì cầu chì CC
2
tác động
Khi ngắn mạch tại N
3
thì cầu chì CC
3
tác động
Trên cùng một đồ thị thì đặc tính của cầu chì CC
1
nằm dưới cùng
t
I
0

CC
3
CC
2
CC
1
CC
3
CC
2
CC
1
ĐC
N
1
N
2
N
3
AT
ĐC
ĐC
Trong mạng điện cao áp đến 35 kV để bảo vệ các trạm biến áp công suất vừa và
nhỏ Người ta thường dùng cầu chì rơi
cầu chì rơi 35 kV cho phép đóng cắt không tải máy biến áp công suất đến 750 kVA
và bảo vệ quá dòng cho máy biến áS
ĈӇWăQJNKҧQăQJÿyQJFҳWFKRFҫXFKuUѫLQJѭӡLWDWKLӃWOұSFiFYiFKQJăQKӗ
TXDQJJLӳDFiFSKDYjNKLÿyFҫXFKuUѫLÿѭӧF[HPQKѭPӝWPi\FҳWSKөWҧL

4. LỰA CHỌN ÁPTÔMÁT

Các áptômát được chế tạo với dải công suất rất rộng, từ một vài A đến hàng ngàn A.
Một áptômát có một đặc tính chuẩn theo I
đm
của nó là quan hệ
t
tđ
= f(I) với I>I
đm

Áptômát khắc phục được nhược điểm này bằng cách khi đã tác động là đồng thời
cả 3 pha bất kể dạng sự cố là 1 hay 2 hay 3 pha.

Việc thực hiện bảo vệ mạch điện bằng cầu chì có nhược điểm là thiết bị điện được bảo
vệ có thể bị làm việc trong trạng thái thiếu pha sẽ rất nguy hiểm.
Áptômát có thể được đóng cắt dòng phụ tải bằng tay hoặc qua hệ thống điều khiển
xa. Khi quá dòng thì áptômát sẽ cắt tự động. Chức năng bảo vệ của áptômát được
thực hiện nhờ hai phần tử riêng biệt là
- B
ả
o v
ệ
c
ắ
t nhanh b
ằ
ng ph
ầ
n t
ử
t

ừ
.
-
Bảo vệ cực đại bằng phần tử nhiệt
Các áptômát được chế tạo với dải công suất rất rộng, từ một vài A đến hàng ngàn A.
Một áptômát có một đặc tính chuẩn theo I
đm
của nó là quan hệ
t
tđ
= f(I) với I>I
đm
Áptômát khắc phục được nhược điểm này bằng cách khi đã tác động là đồng thời
cả 3 pha bất kể dạng sự cố là 1 hay 2 hay 3 pha.
Việc thực hiện bảo vệ mạch điện bằng cầu chì có nhược điểm là thiết bị điện được bảo
vệ có thể bị làm việc trong trạng thái thiếu pha sẽ rất nguy hiểm.
Áptômát có thể được đóng cắt dòng phụ tải bằng tay hoặc qua hệ thống điều khiển
xa. Khi quá dòng thì áptômát sẽ cắt tự động. Chức năng bảo vệ của áptômát được
thực hiện nhờ hai phần tử riêng biệt là:
- B
ả
o v
ệ
c
ắ
t nhanh b
ằ
ng ph
ầ
n t

ử
t
ừ
.
-
Bảo vệ cực đại bằng phần tử nhiệt
Các điều kiện chọn và kiểm tra Áptômát được kê như bảng sau:

odn
gt
t
t
.
Số
TT
Các đại lượng chọn và kiểm tra
Ký
hiệu
Công thức chọn
và kiểm tra
1
Điện áp định mức, V
U
dm AT
U
dm AT
 U
dm mạng
2
Dòng điện định mức, A

I
dm AT
I
dm AT
 I
lv max
3 Dòng điện ổn định lực điện động,
kA
I
max
I
max
 I
xk
4
Dòng điện ổn định nhiệt, kA
I
odn
I
dm
I

4. LỰA CHỌN ÁPTÔMÁT
Áptômát là thiết bị chuyển mạch và bảo vệ theo nguyên tắc quá dòng điện trong
mạng điện hạ áp.
Áptômát bảo vệ cho một nhóm máy phải được kiểm tra độ nhạy theo điều kiện:
Trong đó:
- k
nh
là độ nhạy của áp tô mát.

- I
N min
là dòng ngắn mạch nhỏ nhất ở cuối vùng bảo vệ của áp tô mát.
- I
tđ.AT
là giá trị đặt dòng tác động của áp tô mát.
3,1
I
I
k
AT.td
min.N
nh

Trong các mạch điện dùng
cả cầu chì và áp tô mát bảo
vệ, việc phối hợp thời gian
tác động để đảm bảo tính
tác động chọn lọc có khó
khăn, sẽ xảy ra tác động
nhầm lẫn do có các điểm
cắt A,B
I
t
0
Đặc tính AT
Đặc tính CC1
B
I
đm ĐC

A
Đặc tính CC2
Với tiến bộ mới, đặc tính của áptômát còn được điều chỉ theo nhiều cấp
Ngày nay đã có các áptômát kỹ
thuật số có khả năng đáp ứng
rất cao cho các yêu cầu của bảo
vệ:
- - Cài đặt chế độ bảo vệ thuận lợi
- Tác động chính xác
- - Nhớ các thông số cơ bản của sự
cố đã tác động
- - Phổ đặc tính được điều chỉnh
rộng.
- Tuy nhiên giá thành còn khá cao
(khoảng 3 đến 5 lần áptômát thông
thường)
6.LỰA CHỌN CÁPVÀ DÂY DẪN
a. Chọn theo điều kiện phát nóng
I
cf
 I
lv max
/K
1
K
2
K
3
Trong đó:
- I

cf
là dòng điện cho phép trong điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh là
định mức và cách lắp đặt tiêu chuẩn (trong hào chỉ có một cáp, một pha chỉ có một thanh
cái và thanh cái được đặt đứng).
- k
1
là hệ số xét tới khi nhiệt độ môi trường xung quanh khác nhiệt độ tiêu chuẩn.
- k
2
là hệ số xét tới khi có nhiều cáp đặt sát nhau. Đối với dây dẫn trên không lấy k
2
= 1.
- k
3
là hệ số xét tới chế độ làm việc.
+ Đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn, k
3
= 1.
+ Đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại:
+ Khi cáp, dây dẫn cung cấp điện cho nhiều thiết bị, k
3
= 1.
%
875,0
k
dm
3


b. Chọn cáp và dây dẫn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế.

Chọn cáp và dây dẫn theo quan điểm kinh tế nghĩa là chọn tiết diện F của chúng sao cho chi
phí tính toán hàng năm C là nhỏ nhất.
Như vậy khi chọn cáp và dây dẫn theo điều kiện mật độ dòng kinh tế ta sử dụng công thức:
F
kt
= I
lv max
/ J
kt
Sau đó tra sổ tay tìm loại dây dẫn có tiết diện F gần bằng tiết diện F
kt
đã tính.
Khi giải quyết vấn đề kin h tế trong cung cấp điện ta khôn g chỉ quan tâm tới một bộ phận một vài đường dây
mà phải quan tâm tới toàn bộ hệ thống điện. Vì vậy phương pháp này chỉ được dùng khi thiết kế hệ thống
điện. Đối với xí nghiệp thì chỉ khi nào phụ tải thuộc loại lớn và thời gian sử dụng công suất lớn nhất (T
max
)
có giá trị cao (xí nghiệp liên hợp gang thép, liên hợp hoá chất ) ta mới tính chọn dây dẫn theo điều kiện
mật độ dòng kinh tế.
Loại dây dẫn
Thời gian sử dụng công suất lớn nhất T
max
Dưới 3000 h 3000 5000 h Trên 5000 h
Dây trần bằng đồng 3,00 2,25 1,75
Dây trần bằng nhôm 1,65 1,15 0,9
Cáp cách điện bằng giấy và dây dẫn bọc cao su
- Lõi đồng 3,00 2,5 2,0
- Lõi nhôm 1,6 1,4 1,2
Cáp đồng cách điện cao su 3,5 3,1 2,7
Mật độ dòng điện kinh tế J

kt
(A/mm
2
)
c.Chọn cáp, dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Như đã trình bày, tổn thất điện áp trên cáp và dây dẫn có thể viết:
U = U’ + U”
Trong đó:
- U’ = P.R /
Uđm
là thành phần tổn thất điện áp do điện trở của dây dẫn gây ra.
- U” = Q.R /
Uđm
là thành phần tổn thất điện áp do điện kháng của dây dẫn gây ra.
Ta đã biết điện kháng của dây dẫn ít phụ thuộc vào tiết diện dây dẫn, Thông thường được
tính gần đúng qua giá trị trung bình của x
0
(/km) cho sẵn trong bảng tra.
Mặt khác các tính toán phải thỏa mãn điều kiện chất lượng điện năng là U = [U] thì ta có
thể xác định được thành phần U”.
U’ = [U] - U”
Ta đã biết điện kháng của dây dẫn ít phụ thuộc vào tiết diện dây dẫn, Thông thường được
tính gần đúng qua giá trị trung bình của x
0
(/km) cho sẵn trong bảng tra.
Vì: hoặc:
F
L
.
U

P
U
PR
'U
dmdm


F
1
.
U
L.P
'U
dm
n
1i
ii




d. Kiểm tra thanh góp, cáp theo điều kiện ổn định nhiệt.
Khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua thanh cái và lõi cáp, nhiệt độ của chúng không được
vượt quá nhiệt độ cho phép. Để thoả mãn điều kiện đó tiết diện F của thanh cái và cáp phải
lớn hơn hoặc bằng tiết diện ổn định nhiệt F
ođn
:
F  F
ođn
Với :

gt.odn
tI.F


Nếu tiết diện cần chọn để đảm bảo tổn thất điện áp cho phép được xác định theo công thức
sau:




n
1i
ii
dm
L.P.
U'.U.
1
F
Trong đó:
-  là điện dẫn xuất của dây dẫn, m /.mm
2
, ví dụ : 
Cu
= 54; 
Al
= 32.
- F là thiết diện dây dẫn, mm
2
.
- P

i
là phụ tải tác dụng của đường dây nhánh thứ i, kW.
- L
i
là chiều dài dây dẫn kể từ đầu đường dây đến điểm rẽ nhánh thứ i, km.
- U
đm
là điện áp định mức của mạng, kV.
Trong đó:
- I

là dòng điện ngắn mạch ổn định, kA.
- t
gt
là thời gian giả thiết, s.
-  là hệ số nhiệt.
Với các trị số  trong (bảng 6-9) ứng với trường hợp thanh cái làm việc với các tải là định
mức. Trong thực tế thanh cái và cáp thường làm việc non tải, nên khi tiết diện tiêu chuẩn
nhỏ hơn F
ođn
một chút thì vẫn cho phép chọn tiết diện đó mà không cần nâng lên một cấp.
Vật liệu làm thanh cái và cáp

Nhiệt độ cho phép
lúc ngắn mạch (
0
C )
Thanh cái
Đồng
Nhôm 6 300

Thép 11 200
Thanh cái nối đất trực tiếp 15 400
Với các thiết bị 17 300
Cáp
Đồng  10 kV 7 250
Nhôm  10 kV 12 250
Hệ số

và nhiệt độ cho phép của thanh cái và cáp lúc ngắn mạch
e.Kiểm tra thanh cái theo điều kiện ổn định lực điện động
Thanh cái sau khi được chọn cần phải kiểm tra lại theo điều kiện ổn định động.
Điều kiện kiểm tra: 
tt
 [  ]
Trong đó:
- 
tt
là ứng suất tính toán, khi có dòng ngắn mạch chạy qua thanh cái, kG/cm
2
.
- [  ] là ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh cái, kG/cm
2
.
Ứng suất cho phép của các vật liệu có thể lấy như sau:
- Đồng = 1400 kG/cm
2
- Nhôm = (700900) kG/cm
2
- Thép =1600 kG/cm
2

Trình tự tính 
tt
như sau:
Trước hết ta tính mô men tác dụng lên thanh cái M do dòng điện ngắn mạch gây ra:
- Khi thanh cái có 2 nhịp: M= F
(3
).L / 8 (kG.cm)
- Khi thanh cái có 3 nhịp: M= F
(3
).L / 10 (kG.cm)
Trong đó:
- F
(3)
là lực điện động do dòng điện ngắn mạch gây ra, kG:
- Thanh cái có tiết diện chữ nhật:
W = b
2
.h / 6
+ b là kích thước theo phương lực tác dụng
+ h là kích thước vuông góc phương lực tác dụng
a- Thanh cái đặt nằm;
b- Thanhcái đặt đứng
+ L là khoảng cách giữa hai sứ (chiều dài một nhịp), cm.
+ a là khoảng cách giữa hai pha, cm.
+ i
xk
là dòng ngắn mạch xung kích, kA.
22
xk
)3(

10.
a
L
.i.76,1F


Tính mô men phản kháng W của thanh cái trong từng trường hợp sau:
d
- Thanh cái có tiết diện tròn:
W = .d
3
/ 32  0,1 d
3
+ d là đường kính tiết diện thanh cái
a) b)
h
b
b
h
 Tính ứng suất tính toán theo công thức:

tt
= M / W (kG/cm
2
)
Nếu điều kiện kiểm tra 
tt
 [] không được thoả mãn, thì ta phải giảm ứng suất tính toán
bằng các biện pháp sau:
- Tăng khoảng cách a giữa các pha.

- Giảm khoảng cách L giữa hai sứ liên tiếp trên cùng một pha.
- Nếu thanh cái đang bố trí thẳng đứng thì bố trí lại thành nằm ngang.
Trường hợp thanh cái ghép, thì ngoài tác dụng của lực giữa các pha còn có lực giữa các
thanh trong cùng một pha. Khi đó để tăng độ cứng cho các thanh của một pha cứ cách
(3050) mm người ta lại ghép thêm một miếng đệm cao su đặc biệt.