Bài giảng Khí cụ điện (Phần II): Chương 5 - TS. Nguyễn Văn Ánh

KHÍ CỤ ĐIỆN
TS.NGUYỄN VĂN ÁNH
BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ, VIỆN ĐIỆN
C3 - 106, TEL. 3869 2511
EMAIL:


PHẦN II
KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP


Chương 5: Thiết bị bảo vệ
• 5.1 Khái niệm chung
• 5.2 Đặc tính bảo vệ thiết bị
• 5.3 Cầu dao
• 5.4 Cầu chì
• 5.5 Áp tô mát
• 5.6 Tính chọn thiết bị bảo vệ


5.1 Khái niệm chung


Khi thiết kế mạng điện, các kỹ sư cần phải đảm bảo tất
cả các thiết bị điện hoạt động trong mạng điện đều
được bảo vệ khỏi sự cố như quá tải hoặc ngắn mạch.



Hệ
thống

máy cắt hạ
áp, bảo vệ
điện cho một
tòa nhà ở một
sân bay ở
Wasington,
Mỹ




Việc thiết kế hệ thống bảo vệ và các thiết bị tự động
bảo vệ sử dụng trong mạch điện phải đáp ứng các
tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế.

Bảo vệ mạch điện
khỏi

Cách ly

Điều khiển

Dòng điện quá tải

Có chỉ thị cách ly
băng cơ khí

Đóng cắt được

Dòng điện ngắn

mạch

Tạo ra khoảng cách
cách ly nhìn thấy
được

Có chức năng đóng
cắt khẩn cấp
Đóng cắt để bảo
dưỡng cơ khí


5.2 Đặc tính bảo vệ thiết bị
Khi sự cố điện xảy ra, dòng điện chảy qua thiết bị
điện thường lớn hơn giá trị định mức. Tùy thuộc
vào độ lớn dòng điện, mà thời gian làm việc cho
phép đối với thiết bị là ngắn hay dài.



t(s)
2

Đặc tính thiết bị bảo vệ lý tưởng

3 Đặc tính thiết bị bảo vệ thực tế

ta

1 Đặc tính thiết bị cần bảo vệ

I (A)
Ia


5.3 Cầu Dao


Là KCĐ dùng để đóng cắt bằng tay, không thường
xuyên mạch điện một chiều hoặc xoay chiều đến
điện áp 660V
Vật liệu cách điện

Tiếp điểm
Má dao

Giá đỡ




Cầu dao cách ly (isolator hay disconnector):dùng
để đóng cắt dòng điện không tải, mục đích của nó
là tạo ra khoảng cách cách ly an toàn dễ nhìn thấy
cho người sử dụng

Cầu dao cách ly

Ký hiệu trong sơ
đồ thiết kế điện



Cầu dao cắt tải (load breaking switch):dùng để
đóng hoặc cắt dòng điện tải ở chế độ thông thường
không có sự cố và nó không có chức năng bảo vệ
mạch

Cầu dao cắt tải

Ký hiệu trong sơ
đồ thiết kế điện


•

Để vừa đóng cắt và vừa bảo vệ mạch điện khi có sự
cố xảy ra trong mạch, người ta có thể kết hợp cầu
dao đi kèm với cầu chì


5.4 Cầu Chì (Fuse)


là một thiết bị bảo vệ, nó tự động cắt mạch điện
khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch.
Tiếp điểm

Dây chảy

Vỏ cách điện

Cầu chì

Ký hiệu trong sơ
đồ thiết kế điện




Thiết kế cầu chì công suất lớn có buồng dập hồ
quang
Tiếp điểm
Chỉ thị
Nắp
Dây chảy
Ceramic
Mối hàn
Cát Silica
Dây chỉ thị
Nắp
Tiếp điểm


Dây chảy và đặc tính bảo vệ


Dây chảy là bộ phận quan trọng nhất, việc thiết kế
dây chảy sẽ ảnh hưởng mang tính quyết định đến

đặc tính bảo vệ tải của thiết bị này
Vùng giới hạn

Do nhiệt nóng chảy của dây chảy lớn (đồng: 10800C
và bạc 9600C), nên thiết kế này chỉ cắt được dòng
ngắn mạch.


Tiếp điểm
Chỉ thị
Nắp
Dây chảy
Ceramic
Mối hàn
Cát Silica

Hiệu ứng M, cắt dòng
quá tải

Dây chỉ thị
Nắp
Tiếp điểm

Mối hàn

•

Dây chảy phản
ứng khác nhau với
từng trường hợp

quá tải và ngắn
mạch

Dây chảy mới
Vùng giới hạn
Dây chảy với
sự cố quá tải

Dây chảy với
sự cố ngắn mạch


Đặc tính bảo vệ của cầu chì
t(s)

Đặc tính lý thuyết của cầu chì
Đặc tính thực tế của cầu chì

ta

Đặc tính bảo vệ tải

A

B

I (A)
Iđm Ia I tđ


Tải chỉ được bảo vệ ở vùng B với dòng quá tải lớn
hoặc ngắn mạch. Trong khi đó, mặc dù có quá tải
xảy ra ở vùng A, nhưng cầu chì không bảo vệ
được tải.


Theo tiêu chuẩn IEC 60269 quy định về đặc tính
của cầu chì thông qua ký hiệu gồm hai chữ số:
 Nếu chữ số đầu tiên là ‘a’, thì cầu chì chỉ bảo vệ
ngắn mạch; Nếu chữ số đầu tiên là ‘g’, thì cầu chì
bảo vệ cả quá tải lẫn ngắn mạch
 Chữ số thứ 2 thể hiện đặc điểm của tải, ví dụ M:
Động cơ hay G: bảo vệ đường dây cáp



5.5 Áp tô mát (Circuit breaker)


là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện tự động hoặc
bằng tay trong trường hợp sự cố cũng như bình
thường
Các chức năng
Cách ly
Điều khiển

Điều kiện nếu có

Hoạt động
Khóa khẩn cấp

Cuận dây đóng cắt từ xa

Tháo ra để bảo dưỡng cơ khí
Bảo vệ

Quá tải
Ngắn mạch
Hở mạch
Điện áp thấp

Điều khiển từ xa
Chỉ thị và đo lường

Rơ le dòng dò
Cuận dây điện áp thấp
Có thể thêm
Có thể thêm áp tô mát điện tử


•

Sơ đồ cấu tạo
•

Tiếp điểm đầu nối vào ra

•

Phần tử đóng cắt mạch

•

Hệ thống khóa

•

Các phần tử tác động


Đặc tính làm việc

Phần tử tác
động nhiệt
Phần tử tác
động từ

•
•

Bảo vệ quá tải: Được thực hiện bởi phần tử tác
động nhiệt (Ir)
Bảo vệ ngắn mạch: Được thực hiện bởi phần tử tác
động từ (Im)


•

Đặc tính bảo vệ của áp tô mát:gồm hai vùng, bảo
vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch

t(s)
Vùng bảo vệ quá tải

Vùng bảo vệ ngắn mạch
Ir

•

Im

I(A)

khi tính chọn áp tô mát để bảo vệ thiết bị điện, hai
yếu tố quan trọng nhất đó là dòng tác động quá tải
(Ir), và dòng tác động ngắn mạch (Im)


•

Đặc tính bảo vệ của áp tô mát có thể điều chỉnh
được


5.6 Tính toán và lựa chọn áp tô mát


5.6 Tính toán và lựa chọn áp tô mát


5.6 Tính toán và lựa chọn áp tô mát

Inm =

Ikđ =