Điện tử cơ bản - Chương 11: Bảo vệ thanh cái

207 trang vanle 2810

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Điện tử cơ bản - Chương 11: Bảo vệ thanh cái", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

dien_tu_co_ban_chuong_11_bao_ve_thanh_cai.pdf

Nội dung text: Điện tử cơ bản - Chương 11: Bảo vệ thanh cái

260 Chöông 11 BAÛO VEÄ THANH CAÙI Söï coá xaûy ra treân TC raát ít, nhöng khi NM, TC raát nguy hieåm cho HT neân caàn thieát phaûi BV cho TC. Caùc nguyeân nhaân gaây söï coá TC: - Hö caùch ñieän do vaät lieäu giaø coãi - Quaù ñieän aùp - Maùy caét hö do söï coá ngoaøi TC - Thao taùc nhaàm - Söï coá ngaãu nhieân do vaät duïng rôi chaïm TC Ñoái vôùi caùc heä thoáng thanh caùi (HTTC) phaân ñoaïn hay HT nhieàu TC, caàn caùch ly TC söï coá ra khoûi HT caøng nhanh caøng toát. Caùc daïng HTTC thöôøng gaëp: a) b) c) d) e) f) g) Hình 11.1 a) Thanh caùi ñôn; b) Thanh caùi ñôn coù maùy caét phaân ñoaïn c) Heä thoáng hai thanh caùi vôùi MC lieân laïc; d) Heä thoáng hai thanh caùi coù thanh caùi döï phoøng e) Heä thoáng hai thanh caùi coù thanh caùi ñöôøng voøng f) Heä thoáng hai thanh caùi sô ñoà 1 1/2 maùy caét; g) Heä thoáng thanh caùi löôùi
261 Moãi sô ñoà HTTC coù chöùc naêng vaø tính linh hoaït laøm vieäc khaùc nhau, HTBV rôle phaûi thoûa maõn ñöôïc yeâu caàu ñoù. Caùc daïng heä thoáng BVTC nhö sau: a) Thanh caùi ñöôïc BV nhôø caùc phaàn töû noái keát vôùi TC b) Baûo veä chaïm ñaát choáng roø HTTC daïng tuû c) Baûo veä so leäch (toång trôû cao, toång trôû thaáp) d) Baûo veä so saùnh pha e) Baûo veä khoùa coù höôùng. Trong chöông naøy seõ khaûo saùt loaïi a, b, c ñöôïc duøng cho caùc traïm nhoû vaø vöøa, d, e cho caùc traïm raát lôùn. 11.1 BAÛO VEÄ THANH CAÙI BAÈNG CAÙC PHAÀN TÖÛ NOÁI KEÁT THANH CAÙI Caùc phaàn töû noái keát vôùi TC ñöôïc BV baèng phaàn töû quaù doøng ñieän hay khoaûng caùch, noù cuõng BV bao phuû caû thanh goùp. Khi NM treân thanh goùp, söï coá ñöôïc caùch ly baèng caùc BV cuûa caùc phaàn töû lieân keát qua thôøi gian cuûa caáp thöù hai. 11.1.1 Sô ñoà baûo veä doøng ñieän Baûo veä duøng caùc BVDÑ MBA + ñöôøng daây vaø BVDÑ ñaët ôû thanh goùp Baûo veä 1RI 1 1RT nhö hình 11.2. Khi NM treân TC maùy caét doøng ñieän MBA phaân ñoaïn ñöôïc caét tröôùc sau ñoù ñôïi thôøi 2RI 1 2RT Baûo veä 1RI 1 gian treã caùc maùy caéêt nguoàn noái vôùi TC MC ñöôøng daây söï coá ñöôïc caét. BV taïi MC caàn phoái hôïp 2RI 1 vôùi thôøi gian BVÑD noái vôùi TC. BVDÑ cuûa MBA vaø BVÑD thöôøng duøng BV 1R I 2R I doøng caét nhanh vaø coù thôøi gian. BV maùy Hình 11.2 Baûo veä doøng ñieän thanh caùi caét duøng hai rôle doøng RI. Baûo veä maùy caét phoái hôïp vôùi BVÑD I I tMC = tl + ∆t I vôùi tl laø thôøi gian caét nhanh ñöôøng daây. ~ MP Caáp thöù hai cuûa MC döï tröõ cho caáp thöù hai Khoaù ñöôøng daây 1R I II II tMC = tl + ∆t 1 Thôøi gian cuûa BV doøng cöïc ñaïi phaàn töû coù nguoàn phaûi lôùn hôn thôøi gian cuûa MC 2 2R I 3 3R I II I tMBA = tMC + ∆t = tMC + ∆t 2R I 3R I Ñeå thöïc hieän taùc ñoäng nhanh BVDÑ TC phaûi N2 khoùa rôle ñaët taïi caùc nhaùnh coù nguoàn noái vôùi TC; thöïc hieän ñieàu naøy coù theå duøng hai phöông phaùp: duøng rôle doøng cöïc ñaïi hay rôle ÑHCS. Hình 11.3 Baûo veä doøng ñieän thanh caùi coù taùc ñoäng lieân hôïp 1- Nguyeân taéc thöïc hieän khoùa rôle doøng (H.11.3) Caùc phaàn töû nguoàn (MF) coù BV doøng cöïc ñaïi vôùi thôøi gian tG phoái hôïp vôùi BV caét nhanh
262 maùy phaùt (nhö BVSL). Moãi nhaùnh ñöôøng daây coù BVÑD rieâng (2RI, 3RI) vaø tieáp ñieåm cuûa noù duøng khoùa BV thanh goùp 1RI. Khi NM taïi N 2 treân ñöôøng daây BV 2RI môû maùy caét ñöôøng daây 2 vaø cho tín hieäu khoùa caám môû MC1. Khi NM taïi N 1 rôle 2RI khoâng khôûi ñoäng neân khoâng khoùa 1RI vaø thanh goùp söï coá ñöôïc môû vôùi thôøi gian cuûa BV tG. 2- Duøng rôle ÑHCS khoùa baûo veä nhaùnh coù nguoàn noái vôùi thanh caùi (H.11.4) 1R I 1RW 1 2 RG 2R I 2RW ~ ~ 1RT1 1RW 1R I 1RW 1R I 2RT2 a) b) Hình 11.4 Baûo veä doøng ñieän thanh caùi duøng RW khoaù caùc taùc ñoäng Nguyeân taéc thöïc hieän khoùa baèng rôle ñònh höôùng coâng suaát (ÑHCS) khi caùc phaàn töû noái vôùi thanh goùp coù nguoàn cung caáp töø hai phía. Rôle khoùa taùc ñoäng khi höôùng coâng suaát NM ra khoûi thanh goùp. Sô ñoà naøy khaùc vôùi sô ñoà treân laø coù theâm rôle ÑHCS ôû nhaùnh coù nguoàn. Khi NM treân moät nhaùnh coù nguoàn phaàn töû coâng suaát treân nhaùnh ñoù khôûi ñoäng. Khi NM treân TC rôle ÑHCS khoâng taùc ñoäng vaø thanh goùp ñöôïc caét khoûi nguoàn. 11.1.2 Baûo veä thanh caùi duøng baûo veä khoaûng caùch Quan saùt sô ñoà hình 11.5: rôle 2RZ vaø 3RZ duøng ñeå caét MC phaân ñoaïn TC khi coù NM treân TC, BV 1RZ vaø 4RZ seõ caét maùy caét ôû TC hö hoûng. Toång trôû khôûi ñoäng ñöôïc choïn theo toång trôû MBA vaø coù thôøi gian chaäm ñeå phoái hôïp vôùi BV chính MBA vaø MF, MC1 vaø 2 ñöôïc caét baèng BV döï tröõ MF. 1RZ1 Caét MC 3 1RZ 2RZ 3RZ 2RZ1 Caét MC 4RZ 3RZ1 3 4 1 MC 4RZ Caét MC 4 ~ ~ Hình 11.5 Baûo veä khoaûng caùch
263 11.2 BAÛO VEÄ CHOÁNG ROØ, CHAÏM ÑAÁT THANH CAÙI TRONG TUÛ Baûo veä ñöôïc duøng cho caùc HTTC ñöôïc ñaët trong toå BV. 11.2.1 Baûo veä chaïm ñaát thanh caùi ñôn GH J K Khung tuû thanh caùi 64 64 Tín hieäu ñeán taát caû maùy caét + Hình 11.6 Baûo veä chaïm ñaát thanh caùi ñôn IN + I 1 + I 2 Thanh ñaát I+ I noái khung tuû 1 2 I1 + I 2 Khung (thanh ñaát) Maùy tuû phaùt I + I + I N 1 2 64 I1 64 I I 2 1 I2 I2 Ñieän trôû caùch ñieän Ñieän trôû > 10 Ω < 10 Ω khung vôùi ñaát ñieän cöïc noái ñaát a) chaïm ñaát ngoaøi I1 < 0,1I N b) chaïm khung tuû Hình 11.7 Nguyeân taéc laøm vieäc cuûa baûo veä tuû thanh caùi ñôn Baûo veä ñöôïc söû duïng rôle doøng ñieän caét nhanh noái qua BI cuûa ñöôøng daây daãn noái ñaát khung tuû TC nhö hình 11.6. Hình 11.7 giôùi thieäu söï phaân boá doøng ñieän khi coù söï coá beân ngoaøi vaø trong khung tuû TC. Trò soá ñaët cuûa rôle caét nhanh 64: IKñ ≤ 0,3IN (min); IKñ ≤ 0,1IN (max) 11.2.2 Baûo veä choáng chaïm ñaát thanh caùi phaân ñoaïn trong tuû Khi TC coù hai phaân ñoaïn, tuû chia ñoâi coù caùch ñieän, moãi tuû coù daây noái ñaát BI vaø rôle rieâng nhö hình 11.8. Phöông aùn caùch ñieän giöõa caùc tuû TC khaùc coù phöông aùn BV nhö hình 11.9.
264 Caùch ñieän Phaân ñoaïn K Phaân ñoaïn M Khung tuû Khung tuû L K K M thanh caùi J L thanh caùi Caùch ñieän 64 64 64 2 64 96 96 96 96 96 96 96 96 caét K caét J caét L caét K Hình 11.8 Sô ñoà baûo veä tuû thanh caùi ba ngaên Hình 11.9 Sô ñoà baûo veä tuû thanh caùi hai ngaên 11.2.3 Baûo veä choáng chaïm ñaát heä thoáng hai thanh caùi (H.11.10) 11.3 BAÛO VEÄ SO LEÄCH THANH CAÙI 11.3.1 Baûo veä so leäch thanh caùi duøng rôle doøng ñieän Nguyeân lyù so leäch caân baèng doøng hay aùp thöôøng ñöôïc duøng BVTC. Sô ñoà nguyeân lyù BVSL doøng TC coù boán maïch nhö hình 11.11. Vuøng BV ñöôïc giôùi haïn bôûi caùc BI. Doøng ñieän khoâng caân baèng do NM ngoaøi trong sô ñoà treân thöôøng raát lôùn do: - Doøng töø hoùa BI khaùc nhau - Taûi maïch thöù caáp BI khaùc nhau - Möùc ñoä baõo hoøa do thaønh phaàn DC doøng NM khaùc nhau. Nhö ñaõ bieát, thaønh phaàn DC cuûa doøng ñieän NM ngoaøi aûnh höôûng leân doøng khoâng caân baèng trong rôle so leäch doøng nhieàu nhaát. Thôøi gian suy giaûm thaønh phaàn DC ñöôïc ñaùnh giaù baèng haèng soá thôøi gian τ, tuøy thuoäc vaøo loaïi phaàn töû noái keát vôùi TC bò söï coá. Moät vaøi trò soá haèng soá thôøi gian τ tieâu bieåu nhö sau: - Maùy phaùt turbine hai cöïc 0,09 S - Maùy phaùt turbine boán cöïc 0,2 S - Maùy phaùt cöïc loài coù cuoän caûm 0,15 S - Maùy phaùt cöïc loài khoâng coù cuoän caûm 0,3 S - Maùy bieán aùp 0,04S - Ñöôøng daây 0,05 ÷÷÷ 0,03 S.
265 Vaùch caùch ñieän J M G H H Khung tuû thanh caùi g2 J2 L g2 j2 K N 64 64 - + g1 96K j1 96M1 96M2 96L1 96L2 g1 96N GHJ j2 DC thanh caùi g1; j1; j2- tieáp ñieåm phuï cuûa dao caùch ly Hình 11.10 Sô ñoà baûo veä choáng chaïm ñaát heä thoáng hai thanh caùi 87 Hình 11.11 Sô ñoà so leäch doøng Töø caùc soá lieäu treân nhaän thaáy, neáu coù MF noái vôùi TC, thaønh phaàn DC cuûa doøng NM seõ toàn taïi laâu hôn vaø BI seõ baõo hoøa nhieàu hôn. Nhö vaäy, vieäc aùp duïng sô ñoà so leäch doøng ñieän deã daøng hôn ñoái vôùi TC noái keát chæ vôùi caùc ñöôøng daây. Moät soá ñeà nghò khi aùp duïng rôle doøng ñieän cho BV so leäch: - Duøng daây daãn phuï coù tieát dieän lôùn ñeå giaûm taûi BI - Choïn tyû soá BI sao cho bieân ñoä cöïc ñaïi cuûa doøng NM ngoaøi nhoû hôn khoaûng 20 ñònh möùc BI - Choïn doøng khôûi ñoäng rôle ít nhaát baèng hai laàn doøng nhaùnh coù taûi lôùn nhaát - Duøng rôle doøng ñieän coù ñaëc tính phuï thuoäc ñeå phoái hôïp vôùi thôøi gian giaûm daàn cuûa thaønh phaàn DC doøng NM.
266 11.3.2 Duøng BI vôùi loõi khoâng laø saét töø ( BI tuyeán tính ) Ñeå khoâng bò aûnh höôûng hieän töôïng baõo hoøa loõi theùp BI. Khi NM ngoaøi, ngöôøi ta coù theå söû duïng BI vôùi loõi khoâng phaûi saét töø (loõi khoâng khí). Öu ñieåm cuûa BI loaïi naøy laø: - Khoâng bò baõo hoøa - Ñaùp öùng nhanh vaø khoâng bò quaù ñoä - Tin caäy, deã chænh ñònh Hình 11.12 Sô ñoà caân baèng aùp - Khoâng nguy hieåm khi hôû maïch thöù caáp. Tuy nhieân, khuyeát ñieåm cuûa loaïi naøy laø coâng suaát ñaàu ra thöù caáp thaáp bò giôùi haïn (khoaûng 3VA) vaø giaù thaønh raát ñaét . Sô ñoà so leäch duøng BI tuyeán tính thöôøng laø sô ñoà so leäch caân baèng aùp hình 11.12. Khi NM ngoaøi toång doøng baèng khoâng vaø ñieän theá ñöa vaøo rôle baèng khoâng. Khi NM beân trong, hieäu ñieän theá xuaát hieän qua rôle toång trôû vaø laøm rôle taùc ñoäng. Ñoái vôùi sô ñoà naøy toång trôû daây daãn phuï BI khoâng ñaùng keå so vôùi toång trôû rôle (30 ÷ 80 Ω) vaø toång trôû moûi BI tuyeán tính (2 ÷ 20 Ω). Löu yù, sai soá cuûa BI seõ aûnh höôûng ñeán ñieän theá so leäch treân rôle khi coù NM ngoaøi. BI tuyeán tính coù ñoä chính xaùc khoaûng 1%, tröôøng hôïp xaáu nhaát laø taát caû BI cuûa caùc nhaùnh khoâng söï coá sai soá +1% vaø BI nhaùnh bò söï coá sai soá –1%, nhö vaäy sai soá toång ñöa vaøo rôle 2%. Theo tieâu chuaån ñoä nhaïy, rôle ñöôïc chænh ñònh taùc ñoäng vôùi doøng ñieän beân trong nhoû nhaát laø X ampere thì noù khoâng ñöôïc taùc ñoäng khi doøng ñieän NM ngoaøi lôùn nhaát nhoû hôn 25 X ampere. Thöôøng doøng NM ngoaøi tính toaùn lôùn nhaát laø NM ba pha coøn doøng NM trong nhoû nhaát laø doøng chaïm ñaát moät pha qua ñieän trôû trung gian. 11.3.3 Duøng rôle coù toång trôû cao Sô ñoà naøy laø sô ñoà so leäch caân baèng doøng duøng rôle ñieän aùp. Phöông phaùp naøy thöôøng duøng laø noái tieáp vôùi moät cuoän daây rôle ñieän trôû oån ñònh, hieäu quaû vieäc ñaët ñieän trôû noái tieáp vôùi cuoän daây rôle ñöôïc giaûi thích nhö sau. Maùy bieán doøng ñöôïc thay theá baèng BI lyù töôûng, nhaùnh toån thaát töø hoùa song song Zµ, ñieän trôû thöù caáp RBI , daây daãn phuï ñöôïc ñaëc tröng bôûi Rl noái tieáp vôùi RBI (H.11.13). Giaû thieát NM ngoaøi ôû nhaùnh H laøm baõo hoøa loõi theùp BI laøm giaûm toång trôû töø hoùa ZµH, bieán doøng bò baõo hoøa toái ña ZµH tieán tôùi 0 coù nghóa laø bieán doøng H khoâng coù tín hieäu ñaàu ra, tình traïng naøy ñöôïc bieåu thò noái taét toång trôû ZµH, ñieàu naøy khoâng coù nghóa laø ngaén maïch BI, vì sau ZµH coøn coù ñieän trôû cuoän daây RBIH doøng qua nhaùnh G nhoû. Maùy bieán doøng G khoâng bò baõo hoøa cho tín hieäu ñaàu ra lôùn hôn. Doøng ñieän , chaïm phía thöù caáp INM seõ phaân boá qua caùc toång trôû nhaùnh goàm RlH , R BIH vaø nhaùnh rôle. , INM (RIH + RBIH ) Doøng ñieän qua rôle IR = RR + RIH + RBIH , Neáu RR nhoû, IR seõ gaàn baèng INM , ñieàu naøy khoâng chaáp nhaän ñöôïc. Neáu RR lôùn thì IR nhoû. Coâng thöùc treân vieát gaàn ñuùng nhö sau , INM (RIH + RBIH ) IR = RR , hay VR = IR.R R = INM .( RIH + R BIH ) Töø ñaây nhaän thaáy raèng, khi 1BI bò baõo hoøa maïnh luùc NM ngoaøi neáu taêng trò soá RR maéc noái tieáp vôùi cuoän daây rôle hay toång trôû cuûa rôle lôùn thì doøng ñieän khoâng caân baèng IR giaûm nhoû ñi nghóa laø ñoä nhaïy rôle so leäch taêng cao. Ñoâi khi moät ñieän trôû khoâng tuyeán tính gheùp song vôùi rôle ñeå haïn cheá ñieän aùp.
267 G H R BIG RIG RIH RBI H I’ NM R I BI H R Z INM ZµG µH RL a) Sô ñoà noái daây thöù caáp BI Hình 11.13 Sô ñoà thay theá maïch thöù caáp Sô ñoà BV TC duøng rôle toång trôû cao, thöïc teá ñöôïc aùp duïng nhieàu cho caùc HTTC coù soá löôïng nhaùnh noái vôùi TC nhieàu. Nhöõng yeâu caàu cô baûn khi söû duïng sô ñoà naøy laø: - Tyû soá BI cuûa taát caû caùc nhaùnh gioáng nhau - Ñieän trôû cuoän daây thöù caáp BI thaáp - Ñieän theá thöù caáp BI ra ñuû lôùn - Taûi daây daãn phuï nhoû. 11.3.4 Baûo veä so leäch TC duøng rôle coù haõm (toång trôû thaáp) Ñeå khaéc phuïc doøng ñieän khoâng caân baèng lôùn cuûa BV so leäch TC duøng rôle doøng ñieän, ngöôøi ta cuõng coù theå duøng rôle so leäch coù haõm. Loaïi rôle naøy cung caáp moät ñaïi löôïng haõm thích hôïp ñeå khoáng cheá doøng khoâng caân baèng do BI baõo hoøa maïch khi NM ngoaøi coù doøng NM lôùn. Moät phöông aùn laø duøng rôle coù nhieàu cuoän haõm. Rôle naøy coù nhieàu nhoùm phaàn töû haõm (H) vaø moät phaàn töû laøm vieäc (LV) (H.11.14). Cuoän haõm khoâng coù höôùng, nghóa laø doøng ñieän vaøo cuoän haõm cuõng taùc ñoäng haõm Ih = k( I1 + I2 + L + In ) Cuoän laøm vieäc nhaän doøng toång vectô caùc doøng ñieän caùc nhaùnh Ilv = I&1 + I&2 + L + I&n Ñeå thay theá ñoä doác ñaëc tính haõm, ngöôøi ta duøng maùy bieán aùp töï ngaãu (H.11.14) H H H H H H LV Hình 11.14 Rôle so leäch nhieàu cuoän haõm Moät phöông aùn khaùc cuûa rôle so leäch coù haõm laø duøng caàu chænh löu nöûa soùng ñeå taïo thaønh phaàn haõm tyû leä vôùi toång soá hoïc doøng caùc nhaùnh BI, trong khi ñoù thaønh phaàn laøm vieäc laø toång vectô doøng ñieän. Sô ñoà nguyeân lyù, laøm vieäc cuûa rôle naøy cho ôû hình 11.15, hình 11.15a giôùi thieäu sô ñoà nguyeân lyù, hình 11.15b giôùi thieäu phaân boá.
268 Doøng vaø daïng trong caùc cuoän haõm vaø laøm vieäc khi NM ngoaøi vaø hình 11.5c cho tröôøng hôïp NM beân trong. Doøng trong cuoän laøm vieäc A Doøng trong cuoän haõm B Doøng trong cuoän haõm C b) Khi ngaén maïch beân ngoaøi Doøng trong cuoän laøm vieäc A Doøng tron g cuoän haõm B Doøng trong cuoän haõm C c) Khi ngaén maïch beân trong Hình 11.15 11.3.5 Caùc sô ñoà baûo veä so leäch - Sô ñoà coù theå chæ duøng moät rôle noái töø caùc ñaàu song song taát caû caùc maùy bieán doøng duøng ñeå BV chaïm ñaát TC (H.11.16). - Sô ñoà hình 11.17 cho sô ñoà BV choáng NM nhieàu pha TC. - Caùc sô ñoà khaùc. 87 A B C D 87A 87B 87C Hình 11.16 Sô ñoà baûo veä so leäch Hình 11.17 Sô ñoà baûo veä so leäch thanh choáng chaïm ñaát caùi choáng ngaén maïch nhieàu pha
269 1,66 I 300/1 500/1 87 I 1,25 I IÑ = I N / 0,64 b) Pha chaïm nhau 87 87 87 87 IÑ- Trò soá ñaët; I N - Doøng ñieän chaïm ñaát I = I / 0,41 I = I / 0,25 I = I / 0,66 a) Sô ñoà ñaát daây Ñ N Ñ N Ñ N c) Pha - pha B B C 87 IÑ = I N 87 IÑ = I N / 1,66 87 IÑ = I N / 1,25 d) Chaïm ñaát Hình 11.18 Sô ñoà duøng 1 rôle tyû soá BI khaùc nhau, choáng NM nhieàu pha 87 IÑ = I N /2,6 b) Pha chaïm nhau 87 87 IÑ = I N 87 IÑ = I N /2 a) Sô ñoà noái daây: phía thöù pha C laáy ôû ñieåm giöõa c) Pha chaïm ñaát I = I 87 IÑ = I N /2 87 Ñ N 87 IÑ = I N /3 d) Pha - pha Hình 11.19 Sô ñoà duøng moät rôle, tyû soá BI gioáng nhau choáng NM nhieàu pha vaø moät pha Baèng caùch duøng nhöõng BI coù nhöõng tyû soá bieán ñoåi khaùc nhau: ví duï 300/1, 400/1 vaø 500/1 trong moãi nhoùm ba pha, noái song song vaø noái keát giöõa caùc nhoùm bôûi chæ hai TC daây daãn. Sô ñoà naøy ñaùp öùng ñöôïc taát caû caùc daïng NM; trò soá ñaët chaïm ñaát thì nhoû chaïm pha thì cao hôn nhö hình 11.18, do ñoù sô ñoà naøy thích hôïp cho HT trung tính noái ñaát qua ñieän trôû vaø giaûm phí toån cuûa TC daây daãn phuï, rôle so vôùi sô ñoà hình 11.1. Moät sô ñoà khaùc vôùi sô ñoà treân laø duøng caùc BI laø coù caùc tyû soá bieán ñoåi gioáng nhau vaø coù caùch noái nhö hình 11.19.
270 Sô ñoà naøy cho taàm trò soá ñaët gaàn hôn so vôùi sô ñoà tröôùc, thöôøng ñöôïc duøng ñeå BV chaïm ñaát vaø chaïm hai pha cuûa HT trung tính noái ñaát (trong HT trung tính noái ñaát doøng chaïm moät pha vaø doøng chaïm nhieàu pha cuøng caáp ñoä). 11.3.6 Nhöõng yeâu caàu thöïc teá cuûa baûo veä thanh caùi Sô ñoà BVSL thanh caùi caàn thoûa maõn ñeán caùc yeáu toá sau: - Phaân bieät vuøng taùc ñoäng (tính choïn loïc) - Kieåm tra tính laøm vieäc tin caäy - Kieåm tra maïch daây nhò thöù BI. 1- Phaân bieät vuøng taùc ñoäng Moät HTTC goàm coù hai hay nhieàu TC khaùc nhau, khi coù söï coá treân TC naøo, HTBV rôle phaûi caét taát caû caùc maùy caét noái tôùi TC ñoù. Coù theå deã hieåu caùch BV so leäch HTTC coù nhieàu TC baèng caùc sô ñoà nguyeân lyù hình 11.20, hình 11.21, hình 11.22. Maïch thöù caáp cuûa taát caû BI cuûa moät TC noái song song vaø noái vôùi TC daây daãn phuï, töø ñoù ñöa vaøo rôle BV cho TC ñoù, khi nhaùnh naøo ñöôïc noái vôùi TC naøo thì BI cuûa noù seõ ñöôïc noái vôùi TC daây daãn phuï cuûa TC ñoù baèng tieáp ñieåm phuï cuûa dao caùch ly. Ñeå ñaûm baûo taát caû caùc ñieåm treân TC naèm trong vuøng BV ñöôïc giôùi haïn bôûi caùc BI. Hình 11.20 Vuøng baûo veä heä thoáng thanh caùi 2- Kieåm tra tính laøm vieäc tin caäy Laøm vieäc nhaàm cuûa HTBVTC seõ gaây thieät haïi lôùn neân hoaït ñoäng cuûa sô ñoà BV phaûi luoân ñöôïc kieåm tra. HT kieåm tra phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu sau:
271 m m M M1 c1 1 2 2 a a1 b1 b e c c1 d 1 e 1 d2 R Thanh caùi c1 a1 b1 e1 daây daãn R M1 M2 Kieåm tra R M2 M1 K Hình 11.21 Baûo veä so leäch heä thoáng hai thanh caùi coù MC phaân ñoaïn R + M1E M2 3 M M M2 R AB C D 1 R1 1 M2 2 c1 C2 R M b1 c1 M R 1 1 a1 m d1 r 2 2 m m m r m1 r r m2 m m r r m r r r1 f1 r2 a1 b1 c1 d1 Caét A Caét B Caét E Caét C Caét D 3 a) Maïch noái BI vaø rôle b) Maïch ñieàu khieån Hình 11.22 Baûo veä so leäch thanh caùi - HT kieåm tra ñöôïc thöïc hieän baèng rôle khaùc vôùi rôle chính (rôle K hình 11.21) vaø rôle soá 3 (H.11.22) - Noù phaûi taùc ñoäng vôùi taát caû caùc loaïi söï coá - Taùc ñoäng nhanh nhö BV chính - Nguoàn cung caáp cho rôle kieåm tra phaûi khaùc vôùi nguoàn cung caáp cho BV chính (H.11.21, H.11.22) - Noù cho taùc ñoäng khi chaïm trong vuøng BV vaø khoâng taùc ñoäng khi coù NM ngoaøi.
272 Ñeå thöïc hieän yeâu caàu treân coù theå duøng caùc caùch: - Duøng hai rôle so leäch noái tieáp Hai boä BI gioáng nhau, neáu duøng rôle toång trôû cao hai rôle coù theå noái song song vôùi TC daây daãn phuï trò soá ñaët gioáng nhau. - Duøng hai boä BI vaø rôle rieâng bieät Tieáp ñieåm cuûa rôle kieåm tra ñöôïc noái tieáp vôùi tieáp ñieåm rôle chính. Kieåm tra khi NM nhieàu pha beân trong vaø chaïm ñaát moät pha beân ngoaøi. Khi coù ba rôle so leäch moãi rôle treân K: tieáp ñieåm rôle kieåm tra moät pha, hai trong ba rôle seõ taùc ñoäng khi chaïm pha. Baèng caùch noái tieáp ñieåm rôle song song noái tieáp seõ kieåm tra ñöôïc hình 11.23. Kieåm tra chaïm ñaát baèng rôle ñieän aùp thöù töï khoâng. Hình 11.23 Ñieän aùp thöù töï khoâng ñöôïc laáy töø MBA noái Y/ ∆ hôû cuûa TC. Kieåm tra chaïm ñaát baèng doøng thöù töï khoâng. Kieåm tra daây daãn phuï thöù caáp BI. Khi daây daãn maïch thöù caáp BI bò ñöùt hay chaïm seõ taïo ra doøng khoâng caân baèng chaïy vaøo rôle so leäch coù theå rôle hieåu nhaàm ñöa tín hieäu ñi caét caùc MC, ñoái vôùi BVTC xaùc suaát xaûy ra hö hoûng maïch thöù caáp lôùn neân HTBVTC caàn coù boä phaän phaùt hieän hö hoûng maïch thöù caáp BI. Moät trong nhöõng maïch ñôn giaûn phaùt hieän ñöùt maïch thöù caáp laø duøng rôle ñaët noái tieáp hay song song vôùi maïch ñieàu khieån BVTC (H.11.24, H.11.25). Tôùi B I Tôùi B I Thanh caùi A daây daãn B phuï kieåm tra C N K R R R a b c K 87 Thôøi gian treã Phaùt hieän Hình 11.24 Sô ñoà phaùt hieän Hình 11.25 Sô ñoà duøng rôle phaùt hieän ñöùt maïch BI duøng rôle noái tieáp ñöùt maïch thöù caáp BI cuûa rôle song song 11.3.7 Tìm hieåu vaøi sô ñoà baûo veä thanh caùi tieâu bieåu Hình 11.26 vaø hình 11.27 giôùi thieäu sô ñoà so leäch doøng tuaàn hoaøn toång trôû cao tieâu bieåu ñeå BVHT hai TC. Trong sô ñoà coù ba vuøng BV rieâng bieät. Moãi maïch noái vôùi moät boä caùc BI ba pha taïo thaønh vuøng BV M1 hay M2 hay tôùi TC döï tröõ vuøng R phuï thuoäc vaøo caùch ñaáu maïch sô caáp vaø dao
ñònh vaø song song vôùi ñieän trôû khoâng tuyeán tí tuyeán khoâng trôû ñieän vôùi song song vaø ñònh gheùp TC, ba rôle 87 duøng ñeå choáng NM nhieàu pha nhieàu NM choáng ñeå duøng 87 rôle ba TC, gheùp caáp cung ñöôïc BI Caùc ñaát. noái ñöôøng qua chung phuï daãn TCdaây banaøy,caùchboä Vôùi ly. caùch ñöôïc noái tôùi boä TCñöôïc daây daãn TC phuï vaø kieåm c R 1 c2 c2 I D b b1 1 1 2 M a F 1 M Hình 11.26 Hình E Baûo veä so leäch thanh caùi thanh leäch veä so Baûo tra. b1 b1 ñö daãnphuï daây tínhtrung TC thaønh, hình ñöôïc nh metrosil. Hai boä BI trong moãi nhaùnh rieâng bi rieâng nhaùnh moãi trong BI boä Hai metrosil. nh c2 c2 c maùy vaø ñoaïn phaân caét maùy cuûa phía moãi ôû vaø chaïm ñaát. Rôle ñöôïc noái vôùi ñieän trôû ph trôû ñieän noáivôùi ñöôïc Rôle ñaát. chaïm vaø p A ù Thanh goùp daây o n ã g B 2 a h M d daãn phuï M1 C A ï n B C Tha daây phu A Thanh goùp daây B C daãn phuï R N A Thanh goùp B kieåm tra C N 95 CHX-2 Rôle baûo veä M1 95 CHX-3 Rôle baûo veä M2 Rôle baûo 95 CHX-4 veä R Ñieän trôû oån ñònh 77 v v v 88 CHCH Rôle toång trôû cao noái ôïc 7 7 7 H H H uï oån uï 8 8 8 C C C 273 eät aét
274 + M1 M2 R - 87M1 -1 87CH-1 96D1 CSS-M1 87M2- 1 96D2 a1 CSS-M2 87R-1 96E c1 CSS-R 96F1 96F2 b1 96G c1 96H1 96H2 80T 87CH-1 87M1-2 30M1 87M2-2 30M2 87R-2 30R 95M1-1 95M1X 9521-1 95M2X 95R-1 95RX 95CH-1 95CHX 30M1-1 74 30M2 1 74-1 30R-1 74-2 95M1X-1 95M2X-1 95RX-1 95CHX-1 IN OUT L1 L2 CSS-M1 L1 L2 CSS-M2 L1 L2 CSS-MR 80 Hình 11.27 Sô ñoà maïch ñieàu khieån Caùc kyù hieäu ñöôïc duøng trong sô ñoà hình 11.26 vaø hình 11.27: M1, M2 - TC chính 1 vaø 2; 87CH - rôle kieåm tra tính laøm vieäc tin caäy a1; b 1; c 1; c 2 - tieáp ñieåm phuï cuûa dao caùch ly a 1; b 1; c 1; c 2; Css - khoùa ñieàu khieån 87M1, 87M2, 87R - rôle so leäch baûo veä TC M1, M2, R; L - ñeøn baùo 95 - rôle kieåm tra maïch daây daãn thöù caáp BI; R - TC döï tröõ 30 - rôle trung gian, chæ thò vuøng taùc ñoäng; 96 - rôle caét maùy caét 74 - rôle baùo; 80 - rôle kieåm tra ñöùt maïch thöù caáp dc.
275 Maïch ñieàu khieån MC hình 11.27 goàm caùc tieáp ñieåm rôle phaân bieät vuøng BV vaø rôle kieåm tra gheùp noái tieáp. Tieáp ñieåm phaân bieät vuøng BV ñaët phía traùi cuûa rôle caét vaø tieáp ñieåm kieåm tra coù ñieän trôû noái song song ñaët phía cöïc cuûa nguoàn ñieàu khieån DC. J G H 50 50 50 50 50 50 A B C N 87 87 87 + _ 87-1 622 87-2 96J 2-1 50A 96G 50B 96H Hình 11.28 Sô ñoà duøng rôle doøng ñieän ñaët ôû maïch thöù caáp BI Khi ñöùt maïch thöù caáp cuûa BI taïo doøng ñieän khoâng caân baèng chaïy HT so leäch, doøng naøy baèng doøng taûi cuûa maïch sô caáp. Tröôøng hôïp naøy ñöôïc phaùt hieän baèng rôle baùo ñoäng nhaïy noái vôùi TC daây daãn phuï cuûa moãi vuøng. Rôle phaùt hieän söï coá maïch thöù caáp 95 ñöôïc noái vôùi rôle BV. Rôle naøy laøm vieäc coù thôøi gian sau ba giaây cung caáp tín hieäu baùo ñoäng vaø caùch ly phaàn söï coá ra baèng caùch noái taét TC daây daãn phuï. Moät sô ñoà khaùc ñöôïc duøng boû qua caùc tieáp ñieåm phuï trong maïch BI. Trong sô ñoà naøy duøng tính chaát kieåm tra NM moät pha vaø nhieàu pha cuûa rôle doøng tuaàn hoaøn baèng caùch duøng rôle quaù doøng coù trò soá ñaët cao trong taát caû caùc maïch thöù caáp. Khi rôle doøng tuaàn hoaøn taùc ñoäng, maùy caét phaân ñoaïn bò caét vaø boä phaän thôøi gian baét ñaàu laøm vieäc nhö hình 11.28, tieáp ñieåm rôle thôøi gian kieåm tra maïch caét cuûa caùc rôle doøng, baèng caùch naøy rôle quaù doøng laøm vieäc moät caùch phaân bieät bôûi vì tieáp ñieåm thôøi gian khoâng cho caét tôùi khi maùy caét TC ñaõ hôû vaø rôle quaù doøng cuûa TC khoâng bò söï coá ñaõ trôû veà vò trí ban ñaàu.
276 11.4 SÔ ÑOÀ BAÛO VEÄ THANH CAÙI TIEÂU BIEÅU 1- Baûo veä thanh caùi baèng rôle doøng ñieän (H.11.29) Maïch naøy aùp duïng cho maïng phaân phoái, caùc TC khoâng quan troïng. 51/ 50N 87 87 BB 50/ 50/ SV 50N 51N 52 52 51G Baùo 52 52 52 ñoäng 52 52 52 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50/ 50N 51N 50N 51N 50N 51N 51 51N 51 51N 51 51N ~ Taûi ~ Hình 11.29 Hình 11.30 2- Baûo veä so leäch toång trôû thanh caùi ñôn (H.11.30) 3- Baûo veä heä thoáng thanh caùi vôùi maùy caét phaân ñoaïn (H.11.31) B1 B2 52 87B1 52 52 52 52 87B2 Hình 11.31
277 4- Sô ñoà baûo veä thanh caùi sô ñoà 1 1/2 (H.11.32) 87B 27S 27G 500kV B B 87 50 79 25 50 79 25 50 50 51 51N 87 A 27S 87B 27G A Baûo veä maùy phaùt vaø maùy bieán aùp Hình 11.32 Caâu hoûi chöông 11 1-Trình baøy caùc heä thoáng thanh caùi khaùc nhau. 2-Caùc nguyeân taéc naøo thöôøng duøng ñeå baûo veä thanh caùi. 3-Caùc yeáu coá caàn löu yù khi baûo veä thanh caùi. 4-Trình baøy caùc sô ñoà khoái baûo veä vôùi caùc heä thong thanh caùi khaùc nhau. Websides tham khaûo www.abb.com www.areva-td.com www .GEindustrial.com/pm www.gemultillin.com www.schneider-electric.com www.tde.alstom.com
278 Chöông 12 BAÛO VEÄ HEÄ THOÁNG ÑIEÄN COÂNG NGHIEÄP Hieän nay, quaù trình cung caáp ñieän trong coâng nghieäp vaø caùc nhaø maùy ñaõ trôû neân môû roäng vaø phöùc taïp hôn, yeâu caàu ñoä tin caäy ngaøy caøng cao hôn, ñieàu naøy laøm cho vieäc BV vaø ñieàu khieån trong HTÑ coâng nghieäp (HTÑCN) khoù khaên hôn. Chuùng ta coù theå söû duïng caùc kyõ thuaät BV duøng cho caùc HTÑ cao aùp, hoaëc caâáp ñieän aùp thaáp hôn ñeå aùp duïng BV cho heä thoáng naøy. Tuy nhieân, trong HTÑCN coù nhieàu vaán ñeà ñaëc bieät caàn söï quan taâm rieâng vaø phaùt trieån caùc giaûi phaùp rieâng. 12.1 PHAÂN LOAÏI CAÙC BAÛO VEÄ Trong vieäc cung caáp ñieän, heä thoáng coâng nghieäp tieâu bieåu seõ ñöôïc BV baèng caùc MC (CB) keát hôïp vôùi caùc rôle choáng chaïm ñaát hoaëc quaù doøng vaø caùc CC, coù khaû naêng choïn loïc vaø caùch ly phaàn töû söï coá cuûa heä thoáng. 12.1.1 Caàu chì Baûo veä maïch ñieän vaø caùc thieát bò ñieän trong maïng phaân phoái coâng nghieäp ñôn giaûn nhaát laø duøng caàu chì (CC). Thoâng duïng nhaát laø caùc CC duøng trong gia duïng. CC coù caùc ñònh möùc doøng ñieän khaùc nhau töông öùng vôùi doøng ñieän laøm vieäc lieân tuïc cho pheùp. Caùc CC naøy ñöôïc maéc noái tieáp vôùi taûi tieâu thuï vaø mang doøng ñieän taûi. Neáu doøng ñieän taûi qua CC vöôït ñònh möùc CC hay coù chaïm trong ñöôøng daây daãn hoaëc vaät duøng ñieän thì CC seõ noùng chaûy ñöùt vaø caùch ly phaàn töû bò chaïm khoûi maïch ñieän. Caàu chì laø phaàn BVQDÑ vaø CC bò noùng chaûy do nhieät khi coù quaù doøng ñieän qua noù. Ñoái vôùi CC laøm vieäc ôû maïng löôùi lôùn hôn 600 V, CC coøn ñöôïc goïi laø CC coâng suaát. Theo tieâu chuaån, ngöôøi ta phaân bieät CC cho maïng ñieän theá cao töø 2 kV ñeán 20 kV thaønh hai loaïi: CC töï rôi (FCO) vaø CC coâng suaát. 1- Caàu chì töï rôi maïng phaân phoái Caàu chì töï rôi ñöôïc thieát keá cho maïng phaân phoái coù ñieän theá döôùi 35 kV thöôøng ñöôïc gaén treân truï ñöôøng daây treân khoâng. CC coâng suaát cuõng ñöôïc thieát keá cho truyeàn taûi, trong nhaø, traïm, nhaø maùy. Caû hai CC naøy coù theå thay theá toaøn boä hay töøng phaàn daây chì sau khi daây chì ñöùt. Daây chì ñöôïc cheá taïo töø thieác, baïc hay hôïp kim ñeå cho ra ñaëc tính chaûy thôøi gian. FCO tieâu bieåu duøng cho traïm hay truï ñöôïc cho ôû hình 12.1. Daây chì ñöôïc chöùa trong oáng daøi ñöôïc goïi laø boä giöõ daây chì vaø ñöôïc laøm baèng vaät lieäu caùch ñieän, oáng giöõ ñöôïc thieát keá coù theå thaùo rôøi deã daøng.
279 Ñaàu noái daây ñieän Ñaàu noái daây ñieän Giaù gaén Ñeá Caùch ñieän OÁng saét giöõ chì Caùch ñieän OÁng giöõ daây chì Ñaàu noái daây ñieän Ñaàu noái daây ñieän a) b) Hình 12.1 FCO cho traïm (a) vaø ñaàu truï (b) FCO coù theå laøm vieäc nhö CC baûo veä vaø nhö moät dao caùch ly thao taùc ñöôïc, cho pheùp ngöôøi vaän haønh môû maïch baèng tay. Khi caét doøng ñieän taûi lôùn, FCO ñöôïc cheá taïo boä phaän cô ñaëc bieät ñeå phaân taùn hoà quang taïo ra luùc ngaét maïch. FCO ôû hình 12.1 coù daïng hôû. Nhieàu daïng FCO ñöôïc thieát keá oáng giöõ daây chì töï rôi khi daây chì noùng chaûy ngaét maïch ñieàu naøy raát tieän lôïi quan saùt vò trí, traïng thaùi cuûa CC vaø baûo ñaûm an toaøn cho ngöôøi vaän haønh vaø söûa chöõa. Daây chì thay theá ñöôïc ñaët trong oáng giöõ daây chì. Moät daïng oáng giöõ daây chì tieâu bieåu ñöôïc veõ ôû hình 12.2. Daây chì chaûy ñöôïc thaùo ra ôû ñaàu oáng giöõ. Daây chì môùi ñöôïc ñöa vaøo oáng giöõ thoâng qua oáng phuï, loø xo, daây meàm ñeå ñaûm baûo chaéc phaàn cô vaø tieáp xuùc toát phaàn ñieän. oáng giöõ daây chì daây noái loø xo daây chì oáng che Hình 12.2 OÁng giöõ daây chì 2- Caùc loaïi daây chì Caàu chì ñöôïc thieát keá cho nhieàu aùp duïng khaùc nhau vôùi caùc ñaëc tính laøm vieäc khaùc nhau ñaùp öùng cho yeâu caàu bình thöôøng cuõng nhö ñaëc bieät. a- Caàu chì ngaét doøng zero Loaïi CC phoå thoâng coù theå ñöôïc moâ taû nhö laø boä phaän caét doøng qua khoâng, vì CC naøy phaûi chôø doøng qua zero tröôùc khi vieäc ngaét hoaøn taát. Loaïi naøy raát thoâng duïng vaø öùng duïng tieän lôïi duøng cho sô caáp MBA phaân phoái, BV phaùt tuyeán, BV ñoäng cô, BV taûi coâng nghieäp.
280 3 2 1 7 4 5 6 Hình 12.3 Ñaëc tính caàu chì ngaét doøng zero 1- doøng ñieän laøm vieäc luùc bình thöôøng; 2- thôøi ñieåm baét ñaàu söï coá; 3- ñieåm noùng chaûy caàu chì 4- thôøi gian caàu chì chaûy; 5- thôøi gian hoà quang; 6- thôøi gian toång ñöùt caàu chì; 7- ngaét maïch Caàu chì duøng trong maïng phaân phoái thöôøng laø moät trong hai loaïi: loaïi thoåi vaø loaïi ñaày kín . Loaïi thoåi coù loã ñeå thoaùt hôi hoà quang. Trong CC loaïi ñaày kín hoà quang ñöôïc daäp taét qua vaät lieäu laøm ñaày kín, chaúng haïn nhö vaät lieäu daïng hoät, loûng hay raén. Nhaø cheá taïo thöôøng duøng moät trong nhöõng nguyeân taéc treân ñeå keùo daøi vaø laøm nguoäi hoà quang ñeå ngaét doøng ñieän an toaøn. Naêng löôïng taïo bôûi aùp suaát hoà quang seõ laøm rôi oáng giöõ daây chì maø maét thöôøng coù theå deã daøng nhìn thaáy khi CC ñaõ taùc ñoäng. Moät trong nhöõng öu ñieåm cuûa CC laø deã daøng thay theá vaø giaù thaønh hôïp lyù. Loaïi naøy ñöôïc cheá taïo vôùi caùc giaù trò ñònh möùc khaùc nhau vaø deã daøng phoái hôïp vôùi caùc boä phaän BV khaùc. Ngoaøi caùc CC keå treân coøn coù CC daàu vaø CC chaân khoâng. b- Caàu chì haïn cheá doøng Caàu chì loaïi naøy bò noùng chaûy khi doøng ñieän naèm trong nhöõng giôùi haïn doøng ñieän nhaát ñònh cho tröôùc, ñoät ngoät taïo ñieän theá hoà quang cao ñeå giaûm bieân ñoä doøng ñieän. CC naøy veà cô baûn khaùc vôùi CC caét doøng zero. Nguyeân taéc cuûa noù laø haïn cheá doøng hay haïn cheá naêng löôïng ñöôïc thöïc hieän baèng vieäc taïo ñieän trôû cao trong maïch ñieän. Hình 12.4 cho bieát daïng soùng doøng ñieän ngaét maïch töông ñoái xöùng qua truïc thôøi gian, giaù trò doøng qua khoâng bò dôøi vaø doøng ngaét cuûa CC. Khi CC taùc ñoäng doøng ñieän seõ xuoáng 0 luùc ñieän theá tieán tôùi 0, do ñoù noù haïn cheá doøng ñieän cöïc ñaïi taïi trò soá goïi laø doøng ñieän ñöùt. Coù ba loaïi daïng cô baûn cuûa CC haïn cheá doøng. Loaïi thöù nhaát laø CC khaû naêng caét cao (HRC) . Loaïi naøy raát hieäu quaû ôû doøng ñieän söï coá lôùn nhöng khoâng coù khaû naêng ñöùt ôû doøng ñieän thaáp neân phaûi ñöôïc keát hôïp vôùi phaàn töû khaùc ñeå caét ôû doøng ñieän thaáp. Loaïi thöù hai laø CC phoå thoâng , theo tieâu chuaån ANSI laø loaïi naøy coù theå ngaét doøng ñieän maø laøm CC taùc ñoäng trong moät giôø hay ngaén hôn. Loaïi thöù ba laø loaïi taàm roäng ñöôïc thieát keá ñeå ngaét baát kyø doøng naøo maø laøm daây chì chaûy döôùi ñieàu kieän daây chì bình thöôøng . Phöông phaùp toát nhaát ñeå tính hieäu quaû cuûa CC haïn cheá doøng laø tính heä soá I2t. Thaønh phaàn thöù nhaát laøm naêng löôïng noùng chaûy I2t coù theå xaùc ñònh baèng tính toaùn vaø thaønh phaàn thöù hai xaûy ra khi hoà quang baét ñaàu vaø tieáp tuïc tôùi luùc ngaét doøng ñieän hoaøn toaøn. Thaønh phaàn sau ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Hình 12.4 töông öùng thôøi gian laøm vieäc cuûa daây chì goàm hai giai ñoaïn: - Thôøi gian ñeå doøng ñieän söï coá laøm noùng chaûy daây chì goïi laø thôøi gian tröôùc hoà quang (t1) - Thôøi gian ñeå daäp taét hoà quang vaø caùch ly maïch ñieän goïi laø thôøi gian hoà quang ( t2).
281 I(ñvtñ) 2,0 Doøng ngaén maïch 1,5 1,0 Doøng Ñieän theá ñöùt 0,5 0,0 t1 t2 -0,5 Thôøi gian ngaét NM t(s) -0,1 -3 0 5 10 15 20 25 30x10 Hình 12.4 Caàu chì haïn cheá doøng ñieän NM Caàu chì phaûi ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu sau: thöù nhaát laø daäp taét ñöôïc hoà quang, thöù hai laø phaûi chòu ñöôïc ñieän theá ñònh möùc khi daây chì ñöùt vaø thöù ba laø CC deã daøng phoái hôïp vôùi CC khaùc trong boä phaän BV khaùc. c- Caàu chì ñaëc bieät Caàu chì ñaëc bieät duøng ñeå ñaùp öùng trong caùc tröôøng hôïp ñaëc bieät: - Duøng cho BV tuï ñieän chæ khi ñoùng ngaét tuï ñieän seõ coù doøng nhaûy taàn soá cao - Coù theå duøng hai CC laøm vieäc song song. Trong thöïc teá thöôøng khoâng duøng hai CC ñaáu song song ñeå BV cho maïch ñieän vaø khoâng ñaûm baûo hai CC cuøng ñaëc tính vaø ngaét chính xaùc cuøng moät luùc. Loaïi CC ñaëc bieät naøy duøng cho caùc maïch taêng taûi. - Caùc doøng ñieän töû duøng maïch tích hôïp ñeå taïo caûm öùng doøng ñieän, ñaëc tính ngaét TC vaø maïch ñieàu khieån chöùc naêng nhö CC bình thöôøng. 3- Ñaëc tính thôøi gian–doøng ñieän (T–C) cuûa caàu chì Moät trong nhöõng loaïi CC coâng suaát kyù hieäu “E” coù ñaëc tính TC cho ôû baûng 12.1. Baûng 12.1 Ñaëc tính chaûy T –C cuûa CC loaïi E Doøng ñieän ñöôøng daây Thôøi gian noùng chaûy chì Doøng lieân tuïc 100A vaø thaáp hôn 300s 200 – 240% ñònh möùc treân 100A 600s 220 – 264% ñònh möùc Caàu chì coâng suaát coù caùc giaù trò doøng ñieän lieân tuïc ñònh möùc laø: 0,5; 1,2; 3,5; 7,10; 15; 20; 30; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 300 vaø 400 A. Ñieän theá ñònh möùc cöïc ñaïi cho ôû baûng 12.2.
282 Baûng 12.2 Ñieän theá ñònh möùc CC loaïi E Ñieän theá laøm vieäc ñònh möùc, (kV) Ñieän theá cöïc ñaïi ñònh möùc, (kV) 2,4 * 2,75 * 4,8 * 5,30 * 7,2 8,25 13,8 * 15,00 * 14,4 15,5 23,0 25,8 34,5 38 46,0 48,3 69,0 72,5 92,0 115,0 121 138,0 145 161,0 169 Ghi chuù: * chæ duøng cho trong nhaø. Caàu chì ñöôïc duøng nôi maø phí toån cuûa MC vaø caùc phuï kieän khoâng kinh teá, coù vaøi yeáu toá lieân quan ñeán vieäc choïn löïc CC hôn caùc thieát bò khaùc chaúng haïn nhö choáng dao ñoäng taàn soá, thu hoài voán ñaàu tö nhanh. CC loaïi E ñöôïc duøng nhieàu trong caùc tröôøng hôïp: - Baûo veä MBA ño löôøng - Baûo veä MBA ñoäng löïc - Baûo veä tuï ñieän - Baûo veä phaùt tuyeán. Caàu chì coâng suaát coù theå ñaët trong nhaø hoaëc ngoaøi trôøi vaø loaïi thoåi hay loaïi haïn cheá doøng. Vieäc choïn löïa phuï thuoäc vaøo vò trí vaø giaù trò ñònh möùc. Loaïi thoåi ñöôïc ñaët ngoaøi trôøi nôi coù phoøng roäng. Ñaët trong nhaø thöôøng choïn loaïi haïn cheá doøng. Loaïi E laø loaïi CC doøng ñieän, nghóa laø trò soá ñònh möùc phaûi baèng hoaëc lôùn hôn doøng taûi lieân tuïc cöïc ñaïi. Quaù taûi xaûy ra trong khoaûng thôøi gian chaûy CC coù theå laøm CC thay ñoåi ñaëc tính. Nhö theá, khi löïa choïn CC caàn quan taâm ñeán thôøi gian quaù taûi, chaúng haïn nhö doøng ñieän khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô lôùn. Doøng ñieän trì hoaõn nhaûy voït cuûa MBA coù theå chòu ít nhaát 12 laàn doøng sô caáp MBA trong khoaûng 1/10 giaây (xem doøng noùng chaûy cuûa CC). ÔÛ maïng phaân phoái CC thöôøng ñöôïc duøng BV caùc phaùt tuyeán, nhaát laø coù chieàu daøi töông ñoái ngaén vaø phuï taûi nhoû. Daây chì mang phaân phoái coù hai loaïi kyù hieäu laø K vaø T. Söï khaùc nhau cuûa chuùng laø thôøi gian noùng chaûy chì töông ñoái, vaø ñöôïc ñaùnh giaù baèng tyû soá toác ñoä noùng chaûy. doøng ñieän laøm daây chì chaûy ôû 0,1s Tyû soá toác ñoä noùng chaûy = doøng ñieän laøm daây chì chaûy ôû 300 hay 600s ÔÛ coâng thöùc treân, duøng giaù trò thôøi gian 300s ñoái vôùi CC ñònh möùc 100 A vaø nhoû hôn, coøn 600 s duøng cho daây chì coù ñònh möùc 140 A vaø 200 A. Doøng ñieän laøm daây chì noùng chaûy loaïi K vaø T cho ôû baûng 12.3 vaø baûng 12.4.
283 Baûng 12.3 Doøng ñieän noùng chaûy daây chì loaïi K (nhanh) Doøng noùng chaûy , Doøng noùng chaûy Tyû soá toác ñoä Doøng noùng chaûy, 10s Doøng ñònh möùc 300 vaø 600s 0,1s noùng chaûy Min Max Min Max Min Max Ñònh möùc chuaån 6 12,0 14,4 13,5 20,5 72,0 86,0 6,0 10 19,5 23,4 22,5 34,0 128,0 154,0 6,6 15 31,0 37,2 37,0 55,0 215,0 258,0 6,9 25 50,0 60,0 60,0 90,0 350,0 420,0 7,0 40 80,0 96,0 98,0 146,0 565,0 680,0 7,1 65 128,0 153,0 159,0 237,0 918,0 1100,0 7,2 100 200,0 240,0 258,0 388,0 1520,0 1820,0 7,6 140 310,0 372,0 430,0 650,0 2470,0 2970,0 8,0 200 480,0 576,0 760,0 1150,0 3880,0 4650,0 8,1 Ñònh möùc trung gian 08 15,0 18,0 18,0 27,0 97,0 116,0 6,5 12 25,0 30,0 29,0 44,0 166,0 199,0 6,6 20 39,0 47,0 48,0 71,0 273,0 328,0 7,0 30 63,0 76,0 77,5 115,0 447,0 546,0 7,1 50 101,0 121,0 126,0 188,0 719,0 862,0 7,1 80 160,0 192,0 205,0 307,0 1180,0 1420,0 7,4 Ñònh möùc döôùi 6A 1 2,0 2,4 + 10,0 + 58,0 – 2 4,0 4,8 + 10,0 + 58,0 – 3 6,0 7,2 + 10,0 + 58,0 – Baûng 12.4 Doøng ñieän noùng chaûy daây chì loaïi T (chaäm) Doøng noùng chaûy 300 vaø 600s Doøng noùng chaûy 10s Doøng noùng chaûy 0,1s Tyû soá Doøng ñònh möùc toác ñoä noùng Min Max Min Max Min Max chaûy Ñònh möùc chuaån 6 12,0 14,4 15,3 23,0 120,0 1440 100 10 19,5 23,4 26,5 40,0 244,0 269,0 11,5 15 31,0 37,2 44,5 67,0 388,0 466,0 12,5 25 50,0 60,0 73,5 190,0 635,0 762,0 12,7 40 80,0 96,0 120,0 178,0 1040,0 1240,0 13,0 65 128,0 153,0 195,0 291,0 1650,0 1975,0 12,9 100 200,0 240,0 319,0 475,0 2620,0 3150,0 13,1 140 310,0 372,0 520,0 775,0 4000,0 4800,0 12,9 200 480,0 576,0 850,0 1275,0 6250,0 7470,0 13,0
284 Ñònh möùc trung gian 08 15,0 18,0 20,0 31,0 166,0 199,0 6,5 12 25,0 30,0 34,5 52,0 196,0 355,0 6,6 20 39,0 47,0 57,0 85,0 496,0 595,0 7,0 30 63,0 76,0 93,5 138,0 8120,0 975,0 7,1 50 101,0 121,0 152,0 226,0 1310,0 1570,0 7,1 80 160,0 192,0 248,0 370,0 20800,0 2500,0 7,4 Ñònh möùc döôùi 6A 1 2,0 2,4 + 11,0 + 100,0 – 2 4,0 4,8 + 11,0 + 100,0 – 3 6,0 7,2 + 11,0 + 100,0 – Nhaän thaáy raèng toác ñoä noùng chaûy cuûa loaïi K naèm trong khoaûng 0,6 ñeán 8,1; trong khi ñoù loaïi T töø 10 ñeán 13. 1000 1000 t(s) t(s) 100 100 10 10 1 1 0,1 15T-min 0,1 15K-max 15K-min 15K-min 0,01 0,01 1 2 3 4 1 2 3 4 10 10 10 10 10 10 10 10 I(A) I(A) Hình 12.5 Ñöôøng cong noùng chaûy nhoû Hình 12.6 Hoï ñöôøng cong noùng nhaát loaïi K vaø T coù cuøng ñònh möùc chaûy caàu chì loaïi K Ñöôøng cong T–C cuûa daây chì coù hai daïng: thôøi gian noùng chaûy nhoû nhaát vaø thôøi gian ñöùt toång (lôùn nhaát). Ñöôøng cong tieâu bieåu ñöôïc veõ ôû hình 12.5, hình 12.6 vaø hình 12.7. Thôøi gian noùng chaûy nhoû nhaát laø thôøi gian ñöùt chì trung bình ñöôïc ño khi thöû nghieäm ñieän theá thaáp vaø khoâng coù hoà quang xaûy ra. Nhö theá, ñoái vôùi doøng ñieän ñaõ cho thôøi gian ñeå CC ngaét maïch töôïng tröng thôøi gian noùng chaûy laø phaûi naèm trong khoaûng sai soá cho bôûi tieâu chuaån baûng (12.3) vaø (12.4). Thöû nghieäm thöù hai cho CC laøm vieäc ôû ñieän theá cao (khoaûng 7200 V) vaø ño thôøi gian ngaén toång bao goàm thôøi gian chaûy daây chì vaø thôøi gian hoà quang. Hai thôøi gian naøy theå hieän taàm thôøi gian caét söï coá ñoái vôùi doøng ñieän NM ñaõ bieát. Ñöôøng cong ngaét toång ñöôïc duøng ñeå phoái hôïp vôùi ñaëc tính noùng chaûy nhoû nhaát cuûa CC lôùn hôn ñaët taïi phía ñaàu nguoàn. Töông töï ñöôøng cong noùng chaûy nhoû nhaát seõ ñöôïc duøng phoái hôïp vôùi thôøi gian ngaét toång cuûa CC nhoû ñaët ôû phía taûi.
285 Hình 12.5 so saùnh ñaëc tính T–C noùng chaûy nhoû nhaát 1000 200 cuûa loaïi K vaø T coù cuøng ñònh möùc. Hình 12.6 cho ñaëc tính t(s) 140 6 10 25 40 100 noùng chaûy nhoû nhaát vaø caét toång cuûa CC loaïi K. Hình 12.7 15 65 giôùi thieäu moät hoï ñöôøng cong ñöôøng cong noùng chaûy nhoû 100 nhaát CC K. Nhaän thaáy, vôùi baát kyø doøng lôùn hôn doøng khôûi ñoäng nhoû nhaát, daây chì T noùng chaûy chaäm hôn daây chì K. Söï khaùc nhau cuûa ñaëc tính daây chì cho ta lieân hôïp trong vieäc 10 choïn löïa ñeå phoái hôïp cho caùc maïch BV khaùc nhau vôùi caùi doøng NM khaùc nhau. 1 Caàu chì duøng cho maïng phaân phoái thì coù ñieän aùp ñònh möùc thoâng duïng: 7,2; 14,4 vaø 17,7 kV hay giaù trò cöïc ñaïi laø 7,8; 15 vaø 18 kV khi môû chì. Caùc thieát bò chì söû duïng 0,1 trong hoäp hay trong caùc (FCO) thì coù ñònh möùc thoâng thöôøng laø 14,4 vaø 25 kV hay toái ña laø 15 vaø 27 kV . 0,01 1 2 3 4 10 10 10 10 4- Ñaëc tính phoái hôïp daây chì I(A) Theo hình 12.5; hình 12.6; hình 12.7 ta coù loaïi daây Hình 12.7 Hoï ñöôøng cong noùng chì ñöôïc choïn ôû ñaây coù hình daïng töông töï vaø coù theå phoái chaûy nhoû nhaát caàu chì loaïi K hôïp deã daøng vôùi nhau. Khi ñoù, neáu duøng cuøng A B luùc loaïi K vaø T coù theå khoù phoái hôïp vôùi nhau Nguoàn Taûi vaø vieäc phoái hôïp cho caùc loaïi chì coù côõ gaàn Caàu chì “treân” Caàu chì “döôùi” nhau ñoâi khi khoâng theå thöïc hieän ñöôïc. Thöïc B’ teá, loaïi chì ñöôïc cho ôû ñaây coù theå phoái hôïp deã daøng vôùi caùc chì cuøng loaïi. Tuy nhieân, vì thôøi Taûi gian phaùt hoà quang cuõng ñöôïc tính trong toång Hình 12.8 Caàu chì treân vaø döôùi thôøi gian caét ñeå nhaèm xaùc ñònh vieäc phoái hôïp vôùi phía nguoàn, coù moät doøng cöïc ñaïi ñeå phoái hôïp cho an toaøn, ngay caû ñoái vôùi chì cuøng loaïi. Giôùi haïn phoái hôïp naøy phuï thuoäc loaïi chì seõ ñöôïc söû duïng. Nhaø cheá taïo thöôøng cung caáp caùc ñaëc tính phoái hôïp, töông töï nhö caùc ñaëc tính trong baûng 12.5 vaø 12.6 ñeå chæ ra caùc giôùi haïn phoái hôïp ñöôïc ñeà nghò khi duøng moät loaïi chì cuï theå naøo ñoù. Trong giôùi haïn naøy ta tham khaûo choïn CC “treân” (gaàn nguoàn) vaø CC “döôùi” (xa nguoàn hôn) hình 12.8. Baûng 12.5 Phoái hôïp giöõa CC loaïi K Ñònh möùc daây Ñònh möùc daây chì “treân” chì “döôùi” Daây chì 8 K 10 K 12 K 15 K 20 K 25 K 30 K 40 K 50 K 65 K 80 K 100 K 140 K 200 K Loaïi chì Doøng söï soá lôùn nhaát qua CC döôùi (A) 6K 190 350 510 650 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 8K 210 440 650 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 10K 300 540 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 12K 320 710 1050 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 15K 430 870 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 20K 500 1100 1700 2200 2800 3900 5800 9200 25K 660 1350 2200 2800 3900 5800 9200 30K 850 1700 2800 3900 5800 9200
286 40K 1100 2200 3900 5800 9200 50K 1450 3500 5800 9200 60K 2400 5800 9200 80K 4500 9200 100K 2000 9100 140K 4000 Baûng 12.6 Phoái hôïp giöõa CC loaïi T Ñònh möùc daây Ñònh möùc daây chì “treân” chì “döôùi” Daây chì 8 T 10 T 12 T 15 T 20 T 25 T 30 T 40 T 50 T 65 T 80 T 100 T 140 T 200 T Loaïi chì Doøng söï soá lôùn nhaát qua CC döôùi A 6T 350 600 920 1200 1500 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15.200 8T 375 800 1200 1500 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15.200 10T 530 1100 1500 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15.200 12T 680 1280 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15.200 15T 730 1700 2500 3200 4100 5000 6100 9700 15.200 20T 990 2100 3200 4100 5000 6100 9700 15.200 25T 1400 2600 4100 5000 6100 9700 15.200 30T 1500 3100 5000 6100 9700 15.200 40T 1700 3800 6100 9700 15.200 50T 1750 4400 9700 15.200 60T 2200 9700 15.200 80T 7200 15.200 100T 4000 13.800 140T 7.500 Veà logic thì vieäc naøy ñöôïc dieãn giaûi nhö sau: khi coù NM xaûy ra ôû phía taûi cuûa daây chì “döôùi”, khi ñoù daây chì “döôùi” phaûi caét vaø söï coá ñöôïc coâ laäp vaø khoâng caàn thieát phaûi caét chì “treân” phía ñaàu nguoàn. Daây chì “treân” phaûi coù ñònh möùc cao hôn vaø ñöôïc phoái hôïp toát vôùi chì “döôùi” ñeå coù söï hoaït ñoäng chính xaùc. Luaät phoái hôïp yeâu caàu thôøi gian caét toái ña cuûa daây chì “döôùi” seõ khoâng lôùn hôn 75% cuûa thôøi gian noùng chaûy toái thieåu cuûa daây chì “treân”. Ñieàu naøy seõ ñaûm baûo daây chì “döôùi” seõ taùc ñoäng ñuû nhanh ñeå khoâng laøm daây chì “treân” taùc ñoäng (trong suoát thôøi gian) do noùng chaûy töøng phaàn. Heä soá 75% ñeå buø cho nhöõng thoâng soá taùc ñoäng nhö laø taûi tröôùc ñoù, nhieät ñoä moâi tröôøng vaø moät soá yeáu toá khaùc. Ngoaøi nhöõng giaù trò phoái hôïp chì, cuõng caàn bieát ñeán khaû naêng doøng lieân tuïc cuûa moãi caáp daây chì. Caùc giaù trò naøy ñöôïc cho trong baûng 12.7. Caùc baûng phoái hôïp 12.5 vaø 12.6 cho ta moät phöông phaùp raát tieän lôïi phoái hôïp daây chì. Baûng naøy lieät keâ ra daây chì “treân”, daây chì “döôùi” vaø doøng söï coá cöïc ñaïi ñeå phoái hôïp toát cho nhöõng daây chì “döôùi” vaø daây chì “treân”.
287 Baûng 12.7 Khaû naêng doøng lieân tuïc K hoaëc T Doøng lieân tuïc K hoaëc T Doøng lieân tuïc K hoaëc T Doøng lieân tuïc 6 9 20 30 65 95 8 12 25 38 80 120+ 10 15 30 45 100 150+ 12 18 40 60* 140 190 15 23 50 75* 200 200 ∗ Chæ söû duïng vôùi chì 100A hay 200A + Chæ söû duïng vôùi chì 200A Ví duï 12.1: Boá trí CC hôïp lyù cho cuøng nhoùm phuï taûi gioáng nhau. Ñaûm baûo tính choïn loïc daây chì döôùi caét tröôùc daây chì treân, thöôøng toång quaùt daây chì treân ñöôïc choïn coù ñònh möùc ít nhaát lôùn hôn 1,5 ñeán 2 CC döôùi keá tieáp. Trong hình 12.9a, nhaùnh H ñöôïc saép xeáp laïi nhö hình 12.9b vaø caùc nhaùnh coù theå phoái hôïp toát. Nguoàn Nguoàn a) b) G 1000A G 1000A K K H 500A J 500A 500A L 400A H 500A J 500A 500A 400A L 30A 30A Hình 12.9 Sô ñoà phoái hôïp caàu chì Ví duï 12.2: Khaûo saùt ñöôøng daây phaân phoái hình tia (H.12.10), phuï taûi ñöôïc cung caáp ñieän doïc theo phaùt tuyeán. CC A laø thieát bò BV chính cuûa tuyeán vaø CC B, C ñöôïc ñaët treân caùc nhaùnh reõ phía sau nhaèm giaûm khu vöïc maát ñieän do caùc söï coá ôû xa. Chaúng haïn söï coá phía sau B hoaëc C. 1630 A 105A 570 Doøng söï coá cöïc ñaïi vaø cöïc tieåu tính baèng Nguoàn 1800 Ampe taïi moãi vò trí ñöôïc cho trong khung, ngoaøi ra B cuõng cho doøng ñònh möùc taûi qua moãi CC. Löïa choïn 650 36A phoái hôïp cho caùc CC A, B, C. C 21A Giaûi: Ñaàu tieân ta thöû choïn CC C laø 15 T, doøng 1550 510 taûi laø 21 A, 15 T coù khaû naêng chòu taûi laø 23 A (xem baûng 12.7) vì vaäy chì naøy coù doøng ñònh möùc thích Hình 12.10 Sô ñoà ví duï 12.2 hôïp, maëc duø coù ñoä döï tröõ nhoû (2 A). Töø baûng 12.6 vôùi loaïi chì T ta thaáy raèng 15 T coù theå phoái hôïp vôùi chì 25 T taïi vò trí B vôùi doøng ñieän leân tôùi 730 A, nhöng doøng söï coá lôùn nhaát laø 1550 A. Vì vaäy ta choïn chì 30 T cho vò trí B. Chì 30 T coù doøng lieân tuïc 45 A vaø töø baûng 12.6 noù phoái hôïp toát vôùi chì BV döôùi 15 T coù doøng NM leân tôùi 1700 A.
288 Chì 30 T phaûi phoái hôïp vôùi CC A vôùi doøng söï coá leân tôùi 1800 A. Ñeå mang doøng taûi taïi A, ta choïn chì 80 T coù doøng ñònh möùc doøng 120 A. Theo baûng 12.6, chì 80 T seõ phoái hôïp vôùi chì 30 T vôùi doøng söï coá leân ñeán 5000 A, vaø sô ñoà naøy doøng NM chæ coù 1800 A. Vì vaäy choïn phöông aùn 80 T taïi A, 30 T taïi B vaø 15 T taïi C. Chuùng ta cuõng coù theå choïn doøng ñònh möùc CC lôùn hôn taïi C, tuøy thuoäc vaøo toác ñoä gia taêng cuûa phuï taûi vaø nhö vaäy caàn choïn laïi nhöõng chì ôû vò trí khaùc. 12.1.2 Caùc maùy caét trong maïng coâng nghieäp (CB) Moät soá boä phaän trong HTÑCN ñöôïc BV hieäu quaû baèng caùc CC HRC. Nhöng trong moät soá boä phaän cuûa heä thoáng, vieäc thay theá caùc CC bò hoûng seõ khoâng thuaän tieän trong nhöõng khu vöïc naøy, ta coù theå duøng caùc MC BV (CB) thay theá ñeå ngaét caùc doøng ñieän söï coá coù theå coù maø khoâng laøm aûnh höôûng heä thoáng. Ngoaøi vieäc ngaét söï coá, CB phaûi nhanh choùng giaûi phoùng caùc khí bò ion hoùa ra khoûi caùc tieáp ñieåm cuûa thieát bò ngaét ñeå ngaên ngöøa hoà quang. Ñoái vôùi caùc CB, caùc tieáp ñieåm noái keát vaø buoàng chöùa phaûi ñöôïc thieát keá chòu caùc löïc cô hoïc do caùc tröôøng töø sinh ra khi gaëp phaûi caùc quaù doøng söï coá quaù cao. Caùc loaïi MC thöôøng gaëp trong HTÑCN laø MCBs, MCCBs, ACB, RCCB Trong MC (MC) coâng nghieäp coù trang bò boä phaän BVDÑ choáng quaù taûi vaø NM. MC coù caùc ñaëc tính sau: - Maùy caét coù khaû naêng ñoùng an toaøn vôùi baát kì doøng taûi naøo hay doøng NM trong khaû naêng laøm vieäc cuûa mình. - Maùy caét môû an toaøn baát kì doøng ñieän qua noù tôùi giaù trò lôùn baèng coâng suaát caét. - Maùy caét coù theå taûi doøng ñieän lieân tuïc baèng vôùi doøng ñònh möùc cuûa MC. Doøng ñònh möùc ( Iñm ) cuûa MC laø doøng maø MC coù theå taûi lieân tuïc hôn 8 giôø. Theo moät soá tieâu chuaån BS EN 60947-2, BS EN 60898 cuûa Anh, MC khoâng taùc ñoäng neáu doøng qua noù töø 105% ñeán 113% doøng ñònh möùc. MC seõ caét sau 1 ñeán 2 giôø neáu doøng qua noù töø 130% ñeán 145% Iñm . Ñoái vôùi MC coâng nghieäp, ngoaøi doøng ñònh möùc coøn coù hai giaù trò caàn löu yù laø khaû naêng caét vaø khaû naêng laøm vieäc cuûa MC. Khaû naêng caét cuûa MC laø doøng ñieän cöïc ñaïi (trò hieäu duïng) ñi qua MC vaø MC coù khaû naêng caét taïi thôøi ñieåm xuaát hieän hoà quang luùc caét taïi ñieän theá ñònh möùc. Khaû naêng laøm vieäc laø doøng ñieän cöïc ñaïi ñi qua MC vaø MC coù khaû naêng chòu ñöïng trong quaù trình ñoùng MC taïi ñieän theá ñònh möùc. Khaû naêng laøm vieäc cuûa MC thöôøng töø 1,4 ñeán 2,2 laàn khaû naêng caét MC. Boä phaän BV choáng quaù taûi vaø NM cuûa haàu heát caùc MC coâng nghieäp laø duøng löôõng kim nhieät vaø cô caáu rôle ñieän töø. Ñaëc tuyeán thôøi gian–doøng ñieän (TC) tieâu bieåu cuûa MC coâng nghieäp ñöôïc cho ôû hình 12.11. Khi doøng quaù taûi nhoû, chæ coù boä phaän nhieät taùc ñoäng theo ñaëc tính phuï thuoäc. Khi doøng ñieän NM lôùn hôn 4 laàn doøng ñònh möùc, cô caáu ñieän töø seõ taùc ñoäng vôùi thôøi gian 0,05 s. Vôùi doøng NM lôùn hôn, thôøi gian taùc ñoäng khoaûng 0,01 s - 0,05 s.
289 t [s] 10.000 1.000 100 10 1 0,1 0,01 1 10 100 Boäi soá doøng ñònh möùc Hình 12.11 Ñaëc tính TC cuûa MC coâng nghieäp 1- MCB MCB ñöôïc duøng roäng raõi ñeå BV cho hoä söû duïng ñieän gia duïng vaø thöông maïi. MCB coù theå laø loaïi cho maïch ba pha vaø moät pha. Trong maïch moät pha, MCB moät cöïc ñöôïc duøng cho daây pha coøn MCB hai cöïc ñöôïc duøng cho moät daây pha vaø moät daây trung tính. MCB ba cöïc hoaëc boán cöïc ñöôïc duøng cho maïch ba pha. Neáu doøng NM chaïy qua moät cöïc cuûa MCB thì taát caû caùc cöïc ñeàu môû. Theo caùc tieâu chuaån, MCB coù ñònh möùc tôùi 125A, khaû naêng caét tôùi 10kA vaø ñieän theá ñònh möùc tôùi 415V. Doøng ñieän caét nhanh cuûa MCB ñöôïc phaân thaønh ba loaïi trong baûng 12.8: Baûng 12.8 Doøng ñieän caét nhanh cuûa MCB Loaïi Doøng caét nhanh (I CN ) B 3I ñm < I CN < 5I ñm C 5I ñm < I CN < 10I ñm D 10I ñm < I CN < 50I ñm Theo tieâu chuaån BS 3871 , MCB ñöôïc phaân thaønh ba loaïi: - Loaïi 1: (2,7 Iñm ÷ 4 Iñm ) - Loaïi 2: (4 Iñm ÷ 7 Iñm ) - Loaïi 3: (7 Iñm ÷ 10 Iñm ). Theo tieâu chuaån chaâu AÂu , MCB ñöôïc phaân thaønh ba loaïi: L, G vaø U. Loaïi L töông töï nhö loaïi 1 vaø loaïi G vaø U töông töï nhö loaïi 2. Theo tieâu chuaån BS 3871: 1984 phaân loaïi theo khaû naêng M1 (1kA), M3 (3kA), M6 (6kA), M9 (9kA). Ñaëc tính TC cuûa moät MCB khoâng thay ñoåi ñöôïc. Ñaëc tính theo tieâu chuaån BS EN 60898 vôùi nhieät ñoä 30 o cho ôû baûng 12.9.
290 Baûng 12.9 Ñaëc tính TC cuûa MCB Loaïi Doøng qua MCB Ñieàu kieän ban ñaàu Thôøi gian coù doøng (giôø) Keát quaû B,C,D 1,13I ñm Khoâng taûi t ≥ 1h (I ñm ≤ 63A) Khoâng caét t ≥ 2h (I ñm > 63A) B,C,D 1,45I ñm Coù taûi t 63A) B,C,D 2,55I ñm Khoâng taûi 1s 32A) B 3I ñm Khoâng taûi t≥0,1s Khoâng caét C 5I ñm D 10I ñm B 5I ñm Khoâng taûi t <0,1s Caét töùc thôøi C 10I ñm D 50I ñm Ñaëc tính T–C tieâu bieåu cuûa MCB loaïi C töø 5 A ñeán 100 A cho ôû hình 12.12. Ñaëc tính T–C toång quaùt cuûa loaïi 1, B, C vaø 3 ñöôïc cho ôû hình 12.13. t [S] Tieâu chuaån Loaïi C hay BS 3871 loaïi 3 Doøng [A] Hình 12.12 Ñaëc tính TC cuûa MCB loaïi C
291 t [s] Loaïi 1 Loaïi B Loaïi 3 vaø loaïi C Hình 12.13 Ñaëc tính TC toång quaùt cuûa MCB 2- MCCB MCCB ñöôïc duøng ôû nhöõng vò trí coù doøng NM lôùn vaø doøng taûi lôùn hôn 125A, BV caùc nhaùnh cung caáp chính vaø caùc maïch ñoäng cô lôùn. Vì MCCB coù caùc giaù trò ñònh möùc cao hôn neân noù thöôøng ñöôïc ñaët trong maïng phaân phoái gaàn nguoàn hôn MCB. t [s] 2 giôø 1 giôø 1.000 6 4 2 a 100 20O C 6 2 2 10 6 b 4 40o C 2 1 c d 0,1 0,01 1,05 1,5 2 5 10 Boäi soá doøng ñònh möùc Hình 12.14 Ñaëc tính T –C cuûa MCCB tieâu bieåu Doøng ñònh möùc cuûa caùc MCCB ñöôïc cheá taïo töø 15A ñeán 1500A ôû ñieän theá tôùi 600V, khaû naêng caét khoaûng töø 10kA ñeán 65kA. Phaàn töû nhieät vaø cô caáu rôle ñieän töø beân trong MCCB coù theå ñöôïc ñieàu chænh rieâng bieät trong moät khoaûng naøo ñoù.
292 Ñaëc tính T–C tieâu bieåu cuûa MCCB cho hình 12.14 coù theå hieän taàm thay ñoåi ñöôøng cong taùc ñoäng cuûa phaàn töû nhieät vaø phaàn töû ñieän töø caét nhanh. 3-ACB ACB ñöôïc hieåu laø MC khoâng khí lôùn nhöng khoâng cuøng hoï vôùi MCB vaø MCCB, maëc duø MCB vaø MCCB cuõng laø MC khoâng t [s] khí. Moät ACB cuõng coù cô caáu cô, tieáp Ñieàu chænh: 1.000 ñieåm chính, tieáp ñieåm hoà quang vaø Cöïc ñaïi phaàn töû caét quaù doøng beân trong. Boä Trung bình phaän BV coù theå hieäu chænh ñeå chænh trò 100 ñaët doøng vaø thôøi gian taùc ñoäng phuø Cöïc tieåu hôïp, daïng ñöôøng cong ñaëc tính T–C cuõng coù theå thay ñoåi ñöôïc. 10 ACB ñöôïc söû duïng ôû tuû ñieän 4 tôùi 10 chính BV maïch ñoäng löïc, ñaàu cöïc maùy phaùt döï phoøng, phía haï aùp cuûa 1 2 tôùi 4 MBA phaân phoái. ACB ñöôïc cheá taïo coù doøng ñònh 0,1 möùc töø 800 ñeán 5000A, ñieän aùp ñònh möùc tôùi 700V, khaû naêng caét 40kA ñeán 120kA, khaû naêng laøm vieäc töø 0,01 84kA ñeán 220kA (ñænh). Hình 12.15 cho ñaëc tính T–C tieâu bieåu cuûa ACB. 1 2 5 10 100 Boäi soá doøng ñònh möùc Hình 12.15 Ñaëc tính T –C cuûa ACB tieâu bieåu 4- RCCB RCCB ñöôïc thieát keá cheá taïo ñeå BV choáng chaïm ñieän giaùn tieáp. Nhöõng phuï kieän cho daây daãn nhö: caùp, maùng, khai, oáng boïc ñöôïc caùch ñieän vaø tieáp ñaát. Khi chaïm ñaát coù doøng ñieän töø daây daãn, caùp qua caùc phuï kieän naøy roø xuoáng ñaát vaø taïo moät ñieän theá naøo ñoù treân caùc phuï kieän, neáu ñieän theá naøy lôùn hôn 50 V coù theå gaây nguy hieåm cho ngöôøi tieáp xuùc. Hay khi daây daãn ñieän chaïm ñaát qua ñieän trôû lôùn laøm doøng ñieän chaïm ñaát nhoû khoâng ñuû ñeå boä phaän BV quaù doøng taùc ñoäng, luùc ñoù doøng chaïm nhoû tieáp tuïc chaïy xuoáng ñaát coù theå sinh nhieät gaây chaùy, noå. RCCB ñöôïc cheá taïo ñeå phaùt hieän doøng chaïy xuoáng ñaát ñöôïc goïi laø doøng roø, vaø taùc ñoäng môû maïch khi doøng roø lôùn hôn giaù trò chænh ñònh. Ñieän theá ñònh möùc cuûa RCCB moät pha laø 230 V Ñieän theá ñònh möùc cuûa RCCB ba pha laø 400 V Doøng ñònh möùc töø 10 ñeán 125 A Doøng roø taùc ñoäng ñònh möùc I∆N töø 0,006 ñeán 0,01 A. Thôøi gian caét toái ña: 0,3 s khi doøng roø baèng I∆N; 0,15 s khi doøng roø baèng 2 I∆N 0,04 s khi doøng roø baèng 5 I∆N; 0,004 s khi doøng roø baèng 500 A. Nguyeân taéc ñeå phaùt hieän doøng roø nhö sau: Khaûo saùt hình 12.16 nhaän thaáy, coù doøng roø xuoáng ñaát 2A khoâng trôû veà baèng daây trung tính. Söï khaùc nhau giöõa doøng pha vaø trung tính laø doøng ñieän roø.
293 12A b a 2A N 10A 2A c 2A Hình 12.16 Doøng ñieän roø xuoáng ñaát Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa RCCB moät pha vaø ba pha cho ôû hình 12.17. Khi doøng roø coù moät giaù trò ñuû lôùn seõ laøm cho cuoän caét trong RCCB môû RCCB. R RCCB Doøng pha P a b c N Cuoän KÑ caét Nuùt Loõi töø Loõi töø thöû N Doøng trung Cuoän phaùt ñieän tính a) b) Hình 12.17 Nguyeân lyù phaùt hieän doøng roø xuoáng ñaát a) Moät pha; b) Ba pha RCCB ñöôïc cheá taïo khoâng coù khaû naêng caét lôùn do ñoù khoâng theå thay theá caùc MC BV khaùc coù khaû naêng caét lôùn. Tuy nhieân, RCCB coù theå chòu ñöôïc doøng NM lôùn hôn neáu ñang ôû vò trí ñoùng, vì theá RCCB thöôøng ñöôïc duøng noái tieáp vôùi caùc MC BV quaù doøng khaùc. Ví duï 12.3: MCCB-25A Quaù taûi 28A trong 1 giôø RCCB-63A MCCB-25A IN chaïm trung tính 2000A I = 0,03A ∆ N MCCB-25A I chaïm ñaát 63.75A N Hình 12.18 Sô ñoà tuû phaân phoái
294 Moät tuû phaân phoái coù sô ñoà nhö hình 12.18. Xaùc ñònh thôøi gian laøm vieäc cuûa MCB vaø RCCB trong caùc ñieàu kieän sau: a- Nhaùnh 1 quaù taûi 28 A trong 1 h. b- ÔÛ nhaùnh 2 coù chaïm trung tính moät pha, doøng chaïm laø 2000 A. c- ÔÛ nhaùnh 3 coù chaïm ñaát moät pha, doøng chaïm laø 63,75 A. Giaûi: a- RCCB khoâng taùc ñoäng vì doøng ñi vaø doøng veà baèng nhau. Töø baûng 12.9 hay hình 12.11 suy ra MCB cuõng khoâng taùc ñoäng doøng quaù taûi nhoû hôn 1,13 Iñm . b- RCCB khoâng taùc ñoäng (doøng ñi baèng doøng veà) Doøng chaïm trung tính = (2000/25) Iñm = 80 Iñm > 10 Iñm , töø baûng 12.9 tìm ñöôïc thôøi gian taùc ñoäng cuûa MCB nhoû hôn 0,1 s. c- Doøng roø chaïm ñaát baèng (63,75/0,03) Iñm = 2125 I∆N > 5 I∆nguoàn , theo tieâu chuaån IEC thôøi gian caét toái ña khi doøng roø lôùn hôn 5 I∆N laø 0,04 s. Neáu RCCB khoâng caét, theo baûng 12.9 hay hình 12.11, MCB seõ taùc ñoäng vôùi thôøi gian laø 60 s vì doøng chaïm baèng 2,55 Iñm . Ví duï 12.4: 1MVA 20kW MC DOL M 22kV/0,4kV2,2 kv/0,4kv ZT = 5% ZT = 5% cos ϕ = 0,85 Cosϕ = 0,85 η = 0,95 η = 0,95 Hình 12.19 Choïn MC cho maïch ñoäng cô (H.12.19). Ñaëc tính MC cho ôû hình 12.14. Giaûi: 20 × 103 Doøng ñaày taûi ñoäng cô Iñc = = 35,75 A ,0 95 × ,0 85 × 3 × 400 Cho bieát doøng khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô baèng 7 laàn doøng ñaày taûi (250 A) vaø thôøi gian môû maùy laø 10 s.  4002  kV Z   ,0 008 Toång trôû MBA phía 0,4 : = 5%  6  = Ω  10  ()3 400 Doøng NM ba pha qua MC IN = = 28,867 kA 3 × ,0 008 Maùy caét BV phaûi ñöôïc choïn coù khaû naêng caét lôùn hôn 28,867 kA . Choïn loaïi 35 kA . Khi nhieät ñoä moâi tröôøng 20 oC, thöû choïn MCCB-63 A. 250 Boäi soá doøng khôûi ñoäng m = = ,3 97 63 Töø hình 12.14, vôùi doøng môû maùy ñoù thì thôøi gian taùc ñoäng cuûa MC laø 18 s lôùn hôn thôøi gian 10 s môû maùy ñoäng cô. Nhö theá, choïn MCCB-63 A laø thích hôïp.
295 Khi nhieät ñoä moâi tröôøng 40 oC, töø hình 12.14, töông öùng vôùi thôøi gian taùc ñoäng 10 s thì boäi soá doøng khôûi ñoäng laø 2,2. Nhö theá, trong tröôøng hôïp naøy phaûi choïn ñònh möùc cuûa MCCB lôùn hôn 250 laø I = = 113A 2,2 Choïn MCCB-200 A. Ví duï 12.5: Tuû phuï Tuû chính 1 200A B D E A 2 400A MCCB-300A C MCB-32A 3 Hình 12.20 Cho sô ñoà cung caáp ñieän hình 12.20, coù NM 200 A xaûy ra ôû nhaùnh 2. a- Xaùc ñònh thôøi gian taùc ñoäng cuûa MC ôû vò trí 2, neáu MC naøy laø: - MCB-32 A loaïi B - MCB-32 A loaïi 3 - RCCB-40 A, I∆N = 0,03 A. b- Xaùc ñònh thôøi gian taùc ñoäng cuûa MCCB 300 A ôû vò trí B. c- Xaùc ñònh thôøi gian ñöùt cuûa CC 400 A ôû vò trí A. 200 Giaûi: a- Boäi soá doøng khôûi ñoäng: m = = ,6 25 32 Töø hình 12.11 hay baûng 12.9 tìm ñöôïc thôøi gian taùc ñoäng cuûa MCB-32 A loaïi B nhoû hôn 0,1 s; thôøi gian taùc ñoäng cuûa MCB loaïi 3 laø 8 s. Ñoái vôùi RCCB-40 A; I∆N = 0,03 A; RCCB seõ khoâng taùc ñoäng neáu doøng 200 A laø chaïm moät pha vôùi trung tính. Neáu doøng 200 A laø doøng chaïm ñaát moät pha thì thôøi gian taùc ñoäng laø 0,04 s vì boäi soá doøng taùc ñoäng roø laø 200/0,03 = 6667. I∆N b- MCCB-300 A seõ khoâng taùc ñoäng. c- CC 400 A seõ khoâng taùc ñoäng vôùi doøng NM 200 A. ÔÛ caáp ñieän aùp töø 3 kV trôû leân, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc MC daàu, MC chaân khoâng, MC khoâng khí. Heä thoáng rôle quaù doøng ñieàu khieån caùc MC naøy ñöôïc tính toaùn choïn löïa vaø phoái hôïp vôùi caùc MCBs, MCCBs, CC noái tieáp ñeå ñaûm baûo tính choïn loïc. Caùc rôle quaù doøng ñöôïc noái theo pha töông öùng vôùi caùc pha sô caáp vaø caùc giaù trò doøng khôûi ñoäng cuûa noù phaûi lôùn hôn doøng ñieän laøm vieäc cuûa taûi. Loaïi söï coá phoå bieán nhaát laø söï coá chaïm ñaát, caùc rôle quaù doøng noái pha seõ kieåm tra caùc doøng söï coá noái ñaát treân caùc giaù trò ñaët cuûa rôle, caùc giaù trò doøng ñieän chaïm naøy coù theå bò haïn cheá bôûi ñoä lôùn toång trôû noái ñaát trung tính hay ñieän trôû chaïm trung gian.
296 Ta coù theå phaùt hieän söï coá chaïm ñaát toát hôn baèng caùch söû duïng chæ moät rôle ñaùp öùng vôùi moät doøng ñieän thöù töï khoâng heä thoáng vaø doøng ñieän Io naøy chæ xuaát hieän khi coù doøng ñieän söï coá chaïy xuoáng ñaát. Vì vaäy, doøng ñieän laøm vieäc cuûa rôle BV noái ñaát ñöôïc ñaët giaù trò thaáp hôn doøng ñieän cuûa taûi, thaønh phaàn doøng ñieän thöù khoâng ñöôïc nhaän ra baèng caùch noái song song giöõa caùc BI. Ñieàu quan troïng laø vieäc saép xeáp noái keát caùc BI vaø rôle trong moät cô caáu heä thoáng ñaëc bieät, caùc caùch saép xeáp naøy ñöôïc moâ taû trong hình 12.21. AB C 51 51 51 51 51 AB C AB C Heä thoáng ba pha - ba daây a) b) Heä thoáng ba pha - ba daây hoaëc boán daây Choáng chaïm giöõa caùc pha Choáng chaïm giöõa caùc pha Heä thoángtrung tính khoâng noái ñaát Choáng chaïm pha - ñaát hoaëc qua cuoän Peterson 51 51 51 64 64 51 51 A B C AB C Heä thoáng ba pha - ba daây hoaëc boán daây c) Heä thoáng ba pha - ba daây d) Choáng chaïm giöõa caùc pha Choáng chaïm giöõa caùc pha Choáng chaïm pha - ñaát Choáng chaïm pha - ñaát Choáng chaïm pha - trung tính AB C N A B C N 51 64 51 51 64 64 Heä thoáng ba pha - boán daây e) Choáng chaïm giöõa caùc pha Choáng chaïm pha - ñaát f) Heä thoáng ba pha - ba daây hoaëc boán daây Choáng chaïm pha - trung tính Choáng chaïm pha - ñaát Hình 12.21 Sô ñoà noái daây BI vaø rôle Trong caùc HTÑ ba pha ba daây, caùc rôle quaù doøng thöôøng ñöôïc caáp treân hai pha vì lyù do kinh teá. Chuùng seõ kieåm tra söï coá giöõa caùc pha ôû taát caû rôle, nhöng phaûi chuù yù ñeán HTÑ ba pha boán daây, yeâu caàu caùc phaàn töû quaù doøng treân taát caû ba pha baûo ñaûm hoaït ñoäng toái thieåu moät phaàn töû trong khi pha bò caùc söï coá trung tính. Neáu heä thoáng naøy yeâu caàu BV söï coá chaïm ñaát ñoä nhaïy cao thì caàn coù boán boä BI ñeå baûo ñaûm cho caùc taûi khoâng ñoái xöùng hoaït ñoäng. Coù theå söû duïng moät rôle choáng chaïm ñaát rieâng ñöôïc caáp ñieän töø moät BI.
297 12.2 PHOÁI HÔÏP BAÛO VEÄ Ñeå vaän haønh moät HTÑCN hieäu quaû, caùc thieát bò BV caàn phaân bieät ñuùng NM töø ñieåm söû duïng ñieän ñeán nguoàn ñieän. Caùc giaù trò ñaët ñuùng phaûi ñöôïc tính toaùn cho moãi rôle vaø caùc ñöôøng ñaëc tính cuûa taát caû caùc thieát bò BV treân cuøng maïch nhaùnh ñöôïc so saùnh ñeå ñaûm baûo söï phaân bieät. Quaù trình treân goïi laø söï phoái hôïp rôle. Ñeå deã daøng hieåu vieäc caùc ñaëc tính phuï thuoäc cuûa rôle doøng ñieän ñaûm baûo phoái hôïp choïn loïc, trong phaàn naøy seõ nhaéc laïi nguyeân taéc choïn loïc vaø duøng caùc ví duï vôùi caùc rôle cuûa haõng GEC. Nhö ôû phaàn moät ta ñaõ bieát, ñaëc tính thôøi gian–doøng ñieän cuûa rôle doøng coù ñaëc tính phuï thuoäc coù daïng cöïc doác, raát doác vaø chuaån, ôû moãi daïng coù nhöõng thuaän lôïi khi öùng duïng cho töøng sô ñoà cuï theå. Ví duï 12.6: Phaàn maïch ñoùng ngaét haï Caàu chì 400A Doøng 1MVA NM 30kA theá trong moät maïng ñieän lôùn coâng nghieäp 2000/1A vaø caùc maïng ñieän phaân phoái töø thanh goùp 415 V ñöôïc BV baèng moät trong caùc CC 3300/415V MCCB 400 A hay MCCB 400 A, moät MBA: Rôle MCGG32 400A 1MVA /3300/415 V caáp ñieän cho maïch 50 -200% thoâng qua moät MC ñöôïc ñieàu khieån bôûi t moät rôle quaù doøng coù giaù trò ñaët töø 50 ÷ 10,0 200% giaù trò doøng ñieän ñònh möùc BI vaø Rôle MCGG32 ñöôïc cung caáp töø MBI 2000/1 A, ñeå coù theå (140% TMS=0,3) phoái hôïp: rôle, CC, vaø MCCB theo möùc doøng NM cuûa maïch laø 30 kA , caùc giaù trò phoái hôïp coù theå ñöôïc tính nhö hình 12.22. 1,0 Xaùc ñònh doøng ñieän qua rôle: Doøng 0,42 ñieän ñaët rôle ñöôïc choïn sao cho khoâng nhoû hôn doøng ñieän khi ñaày taûi. Doøng ñieän ñaày caàu chì taûi ñöôïc xaùc ñònh töø coâng suaát cuûa MBA 0,1 S 1000 MCCB I = = = 1393A U 3 ,0 415 × ,1 73 Giaû thieát ban ñaàu choïn trò soá ñaët rôle laø 100% doøng ñònh möùc BI ( Iñaët R = 1 A). 0,01 Ñaëc tính CC vaø MCCB: Caùc ñaëc tính 1,000 10,000 30,000 100,000 doøng ñieän vaø thôøi gian cuûa CC 400 A vaø Hình 12.2 2 Söï phoái hôïp ñaëc tuyeán laøm vieäc MCCB ñöôïc veõ tröïc tieáp treân giaáy log–log. Löïa choïn ñaëc tính rôle: Khi tính caùc giaù trò ñaët rôle BV ñeå phaân bieät choïn loïc giöõa CC vaø caùc thieát bò khaùc caàn döïa vaøo caùc ñaëc tính phuï thuoäc vaø ñoä doác, thöôøng thì tröôùc tieân choïn moät ñöôøng ñaëc tính rôle thuoäc loaïi cöïc doác. Ñoái vôùi loaïi rôle MCGG, ñöôøng ñaëc tính naøy coù ñöôïc baèng caùch choïn ñöôøng cong khi chuyeån ñeán vò trí “EI”. Töø hình veõ naøy, ta coù theå thaáy caùc möùc doøng chaïm 30 kA CC seõ hoaït ñoäng chöa ñeán 0,01 s vaø MCCB hoaït ñoäng 0,016 s. Neáu aùp duïng baäc thôøi gian ∆t laø 0,4 s thì thôøi gian hoaït ñoäng cuûa rôle ôû doøng NM 30000 A seõ laø 0,4 + 0,016 = 0,416 s
298 Neáu tyû soá BI laø 2000/1 A vaø coù giaù trò ñaët laø 100% thì boäi soá doøng PSM cuûa rôle laø m = 30000/2000 = 15 Töø ñöôøng ñaëc tính raát doác taïi trò soá PSM = 15 vaø ñöôøng TSM = 1 tìm ñöôïc thôøi gian taùc ñoäng rôle laø 0,3575 (thôøi gian naøy cuõng coù theå ñöôïc tính töø phöông trình VIT vôùi TSM = 1 vaø PSM = m = 15). Thôøi gian 0,357 < 0,416 quaù nhanh khoâng theå ñaûm baûo sai soá choïn loïc vaø nhö theá ñöôøng cong cöïc doác cuûa rôle naøy laø khoâng duøng ñöôïc cho tröôøng hôïp naøy. Chuyeån sang ñaëc tính raát doác cuûa rôle cuøng loaïi coù saün trong rôle MCGG khi PSM = 15 vaø TSM = 1, thôøi gian hoaït ñoäng rôle laø = 0,9644 s. Ñeå ñaït ñöôïc thôøi gian hoaït ñoäng cuûa rôle yeáu caàu laø 0,416 s thì tính giaù trò ñaët TMS = 0,416/0,964 = 0,431 (choïn TMS = 0,5). Vôùi ñaëc tính naøy khi PSM = 2, töông öùng vôùi doøng 4000 A rôle seõ hoaït ñoäng trong 13,5 × 0,5 = 6,75 s. Tröôøng hôïp naøy cuõng khoâng choïn loïc. Vì vaäy, ñöôøng ñaëc tính rôle caàn ñöôïc di chuyeån ra xa ñöôøng ñaëc tính MCCB, ta coù ñöôïc moät söï thay ñoåi baèng caùch choïn giaù trò doøng ñaët cuûa rôle lôùn hôn. Neáu giaù trò doøng ñaët rôle lôùn hôn khoaûng 140% Iñm BI vaø tyû soá BI laø 2000/1 A, giaù trò PMS cuûa rôle ôû 30000/2800 = 10,7 vôùi giaù trò PMS naøy vaø TMS = 1 ñöôøng cong raát doác cuûa rôle cho moät thôøi gian laøm vieäc 1,35 s ñeå coù ñöôïc giaù trò thôøi gian hoaït ñoäng theo yeâu caàu laø 0,42 s thì giaù trò ñaët TMS = 0,42/1,35 = 0,311 (laáy 0,3). Khi rôle ñaët ôû 140% ñònh möùc vaø TMS = 0,3 caùc ñieåm tieáp sau ñaây coù theå tính vaø ñöôïc duøng ñeå choïn ñöôøng ñaëc tính rôle yeâu caàu (baûng 12.10). t(s) 10 Baûng 12.10 R 1 R6 R4 PS Thôøi gian R I (A) 2 M rôle hoaït ñoäng (s) R R3A R2A 1A 1,6 4480 22,5 × 0,3 = 6,75 R 1,8 5040 16,87 × 0,3 = 5,06 4A 1 2,2 6160 11,25 × 0,3 = 3,37 0,24s 3,0 8400 6,75 × 0,3 = 2,02 0,33s 5,0 14000 3,375 × 0,3 = 1,01 10,0 28000 1,5 × 0,3 = 0,45 15,0 42000 0,964 × 0,3 = 0,29 I (A) 0,1 NM 100 400 700 1225 6000 Doøng NM Rôle coù ñaëc tính phuï thuoäc chuaån Rôle coù ñaëc tính phuï thuoäc raát doác Caùc ñieåm treân khi ñöôïc veõ theo caùc ñöôøng ñaëc tính CC vaø MCCB xaùc ñònh ñöôïc ñöôøng ñaëc tính raát doác cuûa rôle MCGG vôùi moät giaù trò doøng ñaët cuûa rôle baèng 140% doøng ñònh möùc BI vaø TSM = 0,3 cho ta moät söï phaân bieät choïn loïc thích hôïp ôû doøng NM cöïc ñaïi laø 30 kA . Söû duïng rôle quaù doøng coù ñaëc tính raát doác seõ phuø hôïp trong tröôøng hôïp coù söï giaûm ñaùng keå doøng söï coá do khoaûng caùch töø nguoàn ñeán taêng leân. Ñöôøng ñaëc tính cuûa rôle coù ñaëc ñieåm thôøi gian hoaït ñoäng seõ taêng leân gaáp ñoâi khi doøng söï coá giaûm theo tyû leä 7 ÷ 4 theo doøng chænh ñònh. Ñieàu naøy cho pheùp chænh ñònh cuøng moät trò soá ñaët veà thôøi gian cho caùc rôle noái tieáp nhau.
299 K J H G ~ R R R R 1 2 3 4 I = 400A INK = 6000A INJ = 1225A INH = 700A NG Hình 12.23 Sô ñoà, soá lieäu vaø ñaëc tuyeán rôle ví duï 12.7 Trò soá ñaët rôle: R1 vaø R1A 300 A 0,2 TMS R2 vaø R2A 175 A 0,2 TMS R3 vaø R3A 100 A 0,2 TMS R4 vaø R4A 57,5 A 0,2 TMS Xem xeùt söï khaùc bieät khi aùp duïng loaïi rôle CDG11 - rôle coù ñaëc tính phuï thuoäc chuaån - vaø loaïi rôle CDG13 - rôle coù ñaëc tính phuï thuoäc raát doác baèng ví duï sau. Ví duï 12.7: Töø hình 12.23 nhaän thaáy raèng, tyû soá doøng NM taïi caùc thanh caùi keá tieáp nhau laø 7 ÷ 4. Giaû thieát caùc rôle ñeàu ñöôïc chænh ñònh vôùi cuøng moät trò ñaët veà thôøi gian TMS = 0,2. Töø giaûn ñoà phoái hôïp thôøi gian treân, nhaän thaáy raèng thôøi gian nhaûy baäc ∆t cuûa ñaëc tính phuï thuoäc raát doác laø ∆t = 0,33 s trong khi rôle phuï thuoäc chuaån laø ∆t = 0,24 s. Thôøi gian nhaûy baäc ∆tmin cho pheùp söû duïng TMS = 0,2 ñöôïc tính nhö sau: ∆t = ∑ sai soá rôle giöõa caùc rôle noái tieáp nhau öôùc tính vôùi doøng söï coá ñaõ xaùc ñònh vaø TMS = 0,2 + Thôøi gian môû MC + Thôøi gian vöôït quaù cuûa rôle ∆tmin = (0,054 + 0,029) + 0,15 + 0,05 = 0,283 trong ñoù: 0,054 - thôøi gian sai soá cuûa rôle ôû 4 laàn doøng caøi ñaët vaø TMS = 0,2 0,029 - thôøi gian sai soá cuûa rôle ôû 7 laàn doøng caøi ñaët vaø TMS = 0,2 0,15 - thôøi gian hoaït ñoäng cuûa MC 0,05 - thôøi gian vöôït quaù cuûa rôle CDG13 vôùi ∆t = 0,33 s > ∆tmin = 0,283 s cho pheùp rôle phaân bieät choïn loïc hoaøn toaøn ñuùng. Vì vaäy, söû duïng rôle CDG13 laø phuø hôïp. Neáu duøng rôle coù ñaëc tính phuï thuoäc chuaån CDG11 thì ∆t = 0,25s vaø ∆tmin = (0,0712 + 0,0525) + 0,15 + 0,04 = 0,3137 s trong ñoù: 0,0712 - thôøi gian sai soá cuûa rôle ôû 4 laàn doøng caøi ñaët vaø TMS = 0,2 0,0525 - thôøi gian sai soá cuûa rôle ôû 7 laàn doøng caøi ñaët vaø TMS = 0,2 0,15 - thôøi gian hoaït ñoäng cuûa MC 0,04 - thôøi gian vöôït quaù cuûa rôle CDG11. vôùi ∆t = 0,25 s < ∆tmin = 0,3137 s neân rôle coù theå choïn loïc khoâng ñuùng. Vì vaäy, rôle coù ñaëc tính phuï thuoäc raát doác thay cho ñaëc tính phuï thuoäc chuaån seõ coù lôïi hôn ôû nhöõng nôi doøng söï coá coù söï giaûm ñaùng keå giöõa hai ñieåm rôle noái tieáp nhau. Ñaëc ñieåm cuûa ñaëc tính cöïc doác laø thôøi gian hoaït ñoäng gaàn nhö tyû leä nghòch vôùi bình phöông doøng ñieän. Loaïi ñaëc tính naøy raát phuø hôïp khi söû duïng cho caùc ñöôøng daây phaân phoái coù taûi ñænh, chaúng haïn ñöôøng daây cung caáp cho maùy bôm, maùy nhieät, maùy laïnh phuø hôïp khi phoái hôïp vôùi CC. Hình 12.24 cho sô ñoà, soá lieäu vaø phoái hôïp ñaëc tuyeán cöïc doác cuûa rôle vaø CC, khoaûng thôøi gian cheânh leäch an toaøn laø 0,4 s giöõa rôle vaø CC 75 A (phía 11 kV ) taïi ñieåm NM cöïc ñaïi 12000 A. Ngoaøi ra rôle coøn ñöôïc öùng duïng keát hôïp vôùi boä phaän töï ñoùng laïi trong maïng phaân phoái ñieän aùp thaáp. Phaàn lôùn söï coá ñeàu thoaùng qua vaø vì theá CC khoâng kòp chaûy vaø khoâng caàn thieát phaûi thay
300 CC. Ñieàu naøy coù theå thöïc hieän ñöôïc, neáu boä phaän töï ñoùng laïi ñöôïc chænh ñònh ñeå hoaït ñoäng tröôùc khi CC chaûy neáu söï coá laø thaät söï, boä phaän töï ñoùng laïi seõ khoùa laïi chính noù sau khi ñaõ môû moät (hay nhieàu) laàn, sau ñoù CC môùi chaûy vaø caùch ly NM. 10 Caàu chì 75A Caàu chì 500kVA 440V 250A 1 Nguoàn Caàu chì 11/0,4kV 11kV 75A 5% Cöïc doác 1000/5A Caàu 100% ~ chì 75A 0,2 TMS Rôle 0,1 INmax 12000A INM (A) 0,01 1000 12000 100000 Doøng ñieän chaïm phía 400V Hình 12.24 Phoái hôïp choïn loïc giöõa rôle coù ñaëc tính cöïc doác vaø caàu chì Ví duï 12.8: Phoái hôïp caùc rôle choáng chaïm ñaát trong heä thoáng ba pha boán daây: ta thöôøng gaëp phaûi vaøi khoù khaên trong vieäc aùp duïng caùc rôle choáng chaïm ñaát trong HTÑ ba pha boán daây, nhaát laø söï coù maët cuûa thanh goùp trung tính vaø taûi moät pha. Neáu moät rôle choáng chaïm ñaát ñöôïc caáp töø moät BI ñöôøng daây trung tính, thì moät BI töông töï thöù tö naèm treân daây trung tính caàn coù ñeå ñaûm baûo söï oån ñònh cho caùc doøng söï coá ñi qua hình 12.21e. Daây daãn naøy coù theå mang moät doøng ñieän taûi moät pha khoâng ñoái xöùng cuøng vôùi baát cöù doøng ñieän haøi naøo sinh ra do caùc thaønh phaàn taûi khaùc nhau. Neáu ta boû ñi BI trung tính naøy thì doøng trung tính ñöôïc rôle xem nhö doøng chaïm ñaát vaø giaù trò ñaët cuûa rôle phaûi taêng leân ñeå ngaên ngöøa vieäc caét maïch nhaàm. Khi moät rôle ñöôïc noái khoâng ñuùng vaøo doøng thöù töï khoâng, seõ khoù khaên ñeå coù ñöôïc möùc caøi ñaët nhaïy vì doøng ñieän töø hoùa cuûa BI vaø noù vöôït quaù doøng ñieän chænh ñònh do söï baõo hoøa BI khoâng baèng nhau. Kyõ thuaät khaùc ñeå caáp ñieän cho rôle töø moät BI loaïi loõi caân baèng (loaïi BI o), noùi chung coù theå cho caùc giaù trò ñaët hieäu quaû nhaïy hôn. Khi ta aùp duïng phöông phaùp naøy cho HTÑ ba pha boán daây thì caùc daây daãn pha vaø trung tính phaûi cuøng qua loõi cuûa BI o (H.12.21f). Söï phoái hôïp cuûa caùc rôle choáng chaïm ñaát BV caùc HTÑ ba pha boán daây ñoøi hoûi phaûi tính toaùn ñaëc bieät, nhaát laø trong tröôøng hôïp ñieän aùp thaáp, maïch ñoâi. Caùc phöông phaùp phoái hôïp rôle toái öu ñaõ ñöôïc Horcher tìm ñöôïc. Toång quaùt khi caû hai trung tính MBA noái ñaát, thanh goùp trung tính taïo ra moät boä trung tính ñoâi noái ñaát nhö trong hình 12.25a. Trong tröôøng hôïp chaïm ñaát nhaùnh khoâng roõ raøng hay chaïm ñaát thanh goùp, neáu caùc MC MC1, MC2 ñoùng vaø MC phaân ñoaïn môû, doøng söï coá chaïm ñaát seõ ñöôïc phaân chia thaønh hai phaàn qua hai nhaùnh noái ñaát. Vaø nhö theá, seõ chia thaønh hai phaàn giöõa caùc rôle vaø thanh goùp trung tính, coù khaû naêng laø MC naèm trong phaàn cung caáp khoâng bò chaïm cuõng seõ bò caét nhö trong phaàn bò chaïm.
301 Neáu chæ coù moät MC cung caáp MC1 ñöôïc ñoùng, rôle choáng chaïm ñaát ôû phaàn ñöôïc caáp ñieän seõ chæ coù moät phaàn doøng söï coá chaïy qua thanh goùp trung tính, ñieàu naøy khoâng chæ taêng thôøi gian hoaït ñoäng cuûa rôle maø coøn ruùt giaûm ñoä nhaïy. Moät caáu hình ñöôïc phoûng theo cho heä thoáng boán daây hai Thanh goùp trung bình nguoàn laø söû duïng ñieän cöïc noái ñaát ñôn noái ñieåm giöõa thanh goùp trung tính nhö hình 12.15b. Caùch RE Re saép xeáp naøy phuø hôïp cho caùc MC phaân ñoaïn thanh Nhaùnh 1 1 2 Nhaùnh 2 goùp thöôøng ñoùng hay thöôøng môû. Rôle söï coá chaïm ñaát BV ñaàu vaøo seõ duøng moät BI coù loõi caân baèng MC1 MC phaân ñoaïn MC2 hay doøng Io ñöôïc cung caáp töø boán BI. Khi vaän haønh vôùi caû hai MC chính vaø MC phaân ñoaïn thanh goùp, MC phaân ñoaïn phaûi ñöôïc môû tröôùc tieân khi xaûy ra moät söï coá chaïm ñaát. Ñeå ñaûm baûo tính choïn a) loïc, ñieàu quan troïng laø phaûi chuù yù: caùc rôle RF vaø RE coù doøng söï coá noái ñaát lôùn gaáp ñoâi caùc rôle choáng chaïm ñaát RS. Thôøi gian phoái hôïp giöõa caùc rôle söï coá chaïm ñaát RE, RF phaûi ñöôïc tính ôû ñieåm RS 1 RS 2 söï coá N2 ñoái vôùi moät traïm coù caû MC MC1, MC2 vaø RE MC phaân ñoaïn ñoùng. Töông töï nhö theá thôøi gian MC1 MC2 phoái hôïp giöõa hai rôle RE vaø RS1, RS2 cuõng ñöôïc N1 tính toaùn nhöng ôû ñieåm söï coá N1 nhö trong hình 12.25c. Khi traïm naøy hoaït ñoäng vôùi MC phaân ñoaïn MC phaân ñoaïn MC ñoùng vaø moät hay caû hai MC MC1, MC2 ñoùng, RF tröôøng hôïp naøy coù theå coù doøng trung tính khoâng N ñoái xöùng noù sinh ra do taûi moät pha laøm RS1 hay 2 b) RS2 taùc ñoäng tình côø ngaét moät hoaëc caû hai MC cung caáp, ta coù theå ngaên ngöøa baèng caùch khoùa beân 10 trong maïch caét cuûa moãi rôle RS vôùi caùc tieáp ñieåm 9 phuï thöôøng ñoùng cuûa MC thanh goùp. Tuy nhieân, 8 7 moät söï coá chaïm ñaát xaûy ra treân moät phaân ñoaïn 6 thanh goùp khi caùc rôle RS ñaõ hoaït ñoäng, ñieàu naøy 5 coù theå xaûy ra khi MC phaân ñoaïn thanh goùp môû, 4 tieáp ñieåm ngaét cuûa noù coù theå ñoùng tröôùc khi tieáp RS1, RS2 ñieåm ngaét rôle RS ôû phaàn thanh goùp khoâng bò söï 3 coá coù theå môû. Vieäc caét caû hai MC cung caáp MC1, MC2 coù theå ngaên ngöøa trong tröôøng hôïp naøy baèng 2 caùch taêng theâm trò soá ñaët cuûa caùc rôle RS1, RS2 RE lôùn hôn doøng trung tính khoâng ñoái xöùng cöïc ñaïi. RF Neáu trong suoát quaù trình söï coá chaïm ñaát thanh goùp 1 N N I hay söï coá chaïm ñaát ñaàu vaøo MC, MC phaân ñoaïn 2 1 c) thanh goùp khoâng theå môû khi ñöôïc yeâu caàu nhö vaäy, tieáp ñieåm ngaét phuï MC cuõng seõ khoâng hoaït Hình 12.25 Sô ñoà traïm ñoäng, ñieàu naøy seõ ngaên khoâng cho rôle RS1, RS2 phoái hôïp choáng chaïm ñaát hoaït ñoäng vaø ñaùp öùng BV döï phoøng, keát quaû laø söï coá ñöôïc caùch ly baèng caùc rôle quaù doøng pha chaäm hôn. Moät phöông phaùp khaùc döï phoøng coù theå ñöôïc noái keát ñeán moät rôle RE’ thöù hai noái tieáp vôùi rôle RE coù giaù trò ñaët thôøi gian hoaït ñoäng lôùn hôn caùc rôle RS1 vaø RS2. Nhöng vì rôle döï phoøng naøy ñöôïc theâm vaøo phaûi ñöôïc saép xeáp cho caét caû hai MC cung caáp vaø nhö theá khoâng BV choïn loïc
302 ñöôïc thanh goùp. 12.3 PHAÂN BOÁ DOØNG SÖÏ COÁ TÖØ CAÙC ÑOÄNG CÔ CAÛM ÖÙNG Khi moät heä thoáng coâng nghieäp coù caùc taûi laø nhöõng ñoäng cô gaëp söï coá, caùc ñoäng cô naøy cung caáp doøng ñieän trong moät thôøi gian ngaén tôùi ñieåm söï coá xaûy ra, caùc doøng ñieän naøy cuûa ñoäng cô thöôøng ñöôïc boû qua. Nhöng neáu xeùt caùc heä thoáng truyeàn ñoäng ñoäng cô duøng trong coâng nghieäp lôùn hôn coù coâng suaát lôùn hôn thì caàn phaûi xaùc ñònh ñoä lôùn vaø thôøi gian toàn taïi cuûa doøng ñieän do ñoäng cô sinh ra. Vì vaäy, cho pheùp öôùc löôïng chính xaùc hôn veà möùc ñoä söï coá toång coäng ñeå: - Phaân bieät trong vieäc phoái hôïp rôle - Xaùc ñònh ñònh möùc cuûa MC yeâu caàu trong moät söï laép ñaët môùi. Khi moät ñoäng cô caûm öùng chaïy, moät töø thoâng do cuoän daây stator phaùt ra quay vôùi moät toác ñoä ñoàng boä vaø taùc ñoäng leân rotor neáu nhö ñieän aùp cung caáp cho stator giaûm xuoáng ñoät ngoät vì moät lyù do naøo ñoù, töø thoâng trong ñoäng cô khoâng theå thay ñoåi töùc thôøi vaø quaùn tính cô hoïc cuûa ñoäng cô seõ coù khuynh höôùng ngaên khoâng cho giaûm toác ñoä trong vaøi chu kyø ñaàu cuûa quaù trình xaûy ra söï coá. Töø thoâng bò giöõ laïi trong rotor seõ phaùt ra moät ñieän aùp stator luùc ñaàu baèng vôùi söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong stator tröôùc khi gaëp söï coá, söï giaûm töø thoâng ñöôïc ñöôïc ñieàu khieån baèng tyû leä giöõa ñoä töï caûm vaø ñieän caûm cuûa caùc ñöôøng doøng ñieän vaø töø thoâng ñöôïc keát hôïp laïi, vì vaäy ñoäng cô caûm öùng hoaït ñoäng nhö moät MF, keát quaû laø ñoùng goùp theâm doøng ñieän coù caû hai thaønh phaàn AC vaø DC suy giaûm theo haøm muõ nhö sau: , −t / Td iac = Is.e ; , I (ñôn vò töông ñoái) −t / Ta 9 idc = 2Is.e 3 8 vôùi: IS - doøng ñieän khôûi ñoäng moät chieàu 2 treân ñöôøng daây 7 , , Td - haèng soá thôøi gian AC; Ta 6 - haèng soá thôøi gian DC. 1 5 Ñoái vôùi caùc ñoäng cô coâng nghieäp khaùc nhau ôû caáp ñieän aùp 400 V, haèng soá 4 , thôøi gian T vaø Ta coù caùc trò soá sau: d 3 , T T HP d a 2 Thôøi gian sau khi chaïm 10 20 ms 10 ms 1 100 50 ms 40 ms t(ms) 0 20 40 60 80 100 120 Caùc doøng sinh ra töø ñoäng cô ôû caùc Hình 12.26 Doøng ngaén maïch cung caáp daïng NM moät pha vaø NM ba pha cho töø ñoäng cô caûm öùng töø trong hình 12.26. Ta thaáy raèng thaønh phaàn AC ban ñaàu cuûa doøng ñieän ñoäng cô ngay luùc xaûy ra söï coá noùi chung coù ñoä lôùn baèng doøng khôûi ñoäng moät chieàu treân ñöôøng daây cuûa ñoäng cô, vì vaäy trong caùc heä thoáng 415 V ta thöôøng giaû söû doøng ñoùng goùp cuûa söï coá tieâu bieåu laø 6,25 laàn doøng ñieän ñoäng cô khi ñaày taûi. Ta cuõng thaáy raèng, trong heä thoáng nhoû, taát caû caùc ñoäng cô coù theå xem nhö laø moät ñoäng cô töông ñöông hay trong moät heä thoáng lôùn laø vaøi ñoäng cô töông ñöông ôû nhöõng vò trí khaùc nhau. Möùc coâng suaát cuûa ñoäng cô
303 töông ñöông naøy baèng toång caùc möùc coâng suaát cuûa caùc ñoäng cô. - Ñoäng cô 500 HP 6,6 kV NM ba pha - Ñoäng cô 500 HP 6,6 kV NM moät pha - Ñoäng cô 3000 HP 6,6 kV NM moät pha. Moät thoâng soá quan trong khaùc Doøng khoâng ñoái xöùng/doøng ñaày taûi nöõa laø toác ñoä cuûa ñoäng cô. Vì qua 2 1 nhöõng cuoäc kieåm tra cho thaáy raèng, ñoái 10 vôùi ñoäng cô ít cöïc hôn phaàn ñoùng goùp Ñoäng cô 2 vaø 4 cöïc 6 cuûa doøng söï coá seõ laâu suy giaûm hôn. Ñoäng cô Noùi chung vieäc öôùc löôïng phaàn coù > 6 cöïc ñoùng goùp cuûa ñoäng cô vaøo doøng söï coá chung neân ñöôïc tính cho caùc ñoäng cô lôùn vaø caùc taûi ñoäng cô 3,3 kV hay cao t Thôøi gian 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 sau chaïm (ms) hôn. Hình 12.27 Söï phaân boá doøng caét khoâng ñoái xöùng Caùc giaù trò thöïc teá ñöôïc chæ ra trong hình 12.27, caû hai duøng cho ñoäng cô hai cöïc vaø boán cöïc vaø cuõng duøng cho caùc maùy coù toác ñoä thaáp hôn. Caùc giaù trò naøy döïa treân ñieàu kieän söï coá moät pha vaø coù theå duøng trong thöïc teá. 12.4 BAÛO VEÄ MAÏNG HAÏ THEÁ 12.4.1 Heä thoáng noái ñaát haï theá Theo IEE, noái ñaát heä thoáng haï theá laø goàm heä thoáng noái ñaát trung tính nguoàn vaø voû thieát bò phuï taûi. Coù naêm daïng noái ñaát ñöôïc goïi teân baèng caùc kyù töï: TT, TN, TN–S, TN–C–S vaø IT. Kyù töï ñaàu tieân chæ caùch noái ñaát cuûa nguoàn cung caáp: T - trung tính nguoàn ñöôïc noái ñaát tröïc tieáp moät hay nhieàu ñieåm I - trung tính nguoàn khoâng noái ñaát hoaëc noái ñaát qua ñieän trôû giôùi haïn doøng chaïm ñaát. Kyù töï thöù hai chæ caùch noái ñaát cuûa caùc voû thieát bò: T - voû boïc thieát bò ñöôïc noái ñaát tröïc tieáp N - voû thieát bò ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi trung tính cuûa nguoàn cung caáp. Kyù töï thöù ba hoaëc thöù tö chæ caùch boá trí daây daãn noái ñaát: S - daây noái ñaát BV vaø daây trung tính rieâng bieät C - moät daây daãn cho daây BV vaø trung tính. Boá trí heä thoáng noái ñaát phaûi ñöôïc phoái hôïp ñeå trong quaù trình chaïm ñaát ñieän theá giöõa caùc phaàn voû thieát bò söû duïng ñieän vaø vôùi baát kyø vò trí naøo cuûa coâng trình laân caän khoâng vöôït quaù giaù trò nguy hieåm. Moät heä thoáng noái ñaát tieâu bieåu cho ôû hình 12.28.
304 Utx Taûi Daây noái ñaát an Caùc coâng trình toaøn (DAT) laân caän Tuû ñieän cung Thanh caùi noái ñaát caáp tuû ñieän cung caáp DAT Tuû Thanh caùi noái ñaát tuû Daây noái ñaúng theá ñieän ñieän chính chính Nguoàn DAT ñaát Coïc noái ñaát Hình 11.28 Heä thoáng noái ñaát voû thieát bò Daây noái ñaát BV an toaøn (DAT) ñöôïc goïi laø “daây ñaát” noái töø caùc voû thieát bò söû duïng ñieän tôùi tuû ñieän cung caáp vaø töø moãi tuû cung caáp tôùi thanh caùi noái ñaát chính. Daây noái ñaát taïo thaønh maïch toång trôû vaø mang doøng ñieän khi coù chaïm ñaát neân tieát dieän cuûa noù phaûi thoûa maõn ñieàu kieän I1 t S ≥ N C k 2 1 trong ñoù: S - tieát dieän nhoû nhaát cuûa daây noái ñaát ( mm ); IN - doøng chaïm ñaát ( A) tC - thôøi gian taùc ñoäng cuûa BV ( s); k - haèng soá nhieät cuûa DAT. Trò soá cuûa k ñöôïc cho ôû baûng 12.11. Baûng 12.11 Trò soá cuûa haèng soá nhieät k daây daãn DAT Nhieät ñoä daây daãn ñònh Daây daãn Caùch ñieän Nhieät ñoä tôùi haïn (oC) k möùc (oC) Ñoàng PVC 70 160 115 PVC* 70 140 103 PVC 30 160 143 PVC* 30 140 133 Nhöïa 85 220 134 XLPE 90 250 143 Nhoâm PVC 70 160 76 PVC 30 160 95 Theùp PVC 30 160 52 Thanh ñoàng - 30 200 159 Thanh nhoâm - 30 200 105 Ghi chuù: PVC* - tieát dieän lôùn hôn 300mm 2. Ngoaøi ra, daây DAT coù theå ñöôïc choïn döïa vaøo daây pha theo nhö baûng 12.12.
305 Baûng 12.12 Côõ daây DAT theo daây daãn pha Côõ daây pha S (mm 2) Côõ daây DAT (mm 2) S ≤ 16 S 16 35 S/2 Heä thoáng TT Trong heä thoáng TT, trung tính nguoàn ñöôïc noái ñaát tröïc tieáp, vaø nhöõng voû thieát bò duøng ñieän cuõng ñöôïc noái ñaát tröïc tieáp. Heä thoáng noái ñaát nguoàn vaø voû thieát bò rieâng bieät nhau (H.12.29). Doøng ñieän chaïm ñaát trong maïng naøy V V I = pha = pha NTT ZS + ZL + RDAT + RB + RA ZtdTT trong ñoù: ZS - toång trôû nguoàn; ZL - toång trôû daây daãn pha RDAT - ñieän trôû daây noái ñaát; RA, RB - ñieän trôû ñaát taïi nguoàn vaø taûi. Ñieän theá tieáp xuùc khi coù noái ñaúng theá V = I × R txTT1 NTT DAT Ñieän theá tieáp xuùc khi khoâng coù noái ñaúng theá V = I × (R + R ) txTT0 NTT DAT B Nhaän thaáy ñieän theá tieáp xuùc khi khoâng coù noái ñaúng theá cao hôn nhieàu so vôùi khi coù thöïc hieän noái ñaúng theá. B ZL ZS A C Daây noái ñaúng theá NABC RDAT RA RB Hình 12.29 Heä thoáng TT Heä thoáng TN –S Trong heä thoáng TN–S, trung tính nguoàn noái ñaát tröïc tieáp (T) vaø voû thieát bò noái vôùi trung tính nguoàn (N) baèng daây BV rieâng (S) (H.12.30). Ñaëc ñieåm cuûa heä thoáng naøy laø do voû thieát bò ñöôïc noái trung tính nguoàn neân doøng chaïm voû cuûa caùc thieát bò raát lôùn ñuû ñeå taùc ñoäng caùc phaàn töû BVDÑ.
306 B ZL ZS A C Daây noái Z ñaúng theá NABC DAT Daây DAT’ RA Z’ DAT Hình 12.30 Heä thoáng TN –S Doøng ñieän chaïm voû ñöôïc tính U U I1 = p = p N ' Z ZS + ZL + ZDAT + ZDAT tdTN − S Ñieän theá tieáp xuùc luùc chaïm trong heä thoáng TN–S khi coù noái ñaúng theá vaø khoâng V = I1 × Z txTN1 N DAT V = I1 × Z + Z ' − khi söï coá toàn taïi txTN0 N ( DAT DAT ) ' = Ia × (ZDAT + ZDAT ) − neáu MC caét taïi doøng Ia. Heä thoáng TN –C–S B Z L Z S A C NABC D AT R A Hình 12.31 Heä thoáng TN-C-S Heä thoáng TN–C–S töông töï nhö TN–S, tuy nhieân daây daãn BV (S) duøng chung vôùi daây trung tính nguoàn (H.12.31).
307 Heä thoáng IT Hình 12.32 Heä thoáng IT Trong heä thoáng naøy, trung tính nguoàn caùch ñieän hay noái ñaát qua ñieän trôû lôùn (I), voû thieát bò ñöôïc noái tröïc tieáp (T). Löu yù, vôùi heä thoáng naøy, ñieåm chaïm voû ñaàu tieân khoâng gaây nguy hieåm cho ngöôøi, tuy nhieân seõ trôû thaønh NM hai pha neáu xaûy ra ñieåm chaïm voû thöù hai (H.12.32). 12.4.2 Phöông phaùp baûo veä choáng chaïm voû maïng haï theá Muïc ñích laø BV an toaøn cho ngöôøi tieáp caän vôùi thieát bò söû duïng ñieän vaø thieát bò. Theo tieâu chuaån an toaøn cuûa IEC, ñeå an toaøn cho con ngöôøi thì caùc phaàn töû BV phaûi caét ñöôïc ñieåm chaïm vôùi thôøi gian 0,4 s neáu chaïm tröïc tieáp (230 V) vaø vôùi thôøi gian 5 s neáu chaïm giaùn tieáp (50 V). Baûo veä trong heä thoáng TN Trong heä thoáng naøy coù theå söû duïng moät hoaëc caû hai loaïi BV: - Baûo veä quaù doøng - Baûo veä choáng doøng roø Baûo veä quaù doøng Ñeå BVDÑ taùc ñoäng ñöôïc, toång trôû maïch töông ñöông luùc chaïm phaûi thoûa maõn U P Ztd ≤ Ia vôùi Ia laø doøng taùc ñoäng rôle taïi thôøi ñieåm caét. U - Trong tröôøng hôïp chaïm tröïc tieáp Z = pdm td dong cat taï 0,4s Ví duï, neáu duøng maùy caét baûo veä MCB-32 A loaïi C, coù thôøi gian taùc ñoäng laø 5 s vôùi doøng nhoû hôn 320 A vaø 0,04 s vôùi doøng lôùn hôn 320 A. Nhö vaäy, tính toaùn vôùi MCB naøy doøng ñeå taùc ñoäng vôùi thôøi gian 0,4 s laø 320 A vaø luùc ñoù toång trôû töông ñöông laø 220 Z = = ,0 688 Ω td 320
308 - Trong tröôøng hôïp chaïm giaùn tieáp toång trôû töông ñöông ñöôïc tính 50 Z = (DTD5s = doøng taùc ñoäng luùc 5s) td DTD5s Ví duï, duøng CC 32 A coù thôøi gian ñöùt laø 5 s vôùi doøng qua CC laø 125 A thì luùc ñoù toång trôû töông ñöông cho pheùp laø 50 Z = = 4,0 Ω td 125 Baûo veä baèng RCCB Neáu söû duïng RCCB thì phaûi thoûa maõn ñieàu kieän Ztd × I∆N ≤ 50V trong ñoù: Ztd - toång trôû maïch töông ñöông töø ñieåm chaïm I∆N - doøng roø taùc ñoäng ñònh möùc cuûa RCCB. Baûo veä trong heä thoáng TT Trong heä thoáng TT coù theå söû duïng moät hay hai loaïi BV: BV doøng roø vaø BVDÑ. Trong heä thoáng TT toång trôû töông ñöông luùc chaïm thöôøng lôùn hôn trong heä thoáng TN neân doøng chaïm coù theå khoâng ñuû lôùn ñeå taùc ñoäng BVQDÑ. Nhö theá trong maïng TT neân duøng RCCB. Ñieän theá luùc tieáp xuùc ñöôïc giôùi haïn nhoû hôn 50 V an toaøn: RaIa ≤ 50 V. trong ñoù: Ra - toång ñieän trôû maïch goàm ñieän trôû ñaát, daây ñaát, daây DAT Ia - doøng roø taùc ñoäng ñònh möùc I∆N. Ñieän theá tieáp xuùc trong tröôøng hôïp khoâng coù noái ñaúng theá VtxTT0 = IaTT × Ra = IaTT (RDAT + RB ) neáu coù noái ñaúng theá VtxTT1 = IaTT × RDAT = IN × RDAT − neáu BV khoâng taùc ñoäng ñöôïc. Löu yù raèng, VtxTT 0 > VtxTT 1 neân choïn ñieàu kieän tính toaùn theo VtxTT 0 < 50 V. Ví duï 12.9: 22/0,4kV MCCB-200A a Tuû phuï 120mm 2,30m 35mm 2,20m b Tuû chính c R = 0,02 Ω T N X T = 0,008 Ω Thanh caùi U = 400V CB 70mm 2 noái ñaát 6mm 2 Töø caùc voû thieát bò Hình 12.33 Hình ví duï 12.9 Cho sô ñoà cung caáp ñieän haï theá heä thoáng TN-S nhö hình 12.33, caùp töø MBA tôùi tuû ñieän chính laø daây daãn ñoàng, nhieàu loõi, tieát dieän 120 mm 2, caùch ñieän PVC vaø moät daây caùp BV an toaøn rieâng bieät tieát dieän 70 mm 2. Maïch daãn töø tuû ñieän chính tôùi tuû ñieän phuï laø caùp ñoàng hai loõi 35 mm 2 vaø moät daây BV rieâng caùp ñoàng 6 mm 2. Khi chaïm ñaát, giaû söû nhieät ñoä caùp 35 mm 2 laø 115 oC, caùp 6 mm 2 laø 95 oC, caùp 120 mm 2 laø 70 oC vaø caùp 70 mm 2 laø 30 oC.
309 a) Xaùc ñònh toång trôû maïch töông ñöông luùc chaïm ñaát taïi tuû ñieän phuï vaø doøng chaïm ñaát trong tuû ñieän phuï. b) Daây BV 6 mm 2 coù phuø hôïp khoâng? Giaûi: Theo soá lieäu caùp ôû 70 oC: 120 mm 2: r = 0,33 mΩ/m; x = 0,135 mΩ/m 70 mm 2: r = 0,63 mΩ/m; x = 0,160 mΩ/m 35 mm 2: r = 1,25 mΩ/m; x = 0,165 mΩ/m 6mm 2: r = 7,3 mΩ/m; x = 0 mΩ/m Khi chaïm ñaát, nhieät ñoä caùp thay ñoåi laøm ñieän trôû caùp thay ñoåi vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc    230 + θm  Rθm = Rθc    230 + θc  trong ñoù θm , θc laø nhieät ñoä môùi, nhieät ñoä cuõ ñaõ bieát cuûa caùp. 0,33 × 30 0,135 × 30 R120 = = ,0 0057 Ω ; X120 = = ,0 0023 Ω 3 × 1000 3 × 1000 0,63 × 30(230 + 30) 0,135 × 30 R = = ,0 0082 Ω ; X = = ,0 0024 Ω 70 2 × 1000(230 + 70) 70 2 × 1000 1,25 × 30(230 + 115) 0,165 × 20 R = = ,0 0144 Ω ; X = = ,0 0017 Ω 35 2 × 1000(230 + 70) 35 2 × 1000 2 2 Ztñ = ()()R120 + R70 + R35 + R6 + RT + X120 + X70 + X35 + X6 + XT = ,0 1102 Ω 230 Doøng ñieän moät pha chaïm ñaát I1 = = 2087 A N ,0 1102 b) Khi doøng ñieän chaïm ñaát laø 2087A, thôøi gian taùc ñoäng phoûng ñoaùn cuûa MCB taïi tuû ñieän phuï laø 0,1s. Luùc ñoù côõ daây toái thieåu cuûa daây daãn BV laø I 2)1( × t 20872 × 1,0 S > N = = ,4 62 mm2 min k 143 Vaäy duøng daây 6mm 2 laø phuø hôïp. Ví duï 12.10: Cho sô ñoà heä thoáng TT nhö hình 12.34, coù moät nhaùnh daøi 20m cung caáp ñieän cho moät oå caém. Nhaùnh naøy laø caùp ñoàng moät loõi caùch ñieän PVC tieát dieän 4mm 2 vaø moät daây BV rieâng cuøng tieát dieän. Daây BV noái töø tuû ñieän ñeán thanh caùi noái ñaát chính coù tieát dieän 16mm 2 daøi 30m vaø daây noái ñaát töø thanh caùi noái ñaát chính ñeán ñieän cöïc noái ñaát daøi 10m, tieát dieän 25mm 2. Taát caû daây BV ñeàu laø caùp ñoàng caùch ñieän PVC moät loõi vaø ñieän trôû coïc ñaát laø 0,9 Ω. MC cho nhaùnh naøy coù theå ñöôïc choïn moät trong caùc loaïi MCB-32A loaïi 1,MCB-32A loaïi C hay RCCB-63A vôùi doøng roø taùc ñoäng 0,03A. Khoâng yeâu caàu hieäu chænh ñieän trôû theo nhieät ñoä caùp.
310 a) Choïn MC BV choáng giaät ñieän cho maïch cung caáp oå caém. b) Tính toaùn laïi trong tröôøng hôïp töông töï vôùi heä thoáng TN–S, trong ñoù toång trôû maïch ngoaøi RE + jX E töø tuû ñieän vaø thanh caùi noái ñaát ñeán nguoàn cung caáp laø (0,3 + j0,6) Ω. Caùc soá lieäu caùp ñöôïc cho: 4mm 2 r = 11 mΩ/m 16 mm 2 r = 2,8 mΩ/m; 25 mm 2 r = 1,75 mΩ/m M C B 2 x 4 m m 2 Cu/PVC, 1 x 4 mm 2 Cu/PVC (DAT) 20m 32A Ñ eán oå caém RCCB-63A Tuû ñieän D AT Thanh caùi noái ñaát 2 1 x 16 m m 2,C u/PVC 1 x 25 m m Cu/PVC,10 m 30 m C oïc ñaát D AT R = 0,9 Ω B Hình 12.34 Hình ví duï 12.10 Giaûi: Tính 11 × 20 R = = ,0 11 Ω R = R 4 2 × 1000 4,CPC 4 8,2 × 30 R = = ,0 042 Ω 16,CPC 2 × 1000 ,1 75 × 10 R = = ,0 009 Ω R = 0,9 Ω 25 2 × 1000 B vôùi heä thoáng TT, ñieàu kieän ñeå thoûa maõn yeâu caàu BV choáng giaät ñieän laø giôùi haïn ñieän aùp tieáp xuùc khoâng quaù 50 V nhö döôùi ñaây: Ra Ia ≤ 50V vôùi Ia laø doøng ñieän gaây taùc ñoäng cuûa MC trong khoaûng 5 s. Ra = R ,4 DAT + R16,DAT + R25 + RB = 1,061 Ω 50 I = = 47 1, A a ,1 061 Thôøi gian taùc ñoäng cuûa caû hai MCB-32 A loaïi 1 vaø loaïi C laø 1000 s öùng vôùi doøng 47,1A. Do thôøi gian caét naøy vöôït quaù 5 s, caû hai MCB-32 A loaïi 1 vaø loaïi C khoâng phuø hôïp choáng ñieän giaät. Nhaän thaáy, thôøi gian taùc ñoäng cuûa RCCB laø 0,04 s ñoái vôùi doøng roø 47,1 A; phuø hôïp choáng ñieän giaät. b) Trong tröôøng hôïp heä thoáng TN–S, toång trôû söï coá chaïm ñaát laø 2 2 ZEFL,TN = (R4 + R ,4 DAT + R16,DAT + RE ) + ()X E = ,0( 11 + ,0 042 + ,0 11 + )3,0 2 + 6,0 2 = ,0 822 Ω 230 Doøng ñieän chaïm ñaát moät pha laø I )1( = = 280 A N,TN ,0 822
311 Thôøi gian taùc ñoäng cuûa MCB-32 A loaïi 1 laø 0,1 s nhöng vôùi MCB loaïi C, thôøi gian naøy lôùn hôn 5s moät chuùt. Do vaäy, chæ MCB loaïi 1 vaø RCCB coù theå thoûa maõn ñöôïc yeâu caàu BV choáng ñieän giaät trong tröôøng hôïp töông töï vôùi heä thoáng TN–S. Ví duï 12.11: Moät nguoàn 230 V cung caáp cho moät loø söôûi ñieän baèng moät maïch caùp ñoàng caùch ñieän PVC 18 m, 4 mm 2, moät daây BV 18 m, 4 mm 2 ñöôïc BV bôûi moät MCB-40 A. Daây BV ñöôïc boïc chung vôùi daây pha nhö hình 12.35. Giaû söû raèng moät MCB loaïi B ñöôïc duøng ñaàu tieân vaø sau ñoù coù theå ñöôïc thay theá bôûi moät MCB loaïi C trong khi baûo trì. Neáu toång trôû nguoàn tôùi MCB RE + jX E laø (0,12 + 0,8) Ω, haõy xaùc ñònh daây BV 4 mm 2 coù theå ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu BV ñieän giaät cuõng nhö yeâu caàu veà phaùt noùng khoâng. Khoâng yeâu caàu hieäu chænh ñieän trôû caùp theo nhieät ñoä. 2 2 MCB 2 x 6 mm 1C/Cu/PVC, 1 x 4 mm (DAT) Loø söôûi 40A 18 m RE = 0,12 Ω X = 0,8 Ω E Hình 12.35 Hình ví duï 12.11 Giaû söû raèng nhieät ñoä trung bình cuûa daây pha vaø daây BV khi coù söï coá laø 115 oC. Soá lieäu cuûa caùp: 6 mm 2 r = 7,3 mΩ/m; 4 m2 r = 11 mΩ/m Giaûi: Ñieän trôû cuûa caùp 6 mm 2 vaø caùp 4 mm 2 taïi nhieät ñoä daây daãn 115 oC laø 7,3  230 + 115  18 R = ×   × = ,0 0756 Ω 6 2  230 + 70  1000 11  230 + 115  18 R = ×   × = ,0 1139 Ω 4 2  230 + 70  1000 Toång trôû töông ñöông tôùi ñieåm chaïm ñaát laø 2 2 2 2 Ztñ,TN = (R6 + R4 + RE ) + X E = ,0( 0756 + ,0 1139 + ,0 12) + 8,0 = ,0 858 Ω 230 Doøng söï coá chaïm ñaát laø I ()1 = = 268 A N,TN ,0 858 Thôøi gian caét ñieän loø söôûi laø trong voøng 5 s vaø töø baûng 12.9, doøng ñieän laøm cho MCB-40 A loaïi B taùc ñoäng trong 5 s laø 200 A vaø loaïi C laø 400 A. Nhö vaäy, toång trôû söï coá töông ñöông chaïm ñaát töông öùng lôùn nhaát laø 230 Z = = ,1 15 Ω tñ,TN,max,40 A,B 200 230 Z = = ,0 575 Ω tñ,TN,max,40 A,C 400 Do Ztñ,TN laø 0,858 Ω, thaáp hôn giaù trò Ztñ,TN ,40 A,B (1,15 Ω), neân MCB loaïi B thoûa maõn ñöôïc yeâu caàu BV choáng ñieän giaät. Ngöôïc laïi, Ztñ,TN lôùn hôn giaù trò Ztñ,TN ,40 A,C neân MCB loaïi C khoâng ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu BV. Noùi caùch khaùc, thôøi gian caét cuûa MCB-40 A loaïi C vöôït quaù 5 s. Vôùi moät doøng söï coá chaïm ñaát 268 A, thôøi gian taùc ñoäng cuûa MCB loaïi B laø 0,1 s (theo baûng 12.9), vaø ñoái vôùi loaïi C laø 8s (H.12.12). Ñeå thoûa maõn phaùt noùng, tieát dieän beù nhaát cuûa daây BV cho loaïi B vaø loaïi C laø
312 I 2t 2682 × 1,0 S = = = ,0 737 mm2 min,B k 115 I 2t 2682 × 8 S = = = ,6 59 mm2 min,C k 115 Nhö vaäy, söû duïng MCB loaïi B, daây BV 4 mm 2 laø ñaït yeâu caàu bôûi vì noù lôùn hôn giaù trò toái thieåu caàn thieát 0,737 mm 2. Coøn ñoái vôùi MCB loaïi C, daây BV 4 mm 2 khoâng thoûa do beù hôn 6,59 mm 2. Ví duï, aùp duïng naøy chöùng minh raèng ngöôøi thieát keá khoâng neân choïn daây BV theo tieát dieän beù nhaát öùng vôùi MCB loaïi B, khi MCB loaïi C ñöôïc duøng ñeå thay theá trong thôøi gian baûo trì. Ví duï 12.12: Töông töï nhö ví duï 12.11, ngoaïi tröø daây BV baây giôø ñöôïc taùch rieâng (khoâng boïc chung) vôùi daây daãn pha vaø MC BV laø moät RCCB-63 A coù doøng roø taùc ñoäng I∆N laø 0,03 A. RCCB naøy taùc ñoäng trong 0,04 s ñoái vôùi doøng roø 5 I∆N. a) Kích côõ daây BV coù thoûa maõn yeâu caàu veà phaùt noùng vaø choáng ñieän giaät hay khoâng? b) Neáu ñònh ñöa thôøi gian trì hoaõn vaøo RCCB, haõy xaùc ñònh thôøi gian trì hoaõn lôùn nhaát thoûa maõn caû hai yeâu caàu veà phaùt noùng vaø choáng giaät ñieän. Giaûi: a) Doøng ñieän taùc ñoäng cuûa RCCB laø 5 × 0,03 = 0,15 A taïi 0,04 s vaø doøng ñieän söï coá chaïm ñaát 1 Itñ,TN laø 268 A (ñaõ tính ôû ví duï 12.8), nhö vaäy RCCB seõ taùc ñoäng trong 0,04 s, thoûa maõn yeâu caàu veà BV choáng giaät ñieän. Thôøi gian caét lôùn nhaát coù theå thoûa maõn giôùi haïn nhieät cuûa daây BV 4 mm 2 laø k2S2 1432 × 42 tmax = 2 = 2 = ,4 56 s Itñ,TN 268 Khi daây BV laø rieâng bieät vôùi daây pha, nhieät ñoä cuûa noù tröôùc söï coá laø 30 oC vaø nhö vaäy heä soá k seõ laø 143 thay vì 115 nhö trong ví duï 12.11. Do thôøi gian taùc ñoäng cuûa RCCB laø 0,04 s beù hôn 4,56 s neân thoûa maõn yeâu caàu veà phaùt noùng. b) Theo giôùi haïn nhieät cuûa daây BV 4 mm 2, thôøi gian trì hoaõn lôùn nhaát cho RCCB laø 4,56 – 0,04 = 4,52 s Giaù trò naøy khi choïn theo yeâu caàu veà choáng giaät ñieän laø 5 – 0,04 = 4,96 s Ví duï 12.13: Cho moät heä thoáng ba pha boán daây, ñöôïc BV baèng MCCB-500 A vaø BV choáng chaïm ñaát duøng moät rôle coù ñaëc tính TC coù ñoä doác chuaån SIT. Yeâu caàu caét doøng söï coá chaïm ñaát 400 A trong voøng 3 s. Xaùc ñònh soá BI, tyû soá BI ( nBI ), trò ñaët rôle ( IS) vaø trò ñaët thôøi gian (TMS). Doøng söï coá chaïm ñaát nhoû nhaát laø 50A. N MCCB A 500A B C ST EF Hình 12.36 Hình ví duï 12.13
313 Giaûi: Sô ñoà BV söï coá chaïm ñaát cho MCCB ñöôïc cho trong hình 12.36. Rôle choáng doøng roø chaïm ñaát EF seõ taùc ñoäng khi toång vectô cuûa caùc doøng ba pha vaø trung tính khaùc khoâng. Nhö vaäy, caàn coù boán BI. Tyû soá BI 500/5 ñöôïc choïn do MCCB coù ñònh möùc 500 A. Theo yeâu caàu phaùt hieän doøng chaïm ñaát 50 A, trò ñaët khôûi ñoäng seõ laø Is = 10% do tyû soá BI laø 500/5. Boäi soá doøng ñieän ñaët m öùng vôùi moät doøng ñieän söï coá chaïm ñaát 400 A coù theå ñöôïc tính bôûi I m = td,TN = 8 nBI × Is Thôøi gian taùc ñoäng cuûa rôle (theo phöông trình ñöôøng cong ñoä doác SIT) 0,14 t = × TMS m ,0 02 − 1 Do yeâu caàu taùc ñoäng trong 3 s, thay t baèng 3 trong coâng thöùc treân, ta coù 0,14 3 = × TMS 8 ,0 02 − 1 ,0 02 3 × ()8 − 1 3 × (),1 042 − 1 ⇒ TMS = = = 9,0 ,0 14 ,0 14 Toùm laïi, vôùi moät tyû soá BI 500/5 vaø trò khôûi ñoäng 10%, rôle choáng doøng roø chaïm ñaát seõ taùc ñoäng vôùi doøng 500 × 0,1 = 50 A. Neáu trò ñaët boäi soá thôøi gian (TMS) laø 0,9; rôle seõ taùc ñoäng trong 3 s ñoái vôùi doøng ñieän söï coá chaïm ñaát 400 A. 12.5 NAÂNG CAO HEÄ SOÁ COS ϕϕϕ VAØ BAÛO VEÄ TUÏ ÑIEÄN Nhö ñaõ bieát, tyû soá ñeå ñaùnh giaù hieäu quaû söû duïng ñieän ñöôïc theå hieän baèng heä soá coâng suaát kW cos ϕ = kVA doøng söû duïng hieäu quûa hay doøng ñieän cung caáp Ví duï, ñoái vôùi moät taûi kW ñaõ cho neáu coù heä soá coâng suaát laø 0,5 thì doøng ñieän taûi lôùn gaáp ñoâi so vôùi cuøng taûi kW coù heä soá coâng suaát baèng 1. Doøng ñieän caøng lôùn caøng taêng toån thaát ñieän aùp. Hình 12.37 bieåu dieãn ñoä suït aùp theo heä soá coâng suaát cuûa MBA taûi 300 kVA . Heä soá coâng suaát thaáp, ñöa ñeán doøng ñieän taûi lôùn laøm keùo theo taêng chi phí nguoàn cung caáp ñieän. Do ñoù, trong xí nghieäp coâng nghieäp ñöôïc yeâu caàu vaän haønh taûi vôùi heä soá coâng suaát gaàn baèng 1. Thöôøng taûi trong xí nghieäp laø ñoäng cô, cuoän khaùng, MBA neân heä soá cos ϕ thöôøng thaáp, ñeå naâng cao cos ϕ cuûa xí nghieäp thì ngöôøi ta thöôøng duøng tuï ñieän tónh. Giaû thieát duøng tuï ñieän buø ñeå naâng cao heä soá cos ϕ töø giaù trò ban ñaàu cos ϕ1 leân giaù trò cos ϕ2 mong muoán ñöôïc veõ ôû giaûn ñoà vectô hình 12.38. kW kW cos ϕ1 = ; cos ϕ2 = kVA1 kVA2
314 0,6 ϕ cos 0,7 ngï buø 0,8 kW Dung löôï Dung ϕ 2 ϕ1 0,9 Ñaõ buø, kVA 1 (kVAR) 0 5 10 15 20 Chöa buø, kVA Dung löôïng buø löôïng Dung ñoä suït aùp phía thöù caáp MBA 300kVA (V) Hình 12.37 Söï thay ñoåi ñieän aùp theo cos ϕ Hình 12.38 Nguyeân taéc naâng heä soá cos 1 0 Löôïng coâng suaát phaûi buø 0,2 0,3 kVA = kVA 1 – kVA 2 0,4 0,9 Neáu coâng suaát taûi kW vaø heä soá coâng suaát ban ñaàu laø cos ϕ1 thì 0,5 löôïng coâng suaát khaùng caàn buø ñeå naâng leân cos ϕ laø: 0,6 2 0,7 kVAR = kW (tg ϕ1 – tg ϕ2) 0,8 0,8 Trong thöïc teá tính toaùn, ngöôøi ta thöôøng duøng baûng soá hoaëc ñôn giaûn 0,9 duøng coät tính töông öùng giöõa cos ϕ vaø tg ϕ nhö hình 12.39. 0,7 1 Ví duï: naâng cos ϕ cuûa taûi 100 kW töø 0,7 leân 0,9 1,1 1,2 Dung löôïng caàn buø 1,3 0,6 1,4 kVAR = 100(1,02 – 0,48) = 54 1,5 Khi choïn caùc thieát bò BV tuï ñieän, löu yù doøng ñieän nhaûy voït quaù ñoä luùc 1,6 ñoùng ngaét tuï, trò soá doøng ñieän ñænh coù theå leân ñeán 20 laàn doøng bình thöôøng. 0,5 1,7 Baûo veä thieát bò naøy ngaên caûn chaùy noå do caùc söï coá xaûy ra beân Hình 12.39 trong tuï ñieän vaø caét nhanh chuùng ra khoûi heä thoáng. Neáu duøng caàu HRC Coät tính dung löôïng buø ñeå BV tuï ñieän ba pha, thì doøng ñieän ñöôïc choïn cho CC laø khoâng ñöôïc nhoû hôn 1,5 laàn doøng ñònh möùc cuûa tuï ñieän. Khi duøng rôle BV cho tuï ñieän, ñieän aùp trung bình coù: rôle quaù doøng, quaù doøng caét nhanh pha vaø moät phaàn töû choáng chaïm ñaát ñöôïc duøng nhö hình 12.40. Ñoái vôùi tuï ñieän noái Y keùp nhö hình 12.41, söû duïng rôle doøng ôû ñaây trung tính chung ñeå phaùt hieän doøng khoâng caân baèng khi tuï bò NM hay bò hôû, duøng rôle aùp ñeå haõm doøng khoâng caân baèng khi laøm vieäc bình thöôøng. Tuï ñieän duøng cho HTÑ cao aùp ñöôïc BV nhö trong hình 12.42, söû duïng rôle so leäch ñeå BV cho heä thoáng naøy.
315 A B C RL Baùo ñoäng Trip Hình 12.40 BV quaù doøng vaø chaïm ñaát tuï A B C RL Baùo ñoäng Tríp Hình 12.41 BV tuï keùp R R R Baùo ñoäng Tri p Hình 12.42 Baûo veä so leäch daõy tuï