Khí cụ điện - Chương 5: Thiết bị bảo vệ

Nội dung text: Khí cụ điện - Chương 5: Thiết bị bảo vệ

1. KHÍ CỤ ĐIỆN TS.NGUYỄN VĂN ÁNH BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ, VIỆN ĐIỆN C3 - 106, TEL. 3869 2511 EMAIL:ANH.NGUYENVAN1@HUST.EDU.VN
2. PHẦN II KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
3. Chương 5: Thiết bị bảo vệ • 5.1 Khái niệm chung • 5.2 Đặc tính bảo vệ thiết bị • 5.3 Cầu dao • 5.4 Cầu chì • 5.5 Áp tô mát • 5.6 Tính chọn thiết bị bảo vệ
4. 5.1 Khái niệm chung  Khi thiết kế mạng điện, các kỹ sư cần phải đảm bảo tất cả các thiết bị điện hoạt động trong mạng điện đều được bảo vệ khỏi sự cố như quá tải hoặc ngắn mạch.  Hệ thống máy cắt hạ áp, bảo vệ điện cho một tòa nhà ở một sân bay ở Wasington, Mỹ
5.  Việc thiết kế hệ thống bảo vệ và các thiết bị tự động bảo vệ sử dụng trong mạch điện phải đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. Bảo vệ mạch điện Cách ly Điều khiển khỏi Dòng điện quá tải Có chỉ thị cách ly Đóng cắt được băng cơ khí Dòng điện ngắn Tạo ra khoảng cách Có chức năng đóng mạch cách ly nhìn thấy cắt khẩn cấp được Đóng cắt để bảo dưỡng cơ khí
6. 5.2 Đặc tính bảo vệ thiết bị  Khi sự cố điện xảy ra, dòng điện chảy qua thiết bị điện thường lớn hơn giá trị định mức. Tùy thuộc vào độ lớn dòng điện, mà thời gian làm việc cho phép đối với thiết bị là ngắn hay dài. t(s) Đặc tính thiết bị bảo vệ lý tưởng 2 3 Đặc tính thiết bị bảo vệ thực tế ta 1 Đặc tính thiết bị cần bảo vệ I (A) Ia
7. 5.3 Cầu Dao  Là KCĐ dùng để đóng cắt bằng tay, không thường xuyên mạch điện một chiều hoặc xoay chiều đến điện áp 660V Vật liệu cách điện Tiếp điểm Má dao Giá đỡ
8.  Cầu dao cách ly (isolator hay disconnector):dùng để đóng cắt dòng điện không tải, mục đích của nó là tạo ra khoảng cách cách ly an toàn dễ nhìn thấy cho người sử dụng Cầu dao cách ly Ký hiệu trong sơ đồ thiết kế điện
9.  Cầu dao cắt tải (load breaking switch):dùng để đóng hoặc cắt dòng điện tải ở chế độ thông thường không có sự cố và nó không có chức năng bảo vệ mạch Ký hiệu trong sơ Cầu dao cắt tải đồ thiết kế điện
10. • Để vừa đóng cắt và vừa bảo vệ mạch điện khi có sự cố xảy ra trong mạch, người ta có thể kết hợp cầu dao đi kèm với cầu chì
11. 5.4 Cầu Chì (Fuse)  là một thiết bị bảo vệ, nó tự động cắt mạch điện khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch. Dây chảy Tiếp điểm Vỏ cách điện Ký hiệu trong sơ Cầu chì đồ thiết kế điện
12.  Thiết kế cầu chì công suất lớn có buồng dập hồ quang Tiếp điểm Chỉ thị Nắp Dây chảy Ceramic Mối hàn Cát Silica Dây chỉ thị Nắp Tiếp điểm
13. Dây chảy và đặc tính bảo vệ  Dây chảy là bộ phận quan trọng nhất, việc thiết kế dây chảy sẽ ảnh hưởng mang tính quyết định đến đặc tính bảo vệ tải của thiết bị này Vùng giới hạn Do nhiệt nóng chảy của dây chảy lớn (đồng: 10800C và bạc 9600C), nên thiết kế này chỉ cắt được dòng ngắn mạch.
14. Tiếp điểm Chỉ thị Nắp Dây chảy Ceramic Mối hàn Hiệu ứng M, cắt dòng Cát Silica quá tải Dây chỉ thị Nắp Tiếp điểm Mối hàn • Dây chảy phản Dây chảy mới ứng khác nhau với Vùng giới hạn Dây chảy với từng trường hợp sự cố quá tải quá tải và ngắn Dây chảy với mạch sự cố ngắn mạch
15. Đặc tính bảo vệ của cầu chì t(s) Đặc tính lý thuyết của cầu chì Đặc tính thực tế của cầu chì t a Đặc tính bảo vệ tải A B I (A) Iđm Ia Itđ  Tải chỉ được bảo vệ ở vùng B với dòng quá tải lớn hoặc ngắn mạch. Trong khi đó, mặc dù có quá tải xảy ra ở vùng A, nhưng cầu chì không bảo vệ được tải.
16.  Theo tiêu chuẩn IEC 60269 quy định về đặc tính của cầu chì thông qua ký hiệu gồm hai chữ số:  Nếu chữ số đầu tiên là ‘a’, thì cầu chì chỉ bảo vệ ngắn mạch; Nếu chữ số đầu tiên là ‘g’, thì cầu chì bảo vệ cả quá tải lẫn ngắn mạch  Chữ số thứ 2 thể hiện đặc điểm của tải, ví dụ M: Động cơ hay G: bảo vệ đường dây cáp
17. 5.5 Áp tô mát (Circuit breaker)  là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện tự động hoặc bằng tay trong trường hợp sự cố cũng như bình thường Các chức năng Điều kiện nếu có Cách ly Điều khiển Hoạt động Khóa khẩn cấp Cuận dây đóng cắt từ xa Tháo ra để bảo dưỡng cơ khí Bảo vệ Quá tải Ngắn mạch Hở mạch Rơ le dòng dò Điện áp thấp Cuận dây điện áp thấp Điều khiển từ xa Có thể thêm Chỉ thị và đo lường Có thể thêm áp tô mát điện tử
18. • Sơ đồ cấu tạo • Tiếp điểm đầu nối vào ra • Phần tử đóng cắt mạch • Hệ thống khóa • Các phần tử tác động
19. Đặc tính làm việc Phần tử tác động nhiệt Phần tử tác động từ • Bảo vệ quá tải: Được thực hiện bởi phần tử tác động nhiệt (Ir) • Bảo vệ ngắn mạch: Được thực hiện bởi phần tử tác động từ (Im)
20. • Đặc tính bảo vệ của áp tô mát:gồm hai vùng, bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch t(s) Vùng bảo vệ quá tải Vùng bảo vệ ngắn mạch I(A) Ir Im • khi tính chọn áp tô mát để bảo vệ thiết bị điện, hai yếu tố quan trọng nhất đó là dòng tác động quá tải (Ir), và dòng tác động ngắn mạch (Im)
21. • Đặc tính bảo vệ của áp tô mát có thể điều chỉnh được
22. 5.6 Tính toán và lựa chọn áp tô mát
23. 5.6 Tính toán và lựa chọn áp tô mát
24. 5.6 Tính toán và lựa chọn áp tô mát Inm = Ikđ =