Tính toaùn ngaén maïch

6.1. TÍNH TOAÙN NGAÉN MAÏCH

• Xaùc ñònh doøng ngaén maïch 3 pha ñoái xöùng Isc taïi caùc ñieåm khaùc nhau laø caàn thieát cho thieát keá.

• Tính ngaén maïch 3 pha ñoái xöùng taïi caùc ñieåm ñaëc tröng laø ñieàu caàn thieát cho vieäc löïa choïn thieát bò ñoùng caét (theo doøng söï coá ), caùp (theo tính oån ñònh nhieät). thieát bò baûo veä..

• Ngaén maïch 3 pha qua toång trôû baèng khoâng (coøn goïi laø ngaén maïch kim loaïi) cuûa moät ñöôïc nuoâi töø maùy bieán theá phaân phoái trung/haï seõ ñöôïc khaûo saùt sau ñaây. Loaïi tröø moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät, coøn thì ngaén maïch 3 pha kim loaïi seõ naëng neà nhaát vaø ñôn giaûn tính toaùn hôn caû.

• Caùc tính toaùn ñôn giaûn vaø quy taéc thöïc teá seõ cho moät vaøi keát quaû chaáp nhaän ñöôïc, töông ñoái chính xaùc cho haàu heát caùc tröôøng hôïp thieát keá laép ñaët ñieän.

1.Ngaén maïch taïi thanh caùi haï aùp cuûa maùy bieán aùp phaân phoái:

– 1.1.Tröôøng hôïp moät maùy bieán aùp.

• Moät caùch sô boä coù theå tính toaùn ngaén maïch boû qua toång trôû cuûa heä thoáng löôùi trung theá.

• Isc =• In =• Pn : Coâng suaát maùy bieán aùp (kVA).• U20 : Ñieän aùp daây phía thöù caáp khoâng

taûi(V).• In : Doøng ñieän ñònh möùc(A).• Isc :Doøng ngaén maïch (A).• Usc : Ñieän aùp ngaén maïch (V).

sc

n

UI 100

20

3

3

10

U*

Pn

Giaù trò tieâu bieåu Usc

cuûa maùy bieán aùp phaân phoái cho trong baûng H6-1

Baûng H6-1 Giaù trò USC

cho caùc maùy bieán aùp coù ñieän aùp sô caáp 20 (kV).

1.2.Tröôøng hôïp nhieàu maùy bieán theá maéc song song:• Doøng ngaén maïch treân daây ra coù

theå ñöôïc coi nhö laø toång cuûa caùc doøng ngaén maïch töø moãi maùy bieán aùp rieâng bieät.

• Giaû söû caùc maùy ñieàu ñöôïc nuoâi töø cuøng moät heä thoáng vaø caùc giaù trò Isc cuûa chuùng ñöôïc cho trong baûng H1-33. Khi laáy toång, giaù trò Isc

seõ lôùn hôn giaù trò thöïc teá xaûy ra.

Caùc yeáu toá khaùc khoâng ñöôïc keå ñeán nhö: toång trôû cuûa thanh caùi vaø cuûa maùy caét.

Tuy nhieân, doøng ngaén maïch duy trì tính ñöôïc laø ñuû chính xaùc ñeå laøm cô sôû cho thieát keá laép ñaët ñieän.

2. Ngaén maïch 3 pha ( ISC ) taïi ñieåm baát kyø cuûa löôùi haï theá:

– Doøng ISC taïi ñieåm baát kyø

– ISC =

– U20 : Ñieän aùp daây phía thöù caáp khi khoâng taûi.

– ZT : Toång trôû toång moãi pha tôùi ñieåm ngaén maïch.

* Phöông phaùp tính 1

• Moãi phaàn töû cuûa löôùi (maïng trung aùp, bieán aùp, caùp maùy caét, thanh caùi,..). Ñieàu ñöôïc ñaëc tröng bôûi toång trôû cuûa chuùng. Z Goâm 2 thaønh phaàn:R vaø X. Caàn ghi nhaän laø dung khaùng khoâng ñoùng vai troø quan troïng trong caùc tính toaùn doøng ngaén maïch.

• Caùc thaønh R, X, Z ñöôïc theå hieän baèng ( ) ñöôïc hieån thò treân hình H5-1.

• Phöông phaùp naøy seõ chia löôùi ñieän ra caùc ñoaïn vaø moãi ñoaïn ñaët tröng bôûiR,X.

• Toång trôû Z cho taäp hôïp caùc phaân ñoaïn noái tieáp

Coâng thöùc tính :

• ZT = • Vôùi RT, XT : Toång soá hoïc caùc

trôû khaùng, caûm khaùng cuûa caùc phaân ñoaïn ñi vaøo taäp hôïp naøy.

• Keát hôïp hai phaân ñoaïn baát kyø maéc song song.

• Thöôøng chæ coù coù R hoaëc X seõ coi nhö moät phaân ñoaïn coù .

22TT XR

R3 =; X3 =

Söï keát hôïp hai phaân ñoaïn song song khoâng töông töï thöôøng ít khi caàn ñeán trong laép ñaët löôùi hình tia do ñoù khoâng ñöôïc trình baøy ôû chöông naøy.

Xaùc ñònh toång trôû cuûa mang phía sô caáp.

Heä thoáng ñieän phía sô caáp cuûa bieán aùp phaân phoái.

Coâng suaát ngaén maïch 3 pha(MVA hoaëc kVA) seõ ñöôïc ngaønh ñieän cung caáp vaø töø ñoù coù theå xaùc ñònh ñöôïc toång trôû töông ñöông.

Toång trôû qui ñoåi veà phía thöù caáp:

Zs =

PSC : Coâng suaát ngaén maïch 3 pha phía sô caáp

ZS : Toång trôû heä thoáng phía sô caáp bieán aùp (m).

U0 : Ñieän aùp daây thöù caáp khoâng taûi (V).

* Coâng suaát ngaén maïch MVA:

EL : Ñieän aùp daây ñònh möùc (kv).

ISC : Doøng ngaén maïch 3 pha (kA).

4. Tính toaùn ngaén maïch cho xí nghieäp cô khí vaø saûn xuaát bao bì:

a. tính toaùn ngaén maïch heä thoáng trung aùp :

ta coù :

U0 = 400 (V)

Psc = 500 (MVA).

– Xs = = =0.32(m).» Rs = 0.15* Xs =0.15* 0.32= 0.048(m).

b. Tính toaùn ngaén maïch cho maùy bieán aùp:

Coâng suaát maùy bieán aùp : Sñm MBA = 200 (kVA).

Ñieän aùp ñònh möùc :400(V).

Toån hao khoâng taûi : P0

= 2x270(W)

Toån hao ngaén maïch: PN = 2x2010 (W)

Ñieän aùp ngaén maïch: UN = 4%

Tra trong baûng J3-5 ñaëc tính tieâu bieåu cuûa maùy bieán aùp haï aùp.

» In = = = 288.67(A).

» Ztr = = = 32 (m ).

» Rtr = == 2.16 (m ).

» Xtr = = =31.6 (m ).

C. Töông töï ta coù baûng toång keát:

C.1 Toå cô khí:

Toå Bao bì

Chieáu Saùng :

Toå PE:

6.2. CAÙC TRÖÔØNG HÔÏP ÑAËT BIEÄTCUÛA DOØNG NGAÉN MAÏCH

•Tính toaùn doøng ngaén maïch nhoû nhaát.

Neáu thieát bò baûo veä trong maïch chæ duøng cho baûo veä ngaén maïch thì noù caàn taùc ñoäng ôû möùc doøng ngaén maïch beù nhaát coù theå coù trong maïch.

Noùi chung ôû maïng haï aùp, moät thieát bò baûo veä thöôøng phaûi coù chöùc naêng choáng quaù taûi, caét ngaén maïch, chæ trong moät vaøi tröôøng hôïp ñaët bieät thì baûo veä quaù taûi seõ ñoäc laäp vôùi thieát bò baûo veä ngaén maïch.

Neáu thieát bò chæ duøng ñeå caét ngaén maïch thì noù caàn taùc ñoäng ôû giaù trò ngaén maïch nhoû nhaát coù theå coù trong maïng.

ví duï.

Hình H6-1: Cho thaáy thieát bò baûo veä quaù

taûi vaø ngaén maïch ñoäc laäp vôùi nhau.

Caùc ñieàu kieän caàn tuaân thuû.

– Ñoái vôùi baûo veä coù maïch caét töùc thôøi

– Im < ISC ( min) ñoái vôùi CB

– Ia < ISC ( min) ñoái vôùi Caàu chì.

Thieát bò baûo veä caàn thoûa maõn 2 ñieàu kieän:

– Khaû naêng caét söï coá > ISC cuûa ngaén maïch 3 pha taïi ñieåm baûo veä.

- Loaïi tröø doøng ngaén maïch nhoû nhaát coù theå coù trong maïch

trong khoaõng thôøi gian tc töông hôïp vôùi ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa

daây.

» tc= (tc < 5s)

Phöông phaùp tính thöïc duïng tính Lmax :

Trong thöïc teá, ñieàu naøy coù nghóa chieàu daøi thöïc teá cuûa löôùi naèm phía sau cuûa thieát bò baûo veä khoâng vöôït quaù chieàu daøi tính toaùn lôùn nhaát.

» Lmax =

Aûnh höôûng giôùi haïn cuûa toång trôû moät daây daãn daøi leân giaù trò doøng ngaén maïch seõ ñöôïc kieåm tra vaø chieàu daøi cuûa daây daãn caàn ñöôïc giôùi haïn thích öùng.

Hai tröôøng hôïp sau caàn chuù yù.

1.Tính toaùn Lmax cho heä 3 pha 3 daây.

Doøng ngaén maïch nhoû nhaát seõ xaûy ra taïi hai ñieåm xa nhaát cuûa maïch.

L

Hình H6-2

– Söû duïng “phöông phaùp qui öôùc” vôùi giaû thieát ñieän aùp taïi ñieåm ñaët baûo veä P coøn 80% giaù trò ñònh möùc trong khoaûng thôøi gian ngaén maïch. Do ñoù 0.8 U= Isc x Zd , Zd toång trôû cuûa voøng ngaén maïch, Isc laø doøng ngaén maïch (pha/pha) U ñieän aùp ñònh möùc.

Ñoái vôùi daây coù tieát dieän nhoû hôn 120 mm2 ,

caûm khaùng coù theå boû qua.– Zd =

– : Ñieän trôû suaát cuûa ñoàng ôû nhieät ñoä trung bình trong khi ngaén maïch.

– Spha :Tieát dieän cuûa daây pha (mm2 ).

– L : Chieàu daøi daây (m).

– Ñeå daây khoâng hö hoûng veà nhieät ñoä do doøng Isc > Im .

– 0.8U

– Hoaëc Lmax =

– Vôùi U= 400(v)

– = 1.5x0.018 =0.027 /mm2/m

– Im : Doøng taùc ñoäng cuûa boä taùc ñoäng kieåu töø cuûa CB.

– Lmax: Chieàu daøi lôùn nhaát (m).

– Lmax: =

2.Tính toaùn Lmax cho heä 3 pha 4 daây 230/400 (V)

Gía trò nhoû nhaát Isc xaûy ra khi ngaén maïch giöõa pha vaø daây trung tính.

+ Khi tieát dieän daây Sn = Spha :– Lmax: =

– Neáu Sn < Spha

– Lmax: = Vôùi m =

– Caùc giaù trò thích hôïp theo tieâu chuaån IEC NF 15 – 100 laø:

– 150mm2 R + 15%

– 185mm2 R + 20%

– 240mm2 R + 25%

– 300mm2 R + 30%

– Vôùi R ñöôïc tính theo coâng thöùc R =

– Vôùi tieát dieän daây lôùn hôn so vôùi ñaõ thieát keá, caûm khaùng caàn ñöôïc tính ñeán. Vôùi taàn soá 50Hz thì laáy baèng 0.08 m/m. Vôùi taàn soá 60Hz thì laáy baèng 0.096 m/m.Baûng giaù trò cuûa Lmax (SHDTKLÑ Ñieän- IEC)

– Baûng H1 – 49(SHDTKLÑ Ñieän- IEC) cho chieàu daøi lôùn nhaát cuûa löôùi sau.

– 3 pha 3 daây 400 V, 1 pha 2 daây 400(V), khoâng daây trung tính ñöôïc baûo veä baèng CB thöôøng.

– Vôùi caùc tröôøng hôïp khaùc söû duïng heä soá hieäu chænh (Baûng H1 -53 ) ñeå xaùc ñònh Lmax .

Caùc tính toaùn ñöôïc döïa theo phöông phaùp ñaõ neâu vôùi : Im =1,2Im , Im : Giaù trò ngöôõng coù theå hieäu chænh. Im ñöôïc hieäu chænh trong khoaûng 20% Do vaäy trong tröôøng hôïp xaáu nhaát thì heä ñoù ñieàu chænh laø 1,2.

– Baûng H1-50 vaø H1-51(SHDTKLÑ Ñieän- IEC) cho chieàu daøi lôùn nhaát (Lmax)

Löôùi 3 pha 3 daây 400(V) khoâng daây trung tính, vaø 1 pha 2 daây 400(V) khoâng daây trung tính. – Caû hai loaïi naøy ñöôïc baûo veä

baèng CB daân duïng hoaëc CB coù ñaëc tính taùc ñoäng töông töï. Trong caùc tröôøng hôïp khaùc seõ söû duïng heä soá hieäu chænh. Caùc heä soá naøy ñöôïc cho trong baûng H1-53(SHDTKLÑ Ñieän- IEC).Caùc phöông phaùp tính toaùn nhö ñaõ neâu. vôùi Im = 1,2Irm.

Nhöõng CB naøy coù phaàn töû baûo veä quaù taûi vaø ngaén maïch baèng kieåu töø . Caùc loaïi B,C,D chæ khaùc nhau veà giaù trò taùc ñoäng Im .

Tieâu chuaån IEC 898 laø tieâu chuaån quoác teá cho caùc CB naøy.

2. Kieåm tra khaû naêng chòu nhieät cuûa caùp trong ñieàu kieän ngaén maïch

2.1 Caùc raøng buoäc veà nhieät .

Noùi chung kieåm tra khaû naêng chòu nhieät cuûa caùp laø khoâng caàn thieát, ngoaïi tröø caùp coù tieát dieän nhoû vaø ñöôïc nuoâi tröïc tieáp töø (hoaëc laép gaàn) tuû phaân phoái chính.

Khi khoaûng thôøi gian ngaén maïch (vaøi phaàn möôøi cho ñeán 5s ) nhieät löôïng sinh ra seõ ñöôïc giöõ laïi trong daây daãn vaø laøm nhieät ñoä cuûa noù taêng leân. Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø ñaúng nhieät, moät giaû thieát ñeå ñôn giaûn hoùa tính toaùn vaø cho keát quaû bi quan. vì nhieät ñoä cho ra cao hôn so vôùi quaù trình thöïc bôûi vì coù moät löôïng nhieät toûa vaøo caùch ñieän.

Cho moät khoaõng thôøi gian 5s hoaëc beù hôn, moáùi quan heä I2t = k2S2 seõ ñaëc tröng cho thôøi gian (giaây) maø daây daån vôùi tieát dieän S (mm2) coù theå taûi ñöôïc doøng I(A) tröôïc khi nhieät ñoä cuûa noù ñaït tôùi giaù trò phaù huûy caùch ñieän xung quanh.

Baûng H1-54 giaù trò cuûa haèng soá k2

Caùch ñieän Daây daãn ñoàng (Cu) Daây daãn nhoâm(Al)

PVC 132255776

PR 204498836

Giaù trò k2 ñöôïc cho trong baûng H1-54 ñöôïc laáy töø tieâu chuaån cuûa phaùp (NFC 51-100).– Phöông phaùp kieåm tra naøy seõ

kieåm tra xem löôïng naêng löôïng I2t/ ñi qua CB coù nhoû hôn giaù trò cho pheùp cuûa daây khoâng baûng H1-55(SHDTKLÑ Ñieän- IEC).

Giaù trò I2t tra trong ñoà thò cuûa catalogue Compact Merlin gerin 80A to 1250A (Trang 214).

KIEÅM TRA ÑOÄ BEÀN NHIEÄT CUÛA DAÂY

DAÃN

Caùc ñieàu kieän raøng buoäc veà löïc ñieän ñoäng:

Ñoái vôùi thanh daãn vaø ñöôøng daãn ñieän kieåu laép gheùp caùc ñöôøng gaây thì vieäc kieåm tra khaû naêng chòu löïc ñieän ñoäng khi xaûy ra ngaén maïch laø caàn thieát. Giaù trò lôùn nhaát cuûa doøng ñöôïc haïn cheá nhôø CB hoaëc caàu chì phaûi nhoû hôn giaù trò ñaëc tröng cho ñoä beàn ñieän ñoäng cuûa boä daãn ñieän. Caùc giaù trò naøy ñöôïc nhaø cheá taïo cung caáp.

3> Kieåm tra chieàu daøi Lmax

» Kieåm tra chieàu daøi Lmax töø maøy bieán aùp ñeán tuû phaân phoái chính.

Ta coù. = 22.5*10-3

mm2/m.

Im = 4687(A) (Doøng taùc ñoäng ngaén maïch cuûa CB).

Spha =300 (mm2). (Tieát dieän cuûa daây daãn).

Udaây =400 (V).

Lmax = = = 455(m).

Lmax > L = 24(m). Ñaït.

•b.Töông töï ta coù baûng sau:

•b.1.Tuû phaân phoái chính ñeán caùc tuû ñoäng löïc.:

•b.1.1Toå cô khí :

•b.1.2.Toå bao bì:

•

•b.1.3.Toå PE:

• b.1.4. Chieáu saùng toång quaùt

• b.15. Chieáu saùng chi tieát

• Thieát bò : Söû duïng CB C60N(2A-63A) CB NS100N (100A) CB NS250N(250A)

• CB NS630N(630A).