IEC Vietnam

Schneider Electric - Electrical installation guide 2009

B1

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Chương BKết nối mạng phân phối nguồn quốc gia trung thế

Nội dung Nguồn cung cấp ở điện áp trung thế B2 1.1 Các đặc tính của mạng phân phối trung thế B2 nguồn lưới quốc gia 1.2 Những kiểu kết nối trung thế khác nhau B11 1.3 Vài đặc điểm của mạng phân phối trung thế B12

Quá trình thiết lập trạm mới B14 2.1 Những thông tin sơ bộ B14

2.2 Nghiên cứu dự án B15 2.3 Lắp đặt B15 2.4 Vận hành thử B15

Về việc bảo vệ B16 3.1 Bảo vệ chống điện giật B16 3.2 Bảo vệ máy biến áp và các mạch điện B17 3.3 Các liên động và những thao tác có điều kiện B19

Trạm khách hàng có đo lường phía hạ thế B22 4.1 Tổng quan B22 4.2 Chọn thiết bị đóng cắt trung thế B22 4.3 Chọn tủ điện trung thế đối với mạch máy biến áp B25 4.4 Chọn máy biến áp Trung/Hạ B25

4.5 Những hướng dẫn sử dụng thiết bị trung thế B29

Trạm khách hàng có đo lường phía trung thế B32 5.1 Tổng quan B32 5.2 Chọn tủ điện B34 5.3 Vận hành song song các máy biến áp B35

Kết cấu của trạm biến áp phân phối Trung/Hạ B37 6.1 Các loại trạm khác nhau B37 6.2 Trạm trong nhà B37 6.3 Trạm ngoài trời B39

2

1

3

4

5

6


B - Connection to the MV public distribution network

B2

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Thuật ngữ "medium voltage" "điện áp trung thế "thường được sử dụng đối với mạng phân phối có điện áp trên 1 kV và thường lên tới 52 kV ( xem tiêu chuẩn IEC 601-01-28 ).Trong chương này , mạng phân phối vận hành ở mức điện áp 1,000 V hoặc thấp hơn được xem là mạng hạ thế , trong khi đó các hệ thống phân phối điện cần một cấp máy biến áp giảm áp để nuôi mạng hạ thế sẽ được xem là mạng trung thế.Vì các lý do về kinh tế và kỹ thuật , điện áp định mức của mạng phân phối trung thế , như đã định nghĩa ở trên , ít khi vượt quá 35 kV.

1.1 Các đặc tính của mạng phân phối trung thế nguồn lưới quốc gia Điện áp định mức và các mức cách điện liên quanĐiện áp định mức của một mạng điện hay của một thiết bị được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEC 60038 là “điện áp mà một mạng điện hoặc một thiết bị được thiết kế và là mức điện áp thỏa được các đặc tính vận hành ”. Liên quan chặt chẽ tới điện áp định mức là “mức điện áp cao nhất đối với thiết bị ” , nó liên quan tới mức cách điện ở tần số làm việc bình thường . C ác đặc tính khác trong các số liệu về thiết bị sẽ được đối chiếu tới điện áp này.Mức “điện áp cao nhất đối với thiết bị ” được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEC 60038 như sau :“Giá trị điện áp tối đa mà thiết bị có thể được sử dụng, nó xảy ra ở điều kiện vận hành bình thường ở bất kỳ thời điểm nào và ở bất kỳ vị trí nào trên mạng điện. Không bao gồm điện áp quá độ, chẳng hạn như do đóng cắt và các thay đổi điện áp tạm thời ".

Chú ý :1- Mức điện áp cao nhất đối với thiết bị chỉ được chỉ ra đối với mạng điện có điện áp định mức cao hơn 1,000 V . Cần phải hiểu rằng, đối với vài loại thiết bị đặc biệt, sự vận hành bình thường không thể được đảm bảo khi điện áp tăng tới " mức điện áp cao nhất đối với thiết bị " , ví dụ như các đặc trưng nhạy với điện áp như mất tụ bù , dòng từ hóa nhảy vọt của máy biến áp, vv. Trong những trường hợp này ,các tiêu chuẩn IEC chỉ rõ giới hạn điện áp có thể vận hành bình thường của các thiết bị .2- Cần phải hiểu rằng các thiết bị được sử dụng trong mạng điện có điện áp định mức không quá 1,000 V chỉ được chỉ định theo điện áp dịnh mức của mạng điện (cho cả vận hành và mức cách điện).3- Định nghĩa “điện áp cao nhất đối với thiết bị ” được cho trong tiêu chuẩn IEC 60038 tương tự với định nghĩa được cho trong tiêu chuẩn IEC 62271-1 ứng với “điện áp danh định ” . Tiêu chuẩn IEC 62271-1 liên quan tới thiết bị đóng cắt với mức điện áp trên 1,000 V.

Các giá trị trên hình B1, được lấy từ tiêu chuẩn IEC 60038 , bảng này liệt kê những cấp tiêu chuẩn thường dùng phổ biến nhất của mạng phân phối trung thế , và mối liên hệ giữa điện áp định mức tới các giá trị chuẩn của "Điện áp cao nhất đối với thiết bị ".Những hệ thống này thường là 3 dây trừ phi có những chỉ định khác . Các giá trị được cho là điện áp dây .Các giá trị được cho trong trong ngoặc đơn được xem là không nên sử dụng . Người ta khuyến cáo rằng các giá trị này không nên sử dụng đối với những mạng điện mới sẽ được xây dựng trong tương lai .Người ta khuyến cáo rằng ở vài quốc gia tỉ số giữa hai mức điện áp danh định liền kề không nên bé hơn 2 .Để đảm bảo bảo vệ một cách thích hợp thiết bị chống lại quá áp tần số công nghiệp ngắn hạn do tình trạng làm việc không bình thường ,và quá áp quá độ do sét , đóng cắt ,và do sự cố hệ thống , vv. tất cả thiết bị trung thế phải được chỉ rõ có đủ mức cách điện danh

Những tính chất chính đặc tính hóa một nguồn cung cấp bao gồm :b Điện áp định mức và các mức cách điện tương ứngb Dòng ngắn mạchb Dòng định mức của các phần tử trong nhà máy và các thiết bịb Hệ thống nối đất

Hình B1 : Liên hệ giữa điện áp định mức của mạng điện và mức điện áp cao nhất đối với thiết bị

Series I (đối với mạng 50 Hz và 60 Hz )Điện áp định mức của mạng Điện áp cao nhất đối với thiết bị(kV) (kV)3.3 (1) 3 (1) 3.6 (1) 6.6 (1) 6 (1) 7.2 (1) 11 10 12 - 15 17.5 22 20 24 33 (2) - 36 (2) - 35 (2) 40.5 (2) (1) Những giá trị này không nên sử dụng cho mạng phân phối công cộng.(2) Sự thống nhất của các giá trị này đang được xem xét .


B3

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

định . "Mức cách điện danh định" là một tập các giá trị xác định mức chịu đựng cách điện ở các điều kiện vận hành khác nhau.Đối với thiết bị trung thế , ngoài " điện áp cao nhất đối với thiết bị " , còn thêm mức chịu đựng xung sét và mức chịu đựng đối với xung tần số công nghiệp ngắn hạn.

Thiết bị đóng cắt Hình B2 được cho dưới đây liệt kê các giá trị thông thường của điện áp " chịu đựng " yêu cầu theo tiêu chuẩn IEC 62271-1 . Việc chọn các giá trị giữa Danh sách 1 và Danh sách 2 trong bảng B2 phụ thuộc vào mức độ bắt sét và quá áp do đóng cắt (1), loại nối đất trung tính , và loại thiết bị bảo vệ quá áp , vv. (đối với các chuẩn hướng dẫn tiếp theo nên xét theo IEC 60071).Cũng cần ghi nhận rằng, ở các mức điện áp theo yêu cầu , quá áp do đóng cắt không được chú ý . Đó là vì quá áp do quá độ đóng cắt ít nguy hiểm hơn những mức điện áp sinh ra do hiện tượng sét .

(1) Một cách cơ bản Danh sách 1 thường được áp dụng đối với thiết bị đóng cắt của mạng cáp ngầm trong khi danh sách 2 được chọn đối với thiết bị đóng cắt của mạng đường dây trên không .

Điện áp Điện áp chịu đựng xung sét danh định Điện áp chịu đựng ngắn danh định (trị đỉnh ) hạn ở tần số công nghiệp U (trị hiệu danh định dụng) Danh sách 1 Danh sách 2 (trị hiệu dụng (r.m.s. ) Đối với đất, Ngang qua Đối với đất, Ngang qua Đối với đất, Ngang qua giữa các cực khoảng hở giữa các cực khoảng hở giữa các cực khoảng hở và ngang qua cách ly và ngang qua cách ly và ngang qua cách ly tiếp điểm mở tiếp điểm mở tiếp điểm mở của thiết bị của thiết bị của thiết bị đóng cắt đóng cắt đóng cắt (kV) (kV) (kV) (kV) (kV) (kV) (kV)3.6 20 23 40 46 10 127.2 40 46 60 70 20 2312 60 70 75 85 28 3217.5 75 85 95 110 38 4524 95 110 125 145 50 6036 145 165 170 195 70 8052 - - 250 290 95 11072.5 - - 325 375 140 160Chú thích : Các giá trị mức điện áp chịu đựng " ngang qua khoảng hở cách ly "chỉ có giá trị đối với thiết bị đóng cắt có khoảng hở trông thấy giữa các tiếp điểm mở được thiết kế để đảm bảo yêu cầu cắt mạch ( dao cách ly ) .

Hình B2 : Mức cách điện danh định của thiết bị đóng cắt

Máy biến áp Hình B3 dưới đây được trích từ IEC 60076-3.Ý nghĩa của danh sách 1 và danh sách 2 tương tự với bảng số liệu của máy cắt, ví dụ việc chọn lựa phụ thuộc vào mức độ bắt sét , vv .

Các thành phần khácHiển nhiên rằng đặc tính cách điện những phần tử trung thế khác liên quan tới các thành phần chính của nó , ví dụ sứ cách điện bằng sứ hay bằng kính , cáp trung thế, dụng cụ

Hình B3 : Mức cách điện danh định đối với máy biến áp

Điện áp cao nhất Điện áp chịu đựng ngắn Điện áp chịu đựng xung sét đối với thiết bị hạn ở tần số công nghiệp danh định (r.m.s.) danh định (trị đỉnh ) (r.m.s.) Danh sách 1 Danh sách 2 (kV) (kV) (kV) (kV)y 1.1 3 - -3.6 10 20 407.2 20 40 6012 28 60 7517.5 38 75 9524 50 95 12536 70 145 17052 95 25072.5 140 325

1 Nguồn cung cấp ở điện áp trung thế



B4

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

của máy biến áp , vv. phải tương hợp với mức cách điện của máy biến áp và thiết bị đóng cắt nêu trên. Lịch kiểm tra những bộ phận này được cho trong các qui định IEC tương ứng Tiêu chuẩn của vài quốc gia cá biệt thường được hợp lý hóa để bao gồm chỉ một hoặc hai mức của điện áp , hoặc dòng điện , và mức sự cố ,vv. Chú thích tổng quát :Tiêu chuẩn IEC được dùng cho ứng dụng trên toàn thế giới và thường bao gồm một dãy bao quát các mức điện áp và dòng điện .Điều này phản ánh những ứng dụng khác nhau phù hợp với từng quốc gia có thời tiết khác nhau ,có những ràng buộc về địa lý và kinh tế khác nhau . Dòng ngắn mạchCác giá trị chuẩn về dòng khả năng cắt ngắn mạch của máy cắt thường được cho bằng kilo-amps. (kA)Những giá trị này phù hợp với điều kiện ngắn mạch 3 pha , và được biểu diễn theo trị trung bình hiệu dụng của thành phần xoay chiều trong dòng điện trên mỗi pha của mạng 3 pha .Đối với máy cắt trong khoảng điện áp danh định được xét đến trong chương này , Hình B4 cung cấp các trị định mức của dòng khả năng cắt ngắn mạch .

Tính dòng ngắn mạch Những nguyên tắc tính dòng ngắn mạch trong mạng điện được trình bày trong tiêu chuẩn IEC 60909.Việc tính dòng ngắn mạch ở các điểm khác nhau trong một mạng điện có thể trở thành một việc khó khăn khi mạng điện là phức tạp .

Tiêu chuẩn quốc gia của vài quốc gia cá biệt thường được hợp lý hóa để bao gồm chỉ một hoặc hai mức điện áp , dòng điện ,và mức sự cố , vv.

Một máy cắt (hoặc công tắc cầu chì , trên mức điện áp giới hạn ) chỉ là một dạng của thiết bị đóng cắt có khả năng cắt an toàn tất cả các loại dòng sự cố xảy ra trên hệ thống điện .

Fig. B4 :Dòng khả năng cắt ngắn mạch định mức

tmin

Dòng điện (I)

IDC

Ip

Thời gian(t)

22I''k

22Ik

22Ib

Hình. B5 : Đồ thị biểu diễn các thành phần của dòng ngắn mạch theo IEC 60909

kV 3.6 7.2 12 17.5 24 36 52kA 8 8 8 8 8 8 8(rms) 10 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 16 16 16 16 16 16 20 25 25 25 25 25 25 40 40 40 40 40 40 50

Sử dụng phần mềm chuyên dụng sẽ giúp việc tính toán được thực hiện nhanh chóng .Tiêu chuẩn tổng quát này có thể áp dụng cho tất cả mạng hình tia và mạng ô lưới , tần số 50 và 60 hz , lên đến 550 kV, rất chính xác và vừa phải .

Nó có thể được sử dụng để tính các dạng ngắn mạch kim loại khác nhau ( đối xứng hoặc không đối xứng ) xảy ra trong mạng điện :b Ngắn mạch 3 pha (tất cả 3 pha ), thừơng là dạng cho dòng sự cố lớn nhất b Ngắn mạch hai pha (giữa hai pha ), dòng điện nhỏ hơn sự cố 3 pha b Ngắn mạch hai pha chạm đất (giữa hai pha và đất )b Ngắn mạch một pha chạm đất (giữa một pha và đất ), dạng thường xảy ra nhất ( chiếm 80% trong tất cả các trường hợp ).

Khi một sự cố xảy ra ,dòng ngắn mạch quá độ là một hàm theo thời gian và bao gồm hai thành phần (xem Hình B5).b Thành phần xoay chiều ( AC ) , giảm dần tới giá trị xác lập của nó , gây ra bởi các loại máy điện quay khác nhau và là một hàm của tổ hợp các hằng số thời gian b Thành phần một chiều (DC),giảm dần tới trị 0 , gây ra bởi sự khởi động dòng điện và là một hàm theo tổng trở mạch Thực tế , các giá trị dòng ngắn mạch phải được xác định , nó rất hữu ích trong việc chọn các thiết bị trong mạng và trong bảo vệ hệ thống :b I’’k: trị hiệu dụng (rms ) của dòng điện thành phần đối xứng ban đầu b Ib: trị hiệu dụng của dòng điện thành phần đối xứng được ngắt nhờ thiết bị đóng cắt khi cực đầu tiên mở với tmin (khoảng trễ ngắn nhất )b Ik: trị hiệu dụng của dòng điện thành phần đối xứng ở trạng thái xác lậpb Ip: giá trị dòng tức thời tối đa tại đỉnh đầu tiên b IDC: giá trị dòng điện thánh phần một chiều (DC)Những dòng điện này được nhận dạng bởi chỉ số phụ 3, 2, 2E, 1, phụ thuộc vào loại ngắn mạch ,ứng với 3 pha , hai pha không chạm đất , hai pha chạm đất , một pha chạm đất.

Phương pháp dựa trên lý thuyết xếp chồng Thevenin và phân tích thành các thành phần đối xứng sẽ được áp dụng tới điểm ngắn mạch và nguồn áp tương đương nhằm xác định dòng điện sự cố . Việc tính toán tiến hành theo 3 bước .b Xác định nguồn áp tương đương áp dụng cho điểm bị sự cố . Điện áp này tượng trưng


B5

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


cho điện áp tồn tại ngay trước khi xảy ra sự cố và bằng điện áp định mức nhân cho một hệ số kể đến sự dao động của nguồn , đầu phân áp điều chỉnh dưới tải tự động và các trạng thái quá độ của các loại máy điện .b Tính tổng trở nhìn tới điểm bị sự cố của từng nhánh tới điểm bị sự cố .Đối với hệ thống thành phần thứ tự thuận và thứ tự nghịch ,không xét đến điện dung đường dây và tổng dẫn mắc song song , không xét các loại tải tĩnh .b Một khi điện áp và tổng trở đựơc xác định xong , tiến hành tính các giá trị dòng ngắn mạch cực tiểu và cực đại.

Các giá trị khác nhau của dòng sự cố tại điểm ngắn mạch được tính bằng cách sử dụng: b Các biểu thức được cung cấp b Luật về tổng dòng chạy trên các nhánh nối vào một nút:v I’’k (xem Hình B6 cách tính dòng I’’k , hệ số chỉnh điện áp c được xác định theo tiêu chuẩn; tổng hình học hoặc tổng đại số )v Ip = κ x 2 x I’’k, trong đó κ nhỏ hơn 2, phụ thuộc vào tỉ số R/X của tổng trở thành phần thứ tự thuận đối với nhánh được cho; tổng trị đỉnh v Ib = μ x q x I’’k, trong đó μ và q nhỏ hơn 1, phụ thuộc vào các máy phát và động cơ , và khoảng trễ ngắt dòng nhỏ nhất ; tổng đại số v Ik = I’’k, khi sự cố ở cách xa máy phátv Ik = λ x Ir, đối với một máy phát , trong đó Ir là dòng định mức của máy phát và λ là hệ số phụ thuộc vào tình trạng bão hòa của cuộn cảm ; tổng đại số .

Đặc trưng hóaCó 2 loại thiết bị hệ thống dựa trên phản ứng của chúng khi sự cố xảy ra.Thiết bị thụ động Loại này bao gồm tất cả thiết bị , do nhiệm vụ ,phải có khả năng tải được dòng làm việc bình thường và dòng ngắn mạch Bao gồm cáp ngầm , đường dây trên không , thanh cái, dao cách ly , công tắc , máy biến áp , cuộn kháng và tụ điện mắc nối tiếp ,các thiết bị đo lường của máy biến áp.

Hình B6 : Tính dòng ngắn mạch theo tiêu chuẩn IEC 60909

Dạng ngắn mạch I’’k

Tình trạng tổng quát Sự cố ở xa

3-pha

C5


C - Connection to the HV publicdistribution network 1 Supply of power at high voltage

These currents are identified by subscripts 3, 2, 2E, 1, depending on the type ofshortcircuit, respectively three-phase, two-phase clear of earth, two-phase-to-earth,phase-to-earth.

The method, based on the Thevenin superposition theorem and decomposition intosymmetrical components, consists in applying to the short-circuit point an equivalentsource of voltage in view of determining the current. The calculation takes place inthree steps.c Define the equivalent source of voltage applied to the fault point. It represents thevoltage existing just before the fault and is the rated voltage multiplied by a factortaking into account source variations, transformer on-load tap changers and thesubtransient behavior of the machines.c Calculate the impedances, as seen from the fault point, of each branch arriving atthis point. For positive and negative-sequence systems, the calculation does not takeinto account line capacitances and the admittances of parallel, non-rotating loads.c Once the voltage and impedance values are defined, calculate the characteristicminimum and maximum values of the short-circuit currents.

The various current values at the fault point are calculated using:c The equations providedc A summing law for the currents flowing in the branches connected to the node:v I’’k (see Fig. C6 for I’’k calculation, where voltage factor c is defined by thestandard; geometric or algebraic summing)v ip = κ x 2 x I’’k, where κ is less than 2, depending on the R/X ratio of the positivesequence impedance for the given branch; peak summingv Ib = µ x q x I’’k, where µ and q are less than 1, depending on the generators andmotors, and the minimum current interruption delay; algebraic summingv Ik = I’’k, when the fault is far from the generatorv Ik = λ x Ir, for a generator, where Ir is the rated generator current and λ is a factordepending on its saturation inductance; algebraic summing.

Fig. C6 : Short-circuit currents as per IEC 60909

Type of short-circuit I’’kGeneral situation Distant faults

3-phasec Un

Z

13c Un

Z

13

2-phase c UnZ Z

1 2+

c UnZ

12

2-phase-to-earth c UnZ Z Z Z Z Z

3 Z

2

1 2 2 0 1 0+ +

c UnZ Z

3 1 0+ 2

Phase-to-earth c UnZ Z Z

3

1 2 0+ +

c UnZ Z 3 1 02 +

CharacterizationThere are 2 types of system equipment, based on whether or not they react when afault occurs.

Passive equipmentThis category comprises all equipment which, due to its function, must havethe capacity to transport both normal current and short-circuit current.This equipment includes cables, lines, busbars, disconnecting switches, switches,transformers, series reactances and capacitors, instrument transformers.

For this equipment, the capacity to withstand a short-circuit without damageis defined in terms of:

c Electrodynamic withstand (“peak withstand current”; value of the peak currentexpressed in kA), characterizing mechanical resistance to electrodynamic stress

c Thermal withstand (“short time withstand current”; rms value expressed in kA forduration between 0,5 and 3 seconds, with a preferred value of 1 second),characterizing maximum permissible heat dissipation.

C5








3-phasec Un

Z

13c Un

Z

13

2-phase c UnZ Z

1 2+

c UnZ

12


3 Z

2

1 2 2 0 1 0+ +

c UnZ Z

3 1 0+ 2


3

1 2 0+ +

c UnZ Z 3 1 02 +






2-pha

C5








3-phasec Un

Z

13c Un

Z

13

2-phase c UnZ Z

1 2+

c UnZ

12


3 Z

2

1 2 2 0 1 0+ +

c UnZ Z

3 1 0+ 2


3

1 2 0+ +

c UnZ Z 3 1 02 +






C5








3-phasec Un

Z

13c Un

Z

13

2-phase c Un

1

c UnZ

12


3 Z

2

1 2 2 0 1 0+ +

c UnZ Z

3 1 0+ 2


3

1 2 0+ +

c UnZ Z 3 1 02 +






2Z

2-pha chạm đất

C5








3-phasec Un

Z

13c Un

Z

13

2-phase c UnZ Z

1 2+

c UnZ

12


3 Z

2

1 2 2 0 1 0+ +

c UnZ Z

3 1 0+ 2


3

1 2 0+ +

c UnZ Z 3 1 02 +






C5








3-phasec Un

Z

13c Un

Z

13

2-phase c UnZ Z

1 2+

c UnZ

12


3 Z

2

1 2 2 0 1 0+ +

c UnZ Z

3 1 0+ 2


3

1 2 0+ +

c Un 3

1+






Z 2Z0

1 Pha chạm đất

C5








3-phasec Un

Z

13c Un

Z

13

2-phase c UnZ Z

1 2+

c UnZ

12


3 Z

2

1 2 2 0 1 0+ +

c UnZ

3 1+


3

1 2 0+ +

c UnZ Z 3 1 02 +






Z +Z02

C5








3-phasec Un

Z

13c Un

Z

13

2-phase c UnZ Z

1 2+

c UnZ

12


3 Z

2

1 2 2 0 1 0+ +

c UnZ Z

3 1 0+ 2


3

1 2 0+ +

c UnZ Z 3 1 02 +






Đối với các phần tử này ,khả năng chịu dòng ngắn mạch được định nghĩa dưới dạng :b Khả năng chịu lực điện động (“dòng đỉnh chịu đựng ”; giá trị dòng đỉnh được biểu diễn bằng kA), đặc trưng bởi độ bền cơ chịu được lực điện động .b Khả năng chịu nhiệt (“dòng chịu đựng ngắn hạn”; trị hiệu dụng cho theo kA xảy ra trong khoảng giữa 0,5 và 3 giây , giá trị thường dùng là 1 giây), đặc trưng cho khả năng chịu nhiệt tối đa.Thiết bị tích cực Loại này bao gồm tất cả thiết bị được thiết kế để cắt dòng ngắn mạch ,ví dụ máy cắt và cầu chì . Thuộc tính này được biểu diễn bằng khả năng cắt và , nếu được yêu cầu , khả năng tạo dòng khi sự cố xảy ra .b Khả năng cắt (xem Hình B7)Đặc tính cơ bản của thiết bị cắt sự cố này là mức dòng lớn nhất ( trị hiệu dụng tính bằng kA) , đây là khả năng cắt dưới những điều kiện đặc biệt được định nghĩa theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 , nó ứng với trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều ( AC )trong dòng ngắn mạch . Trong vài tiêu chuẩn khác , đây là trị hiệu dụng của tổng hai thành phần ( AC và DC ),trường hợp này , đó là "dòng điện không đối xứng " .Khả năng cắt phụ thuộc vào những hệ số khác như :



B6

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

v Điện áp v tỉ số R/X của mạch bị ngắt v Tần số tự nhiên của mạng nguồnv Số lần thao tác cắt với dòng cực đại ,ví dụ với chu kỳ : O - C/O - C/O (O = mở , C = đóng )Việc xác định đặc tính khả năng cắt là tương đối phức tạp và không có gì đáng ngạc nhiên khi cùng một thiết bị có thể ấn định các khả năng cắt khác nhau phụ thuộc vào tiêu chuẩn được sử dụng để định nghĩa nó.b Khả năng tạo (chịu) dòng ngắn mạch Thông thường , đặc tính này được định nghĩa giống khả năng cắt vì một thiết bị nên có khả năng đóng ứng với dòng mà nó có khả năng cắt được .Đôi khi , khả năng tạo dòng cần phải cao hơn , ví dụ máy cắt bảo vệ máy phát điện .Khả năng tạo dòng được định nghĩa theo trị đỉnh ( tính bằng kA) vì đỉnh đầu tiên của dòng không đối xứng gây ra lực điện động là khắc nghiệt nhất .Ví dụ , theo tiêu chuẩn IEC 62271-100 , một máy cắt dùng ở mạng điện tần số 50 Hz phải có khả năng vận hành ở trị đỉnh của khả năng tạo dòng bằng 2,5 lần dòng khả năng cắt tính theo trị hiệu dụng (2,6 lần đối với mạng 60 Hz ).Khả năng tạo dòng cũng được yêu cầu đối với cầu dao , và đôi khi với dao cách ly , mặc dù các thiết bị này không có khả năng cắt sự cố .b Dòng khả năng cắt ngắn mạch kỳ vọng Vài thiết bị có khả năng giới hạn được dòng ngắn mạch sẽ bị ngắt.Khả năng cắt của chúng được định nghĩa như dòng cắt kỳ vọng tối đa được tạo ra trong khoảng thời gian ngắn mạch trực tiếp qua các cực phía mạch nguồn của thiết bị .

Những đặc tính đặc trưng của thiết bị

Những chức năng được cung cấp bởi các thiết bị ngắt mạch khác nhau và những ràng buộc chính của chúng được giới thiệu ở Hình B8.

Dòng điện I (A)

IAC

IAC : IDC : Thành phần một chiều tắt dần

Trị đỉnh của thành phần chu kỳ

IDC

Thời gian(t)

Hình B7 : Dòng cắt định mức của máy cắt tùy thuộc vào dòng ngắn mạch như theo IEC 60056 Hình B8 : Những chức năng của các thiết bị cắt mạch

Thiết bị Cách ly Điều kiện về dòng Ràng buộc chính hai mạng khi đóng cắt đang có điện Bình thường Sự cố Dao cách ly có không không Cách ly vào/ra theo chiều dọc Cầu dao không có không Đóng và cắt dòng tải bình thường Khả năng tạo dòng ngắn mạchContactor không có không Khả năng cắt và tạo dòng định mức Khả năng cắt và tạo dòng tối đa Những đặc tính công suất và làm việc lâu dài Máy cắt không có có Khả năng cắt dòng ngắn mạch Khả năng tạo dòng ngắn mạch Cầu chì không không có Khả năng cắt dòng ngắn mạch tối thiểu Khả năng cắt dòng ngắn mạch tối đa


B7

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


Dòng định mức bình thường Dòng định mức bình thường được định nghĩa là "trị hiệu dụng của dòng điện mà thiết bị có thể vận hành liên tục ở tần số định mức với nhiệt độ không tăng cao quá mức qui định ứng với tiêu chuẩn liên quan ". Những yêu cầu đối với dòng định mức bình thường của máy cắt được quyết định ở giai đoạn thiết kế trạm .Dòng định mức bình thường ứng với các máy cắt trung thế thông dụng là 400 A.Trong lĩnh vự công nghiệp và khu vực đô thị có mật độ tải trung bình , dòng định mức của các mạch điện thường yêu cầu là 630 A ,trong khi đó tại một trạm nguồn lớn cấp nguồn cho mạng trung thế , các máy cắt 800 A; 1,250 A; 1,600 A; 2,500 A and 4,000 A được liệt kê như các định mức chuẩn đối với máy cắt mạch đến máy biến áp , máy cắt phân đoạn và máy cắt kết dàn , vv.Đối với máy biến áp Trung /Hạ có dòng định mức bình thường sơ cấp lên tới 60 A, một bộ kết hợp cầu dao - cầu chì có thể được sử dụng . Khi dòng sơ cấp cao hơn , bộ cầu dao - cầu chì thường không có đủ các tác động theo yêu cầu .Không có tiêu chuẩn IEC nào khuyến cáo về các giá trị dòng định mức của bộ cầu dao - cầu chì . Dòng định mức thật sự của một bộ được cho sẵn , nghĩa là một thiết bị đóng cắt và một cầu chì xác định , được nhà sản xuất cung cấp như là "tài liệu tham khảo cầu chì/ dòng định mức ". Những giá trị của dòng định mức được định nghĩa bằng cách xem xét những tham số của bộ kết hợp như :b Dòng nhiệt bình thường của cầu chìb Sự xuống hạng cần thiết của cầu chì do chúng được đặt trong tủ điện kín .Khi bộ kết hợp được dùng để bảo vệ máy biến áp , cần xem xét thêm các thông số như được giới thiệu trong Phụ lục A tiêu chuẩn IEC 62271-105 và IEC 60787. Chúng chủ yếu là :b Dòng bình thường phía trung thế của máy biến áp b Yêu cầu quá tải có thể của máy biến áp b Dòng từ hóa nhảy vọt b Công suất ngắn mạch phía trung thế b Dải điều chỉnh đầu phân áp Các nhà sản xuất thường cung cấp một bảng áp dụng "điện áp nguồn /công suất máy biến áp / cầu chì tham khảo " dựa trên mạng phân phối chuẩn và thông số máy biến áp. Khi sử dụng các bảng này phải rất cẩn thận nếu ứng dụng với các mạng điện không thông thường.Trong sơ đồ như vậy , dao cắt tải nên được lắp phù hợp với thiết bị tác động , ví dụ với một rơle có khả năng tác động với mức dòng sự cố thấp. Dòng này phải bao trùm cả dòng cắt tối thiểu định mức của cầu chì trung thế . Theo đó, giá trị trung bình của dòng sự cố nào ngoài khả năng cắt của dao cắt tải sẽ được cắt bằng cầu chì , trong khi những dòng sự cố thấp hơn không thể cắt được bằng cầu chì sẽ được cắt bằng dao cắt tải.

Ảnh hưởng của nhiệt đô môi trường và cao độ đối với dòng định mứcDòng định mức bình thường được ấn định đối với tất cả tất cả thiết bị điện và giới hạn trên được quyết định bởi độ tăng nhiệt độ cho phép gây ra do I2R (watts) tiêu tán trong dây dẫn , (trong đó I =dòng hiệu dụng tính bằng ampere và R = điện trở của dây dẫn ( tính bằng ohms), cùng với nhiệt sinh ra bởi từ trễ và tổn thất do dòng xoáy trong động cơ , máy biến áp , vỏ thép , vv. cùng với tổn thất điện môi trong cáp và tụ điện.Việc nhiệt độ tăng cao hơn nhiệt độ môi trường sẽ phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ nhiệt được tản ra môi trường chung quanh . Ví dụ , dòng điện lớn có thể đi qua cuộn dây của động cơ điện mà không gây nên quá nhiệt , đơn giản là vì một quạt làm mát được lắp ở trục của động cơ sẽ tản nhiệt với tốc độ bằng với tốc độ sinh nhiệt , và nhờ vậy nhiệt độ đạt giá trị ổn định dưới mức có thể gây nguy hiểm cách điện và làm cháy động cơ .Dòng định mức được khuyến cáo theo IEC dựa trên nhiệt độ môi trường thường là nhiệt độ của vùng khí hậu có độ cao không quá 1 000 mét ,vì vậy những đại lượng này phụ thuộc vào chế độ làm mát tự nhiên do bức xạ và đối lưu không khí ,máy sẽ bị quá nhiệt nếu nó vận hành ở vùng nhiệt đới và / hoặc ở cao độ hơn 1000 mét. Trường hợp này , thiết bị cần phải được xuống hạng , nghĩa là phải được ấn định giá trị dòng định mức bình thường thấp hơn so với giá trị thực .Với trường hợp của máy biến áp sẽ được chỉ rõ trong IEC 60076-2.

Các hệ thống nối đấtNối đất và nối đẳng thế với đất các thiết bị cần phải được xem xét cẩn thận ,đặc biệt phải chú ý đến an toàn của tải phía hạ thế trong khi xảy ra ngắn mạch với đất phía trung thế .

Điện cực nối đất Thông thường , nếu có thể về mặt vật lý , thích hợp hơn nên tách rời điện cực nối đất vỏ

Dòng định mức bình thường phổ biến nhất ứng với các thiết bị đóng cắt trung thế thông dụng là 400 A.



B8

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

kim loại của thiết bị trung thế khỏi điện cực nối đất dùng cho dây trung tính hạ thế . Điều này thường thực hiện đối với mạng điện nông thôn , mạng này có điện cực nối đất dây trung tính hạ thế được lắp đặt cách một hoặc hai khoảng vượt so với trạm Trong hầu hết các trường hợp , giới hạn về không gian ở các trạm đô thị không cho phép thực hiện việc tách rời điện cực nối đất trung thế khỏi điện cực nối đất hạ thế đủ để tránh sự lan truyền điện áp tới mạng hạ thế và có thể gây nguy hiểm . Dòng sự cố chạm đất Mức dòng sự cố chạm đất ở mạng trung thế thường (trừ khi có tính toán đến các hạn chế ) có thể so sánh với dòng ngắn mạch 3 pha .Dòng điện này chạy qua điện cực nối đất sẽ nâng điện áp tại đây tới giá trị trung thế so với "đất ở xa " ( thế của đất chung quanh điện cực sẽ bị tăng cao tới mức trung thế , " đất ở xa " có thế bằng 0 ) .Ví dụ , dòng chạm đất 10,000 A chạy qua một điện cực nối đất có điện trở ( thường rất thấp ) 0,5 ohms sẽ làm tăng điện áp tới 5 000 V.Với điều kiện tất cả phần bằng kim loại trong trạm được nối" đẳng thế "( nối lại với nhau )rồi được nối tới điện cực nối đất ,điện cực này có dạng ( hoặc được nối tới ) một lưới gồm các dây dẫn đặt dưới sàn của trạm biến áp , bây giờ sẽ không xuất hiện nguy hiểm đối với người vì dạng nối đất này tạo thành "lồng " đẳng thế , nghĩa là tất cả phần dẫn điện , người trong trạm có cùng độ tăng điện áp .

Điện thế lan truyền Nguy hiểm xảy ra như thế nào từ vấn đề được biết là điện thế lan truyền . Có thể nhận thấy điều này trong Hình B9 , điểm trung tính của cuộn dây hạ thế trong máy biến áp Trung/Hạ cũng được nối tới điện cực nối đất chung của trạm , vì vậy dây trung tính ,cuộn dây pha hạ thế và tất cả dây pha cùng bị nâng điện áp lên theo điện áp của điện cực nối đất .Cáp phân phối hạ thế đi ra khỏi trạm sẽ lan truyền điện áp này tới các hộ tiêu thụ của mạng . Cần chú ý rằng sẽ không xảy ra chọc thủng cách điện giữa các pha hoặc giữa pha và trung tính vì chúng được nâng lên cùng mức điện áp . Tuy nhiên , có thể cách điện giữa pha và đất của cáp hoặc hoặc của vài bộ phận trong mạng điện bị hư hỏng .Các giải pháp Bước đầu tiên nhằm cực tiểu hóa những nguy hiểm do điện áp lan truyền là làm giảm biên độ của dòng chạm đất phía trung thế .Điều này thường được thực hiện bằng cách nối đất trung thế qua điện trở hoặc cuộn kháng tại điểm đấu sao của máy biến áp được chọn nằm ở các trạm nguồn lớn .Điện áp lan truyền khá lớn không thể hoàn toàn tránh được bằng cách này , tuy nhiên biện pháp sau đây có thể phù hợp với một vài quốc gia .Nối đẳng thế mạng điện tại địa điểm khách hàng sẽ tạo ra đất ở xa , nghĩa là có thế bằng 0 . Tuy nhiên , nếu mạng nối đất này được nối bằng dây dẫn có tổng trở thấp tới điện cực nối đất của trạm ,điều kiện đẳng thế xảy ra ở trạm cũng sẽ xảy ra ở mạng điện khách hàng .

Kết nối qua tổng trở thấp Kết nối với tổng trở thấp được thực hiện đơn giản bằng cách nối dây trung tính tới mạng đẳng thế của khách hàng , kết quả là tạo ra mạng nối đất TN (IEC 60364) như được trình bày trên sơ đồ A của Hình B10 trang kế .Hệ thống nối đất TN thường liên quan tới một sơ đồ bảo vệ nối đất lặp lai nhiều lần (Protective Multiple Earthing (PME)) ,theo đó dây trung tính được nối đất nhiều lần dọc chiều dài cách khoảng đều nhau ( mỗi 3 hoặc 4 cột của đường dây phân phối trên không ) và tại vị trí đấu nối khách hàng .Có thể nhận thấy rằng mạng các dây trung tính tỏa ra từ trạm , mỗi dây được nối đất lặp lại theo cách khỏang đều nhau cùng với điện trở nối đất của trạm tạo thành điện cực nối đất có điện trở thấp rất hiệu quả .Sự phối hợp giữa nối đẳng thế và nối đất trạm qua điện trở thấp khiến khi xảy ra ngắn mạch chạm đất trực tiếp , mức quá điện áp được giảm thấp đáng kể và hạn chế được tình trạng nguy hiểm đối với cách điện pha - đất khi xảy ra dạng sự cố chạm đất trung thế như đã mô tả trên .

Hạn chế dòng chạm đất trung thế và điện trờ nối đất của trạm

Hệ thống nối đấ khác được sử dụng rộng rãi như trên sơ đồ C của Hình B10 . Nó được xem là hệ thống TT , nối đất mạng khách hàng ( được cách ly so với trạm ) tạo thành đất ở xa .

Điều này có nghĩa là ,mặc dù điện áp lan truyền không đặt lên cách điện pha-pha của thiết bị khách hàng ,cách điện pha - trung tính của cả 3 pha sẽ bị quá áp.Trường hợp này , biện pháp là làm giảm điện trở nối đất trạm ,chẳng hạn như giá trị theo tiêu chuẩn không được vượt quá mức điện áp chịu đựng trong 5 giây giữa pha - đất của thiết bị mạng và thiết bị gia dụng phía hạ thế .

(1) Những phần khác không được nối đất .Trường hợp đặc biệt dòng chạm đất được hạn chế bằng cuộn Petersen .

Sự cố chạm đất trên mạng trung thế có thể sinh ra điện áp nguy hiểm đối với mạng hạ thế . Khách hàng hạ thế (và người vận hành trạm )có thể được bảo vệ chống lại mối nguy hiểm này bằng cách:b Giới hạn biên độ dòng chạm đất trung thế b Giảm điện trở nối đất của trạm tới mức thấp nhất có thể b Tạo điều kiện đẳng thế tại trạm và tại mạng điện khách hàng

N

3

2

1

Sự cố

HV LV

If

If

V= IfRs

Phụ tải

Rs

Hình B9 : Điện áp lan truyền


B9

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


Giá trị thực phù hợp với công ty điện lực quốc gia , mạng phân phối 20 kV , như sau :b Dòng sự cố chạm đất tối đa trên đường nối trung tính của đường dây phân phối trên không , hoặc hệ thống hỗn hợp ( đường dây trên không và mạng cáp ngầm ) là 300 Ab Dòng sự cố chạm đất tối đa trên đường nối trung tính của mạng cáp ngầm là 1 000 ACông thức cần sử dụng để tính giá trị điện trở nối đất lớn nhất Rs tại trạm nhằm đảm bảo không vượt quá điện áp chịu đựng của phía hạ thế là :


C10

C - Connection to the HV publicdistribution network

The strategy in this case, is to reduce the resistance of the substation earthelectrode, such that the standard value of 5-second withstand-voltage-to-earth forLV equipment and appliances will not be exceeded.

Practical values adopted by one national electrical power-supply authority, on its20 kV distribution systems, are as follows:c Maximum earth-fault current in the neutral connection on overheadline distributionsystems, or mixed (O/H line and U/G cable) systems, is 300 Ac Maximum earth-fault current in the neutral connection on underground systems is1,000 A

The formula required to determine the maximum value of earthing resistance Rs atthe substation, to ensure that the LV withstand voltage will not be exceeded, is:

RsUw Uo

=−Im

in ohms (see cases C and D in Figure C10).

Where

Uw = the lowest standard value (in volts) of short-term (5 s) withstand voltage for theconsumer’s installation and appliances = Uo + 1200 V (IEC 60364-4-44)

Uo = phase to neutral voltage (in volts) at the consumer’s LV service position

Im = maximum earth-fault current on the HV system (in amps). This maximum earthfault current Im is the vectorial sum of maximum earth-fault current in the neutralconnection and total unbalanced capacitive current of the network.

A third form of system earthing referred to as the “IT” system in IEC 60364 iscommonly used where continuity of supply is essential, e.g. in hospitals, continuous-process manufacturing, etc. The principle depends on taking a supply from anunearthed source, usually a transformer, the secondary winding of which isunearthed, or earthed through a high impedance (u1,000 ohms). In these cases, aninsulation failure to earth in the low-voltage circuits supplied from the secondarywindings will result in zero or negligible fault-current flow, which can be allowed topersist until it is convenient to shut-down the affected circuit to carry out repair work.

Diagrams B, D and F (Figure C10)They show IT systems in which resistors (of approximately 1,000 ohms) are includedin the neutralearthing lead.If however, these resistors were removed, so that the system is unearthed, thefollowing notes apply.

Diagram B (Figure C10)All phase wires and the neutral conductor are “floating” with respect to earth, to whichthey are “connected” via the (normally very high) insulation resistances and (verysmall) capacitances between the live conductors and earthed metal (conduits, etc.).

Assuming perfect insulation, all LV phase and neutral conductors will be raised byelectrostatic induction to a potential approaching that of the equipotential conductors.

In practice, it is more likely, because of the numerous earth-leakage paths of all liveconductors in a number of installations acting in parallel, that the system will behavesimilarly to the case where a neutral earthing resistor is present, i.e. all conductorswill be raised to the potential of the substation earth.

In these cases, the overvoltage stresses on the LV insulation are small or non-existent.

Diagrams D and F (Figure C10)In these cases, the high potential of the substation (S/S) earthing system acts on theisolated LV phase and neutral conductors:c Through the capacitance between the LV windings of the transformer and thetransformer tankc Through capacitance between the equipotential conductors in the S/S and thecores of LV distribution cables leaving the S/Sc Through current leakage paths in the insulation, in each case.

At positions outside the area of influence of the S/S earthing, system capacitancesexist between the conductors and earth at zero potential (capacitances betweencores are irrelevant - all cores being raised to the same potential).

The result is essentially a capacitive voltage divider, where each “capacitor” isshunted by (leakage path) resistances.

In general, LV cable and installation wiring capacitances to earth are much larger,and the insulation resistances to earth are much smaller than those of thecorresponding parameters at the S/S, so that most of the voltage stresses appear atthe substation between the transformer tank and the LV winding.

The rise in potential at consumers’ installations is not likely therefore to be a problemwhere the HV earth-fault current level is restricted as previously mentioned.

1 Supply of power at high voltage

tính bằng ohms (xem trường hợp C và D Hình B10).Trong đóUw = Giá trị điện áp chịu đựng ngắn hạn ( 5s )tiêu chuẩn thấp nhất ( tính bằng vôn ) của mạng khách hàng và thiết bị dân dụng = Uo + 1200 V (IEC 60364-4-44)

Hình B10 : Điện trở nối đất tối đa Rs tại trạm Trung/Hạ đủ để đảm bảo an toàn khi bị ngắn mạch chạm đất trên mạng trung thế ứng với các hệ thống nối đất khác nhau

N

3

2

1

Giá trị Rs

N

3

2

1MV LVMV LV

MV LVMV LV

MV LVMV LV

R SR S

Trường hợp A và B

Không áp đặt giá trị Rs nào trong các trường hợp này

Trường hợp C và D

Trong đó Uw = điện áp cách điện định mức ở tần số công nghiệp đối với thiết bị hạ thế tại

mạng khách hàng

Uo = điện áp pha-trung tính tại mạng điện khách hàng Im = giá trị dòng chạm đất cực đại ở trung thế

Uws = điện áp cách điện định mức ở tần số công nghiệp đối với thiết bị hạ thế tại trạm ( do các phần vỏ kim loại của trạm được nối đất thông qua điện trở nối đất chung Rs )

U = điện áp pha-trung tính đối với mạng điện TT , nhưng đối với mạng IT thì sẽ là điện áp pha-pha Im = giá trị dòng chạm đất cực đại ở trung thế

Uw - Uo

ImRs=

N

3

2

1

R S

N

3

2

1

R S

N

3

2

1

R NR S

N

3

2

1

R NR S

Trường hợp E và F dây bảo vệ hạ thế ( nối L đẳng thế các vỏ dẫn điện ) trong trạm xuống đất qua điện cực nối đất của trạm , vì vậy thiết bị hạ thế trong trạm có thể bị quá áp

.

Rs =Uws - U

Im

B - IT-aA - TN-a

D - IT-bC - TT-a

F - IT-cE - TT-b

Sơ đồ

Trường hợp E và F

Trong đó

Chú thích :b Đối với mạng TN-a và IT-a, vỏ dẫn điện của phía trung thế , hạ thế trong trạm biến áp và vỏ dẫn điện trong mạng điện khách hàng , cùng với trung tính phía hạ thế của máy biến áp được nối đất chung với nhau thông qua điện cực nối đất của trạm .b Đối với mạng TT-a và IT-b, vỏ dẫn điện của phía trung thế và hạ thế trong trạm biến áp , cùng với trung tính phía hạ thế của máy biến áp được nối đất chung với nhau thông qua điện cực nối đất của trạm .bĐối với mạng TT-b và IT-c ,trung tính phía hạ thế của máy biến áp được nối đất riêng ngoài vùng phạm vi ánh hưởng của điện cực nối đất trạm .Uw và Uws thường được cho theo tiêu chuẩn IEC 60364-4-44 có giá trị là Uo + 1200 V, trong đó Uo là điện áp pha trung tính định mức của mạng hạ thế tương ứng .



B10

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Uo = điện áp pha trung tính (tính bằng vôn) tại điểm cấp nguồn cho khách hàng hạ thế .Im =dòng chạm đất tối đa trên mạng trung thế (tính bằng A ). Dòng điện Im này là tổng vectơ của dòng sự cố lớn nhất tại điểm nối trung tính và tổng dòng dung không cân bằng của mạng điện.Dạng thứ ba của hệ thống nối đất được gọi là mạng "IT " trong tiêu chuẩn IEC 60364 và thường được sử dụng ở nơi cần đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cao , ví dụ bệnh viện , quá trình sản xuất liên tục , vv. Nguyên tắc là nguồn cung cấp không được nối đất , thường là máy biến áp cách ly , cuộn dây thứ cấp không được nối đất hoặc nối đất qua điện trở khá lớn ( khoảng 1000 ohm ) . Trường hợp này , sự cố hỏng cách điện chạm đất trên mạch hạ thế lấy nguồn từ cuộn dây thứ cấp sẽ có dòng bằng 0 hoặc có thể bỏ qua , điều này cho phép duy trì làm việc cho tới khi thuận tiện để cắt và tiến hành sửa chữa .

Sơ đồ B, D và F (Hình B10) Sơ đồ này cho thấy các mạng IT có điện trở nối trên đường từ trung tính xuống đất (khoảng 1000 ohms) .Tuy nhiên , nếu các điện trở này bị bỏ đi , hệ thống hoàn toàn không nối đất , những chú thích sau được áp dụng .

Sơ đồ B (Hình B10)Tất cả dây pha và trung tính "trôi" so với đất , chúng chỉ liên kết với đất thông qua điện trở cách điện ( thường có trị số trung bình ) và điện dung ( rất nhỏ ) giữa các dây dẫn điện và phần kim loại được nối đất ( ống dây , vv..) .Giả sử cách điện là hoàn hảo , tất cả dây pha và trung tính sẽ bị tăng thế do cảm ứng tĩnh điện tới mức gần với trị số của dây đẳng thế .Thực tế , thường xảy ra do có rất nhiều đường dẫn rò xuống đất của tất cả dây dẫn điện trong mạng làm việc song song , hệ thống sẽ hoạt động tương tự trường hợp tồn tại điện trở trên đường nối trung tính với đất , có nghĩa tất cả dây dẫn sẽ bị tăng thế so với đất của trạm .Trường hợp này , quá điện áp đặt lên cách điện là nhỏ hoặc không tồn tại .

Sơ đồ D và F ( Hình B10)Trường hợp này , mức điện áp trung thế của hệ thống nối đất trạm (S/S) sẽ đặt lên dây pha và trung tính cách ly :b Thông qua điện dung giữa cuộn dây hạ thế và thùng dầu máy biến ápb Thông qua điện dung giữa các dây đẳng thế trong S/S và lõi của cáp phân phối hạ thế ra khỏi S/S (trạm)b Thông qua đường dẫn dòng rò trong cách điện , tùy từng trường hợp .Tại các vị trí ngoài vùng ảnh hưởng của hệ thống nối đất S/S, điện dung hệ thống tồn tại giữa các dây dẫn và đất có thế bằng không (điện dung giữa các lõi không liên quan - các lõi bị nâng lên cùng điện thế ) .Kết quả về cơ bản là bộ phân áp bằng điện dung , mỗi "tụ điện" được mắc song song với một điện trở ( đường dẫn rò ) .Thông thường ,điện dung với đất của cáp và dây có bọc cách điện hạ thế lớn hơn , điện trở cách điện với đất nhỏ hơn những đại lượng này khi xét tại trạm ( S/S ) , vì vậy hầu hết độ tăng điện áp xảy ra tại trạm giữa thùng dầu máy biến áp và cuộn dây hạ thế .Việc tăng thế trên mạng điện của khách hàng vì vậy không giống với vấn đề mức dòng chạm đất trung thế cần hạn chế như đã lưu ý trước đây .Tất cả máy biến áp nối đất kiểu IT , trong đó điểm trung tính cách ly hoặc nối đất qua tổng trở khá lớn ,thường được cung cấp một thiết bị hạn chế quá áp , nó sẽ tự động nối trung tính trực tiếp xuống đất nếu xảy ra quá áp gần với mức điện áp chịu cách điện của mạng hạ thế .Thêm vào các khả năng nêu trên ,hiện tượng quá áp có thể xảy ra theo nhiều cách khác như được mô tả trong phụ lục 3.1.Loại sự cố chạm đất này rất hiếm , vì khi nó xảy ra một thiết bị cắt sự cố sẽ nhanh chóng phát hiện và cắt nguồn nếu mạng được thiết kế và lắp đặt đúng .Sự an toàn trong tình trạng thế bị nâng cao phụ thuộc hoàn toàn vào việc thực hiện vùng đẳng thế thích hợp , về cơ bản thường là tạo nên một lưới có mắt lưới rộng gồm các thanh đồng trần nối lại với nhau và nối với các cọc đứng bằng đồng mạ thép .Tiêu chuẩn về lưới đẳng thế được chú thích trong chương F , liên quan đến bảo vệ chống điện giật do chạm gián tiếp , cụ thể là : điện thế giữa hai phần vỏ kim loại có thể được tiếp xúc đồng thời bởi những phần khác nhau trên cơ thể người phải không được vượt quá 50 V , trong vài trường hợp , khi khô ráo , hoặc 25 V ở điều kiện ẩm ướt .Cần chú ý đặc biệt ở chung quanh vùng đẳng thế để tránh điện áp bước trên mặt đất có thể tăng lên tới mức nguy hiểm.Điều này liên quan tới việc nối đất an toàn hàng rào bao quanh và được bàn thêm ở phụ lục 3.1.


B11

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


1.2 Các dạng kết nối lưới trung thế Phụ thuộc vào loại mạng phân phối trung thế , các dạng kết nối sau đây thường được áp dụng .

Kết nối đường dây đơn Trạm biến áp được cấp nguồn bởi đường dây rẽ nhánh đơn từ mạng phân phối trung thế (cáp ngầm hoặc trên không).Thông thường, nguồn trung thế được nối vào một tủ điện có chứa Dao cắt tải / bộ cầu dao - cầu chì và dao nối đất , như trong Hình B11.Ở vài quốc gia , một máy biến áp treo cột không có thiết bị đóng cắt trung thế hoặc cầu chì ( tại cột ) cũng tạo thành "trạm biến áp ". Loại cấp nguồn trung thế như vậy rất phổ biến ở vùng nông thôn .Thiết bị đóng cắt và bảo vệ được đặt ở xa máy biến áp , và thường máy cắt này điều khiển đường dây nguồn trục chính dạng đường dây trên không , đường dây này có nhiều nhánh rẽ nối vào để cấp nguồn cho các trạm khác .

Kết nối kiểu vòng kín Tủ điện mạch vòng (Ring-main units (RMU)) thường được kết nối để tạo thành mạch vòng trung thế (2) hoặc mạch phân phối liên kết nội bộ(2), theo đó các thanh cái của RMU chịu được toàn bộ dòng điện của mạch vòng hoặc dòng điện của đường dây liên kết (xem Hình B12).RMU gồm 3 bộ , được tích hợp lại tạo thành một khối , đó là :b 2 bộ đầu vào , mỗi bộ gồm một dao cắt tải / dao cách ly và dao nối đấtb 1 bộ đầu ra và khối bảo vệ , chứa một dao cắt tải và cầu chì trung thế , hoặc một bộ dao cắt tải / cầu chì , hoặc một máy cắt và dao cách ly cùng dao nối đất riêng cho từng tủ .Tất cả dao cắt tải và dao nối đất đều có dòng cắt ngắn mạch và dòng tạo ngắn mạch theo định mức .Kết nối này cung cấp cho người sử dụng hai nguồn , nhờ vậy giảm được tình trạng mất điện do hệ thống bị sự cố hoặc do những thao tác của công ty điện lực , vv.. RMU được áp dụng chủ yếu đối với các mạng cấp nguồn trung thế dạng cáp ngầm ở khu vực đô thị .Kết nối đường dây song song Khi nguồn trung thế được nối tới bằng hai đường dây song song loại trên không hoặc cáp ngầm , xuất phát từ cùng một thanh cái của một trạm , thường một tủ điện đóng cắt trung thế tương tự RMU có thể được sử dụng (xem Hình B13).Sự khác nhau về mặt vận hành chủ yếu ở đây so với một RMU là hai tủ đầu vào phải được liên động với nhau , nghĩa là tại một thời điểm , chỉ được phép đóng một cầu dao lộ vào , việc đóng cầu dao này sẽ ngăn không cho đóng cái còn lại ..Khi bị mất nguồn , cầu dao đầu vào đang đóng phải được mở ra và bấy giờ cầu dao đang mở có thể đóng lại được .Thứ tự này có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động.Loại tủ điện này đặc biệt được sử dụng trong mạng có mật độ tải trung bình và vùng đô thị phát triển nhanh và được cấp nguồn từ mạng trung thế cáp ngầm .

1.3 Vài dạng vận hành của mạng phân phối trung thếĐường dây trên không Gió ở mức trung bình , đóng băng , vv., có thể là nguyên nhân khiến đường dây trên không tiếp xúc với nhau, ví vậy sẽ gây nên ngắn mạch thoáng qua ( nghĩa là không lâu dài ) .Sự cố cách điện do vỡ sứ ceramic hoặc sứ thủy tinh gây ra bởi bụi không khí có nhiều cát đá ; v.vv. hoặc do ô nhiễm nặng trên bề mặt sứ , có thể gây ra ngắn mạch với đất .Nhiều trong các sự cố nêu trên thuộc dạng tự loại trừ . Ví dụ , ở điều kiện khô ráo , phần cách điện bị vỡ có thể vẫn duy trì tình trạng làm việc bình thường , nhưng khi có mưa bão , chúng gây nên phóng điện với đất . Ngoài ra , các bề mặt sứ bị ô nhiễm thường gây nên phóng điện với đất chỉ trong điều kiện ẩm ướt .Sự di chuyển của dòng sự cố luôn có dạng hồ quang điện , nhiệt sinh ra rất lớn sấy khô phần mạch có dòng phóng điện đi qua , và có thể đạt tới mức phục hồi được cách điện .

(1) Đồng là cực âm đối với hầu hết các kim loại khác và vì vậy nó chống lại sự ăn mòn .(2) Mạng vòng kín là mạng phân phối liên tục dưới dạng vòng khép kín ,trong đó đầu đầu và đầu cuối nối vào cùng một thanh cái . Mỗi đầu của mạch vòng được điều khiển bởi máy cắt riêng . Để tăng độ linh hoạt trong vận hành các thanh cái thường được chia thành hai phân đoạn bởi một máy cắt phân đoạn thường đóng , mỗi đầu của mạch vòng được nối tới một phân đoạn khác nhau.Đường dây liên kết là đường dây liên tục không rẽ nhánh , nó nối giữa các thanh cái của hai trạm biến áp . Mỗi đầu của đường dây này thường có máy cắt riêng .Một đường dây liên kết phân phối có một hoặc nhiều hơn các trạm biến áp phân phối dọc theo chiều dài của nó .

Đường dây trên không

Hình B11 : Kết nối đường dây đơn

Fig. B12 : Kết nối mạng vòng kín

Cáp ngầm mạng vòng kín



B12

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Hình B13 : Kết nối với đường dây song song

Trong khi đó , thiết bị bảo vệ thường tác động để loại trừ sự cố , nghĩa là cầu chì đứt hoặc máy cắt ngắt sự cố .Kinh nghiệm thực tế cho thấy trong đa số các trường hợp , nguồn cung cấp có thể được phục hồi thành công bằng cách thay cầu chì hoặc đóng trở lại máy cắt .Vì lý do này ,có thể xem xét việc nâng cao tính đảm bảo liên tục cấp điện của đường dây trên không trung thế bằng cách áp dụng sơ đồ tự đóng lại máy cắt phía nguồn của mạch liên quan .Những sơ đồ tự động này cho phép một số lần tác động đóng trở lại nếu lần đóng lại đầu tiên không thành công bằng cách chỉnh thời gian trễ giữa các lần đóng lại liền kề ( nhằm đảm bảo hết thời gian khử ion của không khí tại chỗ sự cố ) trước khi máy cắt bị khóa ở lần tác động cuối nếu các lần đóng lại đều không thành công ( thường là 3 lần ).Những cải tiến nhằm nâng cao tính liên tục cấp điện được thực hiện bằng cách điều khiển từ xa các dao cách ly phân vùng và dao cách ly tự động , những thiết bị này liên kết tác động với máy cắt tự đóng lại .Sơ đồ cuối này được minh họa với chuỗi tác động cuối ở Hình B14 trang sau .Nguyên tắc hoạt động như sau : sau hai lần tự đóng lại nếu máy cắt vẫn cắt ra , sự cố là lâu dài , có hai khả năng :b Sự cố xảy ra trên phần mạch phía sau của dao cách ly tự động đường dây , và trong khi đường dây bị mất điện , dao này được mở ra để cách ly phần mạch bị sự cố khỏi hệ thống trước khi mạch tự đóng lại tác động lần thứ ba ( lần cuối ) ,b Sự cố ở phía trước của dao cách ly tự động đường dây và máy cắt sẽ đóng lại lần thứ ba , sau đó nó sẽ cắt ra và bị khóa .

Mặc dù những biện pháp này cải tiến một cách đáng kể độ tin cậy cấp điện của đường dây trung thế trên không , khách hàng vẫn phải tự trang bị các công cụ để đối phó với ảnh hưởng của việc ngắt điện tạm thời ( giữa các lần tự đóng lại ) ở những nơi có tải cần cấp điện liên tục , ví dụ :b Nguồn dự phòng khẩn cấp đảm bảo không gián đoạn cấp điện b Đèn không cần làm nguội trước khi mồi trở lại (" tái khởi động nóng ").

Mạng cáp ngầm Sự cố trên mạng cáp ngầm đôi khi do sự bất cẩn của công nhân tại các mối nối cáp hoặc do việc lắp đặt cáp của nhà thầu , vv. nhưng thường xảy ra nhất là do đào đất bằng rìu, khoan bằng khí nén và máy đào rãnh ,vv . được dùng bởi các ngành công cộng khác .Sự cố cách điện thỉnh thoảng xảy ra trong các hộp đầu nối do quá áp , đặc biệt tại những điểm trên mạng trung thế mà tại đó đường dây trên không được nối vào mạng cáp ngầm .Quá điện áp trường hợp này thường có nguồn gốc từ sét ,và ảnh hưởng của sóng điện từ phản xạ tới hộp nối (nơi tổng trở tự nhiên của mạch thay đổi đột ngột ) có thể gây ứng suất quá lớn lên cách điện của hộp cáp dẫn tới hỏng hóc . Thiết bị bảo vệ quá áp , chẳng hạn như chống sét van , thường được lắp đặt tại những vị trí này .Sự cố trên mạng cáp ngầm thường ít hơn so với đường dây trên không (O/H) ,nhưng thường đây là sự cố lâu dài ,cần nhiều thời gian để xác định vị trí và sửa chữa hơn so với đường dây trên không .Ở nơi xảy ra sự cố cáp là mạng vòng kín , nguồn cung cấp sẽ nhanh chóng được phục hồi cho tất cả khách hàng khi phần cáp bị sự cố được xác định .Tuy nhiên , nếu sự cố xảy ra trên mạnh hình tia, thời gian trễ chờ định vị sự cố và tiến hành sửa chữa có thể mất nhiều giờ và sẽ ảnh hưởng tới khách hàng phía sau chỗ bị sự cố . Trong vài trường hợp , nếu tính liên tục cấp điện là rất cần thiết đối với toàn bộ hoặc ở một phần mạng điện , cần phải lắp nguồn dự phòng .

Điều khiển từ xa của mạng Trung thế Điều khiển từ xa đường dây trung thế làm giảm một cách hữu hiệu thời gian mất điện khi cáp bị sự cố bằng cách cung cấp một phương pháp hiệu quả và nhanh đối với mạng có cấu hình vòng kín .Điều này được thực hiện bằng các dao cắt vận hành bằng động cơ được lắp ở vài trạm dọc mạch vòng với các bộ điều khiển từ xa . Trạm được điều khiển từ xa sẽ luôn được khởi động thông qua thao tác điều khiển từ xa trong khi những trạm khác có thể phải chờ các thao tác bằng tay lâu hơn .

Cấp nguồn từ mạng phân phối với hai cáp ngầm song song


B13

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


Hình B14 : Chu kỳ tự đóng lại của một máy cắt điều khiển đường dây trung thế hình tia

IfInIo

O1 O2

O1 O2

O1 O2

xảy ra sự cố 0.3 s 0.4 s

15 to 30 s

S R O3

Sự cố lâu dài

1- Chu kỳ 1SR

2 - Chu kỳ 2SRa - Sự cố trên đường dây chính

IfInIo

0.3 s 0.4 s

15 tới 30s

SR 1 O3

Sự cố lâu dài0.4 s

15 tới 30 s

SR 2 O4

0.45 sxảy ra sự cố

b - Sự cố trên phân đoạn được cấp nguồn qua dao cắt đường dây tự động ( Automatic Line Switch)If

InIo

0.3 s 0.4 s

15 tới 30 s

SR 1 O3

0.4 s

15 tới 30 sSR2

ALS mởxảy ra sự cố

Điều khiển từ xa tập trung hóa ( dựa trên hệ thống SCADA -Supervisory Control And Data Acquisition và những phát triển gần đây trong lãnh vực công nghệ thông tin- IT) ngày càng trở nên phổ biến hơn ở các quốc gia . Dù đắt tiền song do tính phức tạp của hệ thống điện liên kết cao, việc điều khiển từ xa này vẫn được triển khai .



B14

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Các hộ tiêu thụ công suất lớn của điện lực lúc nào cũng được cung cấp điện trực tiếp từ lưới trung thế.Ở lưới hạ thế (120/208V, 3 pha 4 dây), phụ tải 50 kVA được coi là lớn, trong khi đó, ở lưới 240/415V 3 pha, một phụ tải có công suất vượt quá 100 kVA mới được coi là lớn. Hai hệ thống điện áp này khá phổ biến ở nhiều nước trên thế giới..

Do được quan tâm nhiều, tiêu chuẩn IEC đưa ra 1 tiêu chuẩn toàn cầu với điện áp chuẩn 230/400V cho lưới 3 pha 4 dây. Đó là mức điện áp “dung hòa“ và cho phép các hệ thống điện hiện hữu vận hành với 220/380V và 240/415V, hoặc xấp xỉ các giá trị này. Đồng thời nó cũng cho phép tuân thủ các tiêu chuẩn đã đề ra bằng cách chỉnh định các đầu phân áp của bộ điều áp không tải của các biến thế phân phối.

Khoảng cách truyền tải là một yếu tố cần lưu ý cho lưới trung và hạ thế. Việc truyền tải công suất tải nhỏ song đi xa cho lưới nông thôn là một ví dụ.Quyết định cấp điện bằng điện áp trung thế hay hạ thế sẽ phụ thuộc vào các tình hình cụ thể của địa phương và những điều đã nói trên, và nói chung phải được cơ quan ngành điện cho phép.

Khi cấp điện cho hộ tiêu thụ trực tiếp từ lưới trung thế, sẽ có hai qui trình phổ biến sau:1 - Ngành điện xây trạm chuẩn gần lãnh địa của khách hàng. Tuy nhiên biến thế trung /hạ sẽ được đặt trong phòng bên trong địa phận của khách hàng, gần với tâm phụ tải.2 - Khách hàng tự xây trạm riêng trên địa phận của mình. Ngành điện sẽ đặt các liên kết trung thế tại đó.Ở phương pháp thứ nhất, ngành điện quản lý trạm, cáp tới biến thế, máy biến thế, phòng biến thế và họ được phép tiếp cận chúng không hạn chế. Các phòng biến thế nếu do khách hàng xây (theo kế hoạch và quy phạm cung cấp bởi điện lực) sẽ bao gồm cả chân cột (tường), rãnh thoát dầu, tường và trần chịu lửa, hệ thống thông gió, chiếu sáng, nối đất, tất cả đều được ngành điện phê chuẩn.Cấu trúc bảng giá điện sẽ bao gồm cả phần thoả thuận vể chi phí cần thiết cho việc cung cấp dịch vụ thanh toán

Dù theo qui trình nào đi nữa thì những nguyên tắc chung cũng sẽ được áp dụng trong các quan điểm và biện pháp thực hiện của từng dự án. Những chú ý sau liên quan đến qui trình thứ hai.

2.1 Thông tin ban đầuTrước khi đàm phán hay thương thảo với nhà cung cấp điện, cần xác định các yếu tố cơ bản sau:

Dự báo nhu cầu công suất lớn nhất (kVA)Phương pháp xác định thông số này được mô tả cụ thể trong chương A và phải tính đến khả năng phát triển tải trong tương lai. Các yếu tố để đánh giá trong giai đoạn này là:b Hệ số sử dụng (ku)b Hệ số đồng thời (ks)

Sơ đồ mặt bằng và mặt đứng của vị trí trạm điện tương laiSơ đồ phải chỉ rõ phương tiện tiếp cận trạm điện, với các hạn chế có thể có về kích thước, ví dụ như hành lang vào, độ cao trần cùng với khả năng chịu tải, cần nhớ rằng:b Nhân viên ngành điện phải được tự do và tiếp cận không hạn chế thiết bị trung thế của trạm bất cứ lúc nàob Chỉ nhân viên có trình độ và có thẩm quyền của phía khách hàng mới được phép vào trạmb Một vài nhà cung cấp hay một số qui định yêu cấu phần mạng điện do công ty điện vận hành cần phải được bố trí trong một phòng tách biệt với phần mạng điện vận hành bởi khách hàng.

Mức độ yêu cầu liên tục cung cấp điệnHộ tiêu thụ phải tự đánh giá hậu quả của việc cắt điện sự cố trong suốt thời gian xảy ra sự cố gây nên:b Mất mát sản phẩmb An toàn cho người thao tác và thiết bị

2 Qui trình thiết lập một trạm điện mới

Khách hàng tiêu thụ điện phải cung cấp thông tin đích xác cho cơ quan cung cấp điện ngay từ giai đoạn đầu của dự án.


B15

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

2.2 Nghiên cứu dự ánTừ thông tin cung cấp bởi khách hàng, công ty điện lực phải chỉ ra:

Kiểu hệ thống cung cấp đề xuất, và xác định:b Kiểu hệ thống điện cung cấp : dây trên không hay cáp ngầmb Chi tiết kết nối: sơ đồ liên kết đơn, kết lưới mạch vòng, hay liên kết các nhánh song song ,v.v...b Giới hạn công suất (kVA)và dòng ngắn mạch

Điện áp định mức và điện áp lớn nhất của thiết bịĐang tồn tại hay sẽ có trong tương lai, phụ thuộc vào sự phát triển của hệ thống.

Chi tiết đo đếm, để xác định:b Giá thành kết nối vào mạngb Chi tiết thanh toán (lượng điện tiêu thụ và chi phí cố định)

2.3 Thực hiện Trước khi lắp đặt phải có sự đồng ý chính thức của ngành điện. Các yêu cầu xin phê chuẩn phải kèm theo các thông tin sau (dựa trên những điều nêu trên):b Vị trí đề xuất của trạm biến thếb Sơ đồ nguyên lý của mạch điện và cách đấu nối vào hệ thống, cùng với hệ thống tiếp đất đề xuấtb Danh sách thiết bị chi tiết, bao gồm các đặc tính kỹ thuậtb Sơ đồ phân bố thiết bị trên mặt bằng và các phần tử đo đếmb Bố trí bù nâng cao hệ số công suất (nếu cần)b Bố trí nguồn máy phát dự phòng khi có sự cố (trung hay hạ thế), nếu cần

2.4 Nghiệm thu Khi được điện lực yêu cầu, các thử nghiệm nghiệm thu phải được thực hiện thành công trước khi điện lực cho phép trạm được đóng điện kết lưới với hệ thống cung cấp. Ngay cả khi không được điện lực yêu cầu, tốt nhất là vẫn phải tiến hành các bước thử nghiệm kiểm chứng:b Đo lường điện trở cực nối đấtb Tính liên tục của các dây nối đất đẳng thế và sự an toàn của các mối nối b Kiểm chứng và thử nghiệm các chức năng của tất cả các thiết bị trung thếb Kiểm tra cách điện của các thiết bị trung thếtb Kiểm tra độ bền điện môi của dầu biến thế (và dầu máy cắt nếu tương thích) nếu có thể áp dụngb Kiểm tra và thí nghiệm các thiết bị hạ thế trong trạmb Kiểm tra tất cả khóa liên động (cơ hoặc điện) và các trình tự tự độngb Kiểm tra hoạt động rờ le bảo vệ và các chỉnh định của rờ le

Cũng bắt buộc phải kiểm tra tất cả các thiết bị được cung cấp, sao cho mọi thao tác phải được thực hiện an toàn.

Qui trình cần tuân thủ khi nhận giấy chứng nhận (nếu được yêu cầu)b Đại diện phía cấp điện sẽ đóng điện nguồn cung cấp điện cho thiết bị trung thế và kiểm tra hoạt động của thiết bị đo đếmb Nhà thầu lắp đặt chịu trách nhiệm thí nghiệm và kết nối mạng hạ thế

Cuối cùng, khi trạm đi vào hoạt động:

b Trạm và các thiết bị thuộc về khách hàngb Ngành điện sẽ thường xuyên kiểm tra vận hành thiết bị trung thế trong trạm, ví dụ như hai dao cắt tải đầu vào, dao cắt biến thế (hay máy cắt) trong trường hợp mạch vòng, cùng với các dao tiếp đất trung thế có liên quanb Đại diện của ngành điện có quyền thao tác các thiết bị phía trung thế không hạn chếb Khách hàng chỉ có quyền điều khiển độc lập dao cắt trung thế (hay máy cắt) của chỉ riêng máy biến thế; khách hàng chịu trách nhiệm bảo trì thiết bị trạm và phải yêu cầu phía cung cấp cô lập và nối đất thiết bị đóng cắt để tiến hành bảo trì. Ngành điện phải đưa ra giấy phép có ký tên cho phép nhân viên đại diện bảo trì của khách hàng làm việc, cùng với chìa khóa của các dao cách ly trong các mạch tương ứng.

2 Qui trình thiết lập một trạm điện mới

Công ty điện lực phải cung cấp các thông tin kỹ thuật cho các khách hàng tương lai

Công ty điện lực phải có thông báo chính thức về các thiết bị được lắp trong trạm cùng với phương án lắp đặt đề xuất.

Sau khi được 1 cơ quan độc lập có thẩm quyền đã tiến hành thử nghiệm và kiểm tra các công đoạn lắp đặt, một giấy phép sẽ được ban hành cho phép trạm chính thức hoạt động.



B16

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

3 Các sơ đồ bảo vệ trạm

Mục tiêu của việc bảo vệ trong công nghiệp điện rất rộng. Nó bao trùm tất cả các khía cạnh của việc đảm bảo an toàn cho người, và bảo vệ chống những hư hỏng hay phá huỷ tài sản, nhà máy và các thiết bị.Các dạng bảo vệ khác nhau này có thể được phân loại theo mục tiêu như sau:b Bảo vệ người và súc vật chống lại nguy hiểm do quá điện áp và điện giật, cháy, nổ, và hơi độc.v.v...b Bảo vệ nhà máy, thiết bị và các thành phần khác trong hệ thống điện chống nguy hiểm do ngắn mạch, sét đánh trực tiếp và sự không ổn định của hệ thống (mất đồng bộ).v.v..b Bảo vệ người và nhà máy khỏi sự nguy hiểm do vận hành sai hệ thống điện bằng cách sử dụng các khóa liên động cơ hay điện. Tất cả các thiết bị đóng cắt (gồm cả bộ chỉnh đầu phân áp máy biến áp v.v.), phải có các giới hạn vận hành rõ ràng. Có nghĩa là phải có thứ tự thao tác của các thiết bị đóng cắt khác nhau, và thứ tự đó phải được tuân thủ nghiêm ngặt, nhằm đảm bảo an toàn khi đóng hay mở. Các khóa liên động và các mạch điện điều khiển tương tự thường dùng để đảm bảo thao tác vận hành theo thứ tự chính xác.Mô tả kỹ thuật chi tiết về đầy đủ các sơ đồ bảo vệ tồn tại trong hệ thống điện thì nằm ngoài phạm vi của tài liệu này. Nhưng hy vọng rằng các mục tiếp theo sẽ là hữu ích, nhằm cung cấp các nguyên lý cơ bản của bảo vệ. Với hầu hết các thiết bị bảo vệ đa dụng được đề cập đến, nói chung ở đây sẽ giới hạn việc mô tả chi tiết vào các thiết bị thường được sử dụng chỉ ở lưới trung thế và hạ thế, như định nghĩa trong phần 1.1 của chương này.

3.1 Bảo vệ chống điện giậtCác biện pháp bảo vệ chống điện giật dựa trên hai nguyên nhân thường gây ra nguy hiểm saub Chạm vào dây pha mang điện, nghĩa là dây có điện thế so với đất trong tình trạng bình thường. Kiểu chạm này thường được định nghĩa là “chạm trực tiếp” (direct contact)b Chạm vào thiết bị bị chạm vỏ, vỏ này bình thường không có điện, nhưng do có hư hỏng cách điện trong thiết bị nên trên vỏ đột nhiên có điện thế. Kiểu chạm này thường được định nghĩa như “chạm gián tiếp” (indirect contact)Có thể kể đến dạng nguy hiểm thứ ba về điện, tồn tại ở vùng đất lân cận điện cực nối đất trung thế hay nối đất hạ thế khi điện cực này có dòng chạm đất chạy ra. Mối nguy hiểm này là do có sự chênh lệch điện thế (potential gradients) giữa các điểm khác nhau trên bề mặt đất, thường được định nghĩa là mối nguy hiểm do “điện áp bước”(step voltage). Dòng điện đi vào chân này và đi ra từ chân kia của người, dòng này đặc biệt gây nguy hiểm cho các con thú có 4 chân.Kiểu biến thể của mối nguy hiểm này, thường được xem như là “điện áp tiếp xúc” (touch voltage) đặt giữa tay và chân người khi người sờ tay vào vỏ thiết bị, chẳng hạn như, khi phần vỏ kim loại nối đất được đặt trên vùng đất có tồn tại đường phân bố thế. Lúc này sẽ có dòng đi từ tay xuống hai chân người.Gia súc có 4 chân và có khoảng bước chân sau – chân trước lớn sẽ đặc biệt nhạy cảm đối với điện áp bước. Chúng sẽ bị điện giật chết khi đi vào vùng có sự phân bố thế, phân bố thế này gây ra bởi cực nối đất của dây trung tính lưới hạ áp (230/400V) có điện trở không đủ nhỏ. Các vấn đề về gradient điện thế như đã nói ở trên sẽ không xuất hiện khi lắp đặt điện ở các toà nhà, với điều kiện là dây nối đẳng thế liên kết chính xác tất cả các vỏ kim loại và nối cả các vật dẫn tự nhiên tới dây nối đất bảo vệ (nghĩa là không phải phần mang điện của thiết bị hay công trình – ví dụ như kết cấu sắt thép của công trình).

Bảo vệ chống điện giật do chạm trực tiếp hay bảo vệ cơ bảnBiện pháp chủ yếu chống chạm điện trực tiếp là đặt tất cả các phần dẫn điện vào trong vỏ bọc cách điện hay vỏ bọc kim loại đã được nối đất, hay bằng cách đặt ngoài tầm với tới (đặt sau rào chắn cách điện hoặc treo trên cao), hay bằng cách dùng chướng ngại vật (vật chắn).Khi các phần dẫn điện được đặt trong vỏ bọc kim loại, ví dụ như với máy biến thế, động cơ điện và các thiết bị điện dân dụng, vỏ kim loại này bắt buộc phải được nối vào hệ thống dây nối đất bảo vệ của mạng điện.Cho các thiết bị đóng cắt trung thế, (thiết bị đóng cắt có vỏ bọc kín đúc sẵn bằng kim loại và thiết bị điều khiển cho các điện áp lên đến 52kV), tiêu chuẩn IEC qui định các cấp bảo vệ (Protection Index – mã IP) phải là IP2X để đảm bảo an toàn khi chạm trực tiếp. Ngoài ra, vỏ bọc kim loại này phải chứng minh được là có độ tin cậy về điện, kế đến phải thiết lập được sự phân tách tốt giữa bên trong và bên ngoài của lớp vỏ bảo vệ. Việc nối đất đúng cho vỏ thiết bị còn tham gia xa hơn vào việc bảo vệ người vận hành dưới các điều kiện hoạt động bình thường.Đối với thiết bị gia dụng hạ áp, điều này được thực hiện bằng cách sử dụng phích cắm và ổ cắm 3 chấu. Hư hỏng toàn bộ hay ngay cả hư hỏng từng phần cách điện của vỏ sẽ làm tăng điện thế vỏ thiết bị lên đến trị số nguy hiểm ( phụ thuộc vào tỷ số giữa điện trở trên mạch dòng rò chạy trên vỏ cách điện, với điện trở từ phần vỏ kim loại đến đất).

Bảo vệ chống điện giật và quá áp liên quan chặt chẽ tới tính hữu hiệu của hệ thống nối đất (điện trở bé) và áp dụng hữu hiệu các nguyên tắc môi trường đẳng thế.


B17

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp hay bảo vệ khi sự cốNgười chạm vào vỏ kim loại của thiết bị có sự cố về cách điện, như mô tả trên được gọi là chạm điện gián tiếp.Hiện tượng chạm gián tiếp được đặc trưng bởi thực tế là dòng rò chạy qua đất đi qua dây bảo vệ nối đất (dây PE – Protective eathing conductor) thì song song với dòng qua người.

Trường hợp sự cố trên hệ thống hạ thếCác kiểm nghiệm tổng quát cho thấy rằng nếu điện áp vỏ kim loại thiết bị (so với đất) nhỏ hơn hay bằng 50V sẽ không gây nguy hiểm.

Nguy hiểm do chạm gián tiếp trong trường hợp có sự cố trung thếNếu có sự cố về cách điện trong thiết bị giữa dây dẫn điện trung thế và vỏ kim loại, thông thường là không thể giới hạn được điện thế vỏ xuống bằng hay nhỏ hơn 50V nếu chỉ đơn giản bằng biện pháp giảm điện trở nối đất xuống giá trị bé. Giải pháp trong trường hợp này là phải thực hiện lưới đẳng thế như mô tả ở mục 1.1 phần “hệ thống nối đất”.

3.2 Bảo vệ máy biến áp và mạch điệnTổng quanMạng điện và các thiết bị trong trạm phải được bảo vệ sao cho tình trạng quá dòng và áp phải được nhanh chóng loại ra khỏi hệ thống trước khi gây nguy hiểm và hư hỏng. Các thiết bị thường dùng trong hệ thống điện đều có các định mức về khả năng chịu quá dòng và quá áp trong khoảng thời gian ngắn. Vì vậy vai trò của sơ đồ bảo vệ là để đảm bảo các giới hạn chịu đựng này không bao giờ bị vượt quá. Nhìn chung, điều này có nghĩa là các tình trạng sự cố phải được giải trừ càng nhanh càng tốt mà vẫn đảm bảo sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ phía trên và phía dưới của thiết bị cần bảo vệ. Nghĩa là, khi có sự cố trong hệ thống, nhìn chung thì nhiều bộ bảo vệ sẽ phát hiện được sự cố này ngay lập tức, nhưng chỉ có một bộ bảo vệ phải tác động .Các thiết bị bảo vệ có thế là:b Cầu chì, có thể cắt dòng sự cố trực tiếp hay đi kèm với một thiết bị cắt cơ khí để mở cùng lúc 3 pha của dao cắt tải LBS b Rơle, tác động gián tiếp lên cuộn cắt của máy cắt (circuit-breaker)

Bảo vệ máy biến áp (MBA)Áp lực từ phía hệ thống cấp điệnCác xung điện áp có thể xuất hiện từ phía hệ thống như là :b Quá điện áp khí quyểnGây ra bởi sét đánh trên đường dây hay gần đường dây trên không.b Quá điện áp do vận hành

Sự thay đổi đột ngột điều kiện vận hành trong hệ thống điện có thể gây ra hiện tượng quá độ. Thường gây ra dạng sóng điện áp có tần số cao hay dạng sóng điện áp dao động tắt dần.Đối phó với cả 2 trường hợp xung điện áp trên, bộ bảo vệ quá áp thường được dùng là thiết bị chống sét (Oxit kẽm). Trong hầu hết các trường hợp, bộ bảo vệ chống xung áp thường không bảo vệ cho thiết bị đóng cắt.

Áp lực do phía tảiQuá tải thường xảy ra do nhu cầu tải của nhiều phụ tải nhỏ cùng ngẫu nhiên tăng vọt, hay do nhu cầu tăng công suất biểu kiến (kvA) của trạm biến thế, hay do mở rộng xí nghiệp với hậu quả tất nhiên của việc mở rộng các toà nhà, vv… Tải tăng sẽ làm tăng nhiệt độ các cuộn dây và làm nóng các phần cách điện. Kết quả là, sự tăng nhiệt độ sẽ kéo theo việc giảm tuổi thọ của thiết bị. Các thiết bị bảo vệ chống quá tải có thể lắp đặt ở phía sơ cấp hay thứ cấp của máy biến thế.Ngày nay, bảo vệ chống quá tải của máy biến thế thường là các rơle kỹ thuật số, nó sẽ tác động cắt máy cắt ở phần nhị thứ của máy biến thế. Những rơle như vậy, thường gọi là rơle nhiệt chống quá tải (thermal overload relay), một cách nhân tạo có thể ước tính được nhiệt độ , có kể đến hằng số thời gian của máy biến thế. Một số rơle có thể tính đến ảnh hưởng của sóng hài do có tải phi tuyến (bộ chỉnh lưu, thiết bị máy tính, các bộ thay đổi tốc độ của thiết bị…). . Kiểu rơle này cũng có thể dự đoán được thời gian trước khi cắt quá tải và thời gian chờ sau khi cắt. Vì thế, công nghệ thông tin rất hữu dụng để điều khiển các hoạt động sa thải phụ tải.




B18

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Thêm vào đó, các máy biến áp được ngâm trong dầu (làm mát bằng dầu) có bộ điều chỉnh nhiệt với 2 trị số đặt, một dùng cho mục đích báo tín hiệu và một dùng để báo cắtMáy biến áp khô sẽ sử dụng bộ cảm biến nhiệt độ được cài ở phần nóng nhất của cách điện các cuộn dây để báo tín hiệu và tác động cắt máy biến áp

Các sự cố bên trong máy biến ápBảo vệ máy biến áp bằng các thiết bị gắn ngay trên máy biến áp, chống lại các tác động do sự cố bên trong thùng dầu máy biến áp. Chúng được lắp dự phòng trên máy biến thế có thùng dầu phụ và thường sử dụng loại relay cơ cổ điển Buchholz ( xem Hình. B15).Các rơle này có thể phát hiện ra sự tích tụ chậm hơi do hồ quang của việc bắt đầu phá hỏng trên cách điện cuộn dây, hay từ sự xâm nhập của không khí khi có rò rỉ dầu. Rơle hơi mức một thường cho tín hiệu báo động, nhưng nếu tình trạng càng ngày càng xấu hơn thì rơle hơi mức hai sẽ tác động cắt máy cắt phía sơ cấp.Chức năng nhận dạng có áp lực dầu tăng đột biến của rơle Buchholz sẽ tác động cắt máy cắt nguồn “ngay lập tức” nếu xuất hiện việc trào dầu trong ống nối giữa thùng dầu chính và thùng dầu phụ.Việc trào dầu như vậy chỉ xuất hiện khi có sự dịch chuyển dầu do việc hình thành quá nhanh các bọt gas vì có hồ quang của dòng ngắn mạch trong dầu.Bằng việc thiết kế đặc biệt thêm vào bộ phận tản nhiệt làm mát dầu, hiện nay đã có thể chế tạo máy biến áp kiểu “lấp đầy dầu” với dung lượng ngày càng tăng lên đến 10MVA.Sự giãn nở dầu sẽ được điều tiết mà không làm quá tăng áp suất nhờ ống thổi gió (belows) của các cánh tản nhiệt. Mô tả chi tiết về máy biến áp kiểu này được cho trong mục 4.4 (xem Hình B16).Hiển nhiên trong thiết kế này rơle hơi kiểu Buchholz không áp dụng được, tuy thế một bản sao hiện đại đã được phát triển, nó đo được: b Sự tích tụ hơi gasb Quá áp suấtb Quá nhiệt độKhi phát hiện ra điều kiện thứ nhất và thứ hai (tích tụ hơi gas và quá áp suất) rơle sẽ tác động cắt máy cắt phía sơ cấp máy biến áp, còn điều kiện thứ ba (quá nhiệt độ) sẽ tác động cắt máy cắt phía thứ cấp máy biến áp.

Ngắn mạch pha-pha bên trong máy biến ápNgắn mạch pha-pha bên trong máy biến thế phải được phát hiện và loại trừ bằng:b 3 cầu chì bên phía sơ cấp của máy biến thế hayb Rơle quá dòng sẽ tác động cắt máy cắt phía sơ cấp của máy biến thế

Ngắn mạch 1 pha chạm đất bên trong máy biến thếĐây là dạng ngắn mạch phổ biến nhất. Nó phải được phát hiện bởi rơle phát hiện dòng chạm đất. Dòng chạm đất có thể được tính bằng tổng của 3 dòng pha cuộn sơ ( nếu có dùng 3 máy biến dòng) hay bằng 1 máy biến dòng đặc biệt . Nếu cần phải có độ nhạy cao, người ta thường dùng kiểu máy biến dòng đặcbiệt. Trong trường hợp đó, chỉ cần dùng bộ 2 máy biến dòng là đủ (xem Hình B17).

Bảo vệ mạch điệnViệc bảo vệ mạch điện phía dưới của máy biến thế phải tuân theo các điều kiện yêu cầu trong tiêu chuẩn IEC 60364.

Tính chọn lọc giữa các thiết bị bảo vệ phía trước và sau máy biến ápTrạm biến áp khách hàng với phần đo lường phía hạ áp đòi hỏi việc tác động có chọn lọc giữa cầu chì/máy cắt trung thế và CB(LV circuit-bearker)/cầu chì hạ thế. Cỡ chì phía trung thế sẽ được chọn tùy theo đặc tính của máy biến áp.Đặc tính cắt của CB phía hạ áp phải được chọn tùy theo điều kiện ngắn mạch hoặc quá tải phía sau vị trí đặt nó. CB sẽ cắt đủ nhanh nhằm đảm bảo cầu chì/máy cắt phía trung thế không bị ảnh hưởng bất lợi do dòng điện quá lớn đi qua chúng.Những đường cong đặc tính cắt của cầu chì/máy cắt trung thế và CB hạ thế được cho trên đồ thị biểu diễn quan hệ giữa thời gian cắt ứng với trị số dòng điện đi qua chúng [t=f(I)]. Cả hai đường cong đều thuộc dạng tỉ lệ nghịch giữa thời gian/dòng (đường đặc tính của CB đột ngột gián đoạn tại một giá trị dòng điện, mà lớn hơn trị đó thì CB sẽ tác động cắt tức thời.Dạng tiêu biểu của các đường cong được vẽ trên Hình B18.

Hình B16 : Máy biến áp đổ đầy dầu

Hình B15 : Máy biến thế có thùng dầu phụ

Hình B17 : Bảo vệ chống sự cố chạm đất trên cuộn dây trung thế

N

3

2

1

HV LV

3

2

1

Rơ le E/FRơ le quá dòng


B19

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

b Để đảm bảo tính chọn lọcToàn bộ đường đặc tính của cầu chì/máy cắt trung thế phải nằm trên và bên phải của đường đặc tuyến CB hạ thế.

b Để cầu chì trung thế không tác động (nghĩa là vẫn còn nguyên):Toàn bộ phần đặc tính tiền hồ quang tối thiểu của cầu chì cần nằm bên phải đặc tính làm việc của CB bởi hệ số 1,35 hoặc lớn hơn (ví dụ tại thời điểm T, khi đường đặc tính của CB đi qua điểm tương ứng trị số tác động 100A thì đặc tính cầu chì trung thế tại thời điểm T cũng phải đi qua điểm có trị số dòng tác động tương ứng là 135A hoặc lớn hơn,.v.v.);Toàn bộ đường đặc tính của cầu chì cần phải nằm trên đường đặc tuyến CB hạ thế, tại cùng dòng I, thời gian tác động của cầu chì trung thế so với CB hạ thế phải lớn hơn gấp 2 lần hay lâu hơn. Ví dụ khi dòng điện là I, theo đặc tuyến của CB thì thời gian tác động là 1,5s, tương ứng với dòng I này, theo đặc tuyến của cầu chì- thời gian tác động phải là 3s (giây) hay lâu hơn.Các hệ số 1,35 và 2 dựa trên tiêu chuẩn về sai số chế tạo lớn nhất của cầu chì trung thế và CB hạ thế . Để có thể so sánh được 2 đường cong đặc tính như đã nói trên, cần phải chuyển đổi dòng điện trung thế (phía sơ cấp máy biến thế) thành dòng hạ thế tương đương (dòng phía thứ cấp máy biến thế) hay ngược lạiKhi sử dụng cầu chì - cầu dao hạ thế, nhất thiết phải tuân thủ việc tách rời 2 đường cong đặc tuyến làm việc của cầu chì trung thế và cầu chì hạ thế

b Để máy cắt trung thế không tác động cắtToàn bộ phần đặc tính tiền hồ quang tối thiểu của cầu chì cần nằm bên phải đặc tính làm việc của CB bởi hệ số 1,35 hoặc lớn hơn (ví dụ tại thời điểm T, khi đường đặc tính của CB hạ thế đi qua điểm tương ứng trị số tác động 100A thì đặc tính CB trung thế tại cùng thời điểm T cũng phải đi qua điểm có trị số dòng tác động tương ứng là 135A hoặc lớn hơn,.v.v.); Toàn bộ đường đặc tính của CB trung thế cần phải nằm trên đường đặc tuyến CB hạ thế (thời gian cắt của CB hạ thế phải nhỏ hơn hay bằng thời gian cắt của CB trung thế trừ 0,3s)Các hệ số 1,35 và 0,3s dựa trên tiêu chuẩn về sai số chế tạo lớn nhất của máy biến dòng trung thế, rơle bảo vệ phía trung thế và các CB hạ thế. Để có thể so sánh được 2 đường cong đặc tính như đã nói trên, cần phải chuyển đổi dòng điện trung thế (phía sơ cấp máy biến thế) thành dòng hạ thế tương đương (dòng phía thứ cấp máy biến thế) hay ngược lạiLựa chọn thiết bị bảo vệ ở phía sơ cấp của máy biến thế Như đã giải thích ở trên, với dòng tham chiếu bé, thiết bị bảo vệ cần dùng có thể là các cầu chì hay máy cắtKhi dòng tham chiếu lớn, thiết bị bảo vệ bắt buộc phải là máy cắt.Dùng máy cắt bảo vệ cho máy biến áp sẽ nhạy hơn là dùng cầu chì. Khi dùng máy cắt việc thực thi các bảo vệ phụ sẽ dễ dàng hơn (bảo vệ sự cố chạm đất, bảo vệ quá tải).

3.3 Liên động và các điều khiển có điều kiệnCác liên động cơ khí và điện bao gồm các mạch cơ và mạch điều khiển thiết bị được lắp đặt ở trạm chính là một biện pháp cần thiết để tránh những thao tác nhầm của người vận hành.Bảo vệ cơ khí giữa các tính năng của các thiết bị riêng biệt (ví dụ như tủ điện và máy biến thế) được thực hiện nhờ các khoá liên động có chìa khóa (key-transfer interlocking)Sơ đồ khoá liên động nhằm mục đích tránh mọi thao tác bất thường. Một số trong các thao tác đó sẽ đưa người vận hành vào tình thế nguy hiểm, số khác sẽ gây ra những tai nạn về điện.

Khóa liên động cơ bảnCác tính năng cơ bản của bộ khoá liên động có thể được chỉ ra trong các chức năng cho trước của thiết bị, một vài chức năng trong số đó là bắt buộc theo tiêu chuẩn IEC 62271-200, dùng cho các thiết bị đóng cắt trung thế có vỏ bọc bằng kim loại, nhưng một số tính năng khác thì do người sử dụng tuỳ chọn. Để vận hành một tủ điện trung thế cần tuân thủ một số bước thao tác nhất định theo một trình tự định trước. Cần thiết phải thực hiện các thao tác vận hành với thứ tự ngược lại để khôi phục hệ thống về tình trạng trước đây của nó. Hoặc là bằng việc áp dụng qui trình thao tác thích hợp, hoặc là bằng việc dùng các khóa liên động chuyên dụng, ta có thể đảm bảo rằng các yêu cầu hoạt động được thực hiện đúng qui trình. Bộ khóa liên động có thể cho truy cập như vậy được phân loại là “có thể truy cập và có liên động” (acsessible and interlocked) hay “có thể truy cập bằng qui trình” (accessible by procedure). Ngay cả đối với những người sử dụng với các qui trình chặt chẽ thích hợp, việc dùng thêm khóa liên động sẽ giúp ích hơn cho sự an toàn của người vận hành.

Hình B18 : Sự phối hợp giữa tác động của cầu chì trung thế và đặc tính cắt của CB phía hạ thế khi thực hiện bảo vệ máy biến áp.

Hình B19 : Cấu hình cầu chì trung thế và máy cắt hạ thế

U1

Trung thế Hạ thế U2

D

C

Thờigian

AB

Dòng điện

Thời gian tiền hồ quang cực tiểu của cầu chì trung thế

Đặc tính cắt sự cố của CB

B/A < 1.35 với cùng thời gian tác động D/C < 2 với cùng dòng

điện tác động




B20

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Liên động có chìa khóaNgoài khóa liên động đi kèm sẵn thiết bị với chức năng đã biết (xem mục 4.2), hình thức được dùng rộng rãi nhất của khóa liên động là chìa khóa+khóa liên động lồng vào nhau, phụ thuộc vào nguyên tắc khóa chuyển mạchNguyên tắc chính dựa trên khả năng mở hay giữ lại một hay nhiều khóa, tùy thuộc vào việc thỏa mãn/ không thỏa mãn các điều kiện cần thiết.Các điều kiện này có thể được kết hợp theo một trình tự duy nhất và bắt buộc, nhờ đó đảm bảo được an toàn cho người và thiết bị, do tránh được những qui trình vận hành sai.Nếu không tuân thủ các trình tự vận hành đúng trong cả 2 trường hợp đều có thể gây nên những hậu quả nghiêm trọng cho người vận hành cũng như cho các thiết bị liên quan.Lưu ý: Điều quan trọng là phải cung cấp sơ đồ khóa liên động ngay trong giai đoạn thiết kế cơ bản của trạm trung/hạ áp. Theo đó, trong suốt quá trình sản xuất các thiết bị liên quan sẽ được trang bị theo một phương thức phù hợp, đảm bảo tính tương thích giữa các chìa khóa và các thiết bị khóa.

Tính liên tục phục vụ Đối với một tủ trung thế có sẵn, việc định nghĩa các phần có thể tiếp cận cũng như những điều kiện cần thiết để thao tác các phần đó sẽ hình thành cơ sở cho việc phân loại các thao tác có thể dẫn đến việc tủ bị “mất khả năng phục vụ liên tục” được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEC 62271-200.Sử dụng khóa liên động hoặc chỉ dùng các qui trình đúng thì sẽ không gây ra bất kỳ ảnh hưởng nào tới khả năng phục vụ liên tục. Dưới điều kiện vận hành bình thường, chỉ có việc yêu cầu truy cập vào một phần nhất định của tủ mới dẫn đến một số điều kiện giới hạn (có thể nhiều hơn hoặc ít khắt khe hơn) về tính liên tục của quá trình phân phối điện.

Các khóa liên động trong trạmTrong trạm biến áptrung /hạ gồm có:b Một tủ điều khiển lộ vào trung áp hoặc 2 tủ điều khiển lộ vào (từ 2 đường dây song song) hoặc 2 tủ điều khiển vào /ra kiểu mạch vòngb Một tủ điều khiển đóng cắt và bảo vệ máy biến thế . Tủ điều khiển này có thể gồm một dao cắt tải /hoặc dao cách ly với cầu chì trung thế và dao tiếp đất, hoặc 1 máy cắt và 1 dao cách ly phía đường dây cùng với dao tiếp đấtb Ngăn khóa liên động của máy biến áp cho phép các thao tác và tiếp cận các panel khác theo điều kiện sau:

Các khóa liên động cơ bản gắn với 1 chức năng duy nhấtb Vận hành dao cắt tải :v chỉ thực hiện được nếu cửa panel đóng và dao nối đất liên quan mởb Vận hành dao cách ly đường dây của tủ điều khiển mạch đóng cắt và bảo vệ máy biến áp:v chỉ thực hiện được nếu cửa panel được đóng và v nếu máy cắt đã mở cùng các dao tiếp đất mởb Đóng dao tiếp đất :v chỉ thực hiện được nếu dao cách ly có liên quan đang mở (1)

b Thao tác vào mỗi tủ điều khiển, nếu có gắn khóa liên động:v chỉ thực hiện được nếu dao cách ly của tủ đó mở và dao tiếp đất bên trong của tủ đó đóngb Đóng cửa tủ điều khiển, nếu khóa liên động đã được định rõ:v chỉ thực hiện được nếu dao tiếp đất trong tủ đang đóng

Khóa liên động các chức năng, liên quan đến các thiết bị nhiều chức năng hay thiết bị có nhiều bộ phận rời nhau:b Tiếp cận tới các đầu nối của máy biến thế trung/hạ :v chỉ thực hiện được nếu bộ đấu nối chức năng có dao đóng cắt của nó mở và dao nối đất của nó đóng Các điều kiện liên động trên máy cắt hạ thế có thể là cần thiết hay không cần, tùy theo khả năng phát công suất ngược từ phía hạ thế.

Ví dụ thực tếTrong một trạm biến áp khách hàng với phần đo lường hạ thế, sơ đồ liên động được sử dụng rộng rãi nhất là MV/LV/TR (trung áp / hạ áp / máy biến áp).Mục đích của khóa liên động nhằm :b Ngăn ngừa việc tiếp cận vào tủ máy biến áp nếu dao tiếp đất trước đó chưa được đóngb Ngăn ngừa việc đóng dao tiếp đất của panel đóng cắt-bảo vệ máy biến áp khi thiết bị đóng cắt phía hạ thế của máy biến áp trước đó chưa được khóa ở vị trí “mở“ hoặc “kéo ra

(1) Nếu dao tiếp đất đặt ở lộ vào, các dao cách ly tương ứng được đặt ở cả hai đầu của lộ, cần phải có sự liên động thích hợp giữa chúng. Trong tình huống đó, chức năng liên động trở thành bộ chìa khóa + liên động đa khóa.


B21

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

khỏi ngăn“ Tiếp cận đầu nối trung thế hoặc hạ thế của một máy biến áp (được bảo vệ phía sơ cấp bằng panel đóng cắt bảo vệ có chứa dao cắt tải hoặc dao cách ly, cầu chì trung thế và dao tiếp đất) phải tuân theo quy trình nghiêm ngặt sau đây và được minh họa trên Hình B20.Chú ý: Máy biến áp trong ví dụ này được trang bị bộ nối phía trung thế kiểu đầu cắm và chỉ có thể tháo rời ra được bằng cách mở khóa một thiết bị giữ chung cho cả bộ nối 3 pha(1).

Dao cách ly/ dao cắt tải phía trung thế là liên động cơ khí với dao tiếp đất phía trung thế theo kiểu chỉ có 1 dao có thể đóng, nghĩa là khi đóng một dao sẽ làm tự động khóa không cho dao kia đóng.

Qui trình cách ly, tiếp đất máy biến áp lực và tháo bỏ các đầu nối phía trung thế kiểu đầu cắm (hoặc nắp bảo vệ)

Các điều kiện ban đầub Các dao cắt tải hoặc dao cách ly phía trung thế và CB phía hạ thế đang đóngb Dao tiếp đất trung thế khóa ở vị trí mở bằng chìa khóa “O“b Chìa khóa “O“ được giữ trong CB hạ áp cho tới khi CB này còn ở trạng thái đóng

Bước 1b Mở CB hạ thế và giữ nó mở với chìa khóa “O“b Chìa khóa “O“ được rút

Bước 2b Mở dao cắt trung thếb Kiểm tra xem bộ chỉ thị bằng đèn ”tồn tại điện áp” đã tắt chưa khi dao cắt trung thế đã được mở

Bước 3b Mở khóa dao tiếp đất phía trung thế với chìa khóa “O“ và đóng dao tiếp đấtb Chìa “O” được giữ lại

Bước 4Panel thao tác của cầu chì trung thế bây giờ có thể mở ra (nghĩa là có thể tháo cầu chì trung thế sau khi đã đóng dao tiếp đất phía trung thế). Chìa khóa “S“ thường được đặt ở panel này và được giữ lại khi các dao cách ly phía trung áp đóngb Vặn chìa khóa “S“ để khóa các dao cắt trung thế về phía vị trí mởb Chìa khóa “S“ được rút ra

Bước 5chìa “S“ cho phép tháo bỏ bộ phận bình thường khóa của các đầu nối kiểu cắm phía trung thế máy biến áp, hoặc phần nắp chung bảo vệ của các đầu nối. Trong cả hai trường hợp này, nếu một hay nhiều đầu nối được mở ra sẽ làm giữ chìa khóa “S“ trong bộ liên động.

Kết quả của qui trình mô tả trên là:b Các dao cách ly trung thế được khóa ở vị trí mở bằng chìa khóa “S“.Chìa “S“ sẽ được giữ ở các đầu cực của máy biến áp cho tới khi các đầu này còn ở trạng thái mở.b Dao tiếp đất trung thế ở vị trí đóng nhưng không bị khóa, nghĩa là nó có thể mở hoặc đóng. Khi tiến hành công việc bảo trì, nói chung thường dùng một ống khóa để khóa chặt dao tiếp đất về vị trí đóng, chìa khóa của ống khóa này sẽ được giao cho kỹ sư giám sát công trình giữ.b CB phía hạ áp được khóa ở vị trí mở bằng chìa khóa “O“, chìa này được giữ nhờ đóng dao tiếp đất trung áp. Nhờ đó, máy biến áp được cách ly một cách an toàn và được tiếp đất.

Cần chú ý rằng đầu vào của các dao cắt tải ( LBS ) có thể vẫn còn điện trong suốt qui trình mô tả ở trên. Điều này có thể lý giải là bởi vì trong các dao cắt tải đó các đầu vào này được đặt trong các ngăn tách riêng không thể tiếp cận.

Bất kỳ vì lý do kỹ thuật nào khác, nếu phải để các đầu nối này trong các tủ có thể tiếp cận thì cần đặc biệt chú ý khi tái cấp điện và cần thêm các khóa liên động khác

(1) Hoặc có thể được trang bị một nắp bảo vệ chung phủ trên 3 đầu cực.

Hình B20 : Ví dụ về khóa liên động MV/LV/TR (trung thế/hạ thế/máy biến thế)

S

S

S

S

S

S

Tủ điện hay cửa

Chú giải

Cầu dao trung thế và CB đóng

Có thể thao tác cầu chì trung thế

Có thể thao tác các đầu ra trung thế máy biến áp

Đã tháo chìa Khóa đã mở Khóa đã cài

O

O

O

O




B22

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

4.1 Tổng quanTrạm điện với phần đo lường phía hạ thế được nối với hệ thống cung cấp điện công cộng ở điện áp 1kV-35kV và bao gồm một biến thế trung /hạ thường có công suất không quá 1250kVA.

Các chức năng Trạm điện Các thành phần của trạm nằm gọn trong một phòng, có thể là phòng trong tòa nhà hiện hữu hay dưới dạng một phòng lắp ghép ngoài tòa nhà .

Kết nối với mạng trung thếKết nối trung thế có thể::b Hoặc bằng một dây trên không hoặc cápb Hoặc thông qua hai dao cắt tải có liên động cơ với hai dây cáp từ đường dây đôi nối đếnb Hoặc thông qua hai dao cắt tải của mạch vòng trung thế

Máy biến thếKể từ khi việc sử dụng biến thế dầu PCB (1)-(polyclorua biphenyl) bị cấm ở hầu hết các nước, các công nghệ sau có thể được dùngb Các biến thế dầu cho trạm nằm ngoài trờib Biến thế khô cách điện chân không và nhựa đúc cho trạm nằm trong nhà, ví dụ nhà cao tầng, tòa nhà công cộng v.v...

Đo lườngĐo lường hạ thế cho phép sử dụng các biến thế đo lường nhỏ, giá phải chăng. Phần lớn các biểu giá điện đều có tính cả tổn thất trong biến thế.

Mạch hạ thế Máy cắt hạ thế thích hợp cho nhiệm vụ cách ly và làm phương tiện đóng mở thiết bị, nhằm:b Cấp điện cho tủ phân phốib Bảo vệ chống quá tải cho biến thế và bảo vệ mạch nằm phía sau nó khi có sự cố ngắn mạch.

Sơ đồ nguyên lý một sợiSơ đồ một sợi (xem Hình B21)cho thấy các phương pháp khác nhau để kết nối trung thế, có thể là 1 trong 4 kiểu sau :b Mạch 1 nguồn đơn tuyếnb Mạch 1 nguồn đơn tuyến với khả năng mở rộng sang thành kết nối mạch vòngb Mạch đường dây đôi (với khóa cơ liên động)b Mạch vòng

4.2 Chọn tủ, bảng điện trung thếCác tiêu chuẩn và đặc tính Máy cắt và các thiết bị mô tả dưới đây có điện áp định mức 1kV-24kV và tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế như sau:IEC 62271-1, 62271-200, 60265-1, 62271-102, 62271-100, 62271-105Do có một số điều chỉnh tùy theo địa phương, cũng cần đưa ra tiêu chuẩn quốc gia tương ứng như sau:b Pháp: UTEb Anh: BSb Đức: VDEb Mỹ: ANSI

Loại thiết bị Bổ sung cho phần mạch vòng trình bày ở mục 1.2, có thể dùng tất cả các kiểu bố trí thiết bị đóng cắt khi sử dụng chúng với dạng mô đun và có dự phòng cho việc mở rộng dễ dàng trong tương lai

4 Trạm biến áp khách hàng với phần đo lường phía hạ thế

(1) Polychlorinated biphenyl


B23

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Hình B21 : Trạm biến thế khách hàng với phần đo lường phía hạ thế

Nguồn cung cấp phía hệ thống

Liên kếtnguồn

Bảo vệ phía trung thế vàmáy biến áp trung / hạ

Đo lường hạ thếvà cách ly

Phân phối và bảo vệphía hạ thế

Giao tiếp giữa Nhà cung cấp / khách hàng

Các đầu ra tải của cầu dao hạ thế

Đầu ra hạ thế của máy biến áp

Bảo vệ

Bảo vệ

Bảo vệ +Công tắc tự động chuyển nguồn dự phòng

Bảo vệ

Bảo vệ

Nguồn cungcấp gồm 2 mạch song song

Nguồn cung cấp đơn ( được lắp đặt để có thể mở rộng thành mạch vòng )

Nguồn cung cấp đơn

Nguồn cungcấp dạngvòng kín

Nguồn dự phòng hạ thếtự động

Chỉ cho phép khi có 1 máybiến áp và công suất định mức đủ thấp theo giới hạn của cầu chì và các bộ phận kết hợp

Luôn được phép áp dụng

Chỉ cho phép khi có 1 máybiến áp và công suất định mức đủ thấp theo giới hạn của cầu chì và các bộ phận kết hợp




B24

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

(1) Nếu dùng các cầu chì trung thế, chúng được đặt trong các ngăn chứa này.

Vận hành an toàn thiết bị đóng cắt có vỏ bọc kim loạiMô tả Các ghi chú dưới đây mô tả một tủ điện hiện đại với kiểu “trình bày nghệ thuật” có dao cắt tải/ dao cách ly (xem Hình B22) nhằm đảm bảo:b An toàn trong thao tácb Thỏa mãn các yêu cầu về không gian bé nhấtb Có khả năng mở rộng và linh hoạtb Các yêu cầu bảo trì tối thiểu

Mỗi panel gồm 3 ngănb Thiết bị đóng cắt: dao cắt tải nằm trong vỏ nhựa đúc Epoxy chứa đầy khí SF6 được niêm kínb Đấu nối: bằng cáp tại các đầu nối nằm trên khối dao cắt dạng đúcb Thanh cái: dạng mô đun, sao cho các panel bất kỳ có thể được lắp nối nhau tạo thành dãy tủ phân phối liên tục; có một ngăn điều khiển và chỉ thị chứa thiết bị điều khiển tự động và rơle. Một ngăn bổ sung có thể gắn thêm lên trên nếu còn không gian

Các đầu nối cáp được đặt bên trong ngăn đấu nối, ở mặt trước của tủ, có thể tiếp cận được khi tháo mặt trước của ngăn.Các khối được kết nối điện bằng việc lắp ghép các thanh cái đúc sẵn.Việc lắp đặt phải tuân theo các hướng dẫn lắp đặt.Thao tác trên thiết bị đóng cắt khá đơn giản, nhờ vào nhóm thiết bị điều khiển và chỉ thị của bảng điều khiển, chúng được đặt ở mặt trước mỗi bảngNguyên tắc công nghệ của các khối thiết bị đóng cắt này hoàn toàn dựa trên việc đảm bảo an toàn thao tác, dễ lắp đặt và yêu cầu bảo trì thấp

Các biện pháp an toàn bên trong thiết bị đóng cắt b Dao cắt tải /dao cách ly hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu là “thiết bị tin cậy để chỉ thị vị trí” theo quy định trong tiêu chuẩn IEC 62271-102 (dao cách ly và dao nối đất)b Các bộ phận chức năng được kết hợp chặt chẽ với nhau nhờ có các khoá liên động theo tiêu chuẩn IEC 62271-200 (tủ điều khiển và đóng cắt bằng kim loại đúc sẵn):v Không thể đóng dao cắt trừ khi dao nối đất đang mở v Chỉ có thể đóng dao nối đất nếu dao cắt tải/dao cách ly đang mởb Chỉ có thể tiếp cận phần nối cáp (nơi này là ngăn duy nhất mà người sử dụng có thể tiếp cận trong suốt quá trình vận hành) khi thoả các điều kiện liên động sau :v Tiếp cận mở panel ở ngăn đấu nối cáp chỉ thực hiện được khi dao tiếp đất đang đóngv Dao cắt tải/dao cách ly bị khóa ở trạng thái mở nếu panel tiếp cận nêu trên đang mở. Lúc đó mới có thể mở dao tiếp đất, ví dụ cho phép thử nghiệm điện môi trên cáp.Với các chức năng như thế, tủ điện có thể được vận hành với các thanh cái và cáp đang mang điện, ngoại trừ các tủ đặc biệt cho phép tiếp cận trực tiếp đến cáp. Các tủ này phải đi kèm với các chỉ dẫn “ mất tính liên tục phục vụ” cấp LSB2A được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEC 62271-200.

Ngoài các liên động như mô tả ở trên, mỗi panel đóng cắt còn có:b Thiết bị khóa có sẵn nằm trên các cần thao tácb 5 bộ móc có sẵn cho các khóa liên động trong tương lai

Thao tácb Thao tác tay vặn, cần gạt … cần cho thao tác đóng cắt được nhóm lại trên một panel có minh họa rõ ràngb Tất cả cần gạt để thao tác đóng đều giống nhau ở mọi khối (ngoại trừ khối chứa máy cắt)b Thao tác lên cần gạt đóng chỉ cần dùng lực nhỏ b Mở hay đóng dao cắt tải/cách ly được thực hiện bằng cần gạt hay bằng nút nhấn (cho dao tự động)b Các trạng thái của dao (mở, đóng, đang nạp lò xo) phải được chỉ thị rõ ràng

Hình B22 : Dao cắt tải trung thề có vỏ bọc kim loại


B25

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

4.3 Chọn lựa panel đóng cắt trung thế cho mạch máy biến thế Ba loại panel đóng cắt trung thế thông dụng là:b Dao cắt tải và cầu chì trung thế riêng trong panelb Dao cắt tải phối hợp cầu chì trung thếb Máy cắt

Bảy thông số ảnh hưởng đến sự chọn lựa tối ưu:b Dòng sơ cấp của biến thế b Cách điện của biến thếb Vị trí trạm so với tâm phụ tảib Định mức kVA của biến thếb Khoảng cách từ thiết bị đóng cắt đến máy biến thếb Việc sử dụng các rờ le bảo vệ tách riêng (ngược lại với cuộn ngắt hoạt động trực tiếp).Chú ý: Cầu chì dùng trong bộ kết hợp dao cắt tải - cầu chì cần có phần truyền động đảm bảo ngắt cùng lúc ba cực dao cắt khi thao tác một (hoặc nhiều) cầu chì.

4.4 Lựa chọn biến thế trung/ hạCác thông số đặc trưng của một biến thếMột máy biến thế được đặc trưng bởi các thông số điện, công nghệ chế tạo và các điều kiện sử dụng

Đặc tính điệnb Công suất định mức (Pn): là công suất biểu kiến thường tính bằng kVA, dựa trên đó các giá trị thông số thiết kế khác và cấu trúc của biến thế được tính toán. Các thí nghiệm sản xuất và bảo hành thường quy về định mức nàyb Tần số: cho các hệ thống phân phối nói đến trong cuốn sách này là 50 hoặc 60Hzb Điện áp định mức sơ cấp và thứ cấp: với cuộn sơ cấp hoạt động được ở nhiều mức điện áp thì các mức kVA tương ứng từng mức điện áp phải được cho trước. Điện áp định mức thứ cấp là giá trị khi biến thế không có tảib Mức cách điện định mức: được cho bằng các giá trị thử nghiệm cho việc chịu đựng quá áp ở tần số công nghiệp, và bằng giá trị thử nghiệm với xung áp cao mô phỏng lại trạng thái sét đánh. Với các mức điện áp trong quyển sách này, quá áp gây ra do thao tác đóng cắt trung thế thường ít nghiêm trọng hơn do sét đánh, do đó không cần thí nghiệm khả năng chịu quá áp do đóng cắt.b Bộ điều áp không tải: thường cho phép chọn ± 2.5% và ± 5% so với điện áp định mức của cuộn có áp lớn nhất. Biến thế phải được cắt điện trước khi chuyển đầu phân ápb Cách đấu dây: được cho biết dưới dạng sơ đồ, bằng các ký hiệu tiêu chuẩn cho cuộn nối hình sao, tam giác và hình sao liên kết; (hay các tổ hợp của chúng trong trường hợp đặc biệt, ví dụ biến thế chỉnh lưu 6 hoặc 12 pha..) và theo ký hiệu chữ, số quy định bởi tiêu chuẩn IEC. Ký hiệu này đọc từ trái sang phải, chữ cái đầu chỉ cuộn có điện áp lớn nhất, chữ cái thứ hai chỉ mức kế tiếp ...:v Các chữ cái viết hoa chỉ cuộn có áp lớn nhấtD = tam giác (delta)Y = sao (star)Z = sao liên kết hay zigzag (interconnected-star or zigzag)N = nối trung tính - có đầu nối trung tính đưa ra ngoài )v Các chữ cái thường được dùng cho các cuộn thứ cấp và tam cấpd = tam giác (delta)y =sao (star)z = sao liên kết hay zigzag (interconnected-star or zigzag)n = nối trung tính - có đầu nối trung tính đưa ra ngoài v Dãy số từ 0 đến 11, tương ứng với các số chỉ của đồng hồ (số 0 được dùng thay cho 12) và theo sau bất kỳ cặp chữ cái nào, nhằm chỉ ra sự thay đổi pha khi biến đổi điện áp. Một tổ đấu dây rất thông dụng trong biến thế phân phối là máy biến thế Dyn 11, có cuộn trung thế (phía sơ cấp) đấu tam giác, cuộn thứ cấp đấu hình sao với đầu nối trung tính nối ra ngoài. Sự thay đổi pha khi qua máy biến thế là 30 độ, nghĩa là áp thứ cấp của pha 1 ở vị trí “ số11” trên mặt đồng hồ, trong khi áp sơ cấp của pha 1 ở vị trí “ số 12 ” (11giờ = kim ngắn chỉ số 11, kim dài chỉ số 12 ) như trên hình B31 trang B34. Các tổ đấu dây hỗn hợp tam giác, sao và zigzag tạo ra sự thay đổi pha bằng 30 độ hay bội số của 30 độ.IEC 60076-4s ẽ mô tả ký hiệu “mã đồng hồ” một cách chi tiết




B26

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Các đặc tính có liên quan đến công nghệ và việc sử dụng của biến thếDanh sách này không phải là toàn bộ mọi khía cạnh liên quan:b Chọn lựa công nghệ:Môi trường cách điện là:v chất lỏng (dầu) hoặcv chất rắn (nhựa tổng hợp Epoxy và không khí).b Dùng lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trờib Độ cao (tiêu chuẩn là <= 1,000 m)b Nhiệt độ môi trường (IEC 60076-2):v nhiệt độ môi trường tối đa : 40 °Cv nhiệt độ môi trường tối đa trung bình theo ngày : 30 °Cv nhiệt độ môi trường tối đa trung bình theo năm : 20 °CNếu các điều kiện vận hành không đúng chuẩn, xem mục “ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và độ cao lên dòng định mức” ở trang B7.

Mô tả về các kỹ thuật cách điệnHiện nay, có hai loại biến thế phân phối cơ bản:b Loại khô (nhựa đúc)b Loại đổ đầy chất lỏng (nhúng ngập trong dầu)

Biến thế loại khô Các cuộn dây của biến thế loại này được cách điện giữa các vòng dây bằng nhựa, còn cách điện giữa các cuộn dây và cách điện với vỏ thì bằng nhựa và không khí. Nhựa thường được đúc trong chân không (các nhà sản xuất lớn mới được cấp giấy cho phép sản xuất).Yêu cầu máy biến thế phải được chọn theo tiêu chuẩn IEC 60076-11, như sau:b Môi trường cấp E2 (đọng giọt thường xuyên và /hoặc mức ô nhiễm cao)b Điều kiện khí hậu cấp C2 (sử dụng, chuyên chở và lưu trữ ở nhiệt độ thấp đạt tới -25 °C)b Khả năng chống cháy (biến thế thường khó bị cháy do tính chất khó bắt lửa và khả năng tự dập tắt lửa trong thời gian cho trước)Dưới đây mô tả qui trình sản xuất của một công ty hàng đầu Châu Âu trong lĩnh vực này.Lớp bọc các dây quấn sử dụng ba thành phần:b Nhựa Epoxy, tạo từ Biphénol A với độ dẻo đảm bảo sự thẩm thấu hoàn toàn của các cuộn dâyb Chất làm rắn Anhydrit để nâng mức đàn hồi khi đúc, để cơ bản tránh phát sinh các vết nứt trong những chu trình nhiệt độ xảy ra trong điều kiện vận hành bình thườngb Các chất phụ gia có chứa Al (OH)3 và silic để tăng cường đặc tính cơ nhiệt cũng như mang lại chất lượng cách điện ngoại hạng khi bị đốt nóng.Hệ thống vỏ bọc ba thành phần này cho phép đạt mức cách điện cấp F (Δθ = 100 K) với tính chất chịu lửa tốt và tự dập tắt lửa tức thời. Do đó các chủng loại máy biến thế này được coi như thiết bị không bắt lửa.Việc đúc các cuộn dây không chứa hợp chất halogen (Clo, Brom ...) hoặc không dùng các hợp chất khác có tính năng ăn mòn hay độc hại sẽ đảm bảo mức độ an toàn cao cho người vận hành trong điều kiện sự cố, ngay cả khi xảy ra cháy.Nó cũng làm cho thiết bị hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp nhiều bụi, độ ẩm cao ... (xem Hình B23).

Máy biến thế đổ đầy chất lỏng (biến thế dầu)Chất lỏng cách điện /làm mát thông dụng nhất dùng trong máy biến thế là dầu khoáng chất. Các dầu khoáng chất được quy định trong IEC 60296. Vốn dễ cháy, nên ở nhiều nước việc áp dụng các biện pháp an toàn là bắt buộc, đặc biệt cho trạm trong nhà. Một bộ DGPT (Bộ thăm dò khí, áp suất và nhiệt độ - Detection of Gas, Pressure and Temperature) sẽ đảm bảo cho việc bảo vệ máy biến thế đổ đầy dầu. Trong trường hợp có sự cố bất thường, thiết bị DGPT này nhanh chóng tác động cắt nguồn trung thế cung cấp cho máy biến áp, trước khi tình hình trở nên nguy hiểm.Dầu khoáng chất có thể phân hóa sinh học và không được chứa PCB (polychlorinated biphenyl), chất này có thể là nguyên nhân gây phân hủy as-ka-ren, nghĩa là thành các chất Pyralène, Pyrolio, Pyroline...Nếu được yêu cầu, dầu khoáng có thể được thay thế bằng một chất lỏng cách điện khác, tạo thành máy biến thế tương ứng, và cần áp dụng thêm những biện pháp bảo vệ dự phòng, nếu cần thiết.

Chất lỏng cách điện cũng được xem như chất làm mát khá tốt: nó nở ra khi tải và/hay nhiệt độ môi trường tăng. Do đó tất cả biến thế ngập chất lỏng (liquid-filled transformers) phải được thiết kế để chứa hết khối lượng chất lỏng nở thêm mà không hề làm tăng áp suất bên trong thùng.

Hình B23 : Máy biến thế khô


B27

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Có hai cách có thể giới hạn áp suất này:b Thùng chứa đầy dầu và hàn kín (hiện tại công suất máy biến thế loại này lên được đến 10MVA):Được triển khai do một công ty hàng đầu của Pháp năm 1963, phương pháp này được điện lực quốc gia Pháp chấp nhận năm 1972 và hiện nay được sử dụng rộng rãi trên thế giới (xem Hình B24).Việc giãn nở của chất lỏng được bù đắp nhờ có biến dạng đàn hồi của các cánh làm mát bên hông thùng dầu.Kỹ thuật “chứa đầy” (total-fill) có nhiều ưu điểm quan trọng hơn các phương pháp khácv Quá trình oxy hóa của điện môi lỏng (với oxy khí quyển) hoàn toàn bị loại trừv Không cần thêm thiết bị làm khô không khí và do đó không cần bảo trì thường xuyên (kiểm tra và thay đổi chất hút ẩm bão hòa)v Không cần kiểm tra độ bền điện môi của chất lỏng ít nhất trong 10 nămv Bảo vệ chống sự cố bên trong đơn giản nhờ thiết bị DGPTv Đơn giản khi lắp đặt: nhẹ hơn và thấp hơn so với loại có thùng dầu phụ và thao tác trên các đầu nối trung và hạ thế không hề bị cản trởv Phát hiện tức thì sự rỉ dầu (cho dù nhỏ); nước không thể vào trong thùngb Thùng dầu phụ kết hợp đối lưu không khí ở áp suất khí quyển:Việc giãn nở của chất lỏng cách điện có thể thực hiện nhờ thay đổi mức chất lỏng trong thùng chứa phụ đặt trên thùng chính của biến thế như trên Hình B25. Trong thùng phụ, không gian bên trên chất lỏng có thể được lấp đầy bằng không khí. Lượng không khí này có thể được hút vào thêm khi mức chất lỏng giảm và đẩy bớt ra một phần khi mức chất lỏng tăng. Khi không khí được lấy vào từ môi trường ngoài, nó đi qua một bộ lọc, qua một thiết bị hút ẩm (thường chứa các hạt chống ẩm Silicagien) trước khi vào thùng phụ.Trong một số thiết kế của các biến thế lớn, không gian bên trên dầu bị chiếm bởi một túi không khí không thấm nước, sao cho chất lỏng cách điện không bao giờ tiếp xúc với khí quyển. Không khí đi vào và đi ra túi khí biến dạng được qua một bộ lọc và hút ẩm như trên. Kiểu có thùng dầu phụ là kiểu bắt buộc cho các máy biến thế lớn hơn 10 MVA (10MVA hiện là giới hạn trên của máy biến thế chứa đầy dầu)..

Lựa chọn công nghệNhư nói ở trên, cần chọn lựa giữa việc dùng loại biến thế loại dầu hay loại khô. Đối với định mức nhỏ hơn hay bằng 10MVA, máy biến thế kín đổ đầy dầu ưu thế hơn máy biến thế có thùng dầu phụ

Việc chọn lựa tùy thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:b Yếu tố an toàn cho người khi ở gần biến thế, cũng như phải tuân theo quy định và luật lệ của cơ quan quản lý địa phươngb Yếu tố kinh tế , có tính đến ưu điểm của mỗi loại

Các quy định ảnh hưởng đến sự chọn lựa:b Biến thế khô:v Ở một số nước, việc dùng máy biến thế khô là bắt buộc trong nhà cao tầngv Trong các trường hợp khác thì không có điều kiện ràng buộc nào cho máy biến thế khôb Biến thế với chất cách điện lỏng:v Loại biến thế này thường bị cấm dùng trong nhà cao tầngv Đối với từng loại chất lỏng cách điện, việc hạn chế lắp đặt hay có biện pháp bảo vệ tối thiểu nhằm chống hỏa hoạn sẽ thay đổi tùy theo loại cách điện được dùngv Một số nước đã phát triển khá xa trong việc dùng điện môi lỏng, họ phân loại chất lỏng tùy theo tính năng chống cháy. Gần đây nhất việc phân loại chất lỏng được dựa theo hai tiêu chuẩn : nhiệt độ bốc cháy và mức tỏa nhiệt tối thiểu. Phân loại cơ bản được mô tả trong Hình B26 trong đó có các mã phân loại được dùng cho các loại chất lỏng tương ứng.Đơn cử là, tiêu chuẩn Pháp có định nghĩa các điều kiện lắp đặt cho các máy biến thế dầu. Nhưng không có tiêu chuẩn IEC nào qui định về vấn đề này. Tiêu chuẩn của Pháp nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho con người và tài sản và đáng kể là các biện pháp tối thiểu nhằm chống lại khả năng rủi ro có cháy

Hình. B25 : Máy biến thế có thùng dầu phụ, kết hợp làm mát bằng không khí tự nhiên với không khí có áp suất môi trường

Hình B24 : Máy biến áp đầy dầu cửa van kín

Hình B26 : Phân loại các điện môi lỏng

Mã hiệu Chất lỏng điện môi Nhiệt độ bắt lửa Công suất tỏa nhiệt tối thiểu (°C) (MJ/kg)O1 Dầu < 300 -K1 Hydrocarbon no > 300 48 K2 Este > 300 34 - 37K3 Silicon > 300 27 - 28L3 Halogen lỏng cách điện 12




B28

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Các biện pháp ngăn ngừa chính được chỉ ra trong Hình B27.b Đối với điện môi lỏng loại L3 không cần các biện pháp đặc biệtb Đối với điện môi loại O1 và K1 chỉ dùng các biện pháp đã nêu nếu có hơn 25 lít chất lỏng điện môi trong biến thếb Đối với điện môi loại K2 và K3 chỉ dùng các biện pháp này nếu có hơn 50 lít chất lỏng điện môi trong biến thế.

Xác định công suất tối ưu Định c ỡquá lớn cho máy biến thếKết quả là:b Đầu tư quá thừa và có những tổn hao không tải không cần thiết, nhưngb Tổn hao có tải thấp

Định cỡ quá nhỏ cho máy biến thếGây hậu quả là:b Làm giảm hiệu suất khi quá đầy tải (hiệu suất cao nhất nằm trong vùng công suất từ 50-70% so với đầy tải) do đó không đạt được điều kiện tải tối ưub Quá tải lâu dài sẽ gây các hậu quả nghiêm trọng chov máy biến thế: do lão hóa cách điện cuộn dây và trong trường hợp xấu nhất có thể gây hư cách điện và hỏng máy biến thếv mạng điện của khách hàng: nếu quá nhiệt máy biến thế, rờle bảo vệ sẽ tác động cắt máy cắt gây mất điện.

Định nghĩa công suất tối ưu Để chọn công suất định mức tối ưu (kVA) cho biến thế, các yếu tố sau phải được tính đến:b Danh sách liệt kê công suất các thiết bị được lắp đặt như mô tả trong chương Ab Chọn hệ số sử dụng (hay hệ số nhu cầu) cho mỗi hạng mục tảib Xác định chu kỳ tải có chú ý đến thời gian mang tải và quá tảib Đặt bộ điều chỉnh hệ số công suất để:v giảm tiền phạt dựa trên số kVA lớn nhấtv giảm giá trị tải đăng ký (P(kVA)=P(kW)/cos ϕ)b chọn dung lượng biến thế trong số các gam công suất chuẩn sẵn có của máy biến thế, có tính đến tất cả các khả năng mở rộng trong tương lai.Điều quan trọng là phải đảm bảo bố trí làm mát đầy đủ cho biến thế.

Loại Số lít Vị tríđiện giới hạn; Phòng hay khu vực kín cho nhân viên có trình độ - Dành cho nhân viên chuyên trách Các phòng hay môi trên mức đó có thẩm quyền và tách biệt so với các tòa nhà khác và cách ly với khu vực làm việc vị trí khác(2)

lỏng sẽ dùng một khoảng cách là D bằng tường chịu lửa (mức 2 giờ) các biện D > 8 m 4 m < D < 8 m D < 4 m(1) về hướng Không có lỗ Có lỗ pháp khu vực có người thoát khí thoát khíO1 25 Không dùng Đặt xen kẽ Tường chịu lửa Biện pháp Biện pháp Biện pháp biện pháp vật chắn chịu (mức 2 giờ) (1 + 2) (1 + 2 + 5) (1A + 2 + 4)(3)

K1 đặc biệt lửa hướng về phía tòa nhà hay 3 hay3 hay 3 nào (mức 1h) kế cận hay 4 hay (4 + 5) K2 50 Không dùng biện pháp nào Đặt xen kẽ Không dùng biện Biện pháp 1A Biện pháp 1 K3 vật chắn chịu lửa pháp nào hay 3 hay 3 (mức 1 h) hay 4 hay 4L3 Không dùng biện pháp nàoBiện pháp 1: Bố trí sao cho nếu chất điện môi tràn khỏi biến thế, nó sẽ được chứa hết vào nơi an toàn (trong một hố, bằng đường mương xung quanh biến thế, bằng hệ thống mương cáp, ống dẫn… trong suốt quá trình xây dựng).Biện pháp 1A: Bổ sung cho biện pháp 1, được bố trí sao cho ngay cả trường hợp cháy dầu, ngọn lửa không thể lan tràn (các chất dễ cháy phải nằm cách xa ít nhất 4m từ biến thế hay được đặt xen kẽ với ít nhất cách 2m từ vật chắn chịu lửa [trong vòng 1 giờ])..Biện pháp 2: Bố trí sao cho chất lỏng cháy sẽ tắt nhanh chóng và tự nhiên (bằng cách tạo một lớp sỏi trong bể chứa dầu).Biện pháp 3: Một thiết bị tự động (gas, rơle áp suất và nhiệt độ, hay Buchholz) để cắt nguồn phía sơ cấp, và sẽ báo động nếu xuất hiện chất khí trong thùng biến thếBiện pháp 4: Thiết bị tự động phát hiện cháy phải đặt đủ gần máy biến thế để cắt nguồn sơ cấp và đưa ra tín hiệu báo động .Biện pháp 5: Tự động đóng tất cả các lỗ hở trong tường và trên trần của buồng trạm bằng panel chịu lửa (ít nhất ½ giờ) .Ghi chú(1) Những cánh cửa chịu lửa (mức 2 giờ) được xem như không phải là lỗ thông gió.(2) Buồng biến thế cạnh nhà xưởng và được phân cách bằng tường, tường chịu lửa có đặc tính chịu lửa không phải là hai giờ. Với các khu vực nằm ở giữa nhà xưởng, các vật liệu được đặt (hoặc không đặt) trong thùng bảo vệ..(3) Nhất thiết phải đặt thiết bị trong một buồng riêng có tường dày và chỉ có các lỗ duy nhất là lỗ thông gió.

Hình B27 : Các biện pháp an toàn cho hệ thống điện dùng các điện môi lỏng cấp 01, K1, K2 or K3


B29

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

4.5 Hướng dẫn sử dụng các thiết bị trung thếMục tiêu của phần này nhằm cung cấp các hướng dẫn tổng quát về việc làm thế nào để tránh hay làm giảm đáng kể quá trình lão hoá của thiết bị trung thế khi phơi mình dưới ẩm thấp và ô nhiễm.

Điều kiện hoạt động bình thường cho các thiết bị trung thế trong nhàTất cả các thiết bị trung thế đều phải thoả mãn tiêu chuẩn IEC 62271-1 về “ các tiêu chuẩn kỹ thuật thông thường của thiết bị đóng cắt và điều khiển có điện áp cao”. Tiêu chuẩn này sẽ định nghĩa các điều kiện hoạt động bình thường cho việc lắp đặt và sử dụng các thiết bị. Chẳng hạn như, các điều kiện về độ ẩm và ô nhiễm được cho như sau:b Giá trị trung bình của độ ẩm tương đối, đo theo chu kỳ 24h/lần, không được vượt quá 90 %b Giá trị trung bình của áp suất hơi nước, đo theo chu kỳ 24h/lần, không được vượt quá 2,2 kPab Giá trị trung bình của độ ẩm tương đối, đo theo chu kỳ 1 tháng/lần, không được vượt quá 90%;b Giá trị trung bình của áp suất hơi nước, đo theo chu kỳ 1 tháng/lần, không được vượt quá 1.8 kPa;Dưới những điều kiện này, rất thường xảy ra đọng sươngLưu ý 1: Đọng sương có thể xảy ra khi bất ngờ có sự thay đổi về nhiệt độ, xuất hiện trong giai đoạn có ẩm độ cao.Lưu ý 2: Để có thể chịu đựng được các tác động của ẩm độ cao và đọng sương, như việc bị đánh thủng chất cách điện hay bị ăn mòn các phần kim loại, thiết bị đóng cắt phải được thiết kế và thử nghiệm với những điều kiện như thếLưu ý 3: Việc đọng sương có thể tránh được bằng các thiết kế đặc biệt của toà nhà hay buồng thiết bị, nhờ vào các bộ phận thông gió và sưởi của trạm biến thế, hay nhờ vào việc dùng thiết bị khử ẩmNhư được cảnh báo trong tiêu chuẩn này, hiện tượng đọng sương thường có thể xuất hiện ngay cả dưới các điều kiện bình thường. Tiêu chuẩn sẽ chỉ dẫn các phương pháp đặc biệt dành cho các buồng trạm biến thế được thực hiện để tránh các sự đọng sương.

Sử dụng với các điều kiện nằm ngoài giới hạn cho phépDưới những điều kiện phục vụ nhất định liên quan đến ẩm độ và ô nhiễm, nằm ngoài các điều kiện vận hành bình thường đã được mô tả ở trên, những thiết bị điện được thiết kế đúng có thể chịu đựng được các hư hỏng do các phần kim loại nhanh chóng bị ăn mòn và các phần cách điện bị phá huỷ bề mặt

Các biện pháp phòng tránh cho vấn đề đọng sươngb Cần thiết kế cẩn thận hay phải có thông gió thích hợp cho trạmb Tránh các sự thay đổi nhiệt độ.b Khử bỏ các nguồn gây ra ẩm trong môi trường trạm biến thế.b Lắp đặt hệ thống điều hoà không khí.b Đảm bảo kết nối cáp phù hợp với các nguyên tắc sử dụng cáp.

Các biện pháp phòng tránh cho vấn đề ô nhiễmb Trang bị hệ thống thông gió mở với các vách ngăn chữ V để giảm bụi và ô nhiễm xâm nhập vào.b Giữ cho thông gió trạm là tối thiểu, nhằm giải nhiệt cho máy biến thế, để giảm được sự xâm nhập của ôm nhiễm và bụib Dùng ngăn vận hành trung thế với chỉ số độ kín thích hợp (IP )b Dùng hệ thống điều hoà không khí với các bộ lọc nhẳm ngăn ngừa bụi và ô nhiễm xâm nhập.b Thường xuyên lau chùi các vết bị ô nhiễm trong phần kim loại và các phần cách điện.

Thông gióThông gió trạm biến thế thường rất cần thiết để tản nhiệt sinh ra do máy biến thế và dùng để làm khô sau những chu kỳ đặc biệt ướt hay ẩm.Tuy thế, rất nhiều nghiên cứu cho thấy rằng thông gió quá mức sẽ gây ra việc đọng sương trầm trọng. Do vậy, thông gió nên giữ ở mức độ yêu cầu tối thiểu.Hơn nữa, thông gió phải không được gây ra sự biến đổi đột ngột về nhiệt độ - nguyên nhân thường gây ra việc đạt tới điểm ngưng tụ.

Ví lý do này mà:Thông gió tự nhiên thường được dùng bất cứ nơi nào có thể dùng được. Nếu thông gió cưỡng bức là cần thiết, các quạt cần được vận hành liên tục để tránh dao động về nhiệt độHướng dẫn về việc định kích thước cho các lỗ thông thoát khí của trạm biến thế sẽ được đề cập ở các phần sau.


Hình B28 : Thiết bị trung thế trong nhà kiểu SM6 dùng các tủ kim loại



B30

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Các phương pháp tính toánHiện nay có nhiều phương pháp tính toán để ước đoán kích thước cần thiết của các lỗ thông gió cho trạm biến thế cũng như thiết kế trạm mới hay điều chỉnh cho các trạm hiện hữu nếu trong các trạm này xuất hiện vấn đề về đọng sương.Phương pháp cơ bản dựa trên công suất tiêu tán của máy biến thế.Diện tích bề mặt lỗ thông gió cần thiết S và S’ có thể ước tính bằng cách dùng công thức sau đây:

S =

1.8 x 10-4P

H and S'= 1.10 x S

Với:S = Diện tích lỗ thông gió mức thấp - không khí vào [m²] (trừ đi diện tích lưới) S’= Diện tích lỗ thông gió mức cao - không khí ra [m²] (trừ đi diện tích lưới)P = Tổng công suất tiêu tán [W]P là tổng công suất tiêu tán bởi:b Máy biến thế ( tiêu tán khi không tải và có tải)b Các thiết bị đóng cắt hạ thếb Các thiết bị đóng cắt trung thếH = độ cao giữa hai tâm của lỗ thông gió [m] Xem Hình B29

Ghi chú::

Công thức này đúng cho nhiệt độ môi trường 20 độC và cao độ dưới 1000 mét .

Cần chú ý rằng công thức này chỉ có thể dùng để xác định độ lớn của S và S’, được xem như một phần tử tản nhiệt, nghĩa là nó mở hoàn toàn và chỉ dùng để giải tỏa năng lượng nhiệt phát sinh trong trạm trung/hạ thế. Các phần tản nhiệt trong thực tế thì hiển nhiên là rộng hơn, do làm theo các giải pháp kỹ thuật.Thực vậy, dòng không khí thực thì phụ thuộc rất lớn vào:b Hình dạng của các lỗ thông hơi và các giải pháp nhằm đảm bảo chỉ số bảo vệ (IP): lưới kim loại, lỗ được dán kín (stamped holes), cửa chớp hình V...b Kích cỡ của các thiết bị bên trong và vị trí của chúng so với các lỗ thông hơi: máy biến thế và/hay vị trí và kích thước của hộp lưu dầu, luồng không khí giữa các thiết bị ...b Một số hiện tượng vật lý và các thông số môi trường: nhiệt độ môi trường xung quanh, độ cao, độ tăng nhiệt.Muốn thấu hiểu và tối ưu hoá các hiện tượng vật lý đi kèm cần phải nghiên cứu chính xác được dòng không khí đối lưu, dựa trên cơ sở các định luật về cơ lưu chất, điều này thường được thực hiện bằng các chương trình phân tích kỹ thuật (nhờ máy tính).

Ví dụ:Tổn hao máy biến thế = 7,970 WTổn hao trên thiết bị đóng cắt hạ thế = 750 WTổn hao trên thiết bị đóng cắt trung thế = 300 Wđộ cao giữa hai tâm của lỗ thông gió là 1.5 m.Tính toán:Tổng công suất tổn hao P = 7,970 + 750 + 300 = 9,020 W

S =1.8 x 10-4P

1.5= 1.32 m2 and S'= 1.1 x 1.32 = 1.46 m2

Vị trí của các lỗ thông gióNhằm giúp cho việc tản nhiệt máy biến thế thông qua phương pháp đối lưu tự nhiên, các lỗ thông gió có thể đặt trên đỉnh hay đáy của tường gần máy biến thế. Nhiệt lượng tiêu tán bởi các tủ trung thế thì không đáng và kể có thể bỏ qua.Nhằm tránh vấn đề đọng sương, các lỗ thông gió của trạm phải được đặt xa các tủ càng xa càng tốt (xem Hình B 30).

Các kiểu lỗ thông gióNhằm giảm việc xâm nhập của bụi, ô nhiễm, sương mù…, các lỗ thông gió phải được làm bằng các lá chắn gió hình chữ V . Cần luôn luôn đảm bảo rằng các tấm chắn gió phải được hướng đúng hướng (xem Hình B31).

Hình B29 : Thông gió tự nhiên

Hình B30 : Xác định vị trí các lỗ thông gió

S'

H

200 mmtối thiểu

S

Tủ hạ thế

Thông gió CAO và THẤP

Tủ điện trung thế

Tủ hạ thế

Thông gióCAO và THẤP

Tủ điệntrung thế


B31

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Sự thay đổi nhiệt độ bên trong các ngăn tủNếu độ ẩm trung bình tương đối duy trì ở mức cao trong một thời gian dài, cần phải lắp đặt thêm các bộ sưởi chống đọng sương bên trong các khối trung thế để làm giảm sự thay đổi nhiệt độ. Các bộ sưởi phải vận hành liên tục, 24h trong 1 ngày và trong suốt cả năm.Đừng bao giờ nối chúng với các bộ điều khiển hay hệ thống điều chỉnh nhiệt độ vì điều này có thể gây ra sự thay đổi nhiệt độ và đọng sương, cũng như sẽ làm ngắn tuổi thọ làm việc của các bộ sưởi. Cần đảm bảo rằng các bộ sưởi có một tuổi thọ làm việc thích hợp (các kiểu bộ sưởi chuẩn thường khá hữu hiệu).

Sự thay đổi nhiệt bên trong trạmCác phương pháp sau có thể dùng để giảm sự thay đổi về nhiệt độ bên trong trạm:b Nâng cấp điều kiện cách nhiệt của trạm nhằm giảm các tác động thay đổi nhiệt do bên ngoài lên nhiệt độ bên trong của trạm.b Tránh việc sưởi trong trạm nếu có thể. Nếu cần phải có sưởi, cần đảm bảo rằng hệ thống điều chỉnh và/hay bộ điều nhiệt là hữu hiệu - chính xác và được thiết kế nhằm tránh việc dao động nhiệt quá lớn (ví dụ như không dao động quá 1 độ C). Nếu không thể có 1 hệ thống điều chỉnh nhiệt độ chính xác hữu hiệu , cần phải để hệ thống sưởi hoạt động liên tục, 24h trong 1 ngày liên tục trong suốt 1 nămb Loại bỏ việc hút không khí lạnh từ các hầm cáp nằm dưới khối trạm hay từ các lỗ thông gió bên trong của trạm (dưới các cánh cửa, các đường nối mái,…)

Môi trường và độ ẩm trong trạmNhiều yếu tố bên ngoài trạm có thể tác động đến độ ẩm bên trong.b Cây cốiTránh trồng quá nhiều cây xung quanh trạm.b Chống thấm của trạmMái của trạm không được có lỗ rò. Tránh làm mái bằng vì khó thực hiện chống thấm và khó bảo trìb Độ ẩm từ các hầm cápCần đảm bảo rằng các hầm cáp luôn khô ráo dưới mọi điều kiện về thời tiết. Một giải pháp riêng là có thể thêm cát vào dưới đáy hầm cáp.

Bảo vệ tránh ô nhiễm và làm vệ sinhĐiều kiện quá ô nhiễm dễ gây ra các dòng rò, gây ra vết xước và phóng hồ quang trên các phần cách điện. Nhằm tránh việc biến chất các thiết bị trung thế do ô nhiễm, có thể bảo vệ thiết bị bằng cách lau chùi thường xuyên nhằm tránh nhiễm bẩn.

Bảo vệCác thiết bị đóng cắt trung thế có thể được bảo vệ bằng cách để trong hộp kín với chỉ số bảo vệ (IP) thích hợp .

Làm vệ sinhNếu không được bảo vệ hoàn toàn, các thiết bị trung thế phải được lau chùi thường xuyên nhằm tránh biến chất do nhiễm bẩn từ ô nhiễm.Lau chùi là một qui trình quan trọng. Việc sử dụng các thiết bị và chất làm vệ sinh không phù hợp có thể làm hư hỏng thiết bị mà không thể sửa lại được.Để biết thêm về các qui trình làm vệ sinh, xin hãy liên lạc với các công ty Schneider gần nhất.

Hình B31 : Các lá chắn gió hình V




B32

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

5.1 Tổng quanCác chức năng Trạm phân phốiTùy theo độ phức tạp của việc lắp đặt và cách phân chia phụ tải, trạm biến áp:b Có thể gồm một phòng chứa tủ thiết bị đóng cắt trung thế và panel đo lường cùng với máy biến áp và tủ phân phối hạ thế chính,b Hoặc có thể có nhiều phòng chứa máy biến áp (trong phòng bao gồm các tủ phân phối hạ áp khu vực) được lấy điện từ thiết bị đóng cắt trung thế trên trạm chính, tương tự như được mô tả trên.Những trạm này có thể lắp đặt ởb Trong các tòa nhà, hoặcb Đặt ngoài trời trong những nhà lắp ghép.

Kết nối phía trung thếKết nối với phía trung thế có thể:b Bằng cáp đơn hoặc bằng đường dây trên không, hoặcb Qua hai dao cắt tải có khóa liên động cơ nối với 2 đường cáp từ đường dây đôi cung cấp, hoặcb Qua hai dao cắt tải của kết nối mạch vòng.

Phần đo lườngTrước khi dự án được bắt đầu lắp đặt , cần phải có biên bản thống nhất ý kiến của công ty điện lực về việc sắp xếp vị trí đặt phần đo lường điện.Một panel đo lường sẽ được đi kèm theo trong tủ thiết bị đóng cắt phía trung thế. Biến điện áp và biến dòng, với độ chính xác tuỳ theo yêu cầu đo lường, có thể lắp sẵn trong panel máy cắt chính ở đầu vào hoặc (đối với máy biến điện áp) có thể được lắp riêng trong panel đo lường.

Các phòng máy biến ápNếu có nhiều phòng chứa biến áp, các dây cấp điện trung thế xuất phát từ trạm chính có thể đơn giản nối dạng hình tia và nối trực tiếp vào máy biến áp hoặc dây kép vào mỗi phòng, hoặc theo sơ đồ mạch vòng. Ở hai trường hợp sau, mỗi máy biến áp cần 3 panel mạch vòng.

Máy phát dự phòng tại chỗMáy phát dự phòng sự cố nhằm duy trì việc cung cấp điện cho các tải quan trọng trong trường hợp nguồn cấp điện chính bị sự cố.

Tụ điệnCác tụ điện sẽ được lắp đặt theo các yêu cầu:b Tại phía trung thế của trạm chính, theo nhiều bậcb Hoặc tại phía hạ áp ngay trong phòng các biến áp.

Máy biến ápDo yêu cầu tin cậy cung cấp điện, các biến áp có thể được bố trí theo kiểu vận hành song song hoặc tự động đảo điện.

Sơ đồ một sợiSơ đồ được vẽ trên Hình B32 gồm:b Các cách nối nguồn trung thế khác nhau, có thể là 1 trong 4 kiểu:v một nguồn đơnv một nguồn đơn (nhưng có trang bị dự phòng cho khả năng mở rộng thành kết nối mạch vòng)v hai dây kép từ 1 nguồn đưa đến v nguồn kết nối kiểu mạch vòngb Bảo vệ thông thường ở phía trung thế, các chức năng đo lường trung thếb Bảo vệ phía lộ ra trung thếb Bảo vệ mạch phân phối hạ thế

5 Trạm biến áp khách hàng với phần đo lường phía trung thế

Trạm biến áp khách hàng với phần đo lường phía trung thế được nối tới lưới công cộng ở cấp điện áp định mức từ 1-35kV và thường bao gồm một máy biến áp Trung/hạ thế lớn hơn 1250kVA hoặc nhiều máy biến áp nhỏDòng định mức của thiết bị đóng cắt trung thế thường không vượt quá 400A


B33

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Đầu ra phía tải của dao cách ly trung thế đối với mạng điện

Đầu ra hạ thế của máy biến áp

Bảo vệ+ tự động

chuyển nguồn

Nguồn dự phòng hạ thế tự động

Bảo vệ

Bảo vệ hạ thế

Nguồn dự phòng tự

động hạ thế/ trung thế

Máy biến áp đơn

Nguồn cung cấp phía hệ thống

Liên kếtnguồn

Đo lường trung thếvà cách ly

Phân phối trung thế vàbảo vệ mạch đầu ra

Phân phối và bảo vệphía hạ thế

Giao tiếp giữa Nhà cung cấp / khách hàng

Nguồn cung cấp đơn

Nguồn cung cấp đơn ( được lắp đặt để có thể mở rộng thành mạch vòng )

Nguồn cungcấp gồm 2 mạch song song

Nguồn cungcấp dạngvòng kín

Hình B32 : Trạm khách hàng với phần đo lường phía trung thế




B34

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

5.2 Chọn các bảng điệnMột trạm biến áp với phần đo lường trung thế, được ngoài các panel ở phần 4.2, còn gồm các panel được thiết kế đặc biệt cho đo lường và nếu được yêu cầu sẽ có phần tự động chuyển mạch nguồn hoặc chuyển bằng tay từ nguồn hệ thống sang nguồn máy phát dự phòng.

Đo lường và các bảo vệ chungNhững chức năng này được thực hiện bằng việc phối hợp hai panel:b Một panel chứa biến điện áp (VT)b Panel chính chứa máy cắt trung thế với các biến dòng điện (CT) để đo lường và bảo vệBảo vệ tổng quát thường được dùng để tránh có quá dòng (quá tải và ngắn mạch) và các sự cố chạm đất. Hai sơ đồ bảo vệ quá dòng và chống chạm đất nêu trên sử dụng các rơle được chỉnh định và niêm phong bởi công ty điện lực.

Các trạm biến thế có máy phát dự phòngMáy phát vận hành độc lập:Bộ máy phát dự phòng ở cấp trung thế sẽ được dùng nếu khách hàng cần 1 nguồn điện với công suất lớn để dự trữ. Trong trường hợp này, cần dùng thêm bộ tự động chuyển nguồn. Nhằm ngăn ngừa mọi khả năng máy phát hoạt động song song với nguồn điện hệ thống, cần lắp đặt một panel đặc biệt có chứa thiết bị chuyển nguồn tự động (xem Hình B33).b Bảo vệ:Các thiết bị bảo vệ đặc thù được trang bị để bảo vệ máy phát điện. Cần chú ý rằng, do công suất ngắn mạch rất bé của máy phát (nếu so sánh với nguồn điện hệ thống), cần đặc biệt lưu ý dến tính chọn lọc của các bảo vệ. b Điều khiển:Một bộ điều chỉnh điện áp cho nguồn thường được lắp đặt nhằm đáp ứng với việc sụt giảm điện áp tại nút mà nó đấu nối vào. Nó tự động nâng dòng kích từ của máy phát lên cho đến khi điện áp phục hồi về giá trị bình thường. Do chức năng điều chỉnh điện áp như vậy nên các nguồn phát thường phải đấu song song, bộ AVR (Automatic Voltage Regulator) sẽ chuyển sang chế độ “vận hành song song” trong đó mạch điều khiển của AVR sẽ được thay đổi chút ít (hỗn hợp) nhằm đảm bảo thoả mãn việc phân chia công suất phản kháng giữa các nguồn phát song song.Khi có một số máy phát vận hành song song dưới sự điều khiển của các AVR, việc tăng dòng kích từ của một trong các máy phát (ví dụ được thực hiện bằng tay sau khi chuyển mạch AVR sang chế độ điều khiển bằng tay) sẽ không ảnh hưởng đến mức điện áp. Thực sự, máy phát này sẽ vận hành ở hệ số công suất thấp hơn so với trước đó (tăng công suất (kVA) và vì vậy tăng dòng điện). Hệ số công suất của tất cả các máy phát còn lại sẽ tự động được nâng cao, nhờ vậy, hệ số công suất tải yêu cầu có thể đạt được như trước đó

Máy phát vận hành song song với lưới của điện lực:Khi nối bộ máy phát với hệ thống, cần phải có một biên bản đồng ý của công ty điện lực. Thông thường các thiết bị ( các panel, các rơle bảo vệ) phải được công ty điện lực chấp thuận.Những ghi chú sau đây sẽ hướng dẫn một số điều cần cân nhắc cơ bản cho bảo vệ và điều khiểnb Bảo vệ:Để nghiên cứu việc cho phép kết nối bộ máy phát vào hệ thống, công ty điện lực cần một số dữ liệu sau :v Công suất đổ vào hệ thốngkv Kiểu kết nốiv Dòng ngắn mạch của bộ máy phátv Việc không cân bằng điện áp của máy phátv vân vân ...Tuỳ thuộc vào kiểu kết nối, các chức năng bảo vệ chuyên dụng khôngcho phép liên kết vào lưới sẽ được yêu cầu:v Bảo vệ thấp áp và quá ápv Bảo vệ tần số quá thấp và tần số quá caov Bảo vệ quá áp thứ tự khôngv Thời gian tối đa của kết nối ( cho kết nối thoáng qua)v Công suất tác dụng chạy ngượcVì các lý do an toàn, các thiết bị đóng cắt dùng cho các kiểu không liên kết cũng phải có các đặc tính của một dao cách ly (nghĩa là cách điện toàn bộ cho các dây dẫn điện giữa máy phát và mạng điện cung cấp).

Hình B33 : Các ngăn tủ đóng cắt trung thế có panel cấp nguồn dự phòng

Từ máy phát dự phòngP đến 20 000 KVA

Tủ phân phối trung thế trường hợpcần có nguồn dự phòng

Tủ tự động chuyểnnguồn dự phòng

Tủ thanh cái chuyển mạch

Tới phần còn lại của tủ đóng cắt trung thế


B35

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

b Điều khiển:Khi các máy phát dự phòng tại các trạm biến áp khách hàng vận hành song song với các máy phát của hệ thống cung cấp điện, giả sử điện áp của hệ thống giảm do điều kiện vận hành (thường ở lưới trung thế độ sụt áp cho phép là ± 5% so với trị số định mức ), một bộ AVR (được chỉnh để giữ điện áp máy phát thay đổi trong khoảng ± 3% (ví dụ)) sẽ lập tức tự động tăng điện áp bằng cách tăng dòng kích từ của máy phát.Tuy nhiên, thay vì tăng điện áp, máy phát trong trường hợp này đơn giản có thể được vận hành với hệ số công suất thấp hơn trước đó, nhờ thế làm tăng dòng điện đầu ra, nếu quá trình này tiếp diễn, nó sẽ bị cắt ra khỏi mạng bằng các rơle bảo vệ quá dòng. Đây là một vấn đề khá phổ biến và được khắc phục bằng cách thiết kế một công tắc điều khiển dự phòng “giữ hệ số công suất không đổi” trên bộ AVRBằng cách chọn nút chức năng này, mạch AVR sẽ tự động điều chỉnh dòng kích từ thích hợp với bất kỳ giá trị điện áp nào tồn tại trong hệ thống, trong khi đó vẫn đảm bảo duy trì hệ số công suất của máy phát là hằng số tại giá trị được chỉnh định (giá trị cos này được đặt trên mạch AVR).IKhi máy phát được tách khỏi hệ thống, bộ AVR phải tự động nhanh chóng trở về chế độ điều khiển “điện áp hằng số”.

5.3 Vận hành song song các máy biến ápNhu cầu vận hành song song hai hoặc nhiều hơn các máy biến áp thường xảy ra bởi vì:b Tải phát triển, vượt quá dung lượng của máy biến áp hiện hữub Thiếu không gian (độ cao) cho một máy biến áp lớnrb Tăng cường độ tin cậy (xác suất hư cùng lúc hai máy biến áp là rất bé);b Phải tuân theo kích cỡ chuẩn của máy biến áp trong toàn mạng điện

Công suất tổng (kVA)Khi hai hoặc nhiều máy biến áp cùng công suất định mức (kVA) nối song song, công suất tổng (kVA) thì bằng tổng các công suất định mức của từng máy với điều kiện cần thiết là các máy biến áp này phải có cùng điện áp ngắn mạch và cùng tỷ số biến áp.Các máy biến áp có công suất định mức khác nhau sẽ chia tải thực tế (nhưng điều này không hoàn toàn chính xác) tỉ lệ với công suất định mức của chúng, điều kiện vận hành song song bây giờ cũng là tỷ số biến áp giống nhau và tổng trở ngắn mạch phần trăm là đồng nhất hoăc gần giống nhau. Trong trường hợp này, công suất tổng được tính lớn hơn hay bằng 90% tổng hai trị số công suất định mức.Người ta khuyến cáo rằng: các máy biến áp có tỉ lệ giữa các giá trị công suất định mức lớn hơn 2:1, thì không nên vận hành song song thường xuyên

Các điều kiện cần thiết để vận hành song songTất cả các phần tử vận hành song song phải được cấp nguồn từ một lưới chungDòng không cân bằng (không thể tránh được) chạy quẩn giữa các phía thứ cấp của các máy biến áp song song là rất bé và có thể bỏ qua được khi:b Cáp nối từ thứ cấp máy biến áp tới điểm nối chung của mạch song song phải cùng loại và có chiều dài gần bằng nhaub Nhà sản xuất máy biến áp đã được thông báo đầy đủ về các chức năng của máy biến áp để chế tạo:v tổ đấu dây (sao, tam giác, sao kiểu zig zag) trong phần lớn các máy biến áp phải có cùng sự biến đổi pha giữa điện áp cuộn sơ và thứ cấpv điện áp ngắn mạch phần trăm phải bằng nhau hoặc khác nhau ít hơn 10%;v sự khác nhau về trị số điện áp giữa các pha tương ứng không được vượt quá 0,4%;v tất cả những thông tin có thể có về điều kiện sử dụng, kỳ vọng về chu kỳ phụ tải,v.v. nên được cung cấp cho nhà chế tạo để tối ưu tổn thất không tải và tổn thất khi mang tải.




B36

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Các kiểu tổ đấu dây thông thường Như đã mô tả trong mục 4.4 “các kiểu đấu dây”, mối quan hệ giữa các cuộn dây sơ, thứ cấp, và cuộn thứ ba phụ thuộc vào:b Loại đấu dây (sao, tam giác, zig zag)b Cách nối các cuộn dây phaTuỳ thuộc vào đầu cuối của các cuộn dây đấu Y (ví dụ), nối kiểu Y sẽ cho ra điện áp ngược 180° với các điện áp tạo ra nếu đấu sao ở đầu ngược lại. Tương tự như vậy, độ lệch góc pha 180° sẽ xảy ra đối với hai trường hợp khi nối các cuộn dây vào điện áp dây cho kiểu nối dây tam giác. Trong khi đó, kiểu nối zig zag có thể thực hiện theo bốn cách kết hợp khác nhau.Độ lệch pha giữa các điện áp pha thứ cấp so với các điện áp tương ứng phía sơ cấp như đã nói trên (nếu không bằng 0) sẽ luôn bằng một bội số của 30° . Nó phụ thuộc vào cách nối dây và cách đấu nối cực tính của các cuộn dây pha. Cách nối thông dụng nhất đối với máy biến áp phân phối là Dyn-11 (xem Hình B34).

Hình B34 : Sự thay đổi pha trong máy biến thế Dyn 11

1

23

V12

1

2

3

N

1

2

3

Véc tơ điện áp

V12 trên cuộn sơ cấp sinh ra V trong cuộn thứ cấp vv...

Các tổ đấu dây tương ứng

1

2

3

N

1N



B37

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Các trạm trung /hạ áp được xây dựng phụ thuộc vào độ lớn của tải và loại nguồn hệ thống.Các trạm có thể được xây ở nơi công cộng, chẳng hạn như công viên, khu dân cư v.v. hoặc trong các biệt thự riêng khi sở quản lý điện được phép tự do tiếp cận. Điều này xảy ra khi một trong những vách tường của trạm (phần có cửa ra vào) nằm ngay trên đường bao khuôn viên đất của khách hàng và lối đi công cộng.

6.1 Các kiểu trạm khác nhau Các trạm có thể được phân loại tuỳ theo cách lắp đặt phần đo lường (phía trung thế hoặc hạ thế) và loại nguồn cung cấp (đường dây trên không hoặc cáp ngầm).Các trạm có thể lắp đặt:b Trong nhà, trong các buồng kín đặc biệt, hoặc trong phòng của tòa nhà, v.v., hoặcb Lắp đặt ngoài trời :v Trong các nhà lắp ghép với các thiết bị trong nhà (máy biến thế và các thiết bị đóng cắt))v Trên mặt đất với các thiết bị kiểu ngoài trời (thiết bị đóng cắt và máy biến thế)v Trên cột với các thiết bị ngoài trời dành riêng (thiết bị đóng cắt và máy biến thế)Các trạm trong nhà lắp ghép đặt trên sàn xi măng là cách lắp đặt đặt biệt đơn giản và nhanh chóng và là 1 chọn lựa cạnh tranh

6.2 Trạm trong nhà Khái niệmHình B35 minh họa cách sắp xếp các thiết bị đối với một dạng trạm có phần đo lường phía hạ áp.Chú thích: khi sử dụng máy biến áp khô nên bỏ phần hố chứa dầu sự cố (chống cháy). Tuy thế, cần thêm việc lau chùi theo chu kỳ..

6 Cách thiết lập trạm biến áp phân phối trung/hạ áp

Hình B35 : Cách bố trí các panel máy cắt của trạm có phần đo lường phía hạ áp

Thiết bị đóng cắt hạ thế

Kết nối hạ thế từ máy biến áp

Kết nối trung thế tới máy biến áp(bao gồm một tủ điện hoặc đứng độc lập)

Tủ trung thế hai lộ vào

Tủ điện đóng cắt và bảo vệ trung thế

Máy biến áp Mương cáp hạ thế

Hố chứa dầuKết nối tới mạng nguồn bằng cáp một lõi hoặc cáp 3 lõi , có hoặc không có mương cáp

Máy biến dòng được cung cấp bởi cơ quan chủ quản cấp nguồn




B38

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Cách nối nguồn và liên kết các thiết bị trong trạm Phía trung thếb Việc kết nối vào phía nguồn trung thế được tiến hành và chịu sự quản lý của điện lựcb Kết nối giữa thiết bị đóng cắt trung thế và máy biến áp có thể thực hiện nhờ:v Các thanh đồng ngắn khi máy biến áp được đặt trong ngăn của panel chứa thiết bị đóng cắt trung thếv Các sợi cáp một lõi có cách điện bằng nhựa tổng hợp, đầu cáp có thể dùng kiểu phích cắm ở đầu nối với máy biến áp

Phía hạ thếb Kết nối giữa các đầu ra hạ áp của máy biến áp và các thiết bị đóng cắt hạ áp có thể nhờ:v các loại cáp một lõiv các thanh đồng cứng (tiết diện tròn hoặc chữ nhật) bọc cách điện bằng gia nhiệt

Phần đo lường (xem Hình B36)b Các biến dòng đo lường thường được lắp đặt bên trong vỏ bảo vệ của đầu ra phía hạ áp của máy biến áp, nắp này được niêm phong bởi điện lực. Cách khác là các biến dòng này được lắp trong ngăn riêng có niêm phong, ngăn này nằm trong cabin phân phối chính phía hạ áptb Các đồng hồ được lắp trên bảng điều khiển sao cho tránh được mọi dao động và đặt càng gần máy biến dòng càng tốt và chỉ được tiếp cận bởi nhân viên điện lực

Hình B36 : Sơ đồ mặt bằng trạm tiêu biểu với phần đo lường ở hạ áp

tối thiểu 800 mm

Nguồn trung thế Phân phối hạ thế

Đo lường

100

Trang thiết bị an toànThanh nối đất chung cho toàn trạm

Các mạch nối đất Trạm phải bao gồmb Một điện cực nối đất dùng chung cho tất cả các phần vỏ kim loại của các thiết bị cũng như những vật dẫn tự nhiên khác là:v các màn kim loại bảo vệv các cốt thép trong cấu trúc bêtông của trạm

Chiếu sáng trong trạmNguồn cung cấp cho mạch chiếu sáng có thể được lấy từ phía trước hoặc phía sau của CB tổng đầu vào hạ áp. Trong các trường hợp này cần phải đặt bảo vệ quá dòng thích hợp. Mạch chiếu sáng sự cố cho trạm phải là một (hay nhiều) mạch riêng biệt và tự động .Các công tắc, nút nhấn,v.v. thường được đặt ngay bên cạnh các lối ra vào .Các thiết bị chiếu sáng được lắp đặt sao cho:b Các phần vận hành bằng tay của tủ đóng cắt và các bộ chỉ thị vị trí phải được chiếu sáng đủb Các mặt đồng hồ, các bảng hướng dẫn,v.v. phải dễ đọc


B39

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Các phụ kiện dùng trong vận hành và an toànTheo các qui tắc an toàn địa phương, thông thường trạm phải được trang bị với:b Các trang thiết bị đảm bảo vận hành an toàn gồm:v một ghế cách điện và /hoặc một thảm cách điện (bằng cao su hay nhựa tổng hợp)v một cặp bao tay cách điện đựng chung trong một hộp chuyên dụngv một thiết bị kiểm tra điện áp để dùng cho thiết bị trung thếv các bộ tiếp đất (tùy theo loại thiết bị đóng cắt)b Các thiết bị dập lửa dạng bột hoặc loại CO2b Các tín hiệu cảnh báo, chú ý và báo động an toàn được đặt ở:v trên mặt ngoài của tất cả các cửa ra vào, một tấm biển ghi dấu hiệu cảnh báo “Nguy hiểm” (“DANGER”) nhằm cấm vào, đi cùng với các chỉ dẫn về cách cấp cứu đối với nạn nhân bị tai nạn về điện.

6.3 Trạm ngoài trờiTrạm biến áp ngoài trời với khoang kín đúc sẵn (nhà lắp ghép)Trạm trung/hạ thế đúc sẵn phù hợp với tiêu chuẩn IEC 62271-202 bao gồm:b Các trang bị tương ứng với tiêu chuẩn IECb Khoang kín được kiểm tra, điều này có nghĩa là trong quá trình thiết kế khoang, nó sẽ phải chịu rất nhiều thử nghiệm (xem Hình B37):v Mức độ bảo vệv Thử nghiệm các chức năngv Cấp nhiệt độ v Vật liệu không cháyv Sức bền cơ của khoangv Mức cách âmv Mức cách điệnv Chịu đựng phóng điện bên trongv Thử nghiệm mạch nối đấtv Lưu giữ dầu,…

Hình B37 : Các thử nghiệm cho trạm theo tiêu chuẩn IEC 62271-202

Hình B38 : Bốn kiểu trạm trung/hạ thế thiết kế theo tiêu chuẩn IEC 62271-202 và 2 hình mô tả kiểu trạm có thể bước vào và trạm chôn 1/2 ([a] có thể bước vào; [b] chôn một nửa


Các lợi ích chính :b An toàn:v cho cộng đồng và người vận hành do có mức tái sản xuất và thử nghiệm caolb Hiệu quả về chi phí:v được chế tạo, lắp đặt và thử nghiệm toàn bộ tại nhà máyb Thời gian giao hàngv khi giao hàng thì đã sẵn sàng để kết nối ngay.

Tiêu chuẩn IEC 62271-202 bao gồm 4 thiết kế chính (xem Hình. B38)b Trạm kiểu có thể bước vào bên trong:v người vận hành được bảo vệ tránh các điều kiện thời tiết xấub Trạm kiểu không thể bước vào bên trongv tiết kiệm đất, người vận hành thao tác ngoài trờib Trạm chôn 1 nửa :v hạn chế tầm nhìnb Trạm chôn ngầm :v không thể nhìn thấy trong môi trường đô thị

Sử dụng trang bị điện phù hợptheo tiêu chuẩn IEC về :

b Cấp bảo vệ

b Tương hợp điện từ

b Kiểm tra vận hành

b Cấp nhiệt độ

b Vật liệu chống cháy

Độ bền cơ của tủ điện kín :

b Độ ồn

b Mức cách điện

b Khả năng chịu hồ quang bên trong

Hạ

thế

Kiểm tra mạch tiếp đất Ngăn dầu tràn

Trung

thế

Vào bên trong

được

Không vào được Ngầm một nửa

Chôn ngầm

a - b -



B40

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


Hình B40 : Trạm biến thế kiẻu treo trên cột

Dây nối đất bằng đồng 25 mm2

Vỏ bọc dây bảo vệ

Máy cắt hạ thế D1

Thảm nối đất an toàn

Chống sétvan

Các trạm biến áp ngoài trời không để trong hộp kín (xem Hình B39)

Các trạm biến áp ngoài trời này rất phổ dụng ở nhiều nước, dựa trên các thiết bị chịu đựng được thời tiết. Các trạm này đi kèm với các hàng rào trong đó 3 hay nhiều bệ bê tông được xây dựng cho:b Bộ kết nối mạch vòng hay 1 hay nhiều dao cắt-cầu chì hay các bộ máy cắtb Một hay nhiều máy biến thế vàb Một hay nhiều panel phân phối hạ thế

Các trạm biến áp gắn trên cột Lãnh vực ứng dụngCác trạm loại này chủ yếu cung cấp điện cho hộ tiêu thụ vùng nông thôn ở xa, lấy điện nguồn trung thế từ các đường dây phân phối trên không.

Cấu trúc trạmTrong kiểu trạm này, bảo vệ máy biến áp phía trung thế hầu hết thường dùng cầu chì.Các chống sét van được lắp đặt để bảo vệ cho máy biến áp và phụ tải như đã minh họa trong Hình B40.

Cách sắp đặt thông dụng cho thiết bịNhư đã nói trên, vị trí đặt trạm phải dễ dàng để tiếp cận, không chỉ cho con người mà còn cho việc treo các thiết bị (ví dụ như cho việc nâng máy biến thế) và cho sự vận chuyển của các phương tiện vận tải nặng.

Hình B39 : Trạm ngoài trời không để trong hộp kín

2

Chương C

CÁC KIỂU KẾT NỐI MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP

Nội dung

Mạng điện hạ áp công cộng

1.1 Hộ tiêu thụ điện hạ thế

1.2 Mạng điện phân phối hạ thế

1.3 Kết lưới khách hàng

1.4 Chất lượng điện áp

Giá điện và đo lường

C2

C2

C10

C11

C15

C6

C1

© Schneider Electr ic - all r ights reser ved

C2

C – Kết nối mạng điện phân phối hạ thế công cộng

Nguồn điện hạ thế phổ biến có cấp điện áp 120 V (một pha ) và 240/415 V (3 pha, 4dây). Tải có giá trị đến 250kVA có thể được cấp nguồn từ điện hạ thế. Tuy nhiên, nhà cung cấp thường đề nghị cấp điện trung thế cho các tải có giá trị lớn khi mạng điện hạ thế không hoàn toàn phù hợp. Tiêu chuẩn quốc tế về điện áp cho lưới hạ thế 3 pha 4 dây điện áp 230/400V là IEC 60038

1. Mạng điện hạ thế công cộng

1.1 Hộ tiêu thụ điện hạ thế Ở châu Âu, chu kỳ chuyển đổi điện áp đến "230V/400V% 10 + / - 10%" đã được gia hạn 5 năm đến năm 2008.

Hộ tiêu thụ điện hạ thế định nghĩa là các hộ tiêu thụ được cung cấp từ hệ thống

điện hạ thế tại địa phương. Điện áp mạng điện hạ thế có thể là 120/208 V hoặc 240/415 V,có nghĩa là các giá trị biên của dải điện áp 3 pha thông thường, hoặc có một trong các giá trị trung gian trong hình C1. Tiêu chuẩn quốc tế IEC 60038 khuyến cáo về điện áp cho lưới hạ thế 3 pha 4 dây là điện áp 230/400V. Tải có giá trị đến 250kVA có thể được cấp nguồn từ điện hạ thế. Tuy nhiên, nhà cung cấp thường đề nghị cấp điện trung thế cho các tải có giá trị lớn khi điện áp hạ thế không hoàn toàn phù hợp.

Quốc gia

Tần số & Sai lệch Dân dụng (V)

(Hz & %)

Thương mại (V) Công nghiệp (V)

Afghanistan

Algeria

Angola

50 220 (k) 50 ± 1.5

50

380/220 (a)

220/127 (e)

220 (k)

380/220 (a)

220 (k)

380/220 (a)

380/220 (a)

220/127 (a)

380/220 (a)

380/220 (a)

10,000

5,500 6,600 380/220 (a) 380/220 (a)

Antigua and Barbuda 60

Argentina 50 ± 2

240 (k) 120 (k) 380/220 (a) 220 (k)

400/230 (a) 120/208 (a) 380/220 (a) 220 (k)

400/230 (a) 120/208 (a)

Armenia

Australia

50 ± 5

50 ± 0.1

380/220 (a) 220 (k) 415/240 (a) 240 (k)

380/220 (a) 220 (k) 415/240 (a) 440/250 (a) 440 (m)

380/220 (a)

22,000

11,000 6,600 415/240 440/250

Austria

Azerbaijan

50 ± 0.1

50 ± 0.1

230 (k)

208/120 (a)

240/120 (k)

380/230 (a) (b) 5,000 230 (k) 380/220 (a) 208/120 (a) 240/120 (k)

Bahrain

Bangladesh

Barbados

Belarus

Belgium

Bolivia

Botswana

Brazil

Brunei

Bulgaria

50 ± 0.1

50 ± 2

50 ± 6

50

50 ± 5

50 ± 0.5

50 ± 3

60

50 ± 2

50 ± 0.1

415/240 (a) 240 (k)

410/220 (a)

220 (k) 230/115 (j) 115 (k)

380/220 (a)

220 (k) 220/127 (a) 127 (k) 230 (k) 230 (a) 3N, 400

230 (k)

220 (k)

220 (k) 127 (k)

230

220

415/240 (a) 240 (k)

410/220 (a)

230/115 (j)

200/115 (a) 220/115 (a) 380/220 (a) 220 (k)

230 (k)

230 (a) 3N, 400

400/230 (a)

230 (k) 380/220 (a)

220/380 (a) 127/220 (a)

230

220/240

11,000 415/240 (a) 240 (k) 11,000 410/220 (a) 230/400 (g) 230/155 (j)

380/220 (a)

6,600 10,000 11,000 15,000 400/230 (a)

380/220 (a)

13,800 11,200 220/380 (a) 127/220 (a)

11,000 68,000

1,000 690 380

Hình. C1 : Điện áp lưới điện hạ thế địa phương và sơ đồ mạch (tiếp tục ở trang sau)


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

C - Kết nối mạng điện phân phối hạ thế công cộng 1. Mạng điện hạ áp công cộng

Quốc gia

Cambodia

Cameroon

Tần số & sai lệch Dân dụng (V) (Hz & %)

50 ± 1 220 (k) 50 ± 1 220/260 (k)


220/300 220/380

220/260 (k) 220/380 (a)

C3

Canada

Cape Verde Chad Chile China

Colombia

Congo

Croatia

Cyprus

Czech Republic

Denmark

Djibouti

Dominica Egypt

Estonia

Ethiopia

Falkland Islands

Fidji Islands

Finland

France

Gambia

Georgia

Germany

Ghana Gibraltar Greece

Granada

Hong Kong

Hungary

Iceland

60 ± 0.02

50 ± 1 50 ± 1

50 ± 0.5

60 ± 1

50

50

50 ± 0.1

50 ± 1

50 ± 1

50 50 50 ± 0.5

50 ± 1

50 ± 2.5

50 ± 3

50 ± 2

50 ± 0.1

50 ± 1

50

50 ± 0.5

50 ± 0.3

50 ± 5 50 ± 1 50

50

50 ± 2

50 ± 5

50 ± 0.1

120/240 (j)

220 220 (k) 220 (k) 220 (k)

120/240 (g)

120 (k) 220 (k)

400/230 (a)

230 (k) 240 (k)

230

400/230 (a)

230 (k) 380/220 (a) 220 (k)

380/220 (a) 220 (k) 220 (k)

230 (k)

415/240 (a) 240 (k) 230 (k)

400/230 (a)

230 (a)

220 (k)

380/220 (a) 220 (k) 400/230 (a) 230 (k)

220/240

415/240 (a) 220 (k) 230

230 (k)

220 (k)

220

230

347/600 (a) 480 (f) 240 (f) 120/240 (j) 120/208 (a)

220

220 (k) 380/220 (a)

380/220 (a) 220 (k) 120/240 (g) 120 (k) 240/120 (j) 120 (k) 400/230 (a) 230 (k) 415/240

500

230/400

400/230 (a)

400/230 (a) 400/230 (a)

380/220 (a) 220 (k)

380/220 (a) 220 (k) 380/231 (a)

415/230 (a)

415/240 (a) 240 (k) 400/230 (a)

400/230

690/400 590/100 220/380 380/220 (a) 220 (k) 400/230 (a) 230 (k)

220/240

415/240 (a) 6,000 380/220 (a)

400/230 (a)

380/220 (a) 220 (k) 220 230/400

7,200/12,500 347/600 (a) 120/208 600 (f) 480 (f) 240 (f) 380/400 380/220 (a) 380/220 (a)

380/220 (a) 220 (k) 13,200 120/240 (g) 380/220 (a)

400/230 (a)

11,000

415/240 400,000 220,000 110,000 35,000 22,000 10,000 6,000 3,000 400/230 (a) 400/230 (a)

400/230 (a) 66,000 33,000 20,000 11,000 6,600 380/220 (a) 380/220 (a)

15 000

380/231 (a) 415/230 (a) 11,000 415/240 (a) 690/400 (a) 400/230 (a) 20,000 10,000 230/400 380 380/220 (a)

20,000

10,000 6,000 690/400 400/230 415/240 (a) 415/240 (a) 22,000 20,000 15,000 6,600 400/230 (a) 11,000 386/220 (a) 220/380 230/400



© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

C - Kết nối mạng điện phân phối hạ thế công cộng

1. Mạng điện hạ áp công cộng

C4

Quốc gia

India


50 ± 1.5 440/250 (a) 230 (k)


440/250 (a) 11,000 230 (k) 400/230 (a)

440/250 (a) Indonesia

Iran

Iraq

Ireland

Israel

Italy

50 ± 2

50 ± 5

50

50 ± 2

50 ± 0.2

50 ± 0.4

220 (k)

220 (k)

220 (k)

230 (k)

400/230 (a) 230 (k)

400/230 (a)

230 (k)

380/220 (a)

380/220 (a)

380/220 (a)

400/230 (a)

400/230 (a) 230 (k)

400/230 (a)

150,000 20,000 380/220 (a) 20,000 11,000 400/231 (a) 380/220 (a) 11,000 6,600 3,000 380/220 (a) 20,000 10,000 400/230 (a) 22,000 12,600 6,300 400/230 (a) 20,000 15,000 10,000 400/230 (a)

Jamaica 50 ± 1 220/110 (g) (j) 220/110 (g) (j) 4,000 2,300 220/110 (g)

Japan (east)

Jordan

Kazakhstan

Kenya

Kirghizia

Korea (North)

Korea (South)

Kuwait Laos Lesotho Latvia

Lebanon

Libya

Lithuania

Luxembourg

Macedonia

Madagascar

+ 0.1 - 0.3

50

50

50

50

60 +0, -5

60

50 ± 3 50 ± 8

50 ± 0.4

50

50

50 ± 0.5

50 ± 0.5

50

50

200/100 (h)

380/220 (a) 400/230 (k) 380/220 (a) 220 (k) 220/127 (a) 127 (k) 240 (k)

380/220 (a) 220 (k) 220/127 (a) 127 (k) 220 (k)

100 (k)

240 (k) 380/220 (a) 220 (k) 380/220 (a) 220 (k) 220 (k) 230 (k) 127 (k)

380/220 (a)

220 (k) 380/220 (a)

380/220 (a) 220 (k)

220/110 (k)

200/100 (h) (up to 50 kW)

380/220 (a)

380/220 (a) 220 (k)

415/240 (a)

380/220 (a) 220 (k)

220/380 (a)

100/200 (j)

415/240 (a) 380/220 (a) 380/220 (a) 380/220 (a) 220 (k) 380/220 (a) 400/230 (a) 220/127 (a) 230 (k) 127 (k) 380/220 (a) 220 (k) 380/220 (a)

380/220 (a) 220 (k)

380/220 (a)

140,000 60,000 20,000 6,000 200/100 (h) 400 (a)

380/220 (a)

415/240 (a)

380/220 (a)

13,600 6,800

415/240 (a) 380/220 (a) 380/220 (a) 380/220 (a)

380/220 (a)

400/230 (a) 220/127 (a)

380/220 (a)

20,000

15,000 5,000 10,000 6,600 380/220 (a) 35,000 5,000 380/220



© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed



Quốc gia

Malaysia


50 ± 1 240 (k) 415 (a)

Thương mại (V) Công nghiệp(V)

415/240 (a) 415/240 (a)

C5

Malawi

Mali

Malta

Martinique

Mauritania

Mexico

Moldavia

Morocco

Mozambique

Nepal

Netherlands

50 ± 2.5

50

50 ± 2

50

50 ± 1

60 ± 0.2

50

50 ± 5

50

50 ± 1

50 ± 0.4

230 (k)

220 (k)

127 (k)

240 (k)

127 (k)

230 (k)

127/220 (a) 220 (k) 120 (l)

380/220 (a)

220 (k) 220/127 (a) 127 (k) 380/220 (a)

220/110 (a)

380/220 (a)

220 (k)

230/400 (a)

230 (k)

400 (a) 230 (k) 380/220 (a) 220/127 (a) 220 (k) 127 (k) 415/240 (a) 220/127 (a) 127 (k) 400/230 (a) 127/220 (a) 220 (k) 120 (l)

380/220 (a)

220 (k)

380/220 (a)

380/220 (a)

440/220 (a)

220 (k) 230/400 (a)

400 (a)

380/220 (a)

220/127 (a)

415/240 (a)

220/127 (a)

400/230 (a)

13,800 13,200 277/480 (a) 127/220 (b) 380/220 (a)

225,000

150,000 60,000 22,000 20,000 6,000 10,000 11,000 440/220 (a) 25,000 20,000 12,000 10,000 230/400

New Zealand 50 ± 1.5 400/230 (e) (a) 400/230 (e) (a) 11,000 230 (k) 230 (k) 400/230 (a) 460/230 (e)

Niger

Nigeria

Norway

Oman

Pakistan

Papua New Guinea

Paraguay

50 ± 1

50 ± 1

50 ± 2

50

50

50 ± 2

50 ± 0.5

230 (k)

230 (k)

220 (k)

230/400

240 (k)

230 (k)

240 (k)

220 (k)

380/220 (a)

400/230 (a)

380/220 (a)

230/400

415/240 (a)

240 (k) 400/230 (a) 230 (k) 415/240 (a) 240 (k)

380/220 (a)

220 (k)

15,000 380/220 (a) 15,000 11,000 400/230 (a) 380/220 (a) 230/400 690 415/240 (a)

400/230 (a)

22,000

11,000 415/240 (a) 22,000 380/220 (a)

Philippines (Rep of the) 60 ± 0.16 110/220 (j) 13,800 4,160 2,400 110/220 (h)

13,800 4,160 2,400 440 (b) 110/220 (h)

Poland

Portugal

Qatar

50 ± 0.1

50 ± 1

50 ± 0.1

230 (k)

380/220 (a)

220 (k)

415/240 (k)

400/230 (a)

15,000

5,000 380/220 (a) 220 (k) 415/240 (a)

1,000 690/400 400/230 (a) 15,000 5,000 380/220 (a)

11,000

415/240 (a)



© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed



C6

Quốc gia

Romania


50 ± 0.5 220 (k) 220/380 (a)


220/380 (a) 20,000

10,000 6,000 220/380 (a)

Russia

Rwanda

Saint Lucia

Samoa

San Marino

Saudi Arabia

50 ± 0.2

50 ± 1

50 ± 3

50 ± 1

60

380/220 (a) 220 (k) 220 (k)

240 (k)

400/230

230/220

220/127 (a)

380/220 (a) 220 (k) 380/220 (a)

415/240 (a)

380

220/127 (a)

380/220 (a)

380/220 (a)

15,000

6,600 380/220 (a) 11,000 415/240 (a)

15,000 380 11,000 7,200 380/220 (a)

The Solomon Islands 50 ± 2 240 415/240 415/240 Senegal 50 ± 5 220 (a)

127 (k) 380/220 (a) 220/127 (k)

90,000 30,000 6,600

Serbia and Montenegro 50 380/220 (a) 220 (k)

380/220 (a) 220 (k)

10,000 6,600 380/220 (a)

Seychelles

Sierra Leone

Singapore

Slovakia

Slovenia

Somalia

South Africa

50 ± 1

50 ± 5

50

50 ± 0.5

50 ± 0.1

50

50 ± 2.5

400/230 (a)

230 (k)

400/230 (a)

230 (k)

230

220 (k)

230 (k)

220 (k) 110 (k) 433/250 (a) 400/230 (a) 380/220 (a) 220 (k)

400/230 (a)

400/230 (a)

230 (k) 400/230 (a)

230

380/220 (a)

440/220 (j)

220/110 (j) 230 (k) 11,000 6,600 3,300 433/250 (a) 400/230 (a) 380/220 (a)

11,000 400/230 (a) 11,000 400 22,000 6,600 400/230 (a) 230/400 10,000 6,600 380/220 (a) 440/220 (g) 220/110 (g)

11,000

6,600 3,300 500 (b) 380/220 (a)

Spain 50 ± 3 380/220 (a) (e) 380/220 (a) 15,000

Sri Lanka

50 ± 2

220 (k) 220/127 (a) 127 (k) 230 (k)

220/127 (a) (e) 11,000 380/220 (a)

400/230 (a) 11,000

230 (k) 400/230 (a) Sudan

Swaziland

Sweden

Switzerland

Syria

Tadzhikistan

50

50 ± 2.5

50 ± 0.5

50 ± 2

50

50

240 (k)

230 (k)

400/230 (a)

230 (k) 400/230 (a)

220 (k) 115 (k)

380/220 (a)

220 (k) 220/127 (a) 127 (k)

415/240 (a) 240 (k) 400/230 (a) 230 (k) 400/230 (a) 230 (k) 400/230 (a)

380/220 (a) 220 (k) 200/115 (a) 380/220 (a) 220 (k)

415/240 (a)

11,000

400/230 (a) 6,000 400/230 (a) 20,000 10,000 3,000 1,000 690/500 380/220 (a)

380/220 (a)



© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed



Quốc gia

Tanzania


50 400/230 (a)


400/230 (a) 11,000

400/230 (a)

C7

Thailand

Togo

Tunisia

Turkmenistan

Turkey

Uganda

Ukraine

50

50

50 ± 2

50

50 ± 1

+ 0.1

+ 0.2 / - 1.5

220 (k)

220 (k)

380/220 (a)

220 (k)

380/220 (a)

220 (k) 220/127 (a) 127 (k) 380/220 (a)

240 (k)

380/220 (a)

220 (k)

380/220 (a) 220 (k) 380/220 (a)

380/220 (a)

220 (k)

380/220 (a)

220 (k)

380/220 (a)

415/240 (a)

380/220 (a)

220 (k)

380/220 (a)

20,000

5,500 380/220 (a) 30,000 15,000 10,000 380/220 (a) 380/220 (a)

15,000 6,300 380/220 (a) 11,000 415/240 (a) 380/220 (a) 220 (k)

United Arab Emirates 50 ± 1 220 (k) 415/240 (a) 380/220 (a) 220 (k)

6,600 415/210 (a) 380/220 (a)

United Kingdom (except Northern Ireland)

United Kingdom

(Including Northern Ireland) United States of America Charlotte (North Carolina)

United States of America Detroit (Michigan)

United States of America Los Angeles (California)

United States of America Miami (Florida)

United States of

America New York (New York)

United States of

America Pittsburg (Pennsylvania)

50 ± 1

50 ± 0.4

60 ± 0.06

60 ± 0.2

60 ± 0.2

60 ± 0.3

60

60 ± 0.03

230 (k)

230 (k) 220 (k)

120/240 (j)

120/208 (a)

120/240 (j) 120/208 (a)

120/240 (j)

120/240 (j)

120/208 (a)

120/240 (j) 120/208 (a)

120/240 (j)

400/230 (a)

400/230 (a) 380/220 (a)

265/460 (a)

120/240 (j) 120/208 (a)

480 (f) 120/240 (h) 120/208 (a)

4,800 120/240 (g)

120/240 (j)

120/240 (h) 120/208 (a)

120/240 (j)

120/208 (a) 240 (f)

265/460 (a)

120/240 (j) 120/208 (a) 460 (f) 230 (f)

22,000 11,000 6,600 3,300 400/230 (a) 400/230 (a) 380/220 (a)

14,400

7,200 2,400 575 (f) 460 (f) 240 (f) 265/460 (a) 120/240 (j) 120/208 (a) 13,200 4,800 4,160 480 (f) 120/240 (h) 120/208 (a) 4,800 120/240 (g)

13,200

2,400 480/277 (a) 120/240 (h) 12,470 4,160 277/480 (a) 480 (f) 13,200 11,500 2,400 265/460 (a) 120/208 (a) 460 (f) 230 (f)

Hình. C1 : Điện áp lưới điện hạ thế địa phương và sơ đồ mạch (kết thúc ở trang sau)


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed



C8

Quốc gia

United States of

America Portland (Oregon)


60 120/240 (j)


227/480 (a) 19,900

120/240 (j) 12,000 120/208 (a) 7,200 480 (f) 2,400 240 (f) 277/480 (a)

120/208 (a) 480 (f) 240 (f)

United States of America San Francisco (California)

United States of

America Toledo (Ohio)

Uruguay

Vietnam

Yemen

Zambia

Zimbabwe

Sơ đồ

60 ± 0.08

60 ± 0.08

50 ± 1

50 ± 0.1

50

50 ± 2.5

50

120/240 (j)

120/240 (j) 120/208 (a)

220 (b) (k)

220 (k)

250 (k)

220 (k) 225 (k)

277/480 (a) 120/240 (j)

277/480 (c) 120/240(h) 120/208 (j)

220 (b) (k)

380/220 (a)

440/250 (a)

380/220 (a) 390/225 (a)

20,800 12,000 4,160 277/480 (a) 120/240 (g) 12,470 7,200 4,800 4,160 480 (f) 277/480 (a) 120/208 (a) 15,000 6,000 220 (b) 35,000 15,000 10,000 6,000 440/250 (a)

380 (a) 11,000 390/225 (a)

(a) 3 pha đấu sao; 4 dây: Trung tính nối đất

(b) 3 pha đáu sao: 3 dây

(c) 3 pha đấu sao 3 dây:

Trung tính nối đât

(d) 3 pha đấu sao; (e) 2 pha đấu sao; 4 dây: 3 dây trung tính nối đất Trung tính không nối đất

(f) 3 pha đấu tam giác: 3 dây

(g) 3 pha đấu tam giác ; 4 dây: Nối đất điểm giữa một pha

(h) 3 pha tam giác hở 4 dây: Nối đất điểm giữa một pha

V Vk

(i) 3 pha tam giác hở: Nối đất điểm chung 2 pha

(j) Một pha;

3 dây: Nối đất điểm giữa

(k) Một pha; 2 dây: Nối đất tại đầu một pha

(l) Một pha;

2 dây, không nối đất

(m) Một dây: Trở về qua đất

(n) DC một chiều: 3 dây: Không nối đất

Hình. C1 : Điện áp lưới điện hạ thế địa phương và sơ đồ mạch (kết thúc)


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


(1) Hình C2 hiện thị các giá trị dựa trên dòng điện lớn nhất 60A

cho ba hệ thống đầu tiên do ở cấp điện áp thấp này độ sụt áp cho phép nhỏ hơn so với sụt áp giới hạn được quy định. Nhóm thứ hai (tùy ý) dựa trên dòng điện cho phép lớn nhất là 120A.


Hộ tiêu thụ dân dụng và thương mại Chức năng của dây phân phối hạ áp “chính” (bằng cáp ngầm hoặc đường dây trên không)

là cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ dọc theo lộ trình của mình.

Yêu cầu về dòng điện định mức của dây được ước tính từ số lượng hộ tiêu thụ và công suất

trung bình của từng hộ tiêu thụ

Hai thông số giới hạn cho đường dây là: Dòng điện lớn nhất mà dây có thể tải được trong thời gian dài vô hạn, và Chiều dài lớn nhất của dây dẫn, để khi mang tải lớn nhất, độ sụt áp không vượt giá trị cho phép quy định Các ràng buộc trên cho thấy giá trị của tải kết nối vào dây phân phối hạ áp chính phải có giới hạn. Với dải điện áp hạ thế được đề cập trong mục (1.1) thì: với điện áp120 V cho một pha tới 240/415V cho ba pha, tải định mức lớn nhất nối vào dây phân phối hạ thế(1) có thể là (Hình C2)

Hệ thống Dòng cho phép nhất kVA

cho mồi khách hàng kết nối 120 V 1-phase 2-dây 60 A 7.2 120/240 V 1-phase 3-dây 60 A 14.4

120/208 V 3-phase 4-dây 60 A 22 220/380 V 3-phase 4-dây 120 A 80 230/400 V 3-phase 4-dây 120 A 83 240/415 V 3-phase 4-dây 120 A 86

Hình. C2 : Tải định mức lớn nhất có thể được3kết nối với dây phân phối hạ thế

Trong thực tế, không có các giá trị “chuẩn cứng nhắc”, các giá trị này có thể thay đổi tùy theo

công ty điện

Các yếu tố cần được xem xét:

1. Kích thước của lưới phân phối hiện hữu mà một tải mới được nối vào.

2. Tổng tải đã được nối vào lưới phân phối

3. Vị trí của tải mới trong luới phân phối, ví dụ nằm gần trạm hay ở cuối của lưới… Nói tóm lại, cần phải khảo sát cho mỗi trường hợp riêng biệt Các mức tải được liệt kê ở trên phù hợp với hộ tiêu thụ dân dụng bình thường và cũng có thể áp dụng cho nhiều tòa nhà hành chính và thương mại.

Các xí nghiệp có công suất vừa và nhỏ (sử dụng dây hạ thế riêng biệt trực tiếp từ trạm biến thế trung/hạ công cộng)

Các xí nghiệp có công suất vừa và nhỏ có thể được cấp điện hạ thế. Khi tải vượt giá trị cho phép

của đường dây phân phối, có thể sử dụng cáp riêng từ tủ phân phối hạ thế (cầu chì hoặc máy

cắt) của trạm nguồn công cộng.

Nói chung, ngưỡng trên của tải được xác định bởi khả năng mang tải của máy biến áp trong

trạm. Tuy nhiên trong thực tế: Tải lớn (lớn hơn 300 kVA) yêu cầu cáp lớn tương ứng. Do vậy, ngoại trừ khi tâm phụ tải nằm gần trạm, phương pháp này không lợi về mặt kinh tế Nhiều nhà cung cấp đề xuất sử dụng điện áp trung thế cấp cho các tải lớn hơn 200kVA (giá trị này có thể thay đổi phụ thuộc vào nhà cung cấp)

Vì vậy, đường dây hạ áp chuyên dụng thường sử dụng cho tải có giá trị từ 80 kVA đến 250 kVA.

(cho cấp điện áp từ 220/380 V đến 240/415 V)

Các hộ tiêu thụ điện hạ thế thông thường bao gồm: Khu dân cư, nhà ở Các cửa hàng và các tòa nhà thương mại Các nhà máy nhỏ, nhà xưởng và trạm xăng Nhà hàng Nông trại, vv

C9


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


Trong các thành phố và thị xã lớn, các đường dây cáp tạo thành mạng lưới phân phối nhờ các hộp nối. Một số kết nối có thể được tháo bỏ sao cho mỗi dây phân phối xuất phát từ trạmsẽ hình thành hệ thống hình tia dạng mở, như trong hình C3


1.2 Lưới phân phối hạ thế Ở châu Âu, cấp điện áp chuẩn lưới phân phối 3 pha 4 dây là 230/400V. Nhiều quốc gia đang chuyển đổi điện áp định mức lưới hạ áp 230/400 theo tiêu chuẩn IEC (IEC 60038). Các thành phố và thị xã kích cỡ trung bình và lớn thường sử dụng cáp ngầm cho hệ thống phân phối. Các trạm biến áp trung/ hạ thường đặt cách nhau là 500-600m và thường được trang bị :

Tủ đóng cắt trung thế 3 hoặc 4 đường dây và thường chứa máy cắt tải lộ vào và ra tạo mạch vòng, một hoặc hai máy cắt trung thế hoặc tổ hợp cầu chì/ máy cắt tải cho mạch máy biến thế.

Một hoặc hai máy biến áp trung/hạ 1000kVA. Một hoặc hai tủ phân phối hạ thế chứa cầu chì 3 pha 4 dây và có 6 hoặc 8 đường dây ra, hoặc

tủ CB dạng đúc, để điều khiển và bảo vệ cáp phân phối 4 lõi – thường gọi là dây “phân phối”. Đầu ra của biến thế được nối với thanh góp hạ thế bằng máy cắt phụ tải hoặc đơn giản bằng dao cách ly Ở những vùng mật độ tải lớn, kích cỡ của dây phân phối hạ thế được chuẩn hóa để hình thành mạng điện. Thông thường, một cáp đặt dọc theo mỗi vỉa hè và hộp nối 4 đầu đặt ở góc phố, nơi có hai cáp giao nhau. Khuynh hướng mới đây là dùng các cabin có mái che đặt trên mặt đất, cạnh tường hoặc treo trên tường Các liên kết được đặt sao cho các dây phân phối tạo nên các mạch hình tia dạng mở (hình C3).Khi hộp nối liên kết dây phân phối từ trạm này với một trạm khác thì các liên kết dây pha sẽ được tháo bỏ hoặc thay thế bằng các cầu chì, còn liên kết dây trung tính sẽ được giữ nguyên

Hộp nối

4 dây

Trạm

Trung/hạ

Cáp

Liên kết có thể

bị tháo bỏ

Hình. C3 : Một trong các cách b

ố

trí lưới phân ph

ố

i hạ th

ế

theo ki

ể

u hình tia có tháo bỏ liên k

ế

t


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

l l r i

ghts

res

er v

ed


Trong những vùng đô thị có mật độ tải thấp, hệ thống lưới hạ thế kiểu hình tia là kinh tế hơn được sử dụng rộng rãi hơn, trong đó càng cách xa trạm thì tiết diện dây càng bé

Phương pháp cải tiến sử dụng dây bọc xoắn kép treo trên không hiện là tiêu chuẩn thực hành ở nhiều nước.

Ở châu Âu, mỗi trạm biến áp công cộng có khả năng cung cấp cho khu vực với bán kính 300m. Ở Bắc và trung Mỹ hệ thống phân phối bao gồm lưới trung thế, từ đó các máy biến áp trung/hạ cung cấp cho một hay nhiều khách hàng, bằng đường cáp trực tiếp từ máy biến áp

Trước đây, các thiết bị kết nối và đo lường được lắp đặt bên trong tòa nhà. Theo xu hướng mới, những thiết bị này được lắp đặt ngoài nhà và trong các Cabines chịu đựng được thời tiết


Cách bố trí trên làm cho hệ thống rất linh hoạt, trong đó trạm biến áp có thể dừng hoạt động, khi đó vùng được nó cung cấp sẽ nhận nguồn từ các trạm lân cận thông qua các hộp nối. Hơn thế nữa, khoảng ngắn của đường dây (giữa hai hộp nối) có thể được cô lập để các ly sự cố hoặc sửa chữa. Khi mật độ tải lớn đòi hỏi các trạm phải nằm gần nhau hơn, khi đó có thể cần thiết sử dụng máy biến áp công suất 1,500 kVA. Dạng khác của lưới phân phối hạ áp thành phố, dựa trên các cột phân phối tự do đặt ở những điểm “chiến lược” của mạng, được dùng rộng rãi ở những vùng tải có mật độ thấp. Sơ đồ này khai thác nguyên lý mạng hình tia, trong đó kích cỡ của dây cáp giảm dần khi số khách hàng ở phía sau giảm theo khoảng cách rời xa trạm Trong sơ đồ này, một số lộ lớn của hệ hạ thế hình tia từ tủ phân phối trong trạm sẽ cấp nguồn cho thanh góp của cột phân phối, từ đây các dây phân phối nhỏ hơn sẽ cấp điện cho các khách hàng nằm quanh cột phân phối này. Trong nhiều năm, lưới phân phối trong thị xã, thị trấn, làng mạc và vùng nông thôn thường sử dụng dây đồng trần treo trên các cột gỗ, cột bê tông hoặc cột thép. Các biến thế phân phối đặt trên đất hoặc treo trên cột. Trong những năm gần đây, dây hạ thế kép bọc cách điện (2 hoặc 4 lõi) (dây duplex) được phát triển và sử dụng rộng rãi cho lưới trên không và được coi là an toàn hơn dây đồng trần. Đặc biệt ứng dụng này rất tiện lợi khi các dây cặp dọc theo tường nơi người ta khó nhận biết chúng. Hiện nay, cách tương tự cũng được áp dụng cho cấp điện áp cao hơn, trong dó dây cáp dạng “bó”, bọc cách điện được lắp đặt cho lưới trung thế trên không cấp điện áp 24kV. Khi có nhiều trạm cung cấp điện cho một xã (làng), cần bố trí kết lưới hạ thế trên các cột sao cho các dây hạ thế từ các trạm khác nhau sẽ được nối với nhau và tương thích về pha. Khác với các nước châu Âu, ở Bắc và Trung Mỹ không tồn tại mạng hạ thế và việc dùng lưới ba pha cấp điện cho tòa nhà dân dụng là rất hiếm. Phân phối điện áp trung thế được thực hiện theo cách cũng rất khác với tiêu chuẩn Âu châu. Lưới trung thế thực tế là hệ 3 pha 4 dây, từ đó lưới phân phối một pha (dây pha và dây trung tính) sẽ cấp điện cho các máy biến áp một pha, cuộn thứ của các máy biến áp này có điểm giữa để tạo điện áp 120/240V cho 1 pha–3 dây. Dây giữa là dây trung tính hạ thế cùng với dây trung tính của lưới trung thế sẽ được tiếp đất kiên cố và nhiều lần dọc theo chiều dài của chúng. Thông thường, mỗi máy biến áp phân phối cung cấp điện cho một hoặc vài tòa nhà trực tiếp từ trạm bằng các dây cáp hình tia hoặc đường dây trên không. Có rất nhiều hệ hệ thống tồn tại ở các quốc gia này, tuy nhiên dưới đây sẽ chỉ mô tả hệ thống phổ biến nhất

Hình C4 (trang tiếp theo) cho thấy các tính năng chính của hai hệ thống

1.3 Kết lưới khách hàng Trước đây, các cáp ngầm hoặc dây bọc men theo tường từ các dây trên không thường kết thúc ở bên trong địa phận khách hàng, ở đó các hộp đầu cáp bọc kín, cầu chì (khách hàng không thể tiếp cận được) và các công tơ đo đếm được lắp đặt. Theo khuynh hướng mới (xa nhất có thể) lắp đặt các bộ phận nói trên trong nhà chịu đựng được thời tiết ở ngoài tòa nhà. Ranh giới ngành điện/ khách hàng thường là ở đầu ra của công tơ, hoặc đôi khi ở đầu ra của CB tổng của lưới (phụ thuộc vào thực tế), kết lưới được thực hiện bởi nhân viên ngành điện sau khi kiểm tra và thử nghiệm lắp đặt đạt yêu cầu. Kiểu bố trí lưới điển hình được thể hiện trên hình C 5(trang tiếp theo).

C11


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

C12


13.8 kV / 2.4-4.16 kV

N


Cho điện áp thứ cấp > 72.5 kV

(Xem lưu ý) cuộn sơ cấp có thể: - Đấu tam giác - Đấu sao nốI đất - Đấu zigzag nốI đất

1 2 3 Từng máy biến áp trung/hạ hiển thị tương tự

2.4 kV / 120-240 V Máy biến áp phân

phối 1 pha 3 dây

2

3

N

Phụ thuộc vào từng quốc gia

Cuộn tam giác thứ ba

được sử dụng nếu cuộn sơ cấp không phải là tam giác (không phải lúc nào cũng vậy)

Máy biến áp 1 pha trung thế/ 230V cho khách hàng tách biệt (nông thôn)

1

2

1 2

3 N

N

N

N

1

N

2

N

HV(1)

MV (2)

Ph N

Điện trở được thay thế bởi cuộn dây Petersen trong lưới trên không ở một số quốc gia

Máy biến áp phân phối 3 pha Trung thế / 230/400 V 4 dây

N 1 2 3

Dây 3 pha trung thế chính

và trung tính

(1) Ví dụ là 132 kV

(2) Ví dụ là 11 kV

Mạng phân phối hạ thế

Lưu ý: Ở một số nước châu Âu, khi điện áp sơ cấp lớn hơn 72.5 kV tại các trạm phân phối trung gian, thực tế phổ biến việc sử dụng sao nối đất

cho cuộn sơ cấp và tam giác cho cuộn thứ cấp. Điểm trung tính phía thứ cấp được tạo ra nhờ cuộn kháng dạng zigzag, còn điểm

đấu sao được nối đất qua điện trở.

Thông thường, cuộn kháng nối đất có cuộn dây thứ cấp để tạo nguồn hạ thể 3 pha cho trạm. Khi đó nó được gọi là “máy biến áp nối đất”

Hình. C4 : Các hệ thống theo chuẩn Mỹ và châu Âu được sử dụng rộng rãi

CB

M

F

A

Hình. C5 :Bố trí điển hình hệ thống nối đất TT


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


Hộ tiêu thụ hạ thế được cung cấp qua hệ thống nối đất TN hoặc TT, như được trình bày trong chương F và G CB tổng trong sơ đồ TT cần phải được trang bị thiết bị bảo vệ chống dòng rò. Trong sơ đồ TN, để bảo vệ quá tải có thể sử dụng CB hoặc cầu chì.


Lắp đặt MCCB – máy cắt dạng đúc kêt hợp thiết bị bảo vệ dòng điện rò là bắt buộc tại điểm đầu

của bất kỳ lưới hạ thế nào có hệ thống nối đất TT. Nguyên nhân và mức dòng rò tác động sẽ được trình bày ở mục 3 chương G.

Một nguyên nhân nữa cho việc lắp đặt MCCB là khách hàng không thể vượt quá tải đã đăng ký, do thiết bị tác động quá tải được niêm kín bởi nhà cung cấp sẽ cắt nguồn cung cấp khi tải vượt quá giá trị đăng ký. Việc đóng ngắt MCCB do khách hàng tự do thực hiện, như vậy nếu MCCB

bất chợt tác động do quá tải hay sự cố, nguồn cung cấp sẽ được phục hồi nhanh chóng sau khi sự cố được khắc phục. Để thuận tiện cho cả cho người đọc công tơ lẫn khách hàng, công tơ ở ngoài nhà nên đặt, hoặc

Tại các cột đứng tự do như trong hình C6 và C 7

Bên trong tòa nhà, song đầu cáp và cầu chì do ngành điện quản lý được treo trong cabin chịu đựng thời tiết từ đường đi công cộng như trong hình C8 (trang tiếp theo)

Với các biến thế thuộc khách hàng, các thiết bị trong cabine thể hiện trong hình C5 được lắp đặt trong cabine chịu đựng thời tiết treo trên một khung kim loại ở vườn trước, hoặc treo trong tường bao để nhân viên ngành điện dễ dàng tiếp cận từ vỉa

hè. Hình C 9(trang tiếp) chỉ cách bố trí chung trong đó cầu chì có thể tạo cách ly

M

F CB

A

Trong kiểu cài đặt này CB tổng cần đặt xa với nơi sử dụng, ví dụ nhà máy, trạm bơm…

Hình. C6 : Lưới điện điển hình cho nông thôn

CB

M

F

A

CB tổng lắp đặt trong nhà của khách hàng, trong trường hợp này CB tác động nếu tải vượt số KVA đã

đăng ký.

Hình. C7 :Lưới điện cho vùng bán đô thị (khu vực thương mại…) etc.)

C13


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

C14



M

CB

F

A

Các đầu cáp bố trí trong tủ tường nằm ngang có chứa cầu chì cách ly, cho phép tiếp cận từ đường

công cộng. Phương pháp phù hợp về thẩm mỹ, khi có thể mang lại tiện lợi khách hàng trong việc thực

hiện một đo lường và ngắt nguồn.

Hình. C8: Lưới điện trung tâm thành phố

Ranh giớI ngành điện/khách hàng

Cáp

Liên kết cách ly

bằng cầu chì

Cabin đo lường

Meter

CB tổng

Hình. C9 : Bố trí lưới hạ thế cho hộ tiêu thụ dân dụng

Trong lĩnh vực đo lường điện tử, kỹ thuật đã phát triển làm cho việc sử dụng trở lên hấp dẫn bởi các tiện ích đo điện và cho mục đích thanh toán. Việc tự do hóa của thị trường điện lực làm tăng nhu cầu về dữ liệu thu thập từ các công tơ điện. Ví dụ đo điện tử cũng có thể giúp hiểu đặc tính tiêu dùng của khách hàng. Cũng bằng cách này, nó sẽ hữu ích trong ứng dụng đường truyền năng lượng cũng như trong tần số vô tuyến. Trong lĩnh vực này, hệ thống thanh toán trước ngày càng được sử dụng nhiều và hợp lý về mặt kinh tế. Chúng được dựa trên thực tế là cho phép người tiêu dùng thực hiện thanh toán của họ tại các trạm tự động, tạo ra các thẻ để chuyển các thông tin liên quan đến khoản thanh toán này sang thiết bị đo lường. Vấn đề chínhở đây là tính an ninh và khả năng liên kết hoạt động . Hiện nay, các vấn đề này có vẻ như đã được giải quyết thành công.Thực tế, sức hấp dẫn của các hệ thống này là nó không chỉ thay thế thiết bị đo lường mà còn là hệ thống thanh toán, đọc công tơ và quản lý doanh thu.

Schneider Electric - Electrical installation guide 2009 ©

Sch

neid

er E

lect

r ic -

all

r igh

ts r

eser

ved


Mức điện áp phù hợp tại đầu vào hộ tiêu thụ là điều kiện cần thiết cho hoạt hiệu quả của thiết bị. Giá trị thực tế của dòng điện và sụt áp trong hệ thống hạ áp tiêu biểu cho thấy tầm quan trọng của việc duy trì hệ số công suất cao như là một biện pháp giảm sụt áp.

(1) Máy biến áp 230/400 V theo tiêu chuẩn IEC có điện áp đầu ra

khi không tải là 420 V, bằng 105% điện áp định mức.


1.4 Chất lượng điện áp Chất lượng điện áp của lưới hạ thế theo nghĩa rộng nhất của nó thể hiện:

Tuân thủ các giới hạn quy định của biên độ và tần số. Mức dao động nằm trong giới hạn nói trên. Tính liên tục cung cấp điện, ngoại trừ việc cắt điện cho sửa chữa định kỳ hoặc khi có

sự cố hệ thống hoặc trường hợp khẩn cấp khác. Đảm bảo duy trì tính sin.

Trong phần này chỉ thảo luận về việc duy trì biên độ điện áp

Trong hầu hết các quốc qua, ngành điện có bổn phận duy trì điện áp cho khách hàng ở mức ±5% (hoặc trong một số trường hợp ±6% hoặc lớn hơn như ở bảng C1) trị định mức . Tiêu chuẩn IEC và của hầu hết quốc gia khuyến cáo rằng các thiết bị hạ thế được thiết kế

và thử nghiệm để thực hiện tốt trong phạm vi ± 10% điện áp định mức. Đây là giá trị ngưỡng theo các điều kiện tồi tệ nhất (ví dụ, trừ 5% ở vị trí kết nối vào lưới) và 5% sụt áp cho phép trong dây dẫn .

Sụt áp trong lưới phân phối điển hình xảy ra như sau: điện áp tại đầu trung thế của máy biến áp trung/hạ thường ở mức ± 2% nhờ bộ điều áp dưới tải của máy biến áp tại trạm phân phối trung gian lấy điện từ lưới phân phối phụ có cấp điện áp cao hơn.

Nếu máy biến trung /hạ đặt gần trạm phân phối trung gian, thì ± 2% dải điều áp này có thể cho cấp điện áp lớn hơn giá trị điện áp trung thế định mức . Ví dụ: điện áp có thể là 20,5kV ±2% trên hệ 20kV. Khi ấy, máy biến áp phân phối trung/hạ cần có đầu phân áp không tải ở vị trí +2,5%.

Ngược lại, nếu máy biến áp ở xa trạm phân phối, điện áp sẽ là 19,5kV ± 2% và đầu phân áp không tải cần chọn là vị trí –5%. Có nhiều mức điện áp khác nhau trong hệ thống là điều bình thường, và phụ thuộc vào luồng

công suất của hệ thống. Hơn thế nữa, sự khác biệt điện áp này là nguyên nhân cho sử dụng từ “ định mức” khi nói đến điện áp của hệ thống.

Ứng dụng

Với máy biến áp trung/hạ lựa chọn đúng bộ điều áp không tải, điện áp đầu ra máy biến áp khi

không tải có thể chỉnh trong dải ±2% điện áp không tải. Khi biến thế đầy tải, để bảo đảm điện áp ở mức cần thiết thì điện áp đầu ra khi không tải càng lớn càng tốt nhưng không vượt quá giới hạn trên là +5% (trong ví dụ này). Thực tế hiện nay cho thấy,

tỷ số biến áp thường cho điện áp đầu ra khoảng 104% khi không tải (1), khi điện áp phía trung thế là định mức hoặc được hiệu chỉnh bằng các đầu phân áp, như đã trình bày ở trên. Kết quả, trong trường hợp này, dải điện áp từ 102% đến 106%.

Máy biến áp phân phối tiêu biểu thường có điện áp kháng ngắn mạch 5%. Nếu giả sử thành phần do điện trở chiếm 1/10 giá trị trên thì sụt áp trong máy biến áp khi đầy tải và cosϕ=0,8 (trễ pha) là

V% sụt áp = R% cos ϕ + X% sin ϕ

= 0.5 x 0.8 + 5 x 0.6

= 0.4 + 3 = 3.4%

Dải biến thiên điện áp ở đầu ra biến thế mang đầy tải sẽ là

(102 - 3.4) = 98.6% to (106 - 3.4) = 102.6%.

Sụt áp lớn nhất cho phép trên trục dây phân phối hạ thế do vậy sẽ là 98.6 - 95 = 3.6%.

Điều này có nghĩa là, trong thực tế cáp đồng 240mm2 (3 pha 4 dây) ở điện áp 230/400V có thể cung cấp tải 292kVA phân bố đều với hệ số công suất là 0,8 cho khoảng cách là 306m. Như vậy

thì cũng với giá trị tải đó cho một hộ tiêu thụ tập trung có thể truyền tải trên khoảng cách 153m từ máy biến áp sẽ cho ra cùng độ sụt áp. Một điều lưu ý là khả năng tải của cáp dựa vào các tính toán theo IEC 60287 (1982) là 290kVA,

và do vậy sụt áp lớn nhất 3,6% không vượt quá giới hạn. Có nghĩa là cáp có thể mang đầy tải trên các khoảng cách yêu cầu trong lưới phân phối hạ thế Ngoài ra, hệ số công suất 0,8 trễ pha là đặc trưng cho các tải công nghiệp. Ở những vùng có tải

hỗn hợp, bán công nghiệp thì giá trị 0,85 là phổ biến hơn. Giá trị 0,9 thường dùng tính toán cho các vùng dân cư. Do vậy sụt áp được nêu ở trên có thể được xem như trường hợp xấu nhất.

C15



© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

C16


(1) Ripple control là hệ thống tín hiệu với tần số âm thanh (175Hz),

được truyền vào dây hạ thế ở trạm cần thiết. Tín hiệu có thể

dưới dạng xung mã hóa và các rơ le được điều chỉnh với tần số

tín hiệu, sau khi nhận dạng mã, rơle sẽ tác động theo chức năng

yêu cầu. Bằng cách này có thể cho ra 960 tín hiệu điều khiển

.

2 Giá điện và đo lường

Tài liệu hướng dẫn này không cố gắng phân tích các biểu giá điện cụ thể, do trên thế giới

có rất nhiều hệ thống giá điện khác nhau. Một số loại giá rất phức tạp nhưng có cùng các yếu tố cơ bản và khuyến khích khách hàng quản lý tiêu thụ điện sao cho làm giảm chi phí phát, truyền tải và phân phối điện

năng

Có hai giải pháp chính để giảm chi phí cung cấp điện cho khách hàng là

Giảm tổn thất khi phát, truyền tải và phân phối năng lượng điện. Về nguyên tắc, tổn thất sẽ nhỏ

nhất khi các phần tử trong hệ thống vận hành với hệ số công suất là 1;

Giảm phụ tải đỉnh và tăng tải vào những giờ thấp điểm, bằng cách đó có thể khai thác hoàn toàn

khả năng phát các nhà máy điện và giảm dư thừa của nhà máy

Giảm tổn thất Mặc dù điều kiện lý tưởng được đề cập ở giải pháp thứ nhất là không thể có được, rất nhiều hệ thống giá điện dựa trên số nhu cầu kVA cũng như theo số kWh tiêu thụ. Khi cung cấp một kW thì lượng kVA bé nhất

sẽ ứng với hệ số công suất bằng 1. Khách hàng có thể giảm thiểu số tiền điện phải trả bằng các biện pháp cải thiện hệ số công suất của tải này (Xem chương L). Công suất kVA sử dụng dùng để tính giá điện là giá trị trung bình lớn nhất của công suất biểu kiến trong mỗi chu kỳ thanh toán hóa đơn và được dựa theo số

kVA trung bình trong thời gian cố định (thông thường chu kỳ là 10, 30, 60 phút) và lựa chọn giá trị lớn nhất trong các giá trị này. Nguyên tắc này sẽ được mô tả trong phần “Nguyên tắc đo công suất KVA lớn nhất”

Giảm nhu cầu phụ tải đỉnh

Mục tiêu thứ hai là giảm nhu cầu phụ tải đỉnh, và tăng nhu cầu trong thời kỳ thấp tải sẽ giảm đáng kể giá

điện năng: Một số giờ trong ngày 24 giờ

Một vài chu kỳ trong năm

Ví dụ đơn giản nhất, một người tiêu dùng có bình tích trữ nước nóng (hoặc tích trữ nhiệt). Thiết bị đo có hai bộ đếm số, một bộ hoạt động ban ngày và bộ thứ hai (đóng ngắt theo thời gian) hoạt động vào ban đêm. Một công tắc tơ hoạt động nhờ thiết bị định giờ sẽ đóng mạch đun nước nóng ở thời điểm giá điện thấp, điện năng tiêu thụ được ghi lại. Máy đun nước nóng có thể được đóng và tắt bất cứ thời gian nào trong, khi cần thiết, nhưng khi ấy sẽ chịu giá điện bình thường. Các khách hàng công nghiệp lớn sẽ có 3 hoặc 4 mức giá trong chu kỳ 24 giờ và các chu kỳ khác nhau trong năm. Trong hệ thống như vậy, tỉ số của giá thành trên kWh trong thời kỳ tải đỉnh của một năm và ở thời kỳ tải thấp nhất có thể là 10:1

Công tơ Đó là các công cụ chất lượng cao sử dụng các phụ tùng cơ điện cổ điển và là thiết bị cần thiết để thực hiện các loại hình đo lường. Gần đây, kỹ thuật đo điện tử và vi xử lý, cùng vcông nghệ điều khiển sóng (1) từ một trung tâm điều khiển công cộng (để thay đổi thời kỳ cao điểm trong cả năm, vv) đang được phát triển và tạo thuận lợi đáng kể trong việc ứng dụng các nguyên tắc trên. Trong hầu hết các nước, một số giá, như đã trình bày ở trên, một phần dựa trên nhu cầu kVA, ngoài việc tiêu thụ kWh, trong giai đoạn thanh toán (thường là 3 tháng). Nhu cầu tối đa đăng ký sẽ bằng, là nhu cầu kVA trung bình lớn nhất ghi nhận trong khoảng thời gian thanh toán.


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


2 Giá điện và đo lường

Hình C10 hiển thị đường cong nhu cầu kVA điển hình trong thời gian hai giờ, chia ra chu kỳ

là 10 phút. Công tơ đo giá trị trung bình kVA theo chu kỳ 10 phút.

kVA

Trị trung bình lớn nhất

C17

trong khoảng thời gian 2 giờ

Trị trung bình

Theo các chu

0

1

kỳ 10 phút

2 hrs

t

Hình. C10 : Trị trung bình kVA lớn nhất trong khoảng thời gian 02 giờ

Nguyên lý đo lường nhu cầu kVA lớn nhất Công tơ kVA tương tự như công tơ kWh nhưng quan hệ dòng và áp pha được thay đổi để có thể đo được kVAh. Ngoài ra, thay vì mặt đồng hồ cơ số mười, như công tơ kWh truyền thống, thiết bị này cần có con trỏ quay. Khi con trỏ quay nó sẽ đo kVAh và đẩy một chỉ thị đỏ ra trước. Ở cuối mỗi 10 phút, con trỏ quay sẽ chuyển dịch quanh mặt đồng hồ (cần thiết kế sao cho không bao giờ có một vòng quay kết thúc trong 10 phút). Khi đó bộ chỉ thị quay sẽ lập lại vị trí 0 và lại bắt đầu 10 phút khác. Chỉ thị đỏ ở nguyên vị trí đã có do bộ chỉ thị đo lường và tương ứng với số kVAh được tiêu thụ trong vòng 10 phút. Thay vì mặt đồng hồ được đánh số theo kVAh ở vị trí đó, song nó có thể đánh theo các đơn vị của số kVA trung bình, các con số sau đây sẽ làm sáng tỏ vấn đề này. Giả sử thời điểm mà chỉ thị đỏ hiện có tương ứng với 5kVAh, như vậy sự thay đổi kVA đã được thực hiện trong vòng 10 phút (1/6giờ). Nếu bây giờ, 5 kVAh chia cho số giờ thì sẽ ra số kVA trung bình. Trong trường hợp này, số kVA trung bình cho chu kỳ là

5 x (1/(1/6))= 5 x 6 = 30 kVA Mỗi điểm trên mặt đồng hồ cũng sẽ được ghi nhận tương tự, có nghĩa là lượng kVA trung bình sẽ lớnhơn số kVAh ở điểm quan sát là 6 lần.Lý luận tương tự để đo kVA trung bình trong khoảng thời gian bất kỳ. Tại cuối một đợt thanh toán, chỉ thị đỏ sẽ thích ứng với trị lớn nhất của tất cả trị trung bình đo được trong thời gian này. Chỉ thị đỏ lại được trả về 0 ở đầu chu kỳ thanh toán sau. Công tơ điện cơ mô tả ở trên sẽ nhanh chóng được thay bằng điện tử. Nguyên lý cơ bản cho đo lường điện tử sẽ cũng giống như đã mô tả ở trên.


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


E1

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Chương EPhân phối trong mạng hạ áp

Nội dung Các sơ đồ nối đất E2 1.1 Nối đất E2 1.2 Định nghĩa các hệ thống nối đất chuẩn E3 1.3 Đặc tính của các sơ đồ TT, TN và IT E6 1.4 Các tiêu chuẩn chọn lựa đối với các sơ đồ TT, TN và IT E8 1.5 Chọn lựa các nối đất - Biện pháp thực hiện E10 1.6 Lắp đặt và đo lường điện cực nối đất E11

Hệ thống phân phối E15 2.1 Các loại tủ phân phối E15 2.2 Cáp và thanh dẫn E18

Tác động của môi trường ngoài (IEC 60364-5-51) E25 3.1 Định nghĩa và các tiêu chuẩn tham khảo E25 3.2 Phân loại E25 3.3 Danh sách các tác động môi trường ngoài E25 3.4 Bảo vệ các thiết bị kín: ký hiệu IP và IK E28

1

2

3


E2

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1 Các sơ đồ nối đất

1.1 Nối đấtĐịnh nghĩaCác tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia (IEC 60364) xác định rõ các phần tử khác nhau của hệ thống nối đất. Các thuật ngữ sau thường được sử dụng trong công nghiệp và tài liệu. Các số trong ngoặc được thể hiện trên hình E1: Điện cực nối đất (1): Vật dẫn hay nhóm vật dẫn điện được tiếp xúc với nhau và liên kết về điện với đất (xem chi tiết phần 1.6 chương E.) Đất: phần dẫn diện của đất có điện thế tại bất kỳ điểm nào cũng được quy ước lấy là 0. Các điện cực nối đất độc lập: các điện cực nối đất đặt cách nhau một khoảng mà dòng cực đại đi qua một điện cực sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến điện thế của các điện cực khác. Điện trở của điện cực nối đất: điện trở tiếp xúc của điện cực với đất. Dây nối đất (2): dây bảo vệ nối đầu nối đất chính (6) của lưới với điện cực nối đất (1) hoặc với các dụng cụ tiếp địa khác (sơ đồ TN); Các bộ phận cần nối đất: Phần dẫn điện của thiết bị khi bình thường không có điện, tuy nhiên trong điều kiện hư hỏng sẽ trở nên dẫn điện Dây bảo vệ (3): dây dùng để bảo vệ tránh điện giật và dùng để nối các phần sau: Các bộ phận cần nối đất Các bộ phận nối đất tự nhiên Đầu nối đất chính Điện cực nối đất Điểm nối đất của nguồn hoặc trung tính nhân tạo Bộ phận nối đất tự nhiên: phần dẫn điện có khả năng tạo điện thế, thường là điện thế đất và không nằm trong lưới điện (4). Ví dụ: trần hoặc tường không cách điện, khung kim loại của tòa nhà Những ống kim loại và hệ thống ống dẫn (không phải hệ thống điện) nước, gaz, nhiệt, khí nén, vv.. và các vật liệu kim loại khác liên kết với chúng Dây liên kết (5): dây bảo vệ tạo liên kết đẳng thế Đầu nối đất chính (6): đầu hoặc bản cực để nối các dây bảo vệ (kể cả dây liên kết đẳng thế) và các dây nối đất làm việc (nếu có) với trang bị nối đất.

Liên kết Hệ thống lưới đẳng thế chính :Lưới này được cấu tạo bởi các dây bảo vệ và mục đích là để đảm bảo rằng, trong trường hợp của một ống dây dẫn đi vào không liên quan (như một ống dẫn khí, vv) làm tăng lên một điện thế do sự cố bên ngoài lưới thì sẽ không xuất hiện hiệu điện thế giữa hai bộ phận nối đất tự nhiên ở bên trong lưới.Sự kết lưới cần phải được thực hiện tại lối vào các tòa nhà và lưới này được nối với đầu nối đất chính (6).Tuy nhiên, nối đất vỏ kim loại của dây thông tin cần có sự đồng ý của cơ quan chủ quản.

San thế bổ sung

Các liên kết này sẽ nối các vỏ kim loại thiết bị điện và bộ phận nối đất tự nhiên với nhau khi các điều kiện bảo vệ không được tuân thủ, có nghĩa là dây san thế ban đầu có điện trở lớn quá giá trị cho phép.

Nối đất vỏ kim loại của các thiết bịĐiều này được thực hiện bằng dây bảo vệ với mục đích tạo nên đường đi có điện trở bé cho dòng điện sự cố tản xuống đất.

Trong một tòa nhà, việc nối điện cực nối đất và kết lưới các phần kim loại với nhau và với vỏ kim loại của thiết bị điện sẽ tránh xuất hiện điện áp cao nguy hiểm giữa hai phần kim loại được tiếp xúc đồng thời.

Hình. E1 : Ví dụ khối căn hộ có đầu nối đất chính (6) cung cấp liên kết đẳng thế chính. Mối nối có thể tháo gỡ (7) cho phép kiểm tra điện trở điện cực nối đất.

E- Phân phối trong mạng hạ thế

b

b

b

b

b

vvvvvbv

vv

bb


E3

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các thành phần (nhìn hình. E2)Một sự san thế và nối đất hiệu quả các kết cấu kim loại hở và các vỏ kim loại của thiết bị điện là cần thiết để bảo vệ chống điện giật.

Hình. E2 : Danh mục các bộ phận cần nối đất và vật dẫn tự nhiên

Các bộ phận cần nối đất (gọi tắt là vỏ kim loại) Các phần được coi là vật dẫn tự nhiên Đường cáp Các phần tử sử dụng trong cấu trúc toà nhà Ống dẫn Kim loại hoặc bê tông cốt thép : Cáp cách điện giấy vỏ chì, bọc giáp hoặc Kết cấu khung thépkhông Thanh cốt thép Cáp bọc kim loại cách điện giấy hoặc Bản bê tông cốt thépchất khoáng (pyrotenax, vv..) Bề mặt:Thiết bị đóng cắt Sàn và tường bê tông cốt thép Phần có thể tháo rời không có xử lý bề mặtThiết bị Sàn lát gạch Vỏ kim loại của thiết bị có cách điện loại I Bọc kim loại: Tường bọc kim loại

Các phần tử không điện Các phần tử khác sử dụng trong toà nhà kết cấu kim loại đặt cáp Ống kim loại, hộp nối, đường ống dẫn gas,(khay cáp, thang cáp v.v) nước và hệ thống sưởi, vv. Vật thể kim loại: Các phần tử có kim loại (lò, bể chứa, Gần dây dẫn trên không hoặc thanh dẫn hồ chứa, bộ tản nhiệt) Tiếp xúc với thiết bị điện. Các kết cấu kim loại trong phòng giặt, phòng tắm, WC, vv. Giấy kim loại hoá

Các bộ phận không cần nối đất Các phần không phải là vật dẫn tự nhiên

Các đường, ống . Sàn nhà bằng gỗ Ống dẫn làm bằng vật liệu cách điện Sàn bọc cao su hoặc bằng linoleum Khuôn đúc bằng gỗ hoặc vật liệu cách Tường ngăn trát vữa - tường gạchđiện khác Tường gạch Dây và cáp không có vỏ bọc kim loại Thảm hoặc thảm gắn tườngThiết bị đóng cắt Dạng kín có cấu trúc cách điệnThiết bị Các thiết bị có cách điện loại II

1.2 Định nghĩa các hệ thống nối đất chuẩnChọn lựa cách thức nối đất sẽ kéo theo các biện pháp cần thiết để bảo vệ chống chạm điện.

Người thiết kế hoặc lắp đặt hệ thống phân phối điện lựa chọn sơ đồ nối đất theo ba tiêu chí lựa chọn độc lập: Các loại kết nối của hệ thống điện (thường là dây trung tính) và các phần tiếp xúc với các điện cực nối đất. Dây bảo vệ riêng hoặc dây bảo vệ và dây trung tính cùng chung là một dây Việc sử dụng thiết bị đóng cắt có bảo vệ sự cố chạm đất chỉ khi dòng sự cố lớn hoặc sử dụng thêm rơle có khả năng phát hiện những dòng rò nhỏ. Thực tế các tiêu chí lựa chọn được nhóm lại và tiêu chuẩn hoá như giải thích dưới đây.Các sơ đồ nối đất chuẩn có các ưu, nhược điểm sau: Sự kết nối vỏ thiết bị và dây trung tính với dây bảo vệ PE làm giảm quá áp và đẳng thế, nhưng làm tăng dòng rò. Dây bảo vệ riêng sẽ tốn kém hơn, ngay cả khi có tiết diện nhỏ, nhưng nhiễu sinh ra bởi độ sụt áp và các sóng hài sẽ ít hơn so với dây trung tính. Dòng rò cũng không xuất hiện tại vật dẫn tự nhiên. Việc lắp đặt rơ le bảo vệ chóng dòng rò hoặc thiết bị giám sát cách điện sẽ chính xác hơn và cho phép phát hiện sự cố trước khi xảy ra thiệt hại nặng (động cơ, hoả hoạn, điện giật). Sự bảo vệ bổ sung thêm sẽ độc lập đối với những thay đổi trong sự cài đặt hiện hữu.

Các sơ đồ nối đất khác nhau (theo loại hệ thống điện hoặc cách bố trí hệ thống nối đất) đặc trưng bởi phương pháp nối đất của cuộn dây thứ cấp máy biến thế MV/LV và cách thức nối đất vỏ thiết bị của lưới hạ thế

1 Các sơ đồ nối đấtE- Phân phối trong mạng hạ thế

bvb

b

b

b

b

bvv

b

vvbv

b

v

b

b

b

b

bbbbb

bb

b

b

b

b

b

b

b

b

b


E4

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Sơ đồ TT (trung tính nối đất) (nhìn Hình E3)

Điểm nối sao (hoặc nối sao cuộn hạ của biến thế phân phối) của nguồn sẽ được nối trực tiếp với đất. Các bộ phận cần nối đất và vật dẫn tự nhiên sẽ nối chung tới cực nối đất riêng biệt của lưới. Điện cực này có thể độc lập hoặc phụ thuộc về điện với điện cực của nguồn. Hai vùng ảnh hưởng có thể bao trùm lẫn nhau mà không tác động đến thao tác của các thiết bị bảo vệ.

Sơ đồ TN (phần vỏ kim loại nối với dây trung tính)

Nguồn được nối đất như sơ đồ TT. Trong mạng, cả vỏ kim loại và các vật dẫn tự nhiên của lưới sẽ được nối với dây trung tính. Một vài phương án của sơ đồ TN là:

Sơ đồ TN-C (nhìn Hình E4)

Dây trung tính cũng là dây bảo vệ và được gọi là PEN (Protective Earth và Neutral). Sơ đồ này không được phép sử dụng cho các dây nhỏ hơn 10 mm2 cho Cu và 16 mm2 (Al) và thiết bị xách tay. Sơ đồ TN-C đòi hỏi một sự đẳng thế hiệu quả trong lưới với nhiều điểm nối đất lặp lại, vì dây bảo vệ cũng là dây trung tính, nên đồng thời mang dòng ở thời điểm không cân bằng pha cũng như dòng hài bậc 3 (và bội số của 3).Dây PEN khi đó phải được nối với các điện cực nối đất trong mạng.Lưu ý: Trong sơ đồ TN-C , chức năng "dây bảo vệ" được đặt lên hàng đầu, cao hơn "vai trò trung tính". Đặc biệt, dây PEN cần được nối trực tiếp với đầu nối đất của tải và một cầu nối sẽ được nối với đầu trung tính.

Sơ đồ TN-S (nhìn Hình. E5)Sơ đồ TN-S (5 dây) bắt buộc đối với mạch có tiết diện nhỏ hơn 10 mm2 (Cu) và 16 mm2 (Al) cho các thiết bị di động. Dây bảo vệ và dây trung tính riêng biệt với nhau. Trong hệ thống cáp ngầm, nơi có dây cáp bọc chì, dây bảo vệ thường cũng là vỏ chì. Việc sử dụng tách biệt dây PE và dây N (5 dây) là bắt buộc đối với mạch có tiết diện nhỏ hơn 10 mm2 cho các thiết bị di động.

Sơ đồ TN-C-S (nhìn Hình E6 và E7)Sơ đồ TN-C và sơ đồ TN-S có thể sử dụng trong cùng một lưới. Trong sơ đồ TN-C-S, sơ đồ TN-C (4 dây) không bao giờ được sử dụng sau sơ đồ TN-S (5 dây), vì bất kỳ sự gián đoạn nào trong dây trung tính phía trước sẽ dẫn đến một sự gián đoạn trong dây dẫn bảo vệ ở phía sau và điều này cực kỳ nguy hiểm.

L1L2L3NPE

Rn

Trung tính

Đất

Các phần vỏ kim loại

Đất

Hình. E3 : Sơ đồ TT

L1L2L3PEN

Rn

Trung tính

Trung tínhĐất


Hình. E4 : Sơ đồ TN-C

L1L2L3NPE

Rn

Hình . E5 : Sơ đồ TN-S

L1L2L3NPE

Bad Bad

16 mm 2 6 mm 2 16 mm 2 16 mm 2

PEN

Sơ đồ TN-C không cho phép nằm sau sơ đồ TN-S

5 x 50 m m2

PENPE

Hình. E6 : Sơ đồ TN-C-S



E5

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Sơ đồ IT (trung tính cách ly hoặc nối đất qua tổng trở)

Sơ đồ IT (trung tính cách ly) Không có sự kết nối giữa điểm trung tính của nguồn cung cấp với đất (nhìn hình E8).Vỏ thiết bị và vật dẫn tự nhiên của hệ thống được nối đến một điện cực nối đất. Trong thực tế, tất cả các mạch đều có trở kháng rò xuống đất, vì không có sự cách điện nào hoàn toàn hoàn hảo. Song song với đường rò rỉ điện trở, sẽ có đường rò dòng dung kháng xuống đất, cả hai đường này tạo tạo thành trở kháng rò bình thường xuống đất (nhìn hình E9). Ví dụ (nhìn Hình E10) Trong sơ đồ 3 pha, 3 dây hạ áp, 1Km cáp sẽ cho tổng trở rò C1, C2, C3 và R1, R2, R3 và tương đương với một Zct bằng 3000 đến 4000 Ω, không tính đến điện dung lọc trong các thiết bị điện tử.

Sơ đồ IT (nối đất qua tổng trở)Một tổng trở Zs (cỡ 1,000 đến 2,000 Ω) được nối giữa điểm trung tính cuộn hạ biến áp phân phối và đất (nhìn Hình E11). Các vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên được nối tới cực nối đất. Nguyên nhân dùng Zs là để tạo một thế cố định so với đất (Zs nhỏ hơn Zct) của các lưới nhỏ và do đó giảm ngưỡng quá áp như là việc lan truyền sóng từ cuộn cao. Tuy nhiên nó sẽ tăng dòng sự cố điểm thứ nhất.

Hình. E7 : Sự liên kết dây PEN trong sơ đồ TN-C

L1L2L3PEN

16 mm 2 10 mm 2 6 mm 2 6 mm 2

PEN

2

4 x 95 mm 2

Đúng Sai Đúng Sai

PEN bị cấm nối vớiđầu dây trung tính

S < 10 mmTN-C bị cấm

NPEN

Hình. E8 : Sơ đồ IT (trung tính cách ly)

Hình. E9 : Sơ đồ IT system (trung tính cách ly)

Hình. E10 : Tổng trở tương đương với tổng trở cách điện trong sơ đồ IT Hình. E11 : Sơ đồ IT (nối đất qua tổng trở)

L1L2L3NPE

Trung tính

Cách ly hoặc nối nối đất qua điện trở


Đất

R3R2R1C3C2C1

Trung / Hạ

Zct

Trung / Hạ

Zs

Trung / Hạ



E6

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1.3 Đặc tính các sơ đồ TT, TN và IT

Sơ đồ TT (nhìn Hình E12)

Sơ đồ TT: Kỹ thuật bảo vệ an toàn: vỏ kim loại được nối với đất và sử dụng RCD Kỹ thuật tác động: ngắt điện khi có sự cố hư hỏng cách điện thứ nhất

Sơ đồ TN: Kỹ thuật bảo vệ an toàn: Bắt buộc nối vỏ kim loại với dây trung tính Ngắt điện khi có sự cố thứ nhất bằng thiết bị bảo vệ quá dòng (CB hoặc cầu chì) Kỹ thuật tác động: ngắt điện khi có sự cố hư hỏng cách điện thứ nhất

Hình. E12 : Sơ đồ TT

Lưu ý: Nếu các vỏ kim loại được nối đất tại một số điểm, thì một RCD cần được cài đặt cho mỗi tập hợp các mạch được nối với một cực nối đất.

Các đặc tính cơ bản Là giải pháp đơn giản nhất để thiết kế và cài đặt. Được sử dụng trực tiếp trong mạng lưới phân phối công cộng hạ áp. Không yêu cầu giám sát liên tục trong thời gian hoạt động (chỉ cần kiểm tra định kỳ các RCD). Bảo vệ được đảm bảo bởi các thiết bị đặc biệt, các thiết bị dòng rò (RCD) và còn ngăn chặn nguy cơ cháy khi chúng được cài đặt ≤ 500 mA. Mỗi khi có hư hỏng cách điện sẽ làm gián đoạn cấp điện, tuy nhiên chỉ ở phần mạch có sự cố nhờ các RCD được mắc nối tiếp (RCD chọn lọc) và song song (mạch chọn lọc). Các tải hoặc các bộ phận trong mạng điện khi vận hành gây nên dòng rò cao, sẽ đòi hỏi các thiết bị đặc biệt để tránh tác động không cần thiết, có nghĩa là sử dụng biến thế riêng cung cấp cho tải hoặc sử dụng RCD đặc biệt (nhìn phần 5.1 trong chương F). Sơ đồ TN (nhìn Hình E13 và Hình E14 )

Hình. E14 : Sơ đồ TN-S

Hình. E13 : Sơ đồ TN-C

PEN

NPE


b

b

b

b

b

b

b

vv

b

b


E7

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các đặc tính cơ bản Thông thường, sơ đồ TN: yêu cầu lắp đặt các điện cực nối đất tại các khoảng cách đều nhau trong quá trình lắp đặt. Yêu cầu kiểm tra ban đầu về tác động đúng đối với sự cố cách điện đầu tiên được thực hiện bằng cách tính toán trong giai đoạn thiết kế, sau đó bắt buộc đo đạc để xác nhận sự tác động trong quá trình thử nghiệm. Yêu cầu đối với bất kỳ sửa đổi hoặc mở rộng được thiết kế và thực hiện bởi một thợ điện có tay nghề. Có thể, khi có hư hỏng cách điện, gây thiệt hại lớn trong các cuộn dây của máy điện quay. Có thể, ở những nơi có nguy cơ cháy cao, gây nguy hiểm lớn hơn do dòng sự cố lớn. Sơ đồ TN-C : Trước hết, sơ đồ ít tốn kém hơn (giảm bớt 1 cực của thiết bị và 1 dây dẫn) Yêu cầu sử dụng các dây dẫn cố định và theo qui định bị cấm trong một số trường hợp sau:- Những nơi có nguy cơ cháy cao- Đối với thiết bị máy tính (xuất hiện của các dòng hài ở dây trung tính) Sơ đồ TN-S : Có thể được sử dụng ngay cả với dây dẫn linh hoạt hơn và có thể có tiết diện nhỏ Do có sự tách riêng dây trung tính và dây bảo vệ PE (sử dụng ở hệ thống máy tính và những nơi có những nguy hiểm đặc biệt)

Sơ đồ IT system (nhìn Hình E15)Sơ đồ IT: Kỹ thuật bảo vệ: Sự liên kết và nối đất của vỏ kim loại Xác định sự cố điểm thứ nhất bằng một thiết bị kiểm soát cách điện (insulation monitoring device - IMD) Ngắt điện đối với sự cố điểm thứ hai bằng cách sử dụng bảo vệ quá dòng (CB hoặc cầu chì) Kỹ thuật tác động: Giám sát sự cố cách điện thứ nhất Định vị chính xác và loại trừ sự cố Ngắt điện đối với hai sự cố cách điện xảy ra đồng thời

Hình. E15 : Sơ đồ IT

IMDCardew

Các đặc tính cơ bản Giải pháp cho sự liên tục cung cấp điện tốt nhất trong thời gian hoạt động. Báo hiệu sự cố hư hỏng cách điện thứ nhất, theo sau là định vị chính xác và loại trừ nó, đảm bảo ngăn ngừa sự mất điện. Thường được dùng trong hệ thống được cung cấp từ máy biến thế hạ/hạ hoặc máy biến thế trung/hạ riêng . Đòi hỏi nhân viên bảo trì để giám sát và điều khiển Yêu cầu mức cách điện cao trong mạng (có thể tách mạng nếu nó rất lớn và sử dụng máy biến thế riêng biệt để cấp điện cho tải có dòng rò cao ) Việc kiểm tra tác động hiệu quả đối với hai sự cố đồng thời phải được tính đến trong quá trình thiết kế, tiếp theo là bắt buộc đo đạc trong quá trình kiểm nghiệm cho mỗi nhóm các vỏ kim loại nối đất Bảo vệ dây trung tính phải đảm bảo theo những chỉ dẫn trong phần 7.2 chương G


b

b

vv

v

vvv

bv

v

v

v

b

b

v

v

v

v

vv

bb

b

b

b

b

b


E8

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1.4 Tiêu chuẩn lựa chọn các sơ đồ TT, TN và ITTheo mức độ bảo vệ con người, ba sơ đồ nối đất (system earthing arrangement- SEA) tương đương như nhau, nếu mọi sự lắp đặt và các nguyên tắc vận hành được tuân thủ đúng như các tiêu chuẩn đề ra. Do đó sự lựa chọn không phụ thuộc vào tiêu chuẩn an toàn. Bằng cách kết hợp các yêu cầu kỹ thuật, tính liên tục cung cấp điện, điều kiện vận hành, kiểu mạng và phụ tải sẽ lựa chọn được sơ đồ tốt nhất (nhìn Hình E16). Sự lựa chọn được xác định theo các tiêu chí sau: Trước hết, những quy định áp dụng đối với một số loại sơ đồ nối đất trong một số trường hợp cụ thể Kế đó là quyết định của người chủ đầu tư, nếu cung cấp qua máy biến thế trung /hạ chuyên dụng hoặc người chủ đầu tư có nguồn năng lượng riêng (hoặc máy biến thế có cuộn phân ly) Nếu người chủ đầu tư có được một lựa chọn có hiệu quả, sơ đồ nối đất sẽ được lựa chọn sau những cuộc thảo luận với người thiết kế mạng (văn phòng thiết kế, nhà thầu) Các cuộc thảo luận bao gồm: Trước hết, những yêu cầu vận hành (mức độ tính liên tục cấp điện) và các điều kiện vận hành (bảo trì bởi nhân viên điện lực hoặc không, nhân viên trong xí nghiệp hay phải thuêu bên ngoài) Kế đó, những đặc điểm cụ thể của mạng và phụ tải (xem Hình E17)

Sự lựa chọn không phụ thuộc vào các tiêu chuẩn an toàn. Ba sơ đồ tương đương nhau về mức độ bảo vệ con người, nếu mọi sự lắp đặt và nguyên tắc hoạt động theo đúng các tiêu chuẩn đã đề ra.Tiêu chí chọn lựa sơ đồ tốt nhất phụ thuộc các yêu cầu kỹ thuật, tính liên tục cung cấp điện, điều kiện hoạt động, kiểu mạng và phụ tải.

Hình. E16 : So sánh các sơ đồ nối đất

TT TN-S TN-C IT1 IT2 Ghi chú Các đặc tính điện

Dòng sự cố - - - - - + - - Chỉ có sơ đồ IT đưa ra dòng sự cố đầu tiên không đáng kểĐiện áp sự cố - - - + - Trong sơ đồ IT, điện áp tiếp xúc rất thấp khi có sự cố đầu tiên, nhưng lớn đáng kể khi có sự cố thứ hai Điện áp tiếp xúc +/- - - - + - Trong sơ đồ TT, điện áp tiếp xúc rất thấp nếu hệ thống đẳng thế, nếu không điện áp tiếp xúc sẽ lớnBảo vệ

Bảo vệ người chống chạm điện gián tiếp + + + + + Cách bố trí các sơ đồ nối đất tương đương như nhau, nếu các nguyên tắc theo đúng các tiêu chuẩn Bảo vệ người trong trường hợp khẩn cấp + - - + - Hệ thống được bảo vệ bằng các RCD thường không nhạy đối với thay đổi của trở kháng nội của nguồn Bảo vệ chống cháy (với RCD) + + không Not+ + Các bố trí các sơ đồ nối đất với các RCD sử dụng tương đương allowed được Sơ đồ TN-C bị nghiêm cấm sử dụng ở những nơi nguy cơ cháy cao Quá điện áp Quá điện áp liên tục + + + - + Quá áp 1 pha -đất kéo dài trong sơ đồ IT nếu có sự cố hư hỏng cách điện thứ nhất Quá điện áp quá độ + - - + - Hệ thống với dòng sự cố cao có thể gây nên sự quá áp thoáng quaQuá áp nếu biến thế bị hư hỏng - + + + + Trong sơ đồ TT, có sự chênh lệch điện áp giữa các điện cực nối đất (sơ cấp/thứ cấp) khác nhau. Các sơ đồ khác được nối với một điện cực

Tương hợp điện từ Không ảnh hưởng khi sét đánh gần - + + + + Trong sơ đồ TT, có thể có chênh lệch áp giữa các điện cực nối đất Trong sơ đồ TT, có một vòng lặp dòng đáng kể giữa hai điện cực nối đất riêng biệt Không ảnh hưởng khi có sét đánh - - - - - Mọi sơ đồ là như nhau khi sét đánh trực tiếp trên dây trung thếtrên dây trung thếBức xạ liên tục của một trường điện từ + + - + + Sự kết nối dây PEN với các cấu trúc kim loại của toà nhà dẫn đến việc dẫn liên tục trường điện từ Mất đẳng thế thoáng qua của PE + - - + - Dây PE không còn đẳng thế, nếu có dòng sự cố lớnTính liên tục Ngắt điện khi có sự cố thứ nhất - - - + + Chỉ sơ đồ IT tránh được sự ngắt điện, khi có sự cố cách điện thứ 1Sụt áp trong khi hư hỏng cách điện + - - + - Sơ đồ TN-S, TNC và IT (sự cố lần 2) sinh ra dòng sự cố lớn, khi đó có thể gây ra sự sụt áp.Lắp đặt Thiết bị đặc biệt - + + - - Sơ đồ TT đòi hỏi sử dụng RCD. Sơ đồ IT đòi hỏi sử dụng IMD Số lượng điện cực nối đất - + + -/+ -/+ Sơ đồ TT yêu cầu hai điện cực nối đất riêng biệt. Sơ đồ IT cho phép lựa chọn một trong hai điện cực nối đấtSố lượng dây cáp - - + - - Chỉ có sơ đồ TN-C trong những trường nhất định, cho phép giảm số cápBảo trì Chi phí sửa chữa - - - - - - - - Chi phí sửa chữa phụ thuộc vào những thiệt hại gây ra bởi biên độ dòng sự cố Hư hỏng mạng điện + - - ++ - Những hệ thống gây ra dòng sự cố lớn yêu cầu kiểm tra mạng điện sau khi loại trừ sự cố


b

b

b

b


E9

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình E17 : Ảnh hưởng của mạng và phụ tải lên bố trí sơ đồ nối đất

(1) Khi sơ đồ nối đất không bị áp đặt bởi các quy định, thì lựa chọn chúng theo đặc tính vận hành (tính liên tục cung cấp điện là bắt buộc vì lý do an toàn hoặc mong muốn để nâng cao hiệu suất, vv). Dù là sơ đồ nối đất nào, khả năng hư hỏng cách điện sẽ tăng theo chiều dài của mạng. Nếu phân chia mạng thì dễ dàng xác định vị trí sự cố và có thể thực hiện các sơ đồ khuyến cáo trên, đối với từng loại ứng dụng.(2) Nguy cơ phóng hồ điện trên bộ hãn chế xung sét sẽ biến trung tính cách ly thành trung tính nối đất. Điều này hay xảy ra với vùng có bão sấm sét thường xuyên hoặc hệ thống được tạo bởi đường dây trên không. Nếu sơ đồ IT được lựa chọn để đảm bảo tính liên tục cấp điện ở mức độ cao hơn, người thiết kế hệ thống phải tính toán chính xác các điều kiện tác động cho sự cố thứ hai. (3) Nguy cơ tác động không mong muốn của RCD.(4) Dù là bất kỳ sơ đồ nối đất nào, giải pháp lý tưởng là cách ly vùng nhiễu loạn, nếu nó dễ dàng xác định.(5) Nguy cơ sự cố pha - đất ảnh hưởng đến sự đẳng thế.(6) Cách điện không bền vững nếu có ẩm ướt và bụi.(7) Sơ đồ TN không nên lựa chọn, vì gây nguy hiểm đến máy phát trong trường hợp sự cố bên trong. Hơn nữa, khi máy phát cung cấp điện cho các thiết bị an toàn, sơ đồ phải không tác động đối với sự cố thứ nhất. (8) Dòng rò có thể lớn hơn dòng định mức In vài lần, kéo theo nguy cơ gây tổn hại hoặc làm tăng sự lão hoá các cuộn dây động cơ hoặc phá huỷ các mạch từ. (9) Để kết hợp tính liên tục cung cấp điện và an toàn, đối với bất kỳ sơ đồ nối đất nào, cần tách phụ tải khỏi phần còn lại của mạng điện (máy biến áp với đấu nối trung tính cục bộ).(10) Khi chất lượng thiết bị không phải là tiêu chí thiết kế số một, thì điện trở cách điện sẽ nhanh chóng hư hỏng. Sơ đồ TT với RCD là giải pháp tốt nhất để tránh mọi vấn đề.(11) Các tải di động thường xuyên gây ra các sự cố (tiếp xúc trượt của các mối nối với vỏ kim loại). Đối với bất kỳ sơ đồ nối đất nào, nên cung cấp cho các mạch này bằng máy biến áp với đấu nối trung tính cục bộ.(12) Yêu cầu sử dụng máy biến áp với sơ đồ TN cục bộ để tránh rủi ro và tác động không mong muốn khi có sự cố đầu tiên (TT) hoặc sự cố đôi (IT).(12 bis) Với sự ngắt đôi trong mạch điều khiển. (13) Giới hạn quá mức dòng sự cố do tổng trở thứ tự 0 có giá trị lớn (ít nhất 4 đến 5 lần trở kháng thứ tự thuận). Sơ đồ này cần thay thế bằng cách nối tam giác- sao.(14) Dòng sự cố lớn làm sơ đồ TN trở nên nguy hiểm. Sơ đồ TN-C bị cấm sử dụng. (15) Dù bất cứ sơ đồ nối đất nào, RCD phải được chỉnh định Δn ≤ 500 mA. (16) Hệ thống cung cấp năng lượng với điện áp thấp cần sử dụng sơ đồ TT. Sơ đồ nối đất này có chi phí ít nhất để thay đổi mạng hiện hữu (không cần cáp, thiết bị bảo vệ không cần sửa đổi).(17) Có thể không cần nhân viên bảo trì kỹ thuật cao.(18) Kiểu lắp đặt này yêu cầu phải chú ý đến sự an toàn. Trong sơ đồ TN do thiếu các giải pháp ngăn ngừa, có nghĩa là luôn cần nhân viên kỹ thuật tay nghề cao để đảm bảo vấn đề an toàn. (19) Nguy cơ đứt dây dẫn (cung cấp, bảo vệ) có thể gây ra sự mất đẳng thế đối với vỏ kim loại. Sơ đồ TT hoặc sơ đồ TN-S nên lựa chọn RCD 30 mA. Sơ đồ IT có thể sử dụng trong trường hợp đặc biệt. (20) Giải pháp này để tránh sự tác động nhầm do dòng rò bất thường.

Kiểu mạng Nên chọn Có thể Không nên chọnMạng rất lớn với các điện cực nối đất chất lượng cao TT, TN, IT (1)

để nối vỏ kim loại (10 Ω max.) hoặc hỗn hợp Mạng rất lớn với các điện cực nối đất chất lượng thấp TN TN-S IT (1)

để nối vỏ kim loại (> 30 Ω) TN-CVùng gây nhiễu TN TT IT (2)

(ví dụ: đài truyền hình hoặc máy phát thanh) Mạng với dòng rò cao (> 500 mA) TN (4) IT (4)

TT (3) (4)

Mạng với dây trên không ngoài trời TT (5) TN (5) (6) IT (6)

Trường hợp khẩn cấp dùng máy phát dự phòng IT TT TN (7)

Kiểu phụ tải Tải nhạy cảm đối với dòng sự cố lớn (động cơ, vv.) IT TT TN (8)

Tải với mức cách điện thấp (lò điện, máy hàn, TN (9) TT (9) ITphần tử nhiệt, lò sưởi, thiết bị trong các bếp lớn)Nhiều phụ tải một pha TT (10) IT (10)

(điện thoại di động, bán cố định, thiết bị xách tay) TN-S TN-C (10) Tải với những rủi ro đáng kể (cần cẩu, băng chuyền, vv) TN (11) TT (11) IT (11)

Nhiều thiết bị phụ (máy công cụ) TN-S TN-C TT (12)

IT (12 bis) Hỗn hợp Cung cấp bởi máy biến thế kiểu sao-sao (13) TT IT IT (13)

không trung tính với trung tínhNhững nơi có nguy cơ cháy cao IT (15) TN-S (15) TN-C (14)

TT (15) Tăng mức công suất của thuê bao hạ áp, TT (16)

yêu cầu trạm biến thế riêng Mạng điện với sự thay đổi thường xuyên TT (17) TN (18)

IT (18) Lắp đặt những nơii mà tính liên tục kết nối của các mạch nối đất TT (19) TN-S TN-Ckhông chắc chắn (công trường, mạng điện cũ) IT (19) Thiết bị điện tử (máy tính, PLC) TN-S TT TN-C Mạng giám sát và điều khiển, cảm biến PLC và bộ chấp hành IT (20) TN-S, TT

MV/LVLV



E10

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1.5 Lựa chọn cách nối đất - Biện pháp thực hiện

Sau khi tư vấn các nguyên tắc ứng dụng, các hình E16 và E17 được xem như là một trợ giúp để quyết định phân chia nguồn và tách lưới có thể đối với sự lắp đặt đề xuất.

Phân chia nguồnSử dụng vài máy biến áp thay vì dùng một máy lớn. Phương thức này được coi như biện pháp dùng để tách những tải có thể gây ảnh hưởng tới các tải khác (như sụt áp khi khởi động động cơ công suất lớn, lò.v.v.). Chất lượng và độ cung cấp điện của toàn lưới sẽ được cải thiện.Giá thành của thiết bị đóng cắt sẽ giảm (mức độ dòng ngắn mạch giảm).Chi phí hiệu quả của các máy biến áp được xác định tuỳ từng trường hợp cụ thể.

Tách lướiViệc tách lưới bằng cách dùng các máy biến áp hạ/hạ cho phép lựa chọn tối ưu cách nối đất đáp ứng các yêu cầu cụ thể (nhìn Hình E18 và E19).

Hình. E18 : Sơ đồ TN-S cách ly khỏi sơ đồ IT bằng việc tách lưới qua máy biến áp hạ/hạ

Hình E19 : Sơ đồ IT cách ly khỏi sơ đồ TN-S bằng việc tách lưới qua máy biến áp hạ/hạ

IMD

Trung / Hạ

Sơ đồ IT

Hạ / Hạ

Sơ đồ TN-S

TN-S

IT ITIMD IMD

Sơ đồ TN-S

Bệnh viện Phòng điều hành

Trung / Hạ

Hạ / Hạ Hạ / Hạ

Kết luậnTối ưu hóa vận hành lưới sẽ quyết định việc chọn sơ đồ nối đất.Bao gồm: Đầu tư ban đầu, Chi phí vận hành trong tương lai có thể phát sinh do không đủ độ tin cậy, chất lượng của thiết bị, an toàn, tính liên tục cung cấp điện, vv. Một cấu trúc lý tưởng bao gồm nguồn cung cấp bình thường, nguồn dự trữ tại chỗ ( xem phần 1.4 chương E) và sơ đồ nối đất thích hợp.


bb


E11

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1.6 Lắp đặt và đo lường điện cực nối đấtChất lượng của một điện cực nối đất (điện trở càng thấp càng tốt) phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố: Cách lắp đặt Bản chất của đất

Cách lắp đặtCó ba cách thức lắp đặt:

Mạch vòng chôn dưới toà nhà (nhìn Hình E20)Giải pháp này nên lựa chọn, đặc biệt đối với một tòa nhà mới.Điện cực cần chôn dọc theo chu vi hố đào của nền móng. Cần để dây trần tiếp xúc trực tiếp với đất (không được đặt trong sỏi, cát của nền bê tông). Ít nhất cần có 4 dây thẳng nối lên từ điện cực để kết lưới và ở những nơi cần thiết, cọc của kết cấu bê tông phải nối với điện cực. Dây dẫn tạo thành điện cực nối đất, đặc biệt là khi nó được chôn dưới móng tòa nhà, cần được chôn trong đất ít nhất là 50cm dưới phần móng bêtông. Cả điện cực lẫn dây nối lên tầng trệt, đều không được tiếp xúc với nền móng bêtông.Đối với những tòa nhà hiện hữu, dây điện cực cần chôn xung quanh tường, ở độ sâu ít nhất 1m. Theo quy định chung, mọi liên kết lên từ cực nối đất đến phần trên mặt đất cần bọc cách điện với điện áp 600V–1000V. Dây dẫn có thế: Đồng: Cáp trần (≥ 25 mm2) hoặc nhiều sợi multiple-strip (≥ 25 mm2 và dày ≥ 2 mm) Nhôm bọc chì: Cáp (≥ 35 mm2) Cáp thép mạ kẽm: Cáp trần (≥ 95 mm2) hoặc nhiều sợi (≥ 100 mm2 và dày ≥ 3 mm)Điện trở gần đúng R của điện cực nối đất (ohms):

RL

=2 ρ

where

L = length of the buried conductor in metresρ = soil resistivity in ohm-metres

trong đóL - chiều dài dây dẫn (m)ρ - điện trở suất của đất (Ωm) (tham khảo “Ảnh hưởng của các loại đất” trang kế)

Cọc nối đất (nhìn Hình E21)Cọc nối đất thẳng đứng thường được dùng cho các tòa nhà hiện hữu và để cải thiện (giảm điện trở) điện cực nối đất hiện hữu. Các cọc có thể là: Đồng hoặc (thông thường hơn) thép mạ đồng. Loại sau có chiều dài 1 tới 2m và có đầu nhọn để đóng được sâu khi cần thiết (chẳng hạn mực nước ngầm trong vùng có điện trở suất đất cao) Ống thép mạ điện (nhìn chú thích (1) trang kế) đường kính ≥ 25 mm hoặc cọc đường kính ≥ 15 mm , với chiều dài ≥ 2 met trong từng trường hợp.

Một phương pháp rất hiệu quả để có một điện cực nối đất điện trở nhỏ là chôn dây dẫn dưới dạng mạch vòng khép kín dưới đất tại các chân móng toà nhà. Điện trở R của điện cực (trong đất đồng nhất)

được tính gần đúng (ohms) : RL

=2 ρ

where

L = length of the buried conductor in metresρ = soil resistivity in ohm-metres

L - chiều dài của dây (m) ρ - điện trở suất của đất (Ωm)

Hình. E20 : Mạch vòng nối đất dưới móng nhà, không trong bê tông

Đối với n cọc:


Rn L

=1 ρ

where

ρ “Influence of the type of soil” below)n = the number of rods

Vertical plates (see )Rectangular plates, each side of which must be u 0.5 metres, are commonly used as

The plates may be:c Copper of 2 mm thicknessc Galvanised (1) steel of 3 mm thickness

The resistance R in ohms is given (approximately), by:

Hình E21 : Các cọc nối đất

Các cọc nối song song

L ≥ 3 m


bb

b

b

b

b

b


E12

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Thường phải dùng nhiều cọc và khoảng cách giữa chúng lớn hơn chiều dài khoảng 2 – 3 lần.Điện trở tổng sẽ bằng điện trở của một cọc chia cho số cọc (trong trường hợp đất đồng nhất). Giá trị gần đúng của điện trở R được tính:


Rn L

=1 ρ

whereL = the length of the rod in metresρ = resistivity of the soil in ohm-metres (see “Influence of the type of soil” below)n = the number of rods

Vertical plates (see Fig. E43 )Rectangular plates, each side of which must be u 0.5 metres, are commonly used asearth electrodes, being buried in a vertical plane such that the centre of the plate isat least 1 metre below the surface of the soil.

The plates may be:c Copper of 2 mm thicknessc Galvanised (1) steel of 3 mm thickness

The resistance R in ohms is given (approximately), by:

nếu khoảng cách giữa các cọc > 4L

trong đóL - chiều dài cọc (m)ρ - điện trở suất của đất (Ωm) (tham khảo“Ảnh hưởng của các loại đất” )n - số cọc

Bản cực nối đất (nhìn Hình E22)Bản hình chữ nhật, mỗi cạnh có chiều dài ≥ 0,5m, được chôn theo phương thẳng đứng sao cho tâm của bản cách bề mặt đất ít nhất là 1m.Bản cực có thể là: bằng đồng dày 2 mm Thép mạ (1) dày 3 mm Điện trở gần đúng (Ω) được xác định :

RL

=0.8 ρ

(1) Where galvanised conducting materials are used for earthelectrodes, sacrificial cathodic protection anodes may benecessary to avoid rapid corrosion of the electrodes where thesoil is aggressive. Specially prepared magnesium anodes (in aporous sack filled with a suitable “soil”) are available for directconnection to the electrodes. In such circumstances, aspecialist should be consulted

Measurements on earth electrodes in similarsoils are useful to determine the resistivity valueto be applied for the design of an earth-electrode system

L - chu vi của bản cực (m)ρ - điện trở suất của đất (Ωm) (nhìn “Ảnh hưởng của các loại đất” )

Ảnh hưởng của các loại đất

Đối với bản điện cực thẳng đứng: RL

=0.8 ρ

(1) Where galvanised conducting materials are used for earthelectrodes, sacrificial cathodic protection anodes may benecessary to avoid rapid corrosion of the electrodes where thesoil is aggressive. Specially prepared magnesium anodes (in aporous sack filled with a suitable “soil”) are available for directconnection to the electrodes. In such circumstances, aspecialist should be consulted

Measurements on earth electrodes in similarsoils are useful to determine the resistivity valueto be applied for the design of an earth-electrode system

(1) Khi vật liệu mạ được sử dụng làm điện cực nối đất, sự phân cực cathod bảo vệ anode là cần thiết để tránh ăn mòn, khi đất có hoạt tính hoá học mạnh. Các anode bằng magne (trong túi tổ ong có chứa“ đất “thích hợp) sẽ đặt để tiếp xúc trực tiếp với điện cực. Khi ấy cần phải tham khảo ý kiến của các chuyên gia.

Đo đạc điện cực nối đất trong các loại đất tương tự rất hữu ích để xác định điện trở suất, sẽ được ứng dụng cho việc thiết kế hệ thống điện cực nối đất

Hình E22 : Bản cực đứng

Chiều dày 2 mm (Cu)

Hình. E23 : Điện trở suất (Ωm) đối với các loại đất khác nhau

Hình E24 : Điện trở suất trung bình (Ωm) để lựa chọn điện cực nối đất

Loại đất Giá trị trung bình của điện trở suất Ωm Đất trồng, đất ẩm 50Đất trồng pha đá, sỏi 500Đất đá, đất trần, cát khô, đá dăm 3,000

Loại đất Giá trị trung bình của điện trở suất Ωm Đất lầy, đầm lầy 1 - 30Đất bồi, phù sa 20 - 100Đất mùn, lá mùn 10 - 150Than bùn, lớp bùn 5 - 100Đất sét mềm 50Đá mácnơ, đất sét cứng 100 - 200Đá mácnơ kỷ Jura 30 - 40Cát đất sét 50 - 500Cát silic 200 - 300Đất đá 1,500 - 3,000Đất tảng có sỏi đá 300 - 500Đất đá phấn 100 - 300Đá vôi 1,000 - 5,000Đá vôi nứt 500 - 1,000Đá phiến, đá phiến sét 50 - 300Đá phiến mica 800Đá granit và sa thạch 1,500 - 10,000Granite phân ly và đá cát 100 - 600


bb


E13

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Đo lường và xác định điện trở điện cực nối đất

Điện trở giữa điện cực và đất thường thay đổi. Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến điện trở này là: Độ ẩm của đấtĐộ ẩm thay đổi theo mùa, rõ rệt nhất là ở độ sâu tới 2m. Ở độ sâu 1m, giá trị điện trở suất có thể thay đổi theo tỷ số từ 1 đến 3 từ mùa đông ẩm tới mùa hè khô ở các vùng có khí hậu ôn hòa.

Băng giáĐất đóng băng có thể làm tăng điện trở suất của đất lên vài bậc. Đó cũng là nguyên nhân để chôn sâu điện cực, đặc biệt là những nơi có khí hậu lạnh. Lão hoáVật liệu dùng để làm điện cực có thể bị thoái hóa do vài nguyên nhân như: Phản ứng hóa học (axit hoặc đất kiềm) Galvanic: do dòng một chiều đi lạc trong đất, từ các phần của hệ thống hoặc do các kim loại khác nhau trong phần tử điện cực. Các loại đất khác nhau sẽ tác động lên cùng dây dẫn và tạo vùng cực cathode và anode, kéo theo sự ăn mòn bề mặt kim loại. Thật không hay là các điều kiện thuận lợi để điện trở tản thấp cũng là điều kiện cho những dòng điện này dễ dàng đi qua. Oxy hoáNhững chỗ nối hàn là những vị trí dễ dàng bị oxit hóa nhất. Nếu làm sạch mối hàn và phủ một lớp cần thiết có thể ngăn được oxit hóa.

Đo điện trở điện cực nối đấtPhải luôn có một hoặc nhiều mối liên kết nhằm cô lập điện cực nối đất với lưới điện, để có thể kiểm tra được nó.Phải là những mối liên kết có thế tháo ra được, để tách điện cực nối đất khỏi hệ thống, do đó có thể tiến hành kiểm tra định kỳ điện trở đất. Để thực hiện các kiểm nghiệm này, cần thêm hai điện cực phụ, mỗi cực là một cọc khoan thẳng đứng. Phương pháp đo bằng ampe kế (nhìn Hình E25)

Hình. E25 : Đo điện trở cực nối đất của lưới bằng ampe kế

UA

t2T

t1

A R RU

i

B R RU

i

C R RU

i

T tTt

t tt t

t Tt T

= + =

= + =

= + =

11

1

1 21 2

2

22

3

When the source voltage U is constant (adjusted to be the same value for each test)then:Khi điện áp nguồn U không đổi (điều chỉnh để có cùng giá trị đối với mỗi lần kiểm nghiệm) :

RU

i i iT = + −⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟2

1 1 1

1 3 2

2 Earthing schemes1 Các sơ đồ nối đấtE- Phân phối trong mạng hạ thế

b

b

b

b

b


E14

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1 Các sơ đồ nối đất

Để tránh sai số do dòng lạc trong đất hoặc dòng điện rò từ lưới và mạng thông tin, dòng kiểm nghiệm phải là dòng xoay chiều, nhưng ở các tần số khác với tần số công nghiệp hoặc khác với các hài bậc cao trong lưới điện. Các dụng cụ đo dùng máy phát điện quay tay sẽ tạo dòng áp xoay chiều ở tần số giữa 85Hz và 135Hz.Khoảng cách giữa các điện cực là không quan trọng và có thể được tiến hành theo các hướng khác nhau từ điện cực kiểm nghiệm. Các kiểm nghiệm được tiến hành trên các khoảng cách và các hướng khác nhau để kiểm tra chéo các kết quả kiểm nghiệm. Dùng Ohm kế để đo trực tiếp Có thể dùng máy phát điện AC quay tay hoặc điện tử, sử dụng 2 cực phụ với khoảng cách để cho vùng ảnh hưởng của cực được kiểm nghiệm không được lấn sang vùng của điện cực thử nghiệm (C).Điện cực thử nghiệm (C) được đặt cách xa nhất so với điện cực (X) cần đo. Dòng điện qua C xuống đất và vào cực X, trong khi đó điện cực thử nghiệm thứ hai (P) sẽ tạo áp. Điện áp này, khi được đo giữa (X) và (P) sinh bởi dòng kiểm nghiệm và sẽ dùng để đo điện trở tiếp xúc (của điện cực được kiểm nghiệm) với đất. Cần phải lựa chọn kỹ lưỡng khoảng cách từ (X) tới (P) để cho kết quả chính xác. Nếu khoảng cách từ (X) tới (C) tăng và các vùng điện trở của (X) và (C) càng trở nên quá xa, thì đường cong phân bố điện thế sẽ càng gần trùng với trục ngang ở gần điểm (O).Trên thực tế, khoảng cách (X) và (C) sẽ được tăng cho tới khi kết quả đọc được ở 3 điểm: tại (P), cách (P) 5m ở mỗi phía sẽ là như nhau. Khoảng cách (X) tới (P) thường khoảng 0,68 khoảng cách từ (X) tới (C).

Hình E26 : Đo điện trở cực nối đất (X) dùng Ohm kế.

X CP

O

X P

O

C

Sụt áp do điện trởcủa điện cực (X)

Sụt áp do điện trởcủa điện cực (C)

V

G

V G

V G

I

a) nguyên tắc đo lường dựa trên giả thiết môi trường đất đồng nhất. Trường hợp các vùng ảnh hưởng của điện cực C và X chồng lên nhau, vị trí của điện cực kiểm tra P rất khó xác định để cho kết quả thoả đáng.

b) hiệu ứng của sự phân bố thế khi (X) and (C) nằm cách xa. Vị trí của điện cực P là không quan trọng và có thể xác định dễ dàng.


b


E15

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

2 Hệ thống phân phối

2.1 Tủ phân phốiTủ phân phối (distribution switchboard) là nơi nguồn cung cấp đi vào được chia ra thành các mạch nhánh, mỗi mạch được điều khiển và bảo vệ bởi cầu chì hoặc thiết bị đóng ngắt. Tủ phân phối được phân chia thành các tủ chức năng có các phần tử cơ và điện. Nó thể hiện mối liên kết chính trong mạch điện. Vi vậy, kiểu tủ phân phối phải hoàn hảo phù hợp với ứng dụng của mình. Thiết kế và cấu trúc của nó phải tuân thủ các tiêu chuẩn áp dụng và điều kiện thực tế.

Vỏ tủ phân phối có chức năng bảo vệ kép: Bảo vệ các thiết bị chuyển mạch, đồng hồ chỉ thị, rơ le, cầu chì .. vv , chống lại những tác động cơ học, rung và những tác động ngoại lai có thể ảnh hưởng tới hoạt động của hệ thống (nhiễu điện từ, bụi, ẩm, côn trùng…); Bảo vệ người chống lại khả năng chạm điện trực tiếp và gián tiếp (tham khảo mức độ bảo vệ IP và chỉ số IK trong phần 3.3 của Chương E).

Các loại tủ phân phối Các tủ phân phối có thể khác nhau tuỳ theo loại ứng dụng và nguyên tắc thiết kế (đặc biệt theo sự bố trí của các thanh cái).

Các tủ phân phối theo các ứng dụng đặc thù:.Các loại tủ phân phối tiêu biểu: Tủ phân phối hạ áp chính ( MLVS) - (nhìn Hình E27a) Trung tâm điều khiển động cơ ( MCC )- (nhìn Hình E27b) Tủ phân phối phụ (Sub-distribution switchboards) (nhìn Hình E28) Tủ phân phối cuối (Final distribution switchboards) (nhìn Hình E29)

Tủ phân phối cho các chức năng đặc biệt (ví dụ như hệ thống sưởi, thang máy, quy trình công nghiệp) có thể đặt:

Kề bên tủ phân phối chính, hoặc Gần những nơi ứng dụng có liên quanTủ phân phối phụ và tủ phân phối cuối thường phân bố rải rác.

Các tủ phân phối, bao gồm cả tủ hạ áp chính, là thành phần quan trọng đối với độ tin cậy của một hệ thống điện. Chúng phải hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế và kết cấu của các thiết bị chuyển mạch hạ áp.

Các yêu cầu tải sẽ quyết định loại tủ phân phối được dùng

Hình E27 : [a] Tủ phân phối hạ áp chính - (Prisma Plus P) với mạch đến là các thanh dẫn - [b] Trung tâm điều khiển động cơ hạ áp - (Okken)

Hình E28 : Tủ phân phối phụ (Prisma Plus G) Hình E29 : Các tủ phân phối khu vực [a] Prisma Plus G Pack; [b] Kaedra; [c] mini-Pragma

a b c

a b


b

b

b

bb

b

b

b


E16

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hai loại tủ phân phốiTủ phân phối truyền thốngCác thiết bị đóng ngắt và cầu chì , vv.. thường được gắn trên một khung nằm phía sau vỏ tủ. Các thiết bị điều khiển và hiển thị (đồng hồ đo, đèn, các nút nhấn,..vv) được gắn ở mặt trước của tủ.Việc đặt các thiết bị bên trong tủ cần được nghiên cứu cẩn thận có xét đến kích thước của mỗi vật, các chỗ đấu nối và khoảng trống cần thiết đảm bảo hoạt động an toàn và thuận lợi. Tủ phân phối chức năngCác tủ phân phối này nói chung dành cho các ứng dụng cụ thể, được làm từ các module chức năng như các thiết bị thiết bị chuyển mạch cùng với các phụ kiện được tiêu chuẩn hóa để lắp và kết nối, đảm bảo độ tin cậy, ưu thế tuyệt đối cho đến cuối tuổi thọ và những thay đổi trong tương lai. Nhiều ưu điểmViệc sử dụng tủ phân phối chức năng trong mọi cấp của mạng điện hạ áp, từ tủ phân phối hạ áp chính đến tủ phân phối khu vực, do có nhiều ưu điểm: Hệ thống mô đun làm cho nó có thể tích hợp nhiều chức năng trong cùng một tủ phân phối, bao gồm việc bảo vệ, kiểm soát, quản lý kỹ thuật và giám sát việc lắp đặt điện. Thiết kế môđun cũng cải thiện công tác bảo dưỡng, vận hành và nâng cấp tủ phân phối. Thiết kế tủ phân phối rất nhanh chóng bởi vì chỉ đơn giản thêm các module chức năng Linh kiện đúc sẵn có thể được gắn kết nhanh hơn Hơn nữa các tủ phân phối này đã được kiểm tra mẫu do đó đảm bảo chỉ số an toàn cao. Tủ phân phối chức năng Prisma Plus loại G and P của hãng Schneider Electric có dòng đạt đến 3200 A và có những đặc tính sau: Linh hoạt và dễ dàng trong việc tạo lập tủ phân phối. Tủ phân phối tuân thủ các tiêu chuẩn IEC 60.439 và đảm bảo làm việc trong điều kiện an toàn. Tiết kiệm thời gian ở tất cả các giai đoạn, từ thiết kế đến lắp đặt, vận hành và sửa đổi hoặc nâng cấp. Dễ dàng thích nghi, chẳng hạn như đáp ứng thói quen làm việc đặc thù và các tiêu

chuẩn tại các quốc gia khác nhau. Các hình E27a, E28 và E29 đưa ra một số tủ phân phối chức năng nhiều loại công suất và hình E27b tủ phân phối chức năng công nghiệp công suất lớn.

Các dạng chính của tủ phân phối chức năng:Ba công nghệ chủ yếu được sử dụng trong các tủ phân phối chức năng. Các bộ phận chức năng cố định (nhìn Hình E30)

Các bộ phận này không thể cách ly từ nguồn, vì thế bất kỳ sự can thiệp nào để bảo trì, sửa đổi đòi hỏi phải cắt điện toàn tủ.Có thể gắn thêm hoặc bỏ các dụng cụ để giảm thiểu thời gian cắt điện và cải thiện khả năng của các dụng cụ còn lại trong hệ thống. Các bộ phận chức năng cô lập (nhìn Hình E31)

Mỗi một bộ phận chức năng được gắn trên một tấm tháo lắp được và kèm theo thiết bị cô lập ở phía đầu vào (thanh cái) và ngắt điện ở phía đầu ra. Một bộ phận như vậy có thể tháo ra để bảo trì, mà không cần phải cắt điện toàn bộ. Các bộ phận chức năng dạng ngăn kéo (nhìn Hình E32)

Máy cắt và các phụ kiện được lắp trên một khung dạng ô kéo nằm ngang rút ra được. Chức năng này phức tạp và thường được dùng để điều khiển động cơ.Có thể cô lập cả hai phía đầu vào và đầu ra bằng việc rút hoàn toàn ngăn kéo, cho phép thay thế nhanh chóng bộ phận bị hỏng mà không cần ngắt nguồn các phần còn lại của tủ phân phối.

Có hai loại tủ phân phối: Tủ phân phối truyền thống có thiết bị đóng ngắt và cầu chì ..vv, được gắn trên một khung nằm phía sau vỏ tủ Tủ phân phối chức năng cho những ứng dụng đặc thù, dựa trên thiết kế chuẩn và môđun.

Hình E30 : Tủ phân phối khu vực với các bộ phận chức năng cố định (Prisma Plus G)

Hình E31 : Tủ phân phối với các bộ phận chức năng có thể tháo rời

Hình E32 : Tủ phân phối với các bộ phận chức năng dạng ngăn kéo


b

b

v

v

vv

vv

v

v

v

v

v


E17

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các tiêu chuẩnCác tiêu chuẩn khác nhauMột số loại tủ phân phối (đặc biệt tủ phân phối chức năng) phải tuân thủ các tiêu chuẩn cụ thể tương ứng với các ứng dụng hoặc môi trường có liên quan.Các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn quốc tế là "IEC 60.439-1 type-tested and partially type-tested assemblies"

Tiêu chuẩn IEC 60439-1 Các loại lắp ráp

Tiêu chuẩn IEC 60439-1 phân biệt hai loại lắp ráp: Loại thử nghiệm theo mẫu của tổ hợp các thiết bị đóng ngắt hạ áp và thiết bị điều

khiển (type-tested assemblies-TTA), mà không phân biệt loại hoặc hệ đảm bảo hợp chuẩn Loại thử nghiệm từng phần các thiết bị đóng ngắt hạ áp và tập hợp các thiết bị

điều khiển (partially type-tested assemblies -PTTA), có thể chứa những phần không kiểm tra, bởi nó được lấy ra từ TTA. Khi triển khai thực hiện phù hợp với tiêu chuẩn làm việc chuyên nghiệp và hướng dẫn của các chuyên gia nhà máy, chúng cho cùng một mức độ an toàn và chất lượng.

Các bộ phận chức năng Định nghĩa các bộ phận chức năng: Là một phần của một tổng thể, bao gồm tất cả các phần tử điện và cơ khí cùng

thực hiện một chức năng giống nhau. Tủ phân phối gồm một một bộ phận chức năng quản lý đầu vào và một hoặc nhiều

bộ phận chức năng cho các mạch đầu ra, tùy thuộc vào yêu cầu làm việc của mạng điệnHơn nữa, tủ phân phối còn có thể sử dụng các bộ phận chức năng kiểu cố định, tháo rời hoặc dạng ngăn kéo (tham khảo phần 3.1 chương E).

Hình dạng (nhìn Hình E33)Sự phân tách các bộ phận chức năng trong việc lắp ráp được xác định bằng các hình thức đặc trưng cho các loại hoạt động khác nhau.Các dạng khác nhau được phân loại từ 1 đến 4 kèm theo các ký hiệu "a" hoặc "b". Mỗi một dạng (từ 1 đến 4) được tích luỹ dần, nghĩa là một dạng với số cao hơn bao gồm các đặc tính của dạng với số thấp hơn. Tiêu chuẩn phân biệt: Dạng 1: Không ngăn cách Dạng 2: Ngăn cách thanh cái với các bộ phận chức năng Dạng 3: Ngăn cách thanh cái với các bộ phận chức năng và ngăn cách tất cả các

bộ phận với nhau, ngoại trừ các đầu ra của chúng Dạng 4: Giống dạng 3, nhưng bao gồm cả ngăn cách các đầu ra với tất cả các bộ

phận chức năngQuyết định lựa chọn dạng để thực hiện tuỳ thuộc vào sự thoả thuận giữa người sản xuất và người sử dụng.Tủ phân phối chức năng Prima Plus có các dạng 1, 2b, 3b, 4a, 4b.

Việc tuân theo các tiêu chuẩn là cần thiết để đảm bảo mức độ an toàn cho thao tác

Ba yếu tố của tiêu chuẩn IEC 439-1 góp phần quyết định cho an toàn thao tác: Xác định rõ ràng các bộ phận chức năng Các hình thức phân tách giữa các bộ phận

chức năng cạnh nhau phù hợp với yêu cầu của người sử dụng Xác định rõ ràng các loại dạng nghiệm và thử

nghiệm định kỳ

Hình E33 : Các dạng khác nhau của các tủ phân phối chức năng hạ áp

Dạng 2 a Dạng 2 b Dạng 1 Dạng 3 a

Dạng 3 b Dạng 4 a Dạng 4 bNgăn cáchThanh dẫn

2 Hệ thống phân phốiE- Phân phối trong mạng hạ thế

v

v

v

v

vvv

v

b

b

b

b

b

b


E18

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các loại thử nghiệm và thử nghiệm định kỳChúng đảm bảo mỗi một tủ phân phối tuân theo tiêu chuẩn. Các văn bản kiểm tra, xác nhận của các tổ chức độc lập là một bảo đảm cho người sử dụng

Điều khiển và giám sát từ xa hệ thống điệnĐiều khiển và giám sát từ xa không còn giới hạn đối với mạng điện.Các chức năng này ngày càng được sử dụng rộng rãi và làm giảm chi phí một cách đáng kể. Các ưu điểm chính bao gồm:

Giảm tiền điện Giảm chi phí để duy trì hệ thống Đầu tư hiệu quả, đặc biệt khi tối ưu hoá vòng đời mạng điện Làm hài lòng người sử dụng điện (trong toà nhà hoặc trong quá trình sản xuất) khi

chất lượng điện luôn đảm bảo. Modbus ngày càng được sử dụng như là tiêu chuẩn mở để giao thức trong các tủ phân phối và giữa tủ phân phối với sự điều khiển và giám sát phụ tải của khách hàng.Modbus tồn tại theo hai dạng, cặp dây xoắn (RS 485) và Ethernet-TCP/IP (IEEE 802.3).Trang web www.modbus.org giới thiệu các đặc tính kỹ thuật của bus và thường xuyên cập nhập danh sách các sản phẩm và các công ty sử dụng tiêu chuẩn công nghiệp mở. Việc sử dụng công nghệ mạng góp phần lớn cho việc sử dụng rộng rãi, bằng cách giảm chi phí truy cập, thông qua việc sử dụng các trang web thường xuyên mở và cập nhập, không như vài năm trước đây.

2.2 Cáp và thanh dẫnCác dây dẫn và cápĐịnh nghĩa

Dây dẫn

Dây dẫn bao gồm một lõi kim loại và có (hoặc không có) một vỏ cách điện.

Cáp

Cáp được tạo thành từ một số dây dẫn, cách điện, nhưng liên kết cơ với nhau, thường được bọc bằng lớp vỏ bảo vệ mềm.

Đường cáp

Khái niệm đường cáp "cable way" dùng để chỉ các dây dẫn và cáp có các phương tiện nâng đỡ và bảo vệ, ví dụ như: khay cáp, thang cáp, ống dẫn,mương cáp v.v...tất cả đều là đường cáp.

Nhận biết dây dẫnNhận biết dây dẫn theo ba nguyên tắc sau: Nguyên tắc 1

Hai màu xanh lá cây và vàng luôn dành cho dây bảo vệ PE và PEN. Nguyên tắc 2 Khi mạch bao gồm cả dây trung tính, thì nó phải được biểu thị bằng màu xanh da

trời nhạt hoặc đánh dấu "1" cho cáp có hơn năm dây dẫn. Khi mạch không có dây trung tính, thì dây dẫn màu xanh da trời nhạt có thể được

sử dụng như là dây pha, nếu nó là một phần của cáp có nhiều hơn một dây dẫn. Nguyên tắc 3

Dây pha có thể có màu bất kỳ, ngoại trừ : Xanh lá cây và vàng Xanh lá cây Vàng Xanh da trời nhẹ (nhạt) (theo nguyên tắc 2)

Khả năng tiếp cận đến các số liệu điện và tủ phân phối thông minh đang trở thành hiện thực

Hai loại phân phối: Bằng cáp và dây cách điện Bằng thanh dẫn (thanh cái)


b

bb

bb

b

b

b

b

b

b

bb

v

v

vvvv


E19

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các dây dẫn trong cáp phải được định dạng hoặc bằng màu hoặc bằng số (Hình E34).

Số dây dẫn Mạch Đường cáp cố định trong Dây dẫn cách điện Cáp nhiều dây mềm và cứng- mạch Ph Ph Pn N PE Ph Ph Ph N PE 1 Bảo vệ hoặc nối đất G/Y 2 1 pha (giữa các pha) BL LB 1 pha (giữa pha and trung tính) LB BL LB 1 pha (giữa pha và trung tính) G/Y BL G/Y + dây bảo vệ 3 Ba pha không có trung tính BL B LB 2 pha + trung tính LB BL B LB 2 pha + dây bảo vệ G/Y BL LB G/Y Hệ 1 pha giữa pha và trung tính LB G/Y BL LB G/Y + dây bảo vệ 4 Ba pha và trung tính LB BL B BL LB Ba pha và trung tính+ dây bảo vệ G/Y BL B LB G/Y 2 pha + trung tính + dây bảo vệ LB G/Y BL B LB G/Y Ba pha và dây PEN G/Y BL B LB G/Y 5 Ba pha + trung tính + dây bảo vệ LB G/Y BL B BL LB G/Y> 5 Dây bảo vệ: G/Y - Các dây khác: BL: được đánh số Số “1” để dành cho dây trung tính (nếu có)

G/Y: Xanh lá cây và vàng (Green and yellow) BL: đen (Black : theo nguyên tắc 3 LB: xanh sáng (Light blue) B: nâu (Brown)

Lưu ý: Nếu mạch bao gồm cả dây bảo vệ và nếu cáp sử dụng không có dây vàng và xanh, thì dây bảo vệ có thế: Một dây sọc vàng và xanh riêng biệt Dây xanh da trời nếu mạch không có dây trung tính Một dây đen nếu mạch có dây trung tính

Trong hai trường hợp sau, dây dẫn phải được đánh dấu băng keo sọc vàng và xanh ở các đầu và những phần hở của dây dẫn. Dây dẫn cho thiết bị điện cũng được đánh dấu tương tự như cáp nhiều dây (nhìn Hình E35).

Phương pháp lắp đặt và phân bố (nhìn Hình E36)Phân bố thông qua các đường cáp gồm các dây dẫn cách điện đơn hoặc các cáp và hệ thống kẹp chặt và bảo vệ cơ..

Hình E34 : Định dạng dây dẫn theo loại mạch

Hình E35 : Dây pha và dây trung tính phân biệt bởi màu sắc khác nhau l

N

Dây đen

Dây xanh da trời sáng

Tủ phân phối tầng

(MLVS )

Sưởi, v.vv...

Toà nhà sử dụng tủ phân phối phụ

Tủ phân phối chính hạ áp

Tủ phânphối khuvực

Fig. E36 : Các cáp phân bố hình tia trong một khách sạnl

2 Hệ thống phân phốiiE- Phân phối trong mạng hạ thế

b bb

b

bbb

b

bbbbb

b

bbb

bbbbb

bb

bb

b

bbb


E20

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Thanh dẫnThanh dẫn (Busbar trunking) dùng để phân bố dòng (từ 20 A đến 5000 A) và chiếu sáng (trong trường hợp này thanh dẫn có chức năng kép là cung cấp điện và làm giá đỡ các bộ đèn).

Các bộ phận của hệ thống thanh dẫn Một hệ thống thanh dẫn bao gồm các dây dẫn được bảo vệ nhờ vỏ ngoài (nhìn Hình E37). Được sử dụng cho việc truyền tải và phân phối điện, hệ thống thanh dẫn có các tính năng cần thiết cho việc kết nối: bộ khớp nối,thanh dẫn thẳng, bộ nối góc, cố định,v.v... Các điểm kết nối đặt tại các khoảng cách đều đặn để có thể cung cấp điện tại mọi điểm trong hệ thống.

Ưu điểm của hệ thống thanh dẫn là dễ dàng lắp đặt, tính linh hoạt và số lượng điểm kết nối

Các loại thanh dẫn:Hệ thống thanh dẫn có mặt ở tất cả các cấp trong sự phân bố điện: từ liên kết máy biến áp và tủ phân phối điện áp thấp đến sự phân bố các ổ cắm và chiếu sáng văn phòng, hoặc phân bố điện cho những nơi làm việc.Cấu trúc mạng lưới phân phối:

Hình E37 : Hệ thống thanh dẫn thiết kế để phân bố dòng từ 25 đến 4000 A

Thanh dẫn thẳng Các điểm kết nối đế phân bố dòng

Hệ thống cố định trên trần, tường hoặc sàn nâng, v.vv...

Đoạn cuối

Bộ nguồn Bộ khớp nối tải (ví dụ thiết bị) với thanh dẫn

Khớp nối góc

Hình E38 : Phân bố hình tia dùng thanh dẫn



E21

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Có ba loại thanh dẫn cơ bản. Thanh dẫn từ máy biến áp đến tủ phân phối hạ áp chính

Lắt đặt thanh dẫn có thể được xem xét lâu dài và không thay đổi. Ở đây không có các điểm kết nối cấp điện cho tải Thanh dẫn thường được dùng đối với các những khoảng cách ngắn và khi dòng định mức lớn hơn 1600/2000 A, do không thể sử dụng các cáp mắc song song để lắp đặt. Thanh dẫn còn được dùng nối giữa các tủ phân phối hạ áp chính và các tủ phân phối khu vực. .Đặc tính của thanh dẫn phân phối chính cho phép dòng làm việc từ 1000 đến 5000 A và dòng ngắn mạch lên đến 150 kA. .

Thanh dẫn phân phối phụ với mật độ kết nối cao hoặc thấp:Nằm phía sau thanh dẫn phân phối chính và có hai loại ứng dụng c:v Mặt bằng cỡ vừa (xưởng công nghiệp có các máy dập, phun và máy kim loại) hoặc siêu thị lớn với phụ tải nặng). Dòng ngắn mạch và cường độ dòng có thể rất cao (tương ứng từ 20 đến 70 kA và từ 100 đến 1000 A) v Mặt bằng nhỏ (phân xưởng với các thiết bị máy móc, phân xưởng dệt với các máy nhỏ, siêu thị với các tải nhỏ).Dòng ngắn mạch và giá trị dòng thấp (lần lượt tương ứng từ 10 đến 40 kA và từ 40 đến 400 A) Sự phân phối phụ dùng thanh dẫn đáp ứng nhu cầu của người sử dụng về: v Sự cải tạo và nâng cấp làm tăng số lượng điểm kết nốiv Độ tin cậy và liên tục cung cấp điện, vì các bộ kết nối có thể liên kết khi có điện mà vẫn đảm bảo an toànPhân phối phụ cũng thích hợp đối với sự phân bố thẳng đứng từ 100 đến 5000 A trong các toà nhà cao tầng.

Thanh dẫn phân phối mạng chiếu sáng:Mạch chiếu sáng có thể phân bố bằng cách sử dụng hai loại thanh dẫn tương ứng với các bộ đèn có thể được treo trên thanh dẫn hay không.v Thanh dẫn được thiết kế để treo các bộ đènCác thanh dẫn này cung cấp điện và làm giá đỡ các bộ đèn (choá đèn công nghiệp, đèn phóng điện, v.vv...Chúng được sử dụng trong các toà nhà công nghiệp, siêu thị, cửa hàng bách hoá và kho chứa hàng.Thanh dẫn rất cứng và thiết kế cho một hoặc hai mạch 25 A hoặc 40 A. Cứ cách khoảng 0,5 đến 1 m có ổ cắm điện. v Thanh dẫn không thiết kế để làm giá treo các bộ đènTương tự như hệ thống cáp có sẵn, các thanh dẫn này được dùng cung cấp điện cho các bộ đèn gắn trong các toà nhà. Chúng được dùng trong các toà nhà thương mại (văn phòng, cửa tiệm, nhà hàng, khách sạn,v.vv..., đặc biệt trong các trần giả. Thanh dẫn mềm và thiết kế cho một mạch 20 A. Nó có các ổ cắm điện cách nhau khoảng 1.2m đến 3m. Hệ thống thanh dẫn đáp ứng các yêu cầu của số lượng lớn các toà nhà.

Công trình công nghiệp: nhà để xe, phòng làm việc, trang trại, trung tâm hậu cần, v.vv...

Các khu vực thương mại: cửa tiệm, trung tâm mua sắm, siêu thị, khách sạn, v.vv.. Toà nhà dịch vụ: văn phòng, trường học, bệnh viện, phòng thể thao,dịch vụ tàu

biển, v.vv...

Các tiêu chuẩn Hệ thống thanh dẫn phải tphải đáp ứng tất cả các quy định nêu trong Tiêu chuẩn IEC 439-2. Điều này làm nhà sản xuất phải tuân thủ khi thiết kế hệ thống thanh dẫn (ví dụ: đặc tính tăng nhiệt độ, khả năng chịu dòng ngắn mạch, độ bền cơ, v.vv...) cũng như các phương pháp thử nghiệm để kiểm tra chúng. Tiêu chuẩn IEC 439-2 xác định 13 loại kiểm tra bắt buộc trên các cấu hình hoặc hệ thống các bộ phận...Bằng cách lắp ráp các bộ phận hệ thống tại hiện trường theo các hướng dẫn lắp ráp, nhà thầu sẽ có lợi nhờ sự phù hợp với tiêu chuẩn.

Các ưu điểm của hệ thống thanh dẫnLinh hoạt

Dễ dàng thay đổi cấu hình (thay đổi cấu hình dây chuyền sản xuất hoặc mở rộng các khu vực sản xuất tại chỗ).

Dùng lại các linh kiện (các linh kiện không sứt mẻ): khi cần thay đối lớn trong hệ thống, thanh dẫn dễ dàng tháo ra và lắp lại.

Sẵn sàng có điện trong suốt quá trình lắp đặt (khả năng có điểm lấy điện tại mỗi met chiều dài).

Khả năng lựa chọn các bộ lấy điện(bộ kết nối) rộng rãi.


b

b

b

b

bb

b

b

b

b


E22

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Đơn giản b Thiết kế có thể được thực hiện độc lập với sự phân bố và cách bố trí của các hộ tiêu thụ điện.b Hiệu quả không phụ thuộc vào cách thức thực hiện: việc sử dụng các cáp đòi nhiều hệ số suy giảm.b Mắt bằng bố trí rõ ràng và sáng sủa. b Giảm thời gian lắp đặt: hệ thống thanh dẫn cho phép giảm 50% thời gian lắp đặt so với lắp đặt cáp cổ truyền.b Bảo hành của nhà sản xuất. b Kiểm soát thời gian thực hiện: hệ thống thanh dẫn đảm bảo rằng không có sự kiện bất ngờ khi lắp đặt. Thời gian lắp đặt biết trước và dễ dàng đưa ra giải pháp khi có bất kỳ vấn đề nào liên quan đến sự thích nghi và khả năng mở rộng của thiết bị.bDễ dàng cài đặt: các thành phần môdun rất dễ dàng sử dụng, đơn giản và kết nối nhanh chóng.

Độ tin cậy

b Độ an toàn được đảm bảo bởi nhà máy sản xuấtb Các phần tử chuẩn xa1x và không bị lầm lẫnb Trình tự lắp ráp các thanh dẫn thẳng và các bộ lấy điện làm cho khó có thể có sai sót nào

Sự liên tục cung cấp điệnb Số lượng lớn các điểm lấy điện làm cho nó dễ dàng cung cấp điện cho bất kỳ sự tiêu thụ điện mới nào.Kết nối và ngắt kết nối được thực hiện nhanh chóng và an toàn, ngay cả khi có điện. Hai hoạt động (thêm hoặc sửa đổi) diễn ra mà không cần phải ngưng hoạt động. b Xác định sự cố dễ dàng và nhanh chóng bởi vì người tiêu thụ điện gần đường dâyb Không cần bảo trì hoặc bảo trì không đáng kể

Đóng góp lớn vào sự phát triển bền vữngb Hệ thống thanh dẫn cho phép các mạch kết hợp với nhau. So với hệ thống phân phối bằng cáp truyền thống, mức tiêu thụ vật liệu đồng và cách điện giảm đi 3 lần nếu dùng mạng phân phối bằng thanh dẫn (nhìn Hình E39).b Tái sử dụng thiết bị và tất cả các thành phần của nó hoàn toàn có thể tái chế

b Không chứa PVC và không phát sinh khí độc hoặc chất thảib Giảm nguy cơ rủi ro tiếp xúc với trường điện từ .

Các tính năng mới của hệ thống thanh dẫn

Hệ thống thanh dẫn ngày càng trở nên tốt hơn. Trong số các tính năng mới, chúng ta có thể đề cập đến:b Hiệu suất tăng với chỉ số bảo vệ IP55 và dãy định mức mới từ 160 A đến 1000 A (Ks).b Các hãng chiếu sáng cung cấp các thiết bị chiếu sáng mới có thể treo trên cáp và những đường ống dẫn nhẹ. b Các thiết bị cố định mới. Hệ thống cố định nhanh chóng, đường ống cáp, giá đỡ dùng chung với các mạch "VDI" (voice-âm thanh, data-số liệu, images-hình ảnh).Hệ thống thanh dẫn được tích hợp hoàn hảo với môi trường:

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7

I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7

Loại phân bố Dây dẫn Vật cách điện Tiêu thụ

1 000 Joules4 kgNhôm: 128 mm²

1 600 Joules12 kgĐồng: 250 mm²

Đồng tương đương: 86 mm²

Phân nhánh

ks: hệ số hiệu chỉnh= 0.6

ks: hệ số hiệu chỉnh= 0.6

Tập trung

R R R R R R R

R R R R R R R

ΣIxks

ΣIxks

Hình E39 : Ví dụ: 30 m kênh KS 250A lắp đặt với các nhánh cung cấp điện 10 25 A



E23

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

b màu trắng để tăng cường môi trường làm việc, tích hợp tự nhiên trong một loạt các sản phẩm phân phối điện.b phù hợp với những qui định của châu Âu về việc giảm các chất độc hại (RoHS).

Các ví dụ hệ thống thanh dẫn

Hình E40 : Thanh dẫn mềm không có khả năng làm giá đỡ các thiết bị chiếu sáng: Kênh KDP (20 A)

Hình E41 : Thanh dẫn cứng có thể làm giá đỡ các thiết bị chiếu sáng: Canalis KBA hoặc KBB (25 and 40 A)

Hình E42 : Đường dẫn kèm chiếu sáng: Canalis KBX (25 A)

Hình E43 : Một thanh dẫn phân phối công suất loại vừa: Canalis KN (40 đến 160 A)

2 Hệ thống phân phốiE- Phân phối trong mạng hạ thế


E24

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình E44 : Một thanh dẫn phân phối công suất loại vừa : Canalis KS (100 up to 1000 A)

Hình E45 : Một thanh dẫn phân phối công suất lớn : Canalis KT (800 up to 1000 A)



E25

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

3 Tác động của môi trường ngoài(IEC 60364-5-51)

3.1 Định nghĩa và các tiêu chuẩn tham khảo Mỗi hệ thống điện tạo ra một môi trường gây nguy hiểm:

cho người cho các thiết bị

Do đó, điều kiện môi trường ảnh hưởng đến việc xác định và chọn lựa vật liệu lắp đặt thích hợp cũng như các biện pháp bảo vệ người lao động. Tất cả những điều kiện môi trường nói trên gọi chung là “tác động ngoài”.Nhiều tiêu chuẩn quốc gia có liên quan với tác động ngoài, bao gồm một sơ đồ phân loại dựa trên hoặc gần giống với tiêu chuẩn quốc tế IEC 60364-5-51.

3.2 Phân loạiMỗi điều kiện của tác động ngoài được ký hiệu bằng một mã số gồm một nhóm hai chữ cái và một số như sau: Chữ cái đầu (A, B hoặc C)Chữ cái đầu chỉ ra loại tổng quát của tác động ngoài :

A = môi trường B = sử dụng C = cấu trúc toà nhà

Chữ cái thứ haiChữ cái thứ 2 chỉ ra bản chất của tác động ngoài. Số Con số cho biết nhóm loại trong mỗi tác động ngoài.

Ký tự bổ sung (tuỳ chọn)Chỉ sử dụng khi mức bảo vệ hiệu quả cho người lớn hơn mức độ được biểu thị bằng chữ số đầu tiên của IP.Khi mức bảo vệ người được xác định, chỉ số thứ hai của mã IP được thay thế bằng X's. Ví dụ: IP XXB.

Ví dụMã hiệu AC2 có nghĩa là:A = môi trườngAC = môi trường-độ caoAC2 = môi trường-độ cao > 2,000

3.3 Danh mục các tác động môi trường ngoàiHình E46 dưới, được lấy từ Tiêu chuẩn IEC 60364-5-51, cần phải tham khảo nếu cần biết thêm các chi tiết.

Cần xét đến các tác động của môi trường bên ngoài khi lựa chọn:

Các biện pháp thích hợp để đảm bảo an toàn cho người lao động (đặc biệt ở những nơi trong lưới điện)

Các đặc tính của thiết bị điện, như chỉ số bảo vệ (IP), độ bền cơ (IK), v.vv...

Nếu có một vài tác động môi trường ngoài xảy ra cùng một lúc, chúng có thể tác động qua lại hoặc độc lập với nhau và mức độ bảo vệ phải lựa chọn cho phù hợp

Code Tác động bên ngoài Các đặc tính yêu cầu đối với thiết bị A - Môi trườngAA Nhiệt độ xung quanh (°C) Low High Thiết bị thiết kế đặc biệt hoặc bố trí thích hợpAA1 - 60 °C + 5 °C AA2 - 40 °C + 5 °C AA3 - 25 °C + 5 °C AA4 - 5° C + 40 °C Bình thường (chỉ đặc biệt ở những trường hợp xác định) AA5 + 5 °C + 40 °C Bình thường AA6 + 5 °C + 60 °C Thiết bị thiết kế đặc biệt hoặc bố trí thích hợpAA7 - 25 °C + 55 °C AA8 - 50 °C + 40 °C

Hình E46 : Danh mục các tác động môi trường ngoài (Phụ lục A of IEC 60364-5-51)

bb

b

b

bbb



E26

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Mã hiệu Tác động môi trường ngoài Các đặc tính yêu cầu đối với thiết bị A - Môi trườngAB Độ ẩm khí quyển Nhiệt độ không khí °C Độ ẩm tương đối % Độ ẩm tuyệt đối g/m3 Thấp Cao Thấp Cao Thấp Cao AB1 - 60 °C + 5 °C 3 100 0.003 7 Cần bố trí thích hợpAB2 - 40 °C + 5 °C 10 100 0.1 7 AB3 - 25 °C + 5 °C 10 100 0.5 7 AB4 - 5° C + 40 °C 5 95 1 29 Bình thường AB5 + 5 °C + 40 °C 5 85 1 25 Bình thường AB6 + 5 °C + 60 °C 10 100 1 35 Cần bố trí thích hợp AB7 - 25 °C + 55 °C 10 100 0.5 29 AB8 - 50 °C + 40 °C 15 100 0.04 36 AC Độ cao AC1 ≤ 2000 m Bình thường AC2 > 2000 m Có thể cần các lưu ý cần thiết (các hệ số suy giảm) AD Nước AD1 Bỏ qua Ngoài trời hoặc không được bảo vệ che chắn IPX0 AD2 Giọi nước IPX1 hoặc IPX2 AD3 Phun IPX3 AD4 Bắn nước IPX4 AD5 Tia nước Vị trí có vòi nước được sử dụng thường xuyên IPX5 AD6 Sóng Bờ biển ((cầu tàu, bãi biển, bến ...) IPX6 AD7 Nhúng chìm Nước cao hơn 150 mm so với điểm cao nhất và IPX7 thiết bị thấp không dưới 1m so với bề mặt nước AD8 Chìm ngập Thiết bị hoàn toàn chìm ngập vĩnh viễn IPX8 AE Vật lạ Kích thước nhỏ Ví dụ AE1 Bỏ qua IP0X AE2 Nhỏ 2.5 mm Dụng cụ IP3X AE3 Rất nhỏ 1 mm Dây IP4X AE4 Bụi IP5X nếu bụi xâm nhập không có hại cho hoạt động AE5 Bụi trung bình IP6X nếu không cho phép bụi xâm nhập AE6 Bụi nặng IP6X AF Chất ăn mòn hoặc ô nhiễm AF1 Bỏ qua Bình thường AF2 Khí quyển Tuỳ theo bản chất của vật liệu AF3 Gián đoạn Bảo vệ chống ăn mòn AF4 Liên tục Thiết bị thiết kế đặc biệt AG Mức va chạm cơ AG1 Thấp Bình thường AG2 Trung bình Bình thường hoặc vật liệu được gia cốAG3 Cao Bảo vệ gia cố AH Độ rung AH1 Thấp Hộ gia đình hoặc tương tự Bình thường AH2 Trung bình Điều kiện công nghiệp bình thường Thiết bị thiết kế đặc biệt hoặc lắp ráp đặc biệtAH3 Cao Điều kiện công nghiệp khắc nghiệp AJ Ứng lực cơ khácAK Thực vật AH1 Không nguy hiểm Bình thường AH2 Nguy hiểm AL Động vật AH1 Không nguy hiểm Bình thường AH2 Nguy hiểm AM Ảnh hưởng của ion hoá, điện, điện từ / Môi trường điện từ tần số thấp / Sóng hài AM1 Sóng hài Tham khảo các tiêu chuẩn IEC AM2 Điện áp tín hiệu AM3 Thay đổi biên độ áp AM4 Mất cân bằng áp AM5 Thay đổi tần số nguồn AM6 Điện áp tần số thấp AM7 Dòng 1 chiều trong mạng xoay chiều AM8 Từ trường AM9 Điện trường AM21 Giao động áp hoặc dòng cảm ứng

Hình E46 : Danh mục các tác động ngoài (theo Phụ lục A tiêu chuẩn IEC 60364-5-51) (xem trang kế tiếp)

3 Tác động của môi trường ngoài (IEC 60364-5-51)



E27

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình E46 : Danh mục các tác động môi trường ngoài (theo Phụ lục A tiêu chuẩn IEC 60364-5-51)

Mã hiệu Tác động môi trường ngoài Các đặc tính yêu cầu đối với thiết bịA - Môi trường AM22 Nhiễu quá độ trong thời gian rất ngắn ( nano giây) Tham khảo các tiêu chuẩn IECAM23 Nhiễu quá độ trong thời gian ngắn (mili giây)M24 Nhiễu giao động quá độ AM25 Hiện tượng bức xạ cao tần AM31 Phóng tĩnh điện AM41 Ion hoá AN Bức xạ mặt trờiAN1 Thấp Bình thường AN2 Trung bình AN3 Cao AP Động đấtAP1 Bỏ qua Bình thường AP2 Thấp AP3 Trung bình AP4 Cao AQ Sét AQ1 Bỏ qua Bình thường AQ2 Gián tiếp AQ3 Trực tiếp AR Chuyển động của không khí AQ1 Thấp Bình thường AQ2 Trung bình AQ3 Cao AS Gió AQ1 Thấp Bình thường AQ2 Trung bình AQ3 Cao B - Sử dụng BA Khả năng của con người BA1 Bình thường Bình thường BA2 Trẻ con BA3 Tàn tật BA4 Được đào tạo BA5 Có tay nghề BB Điện trở người BC Tiết xúc của người với điện thế đất BC1 Không Phân loại thiết bị theo tiêu chuẩn IEC61140 BC2 Thấp BC3 Thường xuyên BC4 Liên tục BD Điều kiện sơ tán trong trường hợp khẩn cấp BD1 Mật độ thấp / dễ dàng thoát Bình thường BD2 Mật độ thấp / khó thoát BD3 Mật độ cao / dễ dàng thoát BD4 Mật độ cao /khó thoát BE Vật liệu BE1 Không nguy hiểm Bình thường BE2 Nguy cơ cháy BE3 Nguy cơ nổ BE4 Nguy cơ ô nhiễm C - Toà nhà CA Vật liệu CA1 Không cháy Bình thường CA2 Cháy CB Kết cấu toà nhà CB1 Nguy hiểm có thể bỏ qua Bình thường CB2 Lửa lan truyền CB3 Chuyển động CB4 Mềm dẻo hoặc không bền




E28

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

3.4 Bảo vệ các thiết bị kín: ký hiệu IP và IK Định nghĩa ký hiệu IP (nhìn Hình E47)Ký hiệu IP biểu thị mức độ bảo vệ của vỏ tủ, theo tiêu chuẩn IEC 60529.Bảo vệ chống các tác động môi trường ngoài như :

Xâm nhập của các đồ vật rắn Bảo vệ an toàn sự sống cho con người Bảo vệ chống bụi Bảo vệ chống ẩm ướt

Lưu ý: ký hiệu IP áp dụng cho các thiết bị điện với điện áp cho đến 72.5 kV.

Các thành phần của ký hiệu IP và ý nghĩa của nó Mô tả ngắn gọn các thành phần của chỉ số IP theo bảng sau (nhìn Hình E48).

Hình E47 : Ý nghĩa của mã hiệu IP

IP 2 3 C H

Mã chữ cái(

( )

( )

)

(chữ H, M, S , W )

thay thế bằng chữ "X" ("XX" nếu 2 chữ số bỏ qua). Các chữ cái bổ

Bảo vệ quốc tế)

Số đặc trưng đầu tiêntừ số 0 đến số 6 hoặc chữ X

Số đặc trưng thứ haitừ số 0 đến số 6 hoặc chữ X

Chữ cái bổ xung (không bắt buộc) (chữ A, B, C, D

Chữ cái phụ (không bắt buộc)

Nếu các chữ số đặc trưng không yêu cầu biểu thị thì nó phải được

xung hoặc chữ cái phụ có thể bỏ qua mà không cần thay thế.

Code letter s

Ý nghĩa của bảo vệ thiết bị

0123456

IP

TayNgón tay

ABCD

HMSW

012345678

Phần tử Số hoặc chữ cái

Ý nghĩa của bảo vệngười

Chữ số đặc trưng thứ nhất

Chữ số đặc trưng thứ hai

Chữ cái bổ xung (khôngbắt buộc)

Chữ cái phụ (không bắtbuộc)

Chống xâm nhập của vật rắn

(không được bảo vệ) Ðường kính ≥ 50 mmÐường kính ≥ 12,5 mmÐường kính ≥ 2,5 mmÐường kính ≥ 1,0 mmBảo vệ bụi bẩnKhông lọt bụi

Chống tiếp xúc với phần dẫn điện bằng :

(không được bảo vệ)

Dụng cụDây

DâyDây

Chống xâm nhập của nước có hại

(không được bảo vệ)Nhỏ giọt thẳng đứngNhỏ giọt (nghiêng 15 độ)

Bắn nướcVòi phunPhun mạnh

Bụi nước

Ngâm tạm thờiNgâm liên tục

Chống tiếp xúc với phần dẫn điện bằng :

Tay

Ngón tay

Dụng cụDây

Thông tin bổ xung cho :Khí cụ điện áp caoChuyển động khi thử nghiệm dưới nướcÐứng yên khi thử nghiệm dưới nướcÐiều kiện thời tiết

Hình E48 : Các thành phần của mã hiệu IP


bbbb



E29

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

3 Tác động môi trường ngoài (IEC 60364-5-51)

Định nghĩa ký hiệu IKTheo tiêu chuẩn IEC 62262, ký hiệu IK đặc trưng khả năng của thiết bị chống lại tác động cơ học (nhìn Hình E49).

Hình E49 : Các giá trị của kýhiệu IK

Mã hiệu IK Năng lượng va đập Mã hiệu AG (Joules) 00 0 01 <=0.14 02 <=0.20 AG1 03 <=0.35 04 <=0.50 05 <=0.70 06 <=1 07 <=2 AG2 08 <=5 AG3 09 <=10 10 <= 20 AG4

Đặc tính kỹ thuật của ký hiệu IP và IK đối với các tủ phân phốiMức độ bảo vệ IP và IK của vỏ thiết bị được xác định như là một tính năng của các tác động ngoài khác nhau theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-51, cụ thể:

Hình E50 : Các giá trị IP kiến nghị

Hình E51 : Các giá trị IK kiến nghị

b Có đồ vật rắn (ký hiệu AE)

Ký hiệu IP tương ứng theo điều kiện Bình thường, không có nước rơi xuống Phòng kỹ thuật 30Bình thường, có thể có nước rơi xuống Hành lang 31Khắc nghiệt, có khả năng nước hắt từ mọi phía Phân xưởng 54/55

Ky hiệu IK tương ứng theo điều kiện Không có nguy cơ xảy ra tác động lớn Phòng kỹ thuật 07Có thể xảy ra tác động lớn làm hư hỏng các Hành lang 08 (vỏ tủ cóthiết bị cửa)Nguy cơ lớn xảy ra các tác động làm hư vỏ tủ Phân xưởng 10


F1


© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Chương FBao vê chông điên giât

Nôi dung Tông quan F2 1.1 Hiên tương điên giât F2

1.2 Bao vê chông điên giât F3

1.3 Cham điên trưc tiêp va gian tiêp F3

Bao vê chông cham điên trưc tiêp F4 2.1 Cac biên phap bao vê chông cham điên trưc tiêp F4

2.2 Biên phap bao vê phu chông cham điên trưc tiêp F6

Bao vê chông cham điên gian tiêp F6 3.1 Cac biên phap bao vê : hai câp đô F6

3.2 Tư đông căt nguôn đôi vơi hê thông TT F7

3.3 Tư đông căt nguôn đôi vơi cac hê thông TN F8

3.4 Tư đông căt nguôn khi xay ra sư cô thư hai trong hê thông IT F10

3.5 Cac biên phap bao vê chông cham điên trưc tiêp va gian tiêp

không cân căt nguôn F13

Bao vê tai san trương hơp hong cach điên F17 4.1 Cac biên phap bao vê chông chay sư dung RCD F17

4.2 Bao vê khi co sư cô cham đât (GFP) F17

Biên phap thưc hiên mang TT F19 5.1 Cac biên phap bao vê F19

5.2 Phôi hơp cac thiêt bi bao vê chông dong ro F20

Biên phap thưc hiên mang TN F23 6.1 Cac điêu kiên tiên quyêt F23

6.2 Bao vê chông cham điên gian tiêp F23

6.3 Cac RCD co đô nhay cao F27

6.4 Bao vê cac vi tri co nguy cơ chay cao F28

6.5 Khi tông trơ mach vong sư cô đăc biêt cao F28

Biên phap thưc hiên mang IT F29 7.1 Cac điêu kiên tiên quyêt F29

7.2 Bao vê chông cham điên gian tiêp F30

7.3 Cac RCD co đô nhay cao F34

7.4 Bao vê cac vi tri co nguy cơ chay cao F35

7.5 Khi tông trơ mach vong sư cô đăc biêt cao F35

Cac thiêt bi tac đông theo dong so lêch (RCDs) F36 8.1 Cac loai RCD F36

8.2 Mô ta F36

8.3 Đô nhay cua RCD đôi vơi cac loai nhiêu F39

1

2

3

4

5

6

7

8


F2

F - Protection against electric shock©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s res

erve

d1 Tông quan

1.1 Điên giât Điên giât xay ra khi co dong điên đi qua ngươi va gây nên nhưng hâu qua vê măt sinh hoc lên cơ thê ngươi .Dong điên đi qua ngươi se anh hương đên cơ băp thit, chưc năng tuân hoan va hô hâp , đôi khi co thê gây phong năng .Mưc đô nguy hiêm đôi vơi nan nhân la môt ham theo đô lơn cua dong điên, nhưng phân cua cơ thê ma dong chay qua va thơi gian tôn tai dong điên nay .Tiêu chuân IEC 60479-1 câp nhât năm 2005 đinh nghia bôn vung tương ưng vơi quan hê biên đô dong / thơi gian tôn tai, trong môi trương hơp co mô ta cac anh hương vê măt sinh hoc ( Hinh 1 ). Bât ky ngươi nao tiêp xuc vơi vât co điên đêu bi nguy hiêm do điên giât Đương cong C1 chi ra răng khi môt dong điên lơn hơn 30 mA đi qua ngươi tư môt tay xuông cac chân , ngươi nay co thê tư vong , trư phi dong điên nay đươc ngăt trong khoang thơi gian đu nhanh .Điêm 500 ms/100 mA gân đương cong C1 ưng vơi khoang 0,14% kha năng bi anh hương tơi cơ tim .Biên phap bao vê ngươi chông điên giât trong mang ha thê phai tuân theo nhưng luât đinh phu hơp vơi tiêu chuân quôc gia , cac qui đinh qui pham , cac hương dân va cac văn ban khac cua chinh quyên . Cac tiêu chuân IEC liên quan bao gôm : IEC 60364, IEC 60479 series, IEC 61008, IEC 61009 va IEC 60947-2 ,IEC 60755.

Hinh . F1 : Pham vi anh hương theo thơi gian / dong điên AC đôi vơi cơ thê ngươi khi dong đi qua tư tay trai xuông chân

Dòng qua cơ thể ngườiIs (mA) 10

20

50

100

200

500

1,000

5,000

10,000

2,000

C1 C2 C3

Thời gian tồn tại dòngđi qua cơ thể người (ms)

A B

AC-2 AC-3 AC-4

0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 5001,000

2,0005,000

10,000

AC-1

AC-4.1 AC-4.2

AC-4.3

Vung AC-1 : Chưa co cam giac Vung AC-2 : Co thê cam nhân đươc

Vung AC-3 : Co thê bi co rut băp thit Vung AC-4 : kha năng không thê thoat khoi nguôn điên

Vung AC-4-1 : đên 5% kha năng anh hương tơi nhip tim

Vung AC-4-2 : đên 50% kha năng anh hương tơi nhip tim

Vung AC-4-3 : trên 50% kha năng anh hương tơi nhip tim

Khi môt dong điên lơn hơn 30 mA chay qua môt phân cơ thê ngươi , ngươi nay se bi nguy hiêm nêu dong điên nay không đươc ngăt kip thơi. Biên phap bao vê ngươi chông điên giât trong mang ha thê phai tuân theo nhưng luât đinh phu hơp vơi tiêu chuân quôc gia , cac qui đinh qui pham , cac hương dân va cac văn ban khac cua chinh quyên . Cac tiêu chuân IEC liên quan bao gôm : IEC 60364, ho IEC 60479 , IEC 61008, IEC 61009 va IEC 60947-2.

Đương cong A : Ngương cam nhân co dong qua ngươi Đương cong B : Ngương co rut băp thit

Đương C1 : ngương kha năng 0% anh hương tơi nhip tim Đương C2 : ngương kha năng 5% anh hương tơi nhip timĐương C3 : ngương kha năng 50% anh hương tơi nhip tim

F3


© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

1.2 Bao vê chông điên giâtTiêu chuân IEC 61140 cung câp qui đinh cơ ban vê bao vê chông điên giât , bao gôm ca vê cach lăp đăt mang va thiêt bi điên .Cac bô phân co điên nguy hiêm se không đươc thao tac va cac bô phân dân điên co thê thao tac se không gây nguy hiêm .Yêu câu nay cân đươc ap dung ơ :b Cac điêu kiên thông thương , va b Khi co xay ra môt sư cô đơn .

Cac biên phap khac nhau đươc châp nhân đê bao vê chông môi nguy hiêm nay , va bao gôm :b Tư đông căt nguôn cung câp tơi thiêt bi điên b Cac biên phap đăc biêt như :v Sư dung vât liêu cach điên lơp II , hoăc môt mưc cach điên tương đươngv Đăt thiêt bi trên san cach điên , ngoai tâm vơi hoăc co rao chăn giưa cac vi triv Sư dung lươi đăng thêv Cach ly vê điên băng cach sư dung may biên ap cach ly

1.3 Cham trưc tiêp va gian tiêp

Cham trưc tiêp

Cham trưc tiêp la tinh trang ngươi tiêp xuc vơi vât dân co điên ơ trang thai vân hanh binh thương (xem hinh F2).Tiêu chuân IEC 61140 đăt lai tên cho "bao vê chông cham trưc tiêp " la "bao vê cơ ban" vi tên goi cu chưa lương thông tin qua it

Cham điên gian tiêpCham gian tiêp la tinh trang ngươi tiêp xuc vơi phân vo kim loai xuât hiên điên ap bât ngơ trong khi binh thương no không co điên ( do bi hong cach điên hoăc vi cac nguyên nhân khac ).Dong sư cô lam tăng điên ap vo kim loai tơi mưc nguy hiêm , điên ap nay co thê gây nên dong điên chay qua cơ thê ngươi khi ngươi tiêp xuc vơi vo kim loai bi cham (xem hinh. F3).Tiêu chuân IEC 61140 đăt lai tên cho "bao vê chông cham gian tiêp " la "bao vê chông ro điên" vi tên goi cu chưa lương thông tin qua it .

Hai biên phap bao vê chông cham trưc tiêp thương đươc yêu câu vi theo thưc tê biên phap thư nhât co thê hong hoc

Cac tiêu chuân va qui đinh phân biêt hai loai tiêp xuc nguy hiêm ,b Cham trưc tiêpb Cham gian tiêpva cac biên phap bao vê tương ưng

Thanh dẫn

1 2 3 N

Is: Dòng do tiếp xúc trực tiếp với điện

Is

Sự cố hỏng cách điện

1 2 3 PE

Id

Id: Dòng do sự cố hỏng cách điện

Is

Hinh. F2 : Cham trưc tiêp Hinh F3 : Cham gian tiêp

1 Tông quan


F - Protection against electric shock

F4

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

2 Bao vê chông cham điên trưc tiêp

Hai biên phap bao vê cơ ban thương đươc ap dung đê bao vê chông nhưng nguy hiêm do cham gian tiêp la :b Ngăn ngưa sư tiêp xuc phân mang điên kiêu vât ly băng rao chăn , băng chât cach điên ,khoa không cho thao tac , v.v .b Bao vê phu khi cham trưc tiêp xay ra do cac biên phap bao vê nêu trên bi hư hong . Bao vê nay dưa trên thiêt bi chông dong ro co đô nhay cao (IΔn = 30 mA) va thơi gian căt nhanh . Nhưng thiêt bi nay đat hiêu qua rât cao trong phân lơn cac trương hơp cham trưc tiêp .

2.1 Cac biên phap bao vê chông cham điên trưc tiêpBao vê băng cach boc cach điên cac phân co điênBiên phap bao vê nay bao gôm lơp cach điên tuân theo cac tiêu chuân liên quan (xem hinh F4). Cac loai sơn thông thương , sơn mai , va vecni se không cung câp mưc bao vê thich hơp.

IEC va cac tiêu chuân quôc gia thương phân biêt hai loai bao vê :b . Toan bô ( sư dung cach điên , tu điên )b. Tưng phân hoăc riêng biêt .

Hinh F4 : Bao vê chông cham trưc tiêp thương thây cua cap 3 pha co vo boc bên ngoai

Hinh. F5 : Vi du cach ly băng tu điên

Bao vê băng rao chăn hoăc tu điên kinBiên phap bao vê nay đang đươc ap dung rông rai , vi co nhiêu bô phân va vât liêu đươc lăp trong cac tu, trên cac côt điên , tu điêu khiên va tu phân phôi ( xem Hinh F5). Đê cung câp đu mưc bao vê hiêu qua chông nhưng nguy hiêm do cham trưc tiêp , nhưng thiêt bi nay cân phai co câp bao vê thâp nhât tương đương IP 2X hoăc IP XXB (xem chương E muc 3.4).Hơn nưa, phân mơ đươc trong môt tu điên ( cưa chinh, măt tu phia trươc,ngăn keo ,v.v.) chi đươc phep thao ra , mơ hoăc rut ra khi :b Sư dung chia khoa hoăc dung cu chuyên dung , hoăc b Sau khi đa cach ly hoan toan vơi cac phân mang điên trong tu, hoăcb Cung vơi viêc chen tư đông môt man chăn kim loai ,man chăn nay chi co thê thao ra đươc băng chia khoa hoăc thiêt bi chuyên dung . Vo kim loai cua tu điên va tât ca man kim loai co thê thao đươc phai đươc nôi đăng thê vơi dây nôi đât bao vê cua mang điên .

Cac biên phap bao vê tưng phânb Bao vê băng cach sư dung chương ngai vât , hoăc đăt ngoai tâm vơi tơi Biên phap bao vê nay chi ap dung ơ nhưng vi tri ma ngươi co thâm quyên hoăc ngươi co chuyên môn mơi đươc phep thao tac . Viêc ap dung biên phap bao vê nay đươc mô ta chi tiêt trong tiêu chuân IEC 60364-4-41.

b Bao vê băng cach sư dung điên ap cưc thâp SELV (Safety Extra-Low Voltage) hoăc băng cach giơi han năng lương phong điên.Cac biên phap nay chi đươc ap dung trong mach công suât thâp , va trong nhưng trương hơp đăc biêt , như đa mô ta ơ muc 3.5.


F5

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

2.2 Biên phap bao vê phu bao vê chông cham trưc tiêpTât ca cac biên phap bao vê đa nêu trên co thê noi đa đu đê ngăn ngưa cham điên,tuy nhiên kinh nghiêm vân hanh cho thây co nhiêu nguyên nhân co thê dân đên sai sot như :b Thiêu sư bao tri thich hơpb Do bât cân , vô y b Cach điên bi giam binh thương (hoăc bât thương )va bi rach chô boc cach điên ; do bi gâp lai va trây xươc ơ cac đâu nôi b Do vô tinh cham vao điênb Do bi ngâp nươc , v.v. Đây la tinh trang ma nêu keo dai thi cach điên không con hiêu qua nưa .Đê bao vê ngươi sư dung trong nhưng trương hơp như vây , môt thiêt bi bao vê co đô nhay cao va tac đông nhanh ,dưa trên viêc kiêm tra dong ro đôi vơi đât (dong nay co thê hoăc không thê đi qua cơ thê ngươi hoăc suc vât ) , đươc sư dung đê căt nguôn môt cach tư đông , va đu nhanh đê tranh tôn thương, hoăc tư vong đôi vơi ngươi khoe manh binh thương do dong điên chay qua cơ thê (xem hinh F6).Nhưng thiêt bi nay hoat đông dưa trên nguyên tăc đo dong so lêch , xay ra khi co sư khac biêt giưa dong vao va ra khoi mach điên (đôi vơi hê thông đươc câp điên tư môt nguôn co nôi đât ) .Dong ro phai chay xuông đât , hoăc qua chô cach điên bi hong hoăc qua viêc tiêp xuc vơi vât co nôi đât vi du như khi ngươi cham vao dây dân co điên .Cac thiêt bi bao vê chông dong ro chuân ,như cac RCDs, co ngương dong so lêch 30mA đu đô nhay thich hơp đê bao vê chông cham điên trưc tiêp .Theo tiêu chuân IEC 60364-4-41, bao vê phu băng cac RCD co đô nhay cao (I∆n = 30 mA) phai đươc lăp đăt đôi vơi cac mach câp nguôn cho ô căm co dong đinh mưc 20 A tai moi vi tri , va đôi vơi cac mach câp nguôn cho thiêt bi di đông co dong đinh mưc tơi 32 A sư dung ngoai trơi .Biên phap bao vê phu nay đươc yêu câu ơ vai quôc gia đôi vơi mach ô căm co dong đinh mưc cao tơi 32A va ngay ca mưc cao hơn ơ nơi âm ươt va/hoăc lam viêc tam thơi (như ơ công trương Cung cân khuyên cao răng nên giơi han sô ô căm đươc bao vê bơi môt RCD (vi du 10 ô căm đươc bao vê chung bơi môt RCD).Chương P phân 3 phân loai cac vi tri khac nhau thương băt buôc phai đăt RCD đô nhay cao ( ơ vai quôc gia ), tuy nhiên trong vai trương hơp đây la biên phap bao vê hiêu qua chông cham trưc tiêp va ca cham gian tiêp đươc khuyên cao ap dung .

Biên phap bao vê phu chông môi nguy hiêm do cham điên trưc tiêp đươc cung câp nhơ sư dung thiêt bi tac đông theo dong ro , thiêt bi nay tac đông khi dong ro la 30mA hoăc thâp hơn , như cac RCD co đô nhay cao

Hinh F6 : RCD co đô nhay cao

2 Bao vê chông cham trưc tiêp



F6

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

3 Bao vê chông cham điên gian tiêp

Vo kim loai cua thiêt bi điên đươc cach ly vơi cac phân dân điên băng " cach điên cơ ban ". Hư hong lơp cach điên nay se khiên vo kim loai trơ nên dân điên. Cham điên gian tiêp xay ra khi ngươi cham vao vo thiêt bi điên binh thương không co điên nhưng do cach điên cua no bi hong nên vo kim loai cua thiêt bi trơ nên dân điên .

3.1 Cac biên phap bao vê : hai mưc đôHai mưc cua biên phap bao vê bao gôm :b Mưc thư nhât :Nôi đât tât ca vo kim loai cua thiêt bi điên trong mang điên va thiêt lâp môt lươi đăng thê ( xem chương G phân 6 ) .b Mưc thư hai : Tư đông căt nguôn câp tơi phân mach liên quan sao cho cac yêu câu giưa điên ap tiêp xuc /thơi gian cho phep an toan tương ưng vơi mưc điên ap tiêp xuc Uc(1) ( xem hinh F7).Gia tri cua Uc cang lơn , cang yêu câu căt nhanh hơn nguôn điên đê bao vê ngươi (xem hinh F8). Gia tri cao nhât cua Uc co thê nhân biêt ma không gây nguy hiêm đôi vơi ngươi

(1) Touch voltage Uc is the voltage existing (as the result of insulation failure) between an exposed-conductive-part and any conductive element within reach which is at a different (generally earth) potential.

Bao vê chông cham gian tiêp co thê đươc thưc hiên băng cach tư đông căt nguôn nêu vo kim loai cua thiêt bi đươc nôi đât thich hơp

UcĐiểmnối đất

Hinh F7 : Minh hoa điên ap tiêp xuc nguy hiêm Uc

Fig. F8 : Thơi gian cho phep tiêp xuc tôi đa theo điên ap điên ap nguôn xoay chiêu ( tinh băng giây)

Uo (V) 50 < Uo <= 120 120 < Uo <= 230 230 < Uo <= 400 Uo > 400System TN or IT 0.8 0.4 0.2 0.1 TT 0.3 0.2 0.07 0.04

la 50 V a.c.

Bang ghi nhơ giơi han thơi gian căt theo ly thuyêt


F7

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

3.2 Tư đông căt nguôn trong hê thông TT Nguyên tăc Trong hê thông nay ,tât ca vo dân điên va vât dân tư nhiên khac cua mang điên phai đươc nôi tơi môt điên cưc nôi đât chung . Trung tinh nguôn thương đươc nôi đât ơ xa va ngoai vung anh hương cua điên cưc nôi đât mang ,điêu nay không phai la băt buôc . Vi vây tông trơ mach vong sư cô cham đât bao gôm chu yêu la hai điên cưc nôi đât ( cua nguôn va cua mang điên ) măc nôi tiêp, do đo đô lơn cua dong cham thương qua nho so vơi yêu câu đê căt đươc cua CB hoăc câu chi , cân phai sư dung thiêt bi chông dong ro đê căt sư cô.Nguyên tăc bao vê nay cung co thê ap dung nêu chi sư dung môt điên cưc nôi đât chung , đăc biêt khi tram khach hang năm trong khu vưc lăp đăt mang , nơi ma không gian bi giơi han phai châp nhân hê thông nôi đât TN nhưng cac điêu kiên khac cân cho hê thông TN không thoa man đươc .

Bao vê tư đông căt nguôn trong mang TT băng RCD co đô nhay :

F7



3.2 Automatic disconnection for TT system

PrincipleIn this system all exposed-conductive-parts and extraneous-conductive-parts of theinstallation must be connected to a common earth electrode. The neutral point of thesupply system is normally earthed at a pint outside the influence area of theinstallation earth electrode, but need not be so. The impedance of the earth-faultloop therefore consists mainly in the two earth electrodes (i.e. the source andinstallation electrodes) in series, so that the magnitude of the earth fault current isgenerally too small to operate overcurrent relay or fuses, and the use of a residualcurrent operated device is essential.

This principle of protection is also valid if one common earth electrode only is used,notably in the case of a consumer-type substation within the installation area, wherespace limitation may impose the adoption of a TN system earthing, but where allother conditions required by the TN system cannot be fulfilled.

Protection by automatic disconnection of he supply used in TT system is by RCD of

sensitivity: I∆n R

i 50

A

whereRA is the resistance of the earth electrode for the installationI∆n is the rated residual operating current of the RCD

For temporary supplies (to work sites, …) and agricultural and horticultural premises,the value of 50 V is replaced by 25 V.

Example (see Fig. F9 )c The resistance of the earth electrode of substation neutral Rn is 10 Ω.c The resistance of the earth electrode of the installation RA is 20 Ω.c The earth-fault loop current Id = 7.7 A.c The fault voltage Ut = Id x RA = 154 V and therefore dangerous, butI∆n = 50/20 = 2.5 A so that a standard 300 mA RCD will operate in about 30 ms(see Fig. F10 ) without intentional time delay and will clear the fault where a faultvoltage exceeding appears on an exposed-conductive-part.

Fig. F10 : Maximum disconnecting time for AC final circuits not exceeding 32 A

123NPE

Rn = 10 Ω

Substationearthelectrode

Installationearthelectrode

RA = 20 Ω

Uf

Fig. F9 : Automatic disconnection of supply for TT system

Automatic disconnection for TT system isachieved by RCD having a sensitivity of

I∆n R

i 50

A where RA is the resistance of the

installation earth electrode

3 Protection against indirectcontact

(1) Uo is the nominal phase to earth voltage

Uo(1) (V) T (s)50 < Uo i 120 0.3120 < Uo i 230 0.2230 < Uo i 400 0.07Uo > 400 0.04

Specified maximum disconnection timeThe tripping times of RCDs are generally lower than those required in the majority ofnational standards; this feature facilities their use and allows the adoption of aneffective discriminative protection.

The IEC 60364-4-41 specifies the maximum operating time of protective devicesused in TT system for the protection against indirect contact:c For all final circuits with a rated current not exceeding 32 A, the maximumdisconnecting time will not exceed the values indicated in Figure F10c For all other circuits, the maximum disconnecting time is fixed to 1s. This limitenables discrimination between RCDs when installed on distribution circuits.RCD is a general term for all devices operating on the residual-current principle.RCCB (Residual Current Circuit-Breaker) as defined in IEC 61008 series is aspecific class of RCD.

Type G (general) and type S (Selective) of IEC 61008 have a tripping time/currentcharacteristics as shown in Figure F11 next page. These characteristics allow a certaindegree of selective tripping between the several combination of ratings and types, asshown later in sub-clause 4.3. Type industrial RCD according to IEC 60947-2provide more possibilities of discrimination due to their flexibility of time-delaying.

trong đo RA la điên trơ cua điên cưc nôi đât an toan IΔn la dong ngương tac đông đinh mưc cua RCDĐôi vơi nguôn cung câp tam (cho công trương ,...) va khu vưc nông nghiêp ,nông trai , gia tri 50 V đươc thay băng 25 V.

Vi du ( xem hinh F9)b Điên trơ nôi đât trung tinh nguôn la Rn = 10 Ω.b Điên trơ nôi đât an toan cua mang điên RA = 20 Ω.b Dong sư cô cham đât Id = 7.7 A.b Điên ap chô sư cô Uf = Id x RA = 154 V va do đo rât nguy hiêm , tuy nhiênIΔn = 50/20 = 2.5 A , nhơ vây môt RCD chuân 300 mA se tac đông căt sau khoang 30 ms không co thơi gian trê va se xoa sư cô khi điên ap sư cô vươt qua mưc cho phep xuât hiên trên vo dân điên .

Hinh F10 : Thơi gian căt tôi đa đôi vơi cac mach AC cuôi không qua 32 A

123NPE

Rn = 10 Ω

Điện cựcnối đấtcủa trạm

Điện cựcnối đấtcủa mạng điện

RA = 20 Ω

Uf

Hinh F9 : Tư đông căt nguôn trong hê thông TT

Tư đông căt nguôn trong hê thông TT đươc thưc hiên băng RCD co đô nhay tinh băng

F7



3.2 Automatic disconnection for TT system

PrincipleIn this system all exposed-conductive-parts and extraneous-conductive-parts of theinstallation must be connected to a common earth electrode. The neutral point of thesupply system is normally earthed at a pint outside the influence area of theinstallation earth electrode, but need not be so. The impedance of the earth-faultloop therefore consists mainly in the two earth electrodes (i.e. the source andinstallation electrodes) in series, so that the magnitude of the earth fault current isgenerally too small to operate overcurrent relay or fuses, and the use of a residualcurrent operated device is essential.

This principle of protection is also valid if one common earth electrode only is used,notably in the case of a consumer-type substation within the installation area, wherespace limitation may impose the adoption of a TN system earthing, but where allother conditions required by the TN system cannot be fulfilled.

Protection by automatic disconnection of he supply used in TT system is by RCD of

sensitivity: I∆n R

i 50

A

whereRA is the resistance of the earth electrode for the installationI∆n is the rated residual operating current of the RCD

For temporary supplies (to work sites, …) and agricultural and horticultural premises,the value of 50 V is replaced by 25 V.

Example (see Fig. F9 )c The resistance of the earth electrode of substation neutral Rn is 10 Ω.c The resistance of the earth electrode of the installation RA is 20 Ω.c The earth-fault loop current Id = 7.7 A.c The fault voltage Ut = Id x RA = 154 V and therefore dangerous, butI∆n = 50/20 = 2.5 A so that a standard 300 mA RCD will operate in about 30 ms(see Fig. F10 ) without intentional time delay and will clear the fault where a faultvoltage exceeding appears on an exposed-conductive-part.


123NPE

Rn = 10 Ω

Substationearthelectrode

Installationearthelectrode

RA = 20 Ω

Uf

Fig. F9 : Automatic disconnection of supply for TT system

Automatic disconnection for TT system isachieved by RCD having a sensitivity of

I∆n R

i 50

A where RA is the resistance of the

installation earth electrode




Specified maximum disconnection timeThe tripping times of RCDs are generally lower than those required in the majority ofnational standards; this feature facilities their use and allows the adoption of aneffective discriminative protection.

The IEC 60364-4-41 specifies the maximum operating time of protective devicesused in TT system for the protection against indirect contact:c For all final circuits with a rated current not exceeding 32 A, the maximumdisconnecting time will not exceed the values indicated in Figure F10c For all other circuits, the maximum disconnecting time is fixed to 1s. This limitenables discrimination between RCDs when installed on distribution circuits.RCD is a general term for all devices operating on the residual-current principle.RCCB (Residual Current Circuit-Breaker) as defined in IEC 61008 series is aspecific class of RCD.

Type G (general) and type S (Selective) of IEC 61008 have a tripping time/currentcharacteristics as shown in Figure F11 next page. These characteristics allow a certaindegree of selective tripping between the several combination of ratings and types, asshown later in sub-clause 4.3. Type industrial RCD according to IEC 60947-2provide more possibilities of discrimination due to their flexibility of time-delaying.

; RA la điên trơ nôi đât cua mang

3 Bao vê chông cham gian tiêp

(1) Uo la điên ap pha đât đinh mưc

Uo(1) (V) T (s)50 < Uo y 120 0.3120 < Uo y 230 0.2230 < Uo y 400 0.07Uo > 400 0.04

Thơi gian căt tôi đa cho phep

Thơi gian căt sư cô cua cac RCDs thương thâp hơn đôi vơi môt sô tiêu chuân quôc gia ; điêu nay thuân tiên cho sư dung va cho phep phôi hơp chon loc bao vê môt cach hiêu qua

Tiêu chuân IEC 60364-4-41 qui đinh thơi gian căt tôi đa cua thiêt bi bao vê trong hê thông TT đê bao vê chông cham điên gian tiêp :b Đôi vơi tât ca mach cuôi nguôn co dong đinh mưc không qua 32 A, thơi gian căt tôi đa cho phep không đươc vươt qua gia tri cho ơ hinh F10b Đôi vơi tât ca mach khac, thơi gian căt tôi đa cho phep cô đinh băng 1s. Giơi han nay đam bao tinh chon loc giưa cac RCD đươc lăp đăt ơ mach phân phôi . RCD la tên goi chung cho tât ca thiêt bi tac đông dưa trên nguyên tăc đo dong ro. RCCB (Residual Current Circuit-Breaker) như đươc đinh nghia trong IEC 61008 la môt loai RCD đăc biêt .Loai G (thông dung ) va loai S ( chon loc) theo IEC 61008 co đăc tinh căt thơi gian / dong điên đươc trinh bay ơ hinh F11 trang kê. Cac đăc tinh nay cho phep chon bât ky câp đô thơi gian căt sư cô nao tuy theo dong đinh mưc va loai thiêt bi , xem trong phu luc muc 4.3. Loai RCD công nghiêp theo IEC 60947-2 cung câp nhiêu kha năng đam bao chon loc hơn nhơ vao sư mêm deo cua thơi gian trê.



F8

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

3.3 Tư đông căt nguôn trong mang TN Nguyên tăcTrong hê thông nay tât ca vo kim loai va phân dân điên ngoai khac đươc nôi trưc tiêp tơi điêm nôi đât cua nguôn băng dây bao vê .Như đa ghi chu ơ chương F , phu luc 1.2 , cach nôi đươc thưc hiên phu thuôc loai sơ đô TN đươc ap dung la TN-C, TN-S, hay TN-C-S . Trong hinh F12 phương phap nôi la TN-C , trong đo dây trung tinh vưa la dây bao vê ( Protective Earth : PE )vưa la dây trung tinh (Neutral : N) ( goi chung la dây PEN). Trong tât ca cac hê thông TN , sư cô hong cach điên vơi đât gây nên ngăn mach pha - trung tinh . Dong sư cô ơ mưc cao cho phep sư dung thiêt bi bao vê qua dong , tuy nhiên no co thê gây nên điên ap tiêp xuc tai chô sư cô vươt qua 50% gia tri điên ap pha -trung tinh trong suôt thơi gian chơ căt mach .Trong thưc tê ,đôi vơi mang phân phôi cac điên cưc nôi đât lăp lai thương đươc lăp đăt cach đêu nhau doc theo dây bao vê (PE or PEN) , trong khi đo , hô tiêu thu thương yêu câu lăp môt điên cưc nôi đât tai đâu nôi vao nguôn cung câp . Ơ cac mang điên lơn , cac điên cưc nôi đât bô sung đươc bô tri phân tan chung quanh công trinh nhăm lam giam điên ap tiêp xuc tơi mưc co thê . Trong cac chung cư cao tâng ,cac phân dân điên tư nhiên đươc nôi vơi dây bao vê cua tưng tâng . Đê đam bao bao vê hiêu qua , dong sư cô cham đât


F8


3.3 Automatic disconnection for TN systems

PrincipleIn this system all exposed and extraneous-conductive-parts of the installation areconnected directly to the earthed point of the power supply by protective conductors.

As noted in Chapter E Sub-clause 2.2, the way in which this direct connection iscarried out depends on whether the TN-C, TN-S, or TN-C-S method of implementingthe TN principle is used. In figure F12 the method TN-C is shown, in which theneutral conductor acts as both the Protective-Earth and Neutral (PEN) conductor. Inall TN systems, any insulation fault to earth results in a phase to neutral short-circuit.High fault current levels allow to use overcurrent protection but can give rise to touchvoltages exceeding 50% of the phase to neutral voltage at the fault position duringthe short disconnection time.

In practice for utility distribution network, earth electrodes are normally installed atregular intervals along the protective conductor (PE or PEN) of the network, whilethe consumer is often required to install an earth electrode at the service entrance.

On large installations additional earth electrodes dispersed around the premises areoften provided, in order to reduce the touch voltage as much as possible. In high-riseapartment blocks, all extraneous conductive parts are connected to the protectiveconductor at each level. In order to ensure adequate protection, the earth-faultcurrent

I Id or 0.8

UoZc

a=UoZs

u where

c Uo = nominal phase to neutral voltagec Zs = earth-fault current loop impedance, equal to the sum of the impedances of thesource, the live phase conductors to the fault position, the protective conductorsfrom the fault position back to the sourcec Zc = the faulty-circuit loop impedance (see “conventional method” Sub-clause 6.2)

Note: The path through earth electrodes back to the source will have (generally)much higher impedance values than those listed above, and need not be considered.c Id = the fault currentc Ia = current equal to the value required to operate the protective device in the timespecified

Example (see Fig. F12 )

The fault voltage Uf = =2302

115 V and is hazardous;

The fault loop impedance Zs=ZAB + ZBC + ZDE + ZEN + ZNA.If ZBC and ZDE are predominant, then:

ZsLS

= =2 64 3ρ . mΩ , so that

Id = =23064.3

3,576 A (≈ 22 In based on a NS 160 circuit-breaker).

The “instantaneous” magnetic trip unit adjustment of the circuit-breaker is many timeless than this short-circuit value, so that positive operation in the shortest possibletime is assured.

Note: Some authorities base such calculations on the assumption that a voltagedrop of 20% occurs in the part of the impedance loop BANE.

This method, which is recommended is explained in chapter F sub-clause 6.2“conventional method” and in this example will give an estimated fault current of

230 x 0.8 x 1064.3

2,816 A3= (≈ 18 In).

The automatic disconnection for TN system isachieved by overcurrent protective device orResidual Current Devices

Fig. F12 : Automatic disconnection in TN system

123PEN

NS160

A

F

N E

D C

B

Uf

35 mm2

50 m35 mm2

Fig. F11 : Maximum operating time of RCD’s

x I∆n 1 2 5 > 5Domestic Instantaneous 0.3 0.15 0.04 0.04

Type S 0.5 0.2 0.15 0.15Industrial Instantaneous 0.3 0.15 0.04 0.04

Time-delay (0.06) 0.5 0.2 0.15 0.15Time-delay (other) According to manufacturer


phai cao hơn hoăc băng Ia, trong đo :

b Uo = điên ap pha trung tinh đinh mưc b Id = dong sư cô b Ia = dong ngương tac đông cua thiêt bi bao vê ưng vơi thơi gian đinh trươc b Zs = tông trơ mach vong sư cô cham đât , băng tông cua tông trơ nguôn , dây dân tơi chô bi cham va tông trơ dây bao vê tư chô cham trơ vê nguônb Zc = tông trơ mach vong sư cô ( xem "phương phap gân đung" phu luc 6.2)Chu y : Đương dân qua cac điên cưc nôi đât vê nguôn thương co tông trơ lơn hơn so vơi mach mô ta trên nên co thê bo qua .Vi du ( xem Hinh F12)

Điên ap chô bi sư cô


F8







I Id or 0.8

UoZc

a=UoZs

u where







ZsLS

= =2 64 3ρ . mΩ , so that

Id = =23064.3





230 x 0.8 x 1064.3

2,816 A3= (≈ 18 In).



123PEN

NS160

A

F

N E

D C

B

Uf

35 mm2

50 m35 mm2






rât nguy hiêm ;

Tông trơ mach vong sư cô Zs=Zab + Zbc + Zde + Zen + Zna.Nêu Zbc va Zde la trôi hơn thi :


F8







I Id or 0.8

UoZc

a=UoZs

u where







ZsLS

= =2 64 3ρ . mΩ , so that

Id = =23064.3





230 x 0.8 x 1064.3

2,816 A3= (≈ 18 In).



123PEN

NS160

A

F

N E

D C

B

Uf

35 mm2

50 m35 mm2






, do đo


F8







I Id or 0.8

UoZc

a=UoZs

u where







ZsLS

= =2 64 3ρ . mΩ , so that

Id = =23064.3





= (≈ 18 In).



123PEN

NS160

A

F

N E

D C

B

Uf

35 mm2

50 m35 mm2






Id= 23064.3 x10-3 3,576 A (≈ 22 In đôi vơi CB loai NSX160 ).

Cơ câu căt tư " căt tưc thơi " cua CB đươc chinh đinh nho hơn nhiêu lân so vơi dong ngăn

mach , do đo đam bao CB tac đông căt sau khoang thơi gian ngăn nhât co thê .

Chu y : Co vai tai liêu tinh dong cham vo như trương hơp trên dưa trên gia thiêt điên ap rơi la 20% trên tông trơ mach vong BANE.Phương phap nay đươc giai thich trong chương F , phu luc 6-2 "phương phap gân đung " va trong vi du nay se cho dong sư cô la


F8







I Id or 0.8

UoZc

a=UoZs

u where







ZsLS

= =2 64 3ρ . mΩ , so that

Id = =23064.3





230 x 0.8 x 1064.3

2,816 A3= (≈ 18 In).



123PEN

NS160

A

F

N E

D C

B

Uf

35 mm2

50 m35 mm2






(≈ 18 In).

Thơi gian căt tôi đa cho phep Tiêu chuân IEC 60364-4-41 xac đinh thơi gian căt tôi đa cua thiêt bi bao vê dung trong hê thông TN đê bao vê chông cham gian tiêp :b Đôi vơi tât ca cac mach cuôi nguôn co dong đinh mưc không qua 32 A, thơi gian căt tôi đa không đươc vươt qua cac gia tri trong hinh F13b Vơi cac mach khac , thơi gian căt tôi đa la cô đinh 5s. Giơi han nay cho phep đam bao tinh chon loc giưa cac thiêt bi bao vê đươc lăp đăt trên mang phân phôi .

Fig. F12 : Tư đông căt nguôn trong mang TN

123PEN

NSX160

A

F

N E

D C

B

Uf

35 mm2

50 m35 mm2

Hinh F11 : Thơi gian căt lơn nhât cua cac RCD (tinh băng giây)

x IΔn 1 2 5 > 5 Dân dung Căt tưc thơi 0.3 0.15 0.04 0.04 Loai S 0.5 0.2 0.15 0.15Công nghiêp Căt tưc thơi 0.3 0.15 0.04 0.04 Thơi gian trê (0.06) 0.5 0.2 0.15 0.15 Thơi gian trê (khac) Theo nha san xuât

Tư đông căt nguôn trong hê thông TN đươc thưc hiên băng cac thiêt bi bao vê qua dong hoăc cac RCD


F9

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Ghi chu : Viêc sư dung RCD co thê la cân thiêt trên hê thông nôi đât TN. Sư dung RCD trên hê thông TN-C-S chi khi dây bao vê va dây trung tinh phai ( chăc chăn )đươc tach rơi phia nguôn so vơi RCD . Viêc tach rơi nay thương đươc thưc hiên ơ đâu nguôn vao .

Bao vê băng CB ( xem hinh F14)Bô phân căt sư cô tưc thơi cua môt CB se loai bo dong sư cô cham đât sau it hơn 0.1giây.Vây, tư đông căt nguôn trong giơi han thơi gian cho phep se luôn đươc đam bao bơi vi tât ca bô phân căt sư cô loai tư nhiêt hoăc điên tư , căt tưc thơi hay trê ngăn đêu thich hơp : Ia = Im. Tuy nhiên ,sai lêch tôi đa cho phep tuy theo tiêu chuân liên quan cân phai xem xet

.Vi vây đê phu hơp, dong sư cô tinh theo

F9



Specified maximum disconnection timeThe IEC 60364-4-41 specifies the maximum operating time of protective devicesused in TN system for the protection against indirect contact:c For all final circuits with a rated current not exceeding 32 A, the maximumdisconnecting time will not exceed the values indicated in Figure F13c For all other circuits, the maximum disconnecting time is fixed to 5s. This limitenables discrimination between protective devices installed on distribution circuits

Note: The use of RCDs may be necessary on TN-earthed systems. Use of RCDs onTN-C-S systems means that the protective conductor and the neutral conductormust (evidently) be separated upstream of the RCD. This separation is commonlymade at the service entrance.


1

1: Instantaneous trip2: Short-time delayed time

Im Uo/ZsI

2

t

Ia Uo/Zs

t

tc = 0.4 s

I

If the protection is to be provided by a circuitbreaker, it is sufficient to verify that the faultcurrent will always exceed the current-settinglevel of the instantaneous or short-time delaytripping unit (Im)

Ia can be determined from the fuseperformance curve. In any case, protectioncannot be achieved if the loop impedance Zsor Zc exceeds a certain value

Fig. F14 : Disconnection by circuit-breaker for a TN system Fig. F15 : Disconnection by fuses for a TN system




Protection by means of circuit-breaker (see Fig. F14 )

The instantaneous trip unit of a circuit breaker will eliminate a short-circuit to earth inless than 0.1 second.

In consequence, automatic disconnection within the maximum allowable time willalways be assured, since all types of trip unit, magnetic or electronic, instantaneousor slightly retarded, are suitable: Ia = Im. The maximum tolerance authorised by therelevant standard, however, must always be taken into consideration. It is sufficient

therefore that the fault current UoZs

or 0.8UoZc

determined by calculation (or estimated

on site) be greater than the instantaneous trip-setting current, or than the very short-time tripping threshold level, to be sure of tripping within the permitted time limit.

Protection by means of fuses (see Fig. F15 )

The value of current which assures the correct operation of a fuse can beascertained from a current/time performance graph for the fuse concerned.

The fault current UoZs

or 0.8UoZc

as determined above, must largely exceed that

necessary to ensure positive operation of the fuse. The condition to observe

therefore is that Ia <UoZs

or 0.8UoZc

as indicated in Figure F15.

(hoăc do ươc tinh tai chô ) phai

lơn hơn dong chinh đinh căt tưc thơi , hoăc lơn hơn dong ngương căt vơi thơi gian rât

Hinh F13 : Thơi gian căt cho phep tôi đa đôi vơi mach AC cuôi nguôn không vươt qua 32 A

1

1: Cắt với thời gian trễ ngắn2: Cắt tức thời

Im Uo/ZsI

2

t

Ia Uo/Zs

t

tc = 0.4 s

I

Nêu bao vê đươc thưc hiên băng CB , chăc chăn dong sư cô luôn vươt qua mưc dong chinh đinh căt tưc thơi hoăc căt vơi thơi gian trê ngăn (Im)

Ia co thê đươc xac đinh tư đương cong đăc tinh cua câu chi .Trong vai trương hơp , không thê thưc hiên bao vê đươc nêu tông trơ mach vong sư cô Zs hoăc Zc vươt qua gia tri cho phep

Hinh F14 : Căt nguôn băng CB đôi vơi hê thông TN Hinh F15 : Căt nguôn băng câu chi đôi vơi hê thông TN


(1) Uo la điên ap pha đât đinh mưc

Uo(1) (V) T (s)50 < Uo tơi 120 0.8120 < Uo tơi 230 0.4230 < Uo tơi 400 0.2Uo > 400 0.1

nhanh , nhăm đam bao căt sư cô trong giơi han thơi gian cho phep .

Bao vê băng câu chi ( xem hinh F15)The Gia tri dong đam bao lam viêc đung cua câu chi co thê đươc xac đinh tư đô thi đăc tuyên dong điên / thơi gian cua câu chi nay .

Dong sư cô

F9






1


Im Uo/ZsI

2

t

Ia Uo/Zs

t

tc = 0.4 s

I











or 0.8UoZc






or 0.8UoZc




or 0.8UoZc

as indicated in Figure F15.

như đươc xac đinh ơ trên , phai lơn hơn mưc cân thiêt đê đam

bao câu chi tac đông . Điêu kiên la

F9






1


Im Uo/ZsI

2

t

Ia Uo/Zs

t

tc = 0.4 s

I











or 0.8UoZc






or 0.8UoZc




or 0.8UoZc

as indicated in Figure F15. như minh hoa ơ hinh F15.

Vi du : Điên ap pha trung tinh đinh mưc cua mang la 230 V va thơi gian căt tôi đa cho phep cho bơi đô thi hinh F15 la 0.4 s. Gia tri tương ưng cua Ia co thê đươc đoc tư đô thi . Sư dung điên ap (230 V) va dong điên Ia, tông trơ toan bô mach vong sư cô co thê đươc tinh

theo


F10


Example: The nominal phase to neutral voltage of the network is 230 V and themaximum disconnection time given by the graph in Figure F15 is 0.4 s.The corresponding value of Ia can be read from the graph. Using the voltage (230 V)and the current Ia, the complete loop impedance or the circuit loop impedance can

be calculated from Zsa a

= =230I I

or Zc 0.8230 . This impedance value must never be

exceeded and should preferably be substantially less to ensure satisfactory fuseoperation.

Protection by means of Residual Current Devices forTN-S circuitsResidual Current Devices must be used where:c The loop impedance cannot be determined precisely (lengths difficult to estimate,presence of metallic substances close to the wiring)c Where the fault current is so low that the disconnecting time cannot be met byusing overcurrent protective devices

The reason is that the fault current level is always higher than their rated trippingcurrent which is in the order of some amps.

In practice, they are often installed in the the LV sub distribution and in manycountries, the automatic disconnection of final circuits shall be achieved by ResidualCurrent Devices.

3.4 Automatic disconnection on a second fault in anIT system

In this type of system:c The installation is isolated from earth, or the neutral point of its power-supplysource is connected to earth through a high impedancec All exposed and extraneous-conductive-parts are earthed via an installation earthelectrode.

First faultOn the occurrence of a true fault to earth, referred to as a “first fault”, the faultcurrent is very low, such that the rule Id x RA i 50 V (see F3.2) is fulfilled and nodangerous fault voltages can occur.

In practice the current Id is low, a condition that is neither dangerous to personnel,nor harmful to the installation.

However, in this system:c A permanent monitoring of the insulation to earth must be provided, coupled withan alarm signal (audio and/or flashing lights, etc.) operating in the event of a firstearth fault (see Fig. 16 )c The rapid location and repair of a first fault is imperative if the full benefits of theIT system are to be realised. Continuity of service is the great advantage afforded bythe system.

For a network formed from 1 km of new conductors, the leakage (capacitive)impedance to earth ZF is of the order of 3500 Ω per phase. In normal operation, thecapacitive current(1) to earth is therefore:

UoZf

= =230

3,50066 mA per phase.

During a phase to earth fault, as indicated in Figure F17 opposite page, the currentpassing through the electrode resistance RnA is the vector sum of the capacitivecurrents in the two healthy phases. The voltages of the healthy phases have(because of the fault) increased to e the normal phase voltage, so that the capacitivecurrents increase by the same amount. These currents are displaced, one from theother by 60°, so that when added vectorially, this amounts to 3 x 66 mA = 198 mA,i.e. in the present example.

The fault voltage Uf is therefore equal to 198 x 5 x 103 = 0.99 V, which is obviouslyharmless.

The current through the short-circuit to earth is given by the vector sum of theneutral-resistor current Id1 (=153 mA) and the capacitive current Id2 (198 mA).

Since the exposed-conductive-parts of the installation are concerned directly toearth, the neutral impedance Zct plays practically no part in the production of touchvoltages to earth.

In IT system the first fault to earth should notcause any disconnection

Fig. F16 : Phases to earth insulation monitoring deviceobligatory in IT system

(1) Resistive leakage current to earth through the insulation isassumed to be negligibly small in the example.


. Gia tri tông trơ sư cô thưc không bao giơ đươc phep

vươt qua va nên thâp hơn đu đê đam bao câu chi tac đông .



F10

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Bao vê băng thiêt bi chông dong ro ( Residual Current Device )

Mach TN-S

Phai sư dung cac thiêt bi chông dong ro khi :

b Tông trơ mach vong sư cô không thê xac đinh chinh xac đươc ( kho khăn khi ươc lương chiêu dai mach , co sư hiên diên cua cac vât liêu kim loai gân vơi dây dân )b Dong sư cô thâp tơi mưc thơi gian căt không thê đat đươc khi sư dung thiêt bi bao vê qua dong binh thương Dong ngương căt đinh mưc cua RCD nên khoang vai amps, no phai nho hơn dong sư cô . Cac RCD thương thich hơp tôt trong trương hơp nay .Thưc tê , ngươi ta thương lăp RCD trong tu phân phôi phu ha thê va ơ vai quôc gia ,tư đông căt nguôn ơ mach cuôi nguôn nên đươc thưc hiên băng cac thiêt bi chông dong ro ( Residual Currrent Devices ).

3.4 Tư đông căt nguôn khi cham thêm điêm thư hai trong hê thông IT

Trong hê thông loai nay :

b Mang điên đươc cach ly vơi đât , hoăc trung tinh nguôn đươc nôi đât qua môt tông trơ co gia tri lơn b Tât ca vo kim loai va vât dân điên tư nhiên đươc nôi đât thông qua điên cưc nôi đât cua mang .

Tinh trang cham điêm thư nhâtKhi xay ra sư cô cham đât , đươc xem la "cham điêm thư nhât" , dong cham rât be ,vi vây gia tri điên ap tiêp xuc Id x RA nho hơn 50 V ( xem F3.2) va không gây nguy hiêm .Thưc tê , dong Id rât be nên không gây nguy hiêm cho ngươi cung như không anh hương đên mang điên .Tuy nhiên , trong hê thông nay :b Cân phai thương xuyên giam sat tinh trang cach điên vơi đât , đi kem vơi viêc bao tin hiêu ( âm thanh va/hoăc đen nhâp nhay ,v.v .) khi xay ra sư cô cham điêm thư nhât (xem hinh F16)b Cân phai nhanh chong xac đinh chô bi cham va sưa chưa khi xay ra cham điêm thư nhât nêu nêu muôn hê thông IT la tin cây . Tinh liên tuc cung câp điên la ưu điêm lơn nhât cua hê thông .Đôi vơi môt mang điên đươc tao ra tư 1 km dây dân mơi , tông trơ ro ( điên dung ) vơi đât earth Zf co gia tri 3,500 Ω trên môi pha . Ơ điêu kiên vân hanh binh thương , dong dung ro xuông đât (1) la :


F10


Example: The nominal phase to neutral voltage of the network is 230 V and themaximum disconnection time given by the graph in Figure F15 is 0.4 s.The corresponding value of Ia can be read from the graph. Using the voltage (230 V)and the current Ia, the complete loop impedance or the circuit loop impedance can

be calculated from Zsa a

= =230I I

or Zc 0.8230 . This impedance value must never be

exceeded and should preferably be substantially less to ensure satisfactory fuseoperation.

Protection by means of Residual Current Devices forTN-S circuitsResidual Current Devices must be used where:c The loop impedance cannot be determined precisely (lengths difficult to estimate,presence of metallic substances close to the wiring)c Where the fault current is so low that the disconnecting time cannot be met byusing overcurrent protective devices

The reason is that the fault current level is always higher than their rated trippingcurrent which is in the order of some amps.

In practice, they are often installed in the the LV sub distribution and in manycountries, the automatic disconnection of final circuits shall be achieved by ResidualCurrent Devices.

3.4 Automatic disconnection on a second fault in anIT system

In this type of system:c The installation is isolated from earth, or the neutral point of its power-supplysource is connected to earth through a high impedancec All exposed and extraneous-conductive-parts are earthed via an installation earthelectrode.

First faultOn the occurrence of a true fault to earth, referred to as a “first fault”, the faultcurrent is very low, such that the rule Id x RA i 50 V (see F3.2) is fulfilled and nodangerous fault voltages can occur.

In practice the current Id is low, a condition that is neither dangerous to personnel,nor harmful to the installation.

However, in this system:c A permanent monitoring of the insulation to earth must be provided, coupled withan alarm signal (audio and/or flashing lights, etc.) operating in the event of a firstearth fault (see Fig. 16 )c The rapid location and repair of a first fault is imperative if the full benefits of theIT system are to be realised. Continuity of service is the great advantage afforded bythe system.

For a network formed from 1 km of new conductors, the leakage (capacitive)impedance to earth ZF is of the order of 3500 Ω per phase. In normal operation, thecapacitive current(1) to earth is therefore:

UoZf

= =230

3,50066 mA per phase.

During a phase to earth fault, as indicated in Figure F17 opposite page, the currentpassing through the electrode resistance RnA is the vector sum of the capacitivecurrents in the two healthy phases. The voltages of the healthy phases have(because of the fault) increased to e the normal phase voltage, so that the capacitivecurrents increase by the same amount. These currents are displaced, one from theother by 60°, so that when added vectorially, this amounts to 3 x 66 mA = 198 mA,i.e. in the present example.

The fault voltage Uf is therefore equal to 198 x 5 x 103 = 0.99 V, which is obviouslyharmless.

The current through the short-circuit to earth is given by the vector sum of theneutral-resistor current Id1 (=153 mA) and the capacitive current Id2 (198 mA).

Since the exposed-conductive-parts of the installation are concerned directly toearth, the neutral impedance Zct plays practically no part in the production of touchvoltages to earth.

In IT system the first fault to earth should notcause any disconnection

Fig. F16 : Phases to earth insulation monitoring deviceobligatory in IT system

(1) Resistive leakage current to earth through the insulation isassumed to be negligibly small in the example.


trên môi pha

Trong khi xay ra cham môt pha vơi đât, như ơ hinh F17 trang sau , dong đi qua điên trơ nôi đât RnA la vectơ tông cua dong dung trong hai pha không bi sư cô . Điên ap pha không bi sư cô tăng lên w3 lân so vơi điên ap pha đinh mưc , do đo dong dung cung tăng tương ưng .Cac dong nay bi dich pha , chung lêch nhau 60 0 . Vi vây khi công vectơ , dong tông la 3 x 66 mA = 198 mA, trên vi du hiên xet .Điên ap chô sư cô băng 198 x 5 x 10-3 = 0.99 V, đương nhiên la không nguy hiêm .Dong qua chô cham đât đươc tinh băng tông vectơ cua dong qua điên trơ nôi trung tinh Id1 (=153 mA) va dong dung Id2 (198 mA).Vi vo kim loai cua mang điên đươc nôi trưc tiêp xuông đât , tông trơ trên trung tinh Zct thưc tê không gop phân tao ra điên ap tiêp xuc so vơi đât .

Tinh trang cham điêm thư haiKhi xay ra cham thêm điêm thư hai , trên pha khac , hoăc trên dây trung tinh , cân phai căt nhanh sư cô . Biên phap căt sư cô thưc hiên khac nhau trong cac trương hơp sau :

Trương hơp thư nhât Khi mang co tât ca vo dân điên đươc nôi chung vơi môt dây PE , như trên hinh F18.Trương hơp nay trên đương dân dong sư cô không bao gôm điên cưc nôi đât , do đo đam bao dong sư cô ơ mưc cao , va cac thiêt bi bao vê qua dong thông thương đươc sư dung

Trong hê thông IT sư cô cham điêm thư nhât se không cân căt nguôn

(1)Dong ro xuông đât co tinh trơ đi qua lơp cach điên gia sư nho co thê bo qua trong vi du nay .

Hinh F16 : Thiêt bi giam sat cach điên giưa cac pha va đât băt buôt trong mang IT


F11

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

,như CB va câu chi .Sư cô thư nhât co thê xay ra ơ mach cuôi phia đâu nguôn ,trong khi đo sư cô điêm thư hai co thê ơ phia cuôi cua mang nay .Vơi ly do nay , đê tiên dung thương nhân đôi tông trơ mach vong đê tinh dong sư cô trong chinh đinh cho cac thiêt bi bao vê qua dong .Khi hê thông bao gôm ca dây trung tinh va 3 dây pha , dong ngăn mach thâp nhât xay ra khi môt trong hai điêm sư cô la dây trung tinh cham đât ( ca 4 dây đươc cach ly so vơi đât trong hê thông IT ) . Do đo , trong mang IT 4 dây , phai sư dung điên ap pha - trung tinh đê tinh dong ngăn mach .

F11



Second fault situationOn the appearance of a second fault, on a different phase, or on a neutral conductor,a rapid disconnection becomes imperative. Fault clearance is carried out differentlyin each of the following cases:

1st casec It concerns an installation in which all exposed conductive parts are bonded to acommon PE conductor, as shown in Figure F18.

In this case no earth electrodes are included in the fault current path, so that a highlevel of fault current is assured, and conventional overcurrent protective devices areused, i.e. circuit breakers and fuses.

The first fault could occur at the end of a circuit in a remote part of the installation,while the second fault could feasibly be located at the opposite end of the installation.

For this reason, it is conventional to double the loop impedance of a circuit, whencalculating the anticipated fault setting level for its overcurrent protective device(s).

c Where the system includes a neutral conductor in addition to the 3 phaseconductors, the lowest short-circuit fault currents will occur if one of the (two) faults isfrom the neutral conductor to earth (all four conductors are insulated from earth in anIT scheme). In four-wire IT installations, therefore, the phase-to-neutral voltage must

be used to calculate short-circuit protective levels i.e. 0.8

Uo2 Zc

au I (1) where

Uo = phase to neutral voltageZc = impedance of the circuit fault-current loop (see F3.3)Ia = current level for trip setting

c If no neutral conductor is distributed, then the voltage to use for the fault-current

calculation is the phase-to-phase value, i.e. 0.8

3 Uo2 Zc

au I (1)

Maximum tripping times

Disconnecting times for IT system depends on how are interconnected the differentinstallation and substation earth electrodes.

c For final circuits supplying electrical equipment with a rated current not exceeding32 A and having their exposed-conductive-parts bonded with the substation earthelectrode, the maximum tripping is given in table F8. For the other circuits within thesame group of interconnected exposed-conductive-parts, the maximumdisconnecting time is 5 s. This is due to the fact that any double fault situation withinthis group will result in a short-circuit current as in TN system.

c For final circuits supplying electrical equipment with a rated current not exceeding32 A and having their exposed-conductive-parts connected to an independent earthelectrode electrically separated from the substation earth electrode, the maximumtripping is given in Figure F11. For the other circuits within the same group of noninterconnected exposed-conductive-parts, the maximum disconnecting time is 1s.This is due to the fact that any double fault situation resulting from one insulationfault within this group and another insulation fault from another group will generate afault current limited by the different earth electrode resistances as in TN system.

Fig. F17 : Fault current path for a first fault in IT system

1

Id2

Id1

Id1 + Id2

23NPE

RnA = 5 Ω

Zct = 1,500 ΩZf

B

Uf

Ω

The simultaneous existence of two earth faults(if not both on the same phase) is dangerous,and rapid clearance by fuses or automatic

(1) Based on the “conventional method” noted in the firstexample of Sub-clause 3.3.

Circuit breaker tripping depends on the type ofearth-bonding scheme, and whether separateearthing electrodes are used or not, in theinstallation concerned


(1) trong đo

Uo = điên ap pha trung tinh Zc = tông trơ mach vong sư cô (xem hinh F3.3)Ia = tri sô chinh đinh căt sư cô Nêu không co dây trung tinh đi kem , điên ap đươc dung đê tinh dong sư cô la điên ap dây ( U pha-pha ) .

F11



Second fault situationOn the appearance of a second fault, on a different phase, or on a neutral conductor,a rapid disconnection becomes imperative. Fault clearance is carried out differentlyin each of the following cases:

1st casec It concerns an installation in which all exposed conductive parts are bonded to acommon PE conductor, as shown in Figure F18.

In this case no earth electrodes are included in the fault current path, so that a highlevel of fault current is assured, and conventional overcurrent protective devices areused, i.e. circuit breakers and fuses.

The first fault could occur at the end of a circuit in a remote part of the installation,while the second fault could feasibly be located at the opposite end of the installation.

For this reason, it is conventional to double the loop impedance of a circuit, whencalculating the anticipated fault setting level for its overcurrent protective device(s).

c Where the system includes a neutral conductor in addition to the 3 phaseconductors, the lowest short-circuit fault currents will occur if one of the (two) faults isfrom the neutral conductor to earth (all four conductors are insulated from earth in anIT scheme). In four-wire IT installations, therefore, the phase-to-neutral voltage must

be used to calculate short-circuit protective levels i.e. 0.8

Uo2 Zc

au I (1) where

Uo = phase to neutral voltageZc = impedance of the circuit fault-current loop (see F3.3)Ia = current level for trip setting

c If no neutral conductor is distributed, then the voltage to use for the fault-current

calculation is the phase-to-phase value, i.e. 0.8

3 Uo2 Zc

au I (1)

Maximum tripping times

Disconnecting times for IT system depends on how are interconnected the differentinstallation and substation earth electrodes.

c For final circuits supplying electrical equipment with a rated current not exceeding32 A and having their exposed-conductive-parts bonded with the substation earthelectrode, the maximum tripping is given in table F8. For the other circuits within thesame group of interconnected exposed-conductive-parts, the maximumdisconnecting time is 5 s. This is due to the fact that any double fault situation withinthis group will result in a short-circuit current as in TN system.

c For final circuits supplying electrical equipment with a rated current not exceeding32 A and having their exposed-conductive-parts connected to an independent earthelectrode electrically separated from the substation earth electrode, the maximumtripping is given in Figure F11. For the other circuits within the same group of noninterconnected exposed-conductive-parts, the maximum disconnecting time is 1s.This is due to the fact that any double fault situation resulting from one insulationfault within this group and another insulation fault from another group will generate afault current limited by the different earth electrode resistances as in TN system.

Fig. F17 : Fault current path for a first fault in IT system

1

Id2

Id1

Id1 + Id2

23NPE

RnA = 5 Ω

Zct = 1,500 ΩZf

B

Uf

Ω

The simultaneous existence of two earth faults(if not both on the same phase) is dangerous,and rapid clearance by fuses or automatic

(1) Based on the “conventional method” noted in the firstexample of Sub-clause 3.3.

Circuit breaker tripping depends on the type ofearth-bonding scheme, and whether separateearthing electrodes are used or not, in theinstallation concerned


(1)

b Thơi gian căt sư cô tôi đa Thơi gian căt đôi vơi hê thông IT phu thuôc cach lăp đăt va cac điên cưc nôi đât đươc liên kêt vơi nhau thê nao .Đôi vơi cac mach cuôi câp nguôn cho thiêt bi điên co dong nho hơn 32 A , vo dân điên cua chung đươc nôi chung vơi nhau va cung nôi vao điên cưc nôi đât cua tram , thơi gian căt sư cô tôi đa đươc cho trong bang F8. Vơi nhưng thiêt bi khac trong cung nhom nôi chung vo , thơi gian căt tôi đa la 5 s. Do cac vo đươc nôi chung dây PE, khi xay ra cham vo hai điêm cung môt luc trong nhom ,dong ngăn mach giông trong hê thông TN .Đôi vơi cac mach cuôi câp nguôn cho thiêt bi điên co dong lơn hơn 32 A , vo dân điên cua chung đươc nôi vơi cac điên cưc nôi đât đôc lâp , tach rơi vơi điên cưc nôi đât cua tram , thơi gian căt sư cô tôi đa đươc cho trong hinh F13. Vơi nhưng thiêt bi khac trong cung nhom không nôi chung vo , thơi gian căt tôi đa la 1 s. Khi xay ra cham vo hai điêm , môt ơ nhom nay , điêm thư hai ơ nhom khac , dong sư cô se bi giam thâp do điên trơ cua hai điên cưc nôi đât khac nhau giông trong sơ đô TT . b Bao vê băng CB Trương hơp như trong hinh F18, cân phai quyêt đinh tri sô chinh đinh căt tưc thơi va co trê ngăn cua bô tac đông . Thơi gian tac đông co đươc phu hơp la vơi cac yêu câu nêu trên . CB loai NSX160 cung câp bao vê chông ngăn mach thich hơp đê căt ngăn mach pha - pha tai phu tai .Ghi nhơ : Trong hê thông IT , hai mach khi xay ra ngăn mach pha - pha gia sư co chiêu dai băng nhau , co cung tiêt diên , dây PE co tiêt diên băng dây pha . Trương hơp nay , tông trơ mach vong sư cô khi tinh theo " phương phap gân đung " ( phu luc 6.2 ) se băng hai lân so vơi gia tri tinh trong mang TN , xem chương F , phu luc 3.3.

Hinh F17 : Đương đi cua dong khi xay ra sư cô cham điêm thư nhât trong hê thông IT

1

Id2

Id1

Id1 + Id2

23NPE

RnA = 5 W

Zct = 1,500 ΩZf

B

Uf

Ω

Xay ra cham đât hai điêm cung môt luc( nêu ca hai không cung pha ) thi rât nguy hiêm,nhanh chong căt sư cô băng câu chi hoăc tư đông căt nguôn băng CB phu thuôc vao loai sơ đô nôi đât đăng thê , va trên mang nay ,cac điên cưc nôi đât riêng co đươc sư dung hay không

(1) Dưa trên " phương phap gân đung " ơ vi du đâu tiên cua phu luc 3.3.




F12

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Điên trơ cua mach vong FGHJ = 2RJH =


F12


Example (see Fig. 18 )

The current levels and protective measures depends on the switchgear and fusesconcerned.

Fig. F18 : Circuit-breaker tripping on double fault situation when exposed-conductive-parts areconnected to a common protective conductor

1Id

23NPE

NS160160 Ω50 m35 mm2

50 m35 mm2

RnA = 5 Ω RA

Zct = 1,500 Ω

E

DHG

BAK

F

J

C

Ω

c Circuit-breakerIn the case shown in Figure F18, the adjustments of instantaneous and short-timedelay overcurrent trip unit must be decided. The times recommended here abovecan be readily complied with.

Example: From the case shown in Figure F18, selection and erection of the short-circuit protection provided by the NS 160 circuit-breaker suitable to clear a phase tophase short-circuit occurring at the load ends of the circuits concerned.

Reminder: In an IT system, the two circuits involved in a phase to phase short-circuitare assumed to be of equal length, with the same cross sectional area conductors,the PE conductors being the same cross sectional area as the phase conductors. Insuch a case, the impedance of the circuit loop when using the “conventional method”(sub clause 6.2) will be twice that calculated for one of the circuits in the TN case,shown in Chapter F sub clause 3.3.

So that the resistance of circuit 1 loop FGHJ RJHLa

= =2 2 in mρ Ω where:

ρ = resistance in mΩ of copper rod 1 meter long of cross sectional area 1 mm2

L = length of the circuit in metersa = cross sectional area of the conductor in mm2

FGHJ = 2 x 22.5 x 50/35 = 64.3 mΩand the loop resistance B, C, D, E, F, G, H, J will be 2 x 64.3 = 129 mΩ.The fault current will therefore be 0.8 x e x 230 x 103/129 = 2470 A.

c FusesThe current Ia for which fuse operation must be assured in a time specifiedaccording to here above can be found from fuse operating curves, as described infigure F15.

The current indicated should be significantly lower than the fault currents calculatedfor the circuit concerned.

c RCCBsIn particular cases, RCCBs are necessary. In this case, protection against indirectcontact hazards can be achieved by using one RCCB for each circuit.

2nd casec It concerns exposed conductive parts which are earthed either individually (each parthaving its own earth electrode) or in separate groups (one electrode for each group).

If all exposed conductive parts are not bonded to a common electrode system, thenit is possible for the second earth fault to occur in a different group or in a separatelyearthed individual apparatus. Additional protection to that described above forcase 1, is required, and consists of a RCD placed at the circuit breaker controllingeach group and each individually-earthed apparatus.


trong đo :

ρ = điên trơ suât cua đông , tinh băng mΩ/ mm2

L = chiêu dai mach tinh băng met a = tiêt diên căt ngang cua dây dân tinh băng mm2 FGHJ = 2 x 22.5 x 50/35 = 64.3 mΩđiên trơ mach vong B, C, D, E, F, G, H, J se la 2 x 64.3 = 129 mΩ.Dong sư cô se băng 0.8 x 3 x 230 x 103/129 = 2,470 A.b Bao vê băng câu chi Dong tac đông Ia cua câu chi đam bao thơi gian căt cho phep theo sô liêu trên co thê tim đươc tư đăc tuyên lam viêc cua câu chi như trên hinh F15.Dong tac đông Ia nên co gia tri thâp hơn nhiêu so vơi dong sư cô tinh đươc .b Bao vê băng CB chông dong ro (Residual current circuit-breakers (RCCBs))Khi dong ngăn mach co gia tri thâp , cân sư dung RCCBs . Bao vê chông nguy hiêm do cham gian tiêp co thê thưc hiên đươc khi sư dung môt RCCB cho tưng mach.

Trương hơp thư hai b Khi vo kim loai đươc nôi đât đôc lâp ( môi phân co điên cưc nôi đât riêng ) hoăc ơ cac nhom may tach rơi ( môi nhom môt điên cưc nôi đât riêng ) .Nêu tât ca vo kim loai không đươc nôi chung tơi môt điên cưc nôi đât , điêm cham đât thư hai co thê xay ra ơ nhom khac hoăc ơ thiêt bi nôi đât đôc lâp .Cân thêm bao vê phu như trương hơp 1 , gôm môt RCD đăt tai CB điêu khiên tưng nhom va tai cac thiêt bi nôi đât đôc lâp.Ly do cua yêu câu nay la do cac điên cưc nôi đât đôc lâp nên khi cham đât hai điêm trên hai pha , dong chay qua cac điên cưc co điên trơ tiêp đât lơn va se co gia tri nho ,cac thiêt bi bao vê qua dong se lam viêc không tin cây . Vi vây cân sư dung cac RCD co đô nhay cao hơn , tuy nhiên dong tac đông cua RCD cân phai lơn hơn dong khi xay ra sư cô điêm thư nhât ( xem hinh F19).Trương hơp sư cô thư hai xay ra trong cung nhom co điên cưc nôi đât chung , thiêt bi bao vê qua dong se tac đông như đa mô ta ơ trương hơp 1.Ghi chu 1: Xem chương G phu luc 7.2 , bao vê dây trung tinh .Ghi chu 2: Trong mang 3-pha 4-dây , bao vê qua dong dây trung tinh đôi khi đươc thưc hiên băng cach dung biên dong hinh xuyên loai môt loi đăt riêng trên dây trung tinh ( xem hinh F20) .

Hinh F18 : CB căt khi co sư cô cham hai điêm cung luc trương hơp vo kim loai thiêt bi đươc nôi chung dây nôi đât bao vê

1Id

23NPE

NSX160160 A50 m35 mm 2

50 m35 mm 2

R A

E

DHG

BAK

F

J

C


F13

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Hinh F19 : Sư tương ưng giưa điên dung ro vơi đât va dong cham thư nhât

Nối đất theo nhóm

Trường hợp 1

PIM

N

R AR n

RCD

Nối đất nhóm 2

Nối đất nhóm 1

Trường hợp 2

PIM

N

R A1R n R A2

RCD

RCD RCD

Hinh F20 : Ưng dung RCD khi vo dân điên đươc nôi đât riêng hoăc theo tưng nhom trên hê thông IT

Điên dung ro Dong cham thư nhât (µF) (A) 1 0.075 0.3630 2.17 Ghi chu : 1 µF la điên dung ro tiêu biêu trên 1 km đôi vơi cap 4 loi

3.5 Cac biên phap bao vê chông cham điên trưc tiêp va gian tiêp không cân tư đông căt nguônSư dung điên ap cưc thâp đê an toan (SELV (Safety Extra-Low Voltage))Viêc sư dung điên ap cưc thâp đê đam bao an toan(SELV ) ap dung trong tinh huông ma cac thiêt bi điên co thê gây nên môi nguy hiêm cao ( bê bơi , công viên giai tri , v.v.). Theo biên


Điên ap cưc thâp đươc dung ơ nơi co nguy hiêm cao : bê bơi , đen câm tay han chi va cac dung cu câm tay sư dung ngoai trơi khac , v.v.

phap nay , nguôn điên ap cưc thâp đươc câp tư thư câp may biên ap cach ly , đươc thiêt kê đăc biêt theo tiêu chuân quôc gia hoăc quôc tê (IEC 60742) . Mưc cach điên xung giưa cuôn dây sơ va thư câp rât cao , va/ hoăc môt man chăn kim loai nôi đât đôi khi dươc chen giưa cac cuôn dây . Điên ap thư câp không bao giơ vươt qua 50 V rms.Ba điêu kiên phai tuân thu đê đam bao bao vê chông cham điên gian tiêp môt cach thoa đang :

b Không đươc nôi đât bât ky dây dân điên nao trong mang SELV b Vo dân điên cua thiêt bi đươc câp nguôn tư mang SELV không đươc nôi đât , hoăc không đươc nôi vơi cac phân dân điên khac ,hoăc không nôi vơi cac vât dân tư nhiên b Tât ca cac phân dân điên cua mach SELV va cac mach khac co điên ap cao hơn phai đươc cach ly băng lơp cach điên it nhât băng cach điên giưa cuôn sơ va thư câp cua may biên ap cach ly . Nhưng biên phap nay yêu câu :b Mach SELV phai đươc lăp trong ông dân riêng , trư khi mach nay sư dung cap co cach điên ưng vơi điên ap cao nhât cua cac mach khac trong khu vưc .b Cac ô căm ngoai cua mang SELV không đươc phep co đâu nôi đât . Cac đâu căm va ô căm cua mach SELV phai co dang đăc biêt sao cho không thê xay ra căm nhâm cac nguôn ap khac vao hê thông nay đươc .Ghi chu : Ơ điêu kiên lam viêc binh thương , khi điên ap cua mang SELV nho hơn 25V, không cân thưc hiên bao vê chông chan điên trưc tiêp. Cac yêu câu đăc biêt đươc trinh bay ơ chương P , muc 3 :"cac vi tri đăc biêt " Sư dung mang PELV (Protection by Extra Low Voltage) (xem hinh F21) Hê thông nay thương dung ơ nơi cân nguôn ap thâp , hoăc vi ly do an toan chư không giông ơ nơi đăc biêt nguy hiêm như đa nêu trên . Cach thưc hiên tương tư mang SELV , tuy nhiên phia mach thư câp co nôi đât môt điêm .IEC 60364-4-41 đinh nghia môt cach đây đu y nghia cua cac chuân trong mang PELV. Thương cân thưc hiên bao vê chông cham điên trưc tiêp ,trư khi cac thiêt bi đăt ơ vung co



F14

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

nôi đăng thê va điên ap đinh mưc không qua 25V rms, va cac thiêt bi đăt ơ vi tri khô rao binh thương , không thê tiêp xuc vơi cơ thê ngươi . Trong cac trương hơp khac , điên ap cho phep la 6 V rms , không cân bao vê chông cham trưc tiêp .Mang FELV (Functional Extra-Low Voltage : điên ap cưc thâp theo chưc năng)Where, for functional reasons, a voltage of 50 V or less is used, but not all of the requirements relating to SELV or PELV are fulfilled, appropriate measures described in IEC 60364-4-41 must be taken to ensure protection against both direct and indirect contact hazards, according to the location and use of these circuits. Note: Such conditions may, for example, be encountered when the circuit contains equipment (such as transformers, relays, remote-control switches, contactors) insufficiently insulated with respect to circuits at higher voltages.

Mang cach ly vê điên (xem hinh F22)Cac mach cach ly vê điên ( thương la mach môt pha )vơi muc đich an toan dưa trên nguyên tăc cơ ban sau : Hai dây dân đươc nôi tư thư câp cua may biên ap cach ly môt pha không nôi đât va cac dây nay đươc cach ly vơi đât .Nêu chi cham trưc tiêp vao môt dây , se co dong rât be chay qua cơ thê ngươi , qua đât va trơ vê dây kia thông qua điên dung ky sinh giưa dây vơi đât . Vi điên dung nay rât be ,dong

Hinh F21 : Nguôn ap thâp đươc cung câp tư may biên ap cach ly an toan

Hinh F22 : Nguôn an toan cung câp tư may biên ap cach ly co cach điên loai II

230 V / 24 V

điên thương thâp hơn mưc cam nhân bi điên giât . Khi chiêu dai mach cap tăng lên , dong cham trưc tiêp se tăng tương ưng tơi gia tri co thê gây điên giât nguy hiêm .Ngay ca đôi vơi cap co chiêu dai ngăn không gây nguy hiêm bơi dong dung , nêu điên trơ cach điên pha - đât thâp cung co thê gây nguy hiêm cho ngươi cham trưc tiêp vao môt dây do dong đi qua ngươi va trơ vê nguôn thông qua điên trơ cach điên giưa dây pha kia va đât .Vi nhưng ly do nay , cân sư dung cap co cach điên tôt va chiêu dai đu ngăn trong mang cach ly . Cac may biên ap đươc thiêt kê đăc biêt cho nhiêm vu nay co cach điên giưa cuôn dây sơ va thư câp ơ mưc cao hoăc co bao vê tương ung như môt man kim loai co nôi đât đươc chen giưa hai cuôn dây . Câu truc cua may biên ap thuôc tiêu chuân cach điên loai II .Như đa trinh bay , nhưng nguyên tăc đê khai thac thanh công mang điên nay la : b Không đươc phep nôi đât bât ky dây dân hoăc vo thiêt bi nao cua mach phia thư câp,b Chiêu dai cap mach thư câp phai đươc giơi han đê tranh gia tri điên dung lơn (1),b Phai duy tri gia tri điên trơ cach điên cao đôi vơi cap va cac thiêt bi điên .Nhưng điêu kiên nay thương han chê viêc ap dung biên phap an toan nay cho cac thiêt bi lam viêc riêng le .Trương hơp co nhiêu thiêt bi đươc câp nguôn tư môt may biên ap cach ly , cân phai tuân theo cac yêu câu sau :b Vo dân điên cua tât ca thiêt bi phai đươc nôi vơi nhau , nhưng không nôi vơi đât , b Cac ô căm ngoai phai co đâu căm nôi đât . Đâu căm nôi đât nay chi đươc dung đê đam bao viêc nôi đăng thê tât ca vo dân điên cua cac thiêt bi .Khi xay ra cham điêm thư hai , thiêt bi bao vê qua dong phai phai tư đông căt nguôn giông như nhưng điêu kiên trong hê thông nôi đât IT cua mang điên ap cao .Thiêt bi cach điên loai IINhưng thiêt bi nay cung đươc xem như co " hai lơp cach điên" vi trong thiêt bi co cach điên loai II , môt lơp cach điên phu đươc thêm vao cung vơi cach điên cơ ban cua no ( xem hinh F23). Không cân nôi cac phân vo dân điên cua thiêt bi nay vơi dây bao vê PE :b Hâu hêt thiêt bi câm tay hoăc ban cô đinh , đen di đông va vai loai may biên ap đươc thiêt kê co cach điên hai lơp . Điêu quan trong la cân bao tri đăc biêt khi khai thac cac

Nhưng mach điên cach ly vê điên phu hơp vơi chiêu dai cap ngăn va điên trơ cach điên ơ mưc cao. Tôt nhât la sư dung mach nay cho thiêt bi lam viêc riêng le .

230 V/230 V


F15

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


(1) Theo khuyên cao trong IEC 364-4-41 điên ap đinh mưc cua san phâm tinh băng volt va không nên vươt qua 100,000 V, chiêu dai dây tinh băng m va không nên vươt qua 500 m.

thiêt bi co cach điên loai II va kiêm tra đinh ky va thương xuyên nhăm đam bao tiêu chuân vê cach điên loai II vân con .( không bi vơ lơp vo boc bên ngoai , v.v ) . Cac thiêt bi điên tư , may thu thanh va thiêt bi truyên hinh co mưc an toan tương đương cach điên loai II, tuy nhiên đây không phai la loai thiêt bi cach điên loai II thông thương .b Lơp cach điên phu trong môt mang điên : tiêu chuân IEC 60364-4-41(phu luc 413-2) va môt vai tiêu chuân quôc gia như NF C 15-100 ( Phap ) mô ta chi tiêt hơn cac biên phap cân thiêt đê đat đươc cach điên phu trong công tac lăp đăt .Môt vi du đơn gian la đăt cap vao trong ông dân băng nhưa PVC . Cac biên phap cung đươc xac đinh đôi vơi cac tu điên .b Đôi vơi tu điên va cac thiêt bi tương tư , IEC 60439-1 mô ta toan bô cac yêu câu , con đươc goi la " bao vê toan bô ", tương đương cach điên loai II .b Nhiêu tiêu chuân quôc gia đươc dung đê xac nhân sư tương đương vơi cach điên loai II cua cap đươc sư dung .Đăt ngoai tâm tay vơi tơi hoăc đăt chương ngai vât xen vao giưa Nhơ cac biên phap nay ,rât it kha năng vưa cham vao vo kim loai co điên , cung luc ây cham tay vao vo kim loai khac co nôi đât ( xem hinh F24 , trang sau ). Thưc tê , biên phap nay chi ap dng đươc ơ nơi khô rao va theo cac điêu kiên sau :b San va tương cua phong phai lam băng chât không dân điên , nghia la điên trơ cach điên vơi đât phai đam bao :v > 50 kΩ ( mang co điên ap tơi 500 V)v > 100 kΩ (500 V < U < 1000 V)May đo loai “MEGGER” ( loai co nguôn phat quay tay hoăc loai điên tư vân hanh băng pin ) đươc sư dung đê đo điên trơ cach điên giưa môt điên cưc đăt trên san hoăc trên tương va đât ( tưc la dây nôi đât bao vê gân nhât ) . Ap suât vung tiêp xuc cua cac điên cưc phai giông nhau trong tât ca cac lân kiêm tra . Cac nha san xuât may đo khac nhau cung câp cac điên cưc chuyên dung kem theo san phâm cua ho , vi vây cân phai cân thân đam bao răng cac điên cưc đươc dung đươc cung câp bơi cung nha san xuât vơi dung cu đo.b Sư săp đăt cac thiêt bi va chương ngai vât phai đam bao sao cho không thê xay ra viêc môt ngươi đông thơi tiêp xuc vao hai vo dân điên hoăc môt vao vo dân điên ,môt vao vât dân tư nhiên .b Không cho phep nôi dây nôi đât bao vê vao phong cach ly. b Cac lôi ra vao phai đươc lăp đat sao cho ngươi ra vao phong không bi nguy hiêm ,vi du

Ky hiêu thiêt bi co cach điên loai II:

Hinh F23 : Nguyên tăc tao cach điên loai II

Phần dẫn điện

Cách điện chính

Cách điện phụ

ngươi đưng trên san dân điên bên ngoai không thê co kha năng thông qua ô cưa phong cham vao vo dân điên vi du như công tăc đen lăp trong hôp đuc vo săt loai công nghiêp .

Phong đăng thê cach ly vơi đât Trong sơ đô nay , tât ca cac phân dân điên , bao gôm ca san nha đươc nôi vơi nhau băng cac dây dân đu lơn , nhơ vây không xuât hiên sư chênh lêch điên ap đang kê giưa hai điêm bât ky .Khi co hong cach điên giưa dây dân co điên va vo kim loai cua thiêt bi , toan bô phong trơ thanh môt "lông" co điên ap pha so vơi đât nhưng không co dong sư cô chay qua . Trong điêu kiên nay , môt ngươi tư ngoai bươc vao phong co thê bi nguy hiêm ( bơi vi cô ây / anh ây co thê đang bươc vao san nha dân điên ). Cân phai thưc hiên cac biên phap thich hơp đê bao vê ngươi khoi môi nguy hiêm nay ( vi du dung san không dân điên ơ lôi ra vao , v.v ) . Cung cân co nhưng thiêt bi bao vê đăc biêt đê kiêm tra phat hiên tinh trang hong cach điên do không co dong sư cô khi bi hư cach điên .

Theo nguyên tăc đam bao an toan băng cach đăt thiêt bi ngoai tâm vơi , hoăc chen chương ngai vât ơ giưa cung đông thơi yêu câu đăt thiêt bi trên san cach điên ,va do đo đây không phai la nguyên tăc dê ap dung



F16

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Hinh F24 : Bao vê băng cach lăp đăt ngoai tâm vơi tơi va đăt vât chăn ơ giưa băng vât chât không dân điên

Thiết bị điện Thiết bị điện

< 2 m

Thiết bị điện

Tường cách điện

Vật chắn cách điện

> 2 m

Sàn cách điện

2.5 m


Phong đăng thê cach ly vơi đât thich hơp cho nhưng mang đăc biêt( phong thi nghiêm ,v.v)va nhưng kho khăn khi lăp đăt thưc tê se tăng lên

(1) Cac vât dân tư nhiên vao ( hoăc ra )khu vưc đăng thê ( vi du ông nươc , v.v ) phai đăt trong lơp cach điên tương ưng cach ly khoi mang đăng thê vi nhưng phân như vây thương đươc nôi vơi dây bao vê (nôi đâ) ơ vi tri khac trong mang điên .

Hinh F25 : Nôi đăng thê tât ca cac phân vo dân điên va san dân điên

Vật liệu cách điện

Sàn dẫn điện

M


F17

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

4 Bao vê tai san khi bi hong cach điên

Cac tiêu chuân xem thiêt hai vê tai san ( chu yêu do chay ) vi hong cach điên la ơ mưc đô quan trong . Vi vây ,ơ vi tri co nguy cơ chay cao ,băt buôc phai sư dung môt RCD 300 mA (Residual Current Devices) . Đôi vơi nhưng vi tri khac , vai tiêu chuân dưa vao ky thuât co tên "Bao vê sư cô cham đât "(Ground Fault Protection » (GFP) ).

4.1 Cac biên phap bao vê chông chay băng RCDRCD la cac thiêt bi bao vê chông chay do hong cach điên rât hiêu qua . Dong sư cô dang nay thưc sư la qua be đê cac thiêt bi bao vê khac ( bao vê qua dong co đăc tinh thơi gian phu thuôc ngươc )co thê phat hiên đươc .Đôi vơi hê thông TT, IT, TN-S ,khi dong ro xay ra , sư dung RCD co đô nhay 300 mA se cung câp bao vê chông chay rât tôt .Môt nghiên cưu cho thây chi phi do chay đôi vơi cac toa nha công nghiêp va văn phong co thê rât lơn . Phân tich hiên tương cho thây nguy cơ chay la do dong điên chay qua gây qua nhiêt , điêu nay xay ra la do không co sư phôi hơp đung giưa dong đinh mưc tôi đa cua cap (hoăc dây co boc cach điên) va tri sô chinh đinh cua thiêt bi bao vê qua dong . Qua nhiêt cung co thê do viêc thay đôi phương phap lăp đăt ban đâu ( thêm cap vao cung môt gia đơ ).Qua nhiêt co thê xuât phat tư phong điên hô quang trong môi trương âm ươt .Hô quang điên phat ra khi tông trơ mach vong sư cô lơn hơn 0.6 W va chi tôn tai khi bi hong cach điên. Vai kiêm tra cho thây dong sư cô 300mA co thê la nguy cơ chay thât sư (xem hinh F26).

4.2 Bao vê chông cham đât (GFP) Cac dang bao vê chông cham đât khac nhau (xem hinh F27)Co thê ap dung ba loai bao vê chông cham đât phu thuôc vao loai thiêt bi đo đươc lăp đăt :b “Cam biên dong ro (Residual Sensing)” RSDong " sư cô hong cach điên " đươc tinh băng tông cac vectơ dong phia thư câp biên dong . Biên dong trên dây trung tinh thương năm ngoai CB bao vê .b “Dong đât trơ vê nguôn (Source Ground Return )” SGRDong " sư cô hong cach điên " đươc đo trên đương nôi tư trung tinh xuông đât phia ha thê may biên ap . Biên dong trên dây trung tinh thương năm ngoai CB bao vê . b “Thanh phân thư tư không (Zero Sequence)” ZSDong " sư cô hong cach điên " đươc đo trưc tiêp phia thư câp biên dong tư tông cac dong pha mang điên . Loai GFP nay chi đươc ap dung khi dong sư cô co gia tri thâp .

Vi tri cac thiêt bi GFP trong cac mang điên

RCD la cac thiêt bi cung câp bao vê hiêu qua chông chay do sư cô hong cach điên vi chung co thê nhân biêt đươc dong ro ( vi du : 300 mA) ,dong nay đu đê gây chay nhưng qua thâp đê cac thiêt bi bao vê khac phat hiên đươc

Fig. F26 : Nguôn gôc hoa hoan trong cac toa nha

Khởi đầu hiện tượng cháy

Bụi ẩm

Id << 300 mA

Vai kiêm tra cho thây môt dong ro rât be ( vai mA) co thê phat ra , va tư 300 mA, khơi đâu sư chay trong môi trương âm va nhiêu bui .

L1L2L3N

R

L1

L2

L3

N

PE

R

L1L2L3N

R

Hê thông RS Hê thông SGR Hê thông ZS

Hinh F27 : Cac loai bao vê chông sư cô cham đât khac nhau

F - Bao vê chông điên giât



F18

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

4 Protection of goods in case of insulation fault

Type / installation level Main-distribution Sub-distribution CommentsSource Ground Return v Used(SGR)Residual Sensing (RS) v b Often used(SGR)Zero Sequence v b Rarely used(SGR)

v Possibleb Recommended or required


F19

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

5 Biên phap thưc hiên hê thông TT

5.1 Cac biên phap bao vê chông cham điên gian tiêp

Trương hơp tông quatGeneral case

Bao vê chông cham gian tiêp đươc thưc hiên băng RCD co đô nhay IΔn tuân theo điêu

kiên I∆n 50 VR

i (1)

A

(1)

Đô nhay đươc chon cua thiêt bi tac đông theo dong ro la ham theo điên trơ R A cua điên

IΔn Điên trơ tôi đa cho phep cua điên cưc nôi đât (50 V) (25 V)3 A 16 Ω 8 Ω1 A 50 Ω 25 Ω500 mA 100 Ω 50 Ω300 mA 166 Ω 83 Ω30 mA 1666 Ω 833 Ω

Hinh F28 : Giơi han trên không đươc vươt qua cua gia tri điên trơ điên cưc nôi đât an toan ưng vơi đô nhay cua RCD tai điên ap cho phep UL 50 V va 25 V

cưc tiêp đât an toan, gia tri nay đươc cho trên hinh F28.

Trương hơp cac mach phân phôi (xem hi nh F29)IEC 60364-4-41 va môt sô tiêu chuân quôc gia châp nhân thơi gian căt tôi đa la 1 giây trong mang phân phôi ( chư không phai ơ mach cuôi) . Điêu nay cho phep thưc hiên đươc sư phôi hơp chon loc ơ cac mưc đô :b Ơ mưc A : RCD co thơi gian trê, vi du loai “S” b Ơ mưc B : RCD căt tưc thơi

Trương hơp vo dân điên cua môt thiêt bi hoăc môt nhom thiêt bi đươc nôi đât băng điên cưc nôi đât riêng ( xem hinh F30 )Bao vê chông cham điên gian tiêp băng RCD tai cac CB bao vê cho tưng nhom hoăc cho tưng thiêt bi nôi đât riêng . Trương hơp nay , đô nhay phai phu hơp vơi điên trơ điên cưc nôi đât liên quan .

RCD co đô nhay cao ( xem hinh F31) Theo IEC 60364-4-41, cac RCDco đô nhay cao (tơi 30 mA) phai đươc sư dung đê bao vê cho ô căm ngoai co dong đinh mưc nho hơn hoăc băng 20 A tai moi đia điêm . Viêc sư dung cac RCD nay cung đươc khuyên cao trong cac trương hơp sau :b Mach ô căm ngoai nơi âm ươt ưng vơi moi dong đinh mưc b Mach ô căm ngoai trong mang điên lam viêc tam thơi b Mach câp nguôn cho phong giăt va bê bơi b Mach câp nguôn cho công trương , nha lưu đông , thuyên buôm va pha du lich Xem 2.2 va chương P, phân 3Hinh F29 : Mach phân phôi

Hinh F30 : Điên cưc nôi đât riêng Hinh F31 : Mach câp nguôn cho ô căm ngoai

A

BRCDRCD

RCD

R A1 R A2

Vị trí ở cách xa

(1) 25 V đôi vơi mang điên ơ công trương , nông trai , v.v.




F20

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Ơ nơi co nguy cơ hoa hoan cao (xem hinh F32)Cân co bao vê băng RCD tai cac CB điêu khiên tât ca nguôn câp tơi khu vưc co nguy cơ chay cao , va đây la điêu băt buôc ơ vai quôc gia .Đô nhay cua RCD phai nho hơn 500 mA, nhưng gia tri đươc khuyên cao la 300 mA .

Bao vê khi vo dân điên không đươc nôi đât (xem hinh F33)( Trương hơp mang hiên hưu ơ nơi khô va không thê nôi đât đươc , hoăc ngay ca khi dây nôi đât bao vê bi đưt ).Cac RCD co đô nhay cao (tơi 30 mA) se đap ưng ca hai nhiêm vu bao vê chông cham điên gian tiêp va bao vê phu chông nhưng môi nguy hiêm do cham điên trưc tiêp .

Hinh F32 : Vi tri co nguy cơ chay cao

Vị trí có nguy cơ cháy cao

Hinh F33 : Vo dân điên không đươc nôi đât (A)

5.2 Phôi hơp cac thiêt bi bao vê tac đông theo dong ro Phôi hơp căt chon loc đươc thưc hiên băng thơi gian trê hoăc chia nho cac mach điên bao vê riêng tưng phân hoăc tưng nhom , hoăc kêt hơp ca hai phương phap .Viêc phôi hơp chon loc nay nhăm tranh cac RCD căt nhâm , hoăc căt tưc thơi phia nguôn khi xay ra sư cô :b Vơi cac thiêt bi hiên co , trong mang phân phôi co thê đam bao phôi hơp chon loc theo ba hoăc bôn mưc :v Tai tu phân phôi chinh chungv Tai tu phân phôi tai chôv Tai cac tu phân phôi phuv Tai cac ô căm ngoai dung cho bao vê thiêt bi riêng le b Thông thương , tai cac tu phân phôi ( va tu phân phôi phu ,nêu co )va ơ mach bao vê cho thiêt bi riêng le , cac thiêt bi tư đông căt nguôn tranh nguy hiêm do cham gian tiêp đươc lăp đăt cung vơi thiêt bi bao vê phu chông cham điên trưc tiêp .

Phôi hơp chon loc giưa cac RCDTiêu chuân chung đê thưc hiên phôi hơp chon loc toan bô giưa hai RCD như sau :b Ty sô giưa hai dong ro tac đông đinh mưc phai > 2b RCD phia nguôn phai co thơi gian trê Phôi hơp chon loc đươc thưc hiên băng cach sư dung nhiêu mưc đô nhay chuân hoa như : 30 mA, 100 mA, 300 mA va 1 A vơi cac thơi gian căt tương ưng, xem trang sau hinh F34.

Phôi hơp chon loc 2 mưc (xem hinh F35)Bao vêb Mưc A: RCD căt co trê tri sô đăt I ( đôi vơi thiêt bi công nghiêp ) hoăc loai S ( đôi vơi thiêt bi dân dung ) dung trong bao vê chông cham gian tiêpb Mưc B: RCD căt tưc thơi , đô nhay cao tai mach câp nguôn cho ô căm hoăc thiêt bi co


F21

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


nguy cơ ro điên cao ( vi du mat giăt ,v.v) .Xem chương P muc 3

cac giai phap cua Schneider Electric b Mưc A: CB loai Compact hoăc Multi 9 vơi mô-đun RCD tuy chon (Vigi NSX160 Vigi NC100), chinh tri sô đăt I hoăc loai S b Mưc B: CB co tich hơp mô-đun RCD (DPN Vigi) hoăc mô-đun RCD lăpthêm (vi du Vigi C60 hoăc Vigi NC100 hay Vigicompact )Ghi chu : Tri sô đăt cua RCCB phia nguôn phai tuân theo luât vê sư chon loc va phai kê đên tông dong ro xuông đât cua mach phia dươi nguôn .

Phôi hơp chon loc 3 hoăc 4 mưc ( xem hinh F36)Bao vê b Mưc A: RCD co thơi gian trê (tri sô đăt III)b Mưc B: RCD co thơi gian trê (tri sô đăt II)b Mưc C: RCD co thơi gian trê (tri sô đăt I) hoăc loai Sb Mưc D: RCD căt tưc thơi

Cac giai phap cua Schneider Electric b Mưc A: CB kêt hơp vơi RCD va biên dong hinh xuyên riêng (Vigirex RH328AP)b Mưc B : Vigicompact hoăc Vigirexb Mưc C: Vigirex, Vigicompact hoăc Vigi NC100 hoăc Vigi C60b Mưc D:v Vigicompact hoăcv Vigirex hoăcv Multi 9 kêt hơp mô-đun RCD hoăc mô-đun RCD lăp thêm : Vigi C60 hoăc DPN VigiGhi chu : Tri sô đăt cua RCCB phia nguôn phai tuân theo luât vê sư chon loc va phai kê đên tông dong ro xuông đât cua mach phia dươi nguôn .

Bao vê chon loc ba mưc (xem hinh F37)

Hinh F34 : Bao vê toan phân 2 câp

t (ms)

40

10

60

100130150200250

500

1,000

300

10,000

15 Dòng(mA)

30

100

15060

300

500

600

1,00

0

1 1. 5 10 100 500 1,000 (A)

I

II RCD chọn lọc

và loại công nghiệp(trị đặt I và II )

RCD 30 mA

Sdân dụng loại

loại dân dụng thông thườngvà loại công nghiệptrị đặt 0

Hinh F35 : Phôi hơp chon loc toan phân 2 mưc

A

B

RCD 300 mAtype S

RCD30 mA

Hinh F36 : Phôi hơp chon loc toan phân 3 hoăc 4 mưc

A

B

C

D

Rơ le với biến dòng hình xuyến độc lập 3 Athời gian trễ 500ms

RCCB 1 A

RCCB30 mA

RCCB 300 A

hoặc loại S

thời gian trễ 250ms

Thời gian trễ 50ms



F22

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


Hinh F37 : Mang điên tiêu biêu co 3 mưc, biêu diên biên phap bao vê trong mang phân phôi nôi đât theo hê thông TT . Môt đông cơ đươc bao vê đăc biêt .

Masterpact hoặc Visucompact loại tháo ra được

MV/LV

Trị đặt II

NC100diff.300 mA

S

NC100L MA

300 mACắt tức thời

Dòng ròcủa bộ lọc : 20 m A

Discont.

VigicompactNSX100

300 mA

NSX100 MA

NSX400

Dòng rò bằng 3.5 mA trên mỗi ổ cắm ( trong mạng có thiết bị công nghệ

:

Trị đặt II

Trị đặt I

chọn lọc

thông tin ) : tối đa là 4 với mạng nhiều ổ cắm

Tủ điện đầu ra


F23

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

6 Biên phap thưc hiên hê thông TN

6.1 Cac điêu kiên ban đâuƠ giai đoan thiêt kê , chiêu dai tôi đa cho phep cua cap phia tai cua môt CB bao vê ( hoăc cua câu chi ) phai đươc tinh toan , va trong qua trinh lăp đăt nhưng qui đinh sau đây cân phai tuân thu đây đu .

Cac điêu kiên phai xem xet đươc liêt kê dươi đây va đươc minh hoa trên hinh F38.1. Dây PE phai đươc nôi lăp lai xuông đât nhiêu lân tuy theo điêu kiên co thê .2. Dây PE không đươc đi ngang qua ông dân săt tư ,dây dân ,v.v hoăc không đươc lăp trên khung thep ,vi hiên tương cam ưng va / hoăc hiêu ưng gân co thê lam tăng tông trơ hiêu dung cua dây .3. Trương hơp dây PEN ( dây trung tinh đươc dung như dây bao vê ),phai nôi trưc tiêp tơi đâu nôi đât cua thiêt bi ( xem 3 trong hinh F38 ) trươc khi nôi mach vong tơi đâu trung tinh cua thiêt bi nay .4. Khi dây pha lơn hơn 6 mm2 đôi vơi đông hoăc 10 mm2 đôi vơi nhôm , hoăc ơ cac mang điên di đông , dây trung tinh va dây bao vê phai tach riêng ( nghia la hê thông TN-S nên đươc ap dung trong mang nay ).5. Sư cô cham đât co thê đươc loai trư băng thiêt bi bao vê qua dong như câu chi hoăc CB Cac điêu kiên nêu trên cân đươc tuân thu khi lăp đăt mang theo sơ đô TN nhăm bao vê chông nhưng nguy hiêm do cham điên gian tiêp .

6.2 Bao vê chông cham điên gian tiêp

Hinh F38 : Biên phap thưc hiên hê thông nôi đât TN

Ghi chu :b Sơ đô TN yêu câu trung tinh phia ha thê ( LV ) cua may biên ap Trung / Ha ( MV/LV ), cac phân dân điên cua tram biên ap va cua toan mang điên , cac vât dân tư nhiên phai đươc nôi vao điên cưc nôi đât chung cua hê thông .b Đôi vơi tram đươc đo lương phia ha thê , biên phap cach ly cân phai thưc hiên tai điêm băt đâu cua mang ha thê va biên phap cach ly phai đươc nhin thây môt cach ro rang.b Dây PEN không đươc phep ngăt du bât ky tinh huông nao . May căt bao vê va điêu khiên trong mang nôi theo TN se phai :v Loai 3 cưc khi mang co dây PEN ,v Nên la loai 4 cưc (3 pha + trung tinh) khi mach bao gôm dây trung tinh đươc tach khoi dây PE.

RpnA

PEN

Hệ thống TN-C Hệ thống TN-C-S

PE N

34

5

5

2 2

5

1

Ba phương phap tinh toan thương đươc ap dung :b Phương phap tông trơ , dưa trên tông hinh hoc cua điên trơ va điên cam cua hê thông b Pương phap tông hơpb Phương phap qui ươc ,dưa trên gia đinh vê điên ap rơi va sư dung bang kêt qua cho săn

Cac phương phap xac đinh dong ngăn machTrong hê thông nôi đât TN , vê nguyên tăc , sư cô ngăn mach vơi đât se luôn cung câp dong đu đê thiêt bi bao vê qua dong tac đông đươc. Tông trơ nguôn va mach chinh thương nho hơn nhiêu so vơi mach phân phôi , do đo nhưng han chê vê đô lơn cua dong cham đât chu yêu la do dây dân tơi thiêt bi ( dây dân mêm va dai nôi tơi thiêt bi lam tăng đang kê tông trơ " mach vong sư cô " , theo đo dong ngăn mach se giam).Nhưng khuyên cao gân đây nhât cua IEC vê bao vê chông cham điên gian tiêp trong hê thông nôi đât TN chi liên quan đên thơi gian căt cho phep tôi đa ưng vơi điên ap đinh mưc cua hê thông ( xem hinh F12 trong phu luc 3.3 ) .Ly do cua nhưng khuyên cao nay nay la vi trong hê thông TN , dong chay qua cac vo dân điên lam tăng điên ap vo rât cao ,tơi 50 V hoăc cao hơn; se xay ra hai kha năng :b Hoăc mach dong sư cô tư loai trư , do chô bi sư cô bi nong chay va tư biên mât tưc thơi




F24

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

, hoăc b Dây dân se bi nong chay biên thanh sư cô lâu dai va tao dong đu lơn đê thiêt bi bao vê qua dong tac đông Đê đam bao thiêt bi qua dong tac đông đung trong trương hơp sau ,viêc đanh gia chinh xac môt cach hơp ly dong ngăn mach cham đât phai đươc xac đinh ơ giai đoan lam dư an .Đê phân tich môt cach chinh xac cân sư dung ky thuât thanh phân thư tư pha lân lươt cho tưng mach .Nguyên tăc thi dê thưc hiên , nhưng cac đai lương tinh toan thi không thê xem xet hơp ly hêt đươc , đăc biêt la thanh phân thư tư không rât kho xac đinh ưng vơi mưc đô chinh xac trong mang ha thê.Cac phương phap khac đơn gian hơn co mưc chinh xac co thê châp nhân đươc . Ba phương phap thưc dung la :b “Phương phap tông trơ ”, dưa trên tông tât ca tông trơ ( chi xet thanh phân thư tư thuân ) cua mach vong sư cô , đôi vơi tưng machb “Phương phap tông hơp ”, dong sư cô ơ cuôi mach vong ngăn mach đươc ươc tinh tư tri sô dong ngăn mach phia trươc đa đươc biêt b “Phương phap qui ươc ” tinh mưc dong sư cô cham đât nho nhât , kêt hơp viêc sư dung bang gia tri đê co nhanh kêt qua tinh toan Nhưng phương phap nay chi tin cây khi cap trong mach vong sư cô cham đât đăt gân nhau va không bi cach ly bơi vât liêu săt tư .Phương phap tông trơPhương phap nay tinh tông cac tông trơ thư tư thuân cua tưng thanh phân ( cap , dây PE , may biên ap , v.v) bao gôm trong mach vong sư cô cham đât đươc tinh toan , sư dung công thưc sau :

I =( ) + ( )∑ ∑

U

R X2 2

where(ΣR) 2 = (the sum of all resistances in the loop)2 at the design stage of a project.and (ΣX) 2 = (the sum of all inductive reactances in the loop) 2

and U = nominal system phase-to-neutral voltage.

The application of the method is not always easy, because it supposes a knowledgeof all parameter values and characteristics of the elements in the loop. In manycases, a national guide can supply typical values for estimation purposes.

Method of compositionThis method permits the determination of the short-circuit current at the end of a loopfrom the known value of short-circuit at the sending end, by means of theapproximate formula:

trong đo (ΣR) 2 = (tông cac điêntrơ trong mach vong)2 ơ giai đoan thiêt kê cua dư an .va (ΣX) 2 = (tông cac điên khang trong mach vong ) 2

va U = điên ap pha -trung tinh đinh mưc cua hê thông .Viêc ap dung phương phap nay không phai luôn dê dang vi cân co kiên thưc vê thông sô va đăc tinh cua tât ca cac phân tư trong mach vong . Trong vai trương hơp , tai liêu hương dân quôc gia co thê cung câp cac gia tri tiêu biêu cho muc đich tinh gân đung .

Phương phap tông hơp Phương phap nay cho phep xac đinh dong ngăn mach ơ cuôi mach vong tư gia tri dong ngăn mach đa biêt ơ phia đâu nguôn , công thưc tinh toan gân đung :


F26


The reasoning behind these recommendations is that, for TN systems, the currentwhich must flow in order to raise the potential of an exposed conductive part to 50 Vor more is so high that one of two possibilities will occur:c Either the fault path will blow itself clear, practically instantaneously, orc The conductor will weld itself into a solid fault and provide adequate current tooperate overcurrent devices

To ensure correct operation of overcurrent devices in the latter case, a reasonablyaccurate assessment of short-circuit earth-fault current levels must be determined atthe design stage of a project.

A rigorous analysis requires the use of phase-sequence-component techniquesapplied to every circuit in turn. The principle is straightforward, but the amount ofcomputation is not considered justifiable, especially since the zero-phase-sequenceimpedances are extremely difficult to determine with any reasonable degree ofaccuracy in an average LV installation.

Other simpler methods of adequate accuracy are preferred. Three practical methodsare:c The “method of impedances”, based on the summation of all the impedances(positive-phase-sequence only) around the fault loop, for each circuitc The “method of composition”, which is an estimation of short-circuit current atthe remote end of a loop, when the short-circuit current level at the near end of theloop is knownc The “conventional method” of calculating the minimum levels of earth-faultcurrents, together with the use of tables of values for obtaining rapid results

These methods are only reliable for the case in which the cables that make up theearth-fault-current loop are in close proximity (to each other) and not separated byferro-magnetic materials.

Method of impedancesThis method summates the positive-sequence impedances of each item (cable, PEconductor, transformer, etc.) included in the earth-fault loop circuit from which theshort-circuit earth-fault current is calculated, using the formula:

I = U

where(ΣR) 2 = (the sum of all resistances in the loop)2 at the design stage of a project.and (ΣX) 2 = (the sum of all inductive reactances in the loop) 2

and U = nominal system phase-to-neutral voltage.

The application of the method is not always easy, because it supposes a knowledgeof all parameter values and characteristics of the elements in the loop. In manycases, a national guide can supply typical values for estimation purposes.

Method of compositionThis method permits the determination of the short-circuit current at the end of a loopfrom the known value of short-circuit at the sending end, by means of theapproximate formula:

I II

scU

=U+ Zs

whereIsc = upstream short-circuit currentI = end-of-loop short-circuit currentU = nominal system phase voltageZs = impedance of loop

Note: in this method the individual impedances are added arithmetically(1) asopposed to the previous “method of impedances” procedure.

Conventional methodThis method is generally considered to be sufficiently accurate to fix the upper limitof cable lengths.

Principle

The principle bases the short-circuit current calculation on the assumption that thevoltage at the origin of the circuit concerned (i.e. at the point at which the circuitprotective device is located) remains at 80% or more of the nominal phase to neutralvoltage. The 80% value is used, together with the circuit loop impedance, tocompute the short-circuit current.

For calculations, modern practice is to usesoftware agreed by National Authorities, andbased on the method of impedances, such asEcodial 3. National Authorities generally alsopublish Guides, which include typical values,conductor lengths, etc.

(1) This results in a calculated current value which is less thanthat which would actually flow. If the overcurrent settings arebased on this calculated value, then operation of the relay, orfuse, is assured.

6 Implementation ofthe TN system

IU+ Zs.scI

sctrong đo Isc = dong ngăn mach phia đâu nguôn I = dong ngăn mach cuôi mach vong U = điên ap pha đinh mưc cua hê thôngZs = tông trơ mach vongGhi chu : trong phương phap nay ,cac tông trơ thanh phân đươc công sô hoc (1) tương tư "phương phap tông trơ " nêu trên .

Phương phap qui ươc Phương phap nay thương đươc châp nhân la đu chinh xac đê xac đinh giơi han trên cua chiêu dai cap .Nguyên tăcDong ngăn mach đươc tinh trên gia thiêt điên ap tai đâu nguôn ( nghia la tai vi tri đăt thiêt bi bao vê ) con lai 80% hoăc lơn hơn gia tri điên ap pha trung tinh đinh mưc . Gia tri 80% đươc sư dung , cung vơi tông trơ mach vong đê tinh dong ngăn mach .Hê sô nay kê đên tât ca điên ap rơi ơ mach phia nguôn tơi vi tri liên quan . Trong cap ha thê , khi tât ca dây dân cua mang 3 pha 4 dây đươc đăt đu gân ( đây la trương hơp thông thương ) , điên cam tư thân va giưa cac dây be co thê bo qua so vơi điên trơ cua cap .Tinh toan gân đung nay đươc châp nhân đôi vơi cap co tiêt diên nho hơn hoăc băng 120 mm2

Trên tiêt diên nay , gia tri điên trơ R tăng như sau :Chiêu dai tôi đa cua mach trong mang nôi đât theo sơ đô TN đươc cho theo công thưc :

Lm a

max0.8 Uo Sph

=+( )ρ 1 I

where:Lmax = maximum length in metresUo = phase volts = 230 V for a 230/400 V systemρ = resistivity at normal working temperature in ohm-mm2/metre(= 22.5 10-3 for copper; = 36 10-3 for aluminium)Ia = trip current setting for the instantaneous operation of a circuit breaker, orIa = the current which assures operation of the protective fuse concerned, in thespecified time.

For calculations, modern practice is to use software agreed by National Authorities, and based on the method of impedances, such as Ecodial 3. National Authorities generally also publish Guides, which include typical values, conductor lengths, etc.

(1) Gia tri dong tinh đươc co thê nho hơn dong thưc tê . Nêu tri sô đăt bao vê chông qua dong dưa trên gia tri nay , rơ le hoăc câu chi bao vê se tac đông chăc chăn .


F25

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


trong đo :Lmax = chiêu dai tôi đa tinh băng met Uo = điên ap pha tinh băng vôn = 230 V đôi vơi mang 230/400 V ρ = điên trơ suât ơ nhiêt đô lam viêc binh thương tinh băng W . mm2/m(= 22.5 10-3 đôi vơi đông ; = 36 10-3 đôi vơi nhôm )Ia = tri sô đăt dong căt sư cô tac đông tưc thơi cua CB ,hoăc Chiêu dai tôi đa cua mach trong mang nôi đât TN

Lm a

max0.8 Uo Sph

=+( )ρ 1 I

Fig. F43 : Calculation of L max. for a TN-earthed system, using

Hinh F39 : Tinh L max. đôi vơi mang nôi đât TN , ap dung phương phap thưc dung

Tiêt diên loi (mm2) Gia tri điên trơS = 150 mm2 R+15%S = 185 mm2 R+20%S = 240 mm2 R+25%

Imagn

IdL

C

PE

SPE Sph

A B

Ia = dong đam bao tac đông cua câu chi bao vê ưng vơi môt thơi gian xac đinh .

mSphSPE

=

Sph = cross-sectional area of the phase conductors of the circuit concerned in mm2

SPE = cross-sectional area of the protective conductor concerned in mm2.

TablesThe following tables, applicable to TN systems, have been established according tothe “conventional method” described above.

The tables give maximum circuit lengths, beyond which the ohmic resistance of theconductors will limit the magnitude of the short-circuit current to a level below thatrequired to trip the circuit breaker (or to blow the fuse) protecting the circuit, withsufficient rapidity to ensure safety against indirect contact.

Correction factor mFigure F44 indicates the correction factor to apply to the values given in Figures F45to F48 next pages, according to the ratio Sph/SPE, the type of circuit, and theconductor materials.

The tables take into account:c The type of protection: circuit breakers or fusesc Operating-current settingsc Cross-sectional area of phase conductors and protective conductorsc Type of system earthing (see Fig. F49 page F29)c Type of circuit breaker (i.e. B, C or D)

The tables may be used for 230/400 V systems.

Equivalent tables for protection by Compact and Multi 9 circuit breakers (MerlinGerin) are included in the relevant catalogues.

Fig. F44 : Correction factor to apply to the lengths given in tables F44 to F47 for

Sph = tiêt diên căt ngang cua dây pha tinh băng mm2

SPE = tiêt diên căt ngang cua dây bao vê tinh băng mm2.(xem hinh F39)

Cac bang sô liêu

Cac bang sau , co thê ap dung trong mang TN , đươc thiêt lâp theo " phương phap thưc dung " như đa mô ta ơ trên .Cac bang cung câp chiêu dai mach tôi đa , theo đo điên trơ tinh băng W cua dây dân se giơi han đô lơn dong ngăn mach tơi mưc thâp hơn tri sô yêu câu đê căt nhanh cua CB ( hoăc đê lam nong chay câu chi ) bao vê mach nhăm bao vê ngươi chông nguy hiêm do cham gian tiêp .

Hê sô hiêu chinh m

Hinh F40 cung câp hê sô hiêu chinh ưng vơi cac gia tri cho săn tư hinh F41 tơi F44 ơ trang sau , phu thuôc vao ti sô Sph/SPE, loai mach , va loai vât liêu lam dây dân .Cac bang sô liêu nay kê đên :b Loai bao vê : CB hay câu chi b Tri sô đăt dong tac đông b Tiêt diên căt ngang cua dây pha va dây bao vê b Loai hê thông nôi đât (xem hinh F45 trang F27)b Loai CB bao vê ( vi du B, C hay D)(1)

Cac bang nay co thê sư dung cho mang điên 230/400 V .Cac bang tương tư ưng vơi CB bao vê loai Compact va Multi 9 (Merlin Gerin) đươc trinh bay trong catalog liên quan .Mach đươc bao vê băng CB thông dung ( hinh F41)Mach đươc bao vê băng CB Compact hoăc Multi 9 trong công nghiêp hoăc dân dung ( hinh F42 tơi hinh F44)

Vi du Mang 3-pha 4-dây (230/400 V) nôi đât theo sơ đô TN-C . Môt mach đươc bao vê băng CB loai B co dong đinh mưc 63 A, dây pha la cap loi nhôm 50 mm2 dây trung tinh (PEN) 25 mm2.Chiêu dai tôi đa cua mach la bao nhiêu đê đam bao rơ le căt tưc thơi cua CB bao vê tac đông đươc nhăm bao vê ngươi tranh sư nguy hiêm do cham điên gian tiêp ?

Hinh F40 : Hê sô hiêu chinh ap dung đê tinh chiêu dai mach cho săn trong bang F40 tơi F43 đôi vơi mang TN

Loai mach Vât liêu lam dây dân m = Sph/SPE (or PEN) m = 1 m = 2 m = 3 m = 43P + N or P + N Copper 1 0.67 0.50 0.40 Aluminium 0.62 0.42 0.31 0.25

Cac bang sô liêu cung câp chiêu dai không đươc phep vươt qua cua mach điên nhăm đam bao cac thiêt bi bao vê chông cham điên gian tiêp tac đông đươc

(1) Cac đinh nghia CB loai B, C, D xin tham khao chương H, muc 4.2



F26

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Hinh F42 cho gia tri 603 met , ưng vơi 50 mm2 va CB 63 A loai B , phai ap dung hê sô

Tiêt diên căt ngang đinh mưc cua dây dân Dong căt tưc thơi hoăc trê ngăn Im (ampe )mm2 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 560 630 700 800 875 1000 1120 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 6300 8000 10000 125001.5 100 79 63 50 40 31 25 20 16 13 10 9 8 7 6 6 5 4 42.5 167 133 104 83 67 52 42 33 26 21 17 15 13 12 10 10 8 7 7 5 44 267 212 167 133 107 83 67 53 42 33 27 24 21 19 17 15 13 12 11 8 7 5 46 400 317 250 200 160 125 100 80 63 50 40 36 32 29 25 23 20 18 16 13 10 8 6 5 410 417 333 267 208 167 133 104 83 67 60 53 48 42 38 33 30 27 21 17 13 10 8 7 5 416 427 333 267 213 167 133 107 95 85 76 67 61 53 48 43 33 27 21 17 13 11 8 7 5 425 417 333 260 208 167 149 132 119 104 95 83 74 67 52 42 33 26 21 17 13 10 8 735 467 365 292 233 208 185 167 146 133 117 104 93 73 58 47 36 29 23 19 15 12 950 495 396 317 283 251 226 198 181 158 141 127 99 79 63 49 40 32 25 20 16 1370 417 370 333 292 267 233 208 187 146 117 93 73 58 47 37 29 23 1995 452 396 362 317 283 263 198 158 127 99 79 63 50 40 32 25

0.42 ( Hinh F40 ưng vơi m SphSPE

= = 2).

The maximum length of circuit is therefore:

603 x 0.42 = 253 metres.

Particular case where one or more exposed conductive part(s)is (are) earthed to a separate earth electrodeProtection must be provided against indirect contact by a RCD at the origin of anycircuit supplying an appliance or group of appliances, the exposed conductive partsof which are connected to an independent earth electrode.

The sensitivity of the RCD must be adapted to the earth electrode resistance (RA2 inFigure F49 ). See specifications applicable to TT system.

6.3 High-sensitivity RCDs

IEC 60364-4-471 strongly recommends the use of a RCD of high sensitivity(i 30 mA) in the following cases (see Fig. 50 ):c Socket-outlet circuits for rated currents of i 32 A at any location(2)

c Socket-outlet circuits in wet locations at all current ratings(2)

c Socket-outlet circuits in temporary installations(2)

c Circuits supplying laundry rooms and swimming pools (2)

c Supply circuits to work-sites, caravans, pleasure boats, and travelling fairs(2)

This protection may be for individual circuits or for groups of circuits,c Strongly recommended for circuits of socket outlets u 20 A (mandatory if they areexpected to supply portable equipment for outdoor use)c In some countries, this requirement is mandatory for all socket-outlet circuitsrated i 32 A. It is also recommended to limit the number of socket-outlet protectedby a RCD (e.g. 10 socket-outlets for a RCD).

. Do đo chiêu dai tôi đa cua mach la : 603 x 0.42 = 253 metres.

Hinh F41 : Chiêu dai mach tôi đa ( tinh băng met ) ưng vơi tiêt diên khac nhau cua dây đông va tri sô đăt căt tưc thơi cua CB thông thương trong hê thông TN 230/240 V vơi m = 1

Sph Dong đinh mưc (A) mm2 1 2 3 4 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 1251.5 1200 600 400 300 200 120 75 60 48 37 30 24 19 15 12 102.5 1000 666 500 333 200 125 100 80 62 50 40 32 25 20 164 1066 800 533 320 200 160 128 100 80 64 51 40 32 266 1200 800 480 300 240 192 150 120 96 76 60 48 3810 800 500 400 320 250 200 160 127 100 80 6416 800 640 512 400 320 256 203 160 128 10225 800 625 500 400 317 250 200 16035 875 700 560 444 350 280 22450 760 603 475 380 304

Hinh F42 : Chiêu dai mach tôi đa ( tinh băng met ) ưng vơi tiêt diên khac nhau cua dây đông va tri sô đăt căt tưc thơi cua CB loai B (1) trong hê thông TN môt pha hoăc ba pha 230/240 V co m = 1

(1) Đinh nghia vê CB loai B va C tham khao ơ chương H , muc 4.2 .

Sph Dong đinh mưc (A) mm2 1 2 3 4 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 1251.5 600 300 200 150 100 60 37 30 24 18 15 12 9 7 6 52.5 500 333 250 167 100 62 50 40 31 25 20 16 12 10 84 533 400 267 160 100 80 64 50 40 32 25 20 16 136 600 400 240 150 120 96 75 60 48 38 30 24 1910 667 400 250 200 160 125 100 80 63 50 40 3216 640 400 320 256 200 160 128 101 80 64 5125 625 500 400 312 250 200 159 125 100 8035 875 700 560 437 350 280 222 175 140 11250 760 594 475 380 301 237 190 152

Fig. F43 : Chiêu dai mach tôi đa ( tinh băng met ) ưng vơi tiêt diên khac nhau cua dây đông va tri sô đăt căt tưc thơi cua CB loai C (1) t rong hê thông TN môt pha hoăc ba pha 230/240 V co m = 1


F27

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


Trương hơp đăc biêt khi môt hoăc nhiêu vo dân điên đươc nôi đât băng điên cưc riêng Viêc bao vê chông cham điên gian tiêp phai đươc thưc hiên băng RCD đăt tai đâu nguôn câp cho môt thiêt bi hoăc nhom thiêt bi co vo đươc nôi đât băng điên cưc đôc lâp .Đô nhay cua RCD phai phu hơp vơi điên trơ cua điên cưc nôi đât (RA2 trong hinh F45). Xem cac thông sô ky thuât ap dung cho mang TT .

6.3 RCD co đô nhay cao (xem hinh F31)

Theo IEC 60364-4-41, cac RCD co đô nhay cao ( tơi 30 mA) phai đươc sư dung đê bao vê ô căm co dong đinh mưc tơi 20 A tai moi vi tri . Viêc sư dung nhưng RCD như vây cung đươc khuyên cao trong cac trương hơp sau :b Mach ô căm nơi âm ươt vơi dong đinh mưc bât ky b Mach ô căm trong mang điên tam thơi b Mach câp nguôn cho phong giăt va bê bơib Mach câp nguôn cho công trương , nha lưu đông , du thuyên va pha du lich Xem muc 2.2 va chương P, phân 3.

6.4 Bao vê nơi co nguy cơ chay cao Theo IEC 60364-422-3.10, mach điên nơi co nguy cơ chay cao phai đươc bao vê bơi cac RCD co đô nhay tơi 500 mA. Ngoai trư đôi vơi mang TN-C , mang TN-S phai thoa yêu câu nay . Gia tri đô nhay 300 mA la băt buôc đôi vơi vai quôc gia (xem hinh F47).

6.5 Khi tông trơ mach vong sư cô đăc biêt lơn Khi dong sư cô cham đât bi giơi han do tông trơ mach vong sư cô lơn ,thiêt bi bao vê qua dong do đo không thê căt đu nhanh trong khoang thơi gian cân thiêt , cân xem xet cac kha năng sau :

Sph Dong đinh mưc (A) mm2 1 2 3 4 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 1251.5 429 214 143 107 71 43 27 21 17 13 11 9 7 5 4 32.5 714 357 238 179 119 71 45 36 29 22 18 14 11 9 7 64 571 381 286 190 114 71 80 46 36 29 23 18 14 11 96 857 571 429 286 171 107 120 69 54 43 34 27 21 17 1410 952 714 476 286 179 200 114 89 71 57 45 36 29 2316 762 457 286 320 183 143 114 91 73 57 46 3725 714 446 500 286 223 179 143 113 89 71 5735 625 700 400 313 250 200 159 125 80 10050 848 543 424 339 271 215 170 136 109

Hinh F44 : Chiêu dai mach tôi đa ( tinh băng met ) ưng vơi cac cơ dây đông va dong đinh mưc cua CB loai D (1) trong mang môt pha hoăc ba pha 230/240 V nôi theo sơ đô TN co m = 1

(1)Cac đinh nghia vê CB loai D xin tham khao chương H, muc 4.2.

Hinh F45 : Tach riêng điên cưc nôi đât

R A1 R A2

Vị trí ở cách xa

Hinh F46 : Mach câp nguôn cho ô căm



F28

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Đê xuât 1 ( xem hinh F48)b Lăp đăt môt CB co dong ngương căt tư tac đông tưc thơi Im thâp , vi du :2In <= Im <= 4InĐiêu nay giup bao vê ngươi đôi vơi cac mach co chiêu dai bât thương . Tuy nhiên cân phai kiêm tra đê đam bao CB không căt nhâm khi co nhưng dong qua đô lơn như dong khơi đông cua đông cơ duy tri qua mach .b Giai phap cua Schneider Electric v CB Compact loai G (2Im <= Im <= 4Im)v CB Multi 9 loai B

Đê xuât 2 ( xem hinh F49)b Lăp đăt môt RCD trên mach . Không cân sư dung loai co đô nhay cao (highly-sensitive (HS)) ( vai A tơi vai chuc A )highly-sensitive (HS). Đăc biêt ơ nơi co ca ô căm phai đươc bao vê băng RCD co đô nhay cao (<= 30 mA) RCD ; thương la môt RCD cho môt sô ô căm trên môt mach chung .b Giai phap cua Schneider Electric v RCD Multi 9 NG125 : IΔn = 1 hoăc 3 Av Vigicompact REH hoăc REM: IΔn = 3 tơi 30 Av CB loai B Multi 9

Đê xuât 3Tăng kich thươc dây PE hoăc PEN va / hoăc dây pha , đê giam tông trơ mach vong sư cô .

Đê xuât 4Thêm dây đăng thê phu . Điêu nay se co tac dung như đê xuât 3 , nghia la giam tông trơ mach vong sư cô , trong khi đo cung luc se cai thiên đươc điên ap tiêp xuc xay ra khi sư cô . Tinh hiêu qua cua cai tiên nay co thê đươc kiêm tra băng cach đo điên trơ giưa vo dân điên cua tưng thiêt bi va dây bao vê chinh tai chô .Đôi vơi mang TN-C , không cho phep nôi đăng thê như hinh F50 , chi co thê châp nhân theo đê xuât 3 .


Vị trí có nguy cơ cháy cao

Hinh F48 : CB co dong ngương căt tư căt tưc thơi ơ mưc thâp

2In< Irm < 4In

PE hoặc PEN

Cáp có chiều dài rất lớn

Hinh F49 : RCD bao vê mang TN co tông trơ mach vong sư cô cham đât lơn Hinh F50 : Nôi đăng thê



F29

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

7 Biên phap thưc hiên mạng IT

Đăc tinh cơ ban cua hê thông nôi đât IT la khi co ngăn mạch môt điêm vơi đât ,hê thông co thê tiêp tuc vân hanh ma không cân căt nguôn . Sư cô như vây đươc xem la "sư cô thư nhât ".Trong hê thông nay ,tât ca vo dân điên cua phân tư trong mạng đươc nôi vơi dây PE va nôi xuông môt điên cưc tiêp đât tại chô ,trong khi đo trung tinh cua may biên ap nguôn thi : b Hoăc cach ly vơi đât b Hoăc nôi vơi đât thông qua môt điên trơ co gia tri cao (thương la 1000 ohms hoăc lơn hơn )Do vây , dong chạy vao đât se chi vai mA , không gây nguy hiêm nghiêm trong tại chô xay ra sư cô , không tạo điên ap tiêp xuc cao nguy hiêm ,hoăc không gây nguy cơ chay nô .Vi vây , cho phep hê thông tiêp tuc vân hanh binh thương cho tơi khi thuân tiên se cach ly phân bi sư cô đê sưa chưa. Điêu nay lam nâng cao tinh liên tuc cung câp điên cua hê thông .Thưc tê , hê thông nôi đât nay yêu câu môt sô biên phap đăc biêt đê co thê vân hanh hơp ly như sau :b Giam sat thương xuyên cach điên vơi đât , bao tin hiêu ( âm thanh hoăc tin hiêu nhin thây đươc )khi xay ra chạm điêm thư nhât b Môt thiêt bi hạn chê điên ap đươc nôi tư trung tinh may biên ap nguôn vơi đât b Viêc xac đinh điêm "sư cô thư nhât " đươc tiên hanh bơi đôi ngu nhân viên bao tri co năng lưc tôt . Vi tri sư cô co thê dê dang đươc xac đinh nhơ cac thiêt bi tư đông hiên co b Khi xay ra "sư cô thư hai " trươc khi sư cô thư nhât đươc sưa chưa , môt CB thich hơp phai đươc lăp đăt đê tư đông căt nhanh cac phân tư bi sư cô . Sư cô thư hai ( theo đinh nghia )la sư cô chạm đât trên pha khac so vơi pha bi chạm thư nhât ( co thê la dây pha hoăc dây trung tinh )(1).Sư cô thư hai gây ra ngăn mạch qua đât va / hoăc qua dây PE nôi đăng thê .

7.1 Cac điêu kiên tiên quyêt (xem Hinh F51 va Hinh F52)

(1) Đôi vơi mạng co dây trung tinh đi cùng , xem Hinh F56.

Nhưng chưc năng tôi thiêu cân co Cac thanh phân va thiêt bi Vi duBao vê chông qua ap (1) Bô hạn chê qua ap Cardew C tân sô công nghiêpĐiên trơ nôi đât trung tinh (2) Điên trơ Tông trơ Zx (ưng vơi sư khac nhau cua tông trơ nôi đât ) Giam sat sư cô chạm đât (3) Bô giam sat cach điên thương trưc Vigilohm TR22A bao đông khi chạm đât điêm thư nhât PIM co kha năng bao đông hoăc XM 200Tư đông căt nguôn khi co điêm (4) CB 4 cưc Compact circuit-breaker sư cô thư hai va bao vê (nêu co dây trung tinh đi cùng ) hoăc RCD-MS dây trung tinh chông qua dong ca 4 cưc đêu căt đươc

Xac đinh vi tri điêm chạm thư nhât (5) Vơi thiêt bi xac đinh vi tri trên Hê thông Vigilohm mạng đang co điên ,hoăc lân lươc căt cac mạch

Hinh F51 : Cac chưc năng cân thiêt trong sơ đô IT va vi du vơi cac san phẩm cua Merlin Gerin

Hinh F52 : Cac vi tri lăp thiêt bi chưc năng thiêt yêu trong mạng nôi đât IT 3-pha 3-dây

L1L2L3N

HV/LV

4

4

2 1 3

5

4

F - Bao vê chông điên giât



F30

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

7.2 Bao vê chông chạm điên gian tiêp Điêu kiên xay ra sư cô điêm thư nhâtDong sư cô chạm đât khi xay ra sư cô điêm thư nhât đo đươc la milli-amps. Điên ap chô sư cô so vơi đât la tich cua dong nay vơi điên trơ điên cưc nôi đât cua mạng va dây PE (tư chô sư cô tơi điên cưc nôi đât). Gia tri điên ap nay rõ rang không nguy hiêm va chi co thê kha lơn ( vai chuc volt) trong trương hơp xâu nhât ( Vi du tông trơ ky sinh vơi đât 1 000 Ω se co dong 230 mA(1) va điên trơ nôi đât cua mạng la 50 ohms, se cho 11.5 V).Thiêt bi giam sat cach điên thương trưc se bao tin hiêu .

Nguyên tăc cua thiêt bi giam sat sư cô chạm đât:Môt may phat xoay chiêu tân sô rât thâp, hoăc may phat môt chiêu , (nhằm lam giam anh hương cua điên dung cua cap tơi mưc co thê bo qua ) tạo nên điên ap giưa trung tinh cua may biên ap nguôn va đât . Điên ap nay gây nên môt dong điên nho tùy thuôc vao điên trơ cach điên vơi đât cua toan mạng điên, công thêm vơi điên trơ cua cac thiêt bi đâu nôi.Nhưng dung cu đo lương tân sô thâp co thê đươc dùng trên mạng xoay chiêu, no phat ra thanh phân qua đô môt chiêu khi xay ra sư cô .Vai loại dung cu co thê phân biêt đươc dong trơ va thanh phân dong dung trong dong ro .Dung cu đo hiên đại cho phep đo sư tiên hoa cua dong ro , do đo ngăn ngưa đươc sư phat sinh sư cô chạm đât thư nhât.

Vi du vê cac dung cu đo:

b Đinh vi sư cô bằng tay (xem Hinh F53)May phat co thê đươc lăp cô đinh (vi du : XM100) hoăc di đông (vi du : GR10X cho phep kiêm tra mạch không co điên ) va thiêt bi thu , cùng vơi cam biên tư loại kẹp câm tay.b Đinh vi tư đông lăp cô đinh (xem Hinh F54 trang sau )Rơle giam sat XM100, cùng vơi bô kiêm tra măc cô đinh XD1 hoăc XD12 (môi bô nôi vao môt biên dong hinh xuyên măc trên dây dân cua mạch liên quan) se cung câp môt hê thông tư đông đinh vi sư cô trên mạng đang co điên.

Cac hê thông giam sat hiên đại rât thuân tiên đê xac đinh vi tri sư cô thư nhât đê sưa chưa

(1) On a 230/400 V 3-phase system.

Cac hê thông đinh vi sư cô phù hơp theo tiêu chuẩn IEC 61157-9

Hinh F53 : Đinh vi sư cô không tư đông ( bằng tay )

P12 P50P100

ON/OF F

GR10XRM10N

XM100

M E R LIN G ER IN

XM100

Hơn nưa , mưc cach điên đươc chi ra trên tưng mạch đươc giam sat , co hai mưc đươc kiêm tra : mưc thư nhât canh bao điên trơ cach điên thâp không binh thương ,do đo cân phai thưc hiên cac biên phap phong ngưa , trong khi đo mưc thư hai xac đinh co sư cô va cho phep bao đông.b Tư đông giam sat, ghi nhân, va đinh vi sư cô (xem Hinh F55)Hê thông Vigilohm cung cho phep thao tac tơi may in va /hoăc PC đê xem lại toan bô mưc cach điên cua ca hê thông , va ghi nhân lại sư tiên hoa theo thơi gian cua mưc cach điên trên tưng mạch.


F31

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

7 Biên phap thưc hiên hê thông IT

Hinh F54 : Tư đông xac đinh vi tri bi sư cô

Hinh F55 : Đinh vi tư đông điêm bi sư cô va ghi nhân dư liêu vê điên trơ cach điên

XD1

XD1 XD1 XD12

1 đến 12 mạch

Biến dòng hình xuyến

XM100

M ER LI N G ER IN

XM100

Bô giam sat trung tâm XM100, cùng vơi cac bô đinh vi XD08 va XD16, phôi hơp vơi cac biên dong hinh xuyên (toroidal CT ) tư nhiêu mạch , như trên Hinh F55, cho thây cach ap dung hê thông tư đông nay .

Lăp đăt thiêt bi giam sat cach điên thương trưc (PIM) :b Đâu nôi Thiêt bi PIM thương đươc nôi giưa trung tinh (hoăc trung tinh gia ) cua may biên ap nguôn tơi điên cưc nôi đât .

XM100

XD08 XD16

M ER LI N G ER IN

XM100

M E R LIN G E R IN

XL 08

897

M E R LIN G ER IN

XL 16

678



F32

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

b Nguôn cung câp Nguôn cung câp cho PIM nên lây tư nguôn co đô tin cây cao .Thưc tê ,thương lây tư mạng đươc giam sat ,qua thiêt bi bao vê qua dong co mưc dong ngăn mạch thich hơp.b Cac mưc ngưỡng cai đătTiêu chuẩn cua vai quôc gia khuyên cao tri sô đăt đâu tiên la dươi 20% so vơi mưc cach điên cua mạng mơi . Gia tri nay cho phep kiêm tra sư suy giam chât lương cach điên , nhơ vây kip thơi co cac biên phap bao tri cân thiêt khi nhưng hong hoc vưa mơi băt đâu xuât hiên. Mưc kiêm tra phat hiên bao tin hiêu co chạm đât đươc đăt thâp hơn nhiêu .Vi du , co thê đăt ơ hai mưc la : v Mưc cach điên cua mạng mơi : 100 kΩv Dong ro không nguy hiêm : 500 mA (nguy cơ chay khi > 500 mA)v Mưc chi đinh do khach hang cai đăt :- Ngưỡng bao tri phong ngưa : 0.8 x 100 = 80 kΩ- Ngưỡng bao co ngăn mạch : 500 ΩChu y :v Sau chu kỳ dai ngưng hoạt đông , hoăc môt phân mạng điên vân co điên , sư ẩm ươt co thê lam giam điên trơ cach điên chung . Tinh trạng nay chu yêu dân đên viêc xuât hiên dong ro trên bê măt ẩm ươt cua cach điên con tôt , không dân tơi điêu kiên sư cô, va se nhanh chong đươc cai thiên khi nhiêt đô tăng tơi trạng thai binh thương do co dong chạy qua , lam giam đô ẩm trên bê măt.v Thiêt bi PIM (XM) co thê đo tach rơi dong trơ va dong dung trong dong ro xuông đât, nhơ vây co thê nhân đươc điên trơ cach điên thưc tư tông dong ro thương trưc .

Trương hơp chạm điêm thư haiSư cô chạm đât điêm thư hai trên mạng IT (trư khi xay ra trên cùng pha như sư cô đâu ) dân đên ngăn mạch pha-pha hoăc pha-trung tinh, va nêu xay ra trên cùng mạng điên vơi sư cô đâu , hoăc trên mạch khac , thiêt bi bao vê chông qua dong (câu chi hoăc CB (circuit-breakers)) thông thương se tư đông căt sư cô .Tri sô đăt cua rơle căt qua dong va dong đinh mưc cua câu chi la nhưng thông sô cơ ban quyêt đinh chiêu dai tôi đa thưc tê cua mạch đê co thê đươc bao vê , như đươc trinh bay trong phu luc 6.2.Chu y : trong nhưng trương hơp thông thương, dong sư cô chạy qua dây PE chung nôi đăng thê cac vo dân điên cua toan mạng điên , va do vây tông trơ mạch vong sư cô đu thâp đê đam bao mưc dong sư cô thich hơp .Khi mạch co chiêu dai rât lơn , va đăc biêt nêu thiêt bi đươc nôi đât riêng ( vi vây dong sư cô đi qua hai điên cưc nôi đât ) đô tin cây căt sư cô do qua dong co thê không đu đam bao.Trương hơp nay, RCD đươc khuyên cao lăp đăt trên môi mạch cua mạng điên .Tuy nhiên , khi mạng IT đươc nôi đât qua điên trơ , cân phai cẩn trong xem xet đê đam bao RCD không qua nhạy , nêu không sư cô điêm thư nhât co thê dân đên căt mạch ngoai y muôn . Mưc căt cua thiêt bi chông dong ro phù hơp theo tiêu chuẩn IEC co thê xay ra ơ cac gia tri tư 0.5 ΙΔn tơi ΙΔn, ΙΔn la mưc cai đăt dong ro đinh mưc .

Cac phương phap xac đinh dong ngăn mạch :

Viêc đanh gia môt cach chinh xac châp nhân đươc cac mưc dong ngăn mạch phai đươc thưc hiên ơ giai đoạn thiêt kê môt dư an .

Không cân phân tich môt cach khăc khe , vi chi biên đô dong la quan trong đôi vơi thiêt bi bao vê liên quan ( nghia la không cân xac đinh goc lêch pha ) vi vây cac phương phap gân đung đơn gian thương đươc ap dung . Ba phương phap thưc dung la :b Phương phap tông trơ , dưa trên tông vec tơ tât ca cac tông trơ ( thanh phân thư tư thuân ) cua mạch vong sư cô b Phương phap tông hơp , ươc tinh gân đung dong ngăn mạch ơ cuôi mạch vong ngăn mạch khi biêt đươc dong ngăn mạch ơ phia nguôn .Tông trơ phưc đươc công sô hoc trong phương phap nayb Phương phap gân đung , trong phương phap nay gia tri nho nhât cua điên ap ơ nguôn cua mạch sư cô đươc gia sư bằng 80% cua điên ap đinh mưc, va bang sô liêu dưa trên gia thiêt nay cung câp trưc tiêp chiêu dai mạch tôi đa cho phep .Nhưng phương phap nay chi đu tin cây khi cac dây dân va cap trong mạch vong sư cô đăt đu gân vơi nhau trên mạch va không bi cach ly bơi vât liêu săt tư.

Phương phap tông trơ Phương phap nay đươc mô ta trong phu luc 6.2, no giông nhau cho ca mạng theo sơ đô nôi đât IT va TN . Phương phap tông hơp Phương phap nay đươc mô ta trong phu luc 6.2, no giông nhau cho ca mạng theo sơ đô nôi đât IT va TN .

Phương phap gân đung (xem Hinh F56)

Ba phương phap tinh toan thương đươc sư dung :b Phương phap tông trơ, dưa trên công vectơ điên trơ va điên khang cua hê thôngb Phương phap tông hơp b Phương phap gân đung , dưa trên viêc gia thiêt tông điên ap rơi va sư dung bang sô liêu cho trươc


F33

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


Phương phap nay ap dung cho mạng IT giông như trong mạng TN như mô ta trong phu luc 6.2 : viêc tinh toan chiêu dai tôi đa cua mạch nhằm đam bao không vươt qua kha năng bao vê qua dong cua CB hay câu chi bao vê mạch phia tai .Rõ rang rằng không thê kiêm tra chiêu dai mạch khi xay ra sư cô cùng luc vơi hai vi tri bât kỳ co thê .Tuy nhiên trong tât ca trương hơp , tri đăt căt qua dong dưa trên gia thiêt sư cô đâu xay ra ơ cuôi mạch rât xa , trong khi sư cô thư hai xay ra cung ơ cuôi mạch nay , đã đươc đê câp trong phu luc 3.4. Thông thương , điêu nay co thê dân đên chi căt môt mạch ( mạch co tri đăt căt sư cô thâp hơn ), vi vây hê thông se con lại tinh trạng chạm đât môt điêm , nhưng co môt mạch bi căt nguôn do sư cô.

bTrương hơp mạng 3-pha 3-dây sư cô điêm thư hai chi co thê gây ra ngăn mạch pha / pha , vi vây điên ap dùng trong công thưc tinh chiêu dai tôi đa la căn bâc hai cua Uo.Chiêu dai mạch tôi đa đươc cho bơi :

F35


F - Protection against electric shock 7 Implementation of the IT system

These methods are reliable only for the cases in which wiring and cables whichmake up the fault-current loop are in close proximity (to each other) and are notseparated by ferro-magnetic materials.

Methods of impedancesThis method as described in Sub-clause 6.2, is identical for both the IT andTN systems of earthing.

Methods of compositionThis method as described in Sub-clause 6.2, is identical for both the IT andTN systems of earthing.

Conventional method (see Fig. F60 )The principle is the same for an IT system as that described in Sub-clause 6.2 for aTN system : the calculation of maximum circuit lengths which should not be exceededdownstream of a circuit breaker or fuses, to ensure protection by overcurrent devices.

It is clearly impossible to check circuit lengths for every feasible combination of twoconcurrent faults.

All cases are covered, however, if the overcurrent trip setting is based on theassumption that a first fault occurs at the remote end of the circuit concerned, whilethe second fault occurs at the remote end of an identical circuit, as alreadymentioned in Sub-clause 3.4. This may result, in general, in one trip-out onlyoccurring (on the circuit with the lower trip-setting level), thereby leaving the systemin a first-fault situation, but with one faulty circuit switched out of service.

c For the case of a 3-phase 3-wire installation the second fault can only cause aphase/phase short-circuit, so that the voltage to use in the formula for maximumcircuit length is e Uo.

The maximum circuit length is given by:

La m

max0.8 Uo 3 Sph

2 =

+( )ρI 1 metres

c For the case of a 3-phase 4-wire installation the lowest value of fault current willoccur if one of the faults is on a neutral conductor. In this case, Uo is the value touse for computing the maximum cable length, and

La m

max0.8 Uo S1

2 =

+( )ρI 1 metres

i.e. 50% only of the length permitted for a TN scheme (1)

The software Ecodial is based on the “methodof impedance”

The maximum length of an IT earthed circuit is:

c For a 3-phase 3-wire scheme

La m

max0.8 Uo 3 Sph

2 =

+( )ρI 1


La m

max0.8 Uo S1

2 =

+( )ρI 1

(1) Reminder: There is no length limit for earth-fault protectionon a TT scheme, since protection is provided by RCDs of highsensitivity.

Fig. F60 : Calculation of Lmax. for an IT-earthed system, showing fault-current path for a double-fault condition

Id

PE

Neutre non distribué

CD

Id

AB

N

Id

PE

Neutre distribué

Id

N

met

b Trương hơp mạng 3-pha 4-dây gia tri thâp nhât cua dong sư cô se xay ra nêu môt điêm sư cô nằm trên dây trung tinh. Trương hơp nay , Uo đươc dùng đê tinh chiêu dai cap tôi đa cho phep , va

F35











La m

max0.8 Uo 3 Sph

2 =

+( )ρI 1 metres


La m

max0.8 Uo S1

2 =

+( )ρI 1 metres





La m

max0.8 Uo 3 Sph

2 =

+( )ρI 1


La m

max0.8 Uo S1

2 =

+( )ρI 1



Id

PE


CD

Id

AB

N

Id

PE

Neutre distribué

Id

N

met

nghia la chi bằng 50% chiêu dai cho phep ưng vơi mạng TN (1)

Trong công thưc trên :Lmax = chiêu dai mạch tôi đa tinh bằng metUo = điên ap pha-trung tinh (230 V đôi vơi mạng 230/400 V )ρ = điên trơ suât ơ nhiêt đô lam viêc binh thương (22.5 x 10-3 ohms-mm2/m đôi vơi đông , 36 x 10-3 ohms-mm2/m đôi vơi nhôm )Ia =Tri đăt căt bao vê qua dong tinh bằng amps, hoăc Ia =dong tinh bằng amps đu đê câu chi chay trong thơi gian đươc xac đinh


F36


(1) The tables are those shown in Sub-clause 6.2 (Figures F45to F48). However, the table of correction factors (Figure F61)which takes into account the ratio Sph/SPE, and of the type ofcircuit (3-ph 3-wire; 3-ph 4-wire; 1-ph 2-wire) as well asconductor material, is specific to the IT system, and differsfrom that for TN.(2) These cases are treated in detail.

In the preceding formulae:Lmax = longest circuit in metresUo = phase-to-neutral voltage (230 V on a 230/400 V system)ρ = resistivity at normal operating temperature (22.5 x 10-3 ohms-mm2/m for copper,36 x 10-3 ohms-mm2/m for aluminium)Ia = overcurrent trip-setting level in amps, or Ia = current in amps required to clearthe fuse in the specified time

mSphSPE

=

SPE = cross-sectional area of PE conductor in mm2

S1 = S neutral if the circuit includes a neutral conductorS1 = Sph if the circuit does not include a neutral conductor

TablesThe following tables have been established according to the “conventional method”described above.

The tables give maximum circuit lengths, beyond which the ohmic resistance of theconductors will limit the magnitude of the short-circuit current to a level below thatrequired to trip the circuit breaker (or to blow the fuse) protecting the circuit, withsufficient rapidity to ensure safety against indirect contact. The tables take intoaccount:c The type of protection: circuit breakers or fuses, operating-current settingsc Cross-sectional area of phase conductors and protective conductorsc Type of earthing schemec Correction factor: Figure F61 indicates the correction factor to apply to the lengthsgiven in tables F44 to F47, when considering an IT system

The following tables(1) give the length of circuitwhich must not be exceeded, in order thatpersons be protected against indirect contacthazards by protective devices

Fig. F61 : Correction factor to apply to the lengths given in tables F45 to F48 for TN systems

Circuit Conductor m = Sph/SPE (or PEN)material m = 1 m = 2 m = 3 m = 4

3 phases Copper 0.86 0.57 0.43 0.34Aluminium 0.54 0.36 0.27 0.21

3ph + N or 1ph + N Copper 0.50 0.33 0.25 0.20Aluminium 0.31 0.21 0.16 0.12

ExampleA 3-phase 3-wire 230/400 V installation is IT-earthed.

One of its circuits is protected by a circuit breaker rated at 63 A, and consists of analuminium-cored cable with 50 mm2 phase conductors. The 25 mm2 PE conductor isalso aluminum. What is the maximum length of circuit, below which protection ofpersons against indirect-contact hazards is assured by the instantaneous magnetictripping relay of the circuit breaker?Figure F46 indicates 603 metres, to which must be applied a correction factor of 0.36(m = 2 for aluminium cable).The maximum length is therefore 217 metres.

7.3 High-sensitivity RCDs

IEC 60364-4-471 strongly recommends the use of a RCD of high sensitivity (i 30 mA)in the following cases (see Fig. F62 ):c Socket-outlet circuits for rated currents of i 32 A at any location(2)

c Socket-outlet circuits in wet locations at all current ratings (2)

c Socket-outlet circuits in temporary installations (2)

c Circuits supplying laundry rooms and swimming pools (2)

c Supply circuits to work-sites, caravans, pleasure boats, and travelling fairs (2)

This protection may be for individual circuits or for groups of circuits:c Strongly recommended for circuits of socket outlets u 20 A (mandatory if they areexpected to supply portable equipment for outdoor use)c In some countries, this requirement is mandatory for all socket-outlet circuitsrated i 32 A. It is also recommended to limit the number of socket-outlet protectedby a RCD (e.g. 10 socket-outlets for a RCD)

Fig. F62 : Circuit supplying socket-outlets

7 Implementation of the IT system

SPE = tiêt diên căt ngang cua dây PE tinh bằng mm2

S1 = S trung tinh nêu mạch bao gôm ca dây trung tinhS1 = Sph nêu mạch không bao gôm dây trung tinh

Phân mêm Ecodial đươc dưa trên “phương phap tông trơ ”

Chiêu dai tôi đa cua mạch trong mạng IT :b Đôi vơi sơ đô 3-pha -3dây

F35











La m

max0.8 Uo 3 Sph

2 =

+( )ρI 1 metres


La m

max0.8 Uo S1

2 =

+( )ρI 1 metres





La m

max0.8 Uo 3 Sph

2 =

+( )ρI 1


La m

max0.8 Uo S1

2 =

+( )ρI 1



Id

PE


CD

Id

AB

N

Id

PE

Neutre distribué

Id

N

bĐôi vơi sơ đô 3-pha -4 dây

F35











La m

max0.8 Uo 3 Sph

2 =

+( )ρI 1 metres


La m

max0.8 Uo S1

2 =

+( )ρI 1 metres





La m

max0.8 Uo 3 Sph

2 =

+( )ρI 1


La m

max0.8 Uo S1

2 =

+( )ρI 1



Id

PE


CD

Id

AB

N

Id

PE

Neutre distribué

Id

N

(1) Ghi nhơ : Không co chiêu dai giơi hạn đôi vơi bao vê chông chạm đât trong sơ đô TT ,vi viêc bao vê đươc thưc hiên bằng cac RCD co đô nhạy cao .

Hinh F56 : Tinh chiêu dai Lmax đôi vơi mạng nôi đât IT ,đương dong sư cô di chuyên khi co sư cô chạm vo hai điêm .

Id

PE

Không có dây trung tính đi kèm

CD

Id

AB

N

Id

PE

Có dây trung tính

Id

N



F34

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

(1) Bang đươc cho trong phu luc 6.2 (Hinh F41 tơi F44).Tuy nhiên, bang hê sô hiêu chinh (Hinh F57) kê đên ti sô Sph/SPE, va loại mạch (3-ph 3-dây; 3-ph 4-dây; 1-ph 2-dây) cung như vât liêu lam dây dân,điêu nay thich ưng riêng cho mạng ITva khac biêt so vơi mạng TN.

Cac bang sô liêuCac bang sau đươc thiêt lâp dưa theo phương phap gân đung đã đươc mô ta trên.Cac bang nay cung câp chiêu dai mạch tôi đa cho phep, ma nêu vươt qua tri nay se lam dong ngăn mạch nho hơn tri yêu câu đê căt sư cô bao vê mạch cua CB ( hoăc đê câu chi chay ), cùng vơi điêu kiên phai đu nhanh đê đam bao an toan chông chạm điên gian tiêp .Bang nay cung kê đên :b Loại bao vê : CB (circuit-breakers) hoăc câu chi ,Tri sô đăt dong tac đông b Tiêt diên căt ngang cua dây pha va dây bao vêb Loại sơ đô nôi đât b Cac hê sô hiêu chinh : Hinh F57 trinh bay cac hê sô hiêu chinh ap dung cho cac chiêu dai mạch cho trong bang F40 tơi F43, khi khao sat mạng IT Vi du :Môt mạng nôi đât theo sơ đô IT 3-pha 3-dây 230/400 V .Môt trong cac mạch đươc bao vê bơi CB co dong đinh mưc la 63 A, bao gôm cap lõi nhôm dây pha 50 mm2 . Dây PE cung bằng nhôm 25 mm2 . Chiêu dai tôi đa cho phep cua mạch la bao nhiêu ,bao vê chông chạm gian tiêp đôi vơi ngươi gia sư đươc đam bao bằng rơle căt tưc thơi cua CB ?Hinh F42 cho tri sô 603 met , cân phai ap dung hê sô hiêu chinh bằng 0.36 (m = 2 đôi vơi cap nhôm ).Chiêu dai tôi đa cho phep vi vây la 217 met .

7.3 Thiêt bi chông dong ro co đô nhạy cao ( RCD)Theo tiêu chuẩn IEC 60364-4-41, RCD co đô nhạy cao (tơi 30 mA) phai đươc dùng đê bao vê ô căm co dong đinh mưc tơi 20 A ơ tât ca cac vi tri . Viêc sư dung nhưng RCD như vây

Bang dươi đây (1) cung câp cac chiêu dai mạch giơi hạn,nhằm bao vê ngươi tranh nguy hiêm do chạm gian tiêp đươc thưc hiên bằng cac thiêt bi bao vê

Hinh F57 : Hê sô hiêu chinh chiêu dai đươc cho trong bang tư F41 tơi F44 đôi vơi sơ đô mạng TN

Mạch Vât liêu m = Sph/SPE (or PEN) lam dây dân m = 1 m = 2 m = 3 m = 43 pha Đông (Copper) 0.86 0.57 0.43 0.34 Nhôm (Aluminium) 0.54 0.36 0.27 0.213ph + N hoăc 1ph + N Đông (Copper) 0.50 0.33 0.25 0.20 Nhôm (Aluminium) 0.31 0.21 0.16 0.12

cung đươc khuyên cao trong cac trương hơp sau :b Mạch ô căm ngoai nơi ẩm ươt ưng vơi moi gia tri dong đinh mưcb Mạch ô căm ngoai đôi vơi mạng điên tạm thơi b Mạch câp nguôn cho phong giăt va bê bơib Mạch câp nguôn cho công trương , caravans, du thuyên va tau du lich Xem muc 2.2 va chương P, phân 3

7.4 Bao vê nhưng vi tri co nguy cơ chay caoThưc hiên bao vê bằng RCD co đô nhạy tơi 500 mA ơ đâu nguôn cung câp cho nơi co nguy cơ chay cao la băt buôc ơ vai quôc gia (xem Hinh F59).Gia tri đô nhạy la 300 mA co thê la phù hơp .

7.5 Khi tông trơ mạch vong sư cô đăc biêt cao Khi dong chạm đât bi hạn chê do tông trơ mạch vong sư cô rât cao , thiêt bi bao vê qua dong không thê đu đê căt mạch vơi thơi gian cân thiêt , nên xem xet cac kha năng sau:

Đê xuât 1 (xem Hinh F60)b Lăp đăt môt CB co bô phân căt tư tac đông tưc thơi vơi mưc tac đông thâp hơn so vơi cach chinh đinh thông thương, vi du :2In < =Irm <= 4In

Hinh F62 : Mạch câp nguôn cho ô căm


F35

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved


Cach chinh đinh nay đam bao bao vê cho ngươi trương hơp mạch co chiêu dai bât thương. Tuy nhiên cân kiêm tra trương hơp co dong qua đô cao , chăng hạn như dong khơi đông đông cơ không lam thiêt bi bao vê căt nhâm .

b Giai phap cua Schneider Electric :

v Sư dung Compact NSX vơi trip unit G hoăc Micrologic (2Im < Irm < 4Im)

v Sư dung Multi 9 loại B

Đê xuât 2 (xem Hinh F61)Lăp đăt RCD trên mạch. Không cân sư dung loại RCD co đô nhạy cao (highly-sensitive (HS)) (dong ngưỡng tac đông vai amps tơi vai chuc amps). Nơi co ô căm ngoai ,trong vai trương hơp , ơ vai mạch riêng biêt phai đươc bao vê bằng RCD loại co đô nhạy cao (<= 30 mA) ; thông thương dùng môt RCD cho môt sô ô căm trên môt mạch chung.

b Giai phap cua Schneider Electric :v RCD Multi 9 NG125 : ΙΔn = 1 or 3 Av Vigicompact MH hoăc ME: ΙΔn = 3 to 30 A

Đê xuât 3Tăng tiêt diên dây PE va/ hoăc dây pha, đê giam tông trơ mạch vong sư cô.

Đê xuât 4 (xem hinh F62)Sư dung thêm dây đăng thê phu . Điêu nay co hiêu qua tương tư đê xuât 3, nghia la lam giam tông trơ mạch vong sư cô chạm đât , đông thơi cai thiên đươc điên ap tiêp xuc. Sư hiêu qua cua cai tiên nay co thê kiêm tra đươc bằng cach đo điên ap giưa tưng vo dân điên vơi dây bao vê chinh tại chô .


Hinh F60 : CB vơi tri sô đăt thâp cho ngưỡng căt tư căt tưc thơi

Hinh F61 : Bao vê bằng RCD Hinh F62 : Nôi đăng thê cai thiên

Pha

Trung tínhPE

2 <= I rm <= 4In

PE

Cáp có chiều dài rất lớn

Nơi có nguy cơ cháy cao



F36

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Hinh F63 : CB công nghiêp co mô-đun RCD

Hinh F64 :CB chông dong ro dân dung (RCCBs) dung bao vê chông ro điên xuông đât

8.1 Cac loai RCDs

Thiêt bi chông dong ro (Residual current devices (RCD)) thương liên quan đên cac thanh phân sau :b CB công nghiêp dang vo đuc (MCCB) va CB dang may căt không khi (ACB) tuân theo tiêu chuân IEC 60947-2 , phu luc B va Mb CB công nghiêp loai nho (MCB) tuân theo tiêu chuân IEC 60947-2 , phu luc B va Mb CB loai nho gia dung va tương tư (MCB) tuân theo tiêu chuân IEC 60898, IEC 61008, IEC 61009b Câu dao căt tai chông dong ro tuân theo tiêu chuân riêng cua quôc gia b Rơ le co biên dong hinh xuyên (loai vong ) tuân theo tiêu chuân IEC 60947-2 ,phu luc MBăt buôc sư dung RCD tai điêm băt đâu cua mang nôi đât theo sơ đô TT , cac RCD co kha năng phôi hơp vơi RCD khac ,đam bao căt chon loc sư cô , nhơ đo đam bao tinh cung câp điên liên tuc theo yêu câu .CB công nghiêp co mô-đun RCD tich hơp hoăc tuy chon (xem hinh F63)

CB chông dong ro tuy chon co thê bao gôm cac khôi đươc lăp trên ranh DIN ( vi du Compact hoăc Multi 9), co thê kêt hơp vơi mô-đun RCD phu ( vi du Vigi ).Bô thiêt bi nay cung câp bao vê toan bô bao gôm cac chưc năng cach ly , bao vê chông ngăn mach , qua tai , va cham đât .

CB công nghiêp co tich hơp RCD tuân thu theo tiêu chuân IEC 60947-2 va đươc trinh bay ơ phu luc B

CB công nghiêp loai Vigi Compact

Multi 9 công nghiêp găn trên ranh DIN CB vơi mô-đun RCD tuy chon loai Vigi

CB gia dung va loai nho tương tư vơi RCD (xem hinh F64)

CB loai gia dung va dân dung co tich hơp RCD phai phu hơp theo trong tiêu chuân IEC 60898, IEC 61008 va IEC 61009

CB lô vao cung co thê co đăc tinh thơi gian trê va tich hơp RCD ( loai S).CB chông dong ro “Monobloc” Déclic Vigi chu yêu dung bao vê lô vao

mach ô căm trong dân dung va nhưng ưng dung trong khu vưc phu .

8 Thiêt bi chông dong ro (RCDs)


F37

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

RCDs with separate toroidal CTs can be used in association with circuit-breakers or contactors.

CB tac đông theo dong ro va RCD co biên dong hinh xuyên rơi ( xem hinh F65)

Câu dao căt tai tac đông theo dong ro tuân theo tiêu chuân riêng cua tưng quôc gia .Cac RCD vơi biên dong hinh xuyên rơi đươc chuân hoa trong tiêu chuân IEC 60947-2 phu luc M

Hinh F65 : RCDs vơi biên dong hinh xuyên rơi (Vigirex)


8.2 Mô ta

Nhưng bô phân chu yêu đươc trinh bay theo sơ đô Hinh F66 .Môt loi tư co quân cac dây dân mang dong cua mach điên va tư thông sinh ra trong loi phu thuôc vao tông sô hoc cua cac dong điên tưc thơi ; dong đi theo môt chiêu đươc xem la dương (Ι1), trong khi đo dong đi theo chiêu ngươc lai đươc xem la âm (Ι2).Trong môt mach không bi sư cô Ι1 + Ι2 = 0 va se không co tư thông trên mach tư , sưc điên đông cam ưng trên cuôn dây băng không .Dong sư cô cham đât Id se đi qua loi xuông đât va trơ vê nguôn thông qua đât , hoăc thông qua dây bao vê trong sơ đô nôi đât TN .Sư cân băng dong điên đôi vơi loi tư không con nưa , dong sai lêch se lam tăng tư thông trong loi .Dong sai lêch đươc xem như dong "ro" va nguyên tăc tac đông đươc xem la nguyên tăc tac đông theo " dong ro ".Tư thông tông xoay chiêu trong loi cam ưng nên sưc điên đông trên cuôn dây cua no , vi vây dong I3 chay vao cuôn tac đông căt cua thiêt bi . Nêu dong ro vươt qua gia tri yêu câu đê tac đông hoăc trưc tiêp hoăc thông qua rơ le điên tư , CB liên quan se căt mach.

8.3 Đô nhay cua RCD đôi vơi nhiêuTrong vai trương hơp ,anh hương cua môi trương co thê lam sai lêch tac đông cua RCD:b Căt “gây phiên toai” : Căt nguôn măc du thât sư không xay ra môi nguy hiêm nao . Dang tac đông nay thương co tinh lăp lai , gây nên bât tiên chu yêu va anh hương tơi chât lương điên năng cua câp điên .b không căt sư cô khi co nguy hiêm . It đươc nhân thây hơn trương hơp "căt phiên toai" ,cac hoat đông sai nay vân phai đươc giam sat cân thân vi chung lam giam tinh an toan đôi vơi ngươi sư dung .Vi ly do nay , tiêu chuân quôc tê đinh nghia 3 loai RCD tuy theo sư miên nhiêm cua chung đôi vơi cac dang nhiêu ( xem phân tiêp sau ) .

Cac dang nhiêu chu yêu Dong ro xuông đât thương trưc Môi mang ha thê (LV) co môt dong ro thương trưc vơi đât do :b Sư không cân băng cua điên dung ky sinh giưa dây pha mang điên va đât đôi vơi mang ba pha hoăc b Điên dung giưa dây pha mang điên va đât trong mang môt pha Mang cang rông điên dung cua no cang lơn va hê qua la lam tăng dong ro. Dong dung chay xuông đât đôi khi bi tăng cao đang kê do cac tu loc co trong thiêt bi điên

Hinh F66 : Nguyên tăc lam viêc cua RCD

I1 I2

I3



F38

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

t1.2 s 50 s

0.5U

U

Umax

Hinh F68 : Dang song ap qua đô chuân hoa 1.2/50 µs

t

0.5

0.9

1

0.1

I

Hinh F69 : Dang song dong xung chuân hoa 8/20 µs

10 s (f = 100 kHz)

t

100%

I

90%

10%

ca.0.5 s

60%

Hinh F67 : Dang song dong qua đô chuân hoa 0.5 µs/100 kHz

tư (thiêt bi tư đông , IT va hê thông lam viêc dưa trên may tinh ,v.v ). Khi thiêu cac dư liêu chinh xac , dong ro thương trưc trong mang điên hiên hưu co thê ươc tinh tư cac gia tri sau , đo ơ 230 V 50 Hz:Đương dây môt pha hoăc ba pha : 1.5 mA /100mb San bi đôt nong : 1mA / kWb Đâu nôi may Fax , may in : 1 mAb May vi tinh ,phân xương : 2 mAb May photo : 1.5 mAVi cac RCD tuân theo tiêu chuân IEC va tiêu chuân cua nhiêu quôc gia khac , thưc tê co thê han chê tac đông nhâm cua cac RCD băng cach chia mach điên thanh mach phu nhăm giơi han dong ro thương trưc xuông mưc thâp hơn hoăc băng 0.25 IΔn .Đôi vơi trương hơp rât đăc biêt , như kéo dai thêm hoăc thay mơi tưng phân trong mang nôi đât IT , cân phai co tư vân cua nha chê tao .Thanh phân tân sô cao ( song hai , qua đô ,v.v ) đươc tao ra bơi nguôn câp cho may tinh , chinh lưu ,đông cơ co bô điêu chinh tôc đô , hê thông chiêu sang băng đen huynh quang va anh hương cua viêc đong căt thiêt bi công suât cao , cac nhanh bu công suât phan khang.Môt phân cua cac dong điên tân sô cao nay co thê chay xuông đât thông qua cac điên dung ky sinh . Măc du không gây nguy hiêm đôi vơi ngươi sư dung , nhưng dong điên nay co thê la nguyên nhân khiên cac thiêt bi chông dong ro tac đông sai .

Hiên tương qua đô Dong qua đô ban đâu cua cac điên dung noi trên lam tăng cao thanh phân tân sô cao trong khoang thơi gian rât ngăn , như mô ta trên hinh F67 .Sư xuât hiên bât ngơ cua điêm cham đât thư nhât trong sơ đô nôi đât IT cung gây nên dong qua đô ro xuông đât ơ tân sô cao , do điên ap pha - đât cua hai pha không bi sư cô bi tăng đôt ngôt thanh điên ap dây .Cac dang qua ap thông thương: Mang điên thương bi qua ap do bi sét đanh hoăc đôt ngôt thay đôi điêu kiên vân hanh ( sư cô , câu chi đưt , đong căt , v.v ) .Nhưng thay đôi đôt ngôt nay thương gây nên qua điên ap qua đô lơn va dong trong mach cam va mach dung .Cac ghi nhân cho thây ,trong mang ha thê , qua điên ap thương ơ mưc thâp hơn 6 kV, co thê biêu diên điên ap nay theo dang song xung gân đung 1.2/50 μs ( xem hinh F68).

Cac hiên tương qua ap nay lam tăng dong qua đô ,dang dong qua đô nay co thê biêu diên băng song xung gân đung 8/20 μs , co tri đinh vai chuc Ampe ( xem hinh F69).Dong qua đô chay vao đât thông qua điên dung cua mang điên .

Dong sư cô thanh phân môt chiêu tăt dân Loai AC, A, BTiêu chuân IEC 60755 (Nhưng yêu câu chung đôi vơi thiêt bi bao vê tac đông theo dong ro) đinh nghia ba loai RCD phu thuôc vao nhưng đăc tinh cua dong sư cô :b Loai ACRCD đam bao căt đôi vơi dong ro xoay chiêu hinh sin .b Loai ARCDđam bao căt đôi vơi:v dong ro xoay chiêu hinh sin,v dong ro dang xung môt chiêu ,b Type BRCD đam bao căt đôi vơi :v giông loai A,v dong ro thuân môt chiêu gây ra bơi mach chinh lưu ba pha .Nơi rât lanh : trương hơp nhiêt đô trên - 5 °C, rơ le loai điên cơ co đô nhay rât cao trong RCD co thê bi "dinh chăt " do hiên tương hoa đông . Thiêt bi loai “Si” co thê vân hanh ơ nhiêt đô thâp hơn đên - 25 °C.

Không khi co tâp trung nhiêu hoa chât hoăc bui : cac hơp kim đăc biêt đươc sư dung đê chê tao RCD tranh môi nguy hiêm do bi ăn mon . Bui cung co thê lam phân cơ bi ket không di chuyên đươc .

Xem thêm cac biên phap thưc hiên phu thuôc vao mưc đô ô nhiêm đươc đinh nghia theo cac tiêu chuân ơ hinh F70 .

Cac qui đinh đinh nghia viêc chon biên phap bao vê chông cham đât va cach lăp đăt chung . Cac văn ban tham khao chinh như:b Tiêu chuân IEC 60364-3:


F39

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Hinh F70 : Phân loai anh hương ngoai theo tiêu chuân IEC 60364-3

Mang bi nhiêu

Anh hương cua mang điên

Mang không bi nhiêu

Bao vê chông dong ro miên nhiêm cưc caoLoai A nêu ****

SiE **** bao vê chông dong ro

SiE *** bao vê chông dong ro+

SiE *** bao vê chông dong ro+

Bao vê chông dong ro miên nhiêm tiêu chuân Loai AC

Bao vê phu thêm thich hơp (găn trong tu hoăc lam thanh khôi )

Bao vê phu thêm thich hơp (găn trong tu hoăc lam thanh khôi ) +overpressure

AF1 AF2 AF3 AF4

b Cac anh hương bên ngoai : co thê bo qua ,

b Cac anh hương bên ngoai : co sư ăn mon hoăc không khi co yêu tô ô nhiêm ,

bCac anh hương bên ngoai : tưng đơt hoăc tinh cơ bi anh hương cua cac hoa chât thông thương ,

b Cac anh hương bên ngoai : thương xuyên bi ăn mon hoăc ô nhiêm do hoa chât

b Đăc tinh cua thiêt bi : thông thương.

b Đăc tinh cua thiêt bi : vi du chiu đươc hơi muôi hoăc không khi ô nhiêm.

b Đăc tinh cua thiêt bi :bao vê chông ăn mon .

b Đăc tinh cua thiêt bi : nghiên cưu đăc biêt tuy loai san phâm .

Vi du cac đia điêm ngoai trơi Nhưng anh hương bên ngoai

Công viêc co liên quan săt va thép . Sư hiên diên cua lưu huynh, hơi lưu huynh , hytrogen sulfide.

Du thuyên ,thương cang ,thuyên , bơ biên ,xương tau hai quân .

Không khi co muôi , đô âm ngoai trơi , nhiêt đô thâp .

Bê bơi , bênh viên , thưc phâm va nươc giai khat . Hơp chât khư trung băng clo .

Hoa dâu . Hydrogen, Khi chay, nitrogen oxides.

Trai chăn nuôi , bai rac . Hydrogen sulfide.


v Văn ban nay phân loai (AFx)cac anh hương ngoai gây ra sư ăn mon hoăc chât bam do ô nhiêm .v Xac đinh vât liêu đươc chon sư dung phu thuôc vao mưc anh hương cao nhât .

Mưc đô miên nhiêm đôi vơi nhiêu cua thiêt bi chông dong ro cua Merlin Gerin Merlin Gerin co cac loai RCD khac nhau cho phép bao vê chông cham đât thich nghi vơi tưng ưng dung . Bang dươi đây chi ra cac chon lưa co thê ap dung phu hơp vơi tưng loai nhiêu co thê xay ra tai cac điêm cua mang điên .Ngăn ngưa tac đông nhâm: RCD loai Si/SiE đươc thiêt kê đê tranh tac đông nhâm hoăc không tac đông do cac phân tư mang điên bi ô nhiêm , do anh hương cua hiên tương sét , dong điên tân sô cao , song RF , v.v .Hinh F72 chi ra mưc kiêm tra kha năng chiu đưng cua cac loai RCD .



F40

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Loai thiêt bi Căt nhâm Không tac đông

Dong ro tân sô cao

Dong sư cô Nhiêt đô thâp (giam tơi -25 °C)

Ăn monBuiChinh lưu

xoay chiêuDong thuân môt chiêu

AC b

A b b b

SI b b b b b

SiE b b b b b b

B b b b b b b

Hinh F71 : Mưc đô miên nhiêm cua RCD hang Merlin Gerin

Loai nhiêu Dang song chuân dung kiêm tra

Mưc miên nhiêm

Multi9 :ID-RCCB, DPN Vigi, Vigi C60, Vigi C120, Vigi NG125SI / SiE type

Nhiêu dang liên tuc

Song hai 1 kHz Dong ro xuông đât = 8 x I∆n

Nhiêu qua đô

Qua điên ap cam ưng do sét xung 1.2 / 50 µs (IEC/EN 61000-4-5)

4.5 kV giưa cac dây dân 5.5 kV / đât

Dong cam ưng do sét xung 8 / 20 µs (IEC/EN 61008)

5 kA đinh

Dong sét gian tiêp , qua đô đong căt

0.5 µs / 100 kHz “ ring wave ” (IEC/EN 61008)

400 A đinh

Chông sét van phia tai hoat đông , đong tai dung

xung 10 ms 500 A

Tương hơp điên tư

Đong căt tai cam (như đen huynh quang , đông cơ ,v.v)

xung lăp lai (IEC 61000-4-4)

4 kV / 400 kHz

Đen huynh quang ,mach điêu khiên thyristor , v.v.

Song RF (IEC 61000-4-6)

66 mA (15 kHz tơi 150 kHz) 30 V (150 kHz tơi 230 MHz)

RF waves (TV& radio, broadcact, telecommunications,etc.)

RF radiated waves 80 MHz to 1 GHz(IEC 61000-4-3)

30 V / m

Fig. F72 : Kiêm tra mưc miên nhiêm cua RCD hang Merlin Gerin ưng vơi cac trương hơp co thê căt nhâm


F41

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

Nhưng khuyên cao liên quan tơi viêc lăp đăt RCD co biên dong hinh xuyên rơi Bô phân phat hiên dong ro la môt mach tư khép kin ( thương hinh tron )co đô tư thâm rât cao , trên mach tư co quân cac cuôn dây , toan bô tao thanh môt biên dong hinh xuyên ( dang vong kin ).Do co đô tư thâm cao , chi cân môt đô lêch nho vê sư đôi xưng cua cac dây dân đi qua loi ,hoăc do vât liêu săt tư gân đo ( tu thép , khung cac loai , v.v )co thê đu đê anh hương đên sư cân băng lưc tư ,hoăc khi dong tai tăng rât lơn ( dong khơi đông đông cơ , dong tư hoa tăng vot khi đong may biên ap , v.v ) se khiên RCD căt không mong muôn.Trư phi co nhưng biên phap đăc biêt đươc ap dung , ti sô giưa dong tac đông va dong pha tai lơn nhât Ιph (max.) thương nho hơn 1/1 000.Giơi han nay co thê đươc tăng lên môt cach đang kê (nghia la cac phan ưng co thê bi vô hiêu hoa )băng cac biên phap thich hơp như ơ hinh F73 va tông kêt ơ hinh F74.

Chon cac đăc tinh cua CB chông dong ro

Hinh F73 : Ba biên phap giam ti sô ΙΔn/Ιph (max.)

L

L = hai lần đường kính của vòng từ hình xuyến

Hinh F74 : Cac biên phap lam giam ti sô IΔn/Iph (max.)

Biên phap Đương kinh Hê sô giam đô nhay (mm) Trung tâm hoa cân thân cap đi qua loi tư hinh xuyên 3Tăng kich thươc loi tư hinh xuyên ø 50 → ø 100 2 ø 80 → ø 200 2 ø 120 → ø 300 6Sư dung man chăn băng ông thép hay săt mêm ø 50 4 b đô dây 0.5 mm ø 80 3 b Dai 2 x đương kinh trong cua loi tư hinh xuyên ø 120 3 b Bao quanh toan bô dây dân va trum phu loi tư ø 200 2ca hai đâu Nhưng biên phap nay co thê đươc kêt hơp vơi nhau. Băng cach đăt cap ơ đung chinh giưa cua loi tron đương kinh 200 mm , trong khi chi cân loi đương kinh 50 mm , va dung man chăn , ti sô 1/1,000 se trơ thanh 1/30,000.




F42

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts r

eser

ved

(RCCB - IEC 61008)Dong đinh mưcDong đinh mưc cua môt RCCB đươc chon theo dong tai lơn nhât chay qua mach .b Nêu RCCB đươc măc nôi tiêp phia dươi môt CB , dong đinh mưc cua hai thiêt bi nay se giông nhau , vi du Ιn = Ιn1 ( xem hinh F75a)b Nêu RCCB đươc đăt phia trên cua môt nhom mach , môi mach đươc bao vê băng CB như trên hinh F75b , dong đinh mưc cua RCCB se đươc cho bơi công thưc sau :Ιn = ku x ks (Ιn1 + Ιn2 + Ιn3 + Ιn4)

Yêu câu vê kha năng chiu đưng lưc điên đông Phai cung câp thiêt bi bao vê chông ngăn mach (SCPD (Short-Circuit Protective Device)) phia nguôn , nhưng cân chu y ơ nơi co RCCB đươc đăt trong cung tu phân phôi ( phu hơp vơi tiêu chuân liên quan ) vơi CB ( hoăc câu chi ) bao vê mach phia dươi , thiêt bi bao vê chông ngăn mach (SCPD) cua cac mach ngo ra nay cân đươc lưa chon tương thich . Cân phai phôi hơp giưa RCCB va SCPD , va cac nha san xuât thương cung câp bang phôi hơp giưa RCCB va CB hoăc câu chi ( xem hinh F76).

Hinh F75 : CB chông dong ro (RCCBs)

CB phia nguôn DT40 DT40N C60N C60H C60L C120N C120H NG125N NG125HRCCB 2P I 20A 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 3 4.5 4.5 4.5phia tai 230V IN-A 40A 6 10 20 30 30 10 10 15 15 IN-A 63A 6 10 20 30 30 10 10 15 15 I 100A 15 15 15 15 4P I 20A 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 2 3 3 3 400V IN-A 40A 6 10 10 15 15 7 7 15 15 IN-A 63A 6 10 10 15 15 7 7 15 15 NG 125NA 10 16 25 50

Câu chi gG phia nguôn 20A 63A 100A 125ARCCB 2P I 20A 8phia tai 230V IN-A 40A 30 20 IN-A 63A 30 20 I 100A 6 4P I 20A 8 400V IN-A 40A 30 20 IN-A 63A 30 20 NG 125NA 50

Phôi hơp giưa CB va RCCB – dong Ιsc (hiêu dung) tôi đa (kA)

Phôi hơp giưa RCCB va câu chi – dong Ιsc (hiêu dung) tôi đa (kA)

Hinh F76 : Bang phôi hơp tiêu biêu cua nha san xuât đôi vơi RCCB, CB, va câu chi (san phâm cua Merlin Gerin)

In1

In1 In2 In3 In4

In

In

a b



G1

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

CHƯƠNG GXác định kích cỡ và bảo vệ dây dẫn

Nội dung

Khái niệm chung G2

1.1 Phương pháp luận và định nghĩa G2 1.2 Các nguyên lý bảo vệ quá dòng G4 1.3 Các giá trị thực dụng cho sơ đồ bảo vệ G4 1.4 Vị trí đặt các thiết bị bảo vệ G6 1.5 Dây dẫn mắc song song G6 Phương pháp thực tế xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của G7 dây dẫn 2.1 Khái niệm chung G7 2.2 Phương pháp tính toán chung đối với cáp G7 2.3 Đề xuất phương pháp tính toán đơn giản đối với cáp G16 2.4 Hệ thống thanh dẫn cáp G18

Xác định độ sụt áp G20 3.1 Độ sụt áp lớn nhất cho phép G20 3.2 Tính toán độ sụt áp ở điều kiện ổn định của tải G21

Tính dòng ngắn mạch G24 4.1 Ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của máy biến áp phân phối trung/hạ G24 4.2 Ngắn mạch 3 pha (Isc) tại điểm bất kỳ của lưới hạ thế G25 4.3 Xác định dòng ngắn mạch theo dòng ngắn mạch tại đầu đường dây G28 4.4 Dòng ngắn mạch của máy phát hoặc bộ biến tần G29

Các trường hợp đặc biệt của dòng ngắn mạch G30 5.1 Tính toán mức nhỏ nhất của dòng ngắn mạch G30 5.2 Kiểm tra khả năng chịu nhiệt của cáp trong điều kiện ngắn mạch G35

Dây nối đất bảo vệ (PE) G37 6.1 Cách mắc và lựa chọn dây G37 6.2 Kích cỡ của dây G38 6.3 Dây bảo vệ giữa máy biến áp phân phối trung/hạ và tủ phân phối G40 chính (MGDB) 6.4 Dây đẳng thế G41

Dây trung tính G42 7.1 Kích cỡ dây trung tính G42 7.2 Bảo vệ dây trung tính G42 7.3 Ngắt dây trung tính G44 7.4 Cách ly dây trung tính G44

Ví dụ áp dụng tính toán chọn cáp G46

1

2

3

4

5

6

7

8


G - Sizing and protection of conductors

G2

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1 KHÁI NIỆM CHUNG

1.1 Phương pháp luận và định nghĩa

Phương pháp luận (xem Hình G1 )

Theo phân tích sơ bộ các yêu cầu lắp đặt điện như đã mô tả ở chương B phần 4, việc khảo sát hệ thống cáp (1) và bảo vệ cho nó cần được thực hiện từ điểm khởi đầu của lưới hạ thế, qua các bậc trung gian cho tới các mạch điện cuối cùng.

Hệ thống cáp và bảo vệ tại mỗi cấp cần thỏa đồng thời các điều kiện đảm bảo cho một lưới điện an toàn và tin cậy, nghĩa là :- Có khả năng mang tải lớn nhất và chịu được quá tải bình thường trong thời gian ngắn- Không gây giảm áp mạnh trong những trường hợp như khởi động động cơ v.v.

Hơn thế nữa, các thiết bị bảo vệ (CB hay cầu chì) cần phải:- Bảo vệ cáp và thanh góp ở mọi cấp khỏi quá dòng, bao gồm cả dòng ngắn mạch- Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp, đặc biệt trong hệ thống nối đất TN và IT, khi chiều dài mạch điện có thể hạn chế biên độ của dòng ngắn mạch, do đó làm chậm trễ sự ngắt mạch tự động (cần nhớ là lưới điện có nối đất kiểu TT cần được bảo vệ ở đầu nguồn bằng các RCD có dòng định mức 300mA).

Tiết diện dây dẫn được xác định theo phương pháp chung được mô tả ở mục 1.2 của chương này. Ngoài phương pháp này, một vài tiêu chuẩn quốc gia có thể dùng để xác định tiết diện bé nhất thỏa độ bền cơ. Một vài phụ tải đặc biệt (được mô tả ở chương N) đòi hỏi các dây dẫn cấp điện lớn hơn và do vậy bảo vệ mạch cũng sẽ được thay đổi.

Hình. G1 : Sơ đồ xác định kích cỡ dây và định mức thiết bị bảo vệ với 1 mạch cho trước

(1) Khái niệm “hệ thống ‘cáp’” ở chương này bao gồm các dây dẫn bọc cách điện kể cả cáp 1 lõi, nhiều lõi và dây cách điện vv...

Các thành phần của mạch điện và hệ thống bảo vệ được xác định sao cho thỏa các điều kiện ràng buộc khi vận hành ở chế độ bình thường và không bình


G3

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình G2 : Tính toán dòng làm việc lớn nhất IB

Định nghĩaDòng làm việc lớn nhất: IB

- Ở cấp cuối cùng của mạch điện, dòng này thích ứng với công suất định mức kVA của tải. Trong trường hợp khởi động động cơ hoặc tải có dòng điện khởi động lớn, đặc biệt khi tần số khởi động đáng kể (như thang máy, máy hàn điểm kiểu biến trở, v.v.) , cần phải tính đến hiệu ứng tích lũy nhiệt do quá dòng. Khi ấy cả dây dẫn và rơle nhiệt đều bị ảnh hưởng- Tại các cấp cao hơn của mạch điện, dòng này sẽ thích ứng với số kVA được tính qua các hệ số đồng thời và sử dụng (ks và ku) như ở hình G-2.

Dòng cho phép lớn nhất: IzĐây là giá trị lớn nhất của dòng mà dây dẫn có thể tải được vô hạn định và không làm giảm tuổi thọ làm việc. Với tiết diện đã cho, dòng này phụ thuộc vào các thông số sau:b kết cấu của cáp và đường dẫn cáp (dây Cu hoặc Al; cách điện PVC hoặc EPR; số dây làm việc)b nhiệt độ môi trườngb phương pháp lắp đặtb ảnh hưởng của mạch điện kề nhau

Quá dòng

Quá dòng của tải xảy ra khi dòng vượt quá dòng làm việc lớn nhất IB của nó.

Nếu như sự cố hỏng dây dẫn (và thiết bị khi quá dòng sinh ra do hỏng hóc các bộ phận của nó) nhất thiết phải được loại bỏ, thì dòng này cần phải được cắt với tốc độ phụ thuộc vào biên độ của dòng.

Quá dòng trong thời gian tương đối ngắn có thể xảy ra trong điều kiện vận hành bình thường. Có hai dạng quá dòng cần được phân biệt:b Quá tảiQuá tải xảy ra trong các mạch điện vận hành bình thường, ví dụ, do một vài tải vận hành ngắn hạn cùng một thời điểm: khởi động động cơ ... Nếu những điều này duy trì trong khoảng thời gian lớn hơn thời gian nào đó (phụ thuộc vào ngưỡng đặt của rơle hoặc định mức của cầu chì) thì mạch điện có thể bị ngắt.b Ngắn mạchDòng ngắn mạch sinh ra do hư hỏng cách điện giữa các dây pha hoặc giữa dây pha và đất (ở hệ thống có trung tính nối đất qua điện trở nhỏ) như:- ngắn mạch 3 pha (có hoặc không chạm trung tính hoặc chạm đất);- ngắn mạch 2 pha ( có hoặc không chạm trung tính hoặc đất);- ngắn mạch một pha chạm trung tính hoặc đất.




G4

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1.2 Nguyên lý bảo vệ quá dòng

Các thiết bị bảo vệ thường đặt ở đầu của mạch điện( xem Hình G3 và Hình G4).- Chúng sẽ cắt dòng trong khoảng thời gian nhỏ hơn giá trị cho theo đặc tuyến I2t của cáp - nhưng lại cho phép dòng IB chạy vô hạn định

Sau khi có dòng ngắn mạch chạy qua dây dẫn trong khoảng thời gian nhỏ hơn 5s, các đặc tính của dây dẫn cách điện có thể được xác định gần đúng theo công thức

I2t = k2 S2 Công thức này chỉ ra rằng lượng nhiệt năng cho phép sinh ra sẽ tỉ lệ thuận với tiết diện của dây dẫn

Trong công thức trênt: Thời gian dòng ngắn mạch chạy qua (s)S: Tiết diện của dây cách điện (mm2)I: Dòng ngắn mạch (A)k: Hằng số đặc trưng của dây cách điện (giá trị k2 được cho ở Hình G52 )Với dây dẫn đã cho, dòng cho phép lớn nhất sẽ thay đổi phụ thuộc vào môi trường. Ví dụ, với nhiệt độ môi trường cao (θa1 > θa2), dòng Iz1 sẽ nhỏ hơn Iz2 (xem Hình G5). Với θ là nhiệt độ

Chú ý: v ISC: Dòng ngắn mạch 3 phav ISCB: Khả năng cắt định mức dòng ngắn mạch 3 pha của CBv Ir (hoặc Irth)(1): chỉ dòng định mức có thể điều chỉnh của CB. Ví dụ : CB có dòng danh định 50A có thể chỉnh định theo dãy bảo vệ, nghĩa là có mức dòng thao tác qui ước tương tự như CB 30A ( Xem Hình G6)

1.3 Các giá trị thực cho sơ đồ bảo vệ

Các phương pháp sau dựa trên các qui tắc theo tiêu chuẩn của IEC và được sử dụng ở rất nhiều quốc gia.

Qui tắc chungCác thiết bị bảo vệ ( CB hoặc cầu chì ) sẽ tác động đúng khi:b Dòng định mức hoặc trị số đặt In của chúng lớn hơn dòng làm việc lớn nhất IB nhưng nhỏ hơn dòng cho phép Iz, có nghĩa là : IB y In y Iz tương ứng vơi vùng "a" ở Hình G6

b Dòng thao tác qui ước I2 cần nhỏ hơn 1.45 Iz tương ứng với vùng "b" ở hình G6

Thời gian tác động có thể là một hoặc hai giờ tùy thuộc vào tiêu chuẩn địa phương và giá trị thực của I2. Đối với cầu chì sẽ tác động theo thời gian định trước theo dòng I2 (còn gọi là If )b Dòng cắt cho phép lớn nhất của máy cắt sẽ lớn hơn dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm có đặt thiết bị bảo vệ. Tương ứng với vùng "c" ở hình G6.

Fig G3 : Circuit protection by circuit-breaker

t

I

I2t đặc tuyếncủa cáp

IB Ir cIz Iz

Đặc tuyến cầu chì

Quá tải tạm thời

Hình G4 : Bảo vệ mạch bằng cầu chì

(1) Cả hai ký hiệu thường được dùng cho các tiêu chuẩn khác nhau.

Hình G5 : Đặc tuyến I2t của dây bọc cách điện ở hai nhiệt độ môi trường khác nhau


G5

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


i

Hình G6 : Các mức dòng để xác định đặc tính của CB hay cầu chì

Ứng dụng

b Bảo vệ bằng máy cắt (CB)Do độ chính xác cao, dòng I2luôn nhỏ hơn 1.45 In (hoặc 1.45 Ir) nên điều kiện I2 y 1.45 Iz (được ghi chú ở “các qui tắc chung” ở trên ) luôn được tuân thủ.v Trường hợp đặc biệtNếu CB không có bảo vệ quá tải, nhất thiết phải đảm bảo tính hoạt động đúng của các thiết bị bảo vệ quá dòng khi dòng ngắn mạch đạt giá trị bé nhất. Trường hợp này sẽ được xem xét kỹ lưỡng ở mục 5.1.

b Bảo vệ bằng cầu chìĐiều kiện I2 y 1.45 Iz cần được chú ý, I2 chính là dòng chảy của cầu chì và bằng k2 x In (k2 có giá trị từ 1.6 đến 1.9) tùy vào từng loại cầu chì. Hệ số k3 được tính bởi ( k =

k1.45

32

) trong đó I2 y 1.45 Iz

và phải thỏa điều kiện: In y Iz/k3.

Đối với cầu chì loại gG:In < 16 A → k3 = 1.31In u 16 A → k3 = 1.10

Ngoài ra, khả năng cắt ngắn mạch của cầu chì ISCF cần lớn hơn dòng ngắn mạch 3 pha tại chỗ đặt cầu chì.

b Phối hợp các thiết bị bảo vệViệc sử dụng các thiết bị có khả năng cắt dòng sự cố nhỏ hơn dòng sự cố tại chỗ đặt thiết bị sẽ được IEC và nhiều tiêu chuẩn quốc gia khác cho phép trong các điều kiện sau:v Tồn tại các thiết bị bảo vệ đặt ở phía trước với khả năng cắt ngắn mạch cần thiết; v Lượng năng lượng được phép đi qua các thiết bị phía trước sẽ nhỏ hơn của các thiết bị ở phía sau và không làm hư hỏng các dây dẫn cùng các thiết bị điện khác có liên quanTrên thực tế những điều này được sử dụng ở :v Tổ hợp CB/ cầu chìv trong các kỹ thuật mắc kiểu “cascad” (ghép tầng), khi mà một vài CB có khả năng hạn chế ngắn mạch cao sẽ giảm bớt các điều kiện khắc nghiệt của ngắn mạch ở phía sau. Một vài sự phối hợp như vậy đã được thử nghiệm trong các phòng thí nghiệm và được giới thiệu trên một vài catalogue của nhà sản xuất

Tiêu chuẩn cho cầu chì:

Tiêu chuẩn cho CB:

IB y In y Iz and ISCB u ISC.

IB y In y Iz/k3 and ISCF u ISC.



G6

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1.4 Vị trí đặt các thiết bị bảo vệ

Qui tắc chung (xem Hình G7a)

Các thiết bị bảo vệ nói chung thường được đặt ở điểm đầu của mỗi mạch nơi xảy ra dòng ngắn mạch lớn nhất .

Các vị trí có thể đặt thiết bị bảo vệ ( xem Hình G7b)

Các thiết bị bảo vệ có thể đặt dọc theo mạch :b Nếu AB không đặt ở vùng dễ cháy , vàb Nếu không có rẽ nhánh hoặc ổ cằm ngoài trên AB

Có 3 trường hợp thường dùng :b Trường hợp (1) :v AB y 3 m, vàv AB được đặt để giảm thiểu khả năng ngắn mạch (ví dụ dây dẫn làm bằng thép đặc)b Trường hợp (2) :v Thiết bị bảo vệ phía trước P1 sẽ bảo vệ AB khỏi ngắn mạch tương ứng với mục 5.1 b Trường hợp (3)v Bảo vệ quá tải (S) được đặt cạnh tải rất thuận tiện cho mạch motor. Thiết bị này bao gồm thiết bị điều khiển (khởi động và ngắt) và bảo vệ quá tải của động cơ. Còn SC ( bảo vệ ngắn mạch ) có thể là CB hoặc cầu chì dạng aMv Bảo vệ ngắn mạch (SC) được đặt ở đầu mạch theo quy định ở mục 5.1

Mạch điện không có bảo vệ ( xem Hình G7c)Hoặcb Thiết bị bảo vệ P1 được định cỡ để bảo vệ cáp S2 khỏi quá tải và ngắn mạch Hoặc là :b khi cắt mạch sẽ tạo nên nguy hiểm, như trong các trường hợp sau :v Mạch kích của máy điện quayv Mạch nam châm của thang cuốn lớnv mạch thứ cấp của biến dòng

Khi ấy không cho phép sự mất điện và việc bảo vệ dây lúc này chỉ đóng vai trò thứ cấp.

1.5 Dây dẫn mắc song song

Các dây dẫn cùng tiết diện, chiều dài và được chế tạo từ cùng loại vật liệu có thể được mắc song song.

Dòng điện cho phép là tổng của các dòng cho phép của các dây riêng biệt, có tính đến hiệu ứng tác động nhiệt lẫn nhau, cách thức lắp đặt ....

Bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch trên cáp song song cần chú ý:- cần bảo vệ bổ sung chống hư hỏng cơ và chống ẩm; - đường ống cáp cần tránh đặt gần vật liệu dễ cháy.

Các thiết bị bảo vệ nói chung sẽ được đặt ở đầu của mỗi mạch.

Hình G7 : Vị trí đặt các thiết bị bảo vệ

P

P2 P3 P4

50 mm2 10 mm2 25 mm2

P 2

P 3

trường hợp (1)

trườnghợp (2)

P 1

sc

sB

B

B

< 3 m

A

trường hợp (3)

Thiết bị bảovệ ngắn mạch

Thiết bị bảo vệ quá

P 1: C60 chỉnh định ở 15A

S 2:1.5 mm 2

2.5 mm 2

a

b

c



G7

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

G - Xác định kích cỡ và bảo vệ dây dẫn 2 Phương pháp thực tế xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn

2.1 Khái niệm chung

Đối với việc tính toán của cáp, ta tuân theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52, bao gồm “Phương thức lắp đặt điện của tòa nhà - Mục 5-52: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - Hệ thống đi dây”.

Bảng tóm tắt của tiêu chuẩn này được trình bày dưới đây, trong đó chỉ đưa ra các phương thức lắp đặt phổ biến nhất. Khả năng mang dòng điện của dây dẫn trong các trường hợp khác nhau được trình bày ở phụ lục A của tiêu chuấn này. Phương pháp tính toán đơn giản nhất được đề xuất trong bảng của phụ lục A liên quan đến phụ lục B của tiêu chuẩn.

2.2 Phương pháp tính toán chung đối với cáp

Các phương thức lắp đặt đối với các loại dây dẫn và cáp khác nhauCác phương thức lắp đặt khác nhau được mô tả ở Bảng G8, đối với các loại dây dẫn và cáp khác nhau.

Bảng G8 : Lựa chọn hệ thống đi dây ( Bảng 52-1 tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Dây dẫn và cáp Cách lắp đặt Không cố Cáp móc Máng Đường ống cáp Ống dẫn Thang cáp Trên sứ Dây đỡ định xích nối tiếp cáp ( bao gồm cáp Khay cáp đỡ cáp cáp đi ở chân tường, Côngxon cáp trên trần nhà)

Dây dẫn trần – – – – – – + –Dây dẫn cách điện – – + + + – + –Cáp có Đa lõi + + + + + + 0 + vỏ bọc (bao gồm vỏ bọc kim 1 lõi 0 + + + + + 0 + loại )

+ Cho phép. – Không cho phép0 Không áp dụng hoặc không được sử dụng trong thực tế



G8

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các phương thức lắp đặt cho các trường hợp khác nhau:Các phương thức lắp đặt khác nhau có thể được thực hiện trong nhiều trường hợp khác nhau. Sự kết hợp này được mô tả như trong Bảng G9.

Các con số trong bảng này đề cập đến các hệ thống đi dây khác nhau.(cũng có thể xem ở Hình G10)

Bảng G9 : Sự lắp đặt hệ thống đi dây ( Bảng 52-2 tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Các trường hợp Phương thức lắp đặt Không cố Cố định Máng cáp Đường ống cáp Ống dẫn Thang cáp Trên sứ Dây đỡ định (bao gồm cáp đi cáp Khay cáp, đỡ cáp ở chân tường, Côngxon cáp trên trần nhà)

Chôn trong tường 40, 46, 0 15, 16, – 43 30, 31, 32, – – 15, 16 41, 42 33, 34Đi trên máng cáp 56 56 54, 55 0 44, 45 30, 31, 32, – – 33, 34Chôn trong đất 72, 73 0 70, 71 – 70, 71 0 – Đi trong công trình 57, 58 3 1, 2, 50, 51, 52, 53 44, 45 0 – – 59, 60Đi nổi trên bề mặt – 20, 21 4, 5 6, 7, 8, 9, 12, 13, 14 6, 7, 30, 31, 32, 36 – 22, 23 8, 9 33, 34Đi trên không – – 0 10, 11 – 30, 31, 32 36 35 33, 34Đi ngầm 80 80 0 – 0 0 – – – Không cho phép.0 Không áp dụng hoặc không được sử dụng trong thực tế


G9

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

2 Phương pháp thực tế xác định tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn

Hình G10 : Một vài ví dụ về các phương thức lắp đặt ( một phần của Bảng 52-3 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52) ( xem tiếp bảng này ở trang sau)

Một vài ví dụ về cách đi dây và các phương thức lắp đặt chuẩnĐể minh họa rõ hơn về cách đi dây và phương thức lắp đặt khác nhau, chúng ta có thể xem ở Hình G10.

Một số cách đi dây chuẩn được định nghĩa (tương ứng với chữ cái từ A đến G), trong đó các phương thức lắp đặt giống nhau được gom thành nhóm dựa vào khả năng mang dòng điện của mỗi cách đi dây.

Mã số Phương thức lắp đặt Mô tả Phương thức lắp đặt chuẫn được sử dụng dựa vào khả năng mang dòng điện cho phép

1 Dây dẫn cách điện hoặc cáp đơn lõi đặt A1 trong ống dây trong tường cách điện chịu nhiệt.

2 Cáp đa lõi đặt trong ống dây trong tường A2 cách điện chịu nhiệt.

4 Dây dẫn cách điện hoặc cáp đơn lõi B1 đặt trong ống dây đi trên tường gỗ hoặc tường xây, hoặc có khoảng cách nhỏ hơn 0,3 x đường kính ống dây chứa nó.

5 Cáp đa lõi đặt trong ống dây đi trên tường gỗ B2 hoặc tường xây, hoặc có khoảng cách nhỏ hơn 0,3 x đường kính ống dây chứa nó. 20 Cáp đơn lõi hoặc cáp đa lõi: C - được cố định, hoặc có khoảng cách nhỏ hơn 0,3 x đường kính của cáp tính từ tường gỗ.

30 Đặt trên máng không khoan lỗ C

Phòng

Phòng

0.3 D e

0.3 D e



G10

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình G10 : Một vài ví dụ về phương thức lắp đặt ( một phần của Bảng 52-3 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Mã số Phương thức lắp đặt Mô tả Phương thức lắp đặt chuẩn được sử dụng dựa vào khả năng mang dòng điện cho phép

31 Đặt trên máng đục lỗ E hoặc F

36 Dây dẫn trần hoặc dây dẫn cách điện đặt G trên sứ

70 Cáp đa lõi đặt trong ống dây hoặc ống dẫn D cáp đi trong đất

71 Cáp đơn lõi đặt trong ống dây hoặc ống dẫn D cáp đi trong đất

0.3 D e

0.3 D e

Nhiệt độ làm việc lớn nhất:

Khả năng mang dòng điện được cho trong bảng dưới đây được xác định để đảm bảo sự chịu đựng về cách điện lớn nhất của vật liệu trong một khoảng thời gian cho phép.

Đối với các vật liệu cách điện khác nhau, nhiệt độ lớn nhất cho phép được cho như trong Bảng G11.

Loại cách điện Nhiệt độ giới hạn °CNhựa dẻo (PVC) 70 đối với dây dẫnPolyetylen liên kết ngang (XLPE) và cao su etylen 90 đối với dây dẫnpropylen (EPR)Khoáng chất ( phủ bởi PVC hoặc để trần dễ tiếp xúc) 70 đối với vỏ bọcKhoáng chất ( để trần nhưng không được tiếp xúc với vật 105 đối với vỏ bọcliệu dễ cháy.)

Bảng G11 : Nhiệt độ làm việc lớn nhất đối với các loại cách điện khác nhau ( Bảng 52-4 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Hệ số hiệu chỉnh:Khi tính đến ảnh hưởng của môi trường và các điều kiện lắp đặt khác nhau, ta sử dụng các hệ số hiệu chỉnh.Tiết diện của cáp được xác định dựa vào dòng điện định mức của tải IB chia cho các hệ số hiệu chỉnh, k1, k2, ...:

I'I

BB

k k=

⋅1 2...

I’B là dòng điện tải hiệu chỉnh, nó tương đương với khả năng mang dòng điện của cáp .


G11

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Nhiệt độ môi trường:

Khả năng mang dòng điện của cáp trong không khí dựa vào nhiệt độ trung bình của không khí ở 30 °C. Với các nhiệt độ khác , hệ số hiệu chỉnh được cho ở Bảng G12 đối với các vật liệu cách điện PVC, EPR và XLPE .

Hệ số hiệu chỉnh này là k1.

Khả năng mang dòng điện của cáp đi trong đất dựa vào nhiệt độ trung bình của đất ở 20 °C. Với các nhiệt độ khác , hệ số hiệu chỉnh được cho ở Bảng G13 đối với các vật liệu cách điện PVC, EPR và XLPE .


Bảng G12 : Hệ số hiệu chỉnh khi nhiệt độ môi trường khác 30 °C được áp dụng để tính toán khả năng mang dòng điện của cáp ( Bảng A.52-14 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Nhiệt độ môi trường °C Cách điện PVC XLPE và EPR10 1.22 1.1515 1.17 1.1220 1.12 1.0825 1.06 1.0435 0.94 0.9640 0.87 0.9145 0.79 0.8750 0.71 0.8255 0.61 0.7660 0.50 0.7165 - 0.6570 - 0.5875 - 0.5080 - 0.41

Bảng G13 : Hệ số hiệu chỉnh khi nhiệt độ trong đất khác 20 °C được áp dụng để tính toán khả năng mang dòng điện của cáp đặt trong ống dây đi trong đât ( Bảng A.52-15 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Nhiệt độ của đất °C Cách điện PVC XLPE và EPR10 1.10 1.0715 1.05 1.0425 0.95 0.9630 0.89 0.9335 0.84 0.8940 0.77 0.8545 0.71 0.8050 0.63 0.7655 0.55 0.7160 0.45 0.6565 - 0.6070 - 0.5375 - 0.4680 - 0.38



G12

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Bảng G14 : Hệ số hiệu chỉnh đối với cáp đặt trong ống dây đi ngầm trong đất khi nhiệt trở suất của đất khác 2.5 K.m/W được áp dụng để xác định khả năng mang dòng điện của cáp theo phương thức lắp đặt D ( Bảng A52.16 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Nhiệt trở suất, K.m/W 1 1.5 2 2.5 3Hệ số hiệu chỉnh 1.18 1.1 1.05 1 0.96

Bảng G15 : Hệ số hiệu chỉnh k3 theo tính chất của đất

Tính chất của đất k3

Rất ướt (bão hòa) 1.21Ướt 1.13Ẩm 1.05Khô 1.00Rất khô 0.86

b Nhiệt trở suất của đất

Khả năng mang dòng điện của cáp đi trong đất dựa vào điện trở suất của đất bằng 2.5 K.m/W. Đối với các giá trị khác, hệ số hiệu chỉnh được cho như ở Bảng G14.


Dựa vào kinh nghiệm, tồn tại quan hệ giữa đặc tính của đất và điện trở suất. Do đó, chúng ta có được hệ số hiệu chỉnh k3 được đề xuất như ở Bảng G15, tùy theo tính chất của đất.

b Nhóm các dây dẫn hoặc cáp

Khả năng mang dòng điện được cho ở bảng dưới phụ thuộc vào số lượng dây dẫn chứa trong một mạch đơn:v Hai dây dẫn cách điện hoặc hai cáp đơn lõi, hoặc một cáp hai lõi (áp dụng cho trường hợp mạch một pha);v Ba dây dẫn cách điện hoặc ba cáp đơn lõi, hoặc một cáp ba lõi (áp dụng cho trường hợp mạch ba pha).

Trường hợp có dây dẫn cách điện hoặc cáp đi cùng trong một nhóm, hệ số suy giảm nhóm ( được gọi là k4) sẽ được áp dụng.

Các ví dụ được trình bày từ Bảng G16 đến Bảng G18 cho các cấu trúc khác nhau( gồm các cách lắp đặt, đi trên không hoặc đi trong đất).

Bảng G16 đưa ra các giá trị của hệ số hiệu chỉnh k4 cho các cấu trúc khác nhau của dây dẫn hoặc cáp không chôn ngầm, đối với trường hợp nhóm nhiều hơn một mạch hoặc cáp đa lõi.

Bảng G16 : Hệ số suy giảm đối với nhóm có nhiều hơn một mạch hoặc nhiều hơn một cáp đa lõi ( Bảng A.52-17 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Cách bố trí Số lượng mạch hoặc cáp đa lõi Phương thức lắp đặt(Cáp đặt gần nhau ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 16 20Bó cáp đi trên không hoặc đi trên 1.00 0.80 0.70 0.65 0.60 0.57 0.54 0.52 0.50 0.45 0.41 0.38 Phương thức A đến Fbề mặt, gắn vào hoặc được bọc kínHàng đơn trên tường, nền nhà 1.00 0.85 0.79 0.75 0.73 0.72 0.72 0.71 0.70 Không có thêm hệ số Phương thức Choặc trên khay cáp không đục lỗ suy giảm khi nhiều hơnHàng đơn được cố định dưới 0.95 0.81 0.72 0.68 0.66 0.64 0.63 0.62 0.61 chín mạch hoặc cáp trần gỗ đa lõi Hàng đơn nằm ngang hoặc 1.00 0.88 0.82 0.77 0.75 0.73 0.73 0.72 0.72 Phương thức E và Ftrên máng đứng

Hàng đơn trên thang cáp hoặc 1.00 0.87 0.82 0.80 0.80 0.79 0.79 0.78 0.78trên chêm vv...


G13

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Cách lắp đặt Số khay cáp Số lượng mạch ba pha Sử dụng như bội số nhân cho định mức đối với 1 2 3

Trên khay đục 31 1 0.98 0.91 0.87 Ba cáp được sắplỗ xếp theo phương 2 0.96 0.87 0.81 nằm ngang

3 0.95 0.85 0.78

Trên khay đục 31 1 0.96 0.86 Ba cáp sắp xếp lỗ thẳng đứng theo phương 2 0.95 0.84 thẳng đứng

Trên thang 32 1 1.00 0.97 0.96 Ba cáp sắp xếp đỡ, trên chêm theo phươngvv... 33 2 0.98 0.93 0.89 nằm ngang

34 3 0.97 0.90 0.86

Trên khay đục 31 1 1.00 0.98 0.96 Ba cáp được sắplỗ xếp theo hình tam 2 0.97 0.93 0.89 giác

3 0.96 0.92 0.86

Trên khay đục 31 1 1.00 0.91 0.89lỗ thẳng đứng 2 1.00 0.90 0.86

Trên thang 32 1 1.00 1.00 1.00đỡ, trên chêmvv... 33 2 0.97 0.95 0.93

34 3 0.96 0.94 0.90


Bảng G17 : Hệ số suy giảm đối với nhóm chứa nhiều hơn một mạch của cáp đơn lõi được áp dụng để so sánh với của cáp đơn lõi gồm một mạch đi trên không - Cách lắp đặt F. (Bảng A.52.21 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Bảng G17 cho ta giá trị của hệ số hiệu chỉnh k4 đối với các cấu trúc khác nhau của dây dẫn và cáp không chôn, cho trường hợp nhóm nhiều hơn một mạch của cáp đơn lõi đi trên không.

Đ t sát nhau

20 m m

225 m m

20 m m

Đ t sát nhau

20 m m

Đ t sát nhau

225 m m

h n áh

20 m m

2D eD e

2D eD e

2D e

D e



G14

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình G18 : Hệ số suy giảm đối với trường hợp nhiều hơn một mạch, cáp đơn lõi hoặc đa lõi chôn trong đất. Phương thức lắp đặt D (Bảng 52-18 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Số lượng Khe hở giữa cáp và cáp (a)a

của mạch Không có khe Đường kính 0.125 m 0.25 m 0.5 m hở giữa cáp của một cáp 2 0.75 0.80 0.85 0.90 0.903 0.65 0.70 0.75 0.80 0.854 0.60 0.60 0.70 0.75 0.805 0.55 0.55 0.65 0.70 0.806 0.50 0.55 0.60 0.70 0.80

a Cáp đa lõi

a Cáp đơn lõi

a a

a a

Hình G18 đưa ra các giá trị của hệ số hiệu chỉnh k4 cho các cấu trúc của dây dẫn và cáp chôn trong đất.

b Sóng hài dòng điện

Khả năng mang dòng điện của dây dẫn 3 pha, cáp 4 lõi hoặc cáp 5 lõi được giả thiết rằng chỉ có 3 dây dẫn mang tải.

Tuy nhiên, khi sóng hài dòng điện tuần hoàn, dòng trung tính mới có ý nghĩa, và có khi còn cao hơn dòng điện pha. Đây là lý do mà sóng hài bậc 3 của dòng điện ba pha không khử được trên các pha khác , và hình thành trên dây trung tính.

Chính điều này đã ảnh hưởng đến khả năng mang dòng điện của cáp , và hệ số hiệu chỉnh k5 sẽ được áp dụng ở đây.

Thêm vào đó, nếu phần trăm của hài bậc ba h3 lớn hơn 33%, dòng điện trên dây trung tính sẽ lớn hơn dòng điện trên dây pha và việc lựa chọn kích cỡ của cáp sẽ dựa vào dòng trên dây trung tính. Hiệu ứng nhiệt do sóng hài dòng điện trên dây pha lúc này sẽ được tính toán đến. .

Giá trị của k5 phụ thuộc vào sóng hài bậc ba được cho ở Bảng G19.

Bảng G19 : Hệ số hiệu chỉnh cho sóng hài dòng điện đối với cáp 4 lõi và 5 lõi ( Bảng D.52.1 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Sóng hài bậc ba chứa dòng Hệ số hiệu chỉnhđiện trên dây pha % Lựa chọn kích cỡ dựa vào Lựa chọn kích cỡ dựa vào dòng điện dây pha dòng điện dây trung tính

0 - 15 1.0 15 - 33 0.86 33 - 45 0.86> 45 1.0

Dòng điện cho phép như là một đặc trưng cho tiết diện cắt ngang của dây dẫn :

Tiêu chuẩn IEC 60364-5-52 đưa ra dữ liệu đầy đủ dưới dạng bảng về dòng điện cho phép như là một đặc trưng cho tiết diện cắt ngang của cáp. Trong đó nhiều thông số được tính đến như: cách lắp đặt, dạng cách điện, vật liệu dây dẫn, số lượng dây dẫn.


G15

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Như một ví dụ, Bảng G20 đưa ra khả năng mang dòng điện đối với các cách lắp đặt khác nhau của cách điện PVC, gồm 3 dây dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm, đi trên không hoặc đi trong đất.

Bảng G20 : Khả năng mang dòng điện (A) đối với các cách lắp đặt khác nhau, cách điện PVC , gồm 3 dây dẫn mang tải, đồng hoặc nhôm, nhiệt độ của dây dẫn: 70 °C, nhiệt độ môi trường: 30 °C trong không khí, 20 °C đi trong đất (Bảng A.52.4 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Tiết diện định mức Cách lắp đặtcắt ngang của A1 A2 B1 B2 C Ddây dẫn (mm2)

1 2 3 4 5 6 7Dây đồng (Cu)1.5 13.5 13 15.5 15 17.5 182.5 18 17.5 21 20 24 244 24 23 28 27 32 316 31 29 36 34 41 3910 42 39 50 46 57 5216 56 52 68 62 76 6725 73 68 89 80 96 8635 89 83 110 99 119 10350 108 99 134 118 144 12270 136 125 171 149 184 15195 164 150 207 179 223 179120 188 172 239 206 259 203150 216 196 - - 299 230185 245 223 - - 341 258240 286 261 - - 403 297300 328 298 - - 464 336Dây nhôm (Al)2.5 14 13.5 16.5 15.5 18.5 18.54 18.5 17.5 22 21 25 246 24 23 28 27 32 3010 32 31 39 36 44 4016 43 41 53 48 59 5225 57 53 70 62 73 6635 70 65 86 77 90 8050 84 78 104 92 110 9470 107 98 133 116 140 11795 129 118 161 139 170 138120 149 135 186 160 197 157150 170 155 - - 227 178185 194 176 - - 259 200240 227 207 - - 305 230300 261 237 - - 351 260



G16

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

2.3 Đề xuất phương pháp tính toán đơn giản dành cho cáp

Để cho việc lựa chọn cáp được dễ dàng hơn, 2 bảng chọn cáp đơn giản hơn được đề xuất, cho trường hợp cáp chôn ngầm và cáp không chôn.Những bảng này đưa ra những trường hợp thông dụng nhất sử dụng với nhiều cấu trúc và điều đó giúp ta tra cứu dễ dàng hơn các số liệu trong bảng.

b Trường hợp cáp không chôn :

Bảng G21a : Khả năng mang dòng điện (A) ( Bảng B.52-1 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Cách lắp đặt Cách điện và số dây dẫn chuẩn A1 2 PVC 3 PVC 3 XLPE 2 XLPE A2 3 PVC 2 PVC 3 XLPE 2 XLPEB1 3 PVC 2 PVC 3 XLPE 2 XLPEB2 3 PVC 2 PVC 3 XLPE 2 XLPEC 3 PVC 2 PVC 3 XLPE 2 XLPEE 3 PVC 2 PVC 3 XLPE 2 XLPEF 3 PVC 2 PVC 3 XLPE 2 XLPE1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Tiết diện (mm2) Đồng (Cu)1.5 13 13.5 14.5 15.5 17 18.5 19.5 22 23 24 26 -2.5 17.5 18 19.5 21 23 25 27 30 31 33 36 -4 23 24 26 28 31 34 36 40 42 45 49 -6 29 31 34 36 40 43 46 51 54 58 63 -10 39 42 46 50 54 60 63 70 75 80 86 -16 52 56 61 68 73 80 85 94 100 107 115 -25 68 73 80 89 95 101 110 119 127 135 149 16135 - - - 110 117 126 137 147 158 169 185 20050 - - - 134 141 153 167 179 192 207 225 24270 - - - 171 179 196 213 229 246 268 289 31095 - - - 207 216 238 258 278 298 328 352 377120 - - - 239 249 276 299 322 346 382 410 437150 - - - - 285 318 344 371 395 441 473 504185 - - - - 324 362 392 424 450 506 542 575240 - - - - 380 424 461 500 538 599 641 679Nhôm (Al)2.5 13.5 14 15 16.5 18.5 19.5 21 23 24 26 28 -4 17.5 18.5 20 22 25 26 28 31 32 35 38 -6 23 24 26 28 32 33 36 39 42 45 49 -10 31 32 36 39 44 46 49 54 58 62 67 -16 41 43 48 53 58 61 66 73 77 84 91 -25 53 57 63 70 73 78 83 90 97 101 108 12135 - - - 86 90 96 103 112 120 126 135 15050 - - - 104 110 117 125 136 146 154 164 18470 - - - 133 140 150 160 174 187 198 211 23795 - - - 161 170 183 195 211 227 241 257 289120 - - - 186 197 212 226 245 263 280 300 337150 - - - - 226 245 261 283 304 324 346 389185 - - - - 256 280 298 323 347 371 397 447240 - - - - 300 330 352 382 409 439 470 530


G17

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Hệ số hiệu chỉnh được đưa ra ở Bảng G21b đối với các nhóm gồm nhiều mạch hoặc cáp đa lõi :

Bảng G21b : Hệ số suy giảm đối với nhóm gồm nhiều mạch hoặc nhiều cáp đa lõi(Bảng B.52-3 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Sự lắp đặt Số lượng mạch hoặc cáp đa lõi 1 2 3 4 6 9 12 16 20 Lắp hoặc chôn trong tường 1.00 0.80 0.70 0.70 0.55 0.50 0.45 0.40 0.40

Hàng đơn trên tường, nền 1.00 0.85 0.80 0.75 0.70 0.70 - - -nhà hoặc trên khay không đục lỗHàng đơn cố định dưới 0.95 0.80 0.70 0.70 0.65 0.60 - - -trần nhà Hàng đơn trên khay có đục lỗ nằm 1.00 0.90 0.80 0.75 0.75 0.70 - - -ngang hoặc trên khay thẳng đứng Hàng đơn trên thang cáp 1.00 0.85 0.80 0.80 0.80 0.80 - - -hoặc trên chêm vv...

Bảng G22 : Khả năng mang dòng điện (A) ( Bảng B.52-1 theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

b Cáp chôn ngầm:

Cách lắp Tiết diện Cách điện và số dây dẫnđặt mm2 2 PVC 3 PVC 2 XLPE 3 XLPE

D Đồng (Cu) 1.5 22 18 26 22 2.5 29 24 34 29 4 38 31 44 37 6 47 39 56 46 10 63 52 73 61 16 81 67 95 79 25 104 86 121 101 35 125 103 146 122 50 148 122 173 144 70 183 151 213 178 95 216 179 252 211 120 246 203 287 240 150 278 230 324 271 185 312 258 363 304 240 361 297 419 351 300 408 336 474 396 D Nhôm (Al) 2.5 22 18.5 26 22 4 29 24 34 29 6 36 30 42 36 10 48 40 56 47 16 62 52 73 61 25 80 66 93 78 35 96 80 112 94 50 113 94 132 112 70 140 117 163 138 95 166 138 193 164 120 189 157 220 186 150 213 178 249 210 185 240 200 279 236 240 277 230 322 272 300 313 260 364 308



G18

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

2.4 Hệ thống thanh dẫn cáp

Việc lựa chọn hệ thống thanh dẫn rất đơn giản, bằng cách sử dụng các dữ liệu được cung cấp bởi nhà sản xuất. Đối với công nghệ này ta không cần quan tâm đến các thông số như : cách lắp đặt, vật liệu cách điện hay hệ số hiệu chỉnh của nhóm.

Tiết diện cắt ngang của bất kỳ mô hình nào được xác định bởi nhà sản xuất đều dựa trên:b Dòng điện định mứcb Nhiệt độ của môi trường ở 35 °C,b 3 dây dẫn mang tải.

Dòng điện định mứcDòng định mức được tính toán có thể tính đến: b Cách bố trí,b Dòng điện tiêu thụ bởi các tải khác nhau được kết nối dọc theo hệ thống thanh dẫn.

Nhiệt độ môi trườngHệ số hiệu chỉnh được áp dụng khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 35 °C. Đối với trường hợp dải công suất trung bình và cao ( lên đến 4,000 A), hệ số hiệu chỉnh được cho ở Bảng G23a.

Bảng G23a : Hệ số hiệu chỉnh khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 35 °C

Nhiệt độ °C 35 40 45 50 55Hệ số hiệu chỉnh 1 0.97 0.93 0.90 0.86

Dòng trên dây trung tínhKhi sóng hài bậc 3 của dòng điện tuần hoàn, trên dây trung tính sẽ mang dòng điện đáng kể, vì thế cần phải tính toán đến công suất tổn hao tương ứng.Hình G23b mô tả giá trị lớn nhất cho phép của dòng điện trên dây pha và trung tính (trong hệ đơn vị pu) như một hàm số của hài bậc 3 trong hệ thống thanh dẫn công suất cao.

Hình G23b : Dòng điện lớn nhất cho phép (p.u.) trong hệ thống thanh dẫn cáp như một hàm số của hài bậc 3.

0 10 20 30 40

Thành phần sóng hài bậc 3 (%)

Dòn

g ch

o ph

ép lớ

n nh

ất (p

u)

50 60 70

Dây trung tính

Dây pha

80 90

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4


G19

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Cách bố trí của hệ thống thanh dẫn phụ thuộc vào vị trí hiện tại của người sử dụng, vị trí của các nguồn điện và khả năng sửa chữa cho hệ thống.v Một đường dây phân phối cho khu vực từ 4 đến 6 mv Thiết bị bảo vệ cho người sử dụng hiện nay được đặt trong các tap-off , kết nối trực tiếp đến các điểm sử dụng.v Một lộ ra cung cấp cho tất cả người sử dụng với các công suất khác nhau.Khi lắp đặt hệ thống thanh dẫn, có thể phải tính toán đến dòng tiêu thụ In trên đường dây phân phối.

In bằng tổng dòng điện tiêu thụ của người sử dụng : In = Σ IB.Vì tất cả những người sử dụng không làm việc cùng một thời điểm và không ở tình trạng đầy tải, nên chúng ta phải dùng hệ số phân nhóm kS : Trong đó In = Σ (IB . kS).

Ứng dụng Số lượng người sử dụng hiện tại Hệ số Ks

Chiếu sáng, Sưởi ấm 1

Phân phối ( cho phân xưởng )

2...34...56...910...4040 and over

0.90.80.70.60.5

Lưu ý : Đối với việc lắp đặt trong công nghiệp, cần phải tính đến sự nâng cấp của thiết bị trong tương lai. Với một tủ phân phối, chúng ta phải dự trữ khoảng 20%:In ≤ IB x ks x 1.2.

Bảng G24 : Hệ số nhóm phụ thuộc vào số lượng người sử dụng hiện tại



G20

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

3 Xác định độ sụt áp

Tổng trở của đường dây tuy nhỏ nhưng không thể bỏ qua được : khi dây mang tải sẽ luôn tồn tại sự sụt áp giữa đầu và cuối đường dây. Ở chế độ vận hành của tải (như động cơ, chiếu sáng ....) sẽ phụ thuộc nhiều vào điện áp đầu vào của chúng và đòi hỏi giá trị điện áp gần với giá trị định mức. Do vậy cần phải chọn kích cỡ dây sao cho khi mang tải lớn nhất, điện áp tại điểm cuối phải nằm trong phạm vi cho phép.

Trong mục này, các phương pháp xác định độ sụt áp sẽ được trình bày nhằm kiểm tra:b Độ sụt áp phù hợp với tiêu chuẩn đặc biệt về điều ápb Độ sụt áp là chấp nhận được đối với tải và thỏa các yêu cầu về vận hành

3.1 Độ sụt áp lớn nhất

Độ sụt áp lớn nhất cho phép sẽ thay đổi tùy theo quốc gia. Các giá trị điển hình đối với lưới hạ áp sẽ được cho ở Bảng G25.

Bảng G25 : Độ sụt áp lớn nhất cho phép từ điểm nối vào lưới đến điểm sử dụng điện

Hình G26 : Sụt áp lớn nhất

Các cách lắp đặt Chiếu sáng Các loại tải khác (sưởi vv...) Từ trạm hạ áp công cộng 3% 5%

Trạm khách hàng trung/hạ được cung cấp từ 6% 8% lưới trung áp công cộng

Các độ sụt áp giới hạn này được cho ở chế độ vận hành bình thường và không được sử dụng khi khởi động động cơ, hoặc khi đóng cắt đồng thời một cách tình cờ nhiều tải như đã nói ở chương A mục 4.3Khi sụt áp vượt quá giá trị ở Bảng G25 thì cần phải sử dụng dây có tiết diện lớn hơn.

Nếu sụt áp 8% được cho phép thì sẽ gây ra hàng loạt vấn đề sau cho động cơ như :b Nói chung, sự vận hành của động cơ đòi hỏi điện áp dao động ± 5% xung quanh giá trị định mức của nó ở trạng thái làm việc ổn định, b Dòng khởi động của động cơ có thể gấp 5 tới 7 lần dòng làm việc lớn nhất ( hoặc cao hơn). Nếu sụt áp là 8% tại thời điểm đầy tải, thì sẽ dẫn đến sụt áp 40% hoặc lớn hơn ở thời điểm khởi động. Điều này làm cho động cơ:v Đứng yên (do moment điện từ không vượt quá moment tải) và làm cho động cơ phát nóng, không hoạt động.v Tăng tốc rất chậm, do vậy dòng tải rất lớn (gây giảm áp trên các thiết bị khác) sẽ tiếp tục tồn tại trong thời gian khởi độngb Sụt áp 8% sẽ gây tổn thất công suất đáng kể nhất là cho các tải làm việc liên tục, do vậy sẽ gây nên sự lãng phí năng lượng. Do những nguyên nhân này độ sụt áp lớn nhất cho phép 8% sẽ không được cho phép đối với những lưới rất nhạy với điện áp ( xem Hình G26 )

Tải

Khách hàng hạ thế

5% (1)

8% (1)

Khách hàng trung thế

(1) Giữa đầu vào lưới hạ thế và tải


G21

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

3.2 Tính toán độ sụt áp ở điều kiện làm việc ổn định của tải

Công thức sử dụngBảng G27 dưới đây đưa ra công thức chung để tính sụt áp cho mỗi Km chiều dài đường dây.

Trong đó :

b IB: Dòng làm việc lớn nhất (A)b L: Chiều dài dây dẫn (km)b R: Điện trở của dây dẫn (Ω/km)

Rkm

S

Rkm

S

= ( )= ( )

22.5 mm

c.s.a. in mm for copper

36 mm

c.s.a. in mm for aluminium

2

2

2

2

Ω

Ω

/

/

Chú ý: R được bỏ qua khi tiết diện dây dẫn lớn hơn 500 mm2

b X: Cảm kháng của dây dẫn (Ω/km)( Chú ý: X được bỏ qua cho dây có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2. Khi không có thông tin nào khác, ta sẽ lấy giá trị X bằng 0.08 Ω/km.b ϕ: Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện trên dây dẫn, trong đó:v Đèn nung sáng: cos ϕ = 1v Động cơ :- Khi khởi động: cos ϕ = 0.35- Ở chế độ bình thường: cos ϕ = 0.8b Un: Điện áp dây (V)b Vn: Điện áp pha (V)

Đối với ống dây đi sẵn kiểu lắp ghép và thanh dẫn, điện trở và cảm kháng sẽ được nhà chế tạo cung cấp.

Bảng G27 : Công thức tính toán sụt

Mạch Sụt áp (ΔU) V %

1 pha: pha/pha ∆U cos X sin = +( )2IB R Lϕ ϕ 100 UUn

∆

1 pha: pha/ trung tính ∆U cos X sin = +( )2IB R Lϕ ϕ 100 UVn

∆

3 pha cân bằng: 3 pha


G - The protection of circuits

G24

3.2 Calculation of voltage drop in steady loadconditions

Use of formulaeFigure G28 below gives formulae commonly used to calculate voltage drop in agiven circuit per kilometre of length.

If:c IB: The full load current in ampsc L: Length of the cable in kilometresc R: Resistance of the cable conductor in Ω/km

Rkm

S

Rkm

S

= ( )= ( )

22.5 mm

c.s.a. in mm for copper

36 mm

c.s.a. in mm for aluminium

2

2

2

2

Ω

Ω

/

/

Note: R is negligible above a c.s.a. of 500 mm2

c X: inductive reactance of a conductor in Ω/kmNote: X is negligible for conductors of c.s.a. less than 50 mm2. In the absence of anyother information, take X as being equal to 0.08 Ω/km.c ϕ: phase angle between voltage and current in the circuit considered, generally:v Incandescent lighting: cos ϕ = 1v Motor power:- At start-up: cos ϕ = 0.35- In normal service: cos ϕ = 0.8c Un: phase-to-phase voltagec Vn: phase-to-neutral voltage

For prefabricated pre-wired ducts and bustrunking, resistance and inductivereactance values are given by the manufacturer.

Fig. G28 : Voltage-drop formulae

Circuit Voltage drop (∆U)in volts in %

Single phase: phase/phase ∆U cos X sin = +( )2IB R Lϕ ϕ 100 UUn

∆

Single phase: phase/neutral ∆U cos X sin = +( )2IB R Lϕ ϕ 100 UVn

∆

Balanced 3-phase: 3 phases ∆U cos X sin = +( )3 IB R Lϕ ϕ 100 UUn

∆(with or without neutral)

Simplified tableCalculations may be avoided by using Figure G29 opposite page, which gives, withan adequate approximation, the phase-to-phase voltage drop per km of cable perampere, in terms of:c Kinds of circuit use: motor circuits with cos ϕ close to 0.8, or lighting with a cos ϕclose to 1.c Type of cable; single-phase or 3-phase

Voltage drop in a cable is then given by:K x IB x LK is given by the table,IB is the full-load current in amps,L is the length of cable in km.

The column motor power “cos ϕ = 0.35” of Figure G29 may be used to compute thevoltage drop occurring during the start-up period of a motor (see example no. 1 afterthe Figure G29).

ChapG3.p65 19/12/05, 15:1824

( có hoặc không có trung tính)

Bảng tính đơn giảnTa có thể bỏ qua các tính toán nếu sử dụng Bảng G28 dưới đây. Bảng này cho kết quả tính toán sụt áp gần đúng trên 1Km cho 1A và phụ thuộc vào:b Dạng của tải: cho động cơ với cos ϕ gần bằng 0.8, cho chiếu sáng với cos ϕ gần bằng 1.b Dạng của cáp: 1 pha hay 3 pha

Độ sụt áp sẽ được tính bằng công thức : K x IB x L. Trong đó : K được cho trong bảng, IB - dòng làm việc lớn nhất (A), L- Chiều dài của cáp (km).

Trong đó ở cột công suất của động cơ “cos ϕ = 0.35” ở Bảng G28 có thể được dùng để tính sụt áp khi khởi động động cơ ( xem Ví dụ 1 sau Bảng G28).




G22

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Tiết diện cắt Mạch một pha Mạch ba pha cân bằngngang (mm2) Động cơ Chiếu sáng Động cơ Chiếu sáng Bình thường Khởi động Bình thường Khởi động

Đồng Nhôm cos ϕ = 0.8 cos ϕ = 0.35 cos ϕ = 1 cos ϕ = 0.8 cos ϕ = 0.35 cos ϕ = 11.5 24 10.6 30 20 9.4 252.5 14.4 6.4 18 12 5.7 154 9.1 4.1 11.2 8 3.6 9.56 10 6.1 2.9 7.5 5.3 2.5 6.210 16 3.7 1.7 4.5 3.2 1.5 3.616 25 2.36 1.15 2.8 2.05 1 2.425 35 1.5 0.75 1.8 1.3 0.65 1.535 50 1.15 0.6 1.29 1 0.52 1.150 70 0.86 0.47 0.95 0.75 0.41 0.7770 120 0.64 0.37 0.64 0.56 0.32 0.5595 150 0.48 0.30 0.47 0.42 0.26 0.4120 185 0.39 0.26 0.37 0.34 0.23 0.31150 240 0.33 0.24 0.30 0.29 0.21 0.27185 300 0.29 0.22 0.24 0.25 0.19 0.2240 400 0.24 0.2 0.19 0.21 0.17 0.16300 500 0.21 0.19 0.15 0.18 0.16 0.13

Bảng G28 : Sụt áp dây ΔU cho 1A trên 1Km (V)

Ví dụVí dụ 1 (xem Hình G29)Cho dây đồng ba pha tiết diện 35 mm2, chiều dài 50m cấp điện cho động cơ 400 V có dòng:b 100 A với cos ϕ = 0.8 ở chế độ vận hành bình thườngb 500 A (5 In) với cos ϕ = 0.35 khi khởi động

Sụt áp tại điểm nối vào tủ phân phối của động cơ là 10V ở điều kiện bình thường ( với dòng tổng là 1000 A, xem Hình G29)

Hãy tính sụt áp đến động cơ : b Ở chế độ làm việc bình thườngb Ở chế độ khởi động

Giải:b Sụt áp ở chế độ bình thường:

∆ ∆U% 100

U=Un

Tra bảng G28 cho1 V/A/km ta được:ΔU cho cáp = 1 x 100 x 0.05 = 5 VΔU tổng = 10 + 5 = 15 V nghĩa là :

15400

100 3x .75%=

Giá trị này nhỏ hơn (8%) và thỏa mãn yêu cầu.b Sụt áp khi khởi động động cơ:ΔU của cáp = 0.52 x 500 x 0.05 = 13 V

Sụt áp tại tủ phân phối sẽ vượt quá 10V do dòng phụ khi khởi động động cơ.

Giả sử dòng chạy qua tủ phân phối khi khởi động động cơ là : 900 + 500 = 1,400 A vậy sụt áp tại tủ phân phối sẽ tăng lên tỉ lệ và có giá trị là :10

14 1,4001,000

Vx =

ΔU tại tủ phân phối = 14 VΔU cho cáp động cơ = 13 VΔU tổng = 13 + 14 = 27 V , nghĩa là 27400

100 6x .75%=

Giá trị này thỏa mãn yêu cầu khi khởi động động cơ.

Hình G29 : Ví dụ 1

1,000 A

400 V

50 m / 35 mm 2 C uIB = 100 A( 500 A khi khởi động )


G23

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Ví dụ 2 (xem Hình G30)Cho cáp 3 pha 4 dây bằng đồng có tiết diện 70 mm2 , dây có chiều dài 50m mang dòng điện 150 A. Dây này cung cấp điện cho một số tải, trong đó có mạch chiếu sáng gồm 3 dây 1 pha, mỗi dây có tiết diện 2.5 mm2 bằng đồng và dài 20 m và có dòng điện 20 A.Giả sử các dòng trên dây 70 mm2 cân bằng và 3 mạch chiếu sáng được nối vào cùng một điểm .

Tính độ sụt áp tại điểm cuối của mạch chiếu sáng ?

Giải:b Sụt áp của dây dẫn có 4 sợi là :

∆ ∆U% 100

U=Un

Tra Bảng G28 trên 0.55 V/A/km, ta được

ΔU dây = 0.55 x 150 x 0.05 = 4.125 V

Do đó : ΔU pha=



G26

3 Determination of voltage drop

Example 2 (see Fig. G31 )A 3-phase 4-wire copper line of 70 mm2 c.s.a. and a length of 50 m passes a currentof 150 A. The line supplies, among other loads, 3 single-phase lighting circuits, eachof 2.5 mm2 c.s.a. copper 20 m long, and each passing 20 A.It is assumed that the currents in the 70 mm2 line are balanced and that the threelighting circuits are all connected to it at the same point.

What is the voltage drop at the end of the lighting circuits?

Solution:c Voltage drop in the 4-wire line:

∆ ∆U% 100

U=Un

Figure G29 shows 0.55 V/A/km∆U line = 0.55 x 150 x 0.05 = 4.125 V phase-to-phase

which gives: 4 125

32.38 V=.

phase to neutral.

c Voltage drop in any one of the lighting single-phase circuits:∆U for a single-phase circuit = 18 x 20 x 0.02 = 7.2 VThe total voltage drop is therefore7.2 + 2.38 = 9.6 V

9.6 V V

.2%230

100 4x =

This value is satisfactory, being less than the maximum permitted voltage drop of 6%.

Fig. G31 : Example 2

50 m / 70 mm2 CuIB = 150 A

20 m / 2.5 mm2 CuIB = 20 A

ChapG3.p65 19/12/05, 15:1826

b Sụt áp trên dây chiếu sáng :ΔU trên mỗi mạch đơn = 18 x 20 x 0.02 = 7.2 VDo đó, tổng sụt áp là :7.2 + 2.38 = 9.6 V9.6 V

V .2%

230100 4x =

Giá trị này thỏa mãn yêu cầu về sụt áp cho phép, vì có giá trị nhỏ hơn 6%.

Hình G30 : Ví dụ 2

50 m / 70 mm2 CuIB = 150 A

20 m / 2.5 mm2 CuIB = 20 A


G24

G - Sizing and protection of conductors©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed4 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH

Việc tính toán dòng ngắn mạch 3 pha đối xứng (Isc) tại những điểm đặc trưng của mạng điện là điều cần thiết nhằm lựa chọn thiết bị đóng cắt (theo dòng sự cố), cáp (theo tính chịu đựng về nhiệt), thiết bị bảo vệ (cài đặt tính chọn lọc) vv...Ngắn mạch 3 pha qua tổng trở không (hay còn gọi là ngắn mạch xung sét) của mạng được nuôi từ biến thế phân phối trung /hạ sẽ được khảo sát sau đây. Ngoại trừ một số trường hợp đặt biệt, ngắn mạch 3 pha là sự cố ngắn mạch nặng nề nhất nhưng việc tính toán ngắn mạch 3 pha là đơn giản nhất.Ngắn mạch xảy ra trong lưới có máy phát hoặc lưới điện một chiều sẽ được khảo sát ở chương N.Các tính toán đơn giản và quy tắc thực tế sẽ cho ta các kết quả tương đối chính xác cho hầu hết các trường hợp thiết kế lắp đặt điện.

4.1 Tính toán dòng ngắn mạch tại thanh cái hạ áp của máy biến áp phân phối trung/hạ

Trường hợp một máy biến ápb Để cho việc tính toán đơn giản, chúng ta bỏ qua tổng trở của hệ thống lưới trung thế

Do đó : II

IscnUsc

nP

U= = x 100

where x 10

and:3

20 3

P - Công suất định mức của máy biến áp (kVA) U20 - Điện áp dây phía thứ cấp khi không tải (V)In - Dòng định mức (A)Isc - Dòng ngắn mạch (A)Usc - Điện áp ngắn mạch của máy biến áp (%)

Các giá trị thông dụng Usc của máy biến áp phân phối được cho ở Bảng G31.b Ví dụ

Bảng G31: Giá trị Usc cho các máy biến áp có điện áp sơ cấp nhỏ hơn 20 kV

Máy biến áp 400 kVA , có điện áp khi không tải 420 VUsc = 4%

I I .n sc= = = =4

420 3550

5 04

13 700 x 10

x A

5 x 100 kA

3

Trường hợp nhiều máy biến áp mắc song songGiá trị của dòng ngắn mạch trên đầu đường dây ra nằm phía dưới thanh cái ( xem Hình G32) có thể được coi như là tổng của các dòng ngắn mạch từ mỗi máy biến áp riêng biệt.

Giả sử các máy biến áp đều được nuôi từ cùng một lưới trung áp và các giá trị của chúng được cho trong Bảng G31. Khi lấy tổng, giá trị dòng ngắn mạch Isc sẽ lớn hơn giá trị dòng ngắn mạch thực tế xảy ra.

Các giá trị không cần tính toán tới là tổng trở của thanh cái và của máy cắt.

Tuy nhiên, việc tính toán dòng ngắn mạch chính xác là cơ sở cho việc thiết kế lắp đặt điện. Việc lựa chọn máy cắt cùng với các thiết bị bảo vệ để ngăn ngừa khi có sự cố ngắn mạch sẽ được miêu tả chi tiết hơn ở Chương H mục 4.4

Xác định dòng ngắn mạch 3 pha đối xứng (Isc) tại các điểm khác nhau của mạng là điều cần thiết cho việc thiết kế mạng.

Công suất định mức máy biến Usc ( %) áp (kVA) Máy biến áp dầu Máy biến áp khô

50 đến 750 4 6 800 đến 3,200 6 6

Hình G32 : Trường hợp các máy biến áp song song với nhau

Isc1

Isc1 + Isc2 + Isc3

Isc2 Isc3


G25

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

4.2 Tính dòng ngắn mạch 3 pha (Isc) tại điểm bất kỳ của lưới hạ thế:

Dòng ngắn mạch 3 pha Isc tại điểm bất kỳ được tính bởi:

IscU

ZT= 20

3 trong đó

U20 - Điện áp dây phía thứ cấp khi không tải của máy biến áp (V)ZT - Tổng trở trên mỗi pha tới điểm ngắn mạch (Ω)

Phương pháp tính ZTMỗi phần tử của lưới điện (mạng trung thế, biến áp, cáp, máy cắt, thanh cái v.v.) đều được đặc trưng bằng tổng trở Z của chúng. Z gồm 2 thành phần: R và X. Cần chú ý là dung kháng không đóng vai trò quan trọng trong các tính toán dòng ngắn mạch.

Các thành phần R, X, Z được thể hiện bằng Ohm và được biểu thị trên hình G33. Phương pháp này sẽ chia lưới điện ra các đoạn và mỗi đoạn đặc trưng bởi R và X

Tổng trở Z cho tập hợp các phân đoạn nối tiếp sẽ được tính:

Z R XT T T= +2 2

Trong đó RT và XT là tổng số học các trở kháng và cảm kháng của các phân đoạn đi vào tập hợp này

Kết hợp hai phân đoạn bất kỳ mắc song song thường hoặc chỉ có R (hoặc X) sẽ được coi như một phân đoạn có:

RR

31= x R

R + R2

1 2 hoặc đối với cảm kháng X X

31= x X

X + X2

1 2

(Trong đó R1 song song với R2 và X1 song song với X2)

Cần chú ý rằng việc tính toán giá trị X3 chỉ gồm các mạch riêng biệt không có hỗ cảm. Nếu có nhiều mạch mắc song song gần với nhau, giá trị của X3 sẽ lớn hơn đáng kể.

Xác định tổng trở của mỗi phần tửb Hệ thống phía sơ cấp của máy biến áp trung/hạ (xem Bảng G34)Công suất ngắn mạch 3 pha PSC, ( đơn vị : kA hoặc MVA(1) ) sẽ được ngành điện cung cấp và từ đó có thể xác định được tổng trở tương đương.Công thức sau cho phép xác định tổng trở này và quy đổi về phía thứ cấp :

ZsUPsc

= 02

Trong đóZs - Tổng trở của hệ thống phía sơ cấp máy biến áp (mΩ)Uo - Điện áp dây thứ cấp khi không tải (V)Psc- Công suất ngắn mạch 3 pha của hệ thống phía sơ cấp (kVA)

(1) Công suất ngắn mạch MVA: 3 EL Isc Với: b EL = Điện áp dây định mức (kV) b Isc = Dòng ngắn mạch 3 pha (kA)(2) Điện áp nhỏ hơn 36 kV

Giá trị của trở kháng Ra là rất nhỏ so với Xa, do đó có thể xem như Xa gần bằng Za. Nếu đòi hỏi chính xác hơn, Xa có giá trị bằng 0.995 Za và giá trị của Ra bằng 0.1 Xa.

Hình G36 đưa ra các giá trị thông dụng của Ra và Xa trong lưới phân phối (MV(2) ) có công suất ngắn mạch là 250 MVA và 500 MVA.

Psc Uo (V) Ra (mΩ) Xa (mΩ)250 MVA 420 0.07 0.7500 MVA 420 0.035 0.351

Bảng G34 : Tổng trở của lưới phía sơ cấp quy đổi về phía thứ cấp của máy biến áp phân phối

Hình G33 : Giản đồ tổng trở

Z

X

R

4 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH


G26


Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed

b Máy biến áp (xem Bảng G35)Tổng trở Ztr của biến áp nhìn từ phía thanh cái thứ cấp sẽ được tính bởi :

ZtrUPn

xUsc= 20

2

100

Trong đó:U20 - điện áp dây phía thứ cấp khi không tải (V)Pn - công suất định mức máy biến áp (kVA)Usc - điện áp ngắn mạch của máy biến áp (%)

Trở kháng của các cuộn dây Rtr có thể tính theo tổn thất công suất

Pcu nPcu

n= =3

32

2II

x Rtr so that Rtr x 103

(mΩ) Với Pcu - tổn thất đồng (W)In - dòng định mức (A) Rtr - điện trở trên mỗi pha của máy biến áp (mΩ)

Xtr Ztr Rtr= −2 2

Cho các tính toán gần đúng Rtr có thể bỏ qua vì X ≈ Z trong các máy biến áp phân phối chuẩn.

Công suất định Máy biến áp dầu Máy biến áp khô

mức máy biến Usc (%) Rtr (mΩ) Xtr (mΩ) Ztr (mΩ) Usc (%) Rtr (mΩ) Xtr (mΩ) Ztr (mΩ)áp (kVA) 100 4 37.9 59.5 70.6 6 37.0 99.1 105.8160 4 16.2 41.0 44.1 6 18.6 63.5 66.2200 4 11.9 33.2 35.3 6 14.1 51.0 52.9250 4 9.2 26.7 28.2 6 10.7 41.0 42.3315 4 6.2 21.5 22.4 6 8.0 32.6 33.6400 4 5.1 16.9 17.6 6 6.1 25.8 26.5500 4 3.8 13.6 14.1 6 4.6 20.7 21.2630 4 2.9 10.8 11.2 6 3.5 16.4 16.8800 6 2.9 12.9 13.2 6 2.6 13.0 13.21,000 6 2.3 10.3 10.6 6 1.9 10.4 10.61,250 6 1.8 8.3 8.5 6 1.5 8.3 8.51,600 6 1.4 6.5 6.6 6 1.1 6.5 6.62,000 6 1.1 5.2 5.3 6 0.9 5.2 5.3

Bảng G35 :Trở kháng, cảm kháng và tổng trở của các máy biến áp phân phối 400V có điện áp sơ cấp nhỏ hơn 20 kV

b Máy cắtTrong lưới hạ thế, tổng trở của các CB nằm phía trước vị trí sự cố cần phải được tính đến. Giá trị cảm kháng cho mỗi CB là 0.15 mΩ , trong khi trở kháng có thể được bỏ qua.

b Thanh gópTrở kháng của thanh góp được bỏ qua và tổng trở (cảm kháng) đạt giá trị 0,15mΩ cho 1 mét chiều dài ( f=50 Hz), (0,18mΩ/m chiều dài khi f=60 Hz). Khi khoảng cách giữa các thanh dẫn tăng gấp 2 thì cảm kháng sẽ tăng khoảng 10%

b Dây dẫnTrở kháng của dây sẽ được tính theo công thức: Rc

LS

= ρVớiρ - điện trở suất của vật liệu dây khi có nhiệt độ vận hành bình thường và bằng:v 22.5 mΩ.mm2/m đối với đồngv 36 mΩ.mm2/m đối với nhômL - Chiều dài dây dẫn (m)S - Tiết diện cắt ngang của dây dẫn (mm2)


G27

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Cảm kháng của cáp có thể được cung cấp bới nhà chế tạo. Đối với tiết diện dây nhỏ hơn 50 mm2 , cảm kháng có thể được bỏ qua. Nếu không có số liệu nào khác, có thể lấy bằng 0,08mΩ/m (khi f=50Hz) hoặc 0,096mΩ/m (khi f=60Hz). Đối với thanh dẫn lắp ghép hoặc hệ thống đi dây sẵn, cần phải tham khảo ý kiến của nhà chế tạo.

b Động cơ

Tại thời điểm có ngắn mạch, động cơ đang vận hành sẽ giống như một máy phát (trong khoảng thời gian ngắn) và cung cấp dòng đổ về chỗ ngắn mạch. Nói chung, sự tham gia tạo dòng ngắn mạch của các động cơ có thể được bỏ qua. Tuy nhiên khi công suất của động cơ đang hoạt động lớn hơn 25% công suất tổng của máy biến áp thì ảnh hưởng của động cơ phải được tính đến. Sự ảnh hưởng của chúng được tính đến qua các công thức Iscm = 3.5 In cho mỗi động cơnghĩa là 3.5mIn cho m động cơ giống nhau vận hành đồng thờiCác động cơ này phải là 3 pha, còn các động cơ một pha hầu như không gây ảnh hưởng

b Điện trở hồ quang ngắn mạchDòng ngắn mạch thường tạo nên hồ quang với tổng trở mang tính trở. Điện trở này có giá trị không ổn định và giá trị trung bình của nó đủ hạ thấp dòng ngắn mạch tới chừng mực nào đó ở lưới điện áp thấp. Thực tế chỉ ra rằng nó có thể làm giảm dòng ngắn mạch tới 20%. Hiện tượng này có lợi cho chức năng cắt của CB, song lại gây khó khăn cho chức năng tạo dòng sự cố.

b Bảng tóm tắt tính tổng trở ( xem Hình G36)

Hình G36 : Bảng tóm tắt tính tổng trở các phần tử của hệ thống cung cấp điện

U20: điện áp dây phía thứ cấp của máy biến áp khi không tải (V).Psc: công suất ngắn mạch 3 pha phía thanh cái sơ cấp của biến áp phân phối (kVA).Pcu: tổn thất ngắn mạch của biến áp (W)Pn: công suất định mức của máy biến áp (kVA).Usc: điện áp ngắn mạch của biến áp (%)RT : Điện trở tổng . XT: Cảm kháng tổng

(1) ρ = điện trở suất của dây ở nhiệt độ bình thườngb ρ = 22.5 mΩ x mm2/m đối với đồngb ρ = 36 mΩ x mm2/m đối với nhôm(2) Nếu có vài dây dẫn song song trên mỗi pha thì chia điện trở của 1 dây cho số dây. Còn cảm kháng thì hầu như không thay đổi.

Các phần tử của hệ thống cung cấp điện R (mΩ) X (mΩ)

Lưới cung cấp xem Bảng G34 Máy biến áp xem Bảng G35 Rtr thường được bỏ qua so với Xtr Với đối với máy biến áp công suất > 100 kVA CB Bỏ qua XD = 0.15 mΩ/cực

Thanh góp Bỏ qua khi S > 200 mm2 trong công thức: XB = 0.15 mΩ/m (1)

Dây dẫn (2) (1) Cáp: Xc = 0.08 mΩ/m

Động cơ Xem mục 4.2 cho động cơ ( thường bỏ qua ở lưới hạ áp ) Dòng ngắn mạch 3 pha (kA)

IscU

R XT T

=+

202 23

M

Pcu

n=

3 2IRtr

x 103

Ztr Rtr−2 2

ZtrUPn

xUsc= 20

2

100

RLS

= ρ

RaXa

= 0.1 Xa Za ZaUPsc

= =0 995 202

. ;

RLS

= ρ



G28


Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed

Hình G37: Ví dụ tính toán dòng ngắn mạch cho lưới hạ thế 400V từ biến thế phân phối 1000kVA

Mạng hạ thế R (mΩ) X (mΩ) RT (mΩ) XT (mΩ)

Lưới trung thế 0.035 0.351 Psc = 500 MVA Máy biến áp 2.24 8.10 20 kV/420 V Pn = 1000 kVA Usc = 5% Pcu = 13.3 x 103 W Cáp 1 lõi Dây đồng chiều dài 5 m Xc = 0.08 x 5 = 0.40 2.41 8.85 Isc1 = 26 kA 4 x 240 mm2/pha CB tổng RD = 0 XD = 0.15 Thanh góp RB = 0 XB = 1.5 2.41 10.5 Isc2 = 22 kA 10 m Cáp ba lõi Chiều dài 100 m Xc = 100 x 0.08 = 8 26.1 18.5 Isc3 = 7.4 kA 95 mm2 dây đồng Cáp ba lõi Chiều dài 20 m Xc = 20 x 0.08 = 1.6 71.1 20.1 Isc4 = 3.2 kA 10 mm2 dây đồng Mạch cuối cùng

Rc x= =22.54

0.125

240

Rc x= =22.5 2 .6810095

3

Rc x= =22.5 2010

45

4.3 Xác định dòng ngắn mạch Isc theo dòng ngắn mạch đầu dây

Sơ đồ trong Hình G38 mô tả trường hợp ví dụ ở Bảng G39 trang sau, theo phương pháp tổng hợp (được đề cập trong chương F mục 6.2). Bảng sau đây cho phép xác định một cách nhanh chóng và khá chính xác dòng ngắn mạch tại một điểm của lưới điện, khi biết:b Giá trị dòng ngắn mạch phía "trước" điểm có sự cốb Khoảng cách của mạch giữa điểm ngắn mạch mà dòng sự cố đã biết và điểm ngắn mạch đang xét. Khi đó chỉ cần chọn CB với dòng ngắn mạch lớn hơn giá trị cho trong bảng

Nếu cần biết giá trị chính xác hơn, có thể sử dụng các tính toán chi tiết ( xem mục 4.2 ) hoặc sử dụng phần mềm như Ecodial. Trong trường hợp này, khả năng sử dụng kỹ thuật ghép tầng cần được lưu ý. Kỹ thuật này sử dụng các CB hạn chế dòng ở phía trước và sẽ cho phép các CB ở phía sau có khả năng cắt dòng sự cố bé hơn cần thiết (xem chương H, mục 4.5)

Ví dụ:Cho mạng như Hình G38. Chọn tiết diện dây đồng ở bảng G39 ( trong ví dụ này, tiết diện dây đồng là 47.5 mm2

Dò tìm tiết diện dây đồng trong cột này là 47.5 mm2 với chiều dài của dây dẫn bằng chiều dài của mạch ( hoặc giá trị gần nhất có thể có ). Ứng với chiều dài 20m và lấy theo giá trị 30KA ( giá trị gần với 28KA) sẽ cho ta giá trị dòng ngắn mạch Isc = 14.7 KA

Giá trị dòng ngắn mạch tra được trong ví dụ này là14.7 kA.

Quá trình xác định dòng ngắn mạch cho một dây nhôm cũng sẽ tương tự

Kết quả là CB treo trên xà có dòng định mức 63 A và dòng cắt ngắn mạch 25 kA (như CB dạng 125N ) có thể sử dụng cho mạch 55 A ở Hình G38.

Còn CB Compact có dòng định mức 160 A với khả năng cắt ngắn mạch 25 kA ( như CB NS160 ) sẽ được dùng bảo vệ cho mạch 160 A.

Hình G38 : Xác định dòng ngắn mạch của nhánh phía dưới Isc sử dụng bảng G39

400 V

Isc = 28 kA

IB = 55 A IB = 160 A

47,5 mm2, Cu20 m

Isc = ?

IscR XT T

=+

420

3 2 2

b Ví dụ tính toán dòng ngắn mạch ( xem Hình G37)


G29

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Bảng G39 : Dòng ngắn mạch Isc tại điểm phía dưới , được xác định theo giá trị dòng ngắn mạch phía trên, chiều dài và tiết diện dây dẫn trong hệ thống 3 pha 230/400 V

Chú ý: Đối vơi hệ thống 3 pha với U dây =230V cần chia chiều dài cho 3

Đồng 230 V / 400 V Tiết diện dây Chiều dài của mạch (m) pha (mm2)1.5 1.3 1.8 2.6 3.6 5.2 7.3 10.3 14.6 212.5 1.1 1.5 2.1 3.0 4.3 6.1 8.6 12.1 17.2 24 344 1.2 1.7 2.4 3.4 4.9 6.9 9.7 13.7 19.4 27 39 556 1.8 2.6 3.6 5.2 7.3 10.3 14.6 21 29 41 58 8210 2.2 3.0 4.3 6.1 8.6 12.2 17.2 24 34 49 69 97 13716 1.7 2.4 3.4 4.9 6.9 9.7 13.8 19.4 27 39 55 78 110 155 22025 1.3 1.9 2.7 3.8 5.4 7.6 10.8 15.2 21 30 43 61 86 121 172 243 34335 1.9 2.7 3.8 5.3 7.5 10.6 15.1 21 30 43 60 85 120 170 240 340 48047.5 1.8 2.6 3.6 5.1 7.2 10.2 14.4 20 29 41 58 82 115 163 231 326 461 70 2.7 3.8 5.3 7.5 10.7 15.1 21 30 43 60 85 120 170 240 340 95 2.6 3.6 5.1 7.2 10.2 14.5 20 29 41 58 82 115 163 231 326 461 120 1.6 2.3 3.2 4.6 6.5 9.1 12.9 18.3 26 37 52 73 103 146 206 291 412 150 1.2 1.8 2.5 3.5 5.0 7.0 9.9 14.0 19.8 28 40 56 79 112 159 224 317 448 185 1.5 2.1 2.9 4.2 5.9 8.3 11.7 16.6 23 33 47 66 94 133 187 265 374 529 240 1.8 2.6 3.7 5.2 7.3 10.3 14.6 21 29 41 58 83 117 165 233 330 466 659 300 2.2 3.1 4.4 6.2 8.8 12.4 17.6 25 35 50 70 99 140 198 280 396 561 2x120 2.3 3.2 4.6 6.5 9.1 12.9 18.3 26 37 52 73 103 146 206 292 412 583 2x150 2.5 3.5 5.0 7.0 9.9 14.0 20 28 40 56 79 112 159 224 317 448 634 2x185 2.9 4.2 5.9 8.3 11.7 16.6 23 33 47 66 94 133 187 265 375 530 749 3x120 3.4 4.9 6.9 9.7 13.7 19.4 27 39 55 77 110 155 219 309 438 619 3x150 3.7 5.3 7.5 10.5 14.9 21 30 42 60 84 119 168 238 336 476 672 3x185 4.4 6.2 8.8 12.5 17.6 25 35 50 70 100 141 199 281 398 562 Isc phía trước Isc phía sau( kA) ( kA)100 93 90 87 82 77 70 62 54 45 37 29 22 17.0 12.6 9.3 6.7 4.9 3.5 2.5 1.8 1.3 0.990 84 82 79 75 71 65 58 51 43 35 28 22 16.7 12.5 9.2 6.7 4.8 3.5 2.5 1.8 1.3 0.980 75 74 71 68 64 59 54 47 40 34 27 21 16.3 12.2 9.1 6.6 4.8 3.5 2.5 1.8 1.3 0.970 66 65 63 61 58 54 49 44 38 32 26 20 15.8 12.0 8.9 6.6 4.8 3.4 2.5 1.8 1.3 0.960 57 56 55 53 51 48 44 39 35 29 24 20 15.2 11.6 8.7 6.5 4.7 3.4 2.5 1.8 1.3 0.950 48 47 46 45 43 41 38 35 31 27 22 18.3 14.5 11.2 8.5 6.3 4.6 3.4 2.4 1.7 1.2 0.940 39 38 38 37 36 34 32 30 27 24 20 16.8 13.5 10.6 8.1 6.1 4.5 3.3 2.4 1.7 1.2 0.935 34 34 33 33 32 30 29 27 24 22 18.8 15.8 12.9 10.2 7.9 6.0 4.5 3.3 2.4 1.7 1.2 0.930 29 29 29 28 27 27 25 24 22 20 17.3 14.7 12.2 9.8 7.6 5.8 4.4 3.2 2.4 1.7 1.2 0.925 25 24 24 24 23 23 22 21 19.1 17.4 15.5 13.4 11.2 9.2 7.3 5.6 4.2 3.2 2.3 1.7 1.2 0.920 20 20 19.4 19.2 18.8 18.4 17.8 17.0 16.1 14.9 13.4 11.8 10.1 8.4 6.8 5.3 4.1 3.1 2.3 1.7 1.2 0.915 14.8 14.8 14.7 14.5 14.3 14.1 13.7 13.3 12.7 11.9 11.0 9.9 8.7 7.4 6.1 4.9 3.8 2.9 2.2 1.6 1.2 0.910 9.9 9.9 9.8 9.8 9.7 9.6 9.4 9.2 8.9 8.5 8.0 7.4 6.7 5.9 5.1 4.2 3.4 2.7 2.0 1.5 1.1 0.87 7.0 6.9 6.9 6.9 6.9 6.8 6.7 6.6 6.4 6.2 6.0 5.6 5.2 4.7 4.2 3.6 3.0 2.4 1.9 1.4 1.1 0.85 5.0 5.0 5.0 4.9 4.9 4.9 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.3 4.0 3.7 3.4 3.0 2.5 2.1 1.7 1.3 1.0 0.84 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.9 3.9 3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 3.3 3.1 2.9 2.6 2.2 1.9 1.6 1.2 1.0 0.73 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 2.9 2.9 2.9 2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 2.3 2.1 1.9 1.6 1.4 1.1 0.9 0.72 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.9 1.9 1.9 1.8 1.8 1.7 1.6 1.4 1.3 1.1 1.0 0.8 0.61 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.7 0.6 0.6 0.5Nhôm 230 V/400 V Tiết diện dây Chiều dài của mạch (m) pha (mm2)2.5 1.4 1.9 2.7 3.8 5.4 7.6 10.8 15.3 224 1.1 1.5 2.2 3.1 4.3 6.1 8.6 12.2 17.3 24 356 1.6 2.3 3.2 4.6 6.5 9.2 13.0 18.3 26 37 5210 1.9 2.7 3.8 5.4 7.7 10.8 15.3 22 31 43 61 8616 2.2 3.1 4.3 6.1 8.7 12.2 17.3 24 35 49 69 98 13825 1.7 2.4 3.4 4.8 6.8 9.6 13.5 19.1 27 38 54 76 108 153 21635 1.7 2.4 3.4 4.7 6.7 9.5 13.4 18.9 27 38 54 76 107 151 214 30247.5 1.6 2.3 3.2 4.6 6.4 9.1 12.9 18.2 26 36 51 73 103 145 205 290 41070 2.4 3.4 4.7 6.7 9.5 13.4 19.0 27 38 54 76 107 151 214 303 428 95 2.3 3.2 4.6 6.4 9.1 12.9 18.2 26 36 51 73 103 145 205 290 411 120 2.9 4.1 5.8 8.1 11.5 16.3 23 32 46 65 92 130 184 259 367 150 3.1 4.4 6.3 8.8 12.5 17.7 25 35 50 71 100 141 199 282 399 185 2.6 3.7 5.2 7.4 10.4 14.8 21 30 42 59 83 118 167 236 333 471 240 1.2 1.6 2.3 3.3 4.6 6.5 9.2 13.0 18.4 26 37 52 73 104 147 208 294 415 300 1.4 2.0 2.8 3.9 5.5 7.8 11.1 15.6 22 31 44 62 88 125 177 250 353 499 2x120 1.4 2.0 2.9 4.1 5.8 8.1 11.5 16.3 23 33 46 65 92 130 184 260 367 519 2x150 1.6 2.2 3.1 4.4 6.3 8.8 12.5 17.7 25 35 50 71 100 141 200 282 399 2x185 1.9 2.6 3.7 5.2 7.4 10.5 14.8 21 30 42 59 83 118 167 236 334 472 2x240 2.3 3.3 4.6 6.5 9.2 13.0 18.4 26 37 52 74 104 147 208 294 415 587 3x120 2.2 3.1 4.3 6.1 8.6 12.2 17.3 24 34 49 69 97 138 195 275 389 551 3x150 2.3 3.3 4.7 6.6 9.4 13.3 18.8 27 37 53 75 106 150 212 299 423 598 3x185 2.8 3.9 5.5 7.8 11.1 15.7 22 31 44 63 89 125 177 250 354 500 707 3x240 3.5 4.9 6.9 9.8 13.8 19.5 28 39 55 78 110 156 220 312 441 623

4.4 Dòng ngắn mạch của máy phát hoặc bộ biến tần : Xem ở chương N



G30

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

5 CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT CỦA DÒNG NGẮN MẠCH

5.1 Tính toán mức nhỏ nhất của dòng ngắn mạch

Nói chung ở mạng hạ áp, một thiết bị bảo vệ thường phải có chức năng chống quá tải, cắt ngắn mạch. Chỉ trong một vài trường hợp đặc biệt thì thiết bị bảo vệ quá tải sẽ độc lập với thiết bị bảo vệ ngắn mạchNếu thiết bị chỉ dùng để cắt ngắn mạch thì nó cần tác động ở các giá trị dòng ngắn mạch nhỏ nhất có thể có trong mạng

Ví dụ:Trên các hình G40, G41 và G42 cho thấy thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch độc lập với nhau.Hình G40 và G41 biểu diễn mạch thường được sử dụng nhiều nhất cho bảo vệ và điều khiển động cơ.

Nếu thiết bị bảo vệ trong mạch chỉ dùng cho bảo vệ chống ngắn mạch thì nó cần phải tác động ở mức dòng ngắn mạch bé nhất có thể có trong mạch

Cầu chì aM ( không bảo vệ quá tải )

Công-tắc-tơ cắt tải với rơle nhiệt

Công-tắc-tơ cắt tải vớirơle nhiệt

CB với rơle điện từ cắt ngắnmạch tức thời

S1

S2 < S1

CB D

tải với bảo vệquá tải

Hình G42a : CB D bảo vệ ngắn mạch và cho tải

Hình G40 : Mạch bảo vệ bằng cầu chì aM

Hình G41 : Bảo vệ mạch bằng CB không có rơle nhiệt quá tải

Các bảo vệ được cung cấp Các bảo vệ chung được cung cấp Các bảo vệ phụ bởi bộ điều khiển tốc độ Quá tải cho cáp Có = (1) Không cần thiết nếu (1)Quá tải cho động cơ Có = (2) Không cần thiết nếu (2)Bảo vệ ngắn mạch phía dưới Có Quá tải cho bộ điều khiển tốc độ Có Bảo vệ quá áp Có Bảo vệ dưới áp Có Mất pha Có Bảo vệ ngắn mạch phía trên CB (bảo vệ ngắn mạch)Các sự cố bên trong CB ( bảo vệ ngắn mạch và quá tải)Sự cố chạm đất phía dưới ( tự bảo vệ) RCD u 300 mA( tiếp xúc gián tiếp ) Sự cố tiếp xúc trực tiếp RCD y 30 mA

Hình G42b : Bảo vệ cho các ứng dụng của bộ điều khiển tốc độ

Hình G42a cho thấy sự vi phạm nguyên tắc bảo vệ và thường được dùng cho mạch chiếu sáng, trục thanh dẫn kiểu lắp ghép.

Bộ điều khiển tốc độHình G42b mô tả các tính năng được cung cấp bởi bộ điều khiển tốc độ, và thêm một số bảo vệ phụ bởi các thiết bị như CB, rơle nhiệt, RCD nếu cần thiết.


G31

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các điều kiện cần tuân thủCác thiết bị bảo vệ phải thỏa mãn hai điều kiện sau:b Khả năng cắt dòng sự cố > Isc, dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm đặt bảo vệb Loại trừ dòng ngắn mạch nhỏ nhất có thể có trong mạch trong khoảng thời gian tc nhằm đảm bảo sự chịu đựng về nhiệt của dây dẫn:

tcK Ssc

min

i2 2

2I ( tc < 5 s)

So sánh đặc tính tác động hoặc đặc tuyến chảy của thiết bị bảo vệ với đặc tuyến giới hạn về nhiệt của dây cho thấy điều kiện này sẽ được thoả mãn nếu:b Isc (min) > Im (giá trị ngưỡng cắt tức thời hoặc trễ trong khoảng thời gian ngắn), ( xem Hình G45)b Isc (min) > Ia cho bảo vệ bằng cầu chì. Giá trị của Ia tương ứng với giao điểm của đặc tuyến chảy của cầu chì và đặc tuyến chịu nhiệt của dây dẫn ( xem Hình G44 và G45)

Thiết bị bảo vệ phải tuân thủ: - Chỉnh định cắt tức thời Im < Iscmin đối với CB - Dòng nóng chảy Ia < Iscmin đối với cầu chì

Hình G47 : Bảo vệ bằng cầu chì loại gl

I

t

Im

t = k2 S2

I2

I

t

Ia

t = k2 S2

I2

Hình G45 : Bảo vệ bằng CB

I

t

Ia

t = k2 S2

I2

Hình G46 : Bảo vệ bằng cầu chì loại aM




G32

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Phương pháp thực tế tính LmaxẢnh hưởng của tổng trở dây dẫn dài lên giá trị dòng ngắn mạch sẽ được kiểm tra và chiều dài của dây dẫn cần được giới hạn thích hợp.Phương pháp tính chiều dài lớn nhất cho phép đã được trình bày cho sơ đồ TN và IT đối với ngắn mạch 1 và 2 pha chạm đất (xem chương F, mục 6.2 và 7.2). Hai trường hợp cần được lưu ý sau đây

1 - Tính toán Lmax cho mạng 3 dây 3 phaDòng ngắn mạch nhỏ nhất sẽ xảy ra khi có ngắn mạch 2 pha tại điểm xa nhất của mạch (xem Hình G46).

Trong thực tế, điều này có nghĩa là chiều dài của lưới nằm phía sau của thiết bị bảo vệ không được vượt quá chiều dài tính toán lớn nhất:

L0.8 U Sph

2 mmax =

ρI

TảiP

0.8 U L

Sử dụng “phương pháp quy ước“ với giả thiết điện áp tại điểm đặt bảo vệ P còn 80 % giá trị định mức trong khoảng thời gian ngắn mạch. Do đó 0.8 U = Isc Zd, Với:Zd = tổng trở của vòng ngắn mạchIsc = dòng ngắn mạch (pha/pha)U = điện áp dây định mức

Đối với cáp có tiết diện nhỏ hơn 120 mm2, cảm kháng có thể bỏ qua, do đó

Zd2L= ρ

Sph(1)

Với:ρ = điện trở suất của đồng ở nhiệt độ trung bình trong khi ngắn mạch, Sph = tiết diện của dây pha (mm2)L = chiều dài (m)

Điều kiện bảo vệ cho cáp là : Im y Isc với Im = dòng chỉnh định từ của CB.Do đó: Im y 0.8 U

Zd hoặc L y L

0.8 U Sph2 m

max =ρI

Với U = 400 Vρ = 1.25 x 0.018 = 0.023 Ω.mm2/m(2) (Cu)Lmax = Chiều dài lớn nhất (m)

Lk Sph

mmax =

I

2 - Tính toán Lmax cho mạng 3 pha 4 dây 230/400VGiá trị nhỏ nhất của dòng ngắn mạch Isc xảy ra khi ngắn mạch pha và dây trung tínhTính toán tương tự như ví dụ 1, song sử dụng công thức sau ( cho cáp có tiết diện nhỏ hơn 120 mm2 (1)).b Khi tiết diện dây trung tính Sn = Sph tiết diện dây pha

L3,333 Sph

mmax =

I

b Nếu tiết diện dây trung tính Sn < Sph, thì

L 6,666Sph

m where max =

+=

I1

1 mm

SphSn

Đối với dây có tiết diện lớn hơn, giá trị của cảm kháng phải được tính đến. Giá trị cảm kháng được lấy là 0.08 mΩ/m (khi f= 50 Hz). Khi f= 60 Hz giá trị của cảm kháng là 0.096 mΩ/m.

Hình G46 : Định nghĩa L cho mạng 3 dây 3 pha

(1) Đối với tiết diện lớn hơn, điện trở cần được lấy giá trị lớn hơn do ảnh hưởng của mật độ dòng không đồng nhất (do hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần))Các giá trị thích hợp (theo tiêu chuẩn Pháp NF 15 – 100) là150 mm2: R + 15%185 mm2: R + 20%240 mm2: R + 25%300 mm2: R + 30%(2) Giá trị khá lớn của điện trở suất là do nhiệt độ tăng khi có dòng ngắn mạch


G33

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Bảng giá trị của LmaxBảng G47 dưới đây đưa ra chiều dài lớn nhất của dây (Lmax) thuộc lưới sau:b 3 pha 3 dây 400V (không có dây trung tính), vàb 1 pha 2 dây 400V, không có dây trung tính, được bảo vệ bằng CB bình thường.

Với các trường hợp khác sẽ sử dụng hệ số hiệu chỉnh ( Bảng G53 ) để xác định Lmax.Các tính toán được dựa theo các phương pháp đã nêu với Im - giá trị chỉnh định của dòng cắt ngắn mạch được điều chỉnh trong phạm vi ± 20%.

Đối với dây có tiết diện 50 mm2 , việc tính toán dựa trên tiết diện thực của dây là 47.5 mm2

Bảng G47 : Chiều dài lớn nhất cho dây đồng (m) (nếu dây nhôm phải nhân chiều dài với 0,62)

Dòng tác động Im Tiết diện cắt ngang của dây dẫn (mm2)của phần tử tác động tức thời kiểu từ (A) 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 24050 100 167 267 400 63 79 133 212 317 80 63 104 167 250 417 100 50 83 133 200 333 125 40 67 107 160 267 427 160 31 52 83 125 208 333 200 25 42 67 100 167 267 417 250 20 33 53 80 133 213 333 467 320 16 26 42 63 104 167 260 365 495 400 13 21 33 50 83 133 208 292 396 500 10 17 27 40 67 107 167 233 317 560 9 15 24 36 60 95 149 208 283 417 630 8 13 21 32 63 85 132 185 251 370 700 7 12 19 29 48 76 119 167 226 333 452 800 6 10 17 25 42 67 104 146 198 292 396 875 6 10 15 23 38 61 95 133 181 267 362 457 1000 5 8 13 20 33 53 83 117 158 233 317 400 435 1120 4 7 12 18 30 48 74 104 141 208 283 357 388 459 1250 4 7 11 16 27 43 67 93 127 187 253 320 348 411 1600 5 8 13 21 33 52 73 99 146 198 250 272 321 4002000 4 7 10 17 27 42 58 79 117 158 200 217 257 3202500 5 8 13 21 33 47 63 93 127 160 174 206 2563200 4 6 10 17 26 36 49 73 99 125 136 161 2004000 5 8 13 21 29 40 58 79 100 109 128 1605000 4 7 11 17 23 32 47 63 80 87 103 1286300 5 8 13 19 25 37 50 63 69 82 1028000 4 7 10 15 20 29 40 50 54 64 8010000 5 8 12 16 23 32 40 43 51 6412500 4 7 9 13 19 25 32 35 41 51

Bảng G48 đến G50 đưa ra chiều dài lớn nhất (Lmax) đối với:b lưới 3 pha 3 dây 400V (không có dây trung tính), vàb 1 pha 2 dây 400V không có dây trung tínhCả 2 trường hợp này đều được bảo vệ bằng CB dân dụng hoặc các CB có đặc tính tác động tương tự.

Trong các trường hợp khác sẽ nhân chiều dài với hệ số hiệu chỉnh. Các hệ số này được cho trong bảng G51 ở trang sau.




G34

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Bảng G50 : Chiều dài lớn nhất cho mạch bằng dây đồng (m) được bảo vệ bằng CB loại D (Merlin Gerin)

Bảng G48 : Chiều dài lớn nhất cho mạch bằng dây đồng được bảo vệ bằng CB loại B

Bảng G49 : Chiều dài lớn nhất cho mạch bằng dây đồng (m) được bảo vệ bằng CB loại C

Bảng G51 : Hệ số chỉnh định chiều dài thu được tử bảng G47 đến G50

Chi tiết của mạch Mạch 3 pha 3 dây 400V hoặc 1 pha 2 dây 400V (không có dây trung tính) 1.73Mạch 1 pha 2 dây (gồm dây pha và trung tính ) 230V 1Mạch 3-pha 4 dây 230/400 V hoặc 2 pha 3 dây 230/400 V Spha / S trung tính = 1 1( có dây trung tính ) Spha / S trung tính = 2 0.67

Lưu ý: Tiêu chuẩn IEC 60898 cho phép chỉnh định dòng tác động ngắn mạch trong khoảng 10 – 50In cho CB loại D. Trong khi tiêu chuẩn châu Âu và bảng G50 thì cho phép trong phạm vi từ 10 – 20In. Phạm vi này được thỏa cho hầu hết các CB dân dụng.

Dòng định mức của Tiết diện cắt ngang của dây dẫn ( mm2)CB ( A) 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 506 200 333 533 800 10 120 200 320 480 800 16 75 125 200 300 500 800 20 60 100 160 240 400 640 25 48 80 128 192 320 512 800 32 37 62 100 150 250 400 625 875 40 30 50 80 120 200 320 500 700 50 24 40 64 96 160 256 400 560 76063 19 32 51 76 127 203 317 444 60380 15 25 40 60 100 160 250 350 475100 12 20 32 48 80 128 200 280 380125 10 16 26 38 64 102 160 224 304

Dòng định mức của Tiết diện cắt ngang của dây dẫn ( mm2)CB ( A) 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 506 100 167 267 400 667 10 60 100 160 240 400 640 16 37 62 100 150 250 400 625 875 20 30 50 80 120 200 320 500 700 25 24 40 64 96 160 256 400 560 76032 18.0 31 50 75 125 200 313 438 59440 15.0 25 40 60 100 160 250 350 47550 12.0 20 32 48 80 128 200 280 38063 9.5 16.0 26 38 64 102 159 222 30280 7.5 12.5 20 30 50 80 125 175 238100 6.0 10.0 16.0 24 40 64 100 140 190125 5.0 8.0 13.0 19.0 32 51 80 112 152

Dòng định mức của Tiết diện cắt ngang của dây dẫn ( mm2)CB (A) 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 501 429 714 2 214 357 571 857 3 143 238 381 571 952 4 107 179 286 429 714 6 71 119 190 286 476 762 10 43 71 114 171 286 457 714 16 27 45 71 107 179 286 446 625 84820 21 36 57 86 143 229 357 500 67925 17.0 29 46 69 114 183 286 400 54332 13.0 22 36 54 89 143 223 313 42440 11.0 18.0 29 43 71 114 179 250 33950 9.0 14.0 23 34 57 91 143 200 27163 7.0 11.0 18.0 27 45 73 113 159 21580 5.0 9.0 14.0 21 36 57 89 125 170100 4.0 7.0 11.0 17.0 29 46 71 100 136125 3.0 6.0 9.0 14.0 23 37 57 80 109


G35

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các ví dụ:Ví dụ 1Trong mạch 1 pha 2 dây có đặt bảo vệ bằng CB 50A loại NSX80HMA với dòng tác động cắt ngắn mạch là 500A, (độ chính xác ± 20%), có nghĩa là trong trường hợp xấu nhất đòi hỏi dòng tác động là 500 x 1,2 = 600A. Cáp đồng có tiết diện là 10 mm2. Trong bảng G47, hàng Im = 500A sẽ cắt cột của tiết diện 10 mm2 tại giá trị Lmax= 67m. CB sẽ bảo vệ cắt ngắn mạch với chiều dài không vượt quá 67m

Ví dụ 2Trong mạch 3 dây 3 pha 400V ( không có dây trung tính ) có đặt bảo vệ bằng CB 220A loại NSX250N với dòng tác động cắt ngắn mạch là 2000A, (độ chính xác ± 20%), có nghĩa là trong trường hợp xấu nhất đòi hỏi dòng tác động là 2000 x 1,2 = 2400A. Cáp đồng có tiết diện là 120 mm2. Trong bảng G47, hàng Im = 2000A sẽ cắt cột của tiết diện 120 mm2 tại giá trị Lmax= 200m. Do hệ thống 3 dây 3 pha 400V ( không có dây trung tính ) nên cần đưa hệ số hiệu chỉnh 1,73 vào ( tra bảng G51). CB sẽ bảo vệ cắt ngắn mạch với chiều dài không vượt quá giá trị 200x1.73 = 346m

5.2 Kiểm tra khả năng chịu nhiệt của cáp trong điều kiện ngắn mạch

Các ràng buộc về nhiệt Khi khoảng thời gian ngắn mạch ngắn xảy ra nhanh (vài phần mười cho đến 5s ) nhiệt lượng sinh ra sẽ được giữ lại trong dây dẫn và làm nhiệt độ của nó tăng lên. Quá trình này được coi là đẳng nhiệt, giả thiết này làm đơn giản hóa các tính toán nhưng cho các kết quả không được chính xác. Có nghĩa là cho ra nhiệt độ cao hơn so với quá trình thực bởi vì thực ra có một lượng nhiệt sẽ tỏa từ dây dẫn vào cách điện.

Cho một khoảng thời gian 5s hoặc bé hơn, mối quan hệ I2t = k2S2 sẽ đặc trưng cho thời gian (giây) mà dây dẫn với tiết diện S (mm2) có thể tải được I A), trước khi nhiệt độ của nó đạt tới giá trị phá hủy cách điện xung quanh.

Hằng số k2 được cho ở bảng G52 dưới đây.

Nói chung kiểm tra khả năng chịu nhiệt của cáp là không cần thiết, ngoại trừ khi cáp có tiết diện nhỏ và được nuôi trực tiếp từ (hoặc lắp đặt gần) tủ phân phối chính

Bảng G52 : Giá trị của hằng số k2

Phương pháp kiểm tra này sẽ kiểm xem lượng năng lượng I2t/ Ω của vật liệu dây, đi qua CB có nhỏ hơn giá trị cho phép của dây không (Xem bảng G53 phía dưới).

Bảng G53 : Điều kiện cho phép về nhiệt của cáp I2t ( A2s x 106)

Cách điện Dây dẫn đồng (Cu) Dây dẫn nhôm (Al)PVC 13,225 5,776XLPE 20,449 8,836

S (mm2) PVC XLPE Đồng Nhôm Đồng Nhôm1.5 0.0297 0.0130 0.0460 0.01992.5 0.0826 0.0361 0.1278 0.05524 0.2116 0.0924 0.3272 0.14146 0.4761 0.2079 0.7362 0.318110 1.3225 0.5776 2.0450 0.883616 3.3856 1.4786 5.2350 2.262025 8.2656 3.6100 12.7806 5.522535 16.2006 7.0756 25.0500 10.824150 29.839 13.032 46.133 19.936




G36

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Ví dụCáp bằng đồng với cách điện bằng XLPE có tiết diện 4 mm2 có thể được bảo vệ bằng CB C60N không?

Bảng G53 chỉ ra giá trị I2t đối với cáp là 0.3272 x 106, trong khi theo thông số của nhà chế tạo thì CB cho phép “đi qua“ lượng 0.094.106 A2s (< 0.1.106 A2s). Như vậy cáp được bảo vệ bằng CB đã nêu

Các ràng buộc về lực điện độngĐể chịu đựng được các ràng buộc về lực điện động, dây dẫn phải rắn chắc và các chỗ nối phải được gắn chặt với nhau.Đối với các thanh dẫn và đường dẫn điện kiểu lắp ghép, các đường ray điện thì việc kiểm tra khả năng chịu lực điện động khi có ngắn mạch là rất cần thiết. Giá trị lớn nhất của dòng được hạn chế nhờ CB hoặc cầu chì cần phải nhỏ hơn giá trị đặc trưng cho độ bền điện động của bộ dẫn điện. Nhà chế tạo sẽ cung cấp các bảng giá trị này cũng như các ưu điểm của hệ thống như vậy.


G37

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

6 DÂY NỐI ĐẤT BẢO VỆ (PE)

6.1 Cách mắc và lựa chọn dây

Dây PE cho phép liên kết các vật dẫn tự nhiên và các vỏ kim loại không có điện của các thiết bị điện để tạo lưới đẳng thế. Các dây này dẫn dòng sự cố do hư hỏng cách điện (giữa pha và vỏ thiết bị) tới điểm trung tính nối đất của nguồn. Dây PE sẽ được nối vào đầu nối đất chính của mạng. Đầu nối đất chính sẽ được nối với các điện cực nối đất (xem chương E) qua dây nối đất (điện cực nối đất ở Mỹ).

Dây PE cần được:b Bọc và sơn màu vàng hoặc xanhb Bảo vệ để chống các hư hỏng về mặt cơ và hóa họcTrong các sơ đồ nối đất dạng IT và TN thì dây PE nên đặt gần dây pha (trong cùng ống dây cáp hoặc khay cáp, cùng với các dây pha). Điều này đảm bảo đạt được giá trị cảm kháng nhỏ nhất trong mạch có sự cố chạm đất.

Kết nốiDây PE cần phải:b Không chứa đựng bất kỳ hình thức hoặc thiết bị ngắt dòng nàob Nối các vỏ kim loại thiết bị cần nối tới dây PE chính, nghĩa là nối song song ( không được thực hiện bằng việc nối tiếp )như ở hình G54 b Có đầu kết nối riêng trên đầu nối đất chung của tủ phân phối.

Sơ đồ nối đất kiểu TTDây PE không cần đặt gần các dây pha bởi vì không cần dòng sự cố chạm đất lớn (do thiết bị bảo vệ trong sơ đồ TT là RCD)

Sơ đồ nối đất kiểu IT và TNDây PE và PN cần đặt gần dây pha và không được có vật liệu sắt từ nào được đặt giữa chúng. Dây PEN cần luôn được nối tới điểm nối đất của thiết bị, tạo nên vòng nối từ đầu nối đất tới đầu trung tính của thiết bị ( Hình G55)b Sơ đồ TN–C: dây trung tính N và PE là một (còn được gọi là dây PEN).Chức năng bảo vệ của dây PEN được ưu tiên hơn, do đó mọi quy định cho một dây PE sẽ được áp dụng chặt chẽ cho dây PENb Sơ đồ TN-C chuyển qua TN–SDây PE được nối vào đầu PEN hoặc thanh cái PEN (Hình G56) tại điểm đầu của mạng. Phần mạng phía sau điểm phân chia thì dây PE không được nối với dây trung tính.

Hình G55 : Nối trực tiếp dây PEN với đầu nối đất của thiết bị

PE

PE

Hình G54 : Sự kết nối kiểu nối tiếp sẽ làm cho phần mạng phía sau không được bảo vệ

Hình G56 : Sơ đồ TN-C-S

PEN

PEN PE

N



G38

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Vật liệu của dây PECác dạng vật liệu để làm dây PE được cho trong bảng G57 và phải thỏa các điều kiện ở cột cuối của bảng G57

Bảng G57 : Lựa chọn dây nối đất bảo vệ (PE)

6.2 Kích cỡ của dây dẫn

Bảng G58 dưới đây dựa trên tiêu chuẩn IEC 60364-5-54. Bảng này đưa ra 2 phương pháp để tính tiết diện của dây PE và PEN.

Bảng G58 : Tiết diện nhỏ nhất của dây PE

(1) Giá trị của bảng trên được áp dụng khi dây PE cùng vật liệu với dây pha. Trong trường hợp khác, phải nhân với hệ số hiệu chỉnh.(2) Khi dây PE nằm xa dây pha, các giá trị nhỏ nhất cần được tuân thủ nghiêm ngặt: 2.5 mm2 nếu dây PE được bảo vệ về mặt cơ học 4 mm2 nếu dây PE không được bảo vệ về mặt cơ học(3) Để đảm bảo yêu cầu về cơ, dây PE có tiết diện nhỏ hơn 10 mm2 (đối với dây đồng) hoặc 16 mm2 (đối với dây nhôm) .(4) Xem bảng G53 để sử dụng công thức này.

(1)Trong sơ đồ TN và IT, việc ngắt sự cố được thực hiện nhờ thiết bị bảo vệ quá dòng (cầu chì hoặc CB). Do đó tổng trở của mạch vòng sự cố cần đủ nhỏ để các thiết bị bảo vệ tác động. Biện pháp chắc chắn nhất là sử dụng lõi bổ sung trong cùng một cáp (hoặc cùng đường cáp). Điều này giảm được cảm kháng và do đó giảm tổng trở mạch vòng sự cố.(2) Dây PEN là dây trung tính và cũng được sử dụng như dây nối đất bảo vệ. Do đó trong dây này có thể lúc nào cũng có dòng chạy qua (cả khi không có sự cố chạm đất). Do vậy dây dẫn cách điện nên được sử dụng cho dây PEN.(3) Nhà chế tạo sẽ cung cấp các giá trị R và X cần thiết (pha/PE hoặc pha/PEN) để tính tổng trở mạch vòng khi xảy ra sự cố ngắn mạch chạm đất.(4) Có thể, nhưng không giới thiệu nên dùng, vì tổng trở của mạch vòng sự cố chạm đất có thể không được biết trước ở giai đoạn thiết kế . Đo lường trên mạng đã hoàn tất là biện pháp thực tế duy nhất để đảm bảo an toàn cho người.(5) Cần cho phép kết nối với các dây PE khác. Những phần tử này cần được ký hiệu bằng các sọc xanh /vàng, có chiều dài từ 15 đến 100mm (hoặc các chữ cái ký hiệu PE được bắt đầu ở khoảng cách nhỏ hơn 15cm từ mỗi đầu).(6) Các phần tử này được sử dụng có kèm các biện pháp khác được đưa ra để đảm bảo tính liên tục của bảo vệ.(7) Với sự thỏa thuận của cơ quan cấp nước.(8)Trong đường dẫn điện lắp ghép trong ống, các vỏ kim loại được dùng như dây PEN, song song với thanh dẫn tương ứng hoặc với các dây PE khác có trong vỏ.(9) Trong vài quốc gia chỉ cho phép dùng như dây bổ sung san bằng thế (dây đẳng thế).

Các dạng dây PE Sơ đồ IT Sơ đồ TN Sơ đồ TT Điều kiện cần tuân thủ Dây bổ sung Trong cùng một cáp Nên dùng Nên dùng Đúng Dây PE cần được cách điện với dây pha hoặc cùng giống như dây pha đường cáp Đi độc lập với dây pha Có thể (1) Có thể (1) (2) Đúng - Dây PE có thể là dây trần hoặc cách điện (2)

Kết cấu kim loại của thanh dẫn kim loại hoặc Có thể (3) Có thể có dây PE (3) Đúng - Tính liên tục về cung cấp điệnống dẫn sẵn kiểu lắp ghép (5) Có thể có dây PEN(8) cần được đảm bảo nhờ sự Vỏ ngoài của dây bọc cách điện Có thể (3) Có thể dùng dây PE (3) Có thể bảo vệ chống lại hư hỏng vềkhoáng (hệ dạng “pyrotenax”) Không dùng dây PEN (2)(3) cơ, hóa học và điện hóa

Vật dẫn tự nhiên (6) Có thể (4) Có thể dùng dây PE(4) Có thể như là : PEN bị cấm - Độ dẫn điện phải phù hợp- Kết cấu kim loại của tòa nhà - Khung máy- Ống nước (7)

Đường cáp kim loại như là máng, ống (9), Có thể (4) Có thể dùng PE (4) Có thể khay , thang … Không dùng PEN(2)(4) Cấm dây PE sử dụng làm : ống dẫn kim loại (9), ống gaz, ống nước nóng, đai thép của cáp (9)

Tiết diện cắt ngang của Tiết diện cắt ngang nhỏ Tiết diện cắt ngang nhỏ dây pha Sph (mm2) nhất của dây PE (mm2) nhất của dây PEN (mm2) Cu Al Phương pháp đơn Sph y 16 Sph

(2) Sph (3) Sph

(3)

giản hóa (1) 16 < Sph y 25 16 16 25 < Sph y 35 25 35 < Sph y 50 Sph /2 Sph /2 Sph > 50 Sph /2

Phương pháp đẳng Bất kỳ kích cỡ nào



G41

6 Protective earthing conductor(PE)

Types of materialsMaterials of the kinds mentioned below in Figure G59 can be used for PE conductors,provided that the conditions mentioned in the last column are satisfied.

Fig. G59 : Choice of protective conductors (PE)

6.2 Conductor sizingFigure G60 below is based on IEC 60364-5-54. This table provides two methods ofdetermining the appropriate c.s.a. for both PE or PEN conductors.

Fig. G60 : Minimum cross section area of protective conductors

(1) Data valid if the prospective conductor is of the same material as the line conductor. Otherwise, a correction factor must be applied.(2) When the PE conductor is separated from the circuit phase conductors, the following minimum values must be respected:c 2.5 mm2 if the PE is mechanically protectedc 4 mm2 if the PE is not mechanically protected(3) For mechanical reasons, a PEN conductor, shall have a cross-sectional area not less than 10 mm2 in copper or 16 mm2 in aluminium.(4) Refer to table G55 for the application of this formula.

(1) In TN and IT schemes, fault clearance is generally achieved by overcurrent devices (fuses or circuit breakers) so that the impedance ofthe fault-current loop must be sufficiently low to assure positive protective device operation. The surest means of achieving a low loopimpedance is to use a supplementary core in the same cable as the circuit conductors (or taking the same route as the circuit conductors).This solution minimizes the inductive reactance and therefore the impedance of the loop.(2) The PEN conductor is a neutral conductor that is also used as a protective earth conductor. This means that a current may be flowingthrough it at any time (in the absence of an earth fault). For this reason an insulated conductor is recommended for PEN operation.(3) The manufacturer provides the necessary values of R and X components of the impedances (phase/PE, phase/PEN) to include in thecalculation of the earth-fault loop impedance.(4) Possible, but not recomended, since the impedance of the earth-fault loop cannot be known at the design stage. Measurements on thecompleted installation are the only practical means of assuring adequate protection for persons.(5) It must allow the connection of other PE conductors. Note: these elements must carry an indivual green/yellow striped visual indication,15 to 100 mm long (or the letters PE at less than 15 cm from each extremity).(6) These elements must be demountable only if other means have been provided to ensure uninterrupted continuity of protection.(7) With the agreement of the appropriate water authorities.(8) In the prefabricated pre-wired trunking and similar elements, the metallic housing may be used as a PEN conductor, in parallel with thecorresponding bar, or other PE conductor in the housing.(9) Forbidden in some countries only. Universally allowed to be used for supplementary equipotential conductors.

Type of protective earthing conductor (PE) IT scheme TN scheme TT scheme Conditions to be respectedSupplementary In the same cable Strongly Strongly recommended Correct The PE conductor mustconductor as the phases, or in recommended be insulated to the same

the same cable run level as the phasesIndependent of the Possible (1) Possible (1) (2) Correct c The PE conductor mayphase conductors be bare or insulated (2)

Metallic housing of bus-trunking or of other Possible (3) PE possible (3) Correct c The electrical continuityprefabricated prewired ducting (5) PEN (8) must be assured by protectionExternal sheath of extruded, mineral- insulated Possible (3) PE possible (3) Possible against deterioration byconductors (e.g. «pyrotenax» type systems) PEN not recommended (2)(3) mechanical, chemical andCertain extraneous conductive elements (6) Possible (4) PE possible (4) Possible electrochemical hazardssuch as: PEN forbidden c Their conductancec Steel building structures must be adequatec Machine framesc Water pipes (7)

Metallic cable ways, such as, conduits (9), Possible (4) PE possible (4) Possibleducts, trunking, trays, ladders, and so on… PEN not recommended (2)(4)

Forbidden for use as PE conductors, are: metal conduits (9), gas pipes, hot-water pipes, cable-armouring tapes (9) or wires (9)

c.s.a. of phase Minimum c.s.a. of Minimum c.s.a. ofconductors Sph (mm2) PE conductor (mm2) PEN conductor (mm2)

Cu AlSimplified Sph i 16 Sph

(2) Sph (3) Sph

(3)

method (1) 16 < Sph i 25 16 1625 < Sph i 35 2535 < Sph i 50 Sph /2 Sph /2Sph > 50 Sph /2

Adiabatic method Any sizeS t

kPE/PEN = ⋅I2

(3) (4) (3) (4) nhiệt


G39

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hai phương pháp đó là: Phương pháp đẳng nhiệt (tương ứng với phương pháp mô tả ở IEC 60742))Phương pháp này, vừa đảm bảo tính kinh tế và bảo vệ dây khỏi quá nhiệt, đồng thời cho ra tiết diện dây PE nhỏ hơn so với dây pha. Kết quả này đôi khi không thích hợp với sơ đồ dạng IT hay TN (khi yêu cầu cần có tổng trở mạch vòng sự cố chạm đất bé nhất) để đảm bảo tác động mạch bảo vệ quá dòng tức thời. Phương pháp này trên thực tế được dùng cho sơ đồ TT và định cỡ dây nối đất (1).

Phương pháp đơn giảnPhương pháp này dựa vào sự liên quan giữa kích cỡ dây PE và kích cỡ dây pha, với giả sử rằng các dây dẫn cùng sử dụng một loại vật liệu.

Trong bảng G58, ta có:Sph y 16 mm2 SPE = Sph

16 < Sph y 35 mm2 SPE = 16 mm2

Sph > 35 mm2



G42

The two methods are:c Adiabatic (which corresponds with that described in IEC 60724)This method, while being economical and assuring protection of the conductoragainst overheating, leads to small c.s.a.’s compared to those of the correspondingcircuit phase conductors. The result is sometimes incompatible with the necessity inIT and TN schemes to minimize the impedance of the circuit earth-fault loop, toensure positive operation by instantaneous overcurrent tripping devices. Thismethod is used in practice, therefore, for TT installations, and for dimensioning anearthing conductor (1).

c SimplifiedThis method is based on PE conductor sizes being related to those of thecorresponding circuit phase conductors, assuming that the same conductor materialis used in each case.Thus, in Figure G60 for:Sph i 16 mm2 SPE = Sph16 < Sph i 35 mm2 SPE = 16 mm2

Sph > 35 mm2 S SphPE =

2Note: when, in a TT scheme, the installation earth electrode is beyond the zone ofinfluence of the source earthing electrode, the c.s.a. of the PE conductor can belimited to 25 mm2 (for copper) or 35 mm2 (for aluminium).The neutral cannot be used as a PEN conductor unless its c.s.a. is equal to or largerthan 10 mm2 (copper) or 16 mm2 (aluminium).Moreover, a PEN conductor is not allowed in a flexible cable. Since a PEN conductorfunctions also as a neutral conductor, its c.s.a. cannot, in any case, be less than thatnecessary for the neutral, as discussed in Subclause 7.1 of this Chapter.This c.s.a. cannot be less than that of the phase conductors unless:c The kVA rating of single-phase loads is less than 10% of the total kVA load, andc Imax likely to pass through the neutral in normal circumstances, is less than thecurrent permitted for the selected cable size.Furthermore, protection of the neutral conductor must be assured by the protectivedevices provided for phase-conductor protection (described in Sub-clause 7.2 of thisChapter).

Values of factor k to be used in the formulaeThese values are identical in several national standards, and the temperature riseranges, together with factor k values and the upper temperature limits for thedifferent classes of insulation, correspond with those published in IEC 60724 (1984).The data presented in Figure G61 are those most commonly needed for LV installationdesign.

(1) Grounding electrode conductor

Fig. G61 : k factor values for LV PE conductors, commonly used in national standards andcomplying with IEC 60724

k values Nature of insulationPolyvinylchloride (PVC) Cross-linked-polyethylene

(XLPE)Ethylene-propylene-rubber(EPR)

Final temperature (°C) 160 250Initial temperature (°C) 30 30Insulated conductors Copper 143 176not incoporated in Aluminium 95 116cables or bare Steel 52 64conductors in contactwith cable jackets

Conductors of a Copper 115 143multi-core-cable Aluminium 76 94

6 Protective earthing conductor(PE)

Lưu ý: Trong sơ đồ TT, các điện cực nối đất nằm ngoài vùng ảnh hưởng của nối đất nguồn, tiết diện của PE được giới hạn là 25 mm2 ( đối với đồng ) hoặc 35 mm2 ( đối với nhôm).

Dây trung tính không được sử dụng như dây PEN ngoại trừ khi tiết diện của nó bằng hoặc lớn hơn 10 mm2 ( đồng ) hoặc 16 mm2 (nhôm).Hơn thế nữa, dây PEN không được phép sử dụng cho cáp di động. Bởi vì dây PEN có chức năng của dây trung tính, tiết diện của nó trong bất kỳ trường hợp nào cũng không được nhỏ hơn giá trị cần thiết của dây trung tính (được trình bày ở mục 7.1 của chương này).

Tiết diện này không được nhỏ hơn tiết diện của một trong các dây pha, ngoại trừ khi: - Số kVA của tải một pha nhỏ hơn 10 % của tổng kVA, và - Imax đi qua dây trung tính trong trường hợp bình thường phải nhỏ hơn dòng cho phép của dây đã chọn.

Hơn thế nữa, việc bảo vệ dây trung tính cần được đảm bảo bằng các thiết bị bảo vệ của dây pha (xem mục 7.2 của chương này).

Các giá trị của k được sử dụng trong công thứcCác giá trị này tương tự nhau trong một vài tiêu chuẩn quốc gia và ảnh hưởng của nhiệt độ, các giá trị của k và nhiệt độ giới hạn cho từng lớp cách điện được qui định trong tiêu chuẩn IEC 60724 (năm 1984).Các số liệu trong bảng G59 thường được sử dụng cho lưới hạ áp.

(1) Điện cực nối đất

Bảng G59 : Các giá trị k cho dây PE trong lưới hạ áp được sử dụng phổ biến theo tiêu chuẩn quốc gia và tuân theo IEC 60724

Các giá trị của k Vỏ bọc cách điện Polyvinychrorid (PVC) Polyetylen liên kết ngang (XLPE) Cao su ethylene-propylene (EPR)Nhiệt độ cuối cùng (°C) 160 250Nhiệt độ ban đầu (°C) 30 30 Dây dẫn cách điện Đồng 143 176không đặt chung với Nhôm 95 116cáp hoặc dây trần tiếp Thép 52 64xúc với vỏ cáp

Dây dẫn của cáp Đồng 115 143 đa lõi Nhôm 76 94



G40

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


6.3 Dây bảo vệ giữa biến thế phân phối và tủ phân phối chính (MGDB)

Các pha và dây trung tính phía trước CB tổng của MGDB được bảo vệ bằng các thiết bị của phía sơ cấp của biến thế. Các dây dẫn (kể cả PE) đều phải có tiết diện thích hợp. Chọn tiết diện của dây pha và dây trung tính xuất phát từ biến áp được mô tả trong mục 7.5 của chương này (cho mạch C1 của hệ thống được cho trong hình G65).

Kích cỡ của dây PE trần hoặc được bọc cách điện đi từ điểm trung tính của biến áp trên hình G60 được cho trong bảng G61. Công suất định mức kVA là tổng của các biến áp được nối đến MGDB.

Những dây này cần có kích cỡ phù hợp với thực tế quốc gia

Hình G60 : Dây PE nối đến thanh nối đất chính trong MGDB

Bảng G61 : Tiết diện dây PE từ máy biến áp phân phối tới MGDB phụ thuộc vào công suất định mức và thời gian cắt ngắn mạch.

Công suất máy Vật liệu dây Dây dẫn Dây bọc cách Dây cách điện biến áp (kVA) trần điện PVC XLPE(230/400 V Đồng t(s) 0.2 0.5 - 0.2 0.5 - 0.2 0.5 -áp đầu ra) Nhôm t(s) - 0.2 0.5 - 0.2 0.5 - 0.2 0.5

y100 Tiết diện của 25 25 25 25 25 25 25 25 25160 dây PE 25 25 35 25 25 50 25 25 35 200 SPE (mm2) 25 35 50 25 35 50 25 25 50250 25 35 70 35 50 70 25 35 50 315 35 50 70 35 50 95 35 50 70400 50 70 95 50 70 95 35 50 95 500 50 70 120 70 95 120 50 70 95 630 70 95 150 70 95 150 70 95 120800 70 120 150 95 120 185 70 95 150 1,000 95 120 185 95 120 185 70 120 150 1,250 95 150 185 120 150 240 95 120 185

Trong bảng chỉ ra tiết diện của dây (mm2) tương ứng với : - Công suất định mức của biến áp (kVA) - Thời gian cắt dòng sự cố của các thiết bị bảo vệ sơ cấp (giây) - Dạng của cách điện và vật liệu dây dẫn

Nếu phía sơ cấp bảo vệ bằng cầu chì, sẽ sử dụng cột 0,2 giây.

Trong sơ đồ IT, nếu có đặt thiết bị bảo vệ quá áp (giữa điểm trung tính của biến áp và đất) thì các dây dẫn tới thiết bị bảo vệ quá áp cũng được lựa chọn kích cỡ như cách lựa chọn dây PE.


G41

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Hình G62 : Dây đẳng thế bổ sung

M1 M2 M1

2

S PE1 S PE1S PE2

S PE

S LS S LS

S LS =

Giữa hai phần vỏ nếu Spe1 < Spe2

Kết cấu kim loại ( máng, xà, dầm ...)

Giữa vỏ và kết cấu kim loạiSls = Spe1thì

6.4 Dây đẳng thế

Dây đẳng thế chínhDây này nói chung, cần có tiết diện ít nhất tương đương với nửa tiết diện lớn nhất của dây PE, song không được vượt quá 25mm2 (Cu) hoặc 35mm2 (Al) trong khi giá trị nhỏ nhất của tiết diện là 6mm2 (Cu) hoặc 10mm2 (Al).

Dây đẳng thế bổ sungDây này cho phép phần vỏ thiết bị cách xa dây đẳng thế chính (dây PE) được nối với dây bảo vệ cục bộ. Tiết diện của nó ít nhất phải bằng nửa dây bảo vệ mà nó nối tới.

Nếu nó nối tới 2 phần vỏ khác nhau (M1 và M2 trên hình G62) thì tiết diện của nó ít nhất phải bằng tiết diện nhỏ nhất trong 2 dây PE (cho M1 và M2). Dây đẳng thế không đặt trong cáp cần được bảo vệ về mặt cơ bằng ống dây, máng v.v. hoặc bằng bất cứ cách nào có thể được.

Một ưu điểm khi dùng dây đẳng thế bổ sung là nó giảm tổng trở của mạch vòng sự cố chạm đất, đặc biệt bảo vệ tiếp xúc gián tiếp cho sơ đồ TN và IT, và ở các nơi có nguy hiểm cao về điện (tham khảo tiêu chuẩn IEC 60364-4-41).


G42


Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed7 DÂY TRUNG TÍNH

Tiết diện và các bảo vệ cho dây trung tính ngoại trừ yêu cầu mang tải, còn phụ thuộc vào các yếu tố như :- Dạng của sơ đồ nối đất, TT, TN ,.v.v.- Sóng hài dòng điện- Phương pháp bảo vệ chống chạm điện gián tiếp theo các phương thức được mô tả dưới đây Màu sắc của dây trung tính là màu xanh. Vì vậy khi lắp đặt dây PEN, sẽ được đánh dấu theo một trong số các phương pháp sau :- Xanh và vàng theo dọc chiều dài của dây PEN, và màu xanh sáng sẽ được đánh dấu vào điểm cuối của nó, hoặc- Màu xanh sáng dọc theo chiều dài của dây PEN, xanh và vàng sẽ được đánh dấu vào điểm cuối của nó.

7.1 Kích cỡ dây trung tính

Ảnh hưởng của sơ đồ nối đấtSơ đồ TT và TN-S- Các mạch một pha có tiết diện nhỏ hơn 16mm2 (Cu) hoặc 25mm2 (Al): tiết diện của dây trung tính bằng với tiết diện dây pha.- Hệ thống 3 pha với tiết diện dây >16mm2 (Cu) hoặc 25mm2 (Al): tiết diện dây trung tính có thể được chọn như sau: + Bằng với tiết diện dây pha hoặc + Nhỏ hơn tiết diện dây pha, với điều kiện:- dòng chạy trong dây trung tính trong điều kiện làm việc bình thường nhỏ hơn giá trị cho phép Iz. Ảnh hưởng của hài bội của 3 cần đặc biệt chú ý- Dây trung tính được bảo vệ chống ngắn mạch, tương ứng với mục G-7.2- Tiết diện của dây trung tính tối thiểu là 16 mm2 (Cu) hoặc 25 mm2 (Al)

Sơ đồ TN-CCác điều kiện như trên cũng được áp dụng (về mặt lý thuyết). Tuy nhiên trên thực tế, dây trung tính không được hở mạch trong bất kỳ tình trạng nào vì nó cũng là dây bảo vệ ( xem Bảng G58 ở cột “tiết diện dây PEN” ).

Sơ đồ ITNói chung không nên có dây trung tính, nghĩa là sử dụng sơ đồ 3 pha 3 dây. Tuy nhiên khi dùng sơ đồ 3 pha 4 dây, thì phải áp dụng các điều kiện được nêu ở trên cho sơ đồ TT và TN-S.

Ảnh hưởng của sóng hài dòng điệnẢnh hưởng của hài bội 3Sóng hài được sinh ra do các tải không tuyến tính trong mạng điện ( như máy vi tính, đèn huỳnh quang, bộ chỉnh lưu, các bộ biến đổi công suất...) và làm cho giá trị của dòng điện trên dây trung tính tăng lên cao. Đặc biệt là các hài bội ba của mạng 3 pha thường tích lũy trên dây trung tính vì:- Thành phần cơ bản của dòng điện có độ dịch pha là 2π/3 vì vậy tổng của chúng là 0- Hơn nữa hài bội ba của mạng 3 pha luôn được xác định tương tự như thành phần cơ bản, và giống nhau trên các pha ( xem Hình G63a).

(1) Hài bậc ba và bội ba

Hình G63a : Hài bội ba trên các pha và tích lũy trên dây trung tính

+I1 H1 I1 H3

I2 H1 + I2 H3

I3 H1

Ik H1IN =

1

3

+

+

I3 H3

Ik H3

0 + IH3

1

3

3


G43

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình G63b cho thấy hệ số tải của dây trung tính phụ thuộc vào % của hài bậc 3.

Trên thực tế, giá trị lớn nhất của hệ số này không vượt quá 3.

Hệ số suy giảm cho sóng hài dòng điện trong cáp bốn lõi và năm lõi với khả năng mang tải của cáp bốn lõi Các tính toán cơ bản chỉ liên quan dành cho cáp mang tải 3 pha, nghĩa là không có dòng điện trên dây trung tính. Nhưng do xuất hiện hài bậc 3 nên sẽ có dòng điện trên dây trung tính. Do vậy dòng trên dây trung tính sẽ ảnh hưởng đến dây dẫn 3 pha, nên cần thiết phải sử dụng hệ số suy giảm trên các dây pha ( xem Hình G63).

Hệ số suy giảm, áp dụng cho trường hợp xác định khả năng mang tải 3 pha gồm 3 dây dẫn, từ đó có thể biết được khả năng mang tải 3 pha gồm 4 dây dẫn, trong đó dòng điện trên dây thứ 4 được sinh ra do sóng hài. Ta cũng phải tính đến ảnh hưởng về nhiệt do sóng hài trên các dây pha đến hệ số suy giảm.

- Khi dòng điện trên dây trung tính lớn hơn dòng điện trên các pha, khi đó việc lựa chọn kích cỡ của cáp dựa vào dòng trên dây trung tính.

- Khi lựa chọn kích cỡ của cáp dựa vào dòng trên dây trung tính không có nghĩa là dòng trên dây trung tính lớn hơn dòng điện trên các pha, do đó cần thiết phải giảm khả năng mang dòng điện đối với tải 3 pha

b Nếu dòng trên dây trung tính lớn hơn 135% dòng trên các pha và kích cỡ của cáp được lựa chọn dựa vào dòng trên dây trung tính thì các dây pha sẽ không được mang đầy tải. Sự giảm về nhiệt sinh ra bởi các dây pha sẽ sai lệch so với nhiệt sinh ra trên dây trung tính trong phạm vi mà không cần thiết phải áp dụng bất kỳ hệ số suy giảm nào cho khả năng mang dòng của tải 3 pha.

b Để bảo vệ cho cáp, việc chọn CB và cầu chì phải được tính toán dựa vào giá trị lớn nhất của dòng điện trên các dây ( pha hoặc trung tính ). Tuy nhiên có một số thiết bị đặc biệt ( ví dụ như CB Compact NSX đi cùng với cơ cấu chỉnh định OSN ) cho phép sử dụng tiết diện của dây pha nhỏ hơn so với tiết diện dây trung tính. Vì vậy ta có thể thu được hiệu quả kinh tế lớn.

Hình G63b : Hệ số tải của dây trung tính và phần trăm của hài bậc ba

0 20 40 60 80 100

Itrung ttral

IPha

i3 (%)0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

Hình G63 : Hệ số suy giảm của hài dòng điện trong cáp bốn lõi và cáp năm lõi (theo tiêu chuẩn IEC 60364-5-52)

Thành phần hài bậc ba Hệ số suy giảmtrên dây pha (%) Lựa chọn kích cỡ dựa vào Lựa chọn kích cỡ dựa vào dòng điện trên dây pha dòng điện dây trung tính0 - 15 1.0 -15 - 33 0.86 -33 - 45 - 0.86> 45 - 1.0

7 DÂY TRUNG TÍNH

CB Compact loại NSX100


G44


Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed

Ví dụ :Xét mạch 3 pha được thiết kế để mang tải 37 A sử dụng cáp 4 lõi, cách điện PVC và được đi trên tường, phương thức lắp đặt C. Xem Hình G24, đối với cáp có tiết diện 6 mm2 dây dẫn đồng, có khả năng mang tải 40 A và do đó thích hợp nếu không có sóng hài trong mạch.

b Nếu thành phần hài bậc ba là 20 % , ta sẽ áp dụng hệ số suy giảm 0,86 và lúc đó dòng tải cần thiết kế là : 37/0.86 = 43 A. Đối với tải này, ta phải chọn cáp có tiết diện 10 mm2.Trong trường hợp này, nếu sử dụng thiết bị bảo vệ đặc biệt ( CB Compact NSX với cơ cấu chỉnh định OSN) sẽ chỉ dùng cáp có tiết diện 6 mm2 đối với dây pha và tiết diện 10 mm2 đối với dây trung tính.

b Nếu thành phần hài bậc ba là 40 %, lựa chọn cáp dựa vào dòng trên dây trung tính là: 37 x 0,4 x 3 = 44,4 A và sẽ áp dụng hệ số suy giảm là 0,86, do đó sẽ thiết kế cho tải mang dòng : 44.4/0.86 = 51.6 A.Đối với tải này, ta chọn cáp có tiết diện 10 mm2.

b Nếu thành phần hài bậc ba là 50 %, lựa chọn cáp dựa vào dòng trên dây trung tính là: 37 x 0,5 x 3 = 55,5 A . Trong trường hợp này áp dụng hệ số định mức là 1, do đó ta sẽ dùng cáp có tiết diện là 16 mm2 .Trong trường hợp này, nếu sử dụng thiết bị bảo vệ đặc biệt (CB Compact NSX với cơ cấu chỉnh định OSN) sẽ chỉ dùng cáp có tiết diện 6 mm2 đối với dây pha và tiết diện 10 mm2 đối với dây trung tính.

7.2 Bảo vệ dây trung tính ( xem Bảng G64 ở trang sau)

Bảo vệ chống quá tảiNếu dây trung tính có kích cỡ đúng (bao gồm cả sóng hài), chúng ta không cần bảo vệ cho dây trung tính vì nó được bảo vệ bởi thiết bị bảo vệ của dây pha.

Trong nhiên, trên thực tế tiết diện của dây trung tính nhỏ hơn tiết diện của dây pha, vì vậy cần lắp đặt thiết bị bảo vệ quá tải cho dây trung tính.

Bảo vệ chống ngắn mạch

Nếu tiết diện của dây trung tính nhỏ hơn tiết diện của dây pha, dây trung tính phải được bảo vệ chống ngắn mạch.

Nếu dây trung tính có tiết diện lớn hơn hoặc bằng tiết diện của dây pha, không cần bảo vệ cho dây trung tính vì nó được bảo vệ bởi thiết bị bảo vệ của dây pha.

7.3 Đứt dây trung tính (xem Hình G64 ở trang sau)

Sự cần thiết của việc ngắt hay không ngắt dây trung tính liên quan đến bảo vệ chống chạm điện gián tiếp.

Trong sơ đồ TN-C :Dây trung tính không được hở mạch trong bất cứ tình trạng nào vì nó cũng có vai trò là dây nối đất bảo vệ (PE).

Trong sơ đồ TT, TN-S và IT :Khi xảy ra sự cố, tất cả các cực CB sẽ hở ra, bao gồm cả cực trung tính, nghĩa là CB đa cực

Thao tác này chỉ được thực hiện với các cầu chì theo cách gián tiếp, khi mà tác động của cầu chì sẽ tạo ra tác động cơ của các cực trong các cầu dao phụ tải mắc nối tiếp có liên quan.

Thao tác sinh ra nhờ bộ phận truyền động do nổ cầu chì. Sự đóng lại của cầu dao xảy ra khi ống chì được thay mới

7.4 Cách ly dây trung tính (xem Bảng G64 ở trang sau)

Đây được xem là cách thực tế nhất nhưng các mạch cần có phương tiện để cách ly


G45

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình G64 : Bảo vệ dây trung tính trong các sơ đồ nối đất khác nhau

Sơ đồ TT Sơ đồ TN-C Sơ đồ TN-S Sơ đồ IT

1 pha (Pha-trung tính) (B) or or

1 pha (Pha- pha) (A) (A) or or

3 pha 4 dâySn u Sph (B) or

3 pha 4 dâySn < Sph (B) or

N N N N

N N

N N

N

N N

N N N

N

(A) Dùng cho sơ đồ TT và TN nếu RCD đặt ở đầu mạch hoặc phía trước thiết bị bảo vệ và nếu không có dây trung tính nhân tạo phía sau của nó.(B) Bảo vệ quá dòng trên dây trung tính là không cần thiết: - Nếu dây trung tính được bảo vệ chống ngắn mạch bởi thiết bị đặt phía trên nó, hoặc - Nếu mạch được bảo vệ bởi RCD có độ nhạy nhỏ hơn 15% của dòng cho phép trên dây trung tính.

7 DÂY TRUNG TÍNH


G46


Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed

Ví dụ minh họa tính toán chọn cáp ( xem Hình G65)

Hệ thống được cung cấp điện qua máy biến áp 1000kVA. Do yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện cao nên có đặt máy phát 500kVA, 400V và sử dụng sơ đồ 3 pha 3 dây dạng IT tại tủ phân phối chính. Phần còn lại của hệ thống được cách ly qua biến áp 400kVA 400/400V: phần này sử dụng sơ đồ 3 pha 4 dây dạng TT. Theo sơ đồ nguyên lý Hình G65 dưới đây, chúng ta sẽ thực hiện tính toán đối với mạch C1 và CB Q1, mạch C6 và CB Q6. Phần mềm ECODIAL 3.3 ( của Merlin Gerin) sẽ thực hiện việc tính toán này.

Phương pháp tính toán được sử dụng ở đây chính là các phương pháp đã trình bày .

1000 k VA 400 V 50 H z

Thanh góp 2Ks = 1.00ib = 826.8 A

Ks = 1.00ib = 250.0 A

Ks = 1.00ib = 490.0 A

Mạch 6

Mạch 7

P = 400 kVAU = 400 V

Mạch 1C1

Q1

P = 500 k VAU = 400 V

Mạch 5

G

Q5

G5

C5B2

Q6

C6

Q3

B4

B8

T6

T1

Q7

Q9

C7

ku = 1.0ib = 250.00 AP = 147.22 kW

Mạch 9C9

L9

x1

Q12

ku = 1.0ib = 250.00 AP = 147.22 kW

Mạch 12C12

L12

x1

Q10

ku = 1.0ib = 160.00 AP = 94.22 kW

Mạch 10C10

L10

x1

Q11

ku = 1.0ib = 80.00 AP = 47.11 kW

Mạch 11C11

L11

x1

Thanh góp 4

Thanh góp 8

Hình G65 : Sơ đồ nguyên lý mạch đơn tuyến

8 Ví dụ minh họa tính toán chọn cáp


G47

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Phần tính toán sử dụng phần mềm Ecodial 3.3

Kết quả tính toán tương tự khi sử dụng phương pháp đơn giản cho ví dụ trên :

Kích cỡ của mạch C1Máy biến áp phân phối 1000 kVA có điện áp không tải là 420 V. Do đó, mạch C1 cần chịu được dòng :



G8

Calculation using software Ecodial 3.3

The same calculation using the simplified methodrecommended in this guideDimensioning circuit C1The HV/LV 1,000 kVA transformer has a rated no-load voltage of 420 V. Circuit C1must be suitable for a current of

IB = =1,000 x 10

x 4201,374 A per phase

3

3

Six single-core PVC-insulated copper cables in parallel will be used for each phase.These cables will be laid on cable trays according to method F. The “k” correctionfactors are as follows:k1 = 1 (see table G15, temperature = 30 °C)k4 = 0.87 (see table G20)Other correction factors are not relevant in this example.

The corrected load current is:

I'I

.B

B= = =⋅k k

1,3741,579 A

1 4 0 87Each conductor will therefore carry 263 A. Figure G23 indicates that the c.s.a. is95 mm2.

Fig. G9 : Partial results of calculation carried out with Ecodial software (Merlin Gerin)

General network characteristicsEarthing system ITNeutral distributed NoVoltage (V) 400Frequency (Hz) 50Transformer T1Number of transformers 1Upstream fault level (MVA) 500Rating (kVA) 1,000Short-circuit impedance voltage (%) 6

Resistance of HV network (mΩ) 0.0351

Reactance of HV network (mΩ) 0.351

Transformer resistance RT (mΩ) 2.293

Transformer reactance XT (mΩ) 10.333

3-phase short-circuit current Ik3 (kA) 23.3

Cable C1Maximum load current (A) 1,374Type of insulation PVCConductor material CopperAmbient temperature (°C) 30Single-core or multi-core cable SingleInstallation method FNumber of circuits in close proximity (table G20) 1Other coefficient 1Selected cross-sectional area (mm2) 6 x 95Protective conductor 1 x 120Length (m) 5

Voltage drop ∆U (%) .122

Voltage drop ∆U total (%) .122

3-phase short-circuit current Ik3 (kA) 23

1-phase-to-earth fault current Id (kA) 17

Circuit breaker Q1

3-ph short-circuit current Ik3 upstreamof the circuit breaker (kA) 23Maximum load current (A) 1,374Number of poles and protected poles 3P3DCircuit breaker NT 16Type H 1 – 42 kATripping unit type Micrologic 5 ARated current (A) 1,600

Busbars B2Maximum load current (A) 1,374

Type Standard onedge

Ambient temperature (°C) 30Dimensions (m and mm) 1 m

2x5 mm x 63 mm

Material Copper

3-ph short-circuit current Ik3 (kA) 23

3-ph peak value of short-circuit current Ik (kA) 48

Resistance of busbar R (mΩ) 2.52

Reactance of busbar X (mΩ) 10.8Circuit breaker Q63-ph short-circuit current upstreamof the circuit breaker Ik3 (kA) 23

Maximum load current (A) 560

Number of poles and protected poles 3P3D

Circuit breaker NS800

Type N – 50 kA

Tripping unit type Micrologic 2.0

Rated current (A) 800

Limit of discrimination (kA) TotalCable C6Maximum load current (A) 560

Type of insulation PVC

Conductor material Copper

Ambient temperature (°C) 30

Single-core or multi-core cable Single

Installation method F

Number of circuits in close proximity (table G20) 1

Other coefficient 1

Selected cross-sectional area (mm2) 1 x 300

Protective conductor 1 x 150

Length (m) 15




1-phase-to-earth fault current Id (kA) 13.7

Specific sizing constraint Overloads

ChapG1.p65 19/12/05, 15:168

Sáu dây cáp đồng đơn lõi đi song song, cách điện PVC, được sử dụng trên mỗi pha. Các cáp này sẽ được đi trong khay cáp với phương thức lắp đặt F. Các hệ số hiệu chỉnh "k" sẽ có giá trị là:k1 = 1 ( xem bảng G12, nhiệt độ = 30 °C)k4 = 0.87 (xem bảng G17, cáp nằm sát nhau, 1 khay, lớn hơn 3 mạch)Các hệ số hiệu chỉnh khác không liên quan trong ví dụ này.

Dòng hiệu chỉnh của tải là :



G8

Calculation using software Ecodial 3.3

The same calculation using the simplified methodrecommended in this guideDimensioning circuit C1The HV/LV 1,000 kVA transformer has a rated no-load voltage of 420 V. Circuit C1must be suitable for a current of

IB = =1,000 x 10

x 4201,374 A per phase

3

3

Six single-core PVC-insulated copper cables in parallel will be used for each phase.These cables will be laid on cable trays according to method F. The “k” correctionfactors are as follows:k1 = 1 (see table G15, temperature = 30 °C)k4 = 0.87 (see table G20)Other correction factors are not relevant in this example.

The corrected load current is:

I'I

.B

B= = =⋅k k

1,3741,579 A

1 4 0 87Each conductor will therefore carry 263 A. Figure G23 indicates that the c.s.a. is95 mm2.

Fig. G9 : Partial results of calculation carried out with Ecodial software (Merlin Gerin)

General network characteristicsEarthing system ITNeutral distributed NoVoltage (V) 400Frequency (Hz) 50Transformer T1Number of transformers 1Upstream fault level (MVA) 500Rating (kVA) 1,000Short-circuit impedance voltage (%) 6

Resistance of HV network (mΩ) 0.0351

Reactance of HV network (mΩ) 0.351

Transformer resistance RT (mΩ) 2.293

Transformer reactance XT (mΩ) 10.333

3-phase short-circuit current Ik3 (kA) 23.3

Cable C1Maximum load current (A) 1,374Type of insulation PVCConductor material CopperAmbient temperature (°C) 30Single-core or multi-core cable SingleInstallation method FNumber of circuits in close proximity (table G20) 1Other coefficient 1Selected cross-sectional area (mm2) 6 x 95Protective conductor 1 x 120Length (m) 5




1-phase-to-earth fault current Id (kA) 17

Circuit breaker Q1

3-ph short-circuit current Ik3 upstreamof the circuit breaker (kA) 23Maximum load current (A) 1,374Number of poles and protected poles 3P3DCircuit breaker NT 16Type H 1 – 42 kATripping unit type Micrologic 5 ARated current (A) 1,600

Busbars B2Maximum load current (A) 1,374

Type Standard onedge

Ambient temperature (°C) 30Dimensions (m and mm) 1 m

2x5 mm x 63 mm

Material Copper

3-ph short-circuit current Ik3 (kA) 23

3-ph peak value of short-circuit current Ik (kA) 48

Resistance of busbar R (mΩ) 2.52

Reactance of busbar X (mΩ) 10.8Circuit breaker Q63-ph short-circuit current upstreamof the circuit breaker Ik3 (kA) 23

Maximum load current (A) 560

Number of poles and protected poles 3P3D

Circuit breaker NS800

Type N – 50 kA

Tripping unit type Micrologic 2.0

Rated current (A) 800

Limit of discrimination (kA) TotalCable C6Maximum load current (A) 560

Type of insulation PVC

Conductor material Copper

Ambient temperature (°C) 30

Single-core or multi-core cable Single

Installation method F

Number of circuits in close proximity (table G20) 1

Other coefficient 1

Selected cross-sectional area (mm2) 1 x 300

Protective conductor 1 x 150

Length (m) 15




1-phase-to-earth fault current Id (kA) 13.7

Specific sizing constraint Overloads

ChapG1.p65 19/12/05, 15:168

Mỗi dây dẫn sẽ mang dòng 263 A. Tra bảng G21a, ta được tiết diện mỗi dây là 95 mm2.

Bảng G66 : Kết quả tính toán từ phần mềm Ecodial 3.3 (của Merlin Gerin)

Đặc tính chung của lướiSơ đồ nối đất ITDây trung tính KhôngĐiện áp (V) 400Tần số (Hz) 50Máy biến áp T1Số lượng máy biến áp 1Công suất ngắn mạch phía sơ cấp (MVA) 500Công suất định mức (kVA) 1,000Điện áp ngắn mạch (%) 6

Điện trở phía sơ cấp (mΩ) 0.0351

Điện kháng phía sơ cấp (mΩ) 0.351

Điện trở máy biến áp RT (mΩ) 2.293

Điện kháng máy biến áp XT (mΩ) 10.333

Dòng ngắn mạch 3 pha Ik3 (kA) 23.3Cáp C1Dòng làm việc max (A) 1,374Dạng cách điện PVCVật liệu dây ĐồngNhiệt độ môi trường (°C) 30Cáp đơn lõi hay đa lõi Đơn lõiPhương pháp lắp đặt FSố mạch gần nhau ( bảng G21b) 1Hệ số khác 1Tiết diện dây được chọn (mm2) 6 x 95Dây bảo vệ 1 x 120Chiều dài (m) 5

Độ sụt áp ΔU (%) 0.122

Độ sụt áp tổng ΔU (%) 0.122

Dòng ngắn mạch 3 pha Ik3 (kA) 23

Ngắn mạch 1 pha chạm đất Id (kA) 17CB Q1Dòng ngắn mạch 3 pha phía trước của CB Ik3 (kA) 23Dòng tải max (A) 1,374Số cực và các cực được bảo vệ 3P3DLoại CB NT 16Dạng H1– 42 kADạng tác động Micrologic 5 ADòng định mức (A) 1,600

Thanh góp B2Dòng làm việc max (A) 1,374Nhiệt độ môi trường (°C) 30Kích thước (m và mm) 1 m 2x5 mm x 63 mmVật liệu Đồng

Dòng ngắn mạch 3 pha Ik3 (kA) 23

Giá trị đỉnh của dòng ngắn mạch 3 pha Ik (kA) 48Điện trở của thanh R (mΩ) 2.52Cảm kháng của thanh X (mΩ) 10.8CB Q6Dòng ngắn mạch 3 pha phía trước của CB Ik3 (kA) 23Dòng làm việc max (A) 560Số cực và các cực được bảo vệ 3P3DLoại CB NS800Dạng N–50 kADạng tác động Micrologic 2.0Dòng định mức (A) 800Tính chọn lọc (kA) Hoàn toànCáp C6Dòng làm việc max (A) 560Dạng cách điện PVCVật liệu dây ĐồngNhiệt độ môi trường (°C) 30Cáp đơn lõi hay đa lõi Đơn lõiPhương pháp lắp đặt FSố mạch gần nhau (table G20) 1Hệ số khác 1Tiết diện dây được chọn (mm2) 1 x 300Dây bảo vệ 1 x 150Chiều dài (m) 15Độ sụt áp ΔU (%) 0.38Độ sụt áp tổng ΔU (%) 0.54

Dòng ngắn mạch 3 pha Ik3 (kA) 20Ngắn mạch 1 pha chạm đất Id (kA) 13.7Ràng buộc riêng về kích cỡ Quá tải



G48


Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed

Trở kháng và cảm kháng của 6 dây dẫn song song, có chiều dài 5m là:


G9

1 General

The resistances and the inductive reactances for the six conductors in parallel are,for a length of 5 metres:

R = =22.5 x 595 x 6

0.20 mΩ (cable resistance: 22.5 mΩ.mm2/m)

X = 0.08 x 5 = 0.40 mΩ (cable reactance: 0.08 mΩ/m)

Dimensioning circuit C6Circuit C6 supplies a 400 kVA 3-phase 400/400 V isolating transformer

Primary current 420. 3

A= =400 10550

3.

A single-core cable laid on a cable tray (without any other cable) in an ambient airtemperature of 30 °C is proposed. The circuit breaker is set at 560 A

The method of installation is characterized by the reference letter F, and the “k”correcting factors are all equal to 1.

A c.s.a. of 240 mm2 is appropriate.

The resistance and inductive reactance are respectively:

R = =22.5 x 15240

1.4 mΩ

X = 0.08 x 15 = 1.2 mΩ

Calculation of short-circuit currents for the selection of circuit breakersQ 1 and Q 6 (see Fig. G10 )

The protective conductorThermal requirements: Figures G60 and G61 show that, when using the adiabaticmethod the c.s.a. for the protective earth (PE) conductor for circuit C1 will be:

34,800 x 0.2143

= 108 2mm

Circuits components R (mΩ) X (mΩ) Z (mΩ) Ikmax (kA)parts500 MVA at 0.04 0.36the HV source network1 MVA transformer 2.2 9.8 10.0 23Cable C1 0.20 0.4Sub-total for Q1 2.44 10.6 10.9 23Busbar B2 3.6 7.2Cable C6 1.4 1.2Sub-total for Q6 4.0 8.4 9.3 20

Fig. G10 : Example of short-circuit current evaluation

A single 120 mm2 conductor dimensioned for other reasons mentioned later istherefore largely sufficient, provided that it also satisfies the requirements forindirect-contact protection (i.e. that its impedance is sufficiently low).

For the circuit C6, the c.s.a. of its PE conductor should be:

29,300 x 0.2143

= 92 2mm

In this case a 95 mm2 conductor may be adequate if the indirect-contact protectionconditions are also satisfied.

ChapG1.p65 19/12/05, 15:169

: cho 1 pha ( trở kháng cáp: 22.5 mΩ.mm2/m)

X = 0.08 x 5 = 0.40 mΩ : cho 1 pha ( cảm kháng cáp: 0.08 mΩ/m)

Kích cỡ của mạch C6Mạch C6 cung cấp điện cho máy biến áp cách ly 400 kVA 3 pha 400/400 V, ta có :


G9

1 General


R = =22.5 x 595 x 6





A= =400 10550

3.





R = =22.5 x 15240

1.4 mΩ

X = 0.08 x 15 = 1.2 mΩ



34,800 x 0.2143

= 108 2mm





29,300 x 0.2143

= 92 2mm


ChapG1.p65 19/12/05, 15:169

Cáp đơn lõi đặt trên khay cáp (không cùng với cáp khác ) với nhiệt độ môi trường 30 °C . CB được chỉnh định tới dòng 560 A

Phương thức lắp đặt là F, và các hệ số hiệu chỉnh “k” bằng 1.

Do vậy tiết diện dây sẽ là 240 mm2

Trở kháng và cảm kháng của dây lần lượt là:


G9

1 General


R = =22.5 x 595 x 6





A= =400 10550

3.





R = =22.5 x 15240

1.4 mΩ

X = 0.08 x 15 = 1.2 mΩ



34,800 x 0.2143

= 108 2mm





29,300 x 0.2143

= 92 2mm


ChapG1.p65 19/12/05, 15:169

Tính toán ngắn mạch để chọn các CB Q1 và Q6 ( xem Bảng G67)

Các phần tử của mạch R (mΩ) X (mΩ) Z (mΩ) Ikmax (kA) Nguồn 500 MVA tại lưới 0.04 0.36 trung thế Máy biến áp 1 MVA 2.2 9.8 10.0 23 Cáp C1 0.20 0.4 Tổng tới Q1 2.44 10.6 10.9 23 Thanh góp B2 3.6 7.2 Cáp C6 1.4 1.2 Tổng tới Q6 4.0 8.4 9.3 20

Bảng G67 : Ví dụ tính dòng ngắn mạch

Dây bảo vệ :Các yêu cầu nhiệt : Các bảng G58 và G59 chỉ ra rằng khi sử dụng phương pháp đẳng nhiệt, tiết diện cho dây nối đất bảo vệ (PE) của mạch C1 sẽ phải lớn hơn:


G9

1 General


R = =22.5 x 595 x 6





A= =400 10550

3.





R = =22.5 x 15240

1.4 mΩ

X = 0.08 x 15 = 1.2 mΩ



34,800 x 0.2143

= 108 2mm





29,300 x 0.2143

= 92 2mm


ChapG1.p65 19/12/05, 15:169

Vì một vài lý do sẽ được đề cập sau đây mà dây dẫn tiết diện 120 mm2 sẽ được sử dụng và thỏa mọi điều kiện bảo vệ chạm điện gián tiếp (nghĩa là tổng trở của nó đủ nhỏ).

Đối với mạch C6, tiết diện của dây PE sẽ là:


G9

1 General


R = =22.5 x 595 x 6





A= =400 10550

3.





R = =22.5 x 15240

1.4 mΩ

X = 0.08 x 15 = 1.2 mΩ



34,800 x 0.2143

= 108 2mm





29,300 x 0.2143

= 92 2mm


ChapG1.p65 19/12/05, 15:169

Trong trường hợp này, tiết diện của dây PE là 95 mm2 nếu thỏa điều kiện bảo vệ chống chạm điện gián tiếp.


G49

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp Đối với mạch C6 của Hình G65, Hình F45 và F61, hoặc công thức ở trang F27 có thể dùng cho mạch 3 pha 3 dây.

Chiều dài tối đa cho phép của mạch là :



G10

1 General

Protection against indirect-contact hazardsFor circuit C6 of Figure G8, Figures F45 and F61, or the formula given page F27may be used for a 3-phase 3-wire circuit.

The maximum permitted length of the circuit is given by :

Lmax0.8 x 240 x 230 3 x 1,000

2 x 22.5 1+24095

x 630 x 11 m=

= 70

(The value in the denominator 630 x 11 = Im i.e. the current level at which theinstantaneous short-circuit magnetic trip of the 630 A circuit breaker operates).The length of 15 metres is therefore fully protected by “instantaneous” overcurrentdevices.

Voltage dropFrom Figure G29 it can be seen that:c For the cable C1 (6 x 95mm2 per phase)

∆

∆

U0.42 (V A km ) x 1,374 (A) x 0.008

1.54 V

U%100

1.54 0.38%

-1 -1= =

= =

3

400x

c For the circuit C6

∆

∆

U0.21 (V A km ) x 433 (A) x 0.015

1.36 V

U%100

1.36 0.34%

-1 -1= =

= =

3

400x

At the circuit terminals of the LV/LV transformer the percentage volt-drop∆U% = 0.72%

ChapG1.p65 19/12/05, 15:1710

(Giá trị ở mẫu số 630 x 11 = Im nghĩa là mức tác động của của bộ tác động dòng cắt từ của CB là 630 A ). Chiều dài 15m sẽ được hoàn toàn bảo vệ bởi thiết bị bảo vệ quá dòng tức thời.

Độ sụt ápTừ Hình G28, ta có thể thấy :b Đối với cáp C1 (6 x 95mm2 mỗi pha)



G10

1 General



Lmax0.8 x 240 x 230 3 x 1,000

2 x 22.5 1+24095

x 630 x 11 m=

= 70



∆

∆

U0.42 (V A km ) x 1,374 (A) x 0.008

1.54 V

U%100

1.54 0.38%

-1 -1= =

= =

3

400x


∆

∆

U0.21 (V A km ) x 433 (A) x 0.015

1.36 V

U%100

1.36 0.34%

-1 -1= =

= =

3

400x


ChapG1.p65 19/12/05, 15:1710

b Đối với mạch C6



G10

1 General



Lmax0.8 x 240 x 230 3 x 1,000

2 x 22.5 1+24095

x 630 x 11 m=

= 70



∆

∆

U0.42 (V A km ) x 1,374 (A) x 0.008

1.54 V

U%100

1.54 0.38%

-1 -1= =

= =

3

400x


∆

∆

U0.21 (V A km ) x 433 (A) x 0.015

1.36 V

U%100

1.36 0.34%

-1 -1= =

= =

3

400x


ChapG1.p65 19/12/05, 15:1710

Tại đầu vào của máy biến áp hạ/hạ, độ sụt áp là : ΔU% = 0.72%



J1

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Chương JBao vê chông qua ap xung trong mang ha thê

Muc luc

Tông quan J2

1.1 Qua ap xung la gi ? J2

1.2 Bôn loai qua ap xung J2

1.3 Cac đăc tinh chinh cua qua ap xung J4

1.4 Kiêu lan truyên so lêch J5

Thiêt bi bao vê chông qua ap J6

2.1 Thiêt bi bao vê sơ câp ( bao vê chông set J6 cho mang )

2.2 Thiêt bi bao vê thư câp ( bao vê bên trong mang J8 chông set )

Bao vê chông xung qua ap trong mang ha thê J11

3.1 Mô ta thiêt bi bao vê xung J11

3.2 Cac tiêu chuân cua thiêt bi bao vê xung J11

3.3 Thông sô cua thiêt bi bao vê xung theo tiêu chuân IEC 61643-1 J11

3.4 Tiêu chuân bao vê chông set J13

3.5 Tiêu chuân lăp đăt chông set van J13

Chon thiêt bi bao vê J14

4.1 Thiêt bi bao vê theo sơ đô nôi đât J14

4.2 Câu tao bên trong cua chông set van J15

4.3 Phôi hơp cac chông set van J16

4.4 Hương dân chon J17

4.5 Chon thiêt bi căt mach J22

4.6 Chi thi hêt tuôi tho cua chông set van J23

4.7 Vi du ap dung : siêu thi J24

1

2

3

4


J - Protection against voltage surges in LV

J2

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1 Tông quan

1.1 Xung qua ap la gi ?

Xung qua ap la môt xung điên ap hoăc môt song ap chông lên điên ap đinh mưc cua mang (xem hinh J1).

Điện áp Dạng xung do sét (thời gian tồn tại =µs )

"Xung do vận hành "dạng sóng dump ring (F = 100 kHz to 1 MHz)

Irms

Hinh J1 : Vi du vê xung qua ap

Dang xung qua ap nay đươc đăc tinh hoa bơi ( xem hinh J2):b Thơi gian tăng (đầu song) (tf ) đo băng μsb Đô dôc (gradient) S đo băng kV/μs

Xung qua ap gây nhiêu lên thiêt bi va gây bưc xa tương hơp điên tư .Hơn nưa , khoang thơi gian tôn tai xung qua ap (T)gây ra xung nhiêt trong mach điên va pha hong thiêt bi .

Điện áp (V hoặc KV )

U max

50 %

tThời gian sườn lên(tf)

Thời gian tồn tại điện á p(T)

Hinh J2 : Cac đăc tinh chinh cua qua điên ap

1.2 Bôn dang xung qua ap

Co bôn dang xung qua ap co thê gây xao trôn mang điên va tai b Qua điên ap khi quyên b Qua điên ap do vân hanhb Điên ap qua đô tần sô công nghiêp b Qua điên ap do phong tinh điên

Qua điên ap khi quyên

Nguy hiêm do set - vai đăc điêm

Giưa 2,000 va 5,000 trân bao thương xuyên hinh thanh quanh trai đât. Nhưng trân bao nay đi cung vơi hiên tương set , chung tao nên môi nguy hiêm nghiêm trong cho ca ngươi va thiêt bi . Set đanh xuông đât vơi tôc đô 30 tơi 100 cư môi giây .Môi năm , trai đât bi đanh bơi khoang 3 ti cu set .


J3

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1 Tông quan

Set xay ra la do hiên tương phong điên tich tich tu trong cac đam mây dông va hinh thanh nên môt tu điên vơi đât . Hiên tương sâm set gây nên nhưng môi nguy hiêm nghiêm trong .Set la hiên tương tao xung điên ap tần sô cao , no se cam ưng nên xung điên ap trên tât ca cac phần dân điên ,đăc biêt la trên phu tai điên va đương dây tai điên .

b Trên toan thê giơi , môi năm co hang ngan ngươi bi set đanh va vô sô suc vât bi tư vong b Set cung gây ra nhiêu vu hoa hoan ,nhiêu nhât la ơ cac nông trai ( pha huy cac toa nha hoăc khiên chung không thê sư dung đươc nưa )b Set cung anh hương tơi cac may biên ap , đông hô điên , thiêt bi gia dung va tât ca mang điên va điên tư dân dung va công nghiêp .b Cac toa cao ôc la môt trong nhưng nơi thương bi set đanh nhât b Chi phi đê sưa chưa hư hong do set đanh thương rât cao b Rât kho đanh gia hâu qua cua nhiêu gây ra đôi vơi may tinh hoăc mang thông tin liên lac , cac sư cô trong chu trinh cua PLC va trong hê thông điêu khiên .Hơn thê , nhưng tôn thât gây ra do may moc ngưng hoat đông co thê lam thiêt hai vê tai chinh tăng cao hơn ca chi phi vê thiêt bi bi pha hong do set đanh.Cac đăc tinh cua phong điên set Hinh J3 trinh bay cac gia tri đươc cung câp bơi uy ban bao vê chông set ( Uy ban ky thuât 81) cua I.E.C. Co thê thây , 50 % trương hơp set co dong lơn hơn 33 kA va 5 % lơn hơn 85 kA. Năng lương set vi vây rât cao .

Điêu quan trong la cần xac đinh kha năng bao vê thich hơp ưng vơi đia điêm cu thê . Hơn nưa , dong set la dong xung tần sô cao ( (HF)) co thê đat đên gia tri megahertz.

Anh hương cua hiên tương set Dong set la dong điên tần sô cao . Vi vây no se gây nên hiên tương cam ưng va xung điên ap tương ưng trên dây dân giông như đôi vơi dong điên tần sô thâp :b Anh hương vê nhiêt : gây nong chay tai điêm bi anh hương cua set va hiêu ưng Joule do dong chay trong mach , gây hoa hoan b Anh hương vê lưc điên đông : khi dong set chay quân trên cac dây dân song song ,chung gây nên lưc hut hoăc lưc đây giưa cac dây , lam đưt dây hoăc biên dang vê cơ (dây phăng hoăc dây bi giư chăt )b Anh hương do khi bi nung nong : set co thê lam cho không khi dan nơ va tao nên qua ap lưc trên khoang cach hang ta met hoăc tương đương .Môt luông khi co thê lam vơ cưa sô , pha tung ra thanh nhiêu manh va co thê hât tung suc vât hoăc ngươi ra xa nhiêu met . Song gây sôc nay đông thơi cung chuyên thanh song âm : sâm .b Xung điên ap đươc tao ra sau khi đương dây trên không hoăc dây điên thoai bi anh hương b Xung qua ap đươc cam ưng bơi hiêu ưng bưc xa điên tư do môt kênh set hoat đông như môt ăng -ten keo dai vai kilomet va đươc căt ngang bơi môt dong xung đang kê b Đô tăng thê cua đât do dong set chay vao trong đât .Điêu nay giai thich anh hương cua set đanh gian tiêp do điên ap bươc va sư hư hong cua thiêt bi

Xung qua ap do vân hanh

Thay đôi đôt ngôt điêu kiên vân hanh cua mang điên lam cho hiên tương qua đô xay ra . Trương hơp nay thương tao ra song xung qua ap tần sô cao hoăc dao đông tăt dần (xem hinh J1).Cac song nay co đô dôc tăng châm : tần sô cua chung thay đôi tư vai chuc tơi vai trăm kilohertz.

Qua ap do vân hanh co thê phat sinh bơi : b Cac thiêt bi bao vê căt mach ( cầu chi , may căt ), va đong hoăc căt cua thiêt bi điêu khiên ( rơ le , contactor ,v.v )b Nhưng mach co tinh cam do đông cơ khơi đông va dưng , hoăc do căt may biên ap như ơ tram Trung / Hab Nhưng mach co tinh dung do nôi nhanh tu vao mang điên b Tât ca thiêt bi co cuôn dây , tu điên hoăc may biên ap ơ đầu vao câp nguôn : rơ le , contactor , may TV , may in , may tinh , lo điên , mach loc , v.v.

Qua ap qua đô tần sô công nghiêp (xem hinh J4)

Qua ap dang nay co tần sô cung tần sô mang (50, 60 hoăc 400 Hz); va co thê gây ra bơi :b Hong cach điên pha/ vo hoăc pha / đât trong mang cach ly hoăc nôi đât qua tông trơ , hoăc do dây trung tinh bi đưt . Khi xay ra hiên tương nay ,thiêt bi môt pha se chiu điên ap

Hinh J3 : Gia tri dong set cho bơi uy ban bao vê chông set IEC

Xac suât Dong đinh Gradient Thơi gian Sô lần tôn tai phong điên P% I (kA) S (kA/μs) T (s) n95 7 9.1 0.001 150 33 24 0.01 25 85 65 1.1 6



J4

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

400V thay vi 230 V.b Dây cap bi đưt . Vi du , cap trung thê đưt rơi năm trên đương dây ha thê .b Hô quang do khe hơ phong điên bao vê mang cao hoăc trung ap lam tăng cao thê cua đât trong suôt qua trinh phong điên nay . Nhưng thiêt bi bao vê nay keo theo chu ky đong căt tư đông va co thê se phat sinh thanh sư cô nêu hoat đông cua no tôn tai lâu dai .Xung qua ap do phong điên Trong môi trương khô rao , cac điên tich tich luy va tao ra trương tinh điên rât manh . Vi du ,môt ngươi đi ngang qua tâm tham co lơp cach điên se nap điên tich va co điên ap tinh điên vơi đât tơi hang kilo volt .Nêu ngươi nay đên gần câu truc dân điên , ngươi nay se bi dong xa điên tich nhiêu ampe trong khoang thơi gian rât ngăn , chưng vai nano giây .Nêu câu truc nay chưa cac thiêt bi điên tư nhay cam , vi du may tinh , cac thanh phần cua no hoăc mach chinh co thê bi hư hong .

1.3 Cac đăc tinh chinh cua xung qua ap Hinh J5 dươi đây tông kêt cac đăc tinh chinh cua xung qua ap .

1.4 Cac dang lan truyên khac nhau

Dang đông pha Xung điên ap dang đông pha xay ra giưa phần mang điên va đât :pha/đât hoăc trung tinh / đât ( xem hinh J6).Xung nay đăc biêt nguy hiêm đôi vơi nhưng thiêt bi co khung đươc nôi đât dân đên nguy cơ choc thung cach điên .Ba điêm cần phai nhơ :

b Set đanh trưc tiêp hay gian tiêp đêu co thê gây pha hong mang điên ơ cach xa chô set đanh nhiêu km

b Xung qua ap tần sô công nghiêp hoăc do vân hanh cung gây hư hong cần quan tâm

b Mang điên ngầm dươi đât không cần biên phap bao vê chông set đanh trưc tiêp

Loai xung qua ap Hê sô xung Thơi gian tôn tai Đô dôc sươn lên hoăc tần sô

Tần sô công nghiêp <= 1.7 Lâu dai Tần sô côngnghiêp (hong cach điên) 30 to 1,000 ms (50-60-400 Hz)Do vân hanh 2 tơi 4 Ngăn Trung binh 1 to 100 ms 1 to 200 kHz

do khi quyên > 4 Rât ngăn Rât cao 1 tơi 100 μs 1 to 1,000 kV/μs

Hinh J5 : Cac đăc tinh chinh cua xung qua điên ap

Hinh J4 : Qua điên ap qua đô tần sô công nghiêp

Điện áp định mức Quá điện áp quá độ 230/400 V

Điện áp định mức 230/400 V

t


J5

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

1 Tông quan

Dang so lêch Xung diên ap dang so lêch chay giưa cac dây dân điên : pha-pha hoăc pha - trung tinh ( xem hinh J7 ). Chung đăc biêt nguy hiêm đôi vơi thiêt bi điên tư ,may tinh co đô nhay cao , v.v .

Hinh J6 : Dang đông pha

Hinh J7 : Dang so lêch

Ph Imd

N

Imd

Điện áp xungở chế độ so lệch Thiết bị



J6

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

2 Thiêt bi bao vê chông qua ap

Hai loai thiêt bi bao vê chinh đươc sư dung đê khư hoăc han chê xung qua ap :chung đươc xem la thiêt bi bao vê sơ câp va bao vê thư câp .

2.1 Cac thiêt bi bao vê sơ câp (bao vê chông set cho mang điên)

Muc tiêu cua thiêt bi bao vê sơ câp la bao vê chông set đanh trưc tiêp cho mang điên . Chung đon băt va dân dong set xuông đât . Nguyên tăc bao vê dưa trên viêc xac đinh vung bao vê tư câu truc ơ vi tri cao hơn cac phân con lai cân bao vê .

Cac ưng dung la giông nhau cho cac vi tri đinh như côt , toa nha hoăc cac câu truc kim loai rât cao .

Co ba loai bao vê sơ câp :b Kim thu set , đây la biên phap bao vê chông set lâu đơi nhât va đươc biêt đên nhiêu nhât b Dây thu set trên không nôi đât b Lông thu set hoăc lông Faraday

Kim thu set Kim thu set la môt thanh vot nhon đươc đăt trên đinh cua công trinh . No đươc nôi đât bơi môt hoăc nhiêu dây dân ( thương la dây đông ) (xem hinh J8 ).

Thiêt kê va lăp đăt môt kim thu set la công viêc cua cac chuyên gia .

Cân phai chu y tơi đương dân set cua dây đông ,kep kiêm tra , hê thông nôi đât dang chân

Hinh J8 : Vi du bao vê dung môt kim thu set

Dây dẫn sétbằng thanh đồng

Kẹp nối để kiểm tra

Hệ thống nối đất dạng chân chim


J7

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

chim đê đam bao dong set tân sô cao chay vao trong đât , va đam bao khoang cach đôi vơi cac hê thông ông khac ( gas , nươc v.v ) .

Ngoai ra ,dong set chay xuông đât se cam ưng nên xung điên ap , do bưc xa điên tư , lên mach điên va toa nha đươc bao vê . Điên ap nay co thê lên đên vai chuc kilo volt . Vi vây cân phai phân nho môt cach đôi xưng dây dân set thanh hai , bôn hoăc nhiêu hơn nhăm cưc tiêu hoa anh hương cua cam ưng điên tư .

Dây chông set Dây nay đươc keo dai suôt câu truc cân đươc bao vê ( xem hinh J9). Chung đươc sư dung đôi vơi cac câu truc đăc biêt : bê phong rocket , cac ưng dung trong quân đôi va đương dây mang truyên tai điên ap cao (xem hinh J10).

Lông thu set ( lông Faraday )Nguyên tăc nay đươc sư dung đôi vơi cac toa nha nhay cam co may tinh hoăc cac thiêt bi vi mach . Lông thu set bao gôm cac đai thu set nôi song song xuông đât bên ngoai toa nha . Cac thanh nôi ngang đươc thêm vao nêu toa nha cao ; vi du cư môi hai tâng

Hinh J9 : Vi du bao vê chông set băng dây thu set

Hinh J10 : Bao vê chông set băng dây thu set

i/2i/2

i

Dây bảo vệchống sét




J8

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

(xem hinh J11). Dây dân set đươc nôi xuông đât bơi hê thông điên trơ nôi đât dang chân êch . Kêt qua la chuôi cac liên kêt tao thanh lươi 15 x 15 m hoăc 10 x 10 m . Điêu nay tao nên lươi đăng thê tôt hơn cho toa nha va chia nho dong set , vi vây giam đang kê trương điên tư va hiên tương cam ưng .

Bao vê chông set sơ câp như dung dây chông set hoăc lông thu set thương đươc ap dung đê bao vê chông set đanh trưc tiêp . Nhưng bao vê nay không ngăn đươc sư pha hong do anh hương thư câp xay ra đôi vơi thiêt bi . Vi du , hiên tương tăng thê cua đât va cam ưng điên tư gây ra bơi dong chay vao trong đât . Đê giam anh hương thư câp , chông set van ha thê phai đươc lăp đăt cho mang điên thoai va mang điên nguôn .

Fig. J11 : Môt vi du cua bao vê dung nguyên ly lông Faraday

2.2 Thiêt bi bao vê thư câp ( bao vê nôi bô mang chông hiên tương set )Nhưng thiêt bi nay bao vê chông anh hương cua xung điên ap khi quyên , vân hanh va xung điên ap tân sô công nghiêp.Chung đươc phân loai theo cach ma chung đươc nôi vao mang điên : nôi tiêp hay song song .

Thiêt bi bao vê măc nôi tiêp Thiêt bi nay đươc măc nôi tiêp vao đương dây nguôn cua hê thông đươc bao vê (xem hinh J12).

Thiêt bi bao vê thư câp đươc phân thanh hai loai : thiêt bi bao vê nôi tiêp va song song .Thiêt bi bao vê nôi tiêp la riêng biêt đôi vơi tưng hê thông va ưng dung cu thê .Thiêt bi bao vê song song đươc dung cho : mang đông lưc câp nguôn , mang điên thoai , hê thông đong căt ( thanh cai ).

Hinh J12 : Nguyên tăc bao vê nôi tiêp

Cac may biên ap (***in dâm)

Chung lam giam xung qua ap nhơ anh hương cua cuôn cam va lam khư mât vai dang song hai nhơ tô đâu dây . Bao vê nay không hiêu qua lăm .Thiêt bi loc (***in dâm) Dưa trên cac thanh phân như điên trơ , cuôn cam va tu điên , mach loc thich hơp vơi dang xung qua ap gây nên bơi nhiêu tân sô công nghiêp do vân hanh va co dai tân sô xac đinh


J9

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

môt cach ro rang . Bao vê nay không thich hơp đôi vơi qua ap khi quyên .

Thiêt bi hâp thu song (***in dâm)

Chung cân phai đươc lam băng cuôn cam loi không khi nhăm han chê xung qua ap va chông set van đê hâp thu dong .Cac thiêt bi nay đăc biêt thich hơp đê bao vê thiêt bi điên tư va may tinh nhay cam . Chung chi hoat đông bao vê chông xung qua ap .Tuy nhiên chung rât công kênh va đăt tiên .

Thiêt bi điêu hoa mang va bô câp nguôn liên tuc dang tinh (static uninterrupted power supplies (UPS) (***in dâm) )Nhưng thiêt bi nay cân đươc sư dung đê bao vê nhưng phân tư co đô nhay cao như may tinh ,la thiêt bi cân nguôn cung câp điên chât lương cao. Chung co thê đươc sư dung đê điêu chinh điên ap va tân sô , ngăn chăn cac anh hương ngoai va đam bao liên tuc câp điên ngay ca khi nguôn chinh bi sư cô ( đôi vơi UPS) . Măc khac , chung không đươc bao vê chông xung qua ap lơn do set cam ưng vi vây vân cân sư dung bô chông set van .

Thiêt bi bao vê song song

Nguyên tăc (***in) Bao vê song song thi thich hơp vơi vai loai mang công suât (xem hinh J13).Loai thiêt bi bao vê chông qua ap nay đươc sư dung phô biên nhât .Cac đăc tinh chinh (***in): b Điên ap đinh mưc cua thiêt bi bao vê phai tương ưng vơi điên ap mang điên tai cac vi tri lăp đăt b Khi không co xung qua ap , không nên co dong ro đi qua thiêt bi bao vê ơ chê đô chơ (standby)b Khi xuât hiên xung điên ap trên mưc ngương cho phep cua mang đươc bao vê , thiêt bi


Mạng điện được bảo vệ

Nguồn điện

UpBảo vệ mắc song song

Hinh J13 : Nguyên tăc bao vê song song

Hinh J14 : Đương cong U/I tiêu biêu cua thiêt bi bao vê ly tương

0 I (A)

U (V)

Up

bao vê trơ nên dân điên ngay lâp tưc va no dân xung ap thanh dong đi xuông đât nhăm giơi han điên ap tơi mưc bao vê mong muôn Up (xem hinh J14).Khi xung điên ap biên mât , thiêt bi bao vê ngưng dân va trơ vê trang thai chơ chư không giư cho dong chay qua .Đây la đương cong U/I cua đăc tinh ly tương .b Thơi gian đap ưng cua thiêt bi bao vê (tr) phai đu ngăn tơi mưc co thê đê bao vê mang nhanh nhât co thê .b Thiêt bi bao vê phai co kha năng dân năng lương gây ra bơi xung ap tai nơi đươc bao vê



J10

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

b Thiêt bi bao vê dang chông set van phai co thê chiu đươc dong đinh mưc In.Thiêt bi đươc sư dung (***in)b Bô han chê qua ap Thiêt bi nay đươc dung trong tram Trung / Ha phia đâu ra cua may biên ap ,trong sơ đô nôi đât an toan IT . Chung co thê dân xung qua ap xuông đât , đăc biêt la xung ơ tân sô công nghiêp ( xem hinh J15)

Hinh J15 : Bô han chê qua ap

b Chông set van ha thê Thiêt bi nay đươc chê tao rât khac nhau vê công nghê phu thuôc vao nơi sư dung . Chông set van ha thê đươc chê tao dươi dang mô-đun va đươc lăp đăt trong tu điên ha thê . Cung co loai căm vao dung bao vê cac ô căm trong mang nguôn . Thiêt bi nay đam bao bao vê thư câp cho cac phân tư ơ gân nhưng co tai thâp .Vai loai khac đươc dung cho tai măc du chung không thê bao vê chông cac xung qua ap lơn .b Chông set van dong be hoăc thiêt bi bao vê qua ap Nhưng thiêt bi nay bao vê điên thoai hoăc mang đong căt chông xung qua ap tư bên ngoai ( set ) , cung như bên trong ( thiêt bi bi ô nhiêm , đong căt may căt ,v.v )Chông set van ap dong thâp cung đươc lăp đăt trong hôp phân phôi hoăc tai tai .



J11

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

3 Bao vê chông xung qua ap trong mang ha thê

3.1 Mô ta thiêt bi bao vê chông xung

Môt thiêt bi bao vê chông xung (SDP) la thiêt bi han chê xung ap do qua đô va dân song dong điên xuông đât nhăm han chê biên đô xung qua ap tơi mưc an toan đôi vơi mang điên va thiêt bi .Thiêt bi nay bao gôm môt hoăc nhiêu phân tư phi tuyên.

Thiêt bi bao vê chông xung loai đươc xung qua ap sau :b Ơ dang đông pha : Pha tơi đât hoăc trung tinh tơi đât b Ơ dang so lêch : Pha vơi pha hoăc pha vơi trung tinh

Khi xung điên ap vươt qua ngương Uc , thiêt bi bao vê xung ( surge protective device (SDP))dân năng lương nay xuông đât ơ dang đông pha .Ơ dang so lêch ,năng lương đươc hương trưc tiêp lên pha dân điên khac .

Thiêt bi bao vê chông xung co môt bao vê nhiêt bên trong đê bao vê chông chay vao cuôi tuôi tho cua thiêt bi . Sau nhiêu lân chiu đưng cac xung điên ap , dân dân thiêt bi bao vê xung bi thoai hoa va trơ nên dân điên. Môt bô chi thi bao cho ngươi sư dung biêt khi gân đên giai đoan hêt tuôi tho cua thiêt bi .

Vai loai thiêt bi bao vê xung co bô chi thi tư xa .

Thêm vao đo , bao vê chông ngăn mach đươc đam bao bơi môt CB ngoai .

3.2 Nhưng tiêu chuân cua Thiêt bi bao vê xung Tiêu chuân quôc tê IEC 61643-1 , 02/2005

Thiêt bi bao vê xung nôi vao mang phân phôi điên ap thap .

Ba loai kiêm tra đươc xac đinh :

b Kiêm tra loai I : Cho thiêt bi dân dong phong điên đinh mưc (In),xung điên ap co dang song 1.2/50 μs va xung dong Iimp.Kiêm tra loai I đươc dư kiên đê mô phong riêng vê viêc dân dong xung set. Cac SPD đươc kiêm tra theo loai I thương đươc khuyên dung ơ cac vi tri lô ngoai không khi , vi du , đương dây nôi vao môt toa nha đươc bao vê bơi hê thông chông set .b Kiêm tra loai II : Cho thiêt bi dân dong phong điên đinh mưc (In),xung điên ap co dang song 1.2/50 μs b Kiêm tra loai III : Cho thiêt bi dân dang song kêt hơp (1.2/50 va 8/20 μs). SPDs đươc kiêm tra theo loai II hoăc III chu yêu đươc dung đôi vơi xung tôn tai trong thơi gian ngăn . Cac SPD nay thương đươc khuyên dung ơ cac vi tri it lô ngoai không khi hơn .Ca 3 loai trên không so sanh đươc vi môi loai xuât phat tư môt quôc gia va co nhưng đăc trưng riêng . Ngoai ra , môi nha thiêt kê co thê theo môt trong 3 cach kiêm tra trên .Tiêu chuân Châu Âu EN 61643-11 2002 (***in)Vai yêu câu như theo tiêu chuân IEC 61643-1. Măt khac SPD đươc phân thanh 3 loai :Loai 1: SPD đươc kiêm tra theo loai ILoai 2: SPD đươc kiêm tra theo loai IILoai 3: SPD đươc kiêm tra theo loai III

3.3 Thông sô cua thiêt bi bao vê xung theo tiêu chuân IEC 61643-1

b Thiêt bi bao vê xung (SPD): Môt thiêt bi đươc sư dung nhăm giơi han qua ap do qua đô va chia dong xung . No chưa it nhât môt phân tư phi tuyên .

b Cac loai kiêm tra : Chông set van co phân loai kiêm tra .

b In: Dong xa đinh mưc ; Tri đinh cua dong qua SPD co dang song 8/20 . Song dong nay thương đươc sư dung đê phân loai SPD trong kiêm tra loai II va cung la điêu kiên tiên quyêt đôi vơi SPD ưng vơi kiêm tra loai I va II .

b Imax: Dong xa tôi đa đôi vơi kiêm tra loai II ; Tri đinh cua dong qua SPD co dang song 8/20 va co biên đô phu thuôc vao sư phôi hơp kiêm tra tac đông loai II . Imax lơn hơn In.

b Ic: Dong lam viêc liên tuc ; dong chay qua môt SPD khi no đươc câp nguôn băng điên ap lam viêc thương xuyên (Uc)ưng vơi môi loai nhiêu . Ic tương đương tông cac dong chay trong phân tư bao vê cua SPD va trong cac mach măc song song bên trong .

b Iimp: Dong xung , đươc đinh nghia bơi tri đinh cua dong Ipeak va lương điên tich nap đươc Q . Đươc kiêm tra theo trinh tư cua kiêm tra chưc năng vân hanh . Thông sô nay đươc dung đê phân loai SPD đôi vơi kiêm tra loai I .

b Un: Điên ap mang điên đinh mưc .

b Uc: Điên ap lam viêc liên tuc ; tri hiêu dung tôi đa hoăc điên ap môt chiêu liên tuc đăt lên SPD , băng điên ap đinh mưc .

b Up: Mưc điên ap bao vê ; thông sô nay đăc tinh hoa hanh vi cua SPD khi đang giơi han điên ap đăt ơ đâu cua no , no đươc chon tư môt danh sach cac gia tri cho săn . Gia tri nay lơn hơn gia tri cao nhât cua giơi han điên ap do đươc .



J12

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Gia tri thương dung đôi vơi mang 230/400 V la :1 kV - 1.2 kV - 1.5 kV - 1.8 kV - 2 kV - 2.5 kV.b Ures: Điên ap dư , tri đinh cua điên ap xuât hiên giưa cac cưc cua SPD do dong xa điên ap đi qua . SPD đươc đăc tuyên hoa bơi Uc, Up, In va Imax ( xem hinh J16)b Đê kiêm tra chông set van , dang song ap va dong chuân đươc xac đinh theo tưng quôc gia :v Song điên ap Vi du 1.2/50 μs ( xem hinh J17)v Song dong điên Vi du 8/20 μs ( xem hinh J18)v Nhưng đăc tinh song khac co thê sư dung : 4/10 μs, 10/1000 μs, 30/60 μs, 10/350 μs...Viêc so sanh cac thiêt bi bao vê xung khac nhau phai đươc tiên hanh dưa trên sư dung cac đăc tinh song giông nhau nhăm co đươc cac kêt qua co liên quan .

3.4 Cac tiêu chuân bao vê chông set

Cac tiêu chuân IEC 62305 (phân 1 tơi 5) tai câu truc va câp nhât tiêu chuân IEC 61024 , IEC 61312 va IEC 61663 .Yêu câu vê bao vê ,lơi ich vê kinh tê cua viêc lăp đăt biên phap bao vê va chon biên phap bao vê phu hơp nên đươc xac đinh dươi dang quan ly nguy cơ(rui ro) . Quan ly nay la

20

8

Maxi100 %

I

50 %

t

Fig. J18 : song 8/20 μs

Fig. J16 : Đăc tuyên V/A

Maxi100 %

50 %

1,250

t

V

Fig. J17 : song 1.2/50 μs

chu đê cua tiêu chuân IEC 62305-2.Tiêu chuân thiêt kê , lăp đăt va bao tri cac biên phap bao vê chông set đươc xem xet theo 3 nhom riêng biêt :b Nhom thư nhât liên quan tơi cac biên phap bao vê nhăm lam giam cac hư hong vê vât ly va nguy hiêm tơi tuôi tho cua môt câu truc đươc cho trong tiêu chuân IEC 62305-3.b Nhom thư hai liên quan tơi cac biên phap bao vê nhăm lam giam hong hoc mang điên


J13

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

va điên tư trong môt câu truc đươc cho theo tiêu chuân IEC 62305-4.b Nhom thư ba liên quan tơi cac biên phap bao vê nhăm lam giam nhưng hư hong vê vât ly cua cac dich vu đươc nôi vao câu truc ( đương dây thông tin liên lac va đương dây điên chinh ) theo tiêu chuân IEC 62305-5.

3.5 Tiêu chuân lăp đăt chông set van

b Quôc tê : IEC 61643-12 chon va nguyên tăc ap dung

b Quôc tê : IEC 60364 Electrical lăp đăt cho cac công trinhv IEC 60364-4-443: bao vê an toan Khi môt mang điên đươc câp nguôn bơi , hoăc co chưa , môt đương dây trên không , thiêt bi bao vê chông qua điên ap khi quyên phai đươc xem xet nêu tân suât xay ra set cua đia điêm đươc xem xet ưng vơi điêu kiên anh hương ngoai AQ 1( nhiêu hơn 25 ngay dông set môi năm ) .v IEC 60364-4-443-4: chon thiêt bi lăp đăt .Phân nay trơ giup chon mưc bao vê Up cua chông set van co chưc năng bao vê tai .Điên ap dư đinh mưc cua thiêt bi bao vê không đươc cao hơn mưc điên ap chiu đưng xung loai II ( xem hinh J19):v IEC 60364-5-534: chon va lăp đăt thiêt bi điênPhân nay mô ta cac điêu kiên lăp đăt chông set van :- Phu thuôc hê thông nôi đât : Điên ap vân hanh liên tuc tôi đa Uc cua SPDse phai băng hoăc lơn hơn như ơ hinh J20.- Tai vi tri nguôn cua mang : nêu chông set van đươc lăp đăt tai nguôn cua mang điên đươc câp điên tư mang phân phôi, dong xa đinh mưc cua no co thê thâp hơn 5 kA.Nêu chông set van đươc lăp phia dươi nguôn tư môt thiêt bi bao vê chông dong ro , phai sư dung RCD loai s , co mưc miên nhiêm vơi xung dong nho hơn 3 kA (8/20 -) .Bao vê chông qua dong tân sô 50 Hz va hâu qua cua sư cô SPD : bao vê chông ngăn mach SPD băng thiêt bi bao vê qua dong F2 , thiêt bi nay đươc chon theo tri đinh mưc lơn nhât đôi vơi bao vê qua dong đươc cho kem theo hương dân sư dung cua nha san xuât SPD .- Do co sư hiên diên cua dây dân set : phai lăp đăt môt chông set van , cac thông sô ky thuât phu đôi vơi chông set van phai đươc ap dung (xem IEC 62305 phân 4).

(1) Theo tiêu chuân IEC 60038(2) Ơ Canada va USA khi điên ap vơi đât cao hơn 300 V, mưc cach điên xung điên ap tương ưng vơi điên ap cao hơn kê tiêp tuy theo tưng ưng dung . Loai I chu yêu dung cho thiêt bi ky thuât đăc biêt .Loai II chu yêu dung cho san xuât nhom cac thiêt bi nôi vao mang Loai III chu yêu dung cho san xuât nhom nguyên vât liêu cua mang va vai loai nhom san phâm đăc biêt .Loai IV đươc cung câp chu yêu cho nha quan ly va ky sư hê thông ( xem muc 443.2.2).

Điên ap đinh mưc cua mang Điên ap cach điên xung yêu câu đôi vơi điên (1) V kVHê thông 3 Hê thông 1 Thiêt bi tai đâu Thiêt bi cua mang Thiêt bi gia Thiêt bi pha (2) pha co điêm nguôn cua phân phôi va dung đươc bao vê giưa mang điên mach cuôi đăc biêt (mưc cach điên (mưc cach điên (mưc cach điên ( mưc cach điên xung dang IV ) xung dang III ) xung dang II ) xung dang I ) 120-240 4 2.5 1.5 0.8 230/400(2) - 6 4 2.5 1.5 277/480(2)

400/690 - 8 6 4 2.5 1,000 - Cac gia tri tuy thuôc vao cac ky sư cua hê thông ****

Hinh J19 : Chon thiêt bi lăp đăt theo tiêu chuân IEC 60364



J14

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


SPD đươc nôi giưa Câu hinh hê thông cua mang phân phôi

TT TN-C TN-S IT co dây trung tinh đi kem

IT không dây trung tinh đi

kem

Dây pha va dây trung tinh

1.1 Uo NA 1.1 Uo 1.1 Uo NA

Môi dây pha va dây PE

1.1 Uo NA 1.1 Uo 3Uo(1) Điên ap pha-pha (1)

Dây trung tinh va dây PE

Uo(1) NA Uo(1) Uo(1) NA

Môi dây pha va dây PEN

NA 1.1 Uo NA NA NA

NA: Không ap dung đươc GHI CHU 1: Uo la điên ap pha trung tinh cua mang ha thê .GHI CHU 2: Bang nay căn cư theo IEC 61643-1 muc bô sung 1.

Hinh J20 : Gia tri Uc yêu câu tôi thiêu cua SPD phu thuôc câu truc cua hê thông


(1) Cac gia tri nay ưng vơi nhưng điêu kiên sư cô xâu nhât ,do vây không cân thiêt thêm vao sai sô 10 % .


J15

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

4 Chon thiêt bi bao vê

Khi lăp đăt môt van chông xung , nhiêu yêu tô cân phai xem xet như :b Phôi hơp xêp tâng b Đinh vi tương ưng vi tri cua thiêt bi chông dong ro b Viêc chon CB căt mach Hê thông nôi đât cung cân phai đươc quan tâm .

4.1 Thiêt bi bao vê theo sơ đô nôi đât an toan

b Qua điên ap dang đông pha : bao vê cơ ban bao gôm viêc lăp đăt môt van chông xung dang đông pha lăp giưa dây pha va PE hoăc giưa dây pha va PEN, tuy loai hê thông nôi đât đươc sư dung .

b Qua điên ap dang so lêch : trong hê thông nôi đât TT va TN-S , trung tinh đươc nôi đât dân đên sư không đôi xưng do cac tông trơ nôi đât , điêu nay gây nên qua ap dang so lêch, trong khi qua ap cam ưng do set đanh la dang đông pha . Vi du ,hay xem xet môt hê thông nôi đât theo sơ đô TT , môt van chông xung hai cưc đươc lăp theo dang đông pha đê bao vê mang điên (xem hinh J21).Điên trơ nôi đât trung tinh R1 đươc dung cho côt điên co điên trơ thâp hơn điên trơ nôi đât R2 cua mang điên . Dong set se chay qua mach ABCD , va đi xuông đât qua đương dân thuân tiên nhât . No se đi qua điên trơ phi tuyên V1 va V2 măc nôi tiêp, gây ra điên ap

Hinh J21 : Bao vê qua ap chi đôi vơi dang đông pha

Trạm treo cộtTrung/Hạ

Nguồn điện hạ thế

Van chống xung quá ápI

I

I I

Nguồn trung thế

i rất bé

có trị số lớncó trị số thấp

sai lêch băng hai lân điên ap dư cua van chông xung (Up1 + Up2) xuât hiên ơ vi tri A va C tai đâu vao cua mang điên trong trương hơp xâu nhât .

Đê bao vê hiêu qua tai măc giưa Pha va trung tinh N , điên ap so lêch (giưa A va C) phai đươc lam cho giam bơt .

Vi vây cân sư dung môt hê thông nôi đât khac (xem hinh J22).Dong set chay qua mach ABH co tông trơ thâp hơn mach ABCD, do tông trơ cac thanh phân giưa B va H băng không ( khe phong điên không khi ). Trương hơp nay , điên ap so lêch băng điên ap dư cua môt van chông xung (Up2).

Hinh J22 : Bao vê dang đông pha + so lêch



J16

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Dang Giưa TT TN-S TN-C IT

So lêch pha va trung tinh đươc đươc - -

Đông pha pha va đât đươc đươc đươc đươc

pha va đât đươc đươc - đươc ( nêu co trung tinh phân bô theo mang )

Hinh J23 : Cach kêt nôi theo hê thông nôi đât đươc sư dung , trương hơp bao vê qua ap khi quyên

CẤU Truc bên trong cua cac van chông xung : Van chông sung 2P,3P, 4P ( xem hinh J24):

v Chi cung câp bao vê chông qua ap dang đông pha v Chung thich hơp vơi hê thông nôi đât TN-C va IT .

Hinh J24 : Van chông xung 2P, 3P, 4P

b Van chông xung 1P+N, 3P+N ( xem hinh J25):v Cung câp bao vê chông qua ap dang đông pha va dang so lêch v Thich hơp vơi sơ đô nôi đât TT, TN-S, va IT

Hinh J25 : Van chông xung 1P+N, 3P+N

b Van chông xung môt pha (1P) ( xem hinh J26):v Đươc sư dung tuy theo yêu câu cua cac lăp đăt khac ( theo hương dân cua nha san xuât ) băng cach cung câp chi môt san phâm . Tuy nhiên ,viêc đinh cơ đăc biêt se đươc yêu câu khi bao vê N - PE ( vi du 1+N va 3P+N)v Lăp đăt phai đươc thông qua băng cach thưc hiên kiêm tra theo tiêu chuân EN 61643-11.

Hinh J26 : Vi du vê cach kêt nôi

PE

Thanh nôi đât

Đâu nôi đât chinh


J17

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

4.3 Phôi hơp cac van chông xung

Nghiên cưu bao vê chông qua ap cua mang điên cho thây răng đia điêm bao vê thương co mưc đô lô thiên cao va thiêt bi đươc bao vê la loai nhay cam . Van chông xung phai co kha năng xa dong lơn va co mưc bao vê thâp . Hai rang buôc đôi nay không thê luôn đươc xư ly bơi môt van chông xung . Vi vây cân co cai thư hai ( xem hinh J27).

Thiêt bi thư nhât , P1 ( bao vê đâu vao) se đươc đăt ơ cuôi đâu vao cua mang .Muc đich la đê xa dong co năng lương tôi đa xuông đât ưng vơi mưc bao vê tơi 2000 V , đây la mưc chiu đưng cua cac thiêt bi điên tư (contactors, đông cơ , v.v .).Thiêt bi thư hai ( bao vê nhuyên hơn) se đươc đăt ơ tu phân phôi , cang gân thiêt bi nhay cam cang tôt . No se co kha năng xa điên thâp va mưc bao vê thâp nhăm giơi han qua ap đang kê va nhơ vây bao vê đươc thiêt bi nhay cam ( tơi 1500 V).

Thiêt bi bao vê thư câp P2 đươc lăp song song vơi thiêt bi bao vê đâu vao P1.Nêu khoang cach L qua ngăn , khi co qua ap đâu vao , P2 vơi mưc bao vê U2 = 1500 V se tac đông trươc P1 ,mưc bao vê U1 = 2000 V. P2 se không thê chiu đưng đươc dong cao qua mưc cho phep . Vi vây , cac thiêt bi bao vê phai đươc phôi hơp đê đam bao P1 tac

Phôi hơp xêp tâng bao vê yêu câu môt khoang cach tôi thiêu la 10 m giưa hai thiêt bi bao vê . Điêu nay luôn co y nghĩa , bât kê pham vi ưng dung : dân dung ,công nghiêp hay cac công trinh phu trơ .

Hinh J27 : Phôi hơp xêp tâng cac van chông xung

đông trươc P2 . Đê lam đươc điêu nay , chung ta se phai lam thi nghiêm vơi chiêu dai L cua cap , nghĩa la gia tri tư cam giưa hai thiêt bi bao vê . Tư cam nay se khoa dong chay tơi P2 va tao nên đô trê nhât đinh , điêu nay se buôc P1 tac đông trươc P2 . môt met cap co tư cam xâp xi 1μH.

Qui luât ∆U=Ldidt

gây nên điên ap rơi khoang 100 V/m/kA, dang song 8/20 μs .

Vơi L = 10 m, gây nên UL1 = UL2 ≈ 1000 V.Đê đam bao P2 tac đông vơi mưc bao vê 1500 V yêu câu U1 = UL1 + UL2 + U2 = 1000 + 1000 + 1500 V = 3500 V.Do đo , P1 tac đông trươc 2000 V va bao vê đươc P2.

Ghi chu : nêu khoang cach giưa van chông xung ơ đâu vao cua mang va thiêt bi vươt qua 30 m,viêc phôi hơp xêp tâng đươc khuyên cao, vi điên ap dư cua van nay co thê tăng cao gâp đôi so vơi điên ap dư trên cac cưc cua van chông xung ơ đâu vao mang điên , như ơ vi du trên , van chông xung thư câp phai đăt gân vơi tai đươc bao vê .

Cac qui đinh lăp đăt ( xem trang Q12).

I

I

I

Hinh J28 : Phôi hơp bao vê cac van chông xung




J18

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

4.4 Hương dân chon

Phong đinh gia tri cua thiêt bi đươc bao vê

Đê phong đinh gia tri cua thiêt bi , cân xem xet :b Gia cua thiêt bi xet vê măt tai chinh b Anh hương vê kinh tê nêu thiêt bi ngưng lam viêc

b Thiêt bi gia dung :v audio-video, computers

v Cac đô dung gia đinh

v hê thông chông trôm

b Thiêt bi nhay cam : v hê thông chông trôm

v hê thông chông chay

v hê thông điêu khiên công vao

v video giam sat .

b Thiêt bi cua toa nha :

v điêu hoa không khi hoăc sươi tư đông

v thang may .

b Thiêt bi chuyên dung :v may moc co thê lâp trinh

v computer server

v hê thông điêu khiên anh sang hoăc âm thanh .

b Thiêt bi công suât lơn:

v thiêt bi nganh dươc

v thiêt bi san xuât

v heavy computer processing.

Xac đinh câu truc vê điên cua toa nha

Bao vê chông set co thê đươc tinh toan cho toan bô toa nha hoăc cho tưng phân va điêu nay đôc lâp vơi phân điên

Phu thuôc vao kich thươc cua toa nha va pham vi cua hê thông điên , phai sư dung môt hoăc nhiêu van chông xung ơ cac tu điên khac nhau trong mang điên .b Nha đưng đôc lâp .b Căn hô , nha nho ban đôc lâp .b Phân chung cua toa nha .b Toa nha chuyên dung .b Toa nha dich vu thương mai hoăc công trinh công nghiêp :v môt tu điên , tu điên chinh v tu phân phôi v thiêt bi nhay cam ơ cach xa hơn 30 m so vơi tu điên .

Tim hiêu vê nhưng nguy hiêm do anh hương cua set đôi vơi công trinh

Set bi hut bơi cac vi tri cao dân điên . Cac vi tri nay co thê la :b Thiên nhiên : cây cao , ngon nui , vung âm ươt , đât chưa nhiêu săt b Nhân tao : ông khoi , an - ten , côt điên cao thê , dây chông set .Anh hương gian tiêp co thê xay ra trong vong ban kinh 50 met quanh chô bi set đanh.

Vi tri cua toa nha

Ơ vung đô thi , ngoai ô, khu vưc co nhom căn hô .

Ơ khu vưc co nguy hiêm đăc biêt ( côt điên cao thê , cây côi , vung co nhiêu nui , đinh nui , vung âm ươt hoăc ao hô ).

Ơ vung nông thôn băng phăng va rông rai .

Ơ khu vưc lô thiên đăc biêt (dây chông set cach toa nha it hơn 50 met ).

1

2

3


J19

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Thiêt bi dân dung

Audio-video, may tinh,dung cu gia đinh, hê thông chông trôm, v.v.

Loai 210 kA

Loai 240 kA

Loai 125 kA+Loai 240 kA


Loai 210 kA

Thiêt bi đươc bao vê

Xac đinh câu truc cua toa nha

Mưc đô nguy hiêm cua anh hương do set đanh

Chon loai van chông xung

Nha đôc lâp ,Nha chuyên dung

Căn hô, nha nho ban đôc lâp

Phân dung chung công công cua toa nha

3

2

1

Loai 240 kA

Loai 265 kA



Ghi chu :Loai 1:Van chông xung co kha năng xa dong xung rât cao đươc sư dung vơi dây chông set co mưc anh hương va .

Loai 2: Van chông xung dung xêp tâng sau môt van chông xung loai 1 hoăc dung môt minh ơ khu vưc va .

Set cung lan truyên qua mang thông tin liên lac . No co thê gây hư hong tât ca thiêt bi nôi vao mang nay .

Bao vê thiêt bi thông tin liên lac Chon van chông xung PRC

Mang điên thoai tương tư < 200 V b

Fig. J32 : Thiêt bi gia dung




J20

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Thiêt bi nhay cam : Thiêt bi cua toa nha :

Hê thông chông trôm , hê thông bao chay , hê thông điêu khiên, hê thông giam sat băng video , v.v.

Hê thông điêu hoa không khi hoă sươi tư đông , thang may , v.v .

Tu điên riêng le, tu điên chinh

Loai 220 kA

Loai 28 kA

Loai 220 kA

Loai 240 kA

Loai 240 kA

Loai 125 kAhoăc35 kA+Loai 240 kA

Bao vê chuyên dung , cach tu điên nhiêu hơn 30 m

Tu phân phôi



Mưc đô nguy hiêm do anh hương cua set đanh


3

2

1

Ghi chu :Loai 1: van chông xung co kha năng xa điên rât cao đươc dung cung dây chông set vơi mưc anh hương va .

Loai 2: van chông xung đươc dung phôi hơp xêp tâng sau van loai 1 hoăc lăp môt minh ơ vung va .

Hinh J33 : Thiêt bi nhay cam , thiêt bi cua toa nha


J21

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved


Xac đinh câu truc toa nha



3

2

1



Hinh J34 : Thiêt bi chuyên dung

Thiêt bi chuyên dung

May moc lâp trinh đươc , server, hê thông điêu khiên âm thanh hoăc anh sang , v.v.

Loai 220 kA

Loai 28 kA

Loai 240 kA

Loai 265 kA

Loai 265 kA

Loai 125 kAor35 kA+Loai 240 kA



Tu phân phôi




J22

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Thiêt bi công suât lơn

Cơ sơ ha tâng cua nganh dươc , san xuât , hoăc qui trinh may tinh công suât lơn , v.v .

Loai 220 KA

Loai 28 kA

Loai 265 kA


Loai 125 kAhoăc35 kA+Loai 240 kA

Loai 125 kAhoăc 35 kA+Loai 240 kA



Tu phân phôi





3

2

1



Set cung co thê lan truyên qua mang thông tin liên lac va mang may tinh .No co thê gây hư hong tât ca thiêt bi nôi vao mang: điên thoai , modems, computers, servers, v.v .

Bao vê thiêt bi may tinh va thông tin liên lac Chon van chông xung PRC PRI

Mang điên thoai tương tư < 200 V b

Mang sô , đương dây tương tư < 48 V b

Mang Digital , đương dây analogue < 6 V VLV câp nguôn cho tai < 48 V b

Hinh J35 : Thiêt bi công suât lơn


J23

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

4.5 Chon thiêt bi căt mach

Thiêt bi căt mach cân thiêt đê đam bao sư an toan cho mang điên

b Môt trong nhưng tham sô cua van chông xung la dong cưc đai (dang song Imax 8/20 µs ) co thê chiu đưng ma không lam no bi giam tuôi tho.Nêu dong điên vươt qua tri sô nay , van chông xung se bi pha huy , no se gây nên ngăn mach lâu dai va cân phai đươc thay thê. Vi vây , phia nguôn cân phai lăp đăt thiêt bi căt mach ngoai đê loai trư dong sư cô .Thiêt bi căt mach nay cung câp bao vê toan bô theo yêu câu như viêc lăp đăt van chông xung , như:v No phai chiu đươc dang song kiêm tra tiêu chuân :- không đươc căt sau 20 xung ơ In- co thê căt khi Imax ma không bi pha huyv căt mach van chông xung nêu van bi ngăn mach.b Van chông xung loai ready-to-cable co tich hơp CB căt mach la:v Combi PRF1v Quick PFv Quick PRD.

Bang tương ưng Van chông xung / CB căt mach

Hinh J36 : Bang phôi hơp giưa SPD va bô căt mach cua no


Loai Tên cua van chông xung

Isc , Imax hoăc Iimp

6 kA 10 kA 15 kA 25 kA 36 kA 50 kA 70 kA 100 kA

Loai 1

PRF1 Master 35 kA(1) Compact NSX160B 160A Compact NSX160F 160A

Compact NSX160N 160A

PRD1 Master 25 kA(1) NG 125 N C 80A NG 125L C 80A

PRD1 25r NG 125 N C 80A NG 125L C 80A

PRF1 D125 đăc tuyên D

Combi PRF1 Integrated

PRF1 12,5 r 12,5 kA(1) NG 125 N C 80A NG 125L C 80A

Loai 2

PF 65/ PRD 65r 65 kA(2) C60N 50A đăc tuyên C C60H 50A đăc tuyên C

NG125L 50A C curve

Fuse NH 50A gL/gG

PF 40 / PRD 40r 40 kA(2) C60N 40A đăc tuyên C C60H 40A đăc tuyên C

NG125L 40A C curve

Fuse 22x58 40A gL/gG

Quick PRD 40r Integrated Xin liên hê vơi chung tôi


NG125L 25A đăc tuyên C

Fuse 22x58 25A gL/gG

Quick PRD 20r Integrated Xin liên hê vơi chung tôi

Quick PF 10 10 kA(2) Integrated


NG125L 20A đăc tuyên C

Quick PRD 8 r Integrated Xin liên hê vơi chung tôi

Isc: dong ngăn mach gia đinh tai điêm lăp đăt cua mang .(1) Iimp.(2) Imax.



J24

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

4.6 Chi thi giai đoan hêt tuôi tho cua van chông xung

Cac thiêt bi chi thi khac nhau đươc cung câp đê canh bao ngươi sư dung biêt răng tai săp sưa không con đươc bao vê chông qua điên ap khi quyên nưa .

Van chông xung Loai 1 ( co khe hơ không khi phong điên )PRF1 1P 260 V, Combi 1P+N va 3P+N va PRF1 MasterNhưng van chông xung nay co đen chi thi bao tinh trang đang lam viêc binh thương . Đen nay cân ap nguôn tôi thiêu la 120 V AC.b Đen chi thi không sang :v nêu ap nguôn câp vao nho hơn 120 V ACv nêu không co điên ap trên mang điên v nêu phân spark-over electronics co khiêm khuyêt

Van chông xung loai 2 (điên trơ phi tuyên,điên trơ phi tuyên + khe không khi phong điên)

PF, PRDKhi hêt tuôi tho , van chông xung hoăc ông phong điên bi pha huy . b Điêu nay co thê xay ra theo hai cach :v Sư ngăt ra bơi hêt tuôi tho bên trong : hâu qua cua nhưng lân phong điên tich luy lai lam điên trơ phi tuyên gia côi , hâu qua la lam tăng dong ro .Trên 1 mA, nhiêt toa ra va van chông xung bi ngăt .v Sư ngăt ra bơi hêt tuôi tho bên ngoai : xay ra khi co tinh trang qua ap vươt qua mưc ( set đanh trưc tiêp trên đương dây ) ; cao hơn kha năng xa điên cua van chông set , cac điên trơ phi tuyên bi hong gây ngăn mach vơi đât ( hoăc giưa dây pha va trung tinh ). Tinh trang ngăn mach nay đươc han chê khi may căt liên quan băt buôc mơ .

Quick PRD va Quick PF Du bât cư nhưng nguy hiêm nao cua mang nguôn, Quick PRD va Quick PF kêt hơp vơi nhau tao nên sư phôi hơp ngăt mach hoan hao .b Khi bi set đanh < Imax: giông như tât ca van chông xung , chung co phân bao vê chông lao hoa bên trong . b Khi bi set đanh> Imax: Quick PRD va Quick PF tư bao vê nhơ bô ngăt mach tich hơp cua chung . b Khi xay ra mât trung tinh hoăc đao ngươc pha - trung tinh ơ mang nguôn :Quick PRD va Quick PF đươc tư bao vê nhơ bô ngăt mach tich hơp cua chung. Đê đơn gian hoa công tac bao tri, Quick PRD đươc lăp vơi đen chi thi tai chô va cac ông điên trơ phi tuyên co thê thao rơi đươc liên kêt cơ khi vơi bô căt mach .

Quick PRD co đen chi thi trên ông điên trơ phi tuyên va trên bô ngăt mach tich hơp, nhơ vây co thê nhanh chong xac đinh đươc vi tri bi hư hong.Vi ly do an toan , bô căt mach se tư đông mơ khi ông điên trơ phi tuyên bi thao ra. No se không thê đong lai cho đên khi ông nay đươc căm trơ vao .Khi thay ông điên trơ phi tuyên , môt hê thông đam bao an toan giưa pha/trung tinh co thê đươc căm vao .

Hiên thi trang thai vân hanh liên tuc .Quick PRD co tich hơp môt công giao tiêp đê gưi thông tin vê trang thai vân hanh cua van chông xung tư xa .Viêc giam sat cac van chông xung đươc lăp đăt trong toan mang điên giup co thê canh bao liên tuc trang thai vân hanh cua chung va đam bao răng cac thiêt bi bao vê luôn ơ trang thai lam viêc tôt theo yêu câu. b Công giao tiêp cho canh bao : v vao giai đoan hêt tuôi tho cua ông điên trơ phi tuyênv nêu ông điên trơ bi thât lach khi bi thao rơi v nêu sư cô xay ra trên đương dây ( ngăn mach , đưt trung tinh , đao pha - trung tinh ) v Khi co vân hanh băng tay tai chô ( căt băng tay ).

Quick PF co môt chi thi tuy chon phu đê bao cao (SR), no se gưi thông tin vê trang thai vân hanh cua van chông xung tư ơ xa.

Hinh J37 : Vi du chi thi cho PRD

Hinh J39 : Vi du chi thi cho Quick PRD


J25

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

May biên ap Trung/Ha

Tu điên chinh

Tu điên 1 Tu điên 2

Sươi Chiêu sang Câp đông May lanh

Chiêu sang cưa hang Ô căm

Hê thông chông chay- Bao đông

Hê thôngIT Checkout

4.7 Vi du ap dung : siêu thi

Cac giai phap va sơ đô mach b Hương dân chon van chông xung giup co thê xac đinh gia tri chinh xac cua van nay ơ đâu nguôn cua mang va CB căt mach tương ưng .b Khi nhưng thiêt bi nhay cam (Uimp < 1,5 kV) đươc đăt cach xa hơn 30 m tư chô lăp thiêt bi bao vê đâu vao, van chông xung thư câp phai đươc lăp gân tai theo kha năng co thê . b Đê đam bao liên tuc câp điên cao hơn cho khu vưc phong lanh :v CB chông dong ro loai "si" se đươc sư dung đê tranh căt nhâm do điên thê đât tăng cao khi co song set truyên qua .b Đê bao vê chông qua điên ap khi quyên : v lăp môt van chông xung ơ tu điên chinhv lăp môt bao vê thư câp ơ tưng tu điên ( 1 va 2 ) câp nguôn cho thiêt bi nhay cam ơ cach xa hơn 30 met so vơi van chông xung đâu vao v lăp môt van chông xung cho mang thông tin liên lac đê bao vê cac thiêt bi như hê thông bao chay , modems, telephones, faxes.

Nhưng khuyên cao vê bô tri đi dây b Phai đam bao nôi đăng thê cac đâu cưc nôi đât cua toa nha.b Giam cac mach vong cap câp điên cua khu vưc.

Nhưng khuyên cao vê lăp đăt

b Lăp môt van chông xung , Imax = 40 kA (8/20 µs) va môt CB căt mach C60 co dong đinh mưc 20 A.

b Lăp môt van chông xung thư câp , Imax = 8 kA (8/20 µs) va môt CB căt mach C60 co dong đinh mưc 20 A.

Hinh J39 : Vi du ap dung : siêu thi

Hinh J40 : Mang thông tin liên lac


2

3

4

5

6

Chương L

Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài

Mục lục

Năng lượng phản kháng và hệ số công suất

1.1 Bản chất của năng lượng phản kháng 1.2 Các máy móc thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng 1.3 Hệ số công suất 1.4 Giá trị thực tế của hệ số công suất Tại sao phải nâng cao hệ số công suất?

2.1 Giảm giá điện 2.2 Tối ưu hóa kinh tế kỹ thuật Làm thế nào cải thiện hệ số công suất?

3.1 Nguyên lý lý thuyết 3.2 Sử dụng các thiết bị nào? 3.3 Lựa chọn giữa bù không hiệu chỉnh và tự động điều khiển bù

Lắp đặt tụ bù cải thiện hệ số công suất ở đâu?

4.1 Bù tập trung 4.2 Bù theo khu vực 4.3 Bù riêng

Lựa chọn mức bù tối ưu như thế nào?

5.1 Phương pháp chung 5.2 Phương pháp đơn giản 5.3 Phương pháp dựa trên điều kiện tránh đóng tiền phạt 5.4 Phương pháp dựa theo điều kiện giảm bớt công suất biểu kiến cực đại đăng ký (kVA)

Bù tại máy biến áp

6.1 Bù để nâng cao khả năng tải công suất tác dụng

L2

L2 L2 L3 L4 L5

L5 L5 L7

L7 L7 L9

L0

L10 L10 L11

L2

L12 L12 L14 L14

L5

L15

7

8

9

0

6.2 Bù công suất phản kháng tiêu thụ bởi máy biến áp L16 Nâng cao hệ số công suất cho động cơ cảm ứng L8

7.1 Kết nối tụ bù và cài đặt thiết bị bảo vệ L18 7.2 Biện pháp tránh tự kích động cơ cảm ứng L19

Ví dụ về mạng điện trước và sau cải thiện hệ số công suất L20

Ảnh hưởng của sóng hài L2

9.1 Các vấn đề gây ra bởi sóng hài trong hệ thống năng lượng L21 9.2 Các giải pháp L21 9.3 Lựa chọn giải pháp tối ưu L23 Ứng dụng bộ tụ L24

10.1 Tụ điện L24 10.2 Lựa chọn thiết bị bảo vệ, điều khiển và cáp kết nối L25


L

© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

L2

L – Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài

Hệ thống điện xoay chiều cung cấp hai dạng năng lượng: Năng lượng tác dụng đo theo đơn vị kilowatt giờ (kWh), nó được biến đổi thành cơ năng, nhiệt, ánh sáng v.v.... Năng lượng phản kháng, dạng này được chia làm hai loại: - Năng lượng dùng cho mạch có tính cảm (máy biến áp, động cơ điện, v.v...), - Năng lượng tạo ra bởi mạch có tính dung (dây cáp, tụ công suất, v.v.).

Hình. L2 : Các thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng


1.1 Bản chất của năng lượng phản kháng Tất cả máy điện và thiết bị điện cảm ứng vận hành trong hệ thống điện xoay chiều đều biến đổi năng lượng điện từ các nguồn phát điện xoay chiều sang dạng cơ năng và nhiệt năng. Năng lượng này được đo bằng điện kế (kWh) và gọi là năng lượng hữu công. Để thực hiện được quá trình biến đổi năng lượng này,cần phải tạo từ trường trong máy điện. Từ trường này liên quan với một dạng năng lượng khác do nguồn điện cung cấp- là năng lượng phản kháng hay năng lượng vô công. Nguyên nhân là do mạch từ tuần hoàn nhận năng lượng từ hệ thống nguồn (để tạo từ trường) rồi sau đó trả năng lượng này ngược lại hệ thống (trong quá trình từ trường suy giảm) hai lần trong một chu kỳ tần số công nghiệp. Hiện tượng hoàn toàn tương tự xảy ra khi tồn tại các phần tử có tính dung mắc song song trong hệ thống, như dây cáp điện hoặc các khối tụ công suất v.v... Trong trường hợp này năng lượng tích trữ ở dạng trường tĩnh điện (nạp tụ). Quá trình tuần tự nạp và phóng điện của các mạch có tính dung sẽ tác dụng lên các máy phát của hệ thống nguồn các hiện tượng tương tự như đã mô tả cho trường hợp mạch có tính cảm, nhưng dòng điện trong mạch có tính dung ngược pha với dòng điện trong mạch có tính cảm. Tính chất này là cơ sở cho việc cải thiện hệ số công suất. Cần chú ý rằng, mặc dù dòng điện vô công (chính xác hơn là thành phần vô công của dòng điện) không tiêu thụ năng lượng từ hệ thống nhưng nó gây ra tổn hao điện năng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện, Trong các hệ thống năng lượng thực tế, thành phần vô công của dòng điện tải luôn luôn có tính cảm, còn tổng trở của hệ thống truyền tải và phân phối chủ yếu mang tính cảm. Dòng điện có tính cảm đi qua cảm kháng sẽ là chế độ gây ra sụt áp xấu nhất (nghĩa là ngược pha với điện áp hệ thống).

Vì những nguyên nhân (tổn hao điện năng khi chuyển tải và sụt áp), ngành điện yêu cầu giảm dòng điện vô

công (tính cảm) thấp nhất có thể. Dòng điện vô công (tính dung) có hiệu ứng ngược lại đối với điện áp và làm tăng điện áp trong hệ thống điện. Công suất (kW) liên quan với năng lượng tác dụng được ký hiệu là P. Công suất phản kháng (kvar) ký hiệu bằng Q. Công suất phản kháng mang tính cảm được qui ước mang dấu dương (+Q) và tính dung mang dấu âm (-Q). Công suất biểu kiến S (kVA) bằng tổng các vector công suất tác dụng và công suất phản kháng kvar (Hình L1) Quan hệ P, Q, S được trình bày trong tiểu mục hệ số công suất.

S (kVA)

Q P

(kvar) (kW)

Hình. L1 : Động cơ điện nhận công suất tác dụng (P) và công suất phản kháng ( Q) từ hệ thống

1.2 Các máy móc thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng Tất cả các máy móc và thiết bị điện xoay chiều có phần tử biến đổi điện từ hoặc phụ thuộc vào cuộn dây liên kết từ hóa đều cần ít hoặc nhiều dòng điện phản kháng để tạo từ thông. Các thiết bị thường gặp nhất là các máy biến áp và các cuộn kháng, các động cơ điện và đèn phóng điện (Hình L2) Tỉ lệ giữa công suất phản kháng (kvar) và công suất tác dụng (kW) khi thiết bị điện mang đầy tải thay đổi phụ thuộc vào đặc tính của thiết bị:

• 65-75% cho động cơ không đồng bộ • 5-10% cho máy biến áp


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

L - Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài

Hệ số công suất là tỉ số giữa công suất tác dụng (kW) và công suất biểu kiến (kVA). Hệ số công suất càng gần với giá trị lớn nhất ( bằng 1), càng có lợi cho nhà cung cấp và khách hàng PF = P (kW) / S (kVA) P = Công suất tác dụng

S = Công suất biểu kiến


1.3 Hệ số công suất

Xác định hệ số công suất

Hệ số công suất của tải, trong đó tải này có thể là của một thiết bị riêng rẽ hay một tổ hợp các thiết bị

(ví dụ cả mạng điện) được tính bằng tỷ số giữa P/S nghĩa là số kW chia cho số kVA tại thời điểm khảo sát.

Hệ số công suất thay đổi trong khoàng từ 0 đến 1.

Nếu dòng điện và điện áp là hình Sin lý tưởng hệ số công suất bằng cos ϕ.

Hệ số công suất gần bằng 1 có nghĩa là công suất phản kháng nhỏ so với công suất tác dụng, và khi hệ số

công suất thấp chỉ ra điều kiện ngược lại.

Giản đồ vector công suất

Công suất tác dụng P (kW)

o Một pha (1 pha và trung tính): P = V I cos ϕ

o Một pha (pha - pha): P = U I cos ϕ

o Ba pha (3 dây hoặc 3 dây + trung tính): P = √3U I cos ϕ

Công suất phản kháng Q (kvar)

o Một pha (1 pha và trung tính): Q = V I sin ϕ

o Một pha (pha -pha): Q = U I sin ϕ

o Ba pha (3 dây hoặc 3 dây + trung tính):Q = √3 U I sin ϕ

Công suất biểu kiến S (kVA)

o Một pha (1 pha và trung tính): S = V I

o Một pha (pha -pha): S = U I

o Ba pha (3 dây hoặc 3 dây + trung tính): S = √3 U I Trong đó: V = Điện áp giữa pha và trung tính U = Điện áp giữa pha-pha I = Dòng điện

ϕ = Góc lệch pha giữa vector điện áp V và dòng điện I.

o Cho tải cân bằng hoặc gần cân bằng trong hệ thống 4 dây. Vector dòng điện, điện áp và kết luận của giản đồ vector công suất Giản đồ vector công suất là một công cụ tiện lợi được dẫn giải trực tiếp từ giản đồ các quay vector quay của điện áp và dòng điện như sau: Điện áp của hệ thống điện được chọn làm chuẩn và ta chỉ xét một pha trong hệ với giả thiết ba pha là đối xứng. Điện áp pha chuẩn (V) trùng với trục hoành nằm ngang và dòng điện (I) của pha đó thường chậm pha (cho hầu hết các tải của hệ thống) so với điện áp một góc ϕ Thành phần của vector dòng điện I có cùng pha với điện áp V là thành phần tác dụng của dòng điện, có độ lớn bằng I.cos ϕ và công suất tác dụng tương ứng có độ lớn bằng V.I.cos ϕ (kW) nếu điện áp V tính bằng kV Thành phần của dòng điện I trễ pha so với vector điện áp V một góc 90° là thành phần vô công, có độ lớn bằng Isin ϕ và công suất phản kháng tương ứng có độ lớn bằng VIsin ϕ (kvar) - điện áp V tính bằng kV. Tích hai đại lượng I và V cho ta công suất biểu kiến, có đơn vị kVA nếu điện áp V tính bằng kV. Nếu nhân vector dòng điện I với điện áp V tính bằng kV thì ta có kết quả là công suất biểu kiến (kVA) của mạch. Ta có công thức đơn giản S2 = P2 + Q2

Như vậy, nhân với 3 những giá trị P(kW), Q(kvar), S(kVA) của một pha có thể thuận tiện mô tả quan hệ giữa công suất kVA, kW, kvar và hệ số công suất cho tải 3 pha, như trong hình L3

ϕ

Q = VI sin ϕ (kvar)

Hình. L3 : Giản đồ công suất


P = VI cos ϕ (kW)

S = VI (kVA)

V

P = Công suất tác dụng

Q = Công suất phản kháng

S = Công suất biểu kiến

© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed



Ví dụ tính toán công suất (xem hình L4 )

Dạng mạch Công suất biểu kiến Công suất tác dụng Công suất phản kháng

S (kVA) P (kW) Q (kvar)

Một pha (1 pha và trung tính)

Một pha (pha - pha)

S = VI

S = UI

P = VI cos ϕ Q = VI sin ϕ

P = UI cos ϕ Q = UI sin ϕ

Ví dụ Tải 5 kW cos ϕ = 0.5

10 kVA 5 kW 8.7 kvar

Ba pha (3 dây hoặc 3 dây + trung tính) S =√3 UI P = √3 UI cos ϕ Q = √3 UI sin ϕ Ví dụ Động cơ Pn = 51 kW

cos ϕ = 0.86 ρ = 0.91 (hiệu suất động cơ)

65 kVA 56 kW 33 kvar

Hình. L4 : Ví dụ tính toán công suất tác dụng và công suất phản kháng

1.4 Giá trị thực tế của hệ số công suất

Ví dụ tính toán cho trường hợp 3 pha ở trên được trình bày như sau:

Pn = công suất trên trục động cơ= 51 kW P = công suất tác dụng tiêu thụ

S= công suất biểu kiến

Như vậy, sử dụng giản đồ hình L5 hoặc máy tính bỏ túi có thể tính tan ϕ tương ứng với

cos ϕ = 0.86 là 0.59

Q = P tan ϕ = 56 x 0.59 = 33 kvar ( Xem hình L15). Hay

L4

Giá trị công suất trung bình của các thiết bị phỏ biến nhất (Hình. L6)

Các thiết bị Động cơ không đồng bộ với tải 0%

cos ϕ

0.17

tan ϕ

5.80

25% 50% 75%

0.55 0.73 0.80

1.52 0.94 0.75

Đèn nung sáng

100% 0.85 1.0

0.62 0

P = 56 kW

Đèn huỳnh quang (không có tụ bù) 0.5 Đèn huỳnh quang (có tụ bù) 0.93

1.73 0.39

ϕ Đèn phóng điện

Lò điện trở

0.4 to 0.6 2.29 to 1.33

1.0 0

Q = 33 kvar

Lò cảm ứng có bù 0.85 Lò điện môi 0.85

0.62 0.62

Máy hàn kiểu điện trở 0.8 to 0.9 0.75 to 0.48 Máy hàn hồ quang cố định 0.5 1.73 Máy hàn hồ quang dạng motor-máy phát 0.7 to 0.9 1.02 to 0.48 Máy hàn hồ quang “máy biến áp-chỉnh lưu” 0.7 to 0.8 1.02 to 0.75 Lò hồ quang 0.8 0.75

Fig. L5 : Giản đồ tính toán công suất

Hình. L6 :Giá trị cos ϕ và tan ϕ của các thiết bị phổ biến nhất


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

S =

65 kVA

kWPn

P 5691.0

51===

ρ

kVAP

S 6586.0

56

cos===

ϕ

kVarPSQ 335665 2222=−=−=


Nâng cao hệ số công suất đem lại những ưu điểm kỹ thuật và kinh tế, đặc biệt là giảm tiền điện

2 Tại sao phải nâng cao hệ số công suất?

2.1 Giảm giá điện Quản lý tối ưu mức tiêu thụ công suất phản kháng đem lại những lợi ích kinh tế sau: Các nhận xét này dựa vào cấu trúc thanh toán tiền điện thực tế áp dụng ở Châu Âu và có hướng khuyến khích người dùng điện giảm mức tiêu thụ năng lượng phản kháng Lắp đặt các tụ điện để nâng cao hệ số công suất cho phép các hộ tiêu thụ giảm tiền điện

nhờ giữ mức tiêu thụ công suất phản kháng dưới giá trị thỏa thuận với công ty cung cấp điện. Trong cấu trúc thanh toán này, tiền điện cho năng lượng phản kháng được tính theo hệ số tgφ: Như ở trên

Nâng cao hệ số công suất cho phép sử dụng máy biến áp, thiết bị phân phối, cáp điện…với kích cỡ nhỏ hơn, cũng như giảm tổn hao công suất và sụt áp

Theo qui định về dịch vụ cung cấp điện, các nhà phân phối điện sẽ cung cấp công suất phản

kháng miễn phí: Nếu năng lượng phản kháng tiêu thụ nhỏ hơn 40% năng lượng tác dụng (tgϕ= 0,4)

trong thời gian tối đa 16 giờ trong ngày (từ 6 giờ đến 22 giờ) trong thời gian tải cực

đại (thường là trong mùa đông). Không hạn chế trong thời gian tải thấp vào mùa đông, mùa xuân và mùa hè

Trong các giai đoạn giới hạn mức sử dụng điện, tiền điện cho tiêu thụ năng lượng phản kháng

vượt quá 40 % năng lượng tác dụng (tg ϕ >0,4) người sử dụng sẽ phải trả tiền hàng tháng theo giá hiện hành. Như vậy, năng lượng phản kháng Q được tính tiền cho thời gian sử dụng sẽ là

kvarh (phải trả) = kWh (tan ϕ - 0.4) trong đó: kWh – công suất tác dụng tiêu thụ trong giai đoạn giới hạn mức sử dụng điện.

kWh tan ϕ - tổng công suất phản kháng dụng tiêu thụ trong giai đoạn giới hạn mức sử dụng điện.

0.4 kWh – công suất phản kháng được cung cấp miễn phí trong giai đoạn giới hạn

mức sử dụng điện. tg ϕ = 0,4 tương ứng với hệ số công suất là 0,93, như vậy, nếu thực hiện các biện pháp đảm bảo hệ số công suất trong giai đoạn giới hạn mức sử dụng điện không thấp hơn 0,93 , người dùng

điện sẽ không phải trả tiền cho năng lượng phản kháng đã tiêu thụ. Tuy nhiên, dù được lợi về giảm bớt tiền điện, người dùng điện cần phải cân nhắc đến các yếu tố phí tổn do mua sắm, lắp đặt và bảo trì các tụ điện cải thiện hệ số công suất, các thiết bị đóng

ngắt, thiết bị điều khiển tự động (khi có yêu cầu bù nhiều cấp) cùng với công suất tổn hao điện môi kWh xuất hiện trong các tụ v.v Nhận thấy rằng sẽ kinh tế hơn nếu thực hiện bù từng phần và chỉ trả cho một phần năng lượng

phản kháng đã tiêu thụ sẽ rẻ hơn là thực hiện bù hoàn toàn 100%. Bài toán điều chỉnh hệ số công suất là bài toán tối ưu, trừ những trường hợp rất đơn giản.

2.2 Tối ưu hóa kinh tế kỹ thuật Hệ số công suất cao cho phép tối ưu hóa tất cả các phần tử cung cấp điện. Cần phải tránh định mức dư các thiết bị, tuy nhiênđể đạt được kết quả tối ưu, cần lắp đặt tụ thiết bị bù gần thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng (tính cảm)

Giảm kích cỡ dây dẫn

Hình L7 cho thấy yêu cầu tăng tiết diện của cáp điện khi hệ số công suất giảm từ 1 đến 0,4

Bội số tiết điện lõi cáp 1 1.25 1.67 2.5

cos ϕ 1 0.8 0.6 0.4

Hình. L7 : Bội số tiết diện cáp như là hàm của hệ số công suất cosϕ


L5

© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

)var(

)(tan

hkQ

kWhP=ϕ

L6


(1) Cùng những ưu điểm khi hệ số công suất có giá trị cao, được

trình bày ở phần trên

2 Tại sao phải nâng cao hệ số công suất?

Giảm tổn hao công suất (P, kW) trong cáp điện

Tổn hao trong dây dẫn tỉ lệ bình phương dòng điện và đo bằng công-tơ-met. Ví dụ, giảm dòng tổng đi qua dây dẫn 10% sẽ giảm tổn thất gần bằng 20%.

Giảm sụt áp

Các tụ điện điều chỉnh hệ số công suất làm giảm hoặc thậm chí khử hoàn toàn dòng phản kháng trong các

dây dẫn ở trước vị trí bù, vì thế làm giảm bớt hoặc khử bỏ hẳn sụt áp Chú ý: việc bù dư sẽ gây ra hiện tượng tăng điện áp trên các tụ

Tăng khả năng mang tải Bằng cách cải thiện hệ số công suất của tải được cấp nguồn từ máy biến áp, dòng điện đi qua máy biến áp

sẽ giảm, vì thế cho phép việc thêm tải vào máy biến áp.Trong Thực tế, nâng cao hệ số công suất có thể đỡ tốn kém hơn việc thay thế máy biến áp lớn hơn khi có yêu cầu tăng công suất phụ tải. Vấn đề này được xem xét ở phần 6


ved


Để cải thiện hệ số công suất của tải, cần bộ tụ điện làm nguồn phát công suất phản kháng. Cách giải quyết này được gọi là bù công suất phản kháng

a) Chỉ có thành phần phản kháng

3 Làm thế nào cải thiện hệ số công suất?

3.1 Nguyên lý lý thuyết Tải mang tính cảm có hệ số công suất thấp sẽ đòi hỏi máy phát, hệ thống truyền tải/phân phối

cho dòng điện phản kháng (chậm pha so với điện áp một góc 900)đi qua, kéo theo tổn hao công suất và hiện tượng sụt áp như đã nêu ra trong phần 1.1. Nếu mắc khối các tụ song song vào tải, dòng điện có tính dung của tụ sẽ có cùng đường đi qua hệ thống như thành phần kháng của

dòng tải. Như đã nói ở phần 1.1, dòng điện có tính dung Ic (nhanh pha hơn điện áp nguồn 900) ngược pha với thành phần phản kháng của dòng tải IL. Hai thành phần dòng điện này triệt tiêu lẫn nhau. Nếu giá trị tụ đủ lớn và IC=IL thì không còn tồn tại dòng phản kháng đi qua phần lưới

phía trước vị trí đặt tụ. Điều này được chỉ ra trong hình L8 (a) và (b), trong đó chỉ thể hiện thành phần phản kháng của dòng điện

Trong hình: R - phần tử tiêu thụ công suất tác dụng của tải L - phần tử tiêu thụ công suất phản kháng (tính cảm ) của tải C – phần tử tiêu thụ công suất phản kháng (tính dung) của thiết bị cải thiện hệ số công suất (tụ điện) Từ giản đồ (b) của hình L9, khối tụ C đã cung cấp toàn bộ dòng điện phản kháng tải. Vì lý do đó,

đôi khi ta gọi tụ C là máy phát công suất phản kháng (VAR).

IL - IC IC

C

IL IL

L

Load

R

b) Khi IC = IL, tất cả công suất phản kháng được cung cấp bởi tụ

Ở hình (c) của hình L9, có thêm thành phần tác dụng của dòng điện và cho thấy, tải (bù hoàn toàn)

đối với hệ thống, có hệ số công suất bằng 1 Nói chung, việc bù hoàn toàn không mang hiệu quả kinh tế

IL - IC = 0 IC

C

IL IL

L

Load

R Hình L9 sử dụng giản đồ công suất đã được mô tả ở phần 1.3 (hình L3) để minh họa nguyên lý bù bằng

cách giảm công suất phản kháng Q đến giá trị nhỏ hơn Q’ bằng các bộ tụ có công suất phản kháng QC. Khi đó công suất biểu kiến S được giảm xuống còn S’.

c) Với dòng tải được bổ xung vào trường hợp (b)

IR IC IR + IL IL IR

C L

Load

Hình. L8 : Đặc điểm cơ bản của cải thiện hệ số công suất

P

ϕ' ϕ

Q'

S'

S

Qc

R

Q

Ví dụ: Động cơ tiêu thụ 100 kW khi hệ số công suất là 0.75 (nghĩa là tan ϕ = 0.88). Để nâng hệ số công suất đến 0.93 (nghĩa là tan ϕ = 0.4), công suất phản kháng cảu bộ tụ phải là: Qc = 100 (0.88 - 0.4) = 48 kvar

Dung lượng cần bù và tính toán định mức tụ bù phụ thuộc vào tải cụ thể. Các yếu tố cần quan tâm khi xét chọn sẽ được trình bày một cách tổng quát ở phần 5,6, và 7 khi khảo sát máy biến áp và động cơ điện.

Lưu ý: Trước khi bắt đầu thiết kế bù công suất, cần phải xét các biện pháp phòng ngừa. Đặc biệt là nên tránh tăng công suất định mức động cơ cũng như chế độ chạy không tải của các động cơ. Trong trường hợp sau, năng lượng phản kháng do động cơ tiêu thụ sẽ làm hệ số công suất rất

thấp (≈ 0,17) do lượng công suất tác dụng tiêu thụ ở chế độ không tải rất bé

3.2 Sử dụng thiết bị nào?

Bù ở lưới hạ thế

Trong mạng điện hạ thế, bù công suất thực hiện bằng:

- Tụ điện với dung lượng bù không đổi; - Thiết bị điều chỉnh bù tự động hoặc bộ tụ cho phép điều chỉnh liên tục theo tải Chú ý:

Khi công suất phản kháng cần bù vượt quá 800 kvar và tải tiêu thụ có tính liên tục và ổn định, việc lắp đặt bộ tụ bù ở phía trung thế thường cho hiệu quả kinh tế hơn

L7

Hình. L9 :Giản đồ thể hiện nguyên tắc bù công suất

Qc = P (tan ϕ - tan ϕ’)


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

L8


Công suất bù có thể không đổi trong một số điều kiện

Bù công suất thường được thực hiện bằng các khối tụ được tự động điều khiển đóng ngắt từng bậc công suất.

3 Làm thế nào cải thiện hệ số công suất?

Tụ cố định (không điều chỉnh) (xem Hình. L0)

Trong trường hợp nàysử dụng một hoặc nhiều tụ đảm bảo mức bù không đổi. Việc điều khiển có thể thực

hiện:

• Bằng tay: dùng CB hoặc dao cắt tảI LBS (load- break switch);

• Bán tự động: dùng công- tắc- tơ;

• Mắc trực tiếp vào tải và đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải.

Các tụ điện được đặt:

• Tại vị trí đấu nối của thiết bị tiêu thụ điện có tính cảm (động cơ điện và máy biến áp);

• Tại vị trí thanh góp cấp nguồn cho nhiều động cơ nhỏ và các phụ tải có tính cảm kháng, trong

trường hợp bù từng thiết bị một tỏ ra quá tốn kém;

• Trong các trường hợp khi tải không thay đổi

Hình. L10 : Ví dụ của tụ bù không thay đổI

Bộ tụ điều khiển tự động (xemHình. L) Dạng thiết bị này cho phép tự động điều khiển bù hệ số công suất và giữ hệ số công suất trong một giới hạn nhỏ cho phép. Thiết bị này được ứng dụng cho tảI có công suất tác dụng và (hoặc) công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng. Ví dụ: Tại thanh góp của tủ phân phối chính Tại đầu nối của các cáp trục chịu tải lớn

Hình. L11 :Ví dụ cho thiết bị tuej động điều khiển bù công suất


ved


Tự động điều chỉnh dung lượng bù cho phép thích nghi tức thời mức độ bù theo mức yêu cầu của tải

3 Làm thế nào cải thiện hệ số công suất

Các nguyên lý và lý do ứng dụng tự động điều khiển bù Bộ tụ bù gồm nhiều phân đoạn và mỗi phân đoạn được điều khiển bằng công-tắc- tơ. Việc đóng công-tắc-tơ sẽ đóng một số tụ song song với các tụ đang vận hành. Vì vậy lượng công suất bù có thể tăng hoặc giảm theo từng cấp bằng cách thực hiện đóng hoặc ngắt công-tắc-tơ điều khiển tụ.

Một rơle điều khiển kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ thực hiện đóng và mở các công-tắc-tơ tương ứng để giữ hệ số công suất của hệ thống không thay đổi (trong phạm vi được đặt bởi dung lượng của từng tụ bù). Máy biến dòng cho rơle điều khiển, phải đặt trên một pha của

dây cáp lộ tổng cung cấp cho mạch được điều khiển như hình L-12. Khối tụ đáp ứng nhanh (Varset Fast capacitor bank) là thiết bị điều chỉnh hệ số công suất sử dụng các contactor tĩnh (thiristor) thay vì contactor truyền thống. Hiệu chỉnh tĩnh được ứng dụng cho

những tải có các thiết bị với chu kỳ làm việc nhanh và/hoặc nhạy cảm với các xung quá độ. Ưu điểm của các contactor tĩnh:

Tác động tức thời theo sự thay đổi của hệ số công suât (thời gian tác động 2s hoặc

40ms phụ thuộc vào bộ hiệu chỉnh) Không hạn chế số lần tác động Khử bỏ quá trình quá độ trong lưới khi đóng tụ

Không gây tiếng ồn khi hoạt động. Với việc thực hiện bù chính xác mức yêu cầu của tải sẽ tránh được hiện tượng quá điện áp khi tải thấp và do đó tránh được phát sinh quá điện áp và hư hỏng trang thiết bị.

Quá điện áp xuất hiện do hiện tượng bù dư phụ thuộc một phần vào giá trị của tổng trở nguồn

CT In / 5 A cl 1

Rơ le

Var kế

Hình. L12 :Nguyên lý tự động điều khiển bù công suất phản kháng

3.3 Lựa chọn giữa bù không hiệu chỉnh (nền) và tự động

điều khiển bù

Các quy định chung

Nếu dung lượng của bộ tụ nhỏ hơn hoặc bằng 15% công suất định mức máy biến áp cấp nguồn, nên sử dụng bù nền. Nếu ở mức trên 15%, nên sử dụng bù điều khiển tự động (bù ứng động).

Vị trí lắp đặt tụ hạ thế xác định chế độ bù công suất, Có thể là bù tập trung (một vị trí trung tâm cho cả tải), bù nhóm (bù cho từng khu vực), bù cục bộ (bù riêng - bù cho từng thiết bị tiêu thụ) hoặc bù kết hợp hai phương án sau.

Về nguyên tắc, bù lý tưởng có thể thực hiện tại điểm tiêu thụ với mức độ mà phụ tải yêu cầu tại mỗi thời điểm. Trong thực tế, việc chọn phương cách bù dựa vào các yếu tố kinh tế và kỹ thuật

.

L9


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


Khi tải không đổi và ổn định có thể sử dụng bù tập trung

4 Lắp đặt tụ bù cải thiện hệ số công suất ở đâu

4.1 Bù tập trung (Hình L3)

Nguyên lý

Bộ tụ được đấu vào thanh góp của tủ phân phối hạ áp chính và làm việc trong thời gian tải bình thường.

Ưu điểm

Bù tập trung đảm bảo:

Giảm tiền phạt do tiêu thụ quá mức công suất phản kháng;

Giảm công suất biểu kiến yêu cầu, do đó giảm tiền chi trả theo công suất (nếu có)

Giảm bớt tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết.

Nhận xét

Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả các cáp đi ra từ tủ phân phối hạ thế chính

Do đó, bù tập trung không đảm bảo khả năng giảm kích cỡ của dây dẫn và tổn hao trong các

dây nêu trên

no.1

L0

M

Hình L13 : Bù tập trung

M

M

M

Bù theo khu vực được khuyến khích trong hệ thống lớn và khi đồ thị phụ tải theo thời gian khác nhau cho các khu vực khác nhau.

no. 1

no. 2 no. 2

M M M M

Hình. L14 : Bù theo khu vực

4.2 Bù theo nhóm (khu vực) (Hình. L4)

Nguyên lý

Bộ tụ được đấu vào tủ phân phối khu vực như trên hình L-14. Chế độ bù này đem lại hiệu quả cho một bộ phận đáng kể của hệ thống, cụ thể là các dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối khu vực được đặt tụ

Ưu điểm

Bù theo khu vực đảm bảo:


Giảm công suất biểu kiến yêu cầu, do đó giảm tiền chi trả theo công suất (nếu có). Giảm bớt tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết. Khả năng giảm kích cỡ dây cáp cung cấp cho các tủ phân phối khu vực hoặc nếu không giảm

kích cỡ dây thì có thể chất thêm tải trên nó.

Giảm tổn hao trong cáp.

Nhận xét

Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực;

Do đó, bù theo khu vực không đảm bảo khả năng giảm kích cỡ của dây dẫn này và giảm tổn

hao trong dây.

Khi có sự thay đổi đáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá

điện áp


Sch

neid

er E

lect

r ic -

all

r igh

ts r

eser

ved


Bù riêng nên ứng dụng khi công suất của động cơ đáng kể so với công suất của mạng điện

4 Lắp đặt tụ bù cải thiện hệ số công suất ở đâu

4.3 Bù riêng

Nguyên lý

Bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu nối của thiết bị có tính cảm (ví dụ các động cơ- xem tiếp ở phần 7). Bù riêng nên được xét đến khi công suất của động cơ là đáng kể so với công suất mạng điện. Công suất định mức (kvar) của bộ tụ có giá trị trong khoảng đến 25% giá trị công suất định mức (kW) của động cơ. Bù bổ sung tại đầu nguồn điện (máy biến áp) cũng có thể mang lại hiệu quả tốt.

Ưu điểm


Giảm công suất biểu kiến yêu cầu.

Giảm kích cỡ của dây cáp cũng như tổn hao trong dây.

Nhận xét Một phần đáng kể dòng điện phản kháng không tồn tại trong mạng điện.

L


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

L2

L - Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài 5 Lựa chọn mức bù tối ưu

5.1 Phương pháp chung

Lập bảng nhu cầu công suất phản kháng trong giai đoạn thiết kế

Bảng số liệu này có thể được lập tương tự (và cùng lúc) vớI công suất tiêu thụ như mô tả ở chương A. Sau đó có thể xác định mức tiêu thụ công suất phản kháng và công suất tác dụng cho các mức của mạng điện (thông thường, tạI các điểm phân phốI chính và phân phốI trung gian).

Tối ưu hóa kinh tế kỹ thuật cho mạng hiện hành

Dung lượng tối ưu của bộ tụ bù để nâng cao hệ số công suất được xác định dựa trên các yếu tố cơ bản sau:

Tiền điện trước khi đặt tụ bù;

Tiền điện dự đoán trong tương lai sau khi lắp đặt tụ bù;

Các chi phí:

o Mua tụ bù và mạch điều khiển (contactor, rơle, tủ hộp bộ)

o Lắp đặt và bảo trì

o Chi phí do tổn thất điện môi trong tụ, so sánh vớI mức giảm tổn thất trên dây cáp, máy biến

áp …sau khi lắp đặt tụ bù. Một số phương pháp đơn giản áp dụng tính tiền điện cơ bản (ở châu Âu) được trình bày trong phần 5.3, 5.4

5.2 Phương pháp đơn giản

Nguyên lý chung

Cách tính gần đúng thường có thể áp dụng cho hầu hết các trường hợp trong thực tế và có thể dựa trên giá trị hệ số công suất bằng 0,8 trước khi bù để làm chuẩn. Phương pháp nâng cao hệ số công suất đến giá trị đủ để tránh bị trả tiền phạt (giá trị này phụ thuộc vào cấu trúc tính tiền điện, ở đây giả sử là 0,93) đồng thời

giảm bớt tổn hao và độ sụt áp cho mạng điện được thực hiện trên cơ sở các dữ liệu trong hình L15 trang kế tiếp Từ hình này, ta thấy để nâng hệ số công suất từ 0,8 đến 0,93 cần bù lượng công suất phản kháng la 0,355

kvar cho một kW công suất tiêu thụ. Dung lượng bộ tụ tại thanh góp tủ phân phối chính của mạng điện được tính Q (kvar) = 0.355 x P (kW).

Cách tính đơn giản này cho phép ta xác định nhanh dung lượng cần bù cho chế độ bù tập trung, bù theo khu vực hoặc bù riêng

Ví dụ

Cần nâng hệ số công suất của mạng điện có công suất 666 kVA từ 0.75 đến 0.928. Nhu cầu công suất tác dụng 666 x 0.75 = 500 kW.

Trong Hình L15, ứng với hàng cos ϕ = 0.75 (trước khi bù) và cột cos ϕ = 0.93 (sau khi bù) cho giá trị 0.487 kvar cho 1kW tải. Vì thế, đối với tải 500 kW, dung lượng cần bù là: 500 x 0,487 = 244kvar

Chú ý: cách này áp dụng cho tất cả mức điện áp, tức không phụ thuộc vào điện áp


ic -

all

r v

ed

L - Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài 5 Lựa chọn mức bù tối ưu

Trước khi

Giá trị định mức (kvar) của bộ tụ bù cho từng kW của tải, để nâng hệ số công suất cosϕ hay tanϕ, bù đến giá trị

tan ϕ 0.75 0.59 0.48 0.46 0.43 0.40 0.36 0.33 0.29 0.25 0.20 0.4 0.0

tan ϕ cos ϕ cos ϕ 0.80 0.86 0.90 0.9 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1 2.29 0.40 2.22 0.41 2.16 0.42

2.10 0.43 2.04 0.44 1.98 0.45 1.93 0.46 1.88 0.47 1.83 0.48 1.78 0.49 1.73 0.50 1.69 0.51 1.64 0.52 1.60 0.53

1.56 0.54 1.52 0.55 1.48 0.56 1.44 0.57 1.40 0.58 1.37 0.59 1.33 0.60 1.30 0.61 1.27 0.62 1.23 0.63

1.20 0.64 1.17 0.65 1.14 0.66 1.11 0.67 1.08 0.68 1.05 0.69 1.02 0.70 0.99 0.71 0.96 0.72 0.94 0.73

0.91 0.74 0.88 0.75 0.86 0.76

0.83 0.77 0.80 0.78 0.78 0.79 0.75 0.80 0.72 0.81 0.70 0.82 0.67 0.83 0.65 0.84 0.62 0.85 0.59 0.86

0.57 0.87 0.54 0.88 0.51 0.89

0.48 0.90

1.557 1.691 1.805 1.832 1.861 1.895 1.924 1.959 1.998 2.037 2.085 2.146 2.288 1.474 1.625 1.742 1.769 1.798 1.831 1.840 1.896 1.935 1.973 2.021 2.082 2.225 1.413 1.561 1.681 1.709 1.738 1.771 1.800 1.836 1.874 1.913 1.961 2.022 2.164

1.356 1.499 1.624 1.651 1.680 1.713 1.742 1.778 1.816 1.855 1.903 1.964 2.107 1.290 1.441 1.558 1.585 1.614 1.647 1.677 1.712 1.751 1.790 1.837 1.899 2.041 1.230 1.384 1.501 1.532 1.561 1.592 1.628 1.659 1.695 1.737 1.784 1.846 1.988 1.179 1.330 1.446 1.473 1.502 1.533 1.567 1.600 1.636 1.677 1.725 1.786 1.929 1.130 1.278 1.397 1.425 1.454 1.485 1.519 1.532 1.588 1.629 1.677 1.758 1.881 1.076 1.228 1.343 1.370 1.400 1.430 1.464 1.497 1.534 1.575 1.623 1.684 1.826 1.030 1.179 1.297 1.326 1.355 1.386 1.420 1.453 1.489 1.530 1.578 1.639 1.782 0.982 1.232 1.248 1.276 1.303 1.337 1.369 1.403 1.441 1.481 1.529 1.590 1.732 0.936 1.087 1.202 1.230 1.257 1.291 1.323 1.357 1.395 1.435 1.483 1.544 1.686 0.894 1.043 1.160 1.188 1.215 1.249 1.281 1.315 1.353 1.393 1.441 1.502 1.644 0.850 1.000 1.116 1.144 1.171 1.205 1.237 1.271 1.309 1.349 1.397 1.458 1.600

0.809 0.959 1.075 1.103 1.130 1.164 1.196 1.230 1.268 1.308 1.356 1.417 1.559 0.769 0.918 1.035 1.063 1.090 1.124 1.156 1.190 1.228 1.268 1.316 1.377 1.519 0.730 0.879 0.996 1.024 1.051 1.085 1.117 1.151 1.189 1.229 1.277 1.338 1.480 0.692 0.841 0.958 0.986 1.013 1.047 1.079 1.113 1.151 1.191 1.239 1.300 1.442 0.665 0.805 0.921 0.949 0.976 1.010 1.042 1.076 1.114 1.154 1.202 1.263 1.405 0.618 0.768 0.884 0.912 0.939 0.973 1.005 1.039 1.077 1.117 1.165 1.226 1.368 0.584 0.733 0.849 0.878 0.905 0.939 0.971 1.005 1.043 1.083 1.131 1.192 1.334 0.549 0.699 0.815 0.843 0.870 0.904 0.936 0.970 1.008 1.048 1.096 1.157 1.299 0.515 0.665 0.781 0.809 0.836 0.870 0.902 0.936 0.974 1.014 1.062 1.123 1.265 0.483 0.633 0.749 0.777 0.804 0.838 0.870 0.904 0.942 0.982 1.030 1.091 1.233

0.450 0.601 0.716 0.744 0.771 0.805 0.837 0.871 0.909 0.949 0.997 1.058 1.200 0.419 0.569 0.685 0.713 0.740 0.774 0.806 0.840 0.878 0.918 0.966 1.007 1.169 0.388 0.538 0.654 0.682 0.709 0.743 0.775 0.809 0.847 0.887 0.935 0.996 1.138 0.358 0.508 0.624 0.652 0.679 0.713 0.745 0.779 0.817 0.857 0.905 0.966 1.108 0.329 0.478 0.595 0.623 0.650 0.684 0.716 0.750 0.788 0.828 0.876 0.937 1.079 0.299 0.449 0.565 0.593 0.620 0.654 0.686 0.720 0.758 0.798 0.840 0.907 1.049 0.270 0.420 0.536 0.564 0.591 0.625 0.657 0.691 0.729 0.769 0.811 0.878 1.020 0.242 0.392 0.508 0.536 0.563 0.597 0.629 0.663 0.701 0.741 0.783 0.850 0.992 0.213 0.364 0.479 0.507 0.534 0.568 0.600 0.634 0.672 0.712 0.754 0.821 0.963 0.186 0.336 0.452 0.480 0.507 0.541 0.573 0.607 0.645 0.685 0.727 0.794 0.936

0.159 0.309 0.425 0.453 0.480 0.514 0.546 0.580 0.618 0.658 0.700 0.767 0.909 0.132 0.82 0.398 0.426 0.453 0.487 0.519 0.553 0.591 0.631 0.673 0.740 0.882 0.105 0.255 0.371 0.399 0.426 0.460 0.492 0.526 0.564 0.604 0.652 0.713 0.855

0.079 0.229 0.345 0.373 0.400 0.434 0.466 0.500 0.538 0.578 0.620 0.687 0.829 0.053 0.202 0.319 0.347 0.374 0.408 0.440 0.474 0.512 0.552 0.594 0.661 0.803 0.026 0.176 0.292 0.320 0.347 0.381 0.413 0.447 0.485 0.525 0.567 0.634 0.776

0.150 0.266 0.294 0.321 0.355 0.387 0.421 0.459 0.499 0.541 0.608 0.750 0.124 0.240 0.268 0.295 0.329 0.361 0.395 0.433 0.473 0.515 0.582 0.724 0.098 0.214 0.242 0.269 0.303 0.335 0.369 0.407 0.447 0.489 0.556 0.698 0.072 0.188 0.216 0.243 0.277 0.309 0.343 0.381 0.421 0.463 0.530 0.672 0.046 0.162 0.190 0.217 0.251 0.283 0.317 0.355 0.395 0.437 0.504 0.645 0.020 0.136 0.164 0.191 0.225 0.257 0.291 0.329 0.369 0.417 0.478 0.620

0.109 0.140 0.167 0.198 0.230 0.264 0.301 0.343 0.390 0.450 0.593

0.083 0.114 0.141 0.172 0.204 0.238 0.275 0.317 0.364 0.424 0.567 0.054 0.085 0.112 0.143 0.175 0.209 0.246 0.288 0.335 0.395 0.538 0.028 0.059 0.086 0.117 0.149 0.183 0.230 0.262 0.309 0.369 0.512

0.031 0.058 0.089 0.121 0.155 0.192 0.234 0.281 0.341 0.484

L3

Giá trị lựa chọn cho ví dụ trong phần 5.2

Giá trị lựa chọn cho ví dụ trong phần 5.4

Hình. L15 : Công suất phản kháng (kvar) cần đặt cho từng kW tải để tăng hệ số công suất


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

L4


Trong vài dạng tính tiền điện(thông thường), việc khảo sát tiền điện cho những thời điểm tải cực đại trong năm cho phép ta xác định mức công suất bù cần thiết để tránh đóng tiền thêm do sử dụng công suất phản kháng. Thời gian thu hồi vốn của các tụ bù công suất và thiết bị đi kèm thường kéo dài khoảng 18 tháng

Với khung giá tiền điện 2 thành phần dựa vào giá trị kVA đã đăng ký, Hình L17cho phép xác định công suất phản kháng cần bù (kvar) để giảm giá trị kVA đăng ký và để tránh sử dụng quá giá trị đó.

P = 85.4 kW

ϕ' ϕ

Q'

5 Lựa chọn mức bù tối ưu

5.3 Phương pháp dựa trên điều kiện tránh đóng tiền phạt Phương pháp sau đây cho phép xác định công suất tụ dựa vào dữ liệu chi tiết tiền điện trong điều kiện cấu

trúc giá điện tương ứng (tương tự) như mô tả ở phần 2.1. Phương pháp này xác định công suất bù tối thiểu để không phải trả tiền sử dụng công suất phản kháng (kvarh).

Phương pháp đó thực hiện như sau: Chọn ra tiền điện trả cho 5 tháng mùa đông (ở Pháp từ tháng 11 đến tháng 3)

Lưu ý: ở vùng khí hậu nhiệt đới, giai đoạn tiêu thụ điện lớn nhất có thể xảy ra vào mùa hè (do sử dụng

nhiều máy lạnh) vì thế cần xét đến giá tiền điện trong giai đoạn này. Trong thí dụ này xét trong điều kiện mùa đông ở Pháp.

Xem xét hóa đơn tiền điện trong dòng “công suất phản kháng đã tiêu thụ” và “số kvarh phải trả”

Sau đó, chọn hóa đơn vớI số tiền phải trả cho công suất phản kháng (kvarh) cao nhất (kiểm tra sao cho đó không phảI là trường hợp ngoại lệ)

Ví dụ: 15,966 kvarh trong tháng 01. Xác định tổng thời gian làm việc trong tháng đó, ví dụ: 220 giờ (22 ngày x 10 giờ). Cần phảI tính

số giờ hệ thống điện chịu tải lớn nhất và tải đỉnh. Các số liệu này được cho trong các tài liệu tính tiền điện. Bình thường, chu kỳ phụ tảI lớn nhất trong ngày kéo dài 16 tiếng hoặc là từ 6 giờ đến

22 giờ hoặc từ 7 giờ đến 23 giờ tùy theo vùng. Ngoài thời gian kể trên, lượng công suất phản kháng tiêu thụ miễn phí.

Giá trị công suất cần bù (kvar) = kvarh phảI trả tiền/số giờ làm việc (1) = Qc Định mức của bộ tụ thường được chọn lớn hơn so với giá trị tính toán Một số hãng đề xuất qui tắc “thước loga” thiết kế chuyên dụng cho việc tính toán cho các khung giá cụ thể. Công cụ trên và các tài liệu kèm theo giúp cho ta chọn lựa thiết bị bù và sơ đồ điều khiển thích hợp, cũng

như những thông tin về ràng buộc của thành phần sóng hài điện áp trong hệ thống điện. Các hài điện áp này yêu cầu sử dụng tụ bù với thông số định mức cao hơn ( mức giải nhiệt, điện áp và dòng điện) và sử dụng các cuộn kháng hoặc mạch lọc để lọc sóng hài.

5.4 Phương pháp dựa theo điều kiện giảm bớt công suất biểu

kiến cực đại đăng ký Đối với khách hàng dùng điện theo khung giá tiền dựa một phần vào số kVA đã đăng ký, cộng phần trả thêm cho số kWh tiêu thụ, sẽ hưởng lợi nhuận rõ ràng khi giảm số kVA đăng ký. Giản đồ vẽ trên hình L6 cho thấy khi hệ số công suất được cải thiện, giá trị kVA giảm với giá trị kW (P) đã cho. Nâng cao hệ số công suất còn nhằm vào mục đích (ngoài những ưu điểm đã nói đến trước đây) giảm số kVA đăng ký và tránh không vượt qua giá trị đó (nghĩa là tránh phải trả với giá điện cao hơn cho kVA trong giờ cao điểm hoặc tránh việc ngắt CB tổng). Hình L15 (trang trước) cho thấy giá trị công suất bù kvar trên 1 kW tiêu thụ cần thiết để nâng hệ số công suất từ giá trị này đến giá trị khác. Ví dụ: Một siêu thị đăng ký tải122kVA với hệ số công suất 0,7 nghĩa là công suất tác dụng bằng 85,4kW. Hợp đồng riêng của khách hàng này dựa vào từng bậc giá trị kVA đăng ký (theo từng bậc 6 kVA đến 108 kVA và theo từng bậc giá trị 12 kVA khi vượt trên giá trị này). Đây là loại phổ biến và đặc trưng cho khung tiền điện 2 thành phần. Trong trường hợp này, khách hàng phải trả trên cơ sở 132 kVA. Theo hình L15, có thể thấy rằng lắp đặt bộ tụ 60 kvar cho phép nâng cao hệ số công suất từ 0,7 thành 0,95 (0,691 x 85,4 = 59 kvar). Giá trị kVA đăng ký sẽ là: 85,4/0,95=90 kVA tức cải thiện được 30%

Cos ϕ = 0.7

Cos ϕ'= 0.95 S = 122 kVA S' = 90 kVA Q = 87.1 kvar Qc = 56 kvar Q' = 28.1 kvar

S'

S

Qc

Q

Hình. L16 :Giảm kVA cực đại đănng ký nhờ tăng hệ số công suất

(1) Trong thời gian thanh toán, trong những giờ phải trả cho tiêu thụ

công suất phản kháng ở trường hợp trên

Qc = 15,996 kvarh=73 kvar

220 h


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


Lắp đặt bộ tụ bù có thể tránh phải thay thế máy biến áp trong trường hợp tăng tải

6 Bù tại máy biến áp

6. Bù để nâng cao khả năng tải công suất tác dụng Với các bước tương tự như đã thực hiện để giảm công suất đăng ký kVA, tức nâng cao hệ số công suất tải, như mô tả ở phần 5.4, cho phép nâng cao khả năng mang tải của máy biến áp, có nghĩa là có thể cung cấp lượng công suất tác dụng lớn hơn. Trong một số trường hợp, phương pháp này cho phép tránh thay máy biến áp có công suất định mức lớn hơn do nhu cầu tải tăng. Hình L17 biểu thị công suất (kW) của các máy biến áp đầy tải với các giá trị khác nhau của hệ số công suất, qua đó thấy rõ việc nâng cao hệ số công suất sẽ làm tăng khả năng tải công suất tác dụng của máy biến áp

tan ϕ cos ϕ Công suất định mức của các máy biến áp (kVA)

00 60 250 35 400 500 630 800 000 250 600 2000

0.00 1 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000

0.20 0.98 98 157 245 309 392 490 617 784 980 1225 1568 1960

0.29 0.96 96 154 240 302 384 480 605 768 960 1200 1536 1920

0.36 0.94 94 150 235 296 376 470 592 752 940 1175 1504 1880

0.43 0.92 92 147 230 290 368 460 580 736 920 1150 1472 1840

0.48 0.90 90 144 225 284 360 450 567 720 900 1125 1440 1800

0.54 0.88 88 141 220 277 352 440 554 704 880 1100 1408 1760

0.59 0.86 86 138 215 271 344 430 541 688 860 1075 1376 1720 0.65 0.84 84 134 210 265 336 420 529 672 840 1050 1344 1680 0.70 0.82 82 131 205 258 328 410 517 656 820 1025 1312 1640 0.75 0.80 80 128 200 252 320 400 504 640 800 1000 1280 1600 0.80 0.78 78 125 195 246 312 390 491 624 780 975 1248 1560 0.86 0.76 76 122 190 239 304 380 479 608 760 950 1216 1520 0.91 0.74 74 118 185 233 296 370 466 592 740 925 1184 1480 0.96 0.72 72 115 180 227 288 360 454 576 720 900 1152 1440 1.02 0.70 70 112 175 220 280 350 441 560 700 875 1120 1400

Hình. L17 : Công suất tác dụng của máy biến áp đày tải khi cung cấp cho tải với các hệ số công suất khác nhau

Ví dụ: (Xem Hình. L18 )

Hệ thống được cung cấp bởi máy biến áp công suất 630 kVA với tải 450 kW (P1) và hệ số

Công suất trung bình là 0.8 (trễ). Công suất biểu kiến S1=460/0.8=562kVA

L5

Công suất phản kháng tương ứng Q1 = S1

2−P1

2 = 337kvar

Thêm một tải có công suất P2 = 100 kW với hệ số công suất là 0.7 (trễ)

Công suất biểu kiến S2=100/0.7=143kVA

Q

P1

S1

S2 Q2

P2

S Q1

Q

Q m

P

Công suất phản kháng tương ứng

Q2 = S22

−P22= 102 kvar

Cần đặt tụ bù có công suất nhỏ nhất là bao nhiêu để tránh phải thay máy biến áp?

Công suất tổng:

P = P1 + P2 = 550 kW

Công suất phản kháng lớn nhất của máy biến áp 630 kVA khi cung cấp tải 550kW là

Qm = S2−P2 Qm = 6302

− 5502 =307 kvar

Tổng công suất phản kháng cần để bù:

Q1 + Q2 = 337 + 102 = 439 kvar

Như vậy, dụng lượng cần bù tối thiểu làl:

Qkvar = 439 - 307 = 132 kvar Cần chú ý rằng tính toán này không xét đến các phụ tải đỉnh và thời gian kéo dài của nó.

Trường hợp tốt nhất, tức điều chỉnh hệ số cosϕ đến 1 sẽ cho máy biến áp một khoảng dự trữ công suất bằng 630 – 550 = 80 kW. Khi đó, bộ tụ phải có dung lượng bằng 439 kvar

Hình. L18 : Bù Q cho phép tăng thêm tải S2 mà không cần thay

máy biến áp, công suất ngõ ra của máy biến áp có ngưỡng là S


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


Khi đo lường ở phía trung thế của máy biến áp, tổn hao năng lượng phản kháng trong máy biến áp cần được bù (tùy thuộc vào quy định biểu giá)

6 Bù tại máy biến áp

6.2 Bù công suất phản kháng tiêu thụ bởi máy biến áp

Bản chất của cảm kháng máy biến áp

Trong tất cả các trường hợp ở trên, đã xem xét các thiết bị nối song song, sử dụng khi tải bình thường và các bộ tụ nâng cao hệ số công suất v.v... Lý do là vì các thiết bị được mắc song song yêu cầu lượng công suất phản kháng lớn nhất trong hệ thống điện. Tuy nhiên các điện kháng mắc nối tiếp như cảm kháng

đường dây và điện kháng tản của máy biến áp v.v… cũng tiêu thụ công suất phản kháng

Máy biến áp lý tưởng Điện kháng tản Khi thực hiện đo lường ở phía trung thế của máy biến áp, tổn thất công suất phản kháng trong máy biến áp

(tùy thuộc vào qui định biểu giá) có thể cần được bù Cuộn sơ cấp

Cuộn thứ cấp Điện kháng từ hóa

Vì chỉ xét đến khía cạnh tổn hao công suất phản kháng, máy biến áp có thể được mô tả như trong hình L19. Tất cả giá trị điện kháng được tính qui đổi sang phía thứ cấp máy biến áp, trong đó nhánh mắc song song

biểu thị mạch dòng điện từ hóa. Trong điều kiện bình thường, tức là khi điện áp cuộn sơ cấp không đổi, dòng điện từ hóa giữ giá trị hầu như không thay đổi (khoảng 1,8% dòng điện đầy tải) khi thay đổi từ chế độ không tải đến đầy tải. Do đó, có thể dùng tụ mắc song song với dung lượng cố định ở phía sơ cấp hoặc thứ

cấp để bù công suất phản kháng mà máy biến áp tiêu thụ

Hình. L19 : Điện kháng từng pha của máy biến áp

Công suất phản kháng tiêu thụ bởi máy biến áp không thể bỏ qua và chiếm tỉ lệ tới khoảng 5% công suất định mức máy biến áp khi tải là định mức. Bù công suất phản kháng có thể thực hiện bằng tụ. Trong các máy biến áp, công suất phản kháng được tiêu thụ không chỉ bởi cảm kháng nhánh song song (mạch từ hóa) mà còn do cảm kháng mạch nối tiếp (từ thông tản). Chế độ bù hoàn toàn có thể thực hiện bằng bộ tụ hạ áp mắc song song.

Tiêu thụ công suất phản kháng trong các điện kháng mắc nối tiếp (từ thông

tản ) XL Minh họa đơn giản hiện tượng này được thể hiện trong hình L20.

Thành phần phản kháng dòng điện qua tải = I sin ϕ vì vậy QL = VI sin ϕ. Thành phần phản kháng dòng điện từ nguồn = I sin ϕ’ vì vậy QE = EI sin ϕ’. Có thể thấy E > V và sin ϕ’ > sin ϕ.

Sự khác biệt giữa EI sin ϕ’ và VI sin ϕ bằng gía trị kvar của từng pha (tiêu thụ bởi XL) Có thể chứng minh rằng giá trị kvar này bằng I2XL (tương tự như tổn hao công suất tác dụng I2R (kW) trong các điện trở nối tiếp cảu đường dây…)

Với một máy biến áp cho trước, từ công thức I2XL dễ dàng đưa ra lượng công suất phản kháng kvar được tiêu thụ ở bất cứ giá trị tải nào, được thực hiện như sau:

L6

E Nguồn

I XL

V Tải

E

Nếu sử dụng đơn vị tương đối (thay vì giá trị phần trăm) có thể thực hiện nhân trực tiếp I với XL.

Ví dụ: Một máy biến áp công suất 630 kVA với điện áp ngắn mạch bằng 4% và đang mang đầy tải. Hãy xác định tổn thất công suất phản kháng [kvar]? 4% = 0.04 pu và I = 1pu

Tổn hao = I2XL = 12 x 0.04 = 0.04 pu kvar Trong đó 1 pu = 630 kVA Tổn hao công suất phản kháng (kvar) ba pha là 630 x 0.04 = 25.2 kvar (hay, đơn giản, 4% của 630 kVA).

Khi tải là một nửa nghĩa là I = 0.5 pu, khi đó tổn hao sẽ là 0.52 x 0.04 = 0.01 pu = 630 x 0.01 = 6.3 kvar

I sin

'

I sin '

I

VIXL Qua ví dụ này và giản đồ vector hình L20 cho thấy:

Hệ số công suất phía sơ cấp của máy biến áp mang tải sẽ khác (thường là thấp hơn) so với phía thứ cấp (do máy biến áp tiêu thụ công suất phản kháng);

Tổn hao công suất phản kháng trên điện kháng tản khi biến thế đầy tải sẽ bằng điện kháng máy

biến áp tính theo phần trăm (4% điện kháng có nghĩa là tổn thất kvar bằng 4% giá trị định mức kVA của máy biến áp);

tổn thất kvar do điện kháng tản sẽ thay đổi tỷ lệ bình phương dòng điện (hoặc theo công suất

kVA);

Hình. L20 : Tiêu thụ công suất phản kháng bởi các điện kháng nối tiếp


Sch

neid

er E

lect

r ic -

all

r igh

ts r

eser

ved

L - Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài 6 Bù tại máy biến áp

Để xác định tổng tổn hao công suất phản kháng kvar của máy biến áp cần phải thêm tổn hao

không đổi trong mạch dòng điện từ hóa (khoảng 1.8% công suất kVA định mức) vào phần tổn hao “nối tiếp” ở trên. Hình L21 đưa ra các giá trị tổn hao công suất phản kháng khi không tải và khi đầy

tải cho các máy biến thế phân phối tiêu biểu. Về nguyên tắc, các điện kháng nối tiếp trong mạch có thể bù bằng tụ bù cố định mắc nối tiếp (thường thấy trong đường dây truyền tải dài cao thế). Tuy nhiên, kiểu này thực hiện phức tạp, ngoài ra, tại mức điện áp được xem xét trong tài liệu này, luôn sử dụng

kiểu bù song song. Trong trường hợp đo lường ở phía trung thế, chỉ cần nâng hệ số công suất đến giá trị có công suất phản kháng do tải và máy biến áp tiêu thụ ở dưới mức phải đóng tiền phạt. Mức bù này phụ thuộc vào biểu

giá, thường ở mức ứng với tanϕ khoảng 0,31 (tức là cosϕ=0,955).

Công suất định mức Công suất phản kháng (kvar) cần bù (kVA) Không tải Đầy tải

100

160

250

315

400

500

630 800 1000

1250

1600

2000

2.5

3.7 5.3 6.3 7.6 9.5 11.3 20 23.9

27.4 31.9 37.8

6.1

9.6 14.7 18.4 22.9 28.7 35.7 54.5 72.4

94.5 126 176

Hình L21 : Công suất phản kháng tiêu thụ bởi máy biến áp phân phối với điện áp cuộn sơ cấp là 20kV

Chú ý rằng, tổn thất kvar trong máy biến áp có thể được bù hoàn toàn bằng cách điều chỉnh bộ tụ sao cho có hệ số công suất tải mang tính dung (chút ít). Trường hợp này, toàn bộ công suất kvar của máy biến áp nhận từ tụ bù, Khi đó tại vị trí đầu vào phía sơ cấp có hệ số công suất bằng 1, như mô tả trên hình L22

E (Điện áp đầu vào)

IXL

I

ϕ

V (Điện áp tải)

L7

Dòng

điện tải

I0 (Dòng điện bù)

Hình. L22 : Bù dư để bù hoàn toàn tổn hao công suất phản kháng của máy biến áp

Trong thực tiễn, bù công suất phản kháng do máy biến áp tiêu thụ chủ yếu được thực hiện bằng bộ tụ bù nâng cao hệ số công suất như các chế độ bù tập trung, bù khu vực hoặc bù riêng. Không giống như các thiết bị tiêu thụ kvar khác, sự tiêu thụ kvar của máy biến áp (một phần do điện kháng tản) thay đổi đáng kể khi tải thay đổi. Vì thế, nếu áp dụng phương pháp bù riêng cho máy biến áp, cần phải giả định mức tải là trung bình Tuy nhiên, lượng tiêu thụ kvar này chỉ chiếm một phần tương đối nhỏ công suất phản kháng của mạng điện, do đó việc bù không phù hợp với tải thay đổi hầu như không là vấn đề lớn. Hình E21 chỉ ra các giá trị tổn thất kvar điển hình của mạch từ hóa (cột “ kvar không tải”), cũng như tổn thất tổng khi mang đầy tải cho các máy biến áp phân phối ở mức điện áp 20kV (bao gồm cả tổn thất do điện kháng tản).


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

L8


Bù riêng cho động cơ nên sử dụng khi công suất của động cơ (kVA) khá lớn so với công suất đăng ký của cả mạng điện

Trước bù Sau bù

Máy biến áp

Khả năng

mang tảI thêm

Công

7 Nâng cao hệ số công suất cho động cơ cảm ứng

7.1 Kết nối tụ bù và cài đặt thiết bị bảo vệ

Các lưu ý chung

Do tiêu thụ công suất tác dụng kW thấp khi chạy không tải hoặc mang tải nhỏ, nên hệ số công suất động cơ rất thấp. Thực tế, dòng điện cảm kháng của động cơ hầu như không thay đổi khi tải biến đổi nên các động cơ không mang tải sẽ tiêu thụ công suất phản kháng, gây bất lợi cho mạng điện với những lý do đã nêu

trong các mục trước đây. Vì vậy, có hai qui tắc chung có lợi là cắt các động cơ không mang tải và không lựa chọn động cơ có công suất định mức dư thừa (bởi vì điều đó sẽ dẫn đến hiện tượng động cơ chạy non tải).

Kết nối

Bộ tụ bù nên lắp đặt trực tiếp ở đầu vào của động cơ

Động cơ đặc biệt Không nên thực hiện chế độ bù cho các động cơ đặc biệt (như động cơ bước, động cơ thường xuyên vận

hành ở chế độ đảo chiều, hãm ngược…)

Ảnh hưởng của cài đặt thiết bị bảo vệ

Sau khi áp dụng chế độ bù công suất cho động cơ, dòng điện dẫn qua hệ thống động cơ - bộ tụ sẽ nhỏ hơn

trước khi bù, với cùng chế độ mang tải. Điều này đạt được chính là do phần lớn thành phần cảm của dòng

điện động cơ được cung cấp bởi tụ bù, như minh hoạ trong hình L23. Khi thiết bị bảo vệ quá dòng cho động cơ lắp đặt ở phía trước điểm nối động cơ và tụ bù (và điều này luôn

tồn tại khi kết nối tụ bù vào đầu động cơ) giá trị chỉnh định của role quá dòng phải giảm theo tỉ số

cos ϕ trước khi bù / cos ϕ sau khi bù

Đối với các động cơ được bù theo các giá trị kvar cho trong hình L24 (thường chọn các giá trị lớn nhất để

tránh hiện tượng tự kích đối với các động cơ cảm ứng chuẩn, xem xét ở phần 7.2), thì tỉ số trên sẽ có giá trị

tương tự tương ứng với tốc độ trong hình L25.

Động cơ 3 pha 230/400 V

Công suât định mức Công suất kvar cần lắp đặt

Tốc độ quay (vòng/phút)

kW hp 3000 500 1000 750

22 30 6 8 9 10 30 40 7.5 10 11 12.5 37 50 9 11 12.5 16 45 60 11 13 14 17 55 75 13 17 18 21 75 100 17 22 25 28

90 125 20 25 27 30 110 150 24 29 33 37 132 180 31 36 38 43 160 218 35 41 44 52 200 274 43 47 53 61 250 340 52 57 63 71 280 380 57 63 70 79 355 482 67 76 86 98

suất tác dụng

C

400 544 78 82 97 106 450 610 87 93 107 117

Hình L24 : Dung lượng bù nâng cao hệ số công suất tối đa tại đầu động cơ tránh nguy cơ tự kích

M

Động cơ

M

Công suất

phản kháng

cung cấp

từ tụ

Tốc độ (vòng/phút)

750 1000

1500

Hệ số giảm

0.88 0.90

0.91

Hình L23 :Trước khi bù, máy biến áp cung cấp toàn bộ công suất phản khángr;sau khi bù, bộ tụ cung cấp phần lớn công suất

3000 0.93

phản kháng Hình. L25 : Hệ số giảm cho thiết bị bảo vệ quá dòng sau khi bù


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


Khi kết nối bộ tụ vào đầu của động cơ cảm ứng, cần phải đảm bảo công suất của nó nhỏ hơn giá trị có thể x ảy ra hiện tượng tự kích

Hình. L26 : Kết nối tụ vào động cơ

7 Nâng cao hệ số công suất cho động cơ cảm ứng

7.2 Biện pháp tránh tự kích động cơ cảm ứng Động cơ mang tải moment quán tính lớn sẽ tiếp tục quay (trường hợp không chủ định hãm) sau

khi nguồn cấp bị cắt “Quán tính từ” của mạch rotor có nghĩa là một sức điện động sẽ được tạo ra trong các cuộn dây stator trong một thời gian ngắn sau khi nguồn cấp điện bị cắt, và nó giảm dần dần đến giá trị 0

sau thời gian 1 hoặc 2 chu kỳ trong trường hợp động cơ không được bù Tuy nhiên, bộ tụ bù tạo nên một tải 3 pha “vô công” cho sức điện động đang tắt dần, làm xuất hiện dòng điện dung trong cuộn dây stator. Các dòng điện stator tạo nên từ trường quay trong

rotor theo cùng trục và cùng hướng với từ trường đang giảm dần của stator Hệ quả là từ thông rotor tăng, dòng điện stator tăng, và điện áp tại đầu cực động cơ tăng lên đôi khi đạt đến giá trị cao gây nguy hiểm. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng tự kích và là một

trong các nguyên nhân làm cho các máy phát điện xoay chiều thường không hoạt động với tải mang tính dung tức là tồn tại khả năng tự kích dạng tự phát (thể điều khiển).

Lưu ý: 1. Đặc tính của động cơ bị kéo bởi moment quán tính của tải không hoàn toàn đồng nhất với

đặc tính không tải của động cơ. Tuy nhiên, giả định này đủ chính xác trong áp dụng thực tế. 2. Khi động cơ hoạt động trong chế độ máy phát, các dòng điện trong mạch chủ yếu mang

tính phản kháng, vì thế hiệu ứng hãm (làm chậm) lên động cơ chủ yếu do tải, tạo ra bởi bộ

phận quạt làm mát. 3. Dòng điện (chậm pha gần bằng 900) lấy từ nguồn cung cấp cho động cơ không tải trong

điều kiện làm việc bình thường và dòng điện (nhanh pha gần 900) cấp cho tụ điện bởi động

cơ đang hoạt động ở chế độ máy phát sẽ có cùng pha so với điện áp đặt vào động cơ. Do đó, các đường biểu diễn đặc tính của chúng có thể vẽ cùng trên một đồ thị

Để tránh hiện tượng tự kích, như mô tả ở trên, giá trị công suất định mức cho các tụ (kvar) phải

nằm trong giới hạn cực đại cho phép sau đây:

Qc ≤ 0.9 x Io x Un x 3 trong đó Io = dòng điện không tải của động cơ và Un =

điện áp dây định mức của động cơ (kV). Trên hình L24 của trang trước cho các giá trị gần đúng của Qc tương ứng với tiêu chí này.

Ví dụ: Cho động cơ 3 pha,75kW, 3000 v/ph, 400V, có thể lắp đặt tụ bù với dung lượng tối đa không lớn

hơn 17kvar theo hình L24. Nói chung, dung lượng bù cho trong bảng có giá trị nhỏ nên không thể bù đạt thoả mãn giá trị cosϕ yêu cầu. Tuy vậy, có thể thực hiện bù thêm vào hệ thống, ví dụ sử dụng khối tụ bù tập trung cho một số tải nhỏ hơn.

Động cơ và/hoặc tải có mô men quán tính lớn

Trong bất kỳ hệ thống nào có tải với moment quán tính lớn được kéo bởi động cơ thì CB hoặc contactor điều khiển động cơ đó phải tác động nhanh khi có sự cố mất điện. Nếu không có biện pháp đề phòng, hiện tượng tự kích dẫn đến khả năng quá điện áp có thể xảy ra rất cao, bởi vì khi đó tất cả các bộ tụ bù trong mạng điện được mắc song song với khối tụ bù động cơ moment quán tính lớn.

Vì thế, sơ đồ bảo vệ động cơ cần phải có thêm rơle bảo vệ quá điện áp cùng với rơ le kiểm soát công suất ngược (động cơ sẽ cấp nguồn cho các phần tử khác của mạng điện cho đến khi toàn bộ năng lượng quán tính tích trữ của nó tiêu tán hết).

Nếu dung lượng tụ bù cho động cơ moment quán tính lớn có giá trị lớn hơn giá trị trong hình L24, thì bộ tụ cần được trang bị CB hoặc contactor riêng và chúng sẽ thực hiện ngắt với các CB chính hoặc contactor chính của động cơ theo hình L26.

Congtactor chính sẽ được đóng lại sau khi contactor bộ tụ được đóng

L9


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


Mạng điện trước khi bù PF

8 Ví dụ về mạng điện trước và sau khi lắp đặt bù nâng cao hệ số công suất

Mạng điện sau khi bù PF kVA=kW+kvar (1)

kVA

kW kvar

630 kVA

400 V

Phải trả tiền đáng kế cho tiêu thụ kvarh, khi vượt mức đăng ký.

Công suất biểu kiến (kVA) cao hơn so với nhu cầu. Dòng điện dư là nguyên nhân gây tổn hao công suất tác dụng (kWh) phải trả tiền. Mạng phải được thiết kế quá cỡ

Đặc tính của mạng

500 kW cosϕ = 0.75 Máy biến áp quá tải Nhu cầu công suất

S = P =

500 = 665 kVA

cosϕ

0.75

S = công suất biểu kiến

Dòng điện mạng sau CB

I =P/√3Ucosϕ= 960 A

kVA=kW+kvar kVA

kW

630 kVA

400

Tiêu thụ công suất phản kháng: - Được loại trừ, hoặc - Giảm theo hệ số cosϕ yêu cầu Đóng tiền phạt : - Đối với năng lượng phản kháng (nếu có áp dụng) - Đối với toàn hóa đơn trong một số trường hợp sẽ được loại bỏ Tiền phải trả cố định dựa trên kVA nhu cầu được điều đình giảm bằng tiền phải trả cho kW tiêu thụ Đặc tính của mạng

500 kW cosϕ = 0.928 Máy biến áp không còn quá tải Nhu cầu công suất 539 kVA Máy biến áp có thể tải thêm 14% Dòng điện chạy vào hệ thống qua CB 778 A

Tổn hao công suất trong cáp tỷ lệ với

bình phương dòng điện: 9602

Tổn hao công suất trong cáp giảm đến

đến 7782

= 65% so với giá trị cũ, do vậy nâng

L20

cos ϕ = 0.75 Phân xưởng

P=I2R

cos ϕ = 0.75

Công suất phản kháng cung cấp qua máy biến áp và dây dẫn của mạng Máy biến áp, C và cáp phải được định mức dư

cos ϕ = 0.75 Phân xưởng

9602

cao hiệu quả kinh tế

cos ϕ = 0.928

Công suất phản kháng cung cấp bởi tụ bù

250 kvar

Dung lượng tụ bằng 250 kvar được điều khiển tự động theo 5 bậc, mỗi bậc 50kvar.

Lưu ý: Thực tế, cos ϕ tại phân xưởng giữ ở mức 0,75 nhưng cosϕ tại các vị trí khác trong mạng điện nằm phía trước vị trí tụ bù đến thanh cái hạ áp của máy biến áp có giá trị 0,928. Như đã đề cập đến trong phần 6.2, hệ số công suất ở phía sơ cấp máy biến thế sẽ thấp hơn (2) do tổn thất công suất phản kháng trong máy.

Hình. K27 : So sánh kinh tế kỹ thuật trước và sau khi lắp đặt bù nâng cao hệ số công suất

(1) Mũi tên chỉ đại lượng vector.

(2) Đặc biệt trong trường hợp trước khi bù.


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed


Ảnh hưởng sóng hài chủ yếu là tới định mức dư bộ tụ và

mắc nối tiếp một cuộn kháng hạn chế song hài

Ihar

9 Ảnh hưởng của sóng hài

9.1 Những vấn đề gây ra bởi các sóng hài trong hệ thống

năng lượng Các thiết bị sử dụng các linh kiện điện tử (như bộ điều chỉnh tốc độ động cơ, các bộ chỉnh lưu điều khiển, v.v…) đã làm tăng đáng kể vấn đề về sóng hài trong hệ thống cung cấp điện. Các sóng hài xuất hiện từ thời kỳ đầu của các ngành công nghiệp, chủ yếu do điện kháng phi tuyến mạch từ hóa của máy biến áp, các cuộn kháng, các ballast đèn huỳnh quang, v.v… Các sóng hài trong hệ thống 3 pha đối xứng thường có bậc lẻ như bậc 3,5,7,9… và biên độ của chúng giảm dần khi bậc của chúng tăng lên. Một số tính chất có thể được sử dụng trong các biện pháp khấc nhau để giảm một số sóng hài đến giá trị nhỏ không đáng kể- việc khử bỏ hoàn toàn chúng không thể thực hiện được. Trong phần này, chúng ta sẽ giới thiệu một số biện pháp thực tế dùng để giảm ảnh hưởng của sóng hài, trong đó đặc biệt là cho các bộ tụ. Các tụ điện đặc biệt rất nhạy cảm với các thành phần sóng hài của nguồn cung cấp do dung kháng của tụ giảm khi tần số tăng lên. Trong thực tế, điều này có nghĩa là chỉ một phần nhỏ của sóng hài điện áp có thể tạo nên giá trị dòng điện đáng kể trong mạch chứa tụ. Sự hiện diện các thành phần sóng hài đã làm biến dạng (SIN chuẩn) điện áp hoặc dòng điện; thành phần sóng hài càng nhiều, mức độ biến dạng càng lớn. Nếu tần số dao động riêng của hệ thống tụ bù- điện kháng mạng điện đạt giá trị gần bằng tần số của một sóng hài nào đó, sẽ xảy ra hiện tượng cộng hưởng với khuyếch điện áp và dòng điện ở tần số sóng hài đó. Trong trường hợp đặc biệt này, dòng điện đạt giá trị cao làm nóng quá mức tụ điện, làm giảm dần chất lượng điện môi và cuối cùng hệ quả kéo theo là làm hỏng tụ. Tồn tại một số biện pháp giải quyết vấn đề trên bằng việc sử dụng:

Bộ lọc sóng hài mắc song song hoặc / và cuộn kháng hạn chế sóng hài hoặc. Bộ lọc tích cực Bộ lọc hỗn hợp

9.2 Các giải pháp

Bộ lọc thụ động (xem Hình L28)

Chống ảnh hưởng của sóng hài Sự tồn tại của các sóng hài trong điện áp nguồn làm cho dòng điện qua tụ có giá trị cao khác thường. Do đó, khi thiết kế lấy trị hiệu dụng dòng tụ bằng 1,3 lần dòng định mức. Tất cả các phần tử mắc nối tiếp trong mạch, ví dụ dây nối, cầu chì, thiết bị đóng ngắt v.v… dùng kèm theo tụ cũng phải được thiết kế dư trong khoảng1,3 đến 1,5 lần giá trị định mức. Sự biến dạng điện áp thường biểu hiện ở các “đỉnh” làm tăng các giá trị đỉnh của dạng sin chuẩn. Khả năng này cùng với các điều kiện quá điện áp khác do hiện tượng cộng hưởng, như mô tả ở phần tiếp theo, được tính đến để tăng mức cách điện ở trên mức cách điện “chuẩn” của tụ. Trong nhiều trường hợp, hai biện pháp khắc phục vừa nêu trên đủ làm cho hệ thống hoạt động bình thường

Chống ảnh hưởng của cộng hưởng

Các tụ điện là các thiết bị mang tính dung tuyến tính, và do đó chúng không tạo nên sóng hài. Tuy nhiên, việc lắp đặt các tụ điện vào trong hệ thống điện (với tổng trở mang tính cảm) có thể gây nên hiện tượng cộng hưởng hoàn toàn hoặc cộng hưởng riêng với một trong số các sóng hài. Bậc sóng hài- viết tắt là ho (harmonic order) của cộng hưởng tần số tự nhiên giữa cảm kháng hệ thống điện và bộ tụ là

ho= Ssc/Q

L2

Nguồn tạo

Bộ lọc

sóng hài

Hình. L28 :Nguyên lý hoạt động của bộ lọc thụ động

Trong đó Ssc = công suất ngắn mạch tại điểm đấu tụ (kVA) Q = công suất định mức của (kvar); và ho = bậc sóng hài tần số cộng hưởng tự nhiên

fo có nghĩa là fo/50 cho hệ thống 50Hz và fo/60 cho hệ thống 60 Hz

Schneider Electric - Electrical installation guide 2009 © S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

L - Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài 9 Ảnh hưởng của sóng hài

Ví dụ, cho h0= Ssc

Q

có giá trị bằng 2.93, với giá trị này thì tần số tự nhiên của

bộ tụ/cảm kháng hệ thống gần bằng tần số hài cơ bản bậc 3 của hệ thống

Do h0=f0/50 nên f0= 50 x 2.93 = 146.5 Hz

Ihar

Nguồn tạo sóng hài

Is

Iact

Bộ lọc

tích cực

Tải tuyến tính

Tần số tự nhiên càng gần tới tần số của một sóng hài nào đó của hệ thống thì ảnh hưởng bất lợi càng lớn. Trong thí dụ vừa nêu, điều kiện cộng hưởng với thành phần hài bậc 3 của sóng méo dạng chắc chắn xảy ra. Trong những trường hợp như vậy, cần tiến hành các biện pháp để thay đổi tần số tự nhiên đến một giá trị mà nó không thể cộng hưởng với bất cứ thành phần sóng hài nào hiện diện trong hệ thống. Điều này được thực hiện bằng cách mắc nối tiếp cuộn cảm triệt sóng hài với bộ tụ. Trong hệ thống 50 Hz, các cuộn kháng trên được điều chỉnh sao cho tần số cộng hưởng tự nhiên của hệ thống tụ điện/cuộn dây đến 190Hz. Đối với hệ thống lưới điện 60Hz, tần số cộng hưởng tự nhiên cần chỉnh đến 228Hz. Các tần số này tương ứng với giá trị của bậc sóng hài h0 bằng 3,8 đối với hệ thống lưới 50Hz, tức nằm khoảng giữa các sóng hài bậc 3 và bậc 5 của lưới. Với sự sắp xếp này, cuộn kháng sẽ làm tăng dòng điện tần số cơ bản (tần số 50Hz hoặc 60Hz) lên một giá trị nhỏ (khoảng 7-8%) và do đó điện áp đặt trên tụ cũng theo tỉ lệ tương ứng. Tính chất này được xém xét đến, ví dụ, khi sử dụng tụ thiết kế ở điện áp 440V cho hệ thống lưới 400 V.

L22

Hình. L29 : Nguyên lý hoạt động của bộ lọc tích cực

Ihar

Iact

Bộ lọc

tích cực

Nguồn tạo sóng hài

Is

Tải tuyến tính

Bộ lọc tích cực (Xem Hình. L29)

Bộ lọc tích cực dựa trên công nghệ điện tử công suất. Thông thường, chúng được kết nối song song với tải phi tuyến

Bộ lọc tích cực phân tích sóng hài gây ra bởi tải sau đó bơm dòng cùng sóng hài đó cho tải với pha thích hợp. Kết quả là dòng điện hài hoàn toàn bị triệt tiêu. Điều này có nghĩa là dóng điện này không chạy ngược lên và cũng không được sinh ra bởi nguồn.

Ưu điểm chính của bộ lọc tích cực là đảm bảo bù hiệu quả các thành phần hài ngay cả khi mạng điện thay đổi Bộ lọc tích cực đặc biệt dễ sử dụng nhờ có những tính năng sau.

Tự động hiệu chỉnh cấu hình theo hài của tảI không phụ thuộc vào bậc hài LoạI trừ khả năng quá tải

Khả năng tương thích vớI máy phát điện. Kết nốI vớI bất cứ điểm nào của mạng điện Có thể sử dụng nhiều bộ lọc trong một mạng để nâng cao hiệu qủa trong loạI bỏ sóng hài (ví dụ,

trong trường hợp lắp đặt máy mới )

Ngoài ra, Bộ lọc tích cực có thể sử dụng để cải thiện hệ số công suất.

Bộ lọc hỗn hợp (Xem Hình. L30)

Bộ lọc hỗn hợp Đây là dạng bộ lọc kết hợp các ưu điểm của bộ lọc thụ động và bộ lọc tích cực. Một tần số có thể được

lọc bằng bộ lọc thụ động, các tần số còn lại bằng bộ lọc tích cực.

Hình. L30 : Nguyên lý hoạt động của bộ lọc hỗn hợp


© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

L - Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài 9 Ảnh hưởng của sóng hài

9.3 Lựa chọn giải pháp tối ưu

Hình L31 dưới dây cho thấy các tiêu chí mà có thể được đưa vào tính toán để chọn

công nghệ thích hợp nhất tùy thuộc vào ứng dụng.

Bộ lọc thụ động Bộ lọc tích cực Bộ lọc hỗn hợp

Lĩnh vực ứng dụng Công nghiệp Dịch vụ,thương mại

Công nghiệp

… với tổng công suất tải phi lớn hơn nhỏ hơn greater than tuyến (hệ truyền động biến tần 200 kVA động cơ, UPS, bộ chỉnh lưu…) Cải thiện hệ số công suất Cần thiết để giảm méo dạng hài trong điện áp cho các tải nhạy cảm Cần thiết để giảm méo dạng hài trong dòng điện để tránh quá tải cho cáp Cần phải đảm bảo giới hạn Không nghiêm ngặt trong lọc bỏ sóng hài

200 kVA

Không

200 kVA

Hình. L31 : Lựa chọn công nghệ phù hợp nhất tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng

Đối với bộ lọc thụ động, lựa chọn được thực hiện dựa trên các thông số sau:

Gh = tổng công suất định mức kVA của các thiết bị sinh sóng hài (bộ biến đổi công suất tĩnh, biến tần, bộ điều khiển tốc độ…) được kết nối vào thanh cái, từ đó bộ tụ được cung cấp. Nếu công suất định mức của các thiết bị là kW thì nhập hệ số công suất trung bình là 0.7 cho việc tính công suất biểu kiến kVA.

Ssc = công suất ngắn mạch 3-pha (kVA) tại đầu của bộ tụ. Sn = tổng công suất định mức (kVA) của tất cả các máy biến áp cung cấp cho hệ thống

(nghĩa là trực tiếp kết nối váo thanh cái) Nếu một số máy biến áp làm việc song song, loại bỏ một hay nhiều máy sẽ làm thay đổi đáng kể

các giá trị Ssc và Sn. Trên cơ sở các thông số này việc lựa chọn tụ bù đảm bảo mức độ làm việc cho phép trong điều kiện sóng hài điện áp và dòng điện của hệ thống, có thể tiến hành nhờ hình L32.

Quy tắc chung cho máy biến áp bất kỳ công suất định mức nào

Gh≤SSc/120 SSc/120≤Gh≤SSc/70 Gh>SSc/70 Tụ chuẩn Điện áp định mức của tụ tăng10% Điện áp định mức của tụ tăng 10% (trừ bộ tụ cấp điện áp 230V) +Cuộn kháng lọc sóng hài

Quy tắc đơn giản cho các máy biến áp có công suất định mức ≤ 2 MVA

Gh ≤ 0.15 Sn Sn < Gh ≤ 0.25 Sn 0.25Sn<Gh≤0.60Sn Gh>0.60Sn

Tụ chuẩn Điện áp định mức của tụ Điện áp định mức của tụ Bộ lọc

tăng 10% (trừ cấp điện áp 230V) tăng 10%

+Cuộn kháng lọc sóng hài

Hình. L32 : Lựa chọn giải pháp giảm thành phần hài liên quan đến tụ bù hạ áp, được cấp nguồn qua máy biến áp

on guide 2009 L

23 © Schneider Electr ic - all r ights reser ved

L24


(1)Ghi chú của Merlin-Gerin

10 Ứng dụng bộ tụ

10.1 Tụ điện

Công nghệ

Tụ điện là một khối dạng khô (nghĩa là không bị ngâm trong điện môi lỏng) gồm lõi 2 lớp màng tạo ra từ tấm phim polypropylen tự phục hồi tráng kim loại. Tụ điện được bảo vệ bởI hệ thống chất lượng cao( bộ ngắt áp lực quá cao được sử dụng kết hợp với cầu chì khả năng ngắt cao), sẽ ngắt tụ khi xảy ra sự cố bên trong. Sơ đồ bảo vệ tụ hoạt động như sau: Ngắn mạch qua điện môi sẽ làm chảy cầu chì; Dòng điện đạt giá trị lớn hơn mức bình thường nhưng chưa đủ làm chảy cầu chì, nguyên nhân do xuất

hiện dòng nhỏ trong lớp màng điện môi. Các “sự cố” đó thường bị bịt kín lại nhờ tác dụng nhiệt của dòng điện rò. Lúc đó, ta nói tụ “ tự phục hồi”.

Nếu dòng điện rò tiếp tục tồn tại, sự cố trên có thể phát triển thành hiện tượng ngắn mạch và làm chảy cầu chì.

Khí xuất hiện do hiện tượng kim loại bị hóa hơi tại điểm có sự cố sẽ dần dần làm tăng áp lực bên trong vỏ và kết quả là một linh kiện nhạy với áp suất sẽ tác động tạo nên ngắn mạch làm cho cầu chì bị đứt.

Tụ điện chế tạo từ vật liệu chứa hai lớp cách điện, vì thế tụ không cần nối đất (Hình L33)

.

a)

Cầu chì HRC

Điện trở

phóng điện

Đĩa kim loại

Thiết bị ngắt quá áp lực

b)

Đặc tính điện

Tiêu chuẩn IEC 60439-1, NFC 54-104, VDE 0560 CSA Standards, UL tests

Phạm vi hoạt động Điện áp định mức 400 V Tần số định mức 50 Hz

Sai số điện dung - 5% to + 10% Phạm vi nhiệt độ Nhiệt độ cực đại 55 °C (đến 65 kvar) Nhiệt độ trung bình trong 45 °C

24 h Nhiệt độ trung bình năm 35 °C Nhiệt độ cực tiểu - 25 °C

Mức cách điện Điện áp chịu đựng, 50 Hz, 1 phút : 6 kV

Xung điện áp 1.2/50 µs: 25 kV Quá dòng cho phép Mức chuẩn (1) Mức H(1)

30% 50% Quá áp cho phép 10% 20%

Hình. L33 : Tụ điện, (a) mặt cắt, (b) đặc tính điện


ic -

all

r v

ed


(1) Ghi chú của Merlin-Gerin

(2) Bộ tụ điện có hài được trang bị với cuộn kháng lọc hài

10 Ứng dụng bộ tụ

10.2 Lựa chọn bảo vệ, thiết bị bảo vệ và cáp kết nối

Lựa chọn cáp nối, thiết bị bảo vệ và điều khiển phụ thuộc vào dòng tải.

Đối với tụ điện, dòng điện phụ thuộc vào Điện áp cấp và các thành phần hài của nó Giá trị điện dung

Dòng điện định mức In của bộ tụ 3-pha bằng:

Với Q: Công suất định mức (kvar)

Un: Điện áp dây (kV) Phạm vi điện áp hài cơ bản cộng với các sóng hài , cùng với sai số do thực tế sản xuất của giá trị điện dung (so với giá trị cho trong sổ tay tra cứu) có thể dẫn đến việc tăng dòng điện lên khoảng 50% so với giá trị tính toán. Trong đó, phần tăng khoảng 30% là do tăng điện áp và khoảng 15% tăng lên do sai số sản xuất. Do đó, giá trị chọn sẽ là 1.3 x 1.15 = 1.5 Tất cả các bộ phận tải dòng điện của tụ phải chọn tương thích với điều kiện làm việc xấu nhất này và trong điều kiện nhiệt độ môi trường cực đại 500C. Trong trường hợp nhiệt độ cao hơn xảy ra bên trong tụ (>500C), cần đánh giá lại độ dẫn của các bộ phận này

Bảo vệ

CB được lựa chọn sao cho đảm bảo ngắt với thời gian tác động lớn khi dòng tác động bằng

1.36 x In cho dạng chuẩn (1)

1.50 x In cho dạng Comfort(1)

1.12 x In cho dạng có hài H (1) (điều chỉnh ở 2.7 f)(2)

1.19 x In cho dạng có hài H (1) (điều chỉnh ở 3.8 f)

1.31 x In cho dạng có hài H (1) (điều chỉnh ở 4.3 f)

Thiết lập thời gian tác động nhỏ (bảo vệ ngắn mạch) phải không nhạy cảm với dòng khởi động

Dòng tác động được thiết lập bằng 10 x In cho dạng chuẩn, dạng C và dạng H (1).

Ví dụ 1

50 kvar – 400V – 50 Hz – dạng chuẩn

Hiệu chỉnh theo thời gian tác động trễ lớn: 1.36 x 72 = 98 A

Hiệu chỉnh theo thời gian tác động trễ nhỏ: 10 x In = 720 A

Ví dụ 2

50 kvar – 400V – 50 Hz – phạm vi hài SAH (1) (điều chỉnh ở 4.3 f)

In = 72 A

Hiệu chỉnh theo thời gian tác động trễ lớn: 1.31 x 72 = 94 A

Hiệu chỉnh theo thời gian tác động trễ nhỏ: 10 x In = 720 A

Cáp kết nối Hình L34 ở trang sau cho thấy tiết diện tối thiểu của cáp kết nối tụ Rectiphase.

Cáp điều khiển

Tiết diện tối thiểu của cáp này là 1.5 mm2 cho cấp điện áp 230 V.

Đối với mạch thứ cấp của máy biến áp tiết diện cáp ≥ 2.5mm2


L25

© S

chne

ider

Ele

ctr ic

- a

ll r i

ghts

res

er v

ed

3Un

QIn =

AIn 72732.1400

000,50=

×=

L - Cải thiện hệ số công suất và lọc sóng hài 10 Ứng dụng bộ tụ

Công suất bộ tụ

Tiết diện cáp

Tiết diện cáp

(kvar) Đồng (Cu) Nhôm (Al) 230 V 5

10 15 20 25 30 40 50 60

70

400 V 10

20 30 40 50 60 80 100 120

140

(mm2) 2.5

4 6 10 16 25 35 50 70

95

(mm2) 16

16 16 16 25 35 50 70 95

120 90-100 180

200

120 150

185 240

120 150

240 250 300

185 240 2 x 95

2 x 95 2 x 120 2 x 150

180-210 360 2 x 120 2 x 185 245 280

315

350

385

420

420 480 540 600 660 720

2 x 150 2 x 185 2 x 240 2 x 300 3 x 150 3 x 185

2 x 240 2 x 300 3 x 185 3 x 240 3 x 240 3 x 300

L26

(1) Tiết diện tối thiểu không cho phép bất cứ một hiệu chỉnh nào

(chế độ lắp đặt, nhiệt độ, ...). Tính toán này dùng cho cáp một pha đặt trong không khí với nhiệt độ môi trường là 30 °C.

Hình L34 : Tiết diện cáp kết nối bộ tụ công suất vừa và lớn (1)

Quá độ điện áp

Quá độ điện áp và dòng điện tần số cao thường xuất hiện khi đóng tụ vào lưới. Giá trị lớn nhất của điện áp

quá độ (với giả thiết bỏ qua các sóng hài chế độ xác lập) không vượt quá hai lần giá trị đỉnh của điện áp định mức khi thực hiện đóng tụ chưa tích điện vào mạng điện Tuy nhiên, nếu tụ đã được nạp điện tại thời điểm đóng tụ, điện áp quá độ có thể đạt đến giá trị cực đại bằng

3 lần giá trị đỉnh định mức.

Trạng thái cực đại trên xảy ra nếu:

Điện áp tồn tại trên tụ bằng giá trị đỉnh của điện áp định mức, và

Các tiếp điểm của công tắc đóng vào thời điểm áp nguồn đạt giá trị đỉnh, và Cực của điện áp nguồn ngược dấu với cực của điện áp tụ được nạp điện.

Trong điều kiện như vậy, dòng quá độ sẽ đạt giá trị lớn nhất có thể, tức là bằng 2 lần giá trị cực đại so với

trường hợp đóng điện vào tụ chưa được tích điện, như đã nói ở phần trước. Với tất cả các giá trị và cực tính khác của điện áp trên tụ đã nạp, giá trị đỉnh quá độ của điện áp và dòng điện sẽ có giá trị nhỏ hơn các giá trị nêu trên.

Trong trường hợp khi điện áp đỉnh trên tụ có cùng cực tính với điện áp nguồn và đóng tụ tại thời điểm điện áp nguồn đạt giá trị đỉnh, hiện tượng quá độ điện áp và dòng điện sẽ không xảy ra. Trong trường hợp tự động đóng tụ tự động theo từng bậc, phải đảm bảo sao cho việc đóng tụ được thực

hiện trong điều kiện tụ đã xả điện hoàn toàn. Thời gian xả tụ có thể rút ngắn, nếu cần thiết, bằng các điện trở xả tụ với giá trị điện trở nhỏ


© Schneider Electr ic - all r ights reser ved


N27©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed

4 Mạng chiếu sáng

Là một một nguồn sáng tiện nghi và hiệu quả, hệ thống chiếu sáng chiếm 15% lượng điện tiêu thụ trong công nghiệp và 40% trong các toà nhà. Chất lượng chiếu sáng (ánh sáng ổn định và liên tục) phụ thuộc vào chất lượng điện năng tiêu thụ. Vì thế sự cung cấp điện cho mạng chiếu sáng có tầm quan trọng đáng kể.Sự phân tích các công nghệ đèn khác nhau được trình bày ở đây để giúp cho việc thiết kế và lựa chọn dễ dàng các thiết bị bảo vệ thích hợp. Các tính năng đặc biệt của mạch chiếu sáng và tác động của nó lên sự điều khiển và thiết bị bảo vệ cũng được bàn luận. Ngoài ra những khuyến cáo liên quan đến các khó khăn trong mạch chiếu sáng cũng được đề cập đến.

4.1 Các công nghệ đèn khác nhauSự bức xạ ánh sáng nhân tạo có thể được tạo ra từ năng lượng điện theo hai nguyên tắc: nóng sáng và điện quang.Nóng sáng là hiện tượng sinh ra ánh sáng khi có nhiệt độ cao. Ví dụ phổ biến nhất là điện cực được nung nóng khi có dòng điện chạy qua thì phát sáng. Năng lượng cung cấp được chuyển thành nhiệt do hiệu ứng Joule và biến thành ánh sáng.Sự phát sáng là hiện tượng bức xạ các tia nhìn thấy hoặc gần nhìn thấy của một vật liệu. Khí (hoặc hơi) khi chịu sự phóng điện thì bức xạ ánh sáng (Hiện tượng điện quang) trong chất khí).Vì chất khí không dẫn điện khi ở áp suất và nhiệt độ bình thường, sự phóng điện xảy ra bởi các hạt dẫn điện khi có sự ion hoá chất khí. Tính chất, áp suất và nhiệt độ chất khí xác định phổ ánh sáng.Sự phát quang là sự phát sáng của vật liệu sinh ra bức xạ nhìn thấy hoặc gần nhìn thấy (tử ngoại, hồng ngoại).Khi một chất hấp thụ bức xạ cực tím và sinh ra bức xạ nhìn thấy trong thời gian ngắn sau khi kích thích, được gọi là huỳnh quang.Bóng đèn nung sáng Bóng đèn nung sáng (hay còn gọi là bóng đèn sợi đốt) có lịch sử lâu đời và được sử dụng rộng rãi. Chúng dựa trên nguyên tắc điện cực nóng sáng trong chân không hoặc môi trường trung tính ngăn ngừa cháy.Phân loại:b Đèn nung sáng thông thườngBóng đèn chứa dây tóc volfram được đặt trong môi trường khí trơ (nitơ và argon hay krypton).b Đèn HalogenBóng đèn halogen cũng có một dây tóc volfram, nhưng được đặt trong môi trường hợp chất khí halogen và khí trơ (krypton hoặc xenon). Hợp chất khí halogen dùng để tái tạo dây tóc, làm tăng tuổi thọ đèn và tránh làm cháy bóng bóng đèn. Nó cũng làm cho dây tóc có nhiệt độ cao hơn và vì thế đèn sáng hơn trong bóng đèn có kích thước nhỏ hơn.Nhược điểm chính của các bóng đèn nung sáng là tổn hao nhiệt quá lớn, dẫn đến hiệu suất phát sáng thấp.Bóng đèn huỳnh quang (Fluorescent lamps)Nhóm này bao gồm đèn ống huỳnh quang và đèn huỳnh quang compact. Bản chất của chúng được biết đến như đèn thuỷ ngân áp suất thấp.Trong ống đèn huỳnh quang, sự phóng điện gây ra sự va chạm các electron với các ion hơi thuỷ ngân, kết quả là sinh ra bức xạ cực tím từ các nguyên tử thuỷ ngân. Lớp bột huỳnh quang, tráng bên trong thành ống đèn, chuyển bức xạ này sang ánh sáng nhìn thấy.Đèn ống huỳnh quang có tổn hao nhiệt ít hơn và tuổi thọ đèn lớn hơn đèn nung sáng, nhưng chúng cần một thiết bị mồi gọi là "starter" và một thiết bị hạn chế dòng sau khi phóng điện. Thiết bị này được gọi là "ballast" thường đặt nối tiếp với đèn.Đèn huỳnh quang compact cũng dựa trên nguyên tắc giống như đèn ống huỳnh quang. Starter và ballast làm việc như một mạch điện tử (tích hợp trong đèn), vì thế có thể sử dụng các ống nhỏ xếp lại trên mình.Đèn huỳnh quang compact (Hình N.35) được phát triển để thay thế đèn nung sáng.Chúng tiết kiệm năng lượng đáng kể (đèn huỳnh quang compact 15W phát ra lượng ánh sáng tương đượng với đèn nung sáng 75W) và tuổi thọ lớn hơn.Các bóng đèn cảm ứng "induction" hay còn gọi không có điện cực làm việc theo nguyên tắc ion hoá khí trong đèn bởi trường điện từ tần số cao (đến 1 GHz). Tuổi thọ của đèn có thể lên tới 100 000 giờ.Các đèn phóng điện (nhìn Hình N36)Ánh sáng được sinh ra bởi sự phóng điện giữa hai điện cực trong một ống thạch anh có chứa khí. Tất cả các đèn này vì thế đòi hỏi ballast để hạn chế dòng trong cột phóng điện. Một số công nghệ đã được phát triển cho các ứng dụng khác nhau.

Fig. N35 : Đèn huỳnh quang compact thông thường [a], đèn cảm ứng

a -

b -

N - Characteristics of particular sources and loads



N28

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Đèn natri áp suất thấp có lượng ánh sáng phát ra nhiều nhất, tuy nhiên chỉ số màu rất nghèo nàn, vì chúng chỉ có bức xạ màu vàng đơn sắc.Đèn natri áp suất cao phát ra ánh sáng trắng vàng.Trong đèn thuỷ ngân áp suất cao sự phóng điện xảy ra trong ống làm bằng thạch anh hoặc gốm sứ ở áp suất cao. Những đèn này được gọi là "đèn phóng điện thuỷ ngân huỳnh quang". Chúng phát ra ánh sáng trắng xanh.Đèn halogen kim loại (metal halide) là đèn có công nghệ mới nhất. Đèn phát ra màu sắc với vùng màu phổ rộng.Việc sử dụng ống phóng điện gốm sứ cho hiệu suất phát sáng cao hơn và sự ổn định màu tốt hơnDiode phát quang (LED)Nguyên tắc của LED là sự phát sáng bới một vật liệu bán dẫn khi có dòng điện đi qua nó. LED được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, nhưng sự phát triển gần đây của diode trắng hoặc xanh phát ra nhiều ánh sáng mở ra viễn cảnh mới, đặc biệt là làm tín hiệu (đèn hiệu giao thông, đèn thoát hiểm hoặc chiếu sáng sự cố). LED là thiết bị dòng thấp và áp thấp, do đó phù hợp với nguồn cung cấp dùng ắc qui. Cần có một bộ chuyển đổi khi sử dụng với nguồn điện áp lưới.Ưu điểm của LED là tiêu thụ năng lượng thấp. Kết quả là chúng làm việc ở nhiệt độ rất thấp và có tuổi thọ lớn. Ngược lại một diode đơn giản có cường độ ánh sáng yếu ớt. Vì thế hệ thống chiếu sáng công suất cao đòi hỏi một số lượng lớn LED mắc nối tiếp và song song.

Hình N36 : Các đèn phóng điện

Đèn Ứng dụng Ưu điểm Nhược điểm Nung sáng - Chiếu sáng trong gia đình - Mắc trực tiếp không cần thiết bị - Hiệu suất phát sáng thấp và thông thường - Chiếu sáng trang trí nội thất phụ tiêu thụ điện cao - Giá cả hợp lý - Toả nhiều nhiệt - Kích thước nhỏ gọn - Tuổi thọ thấp - Bật sáng tức thời - Chỉ số màu tốt Halogen - Chiếu sáng điểm - Mắc trực tiếp - Hiệu suất phát sáng trung bình - Chiếu sáng mạnh - Hiệu quả tức thì - Chỉ số màu rất tốtHuỳnh quang - Cửa hiệu, văn phòng, xưởng - Hiệu suất phát sáng cao - Đèn có cường độ ánh sáng thấp ống - Ngoài trời - Chỉ số màu trung bình - Nhạy cảm với nhiệt độ khắc nghiệtHuỳnh quang - Trong gia đình - Hiệu suất phát sáng cao - Đầu tư ban đầu cao hơn so với compact - Văn phòng - Chỉ số màu tốt đèn nung sángs - Thay thế đèn nung sángThuỷ ngân cao áp - Xưởng, hội trường, kho - Hiệu suất phát sáng cao - Thời gian mồi sáng và mồi sáng lại - Nhà máy - Chỉ số màu chấp nhận khoảng vài phút - Kích thước nhỏ gọn - Tuổi thọ lớn Natri cao áp - Ngoài trời - Hiệu suất phát sáng rất tốt - Thời gian mồi sáng và mồi sáng lại - Hội trường lớn khoảng vài phútsNatri hạ áp - Ngoài trời - Nhìn tốt trong thời tiết sương mù - Thời gian mồi sáng lâu (5 phút.) - Chiếu sáng sự cố - Kinh tế - Chỉ số màu rất thấp Metal halide - Khu vực lớn - Hiệu suất phát sáng cao - Thời gian mồi sáng và mồi sáng lại - Hội trường lớn - Chỉ số màu tốt khoảng vài phút - Tuổi thọ lớn LED - Tín hiệu (đèn hiệu giao thông ,- Không bị ánh hưởng bới số lần - Số lượng màu hạn chế tín hiệu thoát hiểm và chiếu bật tắt - Mỗi LED đơn có độ sáng thấp sáng sự cố) - Tiêu thụ năng lượng thấp - Nhiệt độ thấp

Đèn Công suất (watt) Hiệu suất phát sáng (lumen/watt) Tuổi thọ (giờ)Nung sáng thông thường 3 – 1,000 10 – 15 1,000 – 2,000Halogen 5 – 500 15 – 25 2,000 – 4,000Huỳnh quang ống 4 – 56 50 – 100 7,500 – 24,000Huỳnh quang compact 5 – 40 50 – 80 10,000 – 20,000Thuỷ ngân cao áp 40 – 1,000 25 – 55 16,000 – 24,000Natri cao áp 35 – 1,000 40 – 140 16,000 – 24,000Natri hạ áp 35 – 180 100 – 185 14,000 – 18,000Metal halide 30 – 2,000 50 – 115 6,000 – 20,000LED 0.05 – 0.1 10 – 30 40,000 – 100,000

Hình. N37 : Các thông số kỹ thuật và ứng dụng của các loại đèn


N29©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed


4.2 Các đặc tính điện của các bóng đèn ICác đèn nung sáng với sự cung cấp nguồn trực tiếpDo nhiệt độ rất cao của các dây tóc trong khi vận hành (đến 2500°C) điện trở đèn rất khác nhau tuỳ thuộc đèn bật hay tắt. Khi điện trở nguội thấp, một dòng đỉnh xuất hiện khi bật đèn có thể gấp 10 đến 15 lần dòng định mức trong một vài mili giây hoặc thậm chí nhiều mili giây. Hạn chế này ảnh hưởng lên cả hai loại đèn nung sáng thông thường và đèn halogen: nó làm giảm số lượng đèn tối đa được cung cấp từ các thiết bị như điều khiển từ xa (remote-control switches), ngắt điện mô đun (modular contactors) và rơ le đối với thanh dẫn.

Đèn halogen điện áp cực thấp b Một số đèn haloden công suất thấp được cung cấp một điện áp rất thấp 12 hoặc 24V (Extra Low Voltage (ELV) thông qua biến thế hoặc bộ biến đổi điện tử. Với bộ biến thế, hiện tượng từ hoá kết hợp với hiện tượng thay đổi điện trở dây tóc khi bật đèn. Dòng khởi động có thể đạt tới 50 đến 75 lần dòng định mức trong vài mili giây. Việc sử dụng công tắc điều chỉnh (dimmer switches) đặt phía nguồn làm giảm đáng kể hạn chế này. b Bộ biến đổi điện tử, với cùng mức độ công suất như nhau, đắt hơn nhiều so với biện pháp sử dụng bộ biến thế. Sự bất lợi về giá cả sẽ được bù vào sự lắp đặt dễ dàng do tản nhiệt thấp, có nghĩa là chúng có thể đặt lên thiết bị dễ cháy. Hơn nữa chúng thường được bảo vệ nhiệt. Đèn halogen điện áp cực thấp mới hiện nay có sẵn bộ biến thế tích hợp trong nó. Chúng có thể được cung cấp trực tiếp từ nguồn điện áp lưới và có thế thay thế đèn bình thường mà không cần bất cứ sự điều chỉnh đặc biệt nào.

Điều chỉnh độ sáng của đèn nung sáng Điều này có thể đạt được bằng cách thay đổi điện áp trên đèn. Sự thay đổi điện áp có thể thực hiện bởi một thiết bị như công tắc mờ (dimmer switch) triac bằng cách thay đổi góc đóng trong chu kỳ điện áp nguồn. Dạng sóng điện áp đặt trên đèn được minh hoạ trên Hình N38a. Kỹ thuật này được gọi là điều khiển "cut-on" thích hợp cho việc cung cấp điện cho mạch cảm kháng hay điện trở. Một kỹ thuật khác thích hợp với việc cung cấp điện cho mạch điện dung được phát triển với các linh kiện điện tử MOS hoặc IGBT. Công nghệ này thay đổi điện áp bằng cách chặn dòng trước khi kết thúc nửa chu kỳ sau (nhìn Hình N38b) và được gọi là điều khiển "cut-off" Sự chuyển mạch dần dần trên đèn cũng có thể làm giảm, hoặc thậm chí loại bỏ dòng đỉnh khi bật đèn. Do dòng đèn bị méo dạng bởii công tắc điện tử, các dòng hài sẽ được sinh ra. Hài bậc 3 chiếm ưu thế và tỷ lệ phần trăm hài bậc 3 so với dòng hài cơ bản tối đa (ở công suất tối đa) được biểu diễn trên Hình N39. Lưu ý rằng trong thực tế, công tắc mờ có thể thay đổi công suất đèn trong khoảng 15 đến 85% công suất lớn nhất của đèn

Theo Tiêu chuẩn IEC 61000-3-2 thiết lập giới hạn phát sinh sóng hài đối với hệ thống điện hoặc điện tử với dòng nhỏ hơn hoặc bằng 16A, được áp dụng như sau:

Hình. N38 : Dạng áp cung cấp bởi công tắc mờ ở mức 50% giá trị điện áp lớn nhất theo các công nghệ sau: a] Điều khiển “cut-on” b] Điều khiển “cut-off”

Hình N39: Tỷ lệ phần trăm dòng hài bậc 3 theo công suất đèn nung sáng sử dụng công tắc mờ điện tử



N30

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

b Không giới hạn mức hài bội 3 đối với các công tắc mờ đứng riêng cho đèn nung sáng có công suất nhỏ hơn hoặc bằng 1 kW.b Hoặc đối với đèn nung sáng bên trong có chứa công tắc mờ hoặc công tắc mờ nằm trong bóng, giá trị tối đa cho phép dòng hài bậc 3 bằng 2,3A .

Đèn huỳnh quang với ballast sắt từ Đèn huỳnh quang ống và các đèn phóng điện đòi hỏi giới hạn dòng hồ quang và điều này được thực hiện bới cuộn cảm (hoặc ballast sắt từ) nối tiếp với đèn (nhìn Hình N40).Cách mắc mạch này thường được sử dụng trong gia đình với số lượng bóng đèn hạn chế. Không có điều kiện nào ràng buộc đối với các công tắc. Công tắc mờ không thích hợp với ballast sắt từ : việc loại bỏ điện áp trong thời gian ngắn cũng làm dập tắt sự phóng điện và đèn.bị tắt hoàn toàn.Bộ khởi động (starter) có hai chức năng: nung nóng các điện cực và sinh ra quá áp để mồi sáng đèn. Sự quá áp sinh ra khi contact mở (điều khiển bởi công tắc nhiệt) cùng với việc ngắt dòng trong ballast điện từ.Trong khi starter làm việc (khoảng 1 giây), dòng điện có giá trị gấp hai dòng định mức.Khi có dòng qua đèn và ballast mang tính chất cảm ứng, hệ số công suất rất thấp (trung bình bằng 0,4 và 0,5). Khi lắp đặt với số lượng lớn bóng đèn, cần phải bù để nâng cao hệ số công suất.Đối với việc lắp đặt hệ thống chiếu sáng lớn, việc bù tập trung các tụ điện là một giải pháp có thể sử dụng, tuy nhiên thường thì người ta tiến hành bù tại mỗi đèn với các cách bố trí khác nhau (nhìn Hình N41).Với việc bù như vậy, hệ số công suất chung có thể lớn hơn 0,85. Trong trường hợp phổ biến nhất của việc bù song song, tụ có giá trị trung bình 1 µF đối với công suất tác dụng 10 W, đối với bất kỳ loại đèn nào. Tuy nhiên việc bù này không thích hợp với công tắc mờ.

Hình N40 : Ballast sắt từ

a

a] b] c]C

Ballast

Ballast

Ca

Ballast

C a

Ballast

Đèn Đèn

Đèn

Đèn

Hình. N41 : Các cách bố trí bù khác nhau: a] song song; b] nối tiếp; c] loại bù kép còn gọi là “duo” và các lĩnh vực sử dụng.

Mộ số ràng buộc ảnh hưởng đến bù Cách bố trí bù song song tạo ra những hạn chế đối với việc phóng điện trong đèn. Vì tụ phóng điện lúc ban đầu, nên khi đóng mạch gây ra sự quá dòng. Sự quá áp cũng xuất hiện, do sự giao động trong mạch tạo bởi tụ và cảm kháng của nguồn cung cấp. Ví dụ sau được sử dụng để xác định biên độ dòng.Giả sử có 50 bóng đèn huỳnh quang ống, công suất mỗi bóng là 36W. b Công suất tác dụng tổng : 1,800 W b Công suất biểu kiến: 2 kVA b Giá trị hiệu dụng của dòng tổng: 9 A

Bố trí bù Ứng dụng Ghi chúKhông bù Gia đình Kết nối đơnSong song [a] Văn phòng, phân

xưởng, cửa hiệu lớnGây nguy hiểm do quá dòng đối với thiết bị điều khiển

Nối tiếp [b] Chọn tụ có điện áp làm việc cao (450 to 480 V)

Kép [c] Tránh nhấp nháy


N31©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed


b Giá trị dòng đỉnh: 13 AVới:b Tụ tổng : C = 175 µFb Điện cảm nguồn (tương ứng với dòng ngắn mạch 5 kA): L = 150 µH

Dòng đỉnh max khi đóng mạch bằng:


M31

4 Lighting circuits

Assuming an assembly of 50 fluorescent tubes of 36 W each:c Total active power: 1,800 Wc Apparent power: 2 kVAc Total rms current: 9 Ac Peak current: 13 A

With:c A total capacity: C = 175 µFc A line inductance (corresponding to a short-circuit current of 5 kA): L = 150 µH

The maximum peak current at switch-on equals:

Ic VCL

= = =max

-6

-6 x 10

x 10 A230 2

175

150350

The theoretical peak current at switch-on can therefore reach 27 times the peakcurrent during normal operation.

The shape of the voltage and current at ignition is given in Figure M42 for switchclosing at the line supply voltage peak.

There is therefore a risk of contact welding in electromechanical control devices(remote-control switch, contactor, circuit-breaker) or destruction of solid stateswitches with semi-conductors.

Fig. M42 : Power supply voltage at switch-on and inrush current

600

400

200

0

-200

-400

-6000

(V)

t (s)

0.02 0.04 0.06

300

200

100

0

-100

-200

-3000

(A)

t (s)

0.02 0.04 0.06

In reality, the constraints are usually less severe, due to the impedance of the cables.

Ignition of fluorescent tubes in groups implies one specific constraint. When a groupof tubes is already switched on, the compensation capacitors in these tubes whichare already energized participate in the inrush current at the moment of ignition of asecond group of tubes: they “amplify” the current peak in the control switch at themoment of ignition of the second group.

ChapM4.p65 19/12/05, 16:4731

Vì thế dòng đỉnh khi đóng mạch có thể lớn gấp 27 lần dòng đỉnh ở chế độ làm việc. Dạng áp và dòng khi phóng điện được minh hoạ ở Hình N42 khi đóng mạch tại giá trị đỉnh của điện áp nguồn.Do đó gây nguy hiểm cho các mối hàn trong các thiết bị đều khiển điện cơ (công tắc điều khiển từ xa, contactor, CB) hoặc phá huỷ công tắc bán dẫn. Trong thực tế những nguy hiểm thường ít nghiêm trọng do có cảm kháng của dây cáp.Sự đóng đèn theo nhóm gây ra một khó khăn đặc biệt. Khi một nhóm đèn huỳnh quang đã được đóng mạch, các tụ bù trong các bộ đèn này tham gia vào dòng khởi động tại thời điểm phóng điện của nhóm đèn thứ hai: chúng khuyếch đại dòng đỉnh trong công tắc điều khiển tại thời điểm phóng điện của nhóm đèn thứ hai.

Fig. N42 : Điện áp nguồn tại thời điểm đóng mạch và dòng khởi động

Trong bảng tại Hình N43 đưa ra các kết quả đo đạc giá trị đỉnh của dòng khởi động ứng với các dòng ngắn mạch khác nhau Isc. Chúng ta thấy rằng dòng đỉnh có thể tăng 2 hoặc 3 lần, tuỳ thuộc vào số đèn đã được sử dụng vào thời điểm kết nối với nhóm đèn cuối cùng.Tuy nhiên, đóng đèn lần lượt trình có thể giảm dòng đỉnh đi qua công tắc tổng.Những ballast sắt từ gần đây nhất có tổn hao thấp. Mạch từ được tối ưu hoá, nhưng



N32

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

nguyên tắc làm việc vẫn giữ nguyên. Những ballast thế hệ mới được sử dụng rộng rãi, tuân theo của những quy phạm mới (Chỉ thị châu Âu, Chính sách năng lượng- USA).Trong điều kiện như trên, việc sử dụng ballast điện tử tăng lên, làm giảm việc ứng

Hình N43 : Biên độ động đỉnh trong công tắc điều khiển vào thời điểm phóng điện của nhóm đèn ống thứ hai

Số đèn ống Số đèn ống Dòng khởi động đỉnh(A)đã được sử dụng được mắc Isc = 1,500 A Isc = 3,000 A Isc = 6,000 A0 14 233 250 320 14 14 558 556 575 28 14 608 607 624 42 14 618 616 632

dụng ballast sắt từ.

Đèn huỳnh quang với ballast điện tửBallast điện tử được sử dụng để thay thế ballast sắt từ để cung cấp điện cho đèn ống huỳnh quang (kể cả đèn huỳnh quang compact) và đèn phóng điện. Chúng cũng làm chức năng mồi sáng và không cần bất cứ tụ bù nào. Nguyên tắc làm việc của ballast điện tử (nhìn Hình N44) bao gồm việc cung cấp hồ quang cho đèn thông qua một thiết bị điện tử, tạo ra một điện áp AC hình chữ nhật với tần số trong khoảng 20 đến 60 kHz Việc cung cấp hồ quang với điện áp tần số cao có thể loại bỏ hoàn toàn hiện tượng nhấp nháy và hiệu ứng hoạt nghiệm. Các ballast điện tử hoàn toàn không gây tiếng ồn.Trong thời gian nung nóng của đèn phóng điện, ballast này cung cấp cho đèn một điện áp tăng dần và một dòng điện hầu như không đổi. Trong điều kiện ổn định, ballast điều chỉnh điện áp đặt trên đèn, không phụ thuộc vào bất cứ giao động nào của điện áp nguồn. Vì hồ quang được cung cấp trong điều kiện điện áp tối ưu, kết quả là tiết kiện năng lượng từ 5 đến 10% và làm tăng tuổi thọ đèn. Hơn thế nữa, hiệu suất của ballast điện tử có thể vượt quá 0,93, trong khi hiệu suất trung bình của ballast sắt từ chỉ có 0,85.Hệ số công suất cao (> 0,9).Ballast điện tử cũng có thế sử dụng để điều chỉnh ánh sáng. Nhờ thay đổi tần số làm thay đổi độ lớn dòng trong cột phóng điện và vì thế thay đổi cườg độ ánh sáng.

Dòng khởi độngHạn chế chính trong ballast là tạo dòng khởi động cao cho nguồn khi đóng mạch, liên quan đến sự phóng điện ban đầu của tụ lọc (nhìn Hình N45).Trong thực tế do trở kháng của các cuộn dây, dòng khởi động nhỏ hơn nhiều những giá trị này, khoảng 5 đến 10 lần dòng In trong thời gian nhỏ hơn 5 ms. Không giống như ballast sắt từ, những dòng khởi động này không đi kèm theo sự quá áp.

Dòng hài

Hình N44 : Ballast điện tửHình N45 : Giá trị tối đa của dòng khởi động tuỳ thuộc vào công nghệ ứng dụng

Công nghệ Dòng khởi động max Thời gian Bộ chỉnh lưu với PFC 30 đến 100 In ≤ 1 ms Bộ chỉnh lưu với cuộn cản 10 đến 30 In ≤ 5 ms Ballast sắt từ ≤ 13 In 5 đến 10 ms


N33©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed


Đối với ballast kết hợp với đèn phóng điện công suất lớn, dòng nguồn có độ méo hài tổng thấp (nói chung < 20% và đối với các thiết bị chính xác <10%). Ngược lại đối với thiết bị kết hợp với đèn công suất thấp, đặc biệt là đèn huỳnh quang compact độ méo dòng rất cao. (nhìn Hình N46). Độ méo hài tổng có thể cao đến 150%. Trong điều kiện này giá trị hiệu dụng của dòng nguồn bằng 1,8 lần dòng đèn, tương ứng với hệ số công suất bằng 0,55.Để cân bằng tải giữa các pha khác nhau, các mạch chiếu sáng thường được phân bố đều trên các pha. Khi đó độ lớn của hài bậc 3 và các hài bậc 3k có thể gây nên quá tải trong dây trung tính.Trong trường hợp xấu nhất dòng trong dây trung tính có thể bằng căn 3 lần dòng trong mỗi pha. Tiêu chuẩn IEC 61000-3-2 đưa ra các giới hạn sóng hài trong các hệ thống điện và

Hình N46 : Hình dạng dòng nguồn trong mạch đèn huỳnh quang compact

điện tử. Để đơn giản hoá, tại đây chỉ đưa ra những giới hạn các sóng hài bậc 3 và bậc 5 đối với các thiết bị chiếu sáng (nhìn Hình N47).

Hình N47 : Dòng hài cho phép tối đa

Bậc sóng hài Công suất tác dụng Công suất tác dụng đầu vào ≤ 25W đầu vào > 25W (áp dụng 1 trong 2 điều kiện dưới đây) % dòng hài cơ bản % dòng hài cơ bản Dòng hài đối với công công suất tác dụng 3 30 86 3.4 mA/W 5 10 61 1.9 mA/W

Dòng rò

Ballast điện tử thường có các tụ đặt giữa dây nguồn và đất. Những tụ loại trừ nhiễu này cho phép dòng rò 0,5 đến 1 mA đi qua đối với mỗi ballast. Điều đó dẫn đến giới hạn số lượng ballast được cung cấp bởi thiết bị bảo vệ chống dòng rò (RCD). Tại thời điểm đóng điện, những tụ này ban đầu có thể gây nên dòng đỉnh vài amper trong 10 µs. Dòng đỉnh này có thể ảnh hưởng đến sự điều chỉnh không mong muốn của thiết bị RCD cấp điện cho các đèn.

Bức xạ tần số caoBallast điện tử tạo nên tần số cao và phát ra bức xạ. Những gờ cạnh rất dốc ở đầu dây ra của ballast tạo nên dòng xung đi qua tụ phân tán xuống đất. Kết quả là dòng rò chạy trong dây nối đất và dây pha. Do dòng này có tần số cao, nên phát sinh ra bức xạ điện từ. Để hạn chế bức xạ tần số cao, đèn phải đặt gần ballast để giảm chiều dài dây dẫn bức xạ.



N34

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Các dạng nguồn cung cấp khác nhau (nhìn Hình N48)

Đèn Dạng nguồn cung cấp Thiết bị khác Nung sáng thông thường Nguồn cung cấp trực tiếp Công tắc mờ Halogen Halogen điện áp cực thấp Biến thế Bộ biến đổi điện tửHuỳnh quang ống Ballast sắt từ và starterr Ballast điện tử Dimmer điện tử+ ballast Huỳnh quang compact Ballast điện tử trong đèn Hơi thuỷ ngân Ballast sắt từ Ballast điện tử Natri cao áp Natri hạ áp Metal halide

Hình. N48 : Các dang nguồn cung cấp khác nhau

4.3 Những ràng buộc liên quan đến thiết bị chiếu sáng và khuyến nghị

Dòng thực tế của bộ đèn Nguy cơ Đặc tính này phải được xác định đầu tiên khi lắp đặt, nếu không nó sẽ làm quá tải các thiết bị bảo vệ có chỉnh định và có thể làm cho đèn tắt.Hiển nhiên sự xác định này phải tính đến mức tiêu thụ của tất cả các thành phần, đặc biệt đối với sự lắp đặt hệ thống chiếu sáng dùng đèn huỳnh quang, công suất tiêu thụ trong ballast phải được cộng vào với công suất bóng đèn.Giải pháp Đối với hệ thống chiếu sáng dùng đèn nung sáng, cần nhớ rằng điện áp mạng có thể lớn hơn 10% giá trị định mức và làm tăng dòng qua đèn. Đối với hệ chiếu sáng dùng đèn huỳnh quang, ngoại trừ những điều đặc biệt khác, công suất ballast từ có thể cho bằng 25% công suất đèn. Đối với ballast điện tử, công suất đó thấp hơn, cỡ bằng 5 đến 10% công suất đèn. Ngưỡng của thiết bị bảo vệ quá dòng phải được coi như là hàm của của công suất tổng và hệ số công suất và được tính cho mỗi mạch.

Quá dòng khi đóng mạchNguy cơ Những thiết bị sử dụng để điều khiển và bảo vệ các mạch chiếu sáng là rơ le, triac, công tắc điều khiển từ xa, công tắc đóng ngắt hoặc CB. Những nguy hiểm chính áp đặt lên các thiết bị này là dòng đỉnh khi phóng điện. Độ lớn dòng đỉnh phụ thuộc vào loại đèn sử dụng, nhưng cũng phụ thuộc vào các đặc tính lắp đặt (công suất biến thế cung cấp, chiều dài dây dẫn, số lượng bóng đèn) và thời điểm phóng điện trong chu kỳ điện áp nguồn. Một dòng đỉnh cao, dù thoáng qua, cũng có thể gây ra những tiếp xúc trên thiết bị điều khiển cơ điện, hàn chúng lại với nhau hoặc phá huỷ thiết bị bán dẫn.

Hai giải pháp


N35©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed


Do có dòng khởi động nên đa số các rơ le thông thường không phù hợp với nguồn cung cấp thiết bị chiếu sáng. Những khuyến nghị sau đây thường được đề nghị: b Giới hạn số đèn được mắc vào một thiết bị, vì thế công suất tổng nhỏ hơn công suất cho phép tối đa của thiết bị. b Cùng với nhà sản xuất kiểm tra xem những giới hạn làm việc của thiết bị. Điều này đặc biệt quan trọng khi thay thế các đèn nung sáng bằng các đèn huỳnh quang. Ví dụ: bảng trong Hình N49 chỉ ra số lượng bộ đèn huỳnh quang ống tối đa được điều khiển bởi các thiết bị khác nhau có định mức 16 A. Lưu ý rằng số lượng điều khiển các bóng nên nhỏ hơn số lượng tương ứng với công suất tối đa của các thiết bị.

Hình N49 : Số lượng các bóng điều khiển nên nhỏ hơn số lượng tương ứng với công suất tối đa của thiết bị.

Công suất đèn Số bộ đèn Số đèn tối đa yêu cầu tương ứng có thể điều khiển bởi (W) với công suất Contactors Công tắc Circuit- 16 A x 230 V GC16 A điều khiển breakers CT16 A từ xa C60-16 A TL16 A18 204 15 50 112 36 102 15 25 56 58 63 10 16 34

Tuy nhiên tồn tại một công nghệ giới hạn dòng đỉnh khi cấp điện cho mạch có tính dung (ballast từ với bù song song và ballast điện tử). Nó đảm bảo sự kích hoạt xảy ra vào thời điểm khi điện áp nguồn đi qua không. Chỉ có các công tắc trạng thái rắn (solid state switch) với chất bán dẫn cho những khả năng đó (nhìn Hình N50a). Công nghệ này đặc biệt hữu ích khi thiết kế các mạch chiếu sáng mới.Gần đây thiết bị công nghệ vi mạch lai (hybrid technology) được phát triển, kết hợp một công tắc bán dẫn (kích hoạt khi điện áp đi qua không) và một contactor điện cơ nối tắt công tắc rắn (giảm tổn hao trong các chất bán dẫn). (nhìn Hình N50b).

Hình N50 : “Standard” CT+ contactor [a], CT+ contactor với sự điều chỉnh bằng tay, nút nhấn lựa chọn chế độ làm việc và đèn báo chế độ hoạt động [b], và TL + công tắc điều khiển từ xa [c] (nhãn hiệu Merlin Gerin)

a b c



N36

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Lựa chọn rơ le theo loại đènb Hình 51 phía dưới chỉ ra số bộ đèn tối đa đối với một rơ le, tương ứng với mỗi chủng loại, công suất và cấu hình mạch đèn. Công suất tổng cho phép cũng được xác định.b Những giá trị này thích hợp với mạch điện áp 230 V có 2 đường dây (1 pha: pha/trung tính hoặc 2 pha: pha/pha). Đối với mạch điện áp 110 V , chia các giá trị trong bảng cho 2.b Để nhận những giá trị tương ứng cho toàn bộ mạch 3 pha, nhân số bóng đèn và công suất cho phép tổng:

v với 3 (1.73) đối với mạch không có trung tính ;v với 3 đối với mạch có trung tính .Lưu ý: Công suất định mức của đèn hay sử dụng được in đậm trong hình.

Contactors kiểu mô đun và rơ le xung không sử dụng công nghệ giống nhau. Định mức của chúng được xác định theo các tiêu chuẩn khác nhau. Ví dụ đối với một định mức cho trước, rơ le xung hữu hiệu hơn contactor kiểu mô đun để điều khiển mạch chiếu sáng khi có dòng khởi động lớn hoặc khi có hệ số công suất thấp (mạch cảm ứng không bù).

Loại bóng đèn Công suất bóngvà tụ nâng cao hệ số công suất

Số đèn tối đa đối với mạch 1 pha và công suất đèn tối đa đối với mỗi mạch Rơ le xung TL Contactor CT 16 A 32 A 16 A 25 A 40 A 63 A

Đèn nung sáng thông thường Đèn halogen điện áp cực thấps Đèn hơi thuỷ ngân thay thế (không có ballast)

40 W 40 1500 W đến 1600 W

106 4000 W đến 4200 W

38 1550 W đến 2000 W

57 2300 W đến2850 W

115 4600 W đến 5250 W

172 6900 W đến 7500 W

60 W 25 66 30 45 85 12575 W 20 53 25 38 70 100100 W 16 42 19 28 50 73150 W 10 28 12 18 35 50200 W 8 21 10 14 26 37300 W 5 1500 W 13 4000 W 7 2100 W 10 3000 W 18 5500 W

đến 6000 W

25 7500 W đến 8000 W

500 W 3 8 4 6 10 151000 W 1 4 2 3 6 81500 W 1 2 1 2 4 5

Đèn halogen 12 hoặc 24 VVới biến thế sắt từ 20 W 70 1350 W

đến 1450 W

180 3600 W đến 3750 W

15 300 W đến 600 W

23 450 W đến 900 W

42 850 W đến 1950 W

63 1250 W đến 2850 W

50 W 28 74 10 15 27 4275 W 19 50 8 12 23 35100 W 14 37 6 8 18 27

Với biến thế điện tử 20 W 60 1200 W đến 1400 W

160 3200 W đến 3350 W

62 1250 W đến 1600 W

90 1850 W đến 2250 W

182 3650 W đến 4200 W

275 5500 W đến 6000 W

50 W 25 65 25 39 76 11475 W 18 44 20 28 53 78100 W 14 33 16 22 42 60

Đèn huỳnh quang ống với starter và ballast sắt từ 1 bóng đèn không có bù (1)

15 W 83 1250 W đến 1300 W

213 3200 W đến 3350 W

22 330 W đến 850 W

30 450 W đến 1200 W

70 1050 W đến 2400 W

100 1500 W đến 3850 W

18 W 70 186 22 30 70 10020 W 62 160 22 30 70 10036 W 35 93 20 28 60 9040 W 31 81 20 28 60 9058 W 21 55 13 17 35 5665 W 20 50 13 17 35 5680 W 16 41 10 15 30 48115 W 11 29 7 10 20 32

1 bóng đèn với bù song song(2)

15 W 5 µF 60 900 W 160 2400 W 15 200 W đến 800 W

20 300 W đến 1200 W

40 600 W đến 2400 W

60 900 W đến 3500 W

18 W 5 µF 50 133 15 20 40 6020 W 5 µF 45 120 15 20 40 6036 W 5 µF 25 66 15 20 40 6040 W 5 µF 22 60 15 20 40 6058 W 7 µF 16 42 10 15 30 4365 W 7 µF 13 37 10 15 30 4380 W 7 µF 11 30 10 15 30 43115 W 16 µF 7 20 5 7 14 20

2 or 4 bóng đèn với bù nối tiếp

2 x 18 W 56 2000 W 148 5300 W 30 1100 W đến 1500 W

46 1650 W đến 2400 W

80 2900 W đến 3800 W

123 4450 W đến 5900 W

4 x 18 W 28 74 16 24 44 682 x 36 W 28 74 16 24 44 682 x 58 W 17 45 10 16 27 422 x 65 W 15 40 10 16 27 422 x 80 W 12 33 9 13 22 342 x 115 W 8 23 6 10 16 25

Đèn huỳnh quang ống với ballast điện tử 1 hoặc 2 bóng 18 W 80 1450 W

đến 1550 W

212 3800 W đến 4000 W

74 1300 W đến 1400 W

111 2000 W đến 2200 W

222 4000 W đến 4400 W

333 6000 W đến 6600 W

36 W 40 106 38 58 117 17658 W 26 69 25 37 74 1112 x 18 W 40 106 36 55 111 1662 x 36 W 20 53 20 30 60 902 x 58 W 13 34 12 19 38 57

Đèn huỳnh quang compact

Hình. N51 : Số đèn tối đa đối với mỗi một rơ le, tương ứng với mỗi chủng loại, công suất và cấu hình mạch đèn (xem tiếp trang kế)


N37©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed


Loại bóng đèn Công suất bóngvà tụ nâng cao hệ số công suất

Số đèn tối đa đối với mạch 1 pha và công suất đèn tối đa đối với mỗi mạch Rơ le xung TL Contactor CT 16 A 32 A 16 A 25 A 40 A 63 A

Với ballast điện tử bên ngoài 5 W 240 1200 W đến 1450 W

630 3150 W đến 3800 W

210 1050 W đến1300 W

330 1650 W đến 2000 W

670 3350 W đến 4000 W

not tested7 W 171 457 150 222 4789 W 138 366 122 194 38311 W 118 318 104 163 32718 W 77 202 66 105 21626 W 55 146 50 76 153

Với ballast điện tử bên trong (thay thế đèn nung sáng)

5 W 170 850 W đến 1050 W

390 1950 W đến 2400 W

160 800 W đến 900 W

230 1150 W đến 1300 W

470 2350 W đến 2600 W

710 3550 W đến 3950 W

7 W 121 285 114 164 335 5149 W 100 233 94 133 266 41111 W 86 200 78 109 222 34018 W 55 127 48 69 138 21326 W 40 92 34 50 100 151

Đèn thuỷ ngân cao áp với ballast sắt từ không có bộ mồi Thay thế đèn thuỷ ngân cao áp với ballast sắt từ có bộ mồi bên trong (3)

Không bù (1) 50 W không thử nghiệm, với tần số sử dụng

15 750 W đến 1000 W

20 1000 W đến 1600 W

34 1700 W đến 2800 W

53 2650 W đến 4200 W

80 W 10 15 27 40125 / 110 W (3) 8 10 20 28250 / 220 W (3) 4 6 10 15400 / 350 W (3) 2 4 6 10700 W 1 2 4 6

Với bù song song(2) 50 W 7 µF 10 500 W đến 1400 W

15 750 W đến 1600 W

28 1400 W đến 3500 W

43 2150 W đến 5000 W

80 W 8 µF 9 13 25 38125 / 110 W (3) 10 µF 9 10 20 30250 / 220 W (3) 18 µF 4 6 11 17400 / 350 W (3) 25 µF 3 4 8 12700 W 40 µF 2 2 5 71000 W 60 µF 0 1 3 5

Đèn natri áp suất thấp với ballast sắt từ và bộ mồi bên ngoàiKhông bù(1) 35 W không thử nghiệm,

với tần số sử dụng5 270 W

đến 360 W

9 320 W đến 720 W

14 500 W đến 1100 W

24 850 W đến 1800 W

55 W 5 9 14 2490 W 3 6 9 19135 W 2 4 6 10180 W 2 4 6 10

Bù song song (2) 35 W 20 µF 38 1350 W 102 3600 W 3 100 W đến 180 W

5 175 W đến 360 W

10 350 W đến 720 W

15 550 W đến 1100 W

55 W 20 µF 24 63 3 5 10 1590 W 26 µF 15 40 2 4 8 11135 W 40 µF 10 26 1 2 5 7180 W 45 µF 7 18 1 2 4 6

Đèn natri áp suất cao Đèn halogen kim loại

Với ballast sắt từ và bộ mồi bên ngoài, không bù(1)

35 W không thử nghiệm, với tần số sử dụng

16 600 W 24 850 W đến 1200 W

42 1450 W đến 2000 W

64 2250 W đến 3200 W

70 W 8 12 20 32150 W 4 7 13 18250 W 2 4 8 11400 W 1 3 5 81000 W 0 1 2 3

Với ballast sắt từ và bộ mồi bên ngoài, bù song song (2)

35 W 6 µF 34 1200 W đến 1350 W

88 3100 W đến 3400 W

12 450 W đến 1000 W

18 650 W đến 2000 W

31 1100 W đến 4000 W

50 1750 W đến 6000 W

70 W 12 µF 17 45 6 9 16 25150 W 20 µF 8 22 4 6 10 15250 W 32 µF 5 13 3 4 7 10400 W 45 µF 3 8 2 3 5 71000 W 60 µF 1 3 1 2 3 52000 W 85 µF 0 1 0 1 2 3

Với ballast điện tử 35 W 38 1350 W đến 2200 W

87 3100 W đến 5000 W

24 850 W đến 1350 W

38 1350 W đến 2200 W

68 2400 W đến 4000 W

102 3600 W đến 6000 W

70 W 29 77 18 29 51 76150 W 14 33 9 14 26 40

(1) Mạch với ballast sắt từ không bù tiêu thụ công suất gấp đôi do dòng lớn ứng với công suất đèn cho trước. Điều này giải thích vì sao số lượng bộ đèn ít hơn trong loại cấu hình này . (2) Điện dung tổng của các tụ nâng cao hệ số công suất mắc song song trong mạch giới hạn số lượng bộ đèn có thể được điều khiển bởi một contactor. Tổng điện dung phía sau contactor kiểu mô đun với định mức 16, 25,40 hoặc 63 A không được vượt quá 75, 100, 200 hoặc 300 µF tương ứng. Từ các giới hạn này, xác định số bộ đèn tối đa cho phép, nếu giá trị điện dung khác với các giá trị cho trong bảng.(3) Đèn thuỷ ngân cao áp không có bộ mồi, công suất 125, 250 and 400 W, dần dần được thay thế bằng đèn natri cao áp với bộ mồi tích hợp với công suất tương ứng 110, 220 and 350 W.

Hình N51 : Số bộ đèn tối đa đối với mỗi rơ le, tương ứng với chủng loại, công suất và cấu hình mạch đèn.



N38

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Bảo vệ mạch đèn: Số bộ đèn tối đa và định mức MCB đối với loại đèn, công suất đèn và đường cong hiệu chỉnh MCBTrong chế độ khởi động của đèn phóng điện (với ballast của mình) dòng khởi động mỗi đèn có thể:b 25 x dòng khởi động mạch trong 3 ms đầu.b 7 x dòng khởi động mạch trong 2 s tiếp theo. Đối với đèn huỳnh quang với ballast điều khiển tần số cao, định mức của thiết bị bảo vệ phải tính đến sự tăng 25 x dòng khởi động trong 250 đến 350 µs.Tuy nhiên dòng khởi động tổng trong mạch điện trở đi qua MCB thấp hơn dòng khởi động tổng của tất cả các đèn nếu mắc trực tiếp vào MCB.Bảng dưới (nhìn Hình N52 đến NXX) có kể đến: b Dây dẫn mạch có chiều dài 20 m từ tủ phân phối đến đèn đầu tiên và 7 m giữa các đèn với nhau.b Định mức MCB (không hiệu chỉnh) để bảo vệ mạch đèn tương ứng với tiết diện dây.b Đường cong hiệu chỉnh (C = hiệu chỉnh tức thời từ 5 to 10 In, D = hiệu chỉnh tức thời từ 10 to 14 In).

Hình N52 : Đèn huỳnh quang ống với ballast điện tử - Vac = 230 V

Công suấtđèn(W)

Số bóng đèn trong một mạch1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh C & D14/18 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 614 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 614 x3 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 1014 x4 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 1018 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 618 x4 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 1021/24 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 621/24 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 628 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 628 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 1035/36/39 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 635/36 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 1038/39 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 1040/42 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 640/42 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10 1649/50 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 649/50 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 16 16 16 1654/55 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 1054/55 x2 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 1660 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10

Công suấtđèn (W)


Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh C & D6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 69 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 611 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 613 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 614 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 615 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 616 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 617 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 618 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 620 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 621 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 623 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 625 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10

Hình N53 : Đèn huỳnh quang compact - Vac = 230 V


N39©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed


Hình N54 : Đèn thuỳ ngân cao áp (với ballast sắt từ và có hiệu chỉnh hệ số công suất) - Vac = 230 V



Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh C50 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 1080 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16125 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 16 20 20250 6 10 10 16 16 16 16 16 16 20 20 25 25 25 32 32 32 32 40 40400 6 16 20 25 25 32 32 32 32 32 32 40 40 40 50 50 50 50 63 631000 16 32 40 50 50 50 50 63 63 - - - - - - - - - - -

Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh D50 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 1080 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16125 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 16 20 20250 6 6 10 10 10 10 16 16 16 20 20 25 25 25 32 32 32 32 40 40400 6 10 16 16 20 20 25 25 25 32 32 40 40 40 50 50 50 50 63 631000 10 20 25 32 40 40 50 63 63 - - - - - - - - - - -

Hình N55 : Đèn natri hạ áp (có hiệu chỉnh hệ số công suất ) - Vac = 230 V



Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh CBallast sắt từ18 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 626 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 635/36 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 655 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 1091 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16131 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 16 20135 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 20 20 20180 6 6 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16 20 20 20 20 25 25 25 25Ballast điện tử36 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 655 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 666 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 1091 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16

Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh DBallast sắt từ18 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 626 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 635/36 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 655 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 1091 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16131 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 16 20135 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 20 20 20180 6 6 6 6 10 10 10 10 16 16 16 16 20 20 20 20 25 25 25 25Ballast điện tử36 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 655 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 666 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 1091 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16



N40

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

Hình N56 : Đèn natri cao áp (có hiệu chỉnh hệ số công suất) - Vac = 230 V

Công suất đèn (W)


Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh CBallast sắt từ50 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 1070 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16100 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 16150 6 6 10 10 10 10 10 10 6 16 16 16 16 16 16 20 20 20 25 25250 6 10 16 16 16 20 20 20 20 20 20 25 25 25 32 32 32 32 40 40400 10 16 20 25 32 32 32 32 32 32 32 40 40 40 50 50 50 50 63 631000 16 32 40 50 50 50 50 63 63 - - - - - - - - - - -Ballast điện tử35 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 650 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10100 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16

Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh DBallast sắt từ50 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 1070 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16100 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 16150 6 6 6 6 6 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 20 20 20 25 25250 6 6 10 10 16 16 16 16 16 20 20 25 25 25 32 32 32 32 40 40400 6 10 16 16 20 20 25 25 25 32 32 40 40 40 50 50 50 50 63 631000 10 20 32 32 40 40 50 63 63 - - - - - - - - - - -Ballast điện tửt35 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 650 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10

Hình N57 : Đèn Metal halide (có hiệu chỉnh hệ số công suất) - Vac = 230 V

Lamppower (W)


Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh CBallast sắt từ35 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 670 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16150 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 20 20 20 25 25250 6 10 16 16 16 20 20 20 20 20 20 25 25 25 32 32 32 32 40 40400 6 16 20 25 25 32 32 32 32 32 32 40 40 40 50 50 50 50 63 631000 16 32 40 50 50 50 50 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63 631800/2000 25 50 63 63 63 - - - - - - - - - - - - - - -Ballast điện tử35 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 670 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10150 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 16 20 20 20

Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh DBallast sắt từ35 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 670 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 16 16 16150 6 6 6 6 6 10 10 10 10 16 16 16 16 16 16 20 20 20 25 25250 6 6 10 10 16 16 16 16 16 20 20 25 25 25 32 32 32 32 40 40400 6 10 16 16 20 20 25 25 25 32 32 40 40 40 50 50 50 50 63 631000 16 20 32 32 40 50 50 63 63 - - - - - - - - - - -1800 16 32 40 50 63 63 - - - - - - - - - - - - - -2000 20 32 40 50 63 - - - - - - - - - - - - - - -Ballast điện tử35 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 670 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10150 6 6 6 6 6 6 6 10 10 10 16 16 16 16 16 16 16 20 20 20

Hình. N58 : Đèn Metal halide (với ballast sắt từ và hiệu chỉnh hệ số công suất) - Vac = 400 V

Công suất đèn (W)


Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh C1800 16 32 40 50 50 50 50 63 63 - - - - - - - - - - -2000 16 32 40 50 50 50 50 63 63 - - - - - - - - - - -

Định mức MCB với đường cong hiệu chỉnh D1800 16 20 32 32 32 32 50 63 63 - - - - - - - - - - -2000 16 25 32 32 32 32 50 63 - - - - - - - - - - - -


N41©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed

Quá tải trong dây trung tínhNguy cơ Ví dụ trong một hệ thống bao gồm một số đèn huỳnh quang ống với ballast điện tử được mắc giữa các dây pha và trung tính, tỉ lệ phần trăm hài bậc 3 lớn có thể gây quá tải trong dây trung tính. Hình N59 dưới đây đưa ra tỉ lệ phần trăm điển hình của hài bậc 3 do tải chiếu sáng gây ra.

Hình. N59 : Tỉ lệ hài bậc 3 điển hình do tải chiếu sáng gây ra

Giải pháp Thứ nhất, việc sử dụng dây trung tính với tiết diện nhỏ (phân nửa) không được phép, theo yêu cầu của Tiêu chuẩn lắp đặt IEC 60364, phần 523–5–3.Khi thiết bị bảo vệ quá tải được lắp đặt, cần phải sử dụng CB 4 cực với dây trung tính được bảo vệ (ngoại trừ hệ thống nối đất TN-C với dây PEN, kết hợp dây bảo vệ và trung tính, không được cắt).Loại thiết bị này có thể được sử dụng để ngắt tất cả các cực cần thiết cung cấp cho các bộ đèn tại các pha khi có sự cố.Vì thế thiết bị ngắt phải cắt đồng thời dây pha và dây trung tính.

Dòng rò xuống đất Nguy cơ Khi đóng mạch, điện dung trong ballast điện tử tạo nên ra giá trị đỉnh của dòng rò, gây nguy hiểm cho các bộ phận của thiết bị bảo vệ.

Hai giải pháp Nên sử dụng thiết bị dòng rò (Residual Current Devices) để loại trừ dòng xung này và áp dụng chủ yếu đối với các thiết bị đã được lắp đặt sẵn.(nhìn Hình N60).Đối với lắp đặt mới, nên sử dụng thiết bị điều khiển hỗn hợp hoặc bán dẫn (contactor và công tắc điều khiển từ xa), làm giảm dòng xung này (kích hoạt khi điện áp đi qua không).

Quá ápNguy cơ Theo như những phần đầu, khi đóng mạch chiếu sáng gây ra quá dòng trong quá trình quá độ. Cùng với quá dòng là sự dao động mạnh của điện áp đặt lên các tải nối cùng trong mạch.Sự dao động điện áp mạnh này có thể ảnh hưởng đến sự vận hành chính xác của các tải nhạy cảm (máy tính-vi mạch, bộ điều khiển nhiệt độ, vv.).

Giải pháp Nên tách nguồn cung cấp cho các tải nhạy cảm với các nguồn cung cấp cho tải chiếu sáng.

Độ nhạy cảm của thiết bị chiếu sáng đối với nhiễu điện áp nguồnNgắt điện thoáng quab Nguy cơ Các đèn phóng điện cần thời gian mồi sáng lại khoảng vài phút sau khi nguồn cung cấp bị ngắt.b Giải phápHệ chiếu sáng với sự mồi sáng lại tức thời (đèn nung sáng hoặc đèn huỳnh quang ống, hoặc đèn phóng điện mồi lại nóng "hot restrike") cần phải được cung cấp, nếu đòi hỏi sự an toàn.Mạch nguồn cung cấp cho chúng, tuỳ thuộc vào sự điều chỉnh dòng, thường được tách khỏi mạch chiếu sáng chính.

Dao động điện áp

Loại đèn Công suất Cấu hình Tỉ lệ hài bậc 3lĐèn nung sáng 100 W Điều chỉnh ánh sáng 5 to 45 % với dimmer Đèn halogen ELV 25 W Biến thế điện tử ELV 5 % Huỳnh quang ống 100 W Ballast từ 10 % < 25 W Ballast điện tử 85 % > 25 W + PFC 30 % Đèn phóng điện 100 W Ballast từ 10 % Ballast điện tửt 30 %


Hình. N60 : RCD S.I loại trừ dòng xung (Nhãn hiệu Merlin Gerin)



N42

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

b Nguy cơ Đa số thiết bị chiếu sáng (ngoại trừ các đèn làm việc với các ballast điện tử) thường nhạy cảm với sự dao động nhanh của điện áp nguồn. Sự giao động này gây ra hiện tượng chập chờn, không thoải mái cho người dùng và thậm chí còn gây ra các vấn đề quan trọng. Những vấn đề này phụ thuộc vào cả tần số thay đổi và độ lớn của chúng.Tiêu chuẩn IEC 61000-2-2 ("Mức độ tương thích đối với nhiễu truyền tần số thấp") mô tả độ lớn cho phép tối đa của sự dao động điện áp là hàm số của số lượng giao động trong 1 giây hay 1 phút. Sự dao động điện áp này gây ra bởi sự thay đổi của tải công suất lớn (lò hồ quang, máy hàn, động cơ khởi động).b Giải pháp Các giải pháp đặc biệt có thể sử dụng để giảm sự dao động điện áp. Ngoài ra, nó thích hợp để cung cấp cho mạch chiếu sáng bằng một nguồn riêng.Nên sử dụng ballast điện tử cho những ứng dụng đặc biệt (bệnh viện, phòng sạch, phòng kiểm tra, phòng máy tính, vv)

Sự phát triển của thiết bị bảo vệ và điều khiểnViệc sử dụng bộ điều chỉnh ánh sáng ngày càng trở nên thông dụng. Những hạn chế khi phóng điện khi đó giảm và trở nên ít quan trọng hơn bởi tác động của các thiết bị bảo vệ và điều khiển.Nhiều thiết bị bảo vệ mới để giảm những hạn chế trong mạch chiếu sáng được giới thiệu, ví dụ CB hiệu Merlin Gerin và CB dòng rò mô đun đặc biệt, như công tắc ID và CB Vigi. Các thiết bị bảo vệ và điều khiển ngày càng trở nên tiến hoá, như điều khiển từ xa, quản lý 24 giờ, điều khiển ánh sáng, giảm mức tiêu thụ, vv.

4.4 Chiếu sáng công cộngChiếu sáng bình thường (làm việc)Các qui định về yêu cầu tối thiểu đối với các toà nhà công cộng trong hầu hết các nước châu Âu như sau:b Sự lắp đặt hệ thống chiếu sáng cho những nơi công cộng phải được kiểm soát và bảo vệ độc lập với những mạng điện cấp cho chiếu sáng ở các nơi khác. b Sự mất nguồn cung cấp cho mạch chiếu sáng cuối cùng (như đứt cầu chì hay CB tác động), không được kéo theo làm mất điện hoàn toàn cho chiếu sáng tại nơi có số người lớn hơn 50. b Sự bảo vệ bằng RCD cần được thực hiện nhiều nơi (nghĩa là dùng nhiều RCD)

Chiếu sáng sự cố và các hệ thống khácKhi chúng ta nói về chiếu sáng sự cố (emergency lighting), có nghĩa là chiếu sáng bổ sung khi chiếu sáng làm việc bị hư.

Chiếu sáng sự cố được phân chia như sau (EN-1838):

Chiếu sáng an toàn (safety lighting)Nó thuộc trong lĩnh vực chiếu sáng sự cố và dùng để chiếu sáng cho mọi người di tản đến nơi an toàn hoặc để kết thúc những hoạt động nguy hiểm trước khi rời khỏi nơi đó. Nó dùng để chiếu sáng các phương tiện thoát hiểm, đảm bảo khả năng nhìn liên tục và sẵn sàng sử dụng an toàn khi hệ chiếu sáng làm việc hay chiếu sáng sự cố là cần thiết. Chiếu sáng an toàn có thể phân chia như sau

Chiếu sáng an toàn các khu vực lớnDùng chiếu sáng những khu vực lớn để tránh sự sợ hãi và cung cấp ánh sáng cần thiết để thoát ra nơi an toàn

Chiếu sáng an toàn cho các lối thoátDùng để chiếu sáng các nơi thoát hiểm và phải đảm bảo lối thoát hiểm được chiếu sáng rõ ràng và sử dụng an toàn khi cần thiết.

Chiếu sáng sự cố và tín hiệu an toàn cho các lối thoát hiểm

Chiếu sáng sự cố và các tín hiệu an toàn cho các lối thoát hiểm rất quan trọng cho tất cả những ai thiết kế hệ thống thoát hiểm. Sự lựa chọn thích hợp làm tăng mức độ an toàn và cho phép các tình huống khẩn cấp được xử lý tốt hơn.


N43©

Sch

neid

er E

lect

ric -

all r

ight

s re

serv

ed


Tiêu chuẩn EN 1838 ("Ứng dụng chiếu sáng. Chiếu sáng sự cố)" đưa ra một số khái niệm cơ bản liên quan đến chiếu sáng sự cố cho các lối thoát hiểm."Chiếu sáng thoát hiểm cho phép mọi người thoát ra an toàn bằng cách cung cấp đủ ánh sáng để nhìn và hướng đi của lối thoát hiểm.Khái niệm nói trên rất đơn giản:Tín hiệu an toàn và chiếu sáng thoát hiểm là hai khái niệm riêng biệt.

Chức năng và hoạt động của các bộ đènCác chi tiết kỹ thuật được sản xuất tuân thủ theo Tiêu chuẩn EN 60598-2-22, "Yêu cầu đặc biệt- Bộ đèn dùng cho chiếu sáng sự cố", cùng với Tiêu chuẩn EN 60598-1, "Các bộ đèn - Phần 1: Yêu cầu chung và thử nghiệm".

Khoảng thời gianMột yêu cầu cơ bản là xác định khoảng thời gian yêu cầu đối với chiếu sáng sự cố. Nói chung thường là 1 giờ, nhưng một số nước có thể yêu cầu khoảng thời gian khác nhau tuỳ thuộc tiêu chuẩn kỹ thuật theo luật định.

Hoạt độngChúng ta cần phân biệt các loại bộ đèn chiếu sáng sự cố:b Các bộ đèn không hoạt động liên tục v Bóng đèn chỉ bật lên, nếu hệ chiếu sáng làm việc bị hưv Bóng đèn được cung cấp từ ắc quy trong khi có sự cốv Ắc qui tự động nạp điện, khi nguồn chính hoạt động trở lạib Các bộ đèn hoạt động liên tụcv Đèn có thể được bật sáng liên tụcv Một nguồn cung cấp riêng là cần thiết, cùng với nguồn chính, đặc biệt cho các đèn có thể ngắt ra khỏi nguồn chính, khi khu vực không hoạt độngv Bóng đèn được cung cấp từ ắc quy trong khi có sự cố.

Thiết kếSự tích hợp hệ chiếu sáng sự cố với hệ chiếu sáng làm việc phải tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn hệ thống điện khi thiết kế trong toà nhà hoặc tại một địa điểm cụ thể.Tất cả các quy định và luật pháp phải được tuân thủ để thiết kế một hệ thống đạt chuẩn (nhìn Hình N61).

Hình N61 : Các chức năng chính của hệ thống chiếu sáng sự cố

Các tiêu chuẩn châu Âu Việc thiết kế hệ thống chiếu sáng sự cố tuân theo các qui định và tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế và châu Âu, luôn luôn được cập nhật và triển khai thực hiện theo thời gian ở các tài liệu mới được xuất bản theo yêu cầu của các cơ quan chức năng. Trong các lĩnh vực khác nhau ngoài những tiêu chuẩn kỹ thuật, mỗi nước còn có các qui định và luật pháp riêng của mình.

Các chức năng chính của hệ chiếu sáng sự cố khi chiếu sáng làm việc bị hư bao gồm:

b Sử dụng tín hiệu rõ ràng để chiếu sáng rõ ràng lối thoát hiểm .

b Cung cấp đầy đủ chiếu sáng sự cố dọc theo lối thoát để mọi người có thể tìm đường hướng thoát hiểm.

b Đảm bảo các thiết bị báo động và báo cháy phân bố ở những nơi dễ dàng nhận biết.



N44

© S

chne

ider

Ele

ctric

- al

l rig

hts

rese

rved

4 Mạch chiếu sáng

Về cơ bản chúng qui định những địa điểm cần có hệ thống chiếu sáng sự cố cũng như các yêu cầu kỹ thuật. Các nhà thiết kế phải đảm bảo các dự án thiết kế tuân theo các tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn EN 1838Tiêu chuẩn EN 1838 "Ứng dụng chiếu sáng. Chiếu sáng sự cố" là một tài liệu rất quan trọng ở châu Âu về chiếu sáng sự cố.Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu và hạn chế liên quan đến hoạt động và chức năng của hệ thống chiếu sáng sự cố.

Tiêu chuẩn CEN và CENELECUỷ ban tiêu chuẩn hoá châu Âu CEN (Comité Européen de Normalisation) và Uỷ ban Tiêu chuẩn Kỹ thuật Điện châu Âu CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) qui định các tiêu chuẩn về các kỹ thuật và thiết kế. Một số phần trong đó đề cập đến các tình huống sự cố. Cần phân biệt rõ sự khác biệt ban đầu giữa các tiêu chuẩn bộ đèn và tiêu chuẩn lắp đặt.

Tiêu chuẩn EN 60598-2-22 và EN-60598-1Tiêu chuẩn châu Âu EN 60598-2-22 nói về các bộ đèn chiếu sáng sự cố "Những yêu cầu đặc biệt - Bộ đèn cho chiếu sáng sự cố", đó là một văn bản tích hợp (phân tích và các đặc điểm kỹ thuật) của Tiêu chuẩn EN-60598-1, Các bộ đèn – "Phần1: Thử nghiệm và các yêu cầu chung".

Documents

IEC Vietnam