Lựa chọn và cài đặt điểm của bộ ngắt mạch

Việc lựa chọn bộ ngắt mạch phải dựa trên các điều kiện vận hành thực tế, bao gồm loại sử dụng, điện áp hoạt động định mức, dòng điện định mức, dòng điện cài đặt định mức của bộ nhả và các thông số khác. Các đặc tính bảo vệ phải được chọn theo các đường cong đặc tính bảo vệ được cung cấp trong danh mục sản phẩm, đồng thời phải xác minh các đặc tính ngắn mạch và hệ số độ nhạy.

Phân loại bộ ngắt mạch

(1) Máy cắt không khí (ACB)

ACB còn được gọi là cầu dao vạn năng. Tất cả các bộ phận được gắn trong khung kim loại cách điện, thường là loại mở. Nó có thể được trang bị nhiều phụ kiện khác nhau, việc thay thế các điểm tiếp xúc và các bộ phận rất thuận tiện. Nó chủ yếu được sử dụng làm công tắc chính ở phía nguồn điện.

Các bản phát hành-hiện tại bao gồm các loại điện từ, điện tử và thông minh. Bộ ngắt mạch cung cấp bốn-bảo vệ giai đoạn: độ trễ thời gian-dài, độ trễ thời gian-ngắn, bảo vệ tức thời và lỗi chạm đất. Giá trị cài đặt của mỗi biện pháp bảo vệ có thể được điều chỉnh trong một phạm vi nhất định tùy theo xếp hạng khung của nó.

ACB có thể áp dụng cho điện áp xoay chiều 50 Hz, điện áp định mức 380 V, 660 V và mạng phân phối có dòng điện định mức từ 200 A đến 6300 A. Nó chủ yếu được sử dụng để phân phối điện và bảo vệ đường dây cũng như thiết bị cấp điện khỏi quá tải, thiếu điện áp, đoản mạch, sự cố chạm đất một pha và các sự cố khác.

Với nhiều chức năng bảo vệ thông minh khác nhau, nó có thể thực hiện bảo vệ chọn lọc. Trong điều kiện bình thường, nó có thể được sử dụng để chuyển mạch không thường xuyên. Bộ ngắt mạch dưới 1250 A có thể được sử dụng để bảo vệ động cơ khỏi quá tải và ngắn mạch trong mạng 380 V AC 50 Hz.

ACB cũng thường được sử dụng làm công tắc đầu ra chính ở phía 400 V của máy biến áp, công tắc nối thanh cái, công tắc bộ cấp nguồn công suất lớn và công tắc điều khiển động cơ lớn.

(2) Bộ ngắt mạch vỏ đúc (MCCB)

MCCB còn được gọi là bộ ngắt mạch mô-đun. Đầu nối đất, các tiếp điểm bên ngoài, buồng dập hồ quang, cơ cấu nhả và vận hành được bọc trong vỏ đúc bằng nhựa.

Các tiếp điểm phụ, bộ giải phóng điện áp thấp, bộ nhả shunt và các thành phần khác hầu hết được mô-đun hóa với cấu trúc rất nhỏ gọn. Nói chung, việc bảo trì không được xem xét và phù hợp với các công tắc bảo vệ mạch nhánh.

MCCB thường chứa bộ ngắt-từ tính nhiệt, trong khi MCCB kích thước-lớn được trang bị cảm biến ngắt-trạng thái rắn.

Bộ phát-quá dòng cho MCCB bao gồm các loại điện từ và điện tử. Nói chung, MCCB điện từ là các cầu dao không-chọn lọc chỉ có thời gian trễ-dài và bảo vệ tức thời. MCCB điện tử cung cấp bốn chức năng bảo vệ: thời gian trễ-dài, thời gian trễ{6}}ngắn, bảo vệ tức thời và sự cố chạm đất.

Một số MCCB điện tử mới ra mắt còn được trang bị chức năng khóa liên động chọn vùng (ZSI).

MCCB thường được sử dụng để điều khiển và bảo vệ lộ nguồn phân phối, công tắc đầu ra điện áp thấp -chính của máy biến áp phân phối nhỏ, điều khiển thiết bị đầu cuối phân phối điện và cũng có thể được sử dụng làm công tắc nguồn cho nhiều máy móc sản xuất khác nhau.

(3) Bộ ngắt mạch thu nhỏ (MCB)

MCB là thiết bị bảo vệ thiết bị đầu cuối được sử dụng rộng rãi nhất trong việc xây dựng các hệ thống phân phối thiết bị đầu cuối điện. Nó được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch-, quá tải, quá áp và các biện pháp bảo vệ khác cho các mạch-pha và ba pha-pha ngắn mạch, bao gồm các cực 1P, 2P, 3P và 4P.

MCB bao gồm cơ cấu vận hành, các tiếp điểm, thiết bị bảo vệ (các loại cơ cấu nhả khác nhau), hệ thống dập hồ quang, v.v. Các tiếp điểm chính của nó được đóng bằng tay hoặc bằng điện. Sau khi đóng, cơ cấu ngắt tự do sẽ khóa các tiếp điểm chính ở vị trí đóng.

Các cuộn dây của bộ nhả quá dòng và các phần tử nhiệt của bộ nhả nhiệt được nối nối tiếp với mạch chính. Các cuộn dây của bộ nhả điện áp thấp được nối song song với nguồn điện.

Trong thiết kế điện xây dựng dân dụng, MCB chủ yếu được sử dụng cho tình trạng quá tải, đoản mạch,-quá dòng, mất điện áp, sụt áp, nối đất, rò rỉ đất, tự động chuyển nguồn điện kép cũng như bảo vệ và điều khiển động cơ trong quá trình khởi động không thường xuyên.

Các thông số đặc tính cơ bản của bộ ngắt mạch

(1) Điện áp hoạt động định mức Ue

Điện áp hoạt động định mức là điện áp danh định của bộ ngắt mạch, tại đó nó có thể hoạt động liên tục trong các điều kiện hoạt động và vận hành bình thường được chỉ định.

Ở Trung Quốc, đối với cấp điện áp từ 220 kV trở xuống, điện áp vận hành tối đa là1,15 lầnđiện áp định mức của hệ thống. Đối với các cấp điện áp từ 330 kV trở lên, điện áp hoạt động tối đa là1,1 lầnđiện áp định mức.

Bộ ngắt mạch phải duy trì lớp cách điện ở điện áp vận hành tối đa của hệ thống và có khả năng đóng và cắt các thao tác trong các điều kiện quy định.

(2) Dòng điện định mức vào

Dòng điện định mức là dòng điện mà bộ nhả có thể mang liên tục ở nhiệt độ môi trường dưới 40 độ. Đối với bộ ngắt mạch có bộ nhả có thể điều chỉnh, đó là dòng điện tối đa mà bộ nhả có thể mang liên tục.

Khi sử dụng ở nhiệt độ môi trường xung quanh vượt quá 40 độ nhưng không cao hơn 60 độ, tải sẽ được giảm xuống để hoạt động liên tục.

(3) Cài đặt hiện tại giải phóng quá tải Ir

Khi dòng điện vượt quá mức cài đặt giải phóng quá tải Ir, cầu dao sẽ ngắt mạch với thời gian trễ. Giá trị này cũng thể hiện dòng điện tối đa mà cầu dao có thể mang theo mà không bị ngắt.

Giá trị này phải lớn hơn dòng tải cực đại Ib nhưng nhỏ hơn dòng Iz cực đại cho phép của mạch.

Đối với bộ nhả từ tính-nhiệt, Ir thường có thể điều chỉnh được trong phạm vi 0,7 ~ 1,0 In. Đối với bộ nhả điện tử, phạm vi điều chỉnh rộng hơn, thường là 0,4 ~ 1,0 In. Đối với cầu dao được trang bị bộ ngắt mạch-có thể điều chỉnh quá-dòng điện, Ir=In.

(4) Ngắn mạch-Cài đặt hiện tại của mạch phát hành Im

Rơle nhả ngắn mạch (độ trễ tức thời hoặc{1}}ngắn) được sử dụng để ngắt cầu dao nhanh chóng khi xảy ra dòng điện sự cố cao. Ngưỡng vấp ngã là Im.

(5) Xếp hạng ngắn-Thời gian chịu được Icw hiện tại

Đây là giá trị dòng điện được phép chạy trong một thời gian xác định, giá trị này sẽ không gây hư hỏng dây dẫn do quá nhiệt trong khoảng thời gian quy định.

(6) Công suất đột phá

Khả năng cắt của cầu dao đề cập đến khả năng ngắt dòng điện sự cố một cách an toàn, không nhất thiết liên quan đến dòng điện định mức của nó.

Xếp hạng phổ biến bao gồm 36 kA, 50 kA, v.v. Nó thường được chia thành:

Ngắn hạn tối đa-Công suất ngắt mạch Icu

Dịch vụ ngắn hạn-ICs công suất ngắt mạch

 

Nguyên tắc chung cho việc lựa chọn bộ ngắt mạch

Đầu tiên, chọnkiểuVàsố cựccủa cầu dao theo ứng dụng;

chọndòng điện định mứctheo dòng điện hoạt động tối đa;

chọnloại phát hành, chủng loại và thông số kỹ thuật của các phụ kiện theo yêu cầu.

Các yêu cầu cụ thể như sau:

⑴Điện áp hoạt động định mức (Ue) của cầu dao Lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của mạch.

⑵Khả năng đóng và ngắt mạch ngắn mạch định mức- của cầu dao Lớn hơn hoặc bằng dòng tải tính toán của mạch.

⑶Khả năng đóng và cắt ngắn mạch định mức- của cầu dao Lớn hơn hoặc bằng dòng điện ngắn mạch-tối đa có thể xảy ra trong mạch (thường được tính bằng giá trị RMS).

⑷Dòng điện chạm đất một pha-ở đầu mạch Lớn hơn hoặc bằng 1,25 lần dòng điện cài đặt cắt tức thời (hoặc thời gian trễ{2}}ngắn) của cầu dao.

⑸Điện áp định mức của bộ giải phóng điện áp thấp của bộ ngắt mạch bằng điện áp định mức của mạch.

⑹Điện áp định mức của bộ nhả shunt của bộ ngắt mạch bằng với điện áp nguồn điều khiển.

⑺Điện áp hoạt động định mức của cơ cấu vận hành cơ giới bằng điện áp nguồn điều khiển.

⑻Khi sử dụng cầu dao cho mạch chiếu sáng, dòng điện cài đặt tức thời của bộ nhả điện từ thường là6 lầndòng tải.

⑼Khi sử dụng cầu dao để bảo vệ ngắn mạch-cho một động cơ:

Dòng cài đặt ngắt tức thời =1.35 lần dòng khởi động động cơ (đối với dòng DW) hoặc 1,7 lần dòng khởi động động cơ (đối với dòng DZ).

⑽Khi sử dụng cầu dao để bảo vệ ngắn mạch-cho nhiều động cơ:

Dòng điện cài đặt cắt tức thời =1.3 lần dòng điện khởi động của động cơ lớn nhất cộng với dòng điện hoạt động của các động cơ còn lại.

⑾Khi sử dụng cầu dao làm công tắc chính ở phía điện áp thấp{0}}của máy biến áp phân phối:

●Khả năng cắt của nó phải lớn hơn dòng điện ngắn mạch-ở phía điện áp thấp-của máy biến áp.

●Dòng điện định mức của bộ nhả không được nhỏ hơn dòng điện định mức của máy biến áp.

●Dòng điện cài đặt bảo vệ ngắn mạch-: thường gấp 6–10 lần dòng điện định mức của máy biến áp.

●Dòng điện cài đặt bảo vệ quá tải: bằng dòng điện định mức của máy biến áp.

⑿Sau khi lựa chọn sơ bộ loại và định mức của cầu dao, phối hợp với đặc tính bảo vệ của cầu dao thượng nguồn và hạ lưu để ngăn chặnthác đổvà mở rộng phạm vi lỗi.

 

Tính chọn lọc của bộ ngắt mạch

Theo hiệu suất bảo vệ của chúng, bộ ngắt mạch được sử dụng trong hệ thống phân phối điện có thể được phân thành hai loại:chọn lọcVàkhông chọn lọc.

Bộ ngắt mạch điện áp thấp chọn lọc bao gồmbảo vệ hai giai đoạnVàbảo vệ ba giai đoạnTrong số đó, đặc tính tức thời và đặc tính độ trễ thời gian ngắn được sử dụng để cắt ngắn mạch, trong khi đặc tính độ trễ thời gian dài được sử dụng để bảo vệ quá tải.

Cầu dao không chọn lọc thường hoạt động tức thời và chỉ được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch. Một số cung cấp khả năng vận hành trễ trong thời gian dài và chỉ được sử dụng để bảo vệ quá tải.

Trong hệ thống phân phối điện, nếubộ ngắt mạch ngược dòngcó tính chọn lọc vàbộ ngắt mạch hạ lưukhông chọn lọc hoặc chọn lọc, độ chọn lọc chủ yếu đạt được bằng cách sử dụng độ trễ thời gian của bộ nhả độ trễ thời gian ngắn hoặc độ trễ thời gian khác nhau.

Khi sử dụng bộ ngắt thời gian của máy cắt phía nguồn cần chú ý các điểm sau:

⑴Bất kể cầu dao hạ lưu có chọn lọc hay không chọn lọc, dòng điện cài đặt của bộ ngắt quá dòng tức thời của cầu dao hạ lưu thường không được nhỏ hơn1,1 lầndòng điện ngắn mạch ba pha tối đa tại đầu ra của máy cắt hạ lưu.

⑵Nếu cầu dao hạ lưu không có tính chọn lọc, để ngăn chặn việc giải phóng quá dòng có độ trễ thời gian ngắn phía thượng nguồn khỏi hoạt động trước do độ nhạy cắt tức thời của cầu dao hạ lưu không đủ trong khi xảy ra đoản mạch trong mạch được bảo vệ của nó (sẽ mất tính chọn lọc), dòng điện cài đặt của bộ giải phóng quá dòng có độ trễ thời gian ngắn phía thượng nguồn thường không được nhỏ hơn1,2 lầnđó là khả năng giải phóng quá dòng tức thời ở hạ lưu.

⑶Nếu cầu dao hạ lưu cũng có tính chọn lọc, để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian vận hành trễ trong thời gian ngắn của cầu dao thượng nguồn ít nhất phải bằngdài hơn 0,1 giâyhơn so với máy cắt hạ lưu.

Nói chung, để đảm bảo hoạt động có chọn lọc giữa hai cấp độ của cầu dao hạ áp, cầu dao thượng nguồn phải được trang bị bộ ngắt quá dòng có độ trễ trong thời gian ngắn và dòng điện hoạt động của nó phải cao hơn ít nhất một cấp so với cầu dao hạ lưu. Ít nhất dòng điện hoạt động của cầu dao thượng nguồn Iop.1​ không được nhỏ hơn1,2 lầndòng điện hoạt động của cầu dao hạ lưu Iop.2​, tức là:Iop.1​ Lớn hơn hoặc bằng 1.2Iop.2​

 

Bảo vệ theo tầng của bộ ngắt mạch

Trong thiết kế hệ thống phân phối điện, việc phối hợp chọn lọc giữa máy cắt thượng nguồn và hạ nguồn phải đáp ứng các yêu cầu về độ chọn lọc, tốc độ và độ nhạy.

Độ chọn lọc liên quan đến sự phối hợp giữa các bộ ngắt mạch phía thượng nguồn và hạ lưu, trong khi tốc độ và độ nhạy liên quan đến đặc tính của chính thiết bị bảo vệ và chế độ hoạt động của mạch tương ứng.

Sự phối hợp hợp lý giữa máy cắt thượng nguồn và hạ nguồn có thể ngắt kết nối có chọn lọc mạch bị lỗi, đảm bảo các mạch khỏe mạnh khác trong hệ thống phân phối tiếp tục hoạt động bình thường. Ngược lại sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ thống phân phối.

Bảo vệ theo tầng là một ứng dụng cụ thể của đặc tính giới hạn dòng điện-của bộ ngắt mạch. Nguyên tắc chính của nó là tận dụng hiệu ứng hạn chế dòng điện- của bộ ngắt mạch ngược dòng để có thể chọn bộ ngắt có công suất cắt thấp hơn cho các mạch hạ lưu nhằm giảm chi phí và tiết kiệm chi phí.

Cầu dao-hạn chế dòng điện ngược dòng QF1 có khả năng ngắt dòng ngắn mạch dự kiến-tối đa tại vị trí lắp đặt của nó. Do cầu dao thượng nguồn và hạ lưu trong hệ thống phân phối được lắp nối tiếp nên khi xảy ra đoản mạch ở đầu ra của cầu dao hạ lưu QF2, dòng điện ngắn mạch-thực tế sẽ thấp hơn nhiều so với dòng điện ngắn mạch tiềm năng-tại vị trí đó do tác động{7}}hạn chế dòng điện của QF1.

Nói cách khác, khả năng cắt của máy cắt hạ lưu QF2 được tăng cường đáng kể với sự hỗ trợ của QF1, vượt quá khả năng cắt định mức của nó.

Kiểu bảo vệ xếp tầng này cũng có một số điều kiện nhất định. Ví dụ, các mạch liền kề sẽ không mang tải quan trọng (vì một khi QF1 ngắt, mạch QF3 cũng sẽ mất điện). Đồng thời, cài đặt tức thời của QF1 phải khớp đúng với cài đặt của QF2.

Dữ liệu xếp tầng chỉ có thể được xác định bằng các thử nghiệm, đồng thời việc phối hợp và lựa chọn các bộ ngắt mạch ngược dòng và hạ lưu chỉ có thể được xác nhận và cung cấp bởi nhà sản xuất bộ ngắt mạch.

 

Độ nhạy của bộ ngắt mạch

Để đảm bảo rằng việc giải phóng dòng điện-tức thời hoặc ngắn hạn-của bộ ngắt mạch có thể hoạt động đáng tin cậy ở chế độ vận hành tối thiểu của hệ thống khi xảy ra lỗi đoản mạch-nhỏ nhất trong phạm vi bảo vệ của nó, độ nhạy bảo vệ của bộ ngắt mạch phải đáp ứng các yêu cầu được chỉ định trongMã thiết kế phân phối điện áp thấp{0}}(GB 50054-95).

Độ nhạy không được nhỏ hơn 1,3, tức là:Sp​=Ik.min​/Iop​ Lớn hơn hoặc bằng 1,3

Ở đâu:

Iop​=Dòng điện hoạt động tức thời hoặc độ trễ thời gian-ngắn so với-bản phát hành hiện tại

Ik.min​=Dòng điện một pha hoặc hai pha-ngắn mạch-ở cuối đường dây được bảo vệ ở chế độ vận hành tối thiểu của hệ thống

Sp​=Độ nhạy của cầu dao

Cũng phải chú ý đến việc xác minh độ nhạy trong quá trình lựa chọn bộ ngắt mạch. Đối với các bộ ngắt mạch chọn lọc được trang bị cả bộ ngắt-thời gian trễ ngắn và bộ nhả quá dòng tức thời-, chỉ cần xác minh độ nhạy vận hành của bộ ngắt-độ trễ thời gian ngắn so với-dòng điện; Không cần phải xác minh bản phát hành tức thời-hiện tại.

 

Lựa chọn và cài đặt bộ ngắt mạch

(1) Cài đặt dòng điện vận hành để giải phóng quá dòng tức thời

Trong số các thiết bị được bảo vệ bởi cầu dao, một số thiết bị điện sẽ tạo ra dòng điện cực đại gấp vài lần dòng điện định mức của chúng trong thời gian ngắn khi khởi động, điều này làm cho cầu dao chịu được dòng điện cực đại lớn trong thời gian ngắn.

Dòng điện hoạt động Iop(o)​ của bộ giải phóng quá dòng tức thời phải vượt quá dòng điện cực đại Ipk​ của mạch, cụ thể là:Iop(o)​ Lớn hơn hoặc bằng Krel​⋅Ipk​Trong đó Krel​ là hệ số tin cậy.

Trong quá trình lựa chọn cầu dao, hãy đảm bảo rằng dòng điện cài đặt của bộ nhả quá dòng tức thời vượt quá dòng điện đỉnh để tránh bị vấp không mong muốn.

(2) Cài đặt dòng điện vận hành và thời gian để giải phóng quá dòng có độ trễ trong thời gian ngắn

Iop(s) dòng điện vận hành của bộ nhả quá dòng có độ trễ thời gian ngắn cũng phải vượt quá Ipk dòng điện đỉnh​ của mạch, cụ thể là:Iop(s)​ Lớn hơn hoặc bằng Krel​⋅Ipk​Trong đó Krel​ là hệ số tin cậy.

Thời gian hoạt động của bộ nhả trễ thời gian ngắn thường được phân loại là 0,2 giây, 0,4 giây và 0,6 giây. Nó phải được xác định theo sự phối hợp chọn lọc của các thiết bị bảo vệ ngược dòng và hạ lưu. Thời gian hoạt động của bảo vệ thượng nguồn phải dài hơn một khoảng thời gian so với thời gian hoạt động của bảo vệ hạ nguồn.

(3) Cài đặt dòng điện vận hành và thời gian để giải phóng quá dòng có độ trễ trong thời gian dài

Cơ chế nhả quá dòng có độ trễ trong thời gian dài chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quá tải. Do đó, dòng điện hoạt động Iop(l)​ của nó chỉ cần vượt quá dòng tải tối đa (dòng điện tính toán I30​) của mạch:Iop(l)​ Lớn hơn hoặc bằng Krel​⋅I30​Trong đó Krel​ là hệ số tin cậy.

Thời gian hoạt động của cơ cấu nhả trễ thời gian dài phải vượt quá thời gian quá tải trong thời gian ngắn cho phép để tránh ngắt cầu dao không mong muốn.

(4) Phối hợp giữa dòng điện vận hành của bộ nhả quá dòng và cáp được bảo vệ

Để tránh cách điện quá nóng, hư hỏng hoặc thậm chí cháy do quá tải hoặc đoản mạch mà không bị ngắt, dòng điện hoạt động Iop​ của bộ nhả quá dòng phải đáp ứng:Iop​ Nhỏ hơn hoặc bằng Kol​⋅Ial​Trong đó:

Ial​=khả năng mang dòng cho phép của cáp cách điện

Kol​=hệ số quá tải thời gian ngắn cho phép của cáp cách điện

Giá trị của Kol:

Đối với việc phát hành độ trễ tức thời và thời gian ngắn: 4,5

Để nhả trễ thời gian dài dùng làm bảo vệ ngắn mạch: 1.1

Để nhả trễ trong thời gian dài chỉ được sử dụng làm bảo vệ quá tải: 1

Nếu không đáp ứng được các yêu cầu phối hợp nêu trên, hãy điều chỉnh dòng điện hoạt động giải phóng hoặc tăng diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn hoặc cáp tương ứng.