Bài giảng Chuẩn trong thiết kế và thi công các công trình điện - Chương III: Thiết kế và thi công các công trình điện theo tiêu chuẩn IEC - Phần D: Thiêt bị đóng cắt

LOGOD. Thiêt bị đóng cắt
 1. Các chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt HA
 2. Các thiết bị đóng cắt cơ bản
 3. Máy cắt HA
LOGO
1. Các chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt hạ áp
 Các chức năng của thiết bị đóng cắt:
 Bảo vệ điện
 Cách ly an toàn
 Đóng cắt tại chỗ hoặc từ xa.
Bảo vệ điện Cách ly Điều khiển
- Bảo vệ quá tải
- Bảo vệ ngắn mạch
- Chống sự cố hư hỏng cách 
điện
- Cách ly được hiển thị rõ
nhờ chỉ thị cơ có độ tin cậy
cao
- Đóng cắt dòng tải khi vận
hành.
- Cắt khẩn cấp
- Cắt khi bảo dưỡng
Các chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt HA
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
 Cách ly:
 Mục đích là tách rời mạch hoặc thiết bị khỏi lưới để đảm bảo an toàn
cho việc lắp đặt, sửa chữa, thay thế.
 Một thiết bị cách ly cần đảm bảo yêu cầu:
• Phải cắt đồng thời tất cả các dây pha và dây trung tính (trừ trường hợp dây
trung tính là dây PEN).
• Cần đảm bảo khi cắt phải được chốt ở trang thái mở, tránh khả năng đóng
lại ngoài dự kiến.
• Phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia, quốc tế.
• Khi thiết bị cách ly đang mở, dòng rò giữa các tiếp điểm mở của mỗi pha
không được vượt quá 0,5 mA đối với thiết bị mới và 6 mA khi hết tuổi thọ.
• Khả năng chịu quá áp trên các tiếp điểm khi mở theo bảng dưới:
Điện áp làm việc định mức (V)
Cấp độ chịu đựng xung áp
(Ở độ cao 2000 m) (kV)
III IV
230/400 4 6
400/690 6 8
690/1000 8 12
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
 Điều khiển: Thao tác trực tiếp bằng tay, hoặc từ xa
 Điều khiển vận hành: đóng, cắt điện trong điều kiện
vận hành bình thường. Nên bố trí 1 thiết bị đóng cắt ở 
mỗi mức của lưới phân phối.
 Đóng cắt khẩn cấp, dừng khẩn cấp: VD khi sử dụng
nút dừng khẩn cấp (EMG) thì cắt mạch cấp.
 Cắt vì lý do bảo dưỡng.
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
2.2. Cầu dao phụ tải:
-Là khí cụ điện đóng cắt bằng tay.
-Dùng đóng cắt mạch điện đang mang tải trong
điều kiện vận hành bình thường, không sự cố.
-Có thể chịu được dòng ngắn mạch. Các thiết bị
bảo vệ trước cầu dao phụ tải sẽ chịu trách nhiệm
bảo vệ NM.
2. Các thiết bị đóng cắt cơ bản
2.1. Dao cách ly:
- Khí cụ điện đóng cắt bằng tay, có thể khóa ở vị trí
mở, tạo khoảng cách cách điện an toàn có thể nhìn
thấy.
- Không có khả năng đóng cắt có tải.
- Ở trạng thái đóng, phải chịu được dòng định mức
dài hạn và dòng sự cố ngắn hạn.
- Thường lắp phía trước thiết bị bảo vệ như máy
cắt, cầu chì
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
2.3. Công tắc có điều khiển:
- Thường dùng cho mạch chiếu sáng
2.4. Công tắc tơ:
-Là khí cụ điện dùng đóng cắt thường xuyên các
mạch động lực từ xa, bằng tay hay tự động.
-Tiếp điểm được giữ ở trạng thái đóng nhờ dòng
qua cuộn dây solenoid của nam châm điện
2.5. Cầu chì:
- Là khí cụ điện bảo vệ mạch điện khi quá tải
(lớn), ngắn mạch
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
2.6. Một số tổ hợp thiết bị đóng cắt
Cầu chì -
cầu dao tự
động + rơ le 
nhiệt
Cầu chì – cầu
dao không tự
động
Dao cách ly –
cầu chì + công
tắc tơ ngắt
Dao cách ly –
cầu dao – cầu
chì + công tắc
tơ ngắt
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
3. Máy cắt hạ thế
Máy cắt HA (hay Áptômát) là khí cụ điện tự động cắt mạch khi có sự cố
quá tải, ngắn mạch, điện áp thấp, công suất ngược 
- Đôi khi cũng dùng để đóng cắt không thường xuyên các mạch điện ở 
chế độ bình thường.
- Các Áptômát công nghiệp cần
tuân theo IEC 60947-1 và
60947-2 hoặc các tiêu chuẩn
tương đương.
- Áptômát dân dụng cần phù
hợp với IEC 60898 hoặc các
tiêu chuẩn tương đương.
Cấu tạo:
-Hệ thống tiếp điểm
-Buồng dập hồ quang
-Cơ cấu truyền động
-Các phần tử bảo vệ: quá tải, NM
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
CB dân dụng có
chức năng bảo
vệ quá dòng và
cách ly mạch
CB dân dụng
có tích hợp
chức năng
bảo vệ chống
giật
CB công nghiệp
với nhiều chức
năng tích hợp.
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
 Các thông số cơ bản của CB:
 Điện áp định mức Ue
 Dòng danh định In : bằng giá trị dòng dài hạn của rơle
bảo vệ quá dòng.
 Dòng tác động được hiệu chỉnh cho bảo vệ quá tải (Ir
hoặc Irth) và cho bảo vệ ngắn mạch (Im).
 Khả năng cắt mạch (Icu cho CB công nghiệp; Icn cho
CB dân dụng)
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
 Chỉnh định thông số bảo vệ
Dạng rơle
bảo vệ
Bảo vệ
quá tải
Bảo vệ NM
CB dân dụng
IEC 60898
Từ - nhiệt Ir = In
ngưỡng thấp
dạng B
3 In <= Im <= 5 In
ngưỡng chuẩn
dạng C
5 In <= Im <= 
10 In
ngưỡng cao
dạng D
10 In <= Im <= 20 In
CB công nghiệp
dạng môđun
Từ - nhiệt
Ir = In
cố định
ngưỡng thấp
dạng B hoặc Z
3,2 In <= cố định <= 
4,8 In
ngưỡng chuẩn
dạng C
7 In <= Im <= 
10 In
ngưỡng cao
dạng D hoặc K
10 In <= Im <= 14 In
CB công nghiệp
IEC 60947-2
Từ - nhiệt
Ir = In cố định Cố định Im = (7 ÷ 10) In
Điều chỉnh:
0,7 <= Ir <= In
Điều chỉnh:
- Ngưỡng thấp: 2 đến 5 In
- Ngưỡng chuẩn: 5 đến 10 In
Điện tử
Trễ dài
0,4 In >= Ir >= 
In
Trễ ngắn, có thể điều chỉnh
1,5 Ir <= Im <= 10 Ir
Tức thời cố định
Im = 12 đến 15 In
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
Đặc tuyến của CB từ nhiệt Đặc tuyến của CB điện tử
Ir – Dòng chỉnh định bảo vệ quá tải.
Im – Dòng chỉnh định b. vệ NM (trễ
ngắn)
Ii – Dòng chỉnh định b. vệ NM tức thời
Icu – Khả năng cắt của mạch
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
Icu Cosϕ
6 kA < Icu < 10 kA 0,5
10 kA < Icu ≤ 20 kA 0,3
20 kA < Icu ≤ 50 kA 0,25
50 kA < Icu 0,2
Quan hệ giữa Icu và cosφ
Khả năng cắt mạch định
mức (Icu hoặc Icn): 
Giá trị max của dòng NM 
giả định mà thiết bị có thể
cắt được. Giá trị này bằng
trị hiệu dụng của thành
phần xoay chiều (AC) của
dòng sự cố.
Điện áp cách điện định mức Ui
Là giá trị điện áp làm chuẩn để kiểm tra các đặc tính cách điện và khoảng
cách cách điện của CB
Điện áp xung định mức (Uimp)
Thể hiện khả năng chịu điện áp quá độ trong các điều kiện thử nghiệm (giá
trị đỉnh)
Thường CB công nghiệp có Uimp = 8 kV; CB dân dụng Uimp = 6 kV
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
Khả năng đóng dòng Icm
Icm là dòng tức thời max mà CB có
thể thiết lập dưới điện áp định mức.
Icu cosϕ Icm = k . Icu
6 kA < Icu < 10 kA 0,5 1,7 x Icu
10 kA < Icu ≤ 20 kA 0,3 2 x Icu
20 kA < Icu ≤ 50 kA 0,25 2,1 x Icu
50 kA < Icu 0,2 2,2 x Icu
CB loại A: cắt tức thời khi NM CB loại B: Có thể định thì tác động cắt, dùng
khi cần phối hợp tác động có chọn lọc theo
thời gian.
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
 Cách lựa chọn CB: Chủ yếu
dựa vào các thông số
 Dòng điện tính toán đi trong mạch
điện
 Dòng điện quá tải
 Khả năng thao tác có chọn lọc.
 Ngoài ra còn căn cứ vào điều kiện
làm việc của phụ tải
 Các quy định về lắp đặt, đảm bảo
an toàn
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
Dạng Bộ tác động Ứng dụng
Ngưỡng thấp
dạng B
- Máy phát dự phòng
- Cáp có chiều dài lớn
Ngưỡng chuẩn
dạng C
- Bảo vệ mạch: trường hợp chung
Ngưỡng cao
dạng D hoặc K
- Bảo vệ mạch trong trường hợp
dòng quá độ ban đầu lớn
(VD: MBA, động cơ )
12 In
dạng MA
- Bảo vệ động cơ khi phối hợp
với công tắc tơ ngắt
(công tắc tơ + rơ le nhiệt)
CB với 1 số đặc tính bảo vệ và ứng dụng
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
MBA trạm
khách hàng Các MBA mắc song song
- Yêu cầu: Khi CB mở phải hiển thị rõ trạng thái cách ly
-CB trên lộ ra của MBA có công suất bé nhất sẽ chịu dòng sự cố lớn
nhất khi xảy ra NM phía trên CBM. VD: Nếu NM phía trên CBM1 thì
CBM1 sẽ chịu dòng sự cố Isc2 + Isc3
-Chú ý: Điều kiện vận hành song song các MBA
-Cùng tổ nối dây
-Cùng tỷ số biến áp
-Cùng tổng trở NM
VD: CB hạ áp trong trạm BA
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
Đặc tính cắt chọn lọc:
Tại bất kỳ vị trí nào của lưới điện, 
nếu xảy ra sự cố, mạch điện sự cố
sẽ được cắt bởi tác động của thiết
bị bảo vệ nằm ngay trước điểm xảy
ra sự cố, trong khi các thiết bị bảo
vệ khác không bị tác động.
Sự chọn lọc hoàn toàn
hoặc 1 phần
Is = giới hạn chọn lọc
- Sự chọn lọc giữa CB A và B là
hoàn toàn nếu dòng NM cực đại IscB
không vượt quá giá trị chỉnh định cắt
ngắn mạch của CB A (ImA)  chỉ CB 
B cắt khi có sự cố.
- Sự chọn lọc là 1 phần nếu IscB > ImA
 cả hai CB đều cắt
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc một phần Ví dụ tác động có
chọn lọc với CB của
Schneider Electric
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
Chọn lọc hoàn toàn
dựa trên ngưỡng
dòng tác động trong
bảo vệ quá tải
Chọn lọc hoàn
toàn dựa trên thời
gian tác động
trong bảo vệ ngắn
mạch
Chọn lọc dựa trên sự
kết hợp giữa ngưỡng
dòng tác động và
thời gian tác động
Bảo vệ có chọn lọc
D. Thiêt bị đóng cắt
LOGO
Chọn lọc theo mức dòng
Ngưỡng giới hạn chọn lọc Is là:
-Is = Isd2 nếu Isd1 và Isd2 quá gần nhau
hoặc chồng lấp lên nhau.
-Is = Isd1 nếu Isd1 và Isd2 cách nhau đủ
lớn.
Sự chọn lọc dòng đạt được khi:
-Ir1 / Ir2 < 2
-Isd1 / Isd2 > 2
Giới hạn chọn lọc là: Is = Isd1
Chọn lọc theo thời gian
Các ngưỡng (Ir1, Isd1) của D1 và
(Ir2, Isd2) của D2 tuân theo quy tắc
phân bậc của chọn lọc theo mức
dòng.
Ngưỡng giới hạn chọn lọc Is ít nhất
phải bằng Ii1 (ngưỡng tác động tức
thời của D1)
D. Thiêt bị đóng cắt