Ngắn mạch - Quá tải





Quá tải (Overload): Quá tải là khi dòng điện vượt quá mức bình thường và dòng điện không di chuyển ra ngoài normal conductive path. Quá tải vô hại nếu xẩy ra trong thời gian ngắn như trong trường hợp mô tơ hoặc máy biến áp khởi động . Tuy nhiên nếu kéo dài, mạch điện phải được ngắt để bảo vệ mọi dụng cụ cũng như dây dẫn điện.

Ngắn mạch (short circuit): Ngắn mạch là khi dòng điện di ra ngoài normal conductive path, tìm lối ít điện trở nhất để trở về nguồn. Dòng ngắn mạch có thể cao hơn dòng bình thường cả trăm lần vì nó chỉ bị giới hạn bởi điện kháng của nguồn. Một ví dụ của ngắn mạch là khi hai dây điện chạm nhau hoặc trường hợp cuộn dây của mô tơ chạm vào thành của mô tơ. 

Cầu chì: Hai loại cầu chì chính là Non-time delay và Dual-element time delay.

  • Non-time delay có khả năng ngắt dòng thật nhanh nên rất tốt để bảo vệ ngắn mạch, tuy nhiên đôi khi mạch điện bị ngắt ngoài ý muốn như trong trường quá tải kể trên.
  • Dual element time delay fuse có 2 phần ở bên trong, 1 để bảo vệ quá tải, 1 để bảo vệ ngắn mạch. Khi ngắn mạch xẩy ra, dòng điện rất cao vì thế cầu chì sẽ ngắt ngay lập tức, trong trường hợp quá tái, cầu chì sẽ kéo dài thời gian (delay time) trước khi ngắt mạch. 

Lấy thí du 1cầu chì Dual element time delay bảo vệ mô tơ, khi mô tơ khởi động, dòng điện sẽ cao hơn mức bình thường khoảng 7, 8 lần nhưng xẩy ra trong 1 thời gian rất ngắn, mạch điện sẽ không bị ngắt vì trong trường hợp quá tải thời gian được kéo dài trước khi dòng điện bị ngắt, thời gian này dài hơn thời gian ngắn mạch. Vì thê Cầu chì này sẽ hưũ hiệu để bảo vệ cả ngắn mạch lẩn quá tải.

Cầu chì cũng như CB không những chỉ ngắt diện khi có trường hợp quá tải mà còn phải có khả năng ngắt dòng ngắn mạch một cách an toàn, nếu không cầu chì sẽ bị tiêu hủy và gây nên hoả hoạn. Khả năng này gọi là Interrupting capability. 

Để có Interrupting capability cao, người ta tạo ra cầu chì có khả năng ngắt mạch thật sớm trước khi dòng điện hình Sin lên đến đỉnh tức là khoảng ¼ chu kỳ. Trong hệ thống điên tần số 50 hz, có 50 chu kỳ trong một giây, mạch điện sẽ ngắt ở ¼ chu kỳ đầu tiên trước khi dòng điện lên đến tôt đỉnh. Phương pháp này gọi là Current limiting. Nhờ có current limiting, người ta không phải chế cầ chì thật lớn để ngắt dòng ngắn mạch thật cao. 

Magnetic circuit breaker đóng mở tùy thuộc ở dỏng điện. Dòng ngắn mạch tạo ra điện từ và mở mạch điện, Một số Magnetic CB và Thermo magnetic CB có thể điều chỉnh trip point được.

Khi dùng magnetic CB để bảo vệ mạch điện mô tơ, người ta cần phải có thêm Overload heater vì lý do sau đây:

Giả sử đầy tải của mô tơ là 100A, khi mô tơ khởi động dòng có thể lên đến 700A trong một thời gian ngắn, nếu CB được chỉnh ở 125A để bảo vệ mô tơ, CB sẽ ngắt dòng khi khởi động và vì thế mô tơ sẽ không thể hoạt động được. Nếu chỉnh CB trên 700A thì CB không thể bảo vệ mô tơ trong trường hợp quá tải.

Để giải quyết vấn đề, người ta gắn thêm over load heater, over load heater để bảo vệ quá tải, magnetic CB bảo vệ ngắn mạch. Over load heater kéo dài thời gian trước khi ngắt mạch, khoảng thời gian này lâu hơn thời gian của dòng ngắn mạch rất nhiều.

Tóm lại, khi có ngắn mạch, dòng điện sẽ lên đến hàng ngàn amp, CB sẽ ngắt dòng tức khắc. Khi mô tơ khởi động, dòng sẽ thấp hơn 700A, CB sẽ không ngắt, over load heater cũng sẽ không ngắt vì thời gian chưa đủ lâu. Khi có quá tải, over load heater sẽ bị hâm nóng trong vài phút và sẽ ngắt điện.

Thermo-magnetic CB có hoạt động tương tự như Dual element delay time fuse.

Trước khi vào việc thiết kế máy biến áp, chúng ta cần bàn 1 chút về nói đất.

Có nhiếu cách nối đất khác nhau: Solid ground, Reactor ground, High impedence ground, Low impedence ground, và cuối cùng là Ungrounded system. Ở đây chúng ta sẽ bàn về Solid ground. Những loại khác thường dùng cho kỹ nghệ.

Mục đích của nối đất:
  • Giới hạn điện thế gây ra bởi sét hoặc sự đụng chạm giữa dây điện với dây có điện thế cao hơn.
  • Tạo ra điểm đất chung (ground reference) cho mọi dụng cụ nối chung 1 hệ thống.
  • Giúp hệ thống bảo vệ hoạt động trong trường hợp ngắn mạch.

Đất (Grounding) có thể được chia làm 2 loại:System Grounding và Equipment Grounding. 

Hai loại này chỉ nối với nhau ở 1 điểm, đó là chỗ nối xuống đất tại nguồn hoặc điểm ngắt điện đầu tiên (disconnect mean).
  • System grounding: Được nối vào điểm trung tính của hệ thống để tạo điểm đất chung cho hệ thống (ground reference).
  • Equipment grounding: Tất cả dụng cụ được nối với nhau để khi ngắn mạch xẩy ra nó sẽ khiến CB hoặc cầu chì ngắt mạch. Thí dụ trong trường hợp 1 sợi dây nóng trong mô tơ bị chạm vào thành mô tơ, nhờ nối tất cả thành mô tơ với các dụng cụ khác và điểm trung tính, CB sẽ ngắt điện, nếu không có dây Equipment ground, mô tơ sẽ trở thành điểm nóng, dòng điện không bị ngắt và nếu đụng vào sẽ bị giật.

Nguồn internet

Quy phạm trang bị điện 2006



Quy phạm Trang bị điện của Bộ Công Nghiệp
Phần 1: Quy Định Chung Download
Phần 2: Hệ thống đường dẫn điện Download
Phần 3: Trang bị phân phối và trạm biến áp Download
Phần 4: Bảo vệ và tự động Download
Phần 5: Kiểm định trang thiết bị hệ thống điện Download
Phần 6: Vận hành sửa chữa trang thiết bị hệ thống điện Download
Phần 7: Thi công các công trình điện Download

Hướng dẫn chọn dây dẫn và thanh cái theo tiêu chuẩn IEC60439

Chọn dây điện, cáp điện, thanh cái theo các tiêu chuẩn thường được dùng rất nhiều. Tại sao vậy? Vì các tiêu chuẩn đó được đưa ra dựa vào tính toán kết hợp với kinh nghiệm. Việc chọn theo các tiêu chuẩn còn giúp cho việc thiết kế, thi công công trình hợp các tiêu chuẩn đã có sẵn.

Theo tiêu chuẩn IEC 60439. Dòng điện và tiết diện dây dẫn đến 400A được chọn trong các bảng 8 IEC60439-1


Range of rated current 1)Conductor cross-sectional area 2), 3)
Amm²AWG/MCM
081,018
8121,516
12152,514
15202,512
20254,010
25326,010
3250108
5065166
6585254
85100353
100115352
115130501
130150500
1501757000
17520095000
200225950000
225250120250
250275150300
275300185350
300350185400
350400240500
1) 2) 3)
The value of the rated current shall be greater than the first value in the first column and less than or equal to the second value in that column. For convenience of testing and with the manufacturer's consent, smaller conductors than those given for a stated rated current may be used. Either of the two conductors specified for a given rated current range may be used.

Dòng điện và tiết diện dây dẫn, thanh cái từ 400A đến 3150A được chọn trong bảng 9 IEC 60439-1.


Test conductors
Values of the rated current ARange of rated current 1) A
CablesCopper bars 2)
QuantityCross sectional area 3) mm2QuantityDimensions 3) mm
500400 to 5002150(16)230 × 5(15)
630500 to 6302185(18)240 × 5(15)
800630 to 8002240(21)250 × 5(17)
1 000800 to 1000260 × 5(19)
1 2501 000 to 1250280 × 5(20)
1 6001 250 to 16002100 × 5(23)
2 0001 600 to 20003100 × 5(20)
2 5002 000 to 25004100 × 5(21)
3 1502 500 to 31503100 × 10(23)
1)The value of the current shall be greater than the first value and less than or equal to the second value.
2)Bars are assumed to be arranged with their long faces vertical. Arrangements with long faces horizontal may be used if specified by the manufacturer.
3)Values in brackets are estimated temperature rises (in kelvins) of the test conductors given for reference.


Lựa chọn tiết diện dây PE theo điều kiện sau đây (Trong bảng S là tiết diện dây pha)

Cross-sectional area of phase conductors SMinimum cross-sectional area of the corresponding protectiveconductor (PE, PEN) Sp
mm2mm2
S ≤16S
16 < S ≤3516
35 < S ≤400S/2
400 < S ≤800200
800 < SS/4
Một điều quan trọng cần lưu ý là việc lựa chọn thanh cái dùng cho tủ điện lại phụ thuộc vào kích thước đầu cực của MCCB. Khi lựa chọn busbar ta thường chọn bề rộng bằng với đầu cực MCCB còn độ dày thì chọn sao cho đạt chuẩn trong các bảng tra. Độ rộng đầu cực MCCB thường như sau :
  • Framesize 63, 100A : 17mm
  • Framesize 200A : 22.5mm
  • Framesize 400A : 30mm
  • Framesize 800A : 41mm
  • Framesize 1200A : 44mm



KÍCH THƯỚC ĐỒNG THANH CÁI DẠNG CUỘN

Đồng cuộn thường dùng để dập các thanh cái có kích thước nhỏ dùng cho MCB, MCCB dưới 250A. Sử dụng đồng cuộn, chúng ta cần có máy duỗi thẳng thanh đồng trước khi gia công. Đồng cuộn thường có các kích thước sau (dày x rộng mm):
DÀY (mm)RỘNG (mm)TIẾT DIỆN (mm2)
21224
21530
31236
31545
32060
32575
33090
340120

KÍCH THƯỚC ĐỒNG THANH CÁI DẠNG THANH


đồng thanh cái


Đồng thanh thường dùng để dập các thanh cái dùng cho MCCB, ACB. Đồng thanh thường có chiều dài 4m. Bảng tra bề dày x rộng (mm)):
DÀY (mm)RỘNG (mm)TIẾT DIỆN (mm2)
42080
425100
430120
440160
51575
520100
525125
530150
540200
550250
560300
620120
625150
630180
640240
650300
660360
680480
6100600
820160
825200
830240
840320
850400
860480
880640
8100800
1020200
1030300
1040400
1050500
1060600
1080800
101001,000
121001,200
151001,500

CÁC KÍCH THƯỚC THANH CÁI THƯỜNG DÙNG

DÀY (mm)RỘNG (mm)TIẾT DIỆN (mm2)
21224
31545
32060
520100
620120
1020200
630180
1030300
640240
1040400
650300
1050500
660360
1060600
680480
1060600
6100600
101001,000