12.4. CHÊ' ĐỘ CỦA TRƯNG TÍNH - IT
12.5.1. KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ DƯA VÀO DÒNG ĐIỆN SO LỆCH
Khí cụ điện nhằm bảo vệ an toàn điện dựa trên cơ sở dòng điện so lệch được gọi tắt là : DDR hay khí cụ bảo vệ dòng diện so lệch dư hoặc áptômát so lệch.
DDR đo được sự khác biệt dòng điện nhờ có một đầu thu tổng vectơ của các dòng điện chạy trong dây dẫn và nếu tổng này đạt đến một giá trị nguy hiểm đô'i với người (do điều chỉnh dòng điện) thì DDR sẽ tác động trong thời gian được thiết kế rất ngắn để tự động ngắt mạch điện cung cấp.
Sau đây là ký hiệu DDR trôn sơ đồ và các thành phần của nó - hình 12-20.
(1) Người ta thưởng gọi áptômát hay cẩu dao tự động hoặc máy cắt điện hạ áp tự động (để phản biệt với máy cắt điện cao áp > 1000V). Đó là một loại khí cụ điện mà cơ cấu điéu khiển và bảo vệ cùa thiết bị thực tế là cơ cấu điện từ và nhiệt. Điều đó có nghĩa là máy cắt này-gổm có một rơle nhiệt và một role điện từ đê’ bảo vệ quá tải và ngắn mạch-.
306
Ký hiệu DDR khi chưa có rơle nhiệt
và rơ le điện từ
Hình 12.20
Đầu thu sự Cơ cấu
so lệch dòng điện ngắt
Đường liên hệ điều khiển
12.5.2. Sự KHÁC NHAU CỬA CÁC ÁPTÔMÁT so LỆCH (DDR) Áptômát solệch : Hình 12.21 a) là sơ đồ thể hiện áptômát so lệch DDR.
Thêm vào chức năng bảo vệ dựa vào dòng so lệch của áptômát, nó còn được bố trí thêm : rơ le bảo vệ đối với quá dòng điện và ngắn mạch. Từ nhiệm vụ này, nó phải có khả năng cắt ở dòng diện ngắn mạch xuất hiện : Icc-
b) Công tắc hay cầu dao so lệch : (hình 12.21 b) ,
Nó có khả năng cắt bị giới hạn, nó phải kết hợp với một thiết bị bảo vệ đốì với quá dòng điện.
c) Raleso lệch : (hình 12.2 lc)
Nó chỉ bao gồm một thiết bị dò sự cố và phát tín hiệu. Nó kết hợp với bộ phận cơ khí hay điện ở một áptômát cổ điện để tạo động tác mở mạch điện bị sự cố ra khỏi nguồn cung cấp.
Hình 12.21a) Hình 12.21b) Hình 12.21c)
12.5.3. ĐẶC TÍNH CỬA CÁC KHÍ cụ ĐIỆN CÓ BẢO VỆ so LỆCH a) Dòng điện so lệch dư dượcký hiệu : Iab’
Trước đây, người ta thường gọi là : "Cở" dòng điện so lệch dư làn’, đó chính là giá trị định mức của tổng véctơ dòng điện, tạo nên sự tác động một cách chắc chắn của khí cụ điện.
Các giá trị đã được định mức như sau :
- Được sử dụng trong công nghiệp : 3, 5, 10 và 20A đó là áptômát có dòng điện định mức Ih’ cở 3, 5, 10 , 20A đi qua. Cở dòng điện so lệch dư hay còn gọi là" độ nhậy trung bình là : 100mA, 300mA và 500mA.
307
- Độ nhạy cao : 6,10, 30mA.
Áptômát có bảo vệ so lệch có thể làm việc đốì với tất cả đòn? điện so lệch có giá trị bằng hay cao hơn 7An’/2.
b) Dòng điện dượckỷ hiệu: ỉn'
Đó là dòng điện định mức mà thiết bị có thể chịu đựng được trong quá trình làm việc bình thường, không gây nên đô't nóng quá mức.
Các giá trị định mức là :
- Cầu dao so lệch : 10, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100 và 125A
- Các áptômát loại nhỏ : 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125A.
- Áptômát công nghiệp : 100, 125, 160, 250, 400 và 630 (các giá trị không được định mức nhưng lại được dùng trong thực tế)
- Áptômát đường nhánh : 30, 45, 60, và 90A (những áptômát này là loại có khả năng điều chỉnh).
12.5.4. ÁPTÔMÁT CÓ BẢO VỆ so LỆCH LOẠÍ G VÀ LOẠI s Tiêu chuẩn mới CEI 1008 xác định các đặc tính của bảo vệ so lệch : - Loại G - dùng ở trường hợp tổng quát, với chức năng tức thời.
- Loại s - loại có chọn lọc, với chức năng "có thời gian" hay "trễ"
Loại s được chọn lọc so sánh với loại G : (bảng 12.1) Bảng 12.1 :
Tóm tắt các đặc tính của áptômát loại G và loại s Loại Dòng điện
định mức In’,
Dòng điện so lệch được
ký hiệu Un’
Dòng điện sự cô'
Un’ 2lA’n 5 Un’ 500A
G nào đó nào đó 0,5gy 0.2gy 0,04gy 0,04gy Thời gian mở áptômát
s > 25A > 30mA 0,5gy 0,2gy 0,15gy 0,15gy Mở
0,13gy 0,06gy 0,05gy 0,04gy không mở
Bảng trên đây cho ta thời gian mở và không mở áptômát tùy thuộc vào giá trị của dòng điện sự cố.
- Đối với loại G, dù rằng dòng điện định mức In’ và dòng điện so lệch lón’ là thế nào thì thời gian mở, phụ thuộc vào dòng điện sự cô', cũng là hằng số
308
- Đô'i với loại s : với In’ > 25 A và lAn’ > 30 mA, bảng cho hai giá tri tương ứng với hai trạng thái.
Vùng làm việc giữa đường cong mở (D) và đưởng cong không mở (ND) so với đường cong bảo vệ của người (P)
Vùng làm việc của áptômát loại G so với Vùng làm việc của áptômat loại s so dòng điện mà cơ thể người phải chịu đựng vời điện áp tiếp xúc, ngươi phải chill
(đương cong P) (đương cong P)
Hình 12.22a Hình 12 22b.
ở đây p = đường cong an toàn (bảo vệ người)
D đường cong mở áptômát; ND : đường cong không mớ áptômát.
Động tác mở áptõmát không mong muốn
' Động tác mở này có thể phát sinh ra khi có cơn giông, tia sáng chớp của sét ở gần đấy mà nó tạo nên quá điện áp quá độ nhất thời trong lưới điện cung cấp. Để tránh những tác động mở áptôinát như vậy, thì phần lán các khí cụ bảo vệ so lệch hiện nay cùa loại G phải tránh được đối với quá điện áp tạm thời. Nét đặc thù này được làm nổi bật trên áptômát bàng một biểu hiện có dạng "vây cá mập" (_n_). Mặt khác, các áptòmát loại s do thực hiện thời gian trễ, nên sẽ cho đi qua quá điện áp tạm thời (khởi động đõng cơ, đơ't cháy đèn ống huỳnh quang v.v...) mà khơng bị kích thích.
309
12.5.5. CẤU TẠO VÀ sự LÀM VIỆC CỬA ÁPTÔMÁT CÓ BẢO VỆ SO LỆCH DDR
à) Cấu tạo :
Các phần, tử chính cấu tạo nên DDR là (hình 12.23) :
- Mạch điện từ ở dạng hình xuyến mà trên đó được quấn các cuộn đây của phần công suất (dây có tiết diện lớn), dòng điện cung cấp cho hộ tiêu thụ điện sẽ cho chạy qua cuộn dây này.
- Rale mở mạch cung cẩp được điều khiển bởi cuộn dây đo lường (dây tiết diện bé) cũng được đặt trên hình xuyến này, nó tác động trên các cực cắt.
b) Làm việc :
* Hệ thống một pha : (Hình 12.23a) Trong trường hợp sự cô': 11 = I2 + Id- do đó :
11 > I2, do vậy nên xuất hiện mất cân bằng trong hình xuyến từ, dẫn đến cẳm ứng một dòng điện trong cuộn dây dò tìm -> đưa đến tác động rơle và kết quả làm mở mạch điện.
* Hệ thốngba pha : (hình 12.23b)
Khi không có sự cô', chúng ta có : 11 + Ĩ2 + I3 + In = 0. Từ thông tổng hợp trong hình xuyến từ bằng không. Do đó sẽ không có dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dò tìm.
Khi xuất hiện sự cô' nào đó, ta có : 11 + Ĩ2 + I3 + In * 0. Từ thông tổng hợp trong hình xuyến từ, trong trường hợp này sẽ khác trị sô' không (0), do vậy sẽ có dòng điện được cảm ứng trong cuộn đây dò tìm, vậy cuộn dây dò tìm sẽ tặo nên động tác mỏ các cực ngắt điện.
Hình 12.23 giới thiệu cấu tạo và sự làm việc của áptômát có bảo vệ lệch dư DDR.
ơ hình 12.23a) - 11 : dòng điện đi vào thiết bị tiêu .thụ điện.
- I2 : dòng điện đi từ thiết bị tiêu thụ điện ra.
- Id : dòng điện sự cố.
- Ic : dòng điện đi qua cơ thế’ người.
ở hình 12.23b) - 11 : dòng điện pha 1.
I2 : dòng điện pha 2.
I3 : dòng điện pha 3.
Ill : dòng điện đi qua đây trung tính.
310
Hlnh 12.23a. Hệ thống một pha 1. Đo lưởng sự cân bằng 2. Cơ cấu nhả
3. Vành xuyến từ 4. Thiết bị dùng điện
Hình 12.23b. Hệ thống 3 pha 1. Cơ cấu nhả 2. Vành xuyến từ
1 2.5.6. BÀI TOÁN
Một người thợ điện có nhiêm vụ phải đặt một áptômát trên đường cung cấp điện nhánh vào trong một ngôi nhà. Để tiến hành việc lựa chọn của mình, anh ta có tài liệu sau đây được trích ra từ tài liệu katalô kỹ thuật (Merlin-Gerin) là :
Áptômát mắc ở đường cung cấp diện nhánhDB90 với báovệ so lệch.
Áptỗmát này có một rơle bảo vệ so lệch chọn lọc dùng đế duy trì cung cấp cho tập hợp của trang tiết bị sử dụng điện khi :
+ Mỗi một đường dây đi ra phía hạ lưu được trang bị một rơle bảo vệ so lệch 30 mA, để cho khi ở đường đi ra có một sự cố cách điện thì nó sẽ được cắt.
+ Một thiết bị chống sét được đặt ở phía hạ lưu để loại quá điện áp ra khỏi lưới điện.
. +,Một "nút bấm - kiểm tra cho phép kiểm tra" chất lượng của hệ thống nối đất.
311
Ngôi nhà riêng này (có ƯLmax = 25 V) được cung cấp bởi một đường dây 3 pha 4 dây (3 X 400 V + N) từ lưới điện công cộng của Sở điện lực (chế độ TT). Thiết bị đóng cắt bảo vệ là một áptômát mắc ở nhánh có thời gian trễ, độ nhậy 500 mA rơle nhiệt được điều chỉnh ở 20 A.
1. Hãy kể ra những tiêu chuẩn lựa chọn của áptô mát.
2. Hãy nêu lên sự tham khảo về áptômát sao cho nó sẽ thích hợp nhất khi dùng ở trong nhà.
3. Giá trị lớn nhất nào của hệ thông nối đất được dự kiến ?
Kể từ giá trị nào của dòng điện sự cố mà áptômát có thể thực hiện tác động mở mạch điện ?
Bài giải :(hình 12.24)
Hình 12.24. Giới thiệu bài toán.
1. Tiêu chuẩn lựa chọn của áptômát :
- Áptômát mắc ở nhánh phải là áptômát được mở có thời gian trễ; do đó, ta phải chọn một áptômát bảo vệ so lệch có chọn lọc;
- Đường dây cung cấp điện là đường dây 3 pha 4 đây (3 X 400 V + N);
ta phải chọn một áptômát có 4 cực cắt (loại 4 cực) với ba cực được bảo vệ (hình vẽ 12.24).
- Cỡ kích thước .dòng điện tương ứng với giá trị cực đại mà áptômát có thể chịu đựng được lâu dài thường xuyên là 20A. Chúng ta phải chọn loại chứa giá trị này ở trong một dẫy có các cỡ kích thước; trong trường hợp này 312
có loại 10/15/20A. Chúng ta kiểm tra và điều chỉnh phần nhiệt với cường độ dòng điện 20A.
- Độ nhạy tương ứng với độ nhạy của bảo vệ so lệch là 500 mA, dòng điện rò lớn nhất mà nếu nó không tạo nên động tác mở mạch điện thì có thể vẫn tồn tại ở vỏ làm loại của ngôi nhà, do đó sẽ nguy hiểm.
2. Chọn áptômát : xem bảng 12.2 loại : tham khảo số 13123.
3. Giá trị lớn nhất của điện trở hệ thống hối đất : r = 25/0,5 = 50Q Áptômát có thề mở ra kể từ dòng điện lAn/2 = 250mA.
Bảng 12.2. Tài liệu kỹ thuật cùa Merlin Gerin
Bảo vệ so lệch tức thời
Loại Điện áp Cỡ (dòng điện Độ nhạy Tham khảo
(V)
định mức)
(A) (mA)
í Một cực
được bào vệ (có 2 cực)
250
15/30/45 500 13100
30/45/60 500 13106
60/75/90 500 13105
Ba cực được bảo vệ
(có 4 cực) 440
10/15/20/
500 13102
■
25/30
30/40/50/60 500 13103
■ -?/.*1
i
Bảo vệ so lệch chọn lọc.
Một cực được bảo vệ
(có 2 cực) 250
15/30/45 500 s 13120 30/45/60 500 s 13121 60/75/90 500 s 13122
ổ. 12.2 Ba cực
được bảo vệ 440
10/15/20
500 s 13123 25/30
■(có 4 cực)
30/40/50/60 500 s 13124
313