Làm thế nào để chọn bộ ngắt mạch?

Trong việc lựa chọn bộ ngắt mạch, nên chọn loại sử dụng theo các điều kiện sử dụng cụ thể và nên chọn các thông số như điện áp làm việc định mức, dòng điện định mức và dòng điện cài đặt của thiết bị ngắt. Các đặc tính bảo vệ phải được lựa chọn dựa trên đường cong đặc tính bảo vệ được cung cấp bởi các mẫu sản phẩm và phải được xác minh các đặc tính ngắn mạch và hệ số độ nhạy. Phân loại máy cắt (1) Bộ ngắt mạch khung (ACB)

Bộ ngắt mạch dạng khung hay còn gọi là bộ ngắt mạch đa năng, tất cả các bộ phận của nó đều được lắp đặt trong một khung kim loại cách điện, thường mở và có thể được trang bị nhiều phụ kiện khác nhau. Nó rất thuận tiện để thay thế các tiếp điểm và các bộ phận, và nó thường được sử dụng trong công tắc chính ở đầu nguồn điện. Phát hành quá dòng bao gồm phát hành điện từ, điện tử và thông minh. Bộ ngắt mạch có bảo vệ bốn giai đoạn cho độ trễ dài, độ trễ ngắn, sự cố tức thời và chạm đất, đồng thời giá trị cài đặt của mỗi lớp bảo vệ được điều chỉnh trong một phạm vi nhất định tùy theo cấp khung vỏ của nó.

     (2) bộ ngắt mạch vỏ đúc (MCCB)

Bộ ngắt mạch vỏ đúc còn được gọi là bộ ngắt mạch thiết bị, tiếp điểm bên ngoài của đầu dây nối đất, buồng dập hồ quang, bộ nhả và cơ cấu vận hành đều được lắp trong vỏ nhựa. Các tiếp điểm phụ, giải phóng điện áp thấp và giải phóng shunt hầu hết được mô đun hóa và cấu trúc rất nhỏ gọn. Nói chung, việc bảo trì không được quan tâm nên chúng phù hợp với các công tắc bảo vệ nhánh. Bộ ngắt mạch vỏ đúc thường chứa bộ phận cắt nhiệt từ, trong khi bộ phận ngắt mạch vỏ đúc cỡ lớn được trang bị cảm biến cắt trạng thái rắn.

Có hai loại thiết bị cắt quá dòng dành cho cầu dao vỏ đúc: điện từ và điện tử. Nói chung, bộ ngắt mạch vỏ đúc điện từ là bộ ngắt mạch không chọn lọc chỉ có hai chế độ bảo vệ: độ trễ dài và tức thời. Bộ ngắt mạch vỏ đúc điện tử có bốn chức năng bảo vệ: độ trễ dài, độ trễ ngắn, lỗi tức thời và chạm đất. Một số sản phẩm cầu dao vỏ đúc điện tử mới còn có chức năng khóa liên động chọn lọc theo khu vực.  

Bộ ngắt mạch vỏ đúc thường được sử dụng để điều khiển và bảo vệ các bộ cấp nguồn phân phối, công tắc chính của đường dây đi ra phía điện áp thấp của máy biến áp phân phối nhỏ, điều khiển các thiết bị đầu cuối phân phối điện và cũng cho các công tắc nguồn của các máy móc sản xuất khác nhau.

Bộ ngắt mạch khung phù hợp với AC 50Hz, điện áp định mức 380V, 660V và mạng phân phối dòng điện định mức 200A-6300A. Nó chủ yếu được sử dụng để phân phối năng lượng điện và bảo vệ đường dây và thiết bị cung cấp điện khỏi quá tải, thiếu điện áp, ngắn mạch, nối đất một pha và các lỗi khác. Bộ ngắt mạch có nhiều chức năng bảo vệ thông minh khác nhau và có thể đạt được sự bảo vệ có chọn lọc. Trong điều kiện bình thường, nó có thể được sử dụng để chuyển đổi đường dây không thường xuyên. Bộ ngắt mạch dưới 1250A có thể được sử dụng để bảo vệ động cơ khỏi quá tải và ngắn mạch trong mạng có điện áp xoay chiều 50Hz và 380V.

Cầu dao dạng khung cũng thường được sử dụng trong công tắc ổ cắm chính, công tắc tiếp điểm bus, công tắc cấp nguồn công suất lớn và công tắc điều khiển động cơ quy mô lớn ở phía 400V của máy biến áp.

(3) Bộ ngắt mạch thu nhỏ (MCB)

Bộ ngắt mạch thu nhỏ là một trong những thiết bị bảo vệ thiết bị đầu cuối được sử dụng rộng rãi nhất trong việc xây dựng các thiết bị phân phối thiết bị đầu cuối điện. Nó được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch, quá tải và quá áp của một pha và ba pha dưới 125A, bao gồm 1P đơn cực, 2P lưỡng cực, 3P ba cực và 4P tứ cực.

Bộ ngắt mạch thu nhỏ bao gồm cơ cấu vận hành, tiếp điểm, thiết bị bảo vệ (các thiết bị ngắt khác nhau) và hệ thống dập tắt hồ quang. Tiếp điểm chính của nó được vận hành bằng tay hoặc đóng bằng điện. Sau khi đóng tiếp điểm chính, cơ cấu ngắt tự do sẽ khóa tiếp điểm chính ở vị trí đóng. Cuộn dây của bộ giải phóng quá dòng và bộ phận nhiệt của bộ giải phóng nhiệt được nối nối tiếp với mạch chính và cuộn dây của bộ giải phóng điện áp thấp được kết nối song song với nguồn điện.

Trong thiết kế điện của các tòa nhà dân dụng, cầu dao thu nhỏ chủ yếu được sử dụng để chống quá tải, ngắn mạch, quá dòng, mất điện áp, thấp áp, nối đất, rò rỉ, tự động chuyển đổi nguồn điện kép và bảo vệ và vận hành động cơ khi chúng không được khởi động thường xuyên.

Các thông số đặc tính cơ bản của máy cắt

(1) điện áp làm việc định mức Ue

Điện áp làm việc định mức đề cập đến điện áp danh định của bộ ngắt mạch, có thể chạy liên tục trong các điều kiện sử dụng và hoạt động bình thường được chỉ định.

Ở Trung Quốc, điện áp làm việc lớn nhất bằng 1,15 lần điện áp định mức của hệ thống ở cấp điện áp từ 220kV trở xuống. Cấp điện áp từ 330kV trở lên bằng 1,1 lần điện áp định mức là điện áp làm việc cao nhất. Bộ ngắt mạch có thể giữ lớp cách điện ở điện áp làm việc cao nhất của hệ thống và có thể đóng mở theo các điều kiện quy định.

(2) Dòng điện định mức Trong

Dòng điện định mức đề cập đến dòng điện mà bộ nhả có thể chạy qua trong thời gian dài khi môi trường xung quanh

nhiệt độ dưới 40oC. Đối với cầu dao có bộ nhả điều chỉnh được, đó là dòng điện tối đa mà bộ nhả có thể truyền qua trong thời gian dài.

Khi nhiệt độ môi trường vượt quá 40oC nhưng không cao hơn 60oC, nó được phép hoạt động trong thời gian dài với tải giảm.

(3) Giá trị cài đặt hiện tại Ir của quá tải

Dòng điện vượt quá giá trị cài đặt hiện tại Ir của hành trình cắt và cầu dao ngắt mạch đúng lúc. Nó cũng đại diện cho dòng điện tối đa mà bộ ngắt mạch có thể chịu được mà không bị vấp. Giá trị này phải lớn hơn dòng tải tối đa Ib, nhưng nhỏ hơn dòng Iz tối đa cho phép của đường dây.

Ir của rơle ngắt nhiệt thường có thể được điều chỉnh trong phạm vi 0,7 ~ 1,0 in, nhưng nếu sử dụng thiết bị điện tử, phạm vi điều chỉnh của nó sẽ lớn hơn, thường là 0,4 ~ 1,0 in. Đối với máy cắt được trang bị rơle cắt quá dòng không thể điều chỉnh, Ir=In.

(4) Giá trị cài đặt dòng điện cắt ngắn mạch Im

Rơle ngắt ngắn mạch (độ trễ tức thời hoặc độ trễ ngắn) được sử dụng để làm cho bộ ngắt mạch ngắt nhanh khi xuất hiện giá trị dòng lỗi cao và ngưỡng ngắt của nó là Im.

(5) dòng chịu đựng thời gian ngắn định mức Icw

Đề cập đến giá trị hiện tại được phép vượt qua trong thời gian đã thỏa thuận. Giá trị hiện tại đi qua dây dẫn trong thời gian đã thỏa thuận và dây dẫn sẽ không bị hỏng do quá nóng.

(6) khả năng phá vỡ

Khả năng cắt của cầu dao đề cập đến khả năng cầu dao cắt dòng điện sự cố một cách an toàn, điều này không nhất thiết liên quan đến dòng điện định mức của nó. Có 36KA, 50KA và các thông số kỹ thuật khác trước đây. Nói chung, nó được chia thành Icu công suất cắt ngắn mạch giới hạn và Ic công suất cắt ngắn mạch chạy.

Nguyên tắc chung khi lựa chọn máy cắt

Thứ nhất, lựa chọn loại và số cực của cầu dao tùy theo mục đích sử dụng; Chọn dòng điện định mức của cầu dao theo dòng điện làm việc tối đa; Chọn loại cơ cấu nhả cũng như chủng loại và thông số kỹ thuật của các phụ kiện theo yêu cầu. Các yêu cầu cụ thể như sau.

1) Điện áp làm việc định mức của máy cắt lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của đường dây.

2) Khả năng đóng cắt ngắn mạch định mức của máy cắt lớn hơn hoặc bằng dòng điện tải tính toán trên đường dây.

3) Công suất đóng cắt ngắn mạch định mức của cầu dao lớn hơn hoặc bằng dòng điện ngắn mạch lớn nhất có thể xảy ra trên đường dây (thường được tính theo giá trị hiệu dụng).  

4) Dòng ngắn mạch một pha chạm đất ở cuối đường dây ≥1,25 lần dòng điện cài đặt cắt tức thời (hoặc độ trễ ngắn) của máy cắt.

5) Điện áp định mức của máy cắt khi sụt áp bằng điện áp định mức của đường dây.

6) Điện áp định mức của bộ nhả song song của máy cắt bằng điện áp nguồn điều khiển.

7) Điện áp làm việc định mức của cơ cấu truyền động điện bằng điện áp nguồn điều khiển.  

8) Khi sử dụng bộ ngắt mạch trong mạch chiếu sáng, dòng điện cài đặt tức thời của bộ nhả điện từ thường gấp 6 lần dòng tải.  

9) Khi sử dụng bộ ngắt mạch để bảo vệ ngắn mạch cho một động cơ, dòng điện cài đặt của ngắt tức thời là 1,35 lần (bộ ngắt mạch dòng DW) hoặc 1,7 lần (bộ ngắt mạch dòng DZ) của dòng khởi động của động cơ.  

10) Khi sử dụng bộ ngắt mạch để bảo vệ ngắn mạch cho nhiều động cơ, dòng điện cài đặt của bộ nhả tức thời bằng 1,3 lần dòng khởi động của động cơ lớn nhất cộng với dòng điện làm việc của các động cơ còn lại.

11) Khi bộ ngắt mạch được sử dụng làm công tắc chính ở phía hạ áp của máy biến áp phân phối, khả năng cắt của nó phải lớn hơn giá trị dòng ngắn mạch của phía hạ áp của máy biến áp, dòng điện định mức của bộ giải phóng không được nhỏ hơn dòng định mức của máy biến áp và dòng cài đặt bảo vệ ngắn mạch thường bằng 6-10 lần dòng định mức của máy biến áp; Dòng điện cài đặt của bảo vệ quá tải bằng dòng điện định mức của máy biến áp.

12) Sau khi chọn sơ bộ loại và cấp cầu dao, cần phối hợp với đặc tính bảo vệ của công tắc trên và công tắc dưới để tránh vấp ngã và mở rộng phạm vi tai nạn.

Tính chọn lọc của bộ ngắt mạch

Bộ ngắt mạch được sử dụng trong hệ thống phân phối điện có thể được chia thành loại chọn lọc và không chọn lọc theo hiệu suất bảo vệ của chúng. Có hai loại máy cắt điện áp thấp chọn lọc: bảo vệ hai giai đoạn và bảo vệ ba giai đoạn. Trong số đó, đặc tính tức thời và đặc tính độ trễ ngắn phù hợp với tác động ngắn mạch, trong khi đặc tính độ trễ dài phù hợp để bảo vệ quá tải. Bộ ngắt mạch không chọn lọc thường hoạt động tức thời và chỉ được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch. Một số trong số đó là các hành động có độ trễ dài, chỉ được sử dụng để bảo vệ tải. Trong hệ thống phân phối điện, nếu bộ ngắt mạch cấp trên sử dụng bộ ngắt mạch chọn lọc và bộ ngắt mạch cấp dưới sử dụng bộ ngắt mạch không chọn lọc hoặc bộ ngắt mạch chọn lọc, thì chủ yếu là sử dụng sự khác biệt của hành động trễ hoặc thời gian tác động trễ của giải phóng độ trễ ngắn để có được sự chọn lọc. Hãy chú ý đến các vấn đề sau khi chuyển qua tác động trễ của bộ ngắt mạch ở cấp độ cao hơn tiếp theo.

1) Bất kể cấp tiếp theo là cầu dao chọn lọc hay cầu dao không chọn lọc, dòng điện cài đặt của bộ ngắt quá dòng tức thời của cầu dao cấp trước thường không được nhỏ hơn 1,1 lần dòng ngắn mạch ba pha lớn nhất ở đầu ra của cầu dao cấp tiếp theo.

2) Nếu giai đoạn tiếp theo là cầu dao không chọn lọc, để ngăn dòng điện ngắn mạch xảy ra trong mạch được bảo vệ bởi cầu dao giai đoạn tiếp theo, độ nhạy tác động tức thời của giai đoạn này là không đủ, do đó việc giải phóng quá dòng có độ trễ ngắn của giai đoạn trước sẽ tác động trước và mất tính chọn lọc. Nói chung, dòng điện cài đặt của bộ giải phóng quá dòng có độ trễ ngắn của bộ ngắt mạch cấp trên không nhỏ hơn 1,2 lần so với dòng giải phóng quá dòng tức thời của cấp dưới.

3) Nếu giai đoạn tiếp theo cũng là cầu dao chọn lọc, để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động trễ ngắn của cầu dao ở giai đoạn tiếp theo dài hơn thời gian tác động trễ ngắn của cầu dao ở giai đoạn tiếp theo ít nhất 0,1 giây. Nói chung, để đảm bảo hoạt động chọn lọc giữa bộ ngắt mạch điện áp thấp trên và dưới, bộ ngắt mạch cấp trên nên chọn bộ ngắt mạch quá dòng.

bộ ngắt mạch có độ trễ ngắn và dòng điện tác động của nó phải cao hơn một cấp so với bộ nhả quá dòng cấp thấp hơn và ít nhất dòng tác động Iop.1 của bộ ngắt mạch cấp trên không được nhỏ hơn 1,2 lần so với bộ ngắt mạch cấp thấp hơn, tức là iop1 ≥ 1,2 iop.2.

Bảo vệ tầng của bộ ngắt mạch

Trong thiết kế hệ thống điện phân phối, sự phối hợp có chọn lọc giữa giai đoạn trên và giai đoạn dưới của máy cắt phải có “tính chọn lọc, tốc độ và độ nhạy”.

Tính chọn lọc liên quan đến sự phối hợp giữa cầu dao trên và cầu dao dưới, trong khi độ nhanh và độ nhạy tương ứng liên quan đến đặc tính của thiết bị bảo vệ và chế độ vận hành đường dây.

Nếu bộ ngắt mạch trên và dưới được khớp chính xác, mạch lỗi có thể được loại bỏ có chọn lọc để đảm bảo các mạch không có lỗi khác trong hệ thống phân phối tiếp tục hoạt động bình thường. Nếu không sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ thống phân phối.

Bảo vệ theo tầng là một ứng dụng cụ thể về đặc tính giới hạn dòng điện của máy cắt. Nguyên tắc chính của nó là sử dụng chức năng hạn chế dòng điện của các máy cắt vượt trội để lựa chọn các máy cắt có khả năng cắt thấp hơn nhằm giảm chi phí và tiết kiệm chi phí.

Bộ ngắt mạch giới hạn dòng điện ưu việt QF1 có thể ngắt dòng điện ngắn mạch tối đa dự kiến ​​tại nơi lắp đặt. Do cầu dao cấp trên và cấp dưới được lắp nối tiếp trong hệ thống phân phối điện nên khi xảy ra đoản mạch ở đầu ra của cầu dao cấp thấp hơn QF2, giá trị thực tế của dòng điện ngắn mạch sẽ nhỏ hơn nhiều so với dòng điện ngắn mạch dự kiến ​​ở đó do tác dụng hạn chế dòng điện của cầu dao cấp cao QF1. Điều đó có nghĩa là, khả năng cắt của cầu dao cấp thấp hơn QF2 được tăng cường đáng kể với sự trợ giúp của cầu dao QF1 vượt trội, vượt quá khả năng cắt định mức của nó. Kiểu bảo vệ xếp tầng này cũng có một số điều kiện nhất định, chẳng hạn như các mạch lân cận không thể có tải quan trọng (vì một khi QF1 ngắt, mạch QF3 cũng sẽ mất điện), đồng thời, giá trị cài đặt tức thời của QF1 và QF2 phải khớp chính xác. Dữ liệu xếp tầng chỉ có thể được xác định bằng thử nghiệm và việc lựa chọn phù hợp giữa bộ ngắt mạch trên và dưới chỉ có thể được xác định bởi nhà sản xuất bộ ngắt mạch.

Độ nhạy của bộ ngắt mạch

Để đảm bảo rằng bộ ngắt mạch ngắt mạch có thể hoạt động đáng tin cậy khi xảy ra lỗi ngắn mạch nhỏ nhất trong phạm vi bảo vệ của nó ở chế độ vận hành tối thiểu của hệ thống. Độ nhạy của bảo vệ máy cắt phải đáp ứng yêu cầu của Mã thiết kế phân phối điện áp thấp (CB50054-95) rằng độ nhạy của nó không được nhỏ hơn 1,3, nghĩa là Sp=lk.min/Iop ≥1.3. Trong đó lop là dòng điện tác động để giải phóng quá dòng tức thời hoặc có độ trễ ngắn, Ik.Min là dòng ngắn mạch một pha hoặc dòng ngắn mạch hai pha ở đầu đường dây được bảo vệ bởi cầu dao trong chế độ vận hành tối thiểu của hệ thống, và Sp là độ nhạy của cầu dao.

Khi chọn cầu dao, cũng cần chú ý đến việc xác minh độ nhạy của nó. Đối với bộ ngắt mạch chọn lọc có cả độ trễ ngắn và bộ nhả quá dòng tức thời, chỉ cần xác minh độ nhạy tác động của bộ nhả quá dòng có độ trễ ngắn và không cần phải xác minh độ nhạy tác động của bộ nhả quá dòng tức thời.

Lựa chọn và cài đặt nhả cầu dao

(1) Thiết lập dòng điện tác động để giải phóng quá dòng tức thời

Trong số các đối tượng được bảo vệ bởi cầu dao, có một số thiết bị điện sẽ tạo ra dòng điện cực đại cao gấp nhiều lần dòng điện định mức trong thời gian ngắn trong quá trình khởi động, do đó làm cho cầu dao chịu được dòng điện cực đại lớn trong thời gian ngắn. Dòng điện hoạt động lop(o) của bộ nhả quá dòng tức thời phải tránh dòng điện cực đại Ipk của đường dây,

tức là IOP(o) ≥ krel ipk. Trong đó Krel là hệ số tin cậy. Khi lựa chọn cầu dao, cần chú ý tránh dòng điện cực đại khi cầu dao giải phóng quá dòng tức thời, để tránh cầu dao hoạt động sai.

(2) Thiết lập dòng điện tác động và thời gian tác động của bộ nhả quá dòng có độ trễ ngắn.

(Các) dòng điện hoạt động của bộ giải phóng quá dòng có độ trễ ngắn cũng phải tránh Ipk dòng điện cực đại của đường dây, tức là IOP (các) ≥ krel ipk. Trong đó Krel là hệ số tin cậy. Thời gian hành động của việc giải phóng quá dòng có độ trễ ngắn thường được chia thành ba loại: 0,2 giây, 0,4 giây và 0,6 giây. Nó được xác định theo độ chọn lọc bảo vệ của các thiết bị bảo vệ phía trước và phía sau, và thời gian hoạt động của bảo vệ trước phải dài hơn thời gian hoạt động của bảo vệ sau bởi chênh lệch thời gian.

(3) Thiết lập dòng điện tác động và thời gian tác động của bộ nhả quá dòng có độ trễ dài.

Bộ giải phóng quá dòng có độ trễ dài chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quá tải, do đó, dòng điện tác động Iop(l) của nó chỉ cần tránh dòng tải tối đa của đường dây, tức là dòng điện tính toán I30, tức là IOP (L) ≥ Krel I30. Trong đó Krel là hệ số tin cậy. Thời gian tác động của việc giải phóng quá dòng có độ trễ dài phải tránh thời gian quá tải trong thời gian ngắn, để không gây ra hoạt động sai của bộ ngắt mạch điện áp thấp.

(4) Yêu cầu về sự phù hợp giữa dòng điện tác động của bộ nhả quá dòng và đường dây được bảo vệ.

Để ngăn cáp cách điện quá nóng, hư hỏng hoặc thậm chí cháy do quá tải hoặc ngắn mạch và cầu dao không ngắt, dòng điện tác động của bộ ngắt quá dòng của cầu dao phải đáp ứng các yêu cầu của công thức và lop