Bài giảng Cung cấp điện nhà máy công nghiệp và công trình dân dụng - Chương IV: Tính toán thiết kế lưới điện hạ thế (Phần 3)

ể chọn và kiểm tra các thiết bị bảo vệ và tự động hóa.
 Dựa vào phương pháp các thành phần đối xứng: bất cứ hệ
thống vector không đối xứng nào cũng có thể mô tả bằng: thứ
tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không (1,2,0).
 Sức điện động của nguồn chỉ có thứ tự thuận. 
 Trong mạng hạ thế có thể tính ngắn mạch N (1) theo phương
pháp gần đúng :
10/30/2015
Tính dòng ngắn mạch trong lưới hạ thế
Z
U
I
P_N-Σ
N-P)1(
N
=
0=R;
3
oX+dX'2
=X MPĐMPĐ
3
R+R2
=R;
3
oX+X2
=X
01
MBA
1
MBA
Mục R (m) X (m) Z (m) ISC (kA)
Máy phát Ra X’d
Mạch 22,5L/S 0,08xL
Tổng R X
22
X+R 22
đm
X+R
U×05,1
Ωm108=
400
30,0×380
= 
30,0×U
='x
2
đm
2
đm
d
S
Ωm8=100×08,0=X
Ωm75,18=
120
100×5,22
=R
c
c
Máy phát điện:
Ra = 0
X’d%=30%=0,3
Mạch cáp :
R=Ra+Rc = 0+18,75 = 18,75m
X=X’d+Xc = 108+8 = 116m
( ) ( )
kA965,1=
5,117
220×05,1
=
Z
U05,1
=l
Ωm5,117=116+75,18 = X+R=Z
đm)3(
N
2222
IN
(3) = 1,965kA (rms) (trị hiệu dụng)
Tính giá trị tối thiểu dòng ngắn mạch một pha-đất 
Mục R (m) X (m) Z (m) IN
(1)(kA)
Máy phát Ra
Mạch
Tổng R X
3
oX+dX'2
( )
Sph
m+1L5,22 2×L×08,0
22
X+R
22
X+R
Vn×95,0
Ωm88=
3
1
×)06,0×
380
400
+108×2(=Xa
2
( )
Ωm89,50=
120
70/120+1×100
×5,22=Rc
Ωm8,115=104+89,50=X+R=Z 2222
kA81,1=
8,115
220×95,0
= tính) (pha/trungl
(1)
N
máy biến áp :
RB = 3,55m
mạch
Xc = 0,08 x 100 x 2 = 16m
- ứng dụng phương pháp tổng trở
R = RB + Rc = 3,55 + 50,89 = 54,44m
X = XB + Xc = 12,6 +16 = 28,6m
Tổng tổng trở:
Ωm55,3=
630000
400
8700=R
Ωm6.12=
630000
400
100
5
=
S
U
100
%u
=X=X
2
2
B
2
đm
2
đmN
1B
( )
Ωm89,50=
120
70/120+1×100
×5,22=Rc
Ωm34,61=26,28+44,54=X+R=Z 2222
kA41,3=
34,61
220×95,0
= tính) (pha/trungl
1
N
 Nếu động cơ nằm cách điểm ngắn mạch 5-7m, thì dòng
ngắn mạch do động cơ gây ra
 Khi đó dòng điện xung kích
 Trị hiệu dụng dòng điện xung kích
Ảnh hưởng của động cơ
2,0=X;I
X
9,0
=I
"
dĐC-đm"
d
ĐC-N
2
xki-Ni-xk )1K(2+1I=I -
)I
X
9,0
+IK(2=i ĐC-đm"
d
xki-xk i-N
3810/30/2015
Tính dòng
NM 3pha và
1 pha tại các
vị trí như
trên hình vẽ
trường hợp
( a) :nguồn
là MBA
(b) Nguồn là
MPDP
 Các chế độ không bình thường :
 Tăng dòng do quá tải
 Tăng dòng khi khởi động hoặc tự khởi động động cơ
 Sự cố ngắn mạch
 Sự cố gây ra hư hỏng cách điện, tiếp điểm các phần tử trong lưới
điện và nguy hiểm đối với người vận hành.
Bảo vệ ngắn mạch và quá tải là bắt buộc đối với các tải và lưới điện
hạ áp
Các thiết bị bảo vệ: cầu chì, máy cắt tự động (CB)
Yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ phải cắt nhanh phần bị sự cố khỏi
lưới đồng thời phải đảm bảo tính chọn lọc
Dòng điện định mức của cầu chì và CB phải được lựa chọn có giá
trị nhỏ nhất, nhưng không được tác động khi động cơ khởi động và
quá tải ngắn hạn
b.Bảo vệ lưới điện hạ áp
3910/30/2015
CB hiệu chỉnh được
4010/30/2015
CB không hiệu chỉnh được
Dòng Icu
4110/30/2015
4.6 . Chọn thiết bị bảo vệ
1. Chọn CB hạ thế
Các điều kiện chọn CB
+ Điện áp định mức: UđmCB ≥ Uđmlưới
+ Dòng điện định mức: IđmCB ≥ Itt (đối với tủ)
+ Dòng điện định mức: IđmCB ≥ Iđm (đối với thiết bị)
+ Icắtđm ≥ (dòng ngắn mạch 3 pha max qua CB )
+ Itt ≤ Ir (dòng cắt nhiệt ) ≤ Khc . Icp : phối hợp bảo vệ
chống quá tải dây dẫn .
+ Iđn ≤ Im (dòng cắt từ ) ≤ INmin = Ichạm vỏ= 
4210/30/2015
)3(
NI
)1(
NI
4.6. Chọn thiết bị bảo bệ
Các trường hợp chọn CB
+ IđmCB < 100 A: sử dụng CB không hiệu chỉnh,hoặc dùng
Trip Unit không chỉnh được (Fixed)
+ IđmCB > 100 A: sử dụng CB hiệu chỉnh được, dùng Trip 
Unit chỉnh được
+ Nếu hệ thống là trung tính cách ly hoặc dùng sơ đồ TT 
thì các CB sẽ không phát hiện được sự cố chạm vỏ và để
đảm bảo an toàn cần các thiết bị chống dòng rò.
Chỉnh gia ́ trị cho Trip Unit
+ Trip Unit thuộc loại từ nhiệt (TM -Thermal magnetic)
Chỉnh Kr → Ir = Kr x IđmTripUnit
Chỉnh Km → Im = Km x IđmTripUnit
+ Trip Unit thuộc loại điện tử (Electronic )
Chỉnh K0 ,Kr → Ir = K0 x Kr x IđmTripUnit
Chỉnh Km → Im = Km x Ir
I=III)hay(I cv
)1(
Nmmmđn ≤≤
4710/30/2015
Ví dụ chọn CB trên nhánh nối từ
máy biến áp đến tủ phân phối chính
Itt
(A)
Icp.Khc
(A)
I(3)N(A)
Loại CB
Loại trip 
unit
Trip Unit
Icu
(kA)I(1)N(A) Kr Ir(A) Km Im(A)
1178,246 1187,01
22215
NS1250
N
Micrologic
7.0
0,95 1187 3 3561 50
7826,9
4810/30/2015
4910/30/2015
Chọn CB cho tuyến đường dây
•Dòng điện tính toán : Itt = 292,37(A)
•Dòng điện đỉnh nhọn : Iđn = 492,37(A)
•Icpdd.Khcdd = 531x0,64 = 339,84(A)
Điều kiện chọn CB:
Điều kiện 1 :
In > Itt ↔ In > 292.37(A)
Uđm(CB) ≥ UHT ↔ Uđm(CB) ≥ 400(V)
Icu > INM(max) ↔ Icu > 15.69(KA)
)kA(69.15=
X+R×3
400
=I
22
)3(
N
5010/30/2015
Điều kiện 2 : Kiểm tra và chọn Trip Unit
• Itt < Ir < Icpdd.Khcdd ↔ 292.37(A) < Ir < 339.84(A)
• Iđn < Im < INM(min) ↔ 492.37(A) < Im < 13750(A)
Thông số CB được chọn:
• Compact CB : NS400N, 4P, Schneider
• In = 400(A)
• Uđm = 690V (50Hz)
• Icu = 50(KA) tương ứng với U = 380/415V (50/60Hz)
• Bộ Trip Unit STR23SE (electronic)
Chọn CB cho tuyến đường dây
5110/30/2015
Chọn CB cho tuyến đường dây
400
84,339
<<
400
37,292
KK r0
320
13175
<<
320
37,492
Ksd
Kiểm tra điều kiện và chỉnh định Trip Unit
 292.37(A) < Ir < 339.84(A)
 292.37(A) < Ko.Kr.In < 339.84(A)
 0,73 < Ko.Kr < 0,85
•Chỉnh: Ko = 0,8 ; Kr = 1 ;  Ir = Ko.Kr.In = 0,8.1.400 = 320(A)
292.37(A) < 320(A) < 339.84(A) Thỏa
Chỉnh dòng ngưỡng cắt từ bảo vệ chống ngắn mạch
Đk: 492.37(A) < Im < 13750(A)
492.37(A) < Isd < 13750(A)
492.37(A) < Ksd.Ir < 13750(A)
1,54 < Ksd < 42,96
Chỉnh: Ksd = 5,  Isd = Ksd.Ir = 5x320 = 1600(A)
492,37(A) < 1600(A) < 13750(A) Thỏa
Chọn CB trên nhánh nối đến thiết bị của tủ động lực
IN
(3)TỦĐỘNGLỰC 
= 19.547(A)
Tên thiết bị L (m) IN
(1)(A) Itt (A) Imm (A)
Icp x Khc
(A)
CB
Loại Curve
Iđm
(A)
Icu
(kA)
3 x Motor băng tải 14,00 3 370,26 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25
3 x Motor băng tải 9,50 4 237,97 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25
3 x Motor băng tải 6,00 5 179,51 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25
3 x Motor băng tải 14,00 3 370,26 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25
3 x Motor băng tải 9,50 4 237,97 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25
3 x Motor băng tải 6,00 5 179,51 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25
2 x Máy sấy 19,00 1 540,25 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25
2 x Máy sấy 14,60 1 935,11 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25
2 x Máy sấy 10,20 2 585,72 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25
2 x Máy sấy 10,20 2 585,72 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25
2 x Máy sấy 14,60 1 935,11 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25
2 x Máy sấy 19,00 1 540,25 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25
3xQuạt công 
nghiệp
15,10 1 270,42 8,55 19,94 9,33 C60L B 10 25
3xQuạt công 
nghiệp
15,10 1 270,42 8,55 19,94 9,33 C60L B 10 25
 Dùng để bảo vệ quá tải và ngắn
mạch. Khi dòng điện lớn hơn
định mức, dây chì nóng chảy và
ngắt mạch điện.
Đặc tính, thông số của cầu chì
 Điện áp định mức – là điện áp
làm việc lâu dài của CC
 Dòng điện định mức – là dòng
điện CC có thể chịu đựng trong
thời gian dài mà không chảy.
 Dòng điện chảy là dòng điện khi
đó dây chì bị chảy và không làm
hư hỏng vỏ cầu chì.
 Đặc tính bảo vệ - phụ thuộc của
thời gian ngắt vào dòng điện
ngắt
Chọn cầu chì
Ưu điểm:
 Cấu tạo đơn giản.
 Thời gian tác động
nhanh
 Giá thành thấp. 
Nhược điểm: 
 Chỉ ngắt khi dòng
khá lớn so với dòng
định mức của dây
chì, vì vậy không
đảm bảo tính chọn
lọc
 Khi cầu chì ngắt có
thể gây quá áp.
 Có thể bị ngắt 1 pha
(khi pha không đều)
Lựa chọn cầu chì
Thông
số kỹ
thuật
cầu chì
Một số cầu chì –
cầu dao của
Schneider
Các loại cầu chì
Dây dẫn có dòng Icp (Iz) cung cấp điện cho tải có dòng I tt (Ib)và được bảo vệ bởi
cầu chì có dòng định mức IđmCC (In). Icp được xác định :
IđmCC > Itt
Dòng chảy của cầu chì I2  1.6 IđmCC
Bảo vệ chống quá tải cho dây dẫn : I2 1.45 Icpdd
Dây dẫn cần chọn : Icpdd > 1.1 IđmCC
Standard IEC 60364
Bảo vệ chống quá tải
Ví dụ
Cáp 3 pha XPLE đi trên khay cáp có 3 mạch đi kề :
Một cáp 3 pha (mạch 1)
3 cáp 1 lõi (mạch 2)
6 cáp 1 lõi (mạch 3)làm thành hai dây / pha
Vậy có 5 mạch 3 pha đi kề. Nhiệt độ môi trường 40°C 
Chọn cầu chì IđmCC> Itt = 23 A ; IđmCC = 25 A and Icpdd = 31 A ,tuy nhiên do Khc=0,68
Dòng cho phép khi có hiệu chỉnh 23/ 0,68 = 33,8 (A) , chọn Icpdd = 42 A , dây dẫn
có tiết diện 4 mm2
Dòng trên mỗi pha là 23 A.
Hệ số hiệu chỉnh theo cách đi dây gồm K1, K2 , K3 .
K1 = 1, K2 = 0.75, K3 = 0.91.
K= K1 x K2 x K3 = 1 x 0.75 x 0.91=0.68.
Lựa chọn cầu chì cho động cơ
 Cầu chì phải bảo vệ động cơ khỏi ngắn
mạch và quá tải, nhưng không được ngắt
khi động cơ khởi động bình thường. 
ttmaxlvđmCC I=II ≥
KmmCC hệ số quá tải ngắn hạn của cầu chì
Khởi động nhẹ (tkd<10s: bơm, quạt) Kmm_CC =2.5 
Khởi động nặng, nhiều lần (tkd>10s: băng tải, 
thiết bị nâng hạ) KmmCC =1.6 - 2 
Đối với máy hàn KmmCC =1.6
K
I
mmCC
mm≥đmCCI
Bảo vệ mạch động cơ bằng cầu chì NFC
Bảo vệ mạch động cơ bằng cầu chì DIN
Tính chọn lọc
Dòng định mức cầu
chì phía dưới phải
nhỏ hơn 2-3 lần so 
với cầu chì phía trên
Phối hợp chọn lọc giữa hai cầu chì
Lựa chọn cầu chì cho máy hàn
Iđm – dòng điện định mức máy hàn, trong điều kiện làm việc dài hạn;
a: hằng số đóng điện của thiết bị làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại
Lựa chọn cầu chì cho nhóm tụ điện bù
n – số tụ bù
Qđmtu – công suất định mức của một bộ tụ
a2,1= II đmđmCC
U
Q
I
đm
đmtu
đmCC 3
n6,1
≥
 Số bậc bảo vệ không quá 3-4 bậc
 Đảm bảo bảo vệ tác động tại vị trí sự cố
 Đảm bảo chọn lọc theo dòng điện và thời gian
Xây dựng sơ đồ chọn lọc hệ thống bảo vệ
Lựa chọn vị trí lắp đặt bảo vệ
Thiết bị bảo vệ phải đặt ở vị trí sao cho
 Không bị tác động hư hỏng cơ khí
 An toàn cho người vận hành và sử dụng
Bảo vệ phải thiết lập tại điểm:
 Tiết diện dây dẫn thay đổi
 Tại điểm yêu cầu chọn lọc
 Nếu thiết bị cần bảo vệ ở nơi khó tiếp cận, có thể đặt bảo vệ
cách xa đến 30m.
Ví dụ
Bài tập chọn CB và cầu chì