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 2)

/km)
r0L2=0,71(Ω/km)
L2=70 (m)
N1
N2
22 kV
x0L3=0,08(Ω/km)
r0L3=1,7(Ω/km)
L3=15 (m)
09/04/2014 
Tính dòng ngắn mạch trong lưới hạ thế 
28 
Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng 
 Trong lưới hạ áp, có thể tính dòng điện ngắn mạch 1 pha theo 
công thức sau 
 Z tổng trở các phần tử từ điểm ngắn mạch trở về nguồn 
(không bao gồm MBA) 
09/04/2014 
Tính dòng ngắn mạch trong lưới hạ thế 
Z+3
Z
U
=I
Σ
MBA
ha-hap)1(
1N
2
B0B2B1
2
B0B2B1MBA
)X+X+X(+)R+R+R(=Z
Sơ đồ đấu dây MBA 
Sơ đồ thay thế 
thuận- nghịch 
Sơ đồ thay thế 
thứ tự không 
(d) 
(e) 
(f) 
Sơ đồ đấu dây MBA Sơ đồ thay thế 
thuận- nghịch 
Sơ đồ thay thế 
thứ tự không 
Sơ đồ đấu dây MBA 
Sơ đồ thay thế 
thuận- nghịch 
Sơ đồ thay thế 
thứ tự không 
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 X+R
Vn×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 
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
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×05,1
Ωm88=
3
1
×06,0×
400
400
+108×2=Xa
2
( )
Ωm89,50=
120
70/120+1×100
×5,22=Rc
Ωm8,115=104+89,50=X+R=Z 2222
kA09,2=
8,115
220×05,1
= tính) runglsc1(pha/t
máy phát: 
Ra = 0 
mạch 
Xc = 0,08 x 100 x 2 = 16m 
- ứng dụng phương pháp tổng trở 
R = Ra + Rc = 0 + 50,89 = 50,89m 
X = Xa + Xc = 88 +16 = 104m 
Tổng tổng trở: 
Ωm88=
3
1
×06,0×
400
400
+108×2=Xa
2
( )
Ωm89,50=
120
70/120+1×100
×5,22=Rc
Ωm8,115=104+89,50=X+R=Z 2222
kA09,2=
8,115
220×05,1
= 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
38 09/04/2014 
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 
39 09/04/2014 
CB hiệu chỉnh được 
40 09/04/2014 
CB không hiệu chỉnh được 
Dòng Icu 
41 09/04/2014 
4.6 . Chọn thiết bị bảo vệ 
1. Chọn CB hạ thế 
)1(
NI
)3(
NI
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) 
+ Itt ≤ Ir (dòng cắt nhiệt ) ≤ Khc . Icp 
+ Iđn ≤ Im (dòng cắt từ ) ≤ INmin =Ichạm vỏ= 
+ Icắtđm ≥ (dòng ngắn mạch 3 pha) 
42 09/04/2014 
4.6. Chọn thiết bị bảo bệ 
Các trường hợp chọn CB 
+ IđmCB < 100 A: sử dụng CB không hiệu chỉnh, ng Trip 
Unit không nh c (Fixed) 
+ IđmCB > 100 A: sử dụng CB hiệu chỉnh được, ng Trip 
Unit nh c 
+ Nếu hệ thống là trung tính cách ly hoặc dùng sơ đồ TT 
thì các CB sẽ không t n c sư cô chạm vỏ và để 
đảm bảo an toàn cần các thiết bị chống dòng rò. 
nh gia cho Trip Unit 
+ Trip Unit c i tư t (TM -Thermal magnetic) 
nh Kr → Ir = Kr x IđmTripUnit 
nh Km → Im = Km x IđmTripUnit 
+ Trip Unit c i n tư (Electronic ) 
nh K0 ,Kr → Ir = K0 x Kr x IđmTripUnit 
nh Km → Im = Km x Ir 
 I=III)hay(I cv
)1(
Nmmmđn
44 09/04/2014 
Ví dụ chọn CB trên nh i từ 
máy biến áp đến tủ phân phối nh 
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 
0,94 1175 3 3525 50 
7826,9 
)3(
NI
)1
45 09/04/2014 
46 09/04/2014 
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
47 09/04/2014 
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 
48 09/04/2014 
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 nh i n t a 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 
i Curve Iđm (A) 
Icu 
(kA) 
i 14,00 3 370,26 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 
i 9,50 4 237,97 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 
i 6,00 5 179,51 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 
i 14,00 3 370,26 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 
i 9,50 4 237,97 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 
i 6,00 5 179,51 17,09 39,88 17,97 C60L B 20 25 
y 19,00 1 540,25 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 
y 14,60 1 935,11 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 
y 10,20 2 585,72 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 
y 10,20 2 585,72 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 
y 14,60 1 935,11 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 
y 19,00 1 540,25 10,64 10,64 12,10 C60L B 16 25 
p 
15,10 1 270,42 8,55 19,94 9,33 C60L B 10 25 
p 
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 
Lựa 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 
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 , 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