Bài giảng Khí cụ điện - Chương 1.3: International standardization and testing

cal / electrical endurance
overload (6 In)
dielectric withstand
verification temperature rise
trip-out (1.45 In)
II all rated service S/C breaking capacity (O-C0-CO)
Ics dielectric withstand
verification of temperature rise
trip-out (1,45 In)
III A calibration of release (2 Ir pole / pole)
and rated ultimate S/C breaking capacity (O-CO)
Icu B dielectric withstand
trip-out (2,5 In)
test type test
séq. breaker description
19nxcuong-BMTBD
Test sequence IEC 947-2
IV B calibration of release (2 Ir pole / pole) 
rated short-time withstand current
Icw verification of temperature rise (80°C at connections)
S/C breaking capacity max. short time withstand current (Icw)
dielectric withstand, trip-out (2 In)
combined B calibration of releases (2 Ir pole / pole) 
rated short-time withstand current
Ics rated service S/C breaking capacity (O-CO-CO)
Icw dielectric withstand
verification temperature rise (80°C)
trip-out (1,45 In)
test type test
séq. breaker description
20nxcuong-BMTBD
Short circuit - interrupting test
High power test lab. - schematic :
enclosure device under test
A
B
Ultimate S.C. interrupting (Icu): "O"- t2 - "CO" , with t2 = 3 min.
Service S.C. interrupting (Ics) : "O"- t2 - "CO"- t2 - "CO" followed by a temperature test.
making switch
21nxcuong-BMTBD
Thử nghiệm đặc biệt : rated short time withstand (Icw)Th ingh ệ đặ ic b ệt : r t rt ti it t (I )a ed sho e hs and c
Tiêu chuẩn IEC định nghĩa hai loại máy ngắt (CB)
• Loại A (category A): CB không có thông số Icw (dòng ngắn mạch 
chịu đựng trong khoảng thời gian ngắn), thường cắt nhanh khi 
xảy ra dòng ngắn mạch, không có thời gian trễ
• Loại (category B) : CB có thông số Icw, có thời gian trễ khi ngắt 
bảo vệ dòng ngắn mạch, thường dùng để thực hiện bảo vệ chọn 
lọc theo thời gian
Icw thường được tính bằng kA tương ứng với những khoảng thời gian sau: 
0,05 - 0,1 - 0,25 - 0,5 - 1 sec
IEC yêu cầu giá trị nhỏ nhất của Icw như sau : nếu In < 2500A : Icw = 12 In hay 
5kA (tùy theo giá trị nào lớn hơn ); nếu In > 2500A : Icw >= 30kA 
22nxcuong-BMTBD
Thöû nghieäm ñaëc bieät: chöùc naêng caùch lyh ûöû g ien h ää ñaëëc ieb äät: ch ùöùc aê gn ên caùùch ly
Chức năng cách ly của CB được bảo đảm bằng 3 thử nghiệm 
sau để đạt độ an toàn cách ly lớn nhất:
• Thử nghiệm điện áp xung 8kV
• Kiểm tra dòng rò điện lớn nhất ở 110% Ue (Ue điện áp làm việc 
định mức)
• Kiểm tra chỉ thị vị trí ON-OFF của tiếp điểm CB : khi tiếp điểm bị
hàn dính, cần gạt không thể chuyển về vị trí “OFF” được ngay cả
khi tác động một lực lớn lên cần gạt
Ký hiệu nhận dạng CB có chức năng cách ly: 
"circuit breaker - disconnector”
23nxcuong-BMTBD
„ App. A - Coordination under short-circuit conditions 
between a circuit-breaker and another SCPD
z Discrimination
z Back-up protection
„ App. B - Circuit-breakers incorporating residual current 
protection
„ App. C - Individual pole short-circuit test sequence
„ App. F - Additional requirements of circuit-breakers with 
solid-state overcurrent protection
=> Disturbance immunity tests
Appendices of the IEC 947-2i f t I ppend ces o he 947-2
SCPD: short circuit protection device
24nxcuong-BMTBD
60 947-1 Definitions, general rules 
60 947-2 Circuit-breakers, 
Residual current devices 
60 947-3 Switches, disconnectors, 
switch-disconnectors , fuse 
combinations 
60 947-4 Contactors and starters 
Motor protection coordination 
60 947-5 Switching devices and elements 
for control circuits 
 Applicable to all ratings
A large range of electrical features : 
values at manufacturer ’s choice
60 898 Miniature circuit-breakers 
MCB 
61 008 Residual-current circuit-breakers 
RCCB 
61 009 Residual-current circuit-breakers 
with overcurrent protection 
RCBO 
Applicable to MCBs up to 125 A, 25 kA, 
230/400 V only
Simple implementation and selection
Safety of non specialist users, « unskilled
people »
« Industrial »« Residential »
So sánh tiêu chuẩn MCB 
dùng trong dân dụng và công nghiệp
27nxcuong-BMTBD
28nxcuong-BMTBD
Dòng định mức 
Rated current In 
• Được cho ở nhiệt độ chuẩn xung quanh CB là 40° C
• Khi nhiệt độ xung quanh lớn hơn 40°C thì cần phải giảm dòng điện 
cho phép dài hạn qua CB (giảm In) 
• Cùng một CB có thể lắp vào những trip unit có dòng điện định mức 
bằng hoặc nhỏ hơn dòng điện định mức của CB
Lưu ý: Dòng định mức của MCB được cho ở nhiệt độ chuẩn 
xung quanh CB là 30°
29nxcuong-BMTBD
Điện áp hoạt động định mức 
Rated operational voltage Ue
• Điện áp dây lớn nhất đặt vào CB lâu dài 
• Đừng nhầm lẫn với Ui là điện áp cách điện định mức,
• Khả năng cắt dòng ngắn mạch của CB phụ thuộc vào 
giá trị điện áp định mức đặt vào CB 
30nxcuong-BMTBD
Điện áp cách điện định mức 
Rated insulation voltage Ui
• Ui là giá trị điện áp cho bởi nhà sản xuất để xác định điện áp 
thử nghiệm, độ bền điện môi và khoảng cách phóng điện rò
• Thử nghiệm độ bền điện môi được thực hiện ở mức điện áp 
2 x Ui + 1000V 
• Thử nghiệm này kiểm tra khả năng hư hỏng cách điện của 
CB do quá điện áp tạm thời trong hệ thống điện
31nxcuong-BMTBD
Điện áp thử nghiệm xung 
Rated impulse voltage Uimp
• Thử nghiệm điện áp xung để kiểm định khả năng 
chịu đựng quá điện áp quá độ
• Thử nghiệm Uimp ở độ cao 2000m
Điện áp Uimp có dạng sóng 1,2 / 50 μs được đặt:
- Giữa các pha
- Giữa đầu vào và ra của CB ở trạng thái 
ngắt
- Giữa pha và đất
• Thử nghiệm này kiểm tra khả năng hư hỏng 
cách điện của CB do quá điện áp nội bộ và khí
quyển
Uimp
32nxcuong-BMTBD
Khả năng cắt dòng ngắn mạch lớn nhất 
Ultimate breaking capacity Icu
MCB – IEC 898
Rated Short Circuit Capacity, Icn
The calculated prospective fault current at the incoming terminals of the circuit breaker
should not exceed the stated value. For example: Icn = 10kA (marked 10000).
• Thông số cần phải xét đến và so sánh với dòng ngắn mạch 3 
pha lớn nhất có khả năng xảy ra trên mạch điện ở phía đầu ra 
của CB (3 đầu ra của CB ngắn mạch bằng cách xiết bù lon) khi 
thiết kế hệ thống điện
• Icu (kA) là dòng sự cố lớn nhất mà CB có thể ngắt thành công
Icu được kiểm tra theo trình tự = O -3 phút- C O, sau đó kiểm tra 
lại độ bền điện môi và chức năng bảo vệ quá dòng của CB
• Icu có đơn vị là kA (rms)
33nxcuong-BMTBD
Khả năng cắt dòng ngắn mạch sử dụng
Service breaking capacity Ics
• Ics là dòng ngắn mạch lớn nhất mà CB có thể ngắt thành công 
và sau đó vẫn còn sử dụng an toàn 
Đây là khả năng của CB loại trừ dòng ngắn mạch có xác suất 
xảy ra cao (Icu là trường hợp ngắn mạch nặng nề nhất)
• Ics thường được tính bằng % của Icu
• Ics được kiểm tra theo trình tự = O - 3 phút - CO - 3 phút - CO, 
sau đó kiểm tra lại tình trạng còn sử dụng an toàn của CB
34nxcuong-BMTBD
Dòng ngắn mạch chịu đựng trong khoảng thời gian ngắn
Short-time withstand current Icw
• Icw là dòng ngắn mạch lớn nhất mà CB có thể chịu đựng được 
(đảm bảo độ bền nhiệt) trong một khoảng thời gian ngắn. 
Khoảng thời gian này thường là 30 chu kỳ tần số công nghiệp 
hoặc ít hơn
• Mục đích là để bảo vệ chọn lọc:
CB phía trên có thời gian trể khi bảo vệ ngắn mạch Æ cho phép 
những CB phía dưới nó gần hơn với điểm sự cố cắt trước và cô 
lập điểm sự cố
• Icw tính bằng kA (rms) và cho trong khoảng thời gian xác định
35nxcuong-BMTBD
Khả năng đóng dòng ngắn mạch cho phép
making capacity Icm
• Icm là dòng ngắn mạch lớn nhất mà CB có thể đóng 
mạch được an toàn và không bị hư hỏng. 
• Theo tiêu chuẩn IEC, Icm có giá trị tối thiểu: Icm= 
(2.1 – 2.2)Icu
• Icm tính bằng kA đỉnh (kA peak)
36nxcuong-BMTBD
Độ bền điện động
Electrodynamic withstand
Nhằm bảo đảm độ bền điện động cho phép của hệ thống tiếp 
điểm và mạch vòng dẫn điện trong CB khi xảy ra ngắn mạch.
37nxcuong-BMTBD
Example: Compact NS circuit breakers for power distribution 
switchboards
38nxcuong-BMTBD
Example: Compact C circuit breakers for power distribution 
switchboards
39nxcuong-BMTBD
Example: Masterpact ACB for power distribution switchboards
40nxcuong-BMTBD
41nxcuong-BMTBD
Some LV standards
„ Product standards
† IEC 947
† IEC 898
† UL 489
† UL 508
† UL 1008
† UL ---
† JIS / JEC
„ Installation standards
† NFC 15100
† IEC 364
† NEC
42nxcuong-BMTBD
Some MV product standards
with respect to MV switchgear
IEC 56 and 694
IEC 470 for contactors
UTE C 64-100 and C 64-101
VDE 0670
BS 5311
ANSI C37-06 for circuit breakers
with respect to Ring Main Unit
IEC 129,265,298, and 420,
UTE C 64-130, C 64-131,
and C 64-400,
VDE 0670,
BS 5227,
43nxcuong-BMTBD
Some MV product standards
with respect to protection devices
IEC 68,
IEC 225,
IEC 655,
NF C 20-455,
NF C 63-850.
with respect to electromagnetic compatibility:
. in terms of susceptibility to disturbances: IEC 801 - chapters 1 
to 4, NF C 46-020 to 023,
. in terms of disturbance emission: EN55 022, NF C 91-022.
44nxcuong-BMTBD
Ví dụ: Thử nghiệm điển hình của máy ngắt bảo vệ GIE
• Dielectric test (200 kV BIL - 80 kV x 1' power frequency)
• Temperature rise test
• Mechanical endurance test: 10.000 operations
• Short circuit breaking current: 25 kA and 31,5 kA
• No load transformer switching: 3A - 6A - 12A
• Capacitor bank breaking current: 630A
• Shunt reactor switching: 500A - 1600A
• Protection degree: IP55
45nxcuong-BMTBD
Ví duï: Thöû nghieäm thöôøng xuyeân cuûa maùy ngaét baûo veä GIE
• Power frequency withstand voltage test on the main circuit
• Dielectric test on auxiliary and control circuits
• Measurement of the resistance of the main circuits
• Mechanical operation tests including:
a: measurement of the resistance of the operation coils and of the heating 
resistors
b: measurement of opening and closing times. Check of simultaneous 
operation of the three phases
c: recording of opening and closing speeds
d: check of antipumping device operation
e: check of all electrical and mechanical locks and of the signalling device
f: check of the auxiliary contacts
• SF6 gas tightness test
• SF6 gas humidity test
• Conformity checks