


PROGRAMMEDay Timing Topics

Wednesday 08:30 - 10:00 Exercice n° 3

am 10:00 - 10:15 Break

10:15 - 12:15 Cross sectional area of current conductors

Lunch

pm 01:15 - 03:15 Exercice n° 4

03:15 - 03:30 Break

03:30 - 05:00 Short-circuit current

Thursday

am08:30 - 12:30 Ecodial Software

Lunch

pm 01:30 - 03:00 Exercice n° 5

03:00 - 03:15 Break

03:15 - 5:00 Cascading and discrimination

05:00 - 5:30 Exercice n°6

05:30 Gathering with Power Business Unit people (drinks)

Friday 08:15 - 09:00 Earthing connection

am 09:00 - 09:30 External influences

09:30 - 09:45 Break

09:45 - 11:00 Protection of people

11:00 - 12:00 Exercice n°7

12:00 - 12:30 Presentation of available tools

12:30 - 01:00 Conclusion

Day Timing Topics

Monday 01:00 - 01:30 Presentation of Business Unit Training

01:30 - 02:00 Trainees turn table

p.m. 02:00 - 03:00 Service connections and earthing system

03:00 - 03:15 Break

03:15 - 04:00 Characteristic parameters of a transformer

04:00 - 05:00 Listing of power demands

Tuesday 08:30 - 10:00 Exercice n°1

am 10:00 - 10:15 Break

10:15 - 11:00 Exercice n°1 (end)

11:00 - 12:00 Power factor correction

Lunch

pm 01:00 - 02:00 Exercice n°2

02:00 - 03:00 Main switchgear and controlgear functions

03:00 - 03:15 Break

03:15 - 05:00 Choice of protection devices


N ối lướ i và hệ thống nối đ ất

Service connections

Chương 1




Nối lưới và hệ thống nối đất

Mục tiêu Nắm được:

– Các dạng chính của mạng Trung thế và Hạ thế

– Các sơ đồ nối đất khác nhau

Service connections

Nối lưới và hệ thống nối đất


Hệ thống phân phối trung thế (MV) (1)

Mạng hình tia đơn giản (hay nối lưới 1 đường dây) Chi phí đầu tư thấp

Thích hợp cho: – Mạng điện công nghiệp qui mô nhỏ

– Mạng phân phối nông thôn, vùng sâu, vùng xa

khi có sự cố trên cáp hay MBA:toàn bộ mạng mất điện

Một nguồn chính

Một MBA phân phối

MV

LV

Service connections and earthing system





Mạng nối vòng kín Thích hợp cho:

– Lưới trung thế

– Tất cả các nhà máy công nghiệp

Có hai nguồn chính

Dễ dàng cách ly trong trường hợp sự cốtrên cáp.Cảnh báo: mỗi mạch có thể được cấpnguồn từ 2 đầu




Mạng 2 thanh cái hay nguồn cấp song song Ưu điểm:

– Mỗi đường dây nối với 2 thanh cái

– Mỗi thanh cái được phân đoạn

– Các khả năng cấp nguồn quyết định tính phức tạp vận hành

Thích hợp cho: – Các nhà máy công nghiệp nặng, hóa chất, …

Nối thanh cái

Có thể dùng DCL tự động

Phân đoạn thanh cái





Các khu công nghiệp

Phân phối rẽ nhánh hình tia

TR1 1000 kVA, 6 %

410 V 23,47kA

C18m3 x (3 x 240)

Q1 M16 N1 ST318S 1600 A

B1

Q2 NS 800 N STR…

Q7 NS 63O N STR…

Q11NS250N

TMD250 A

Q12NS160N

TMD160 A

NS160TMD80 A

Q3 Q4 Q5

3 x (1 x 240)

C215m.7 %

C3

G1 500 kVA 721 A

Q6

C4

B2

I1 I2

Q8 Q9 Q10

0.18%



Dây trung tính

Thường cần đến 2 cấp điện áp 400 V cho mạch động lực (380 V, 415 V, 480 V)

230 V cho chiếu sáng và ổ cắm

Khi không có dây trung tính (vd: mạng IT) cần có máy biến áp LV/LV

MV/LV

400/400/230 or 400/230

LV/LV

IT

TN





Nối đất ở các trạm biến áp Trung/Hạ (MV/LV) (1)

Các trường hợp A và B Trong các trường hợp này không yêu cầu cụ thể giá trị điện trở Rs

R: có nghĩa làcác phần hởdẫn điện củatrạm BA cũngnhư phần thiếtbị phía kháchhàng cùng vớitrung tính hạthế MBA, đềuđược nối đấtqua hệ thốngnối đất củatrạm.

(R)

1

2

3

N

LVMV

BRS

IT(R)

1

2

3

N

LVMV

A

TN

Rs



Nối đất ở các trạm biến áp Trung/Hạ (MV/LV) (2)

Các trường hợp C và D Trong đó:

– Uw = điện áp chịu xung định mức ở tần số CN của thiết bị hạ áp ở mạng điệnkhách hàng

– Uo = điện áp pha ở mạng điện khách hàng

– lm = giá trị lớn nhất của dòng sự cố chạm đất mạng Trung thế.

12

3

N

LVMV

TT

CRS

12

3

N

LVMV

IT

DRS

N: có nghĩa làcác phần hởdẫn điện củatrạm BA cũngnhư phần thiết

bị phía kháchhàng cùng vớitrung tính hạthế MBA, đềuđược nối đấtqua hệ thốngnối đất củatrạm. Im

UoUw Rs

-

(N) (N)





123

N

LVMV

TT

ERNRS

123

N

LVMV

IT

FR

NR

S

Trong các trường hợp E, F, các dây bảo vệ phía hạ áp (các phần dẫn điệnhở nối đẳng thế) được nối đất qua hệ thống nối đất trạm, và do đó thiết bịhạ áp của trạm (chỉ phía hạ áp) có thể xảy ra quá áp.

Nối đất ở các trạm biến áp Trung/Hạ (MV/LV)(3)

Các trường hợp E và F Trong đó:

– Uws = điện áp chịu xung ở tần số CN của thiết bị hạ thế trong trạm (các phần hởdẫn điện của thiết bị này được nối đất qua Rs)

– Uo = điện áp pha của trạm đối với hệ thống TT(s), nhưng là điện áp dây đối với hệthống IT(s)

– lm = giá trị lớn nhất của dòng sự cố chạm đất phía trung thế

S: có nghĩa rằngtrung tính hạ thếMBA được nối đấtriêng biệt, bên ngoàivùng ảnh hưởng củahệ thống nối đấttrạm

Im

- UoUwsRs

-(S) (S)



Các yêu cầu chung đối với hệ thống nối đất

Tất cả các phần hở dẫn điện phải được nối đất qua dây bảo vệ (PE)

Tất cả các phần hở dẫn điện có thể tiếp xúc đồng thời phải được nốichung điện cực nối đất

Một thiết bị đóng cắt phải tự động cắt toàn bộ hay một phần hệ thốngtại đó phát sinh điện áp sự cố nguy hiểm

Thời gian cắt lớn nhất phải nhỏ hơn thời gian tiêu chuẩn





Các hệ thống nối đất hạ áp

Các hệ thống nối đất theo tiêu chuẩn IEC 364 § 312.2

Hệ thống TT1

23N

Hệ thống TN

TNS (S: dây bảo vệ PE tách biệt(separate) với dây trung tính hoặc vớidây pha nối đất)

123NPE

TNC (C: dây bảo vệ chung(common) với dây trung tính -PEN)

123PEN

Hệ thống IT123



Cách đặt tên hệ thống nối đất hạ thế

TT Nối đất trực tiếp từ đầu nguồn (biến áp),các phần hở dẫn điện được nối đất trực tiếp IT không nối đất hoặc nối đất qua một trở kháng,

các phần hở dẫn điện được nối đất trực tiếp TN Nối đất trực tiếp từ đầu nguồn (biến áp),

các phần hở dẫn điện được nối với dây nối đất TN-S: tách biệt dây trung tính và PE TN-C: dùng chung dây trung tính với PE

– 1st letter: (chữ đầu) vị trí của điểm cấp nguồn(điểm đấu sao)

– 2nd letter: (chữ thứ 2) vị trí của phần hở dẫn điện

T --> = ĐấtN --> = Trung tính


2nd

letter

1st

letter

T

(đất)

N

(tr.tính)

T

(đất)

I

(tách biệt)

TT

IT

TN




Các thông số đ ặc tính củ amáy biến áp

Chương 2


Các đặc tính

Mục tiêu Phân biệt các đặc tính khác nhau của các máy biến áp nối song song

Tính toán các dòng ngắn mạch, với số nguồn và đường dây bất kỳ

Characteristic parameters of a transformer




Các thông số đặc tính của máy biến áp

Công suất định mức

Tần số

Điện áp định mức sơ cấp và thứ cấp

Cách điện: Máy biến áp khô + máy biến áp dầu

Chọn đầu phân áp khi ngắt nguồn: Cho phép chọn ± 2.5% và 5% quanh giá trị định mức của cuộn dây với

điện áp lớn nhất (MBA phải ngắt điện khi dùng công tắc điều chỉnh).

Loại bảo vệ ( Cầu chì hoặc máy cắt )

Cấu hình dây quấn: Thể hiện trên sơ đồ nguyên lý bởi các biểu tượng sau:

D = delta, tam giác Y = sao Z = zigzag



Điều kiện vận hành song song của MBA

Tất cả các máy làm việc song song đều được cấp từ cùng một nguồn

Đường cáp từ MBA đến điểm nối song song phải có chiều dài gầnnhư nhau và tiết diện bằng nhau

Cấu hình dây quấn (sao, tam giác hay zigzag) của các MBA khácnhau phải có cùng độ lệch pha giữa điện áp dây và điện áp phaDY11n + DY11n

Tổng trở ngắn mạch phần trăm bằng nhau hoặc khác nhau không

quá 10%

Các MBA nên có cùng công suất; nếu khác, tỉ số sai khác không quá2 lần





Chọn MBA Trung/Hạ 20kV/41kV (1)

Máy biến áp dầu

390

9.67

4

2.350

225

5.59

4

2.35

122

3.04

4

1.350

70

1.76

4

1.35

244

6.06

4

2.150

141

3.50

4

2.15

50 100 160 250 400 630

609

15.04

4

3.25

352

8.69

4

3.25

974

23.88

4

4.6

563

13.81

4

4.6

1535

37.20

4

6.5

887

21.50

4

6.5

800

1949

31.64

6

10.7

1127

18.29

6

10.7

2436

39.29

6

13

1408

22.71

6

13

1000 1250

1760

28.16

6

16

2253

35.65

6

20

2816

44.01

6

25.5

3520

54.16

6

32

1600 2000 2500

237 VIn (A)

Isc (kA)

Usc (%)

Tổn hao đồng (kW)

410 V

In (A)

Isc (kA)

Usc (%)

Tổn hao đồng (kW)



Chọn MBA Trung/Hạ 20kV/41kV (2)

MBA khô

237 V

In (A)

Isc (kA)

Usc (%)

copper losses (kW)

410 V

In (A)

Isc (kA)

Usc (%)

copper losses (kW)

244

4.05

6

2.05

141

2.34

6

2.05

390

6.46

6

2.7

225

3.74

6

2.7

100 160 250 315 400

767

12.66

6

4.6

444

7.32

6

4.6

974

16.03

6

5.5

563

9.26

6

5.5

1218

19.97

6

6.5

704

11.54

6

6.5

500

1535

25.05

6

7.8

887

14.48

6

7.8

1949

31.64

6

9.4

1127

18.29

6

9.4

630 800

1760

28.16

6

13.1

2816

44.01

6

20

3520

54.16

6

23

1000 1250 1600

609

10.07

6

3.38

352

5.82

6

3.8

2436

39.29

6

11

1408

22.71

6

11

2000 2500

dry type transformer.

2353

35.65

6

16





Trường hợp nhiều MBA song songcấp nguồn cho một thanh cái

CB1 CB2

CB4

CB1 CB2

CB4

CB3



Liệt kê các nhu cầu phụ tải

Chương 3




Danh sách nhu cầu phụ tải (load survey)

Mục tiêu Tính toán nhu cầu phụ tải

Phân tích ảnh hưởng của các hệ số Ks và Ku

Listing of power demands


Danh sách nhu cầu phụ tải

Việc nghiên cứu một mạng điện cần thiết kế đòi hỏi một hiểu biếtnhất định về tất cả các luật định, qui tắc liên quan

Ta cần biết các chế độ hoạt động của phụ tải – các thiết bị tiêu thụđiện: công suất hoạt động thông thường, tình trạng khi khởi động

Phân biệt các loại tải khác nhau: các tải động cơ, sưởi, chiếu sáng,hệ số công suất, hiệu suất

Các phụ tải khác nhau không phải lúc nào cũng hoạt động ở chế độ

đầy tải trong cùng một thời gian





Hệ số đồng thời Ks và hệ số sử dụng Ku

Hệ số đồng thời Ks.

Hệ số sử dụng lớn nhất Ku. Chiếu sáng, sưởi = 1 Động cơ = 0.75

Hệ số đồng thời theo chức năng của mạch.TLHD trang A18

chức năng của mạch Hệ sốđồng thời

Chiếu sáng 1

Sưởi vàđiều hòa kk 1

ổ cắm 0.1 to 0.2 (1)

Thang máy (2) và thang máy nhà bếp- Cho động cơ mạnh nhất 1- Cho động cơ mạnh nhì 0.75

- Cho các động cơ khác 0.60

(1) Trong mạng điện công nghiệp, hệ số này có

thể cao hơn.(2) IB = motor In + 1/3 Id (dòng khởi động)

Hệ số đồng thời cho tủ phân phối.TLHD trang A18

số mạch Hệ sốđồng thời

Tủ được kiểm nghiệm toàn bộ

2 và 3 0.9

4 và 5 0.8

6 và 9 0.7

Hơn 10 0.6

Tủ được kiểm nghiệm một phầntrong mọi trường hợp chọn 1


TLHD

trang A16


Hệ số đồng thời Ks

Các hệ số đồng thời cho một tòa nhà căn hộ

Số hộ tiêu thụ Hệ sốtrong tòa nhà đồng thời

2 đến 4 1

5 đến 9 0.78

10 đến 14 0.63

15 đến 19 0.53

20 đến 24 0.49

25 đến 29 0.46

30 đến 34 0.44

35 đến 39 0.42

40 đến 49 0.41

50 và hơn 0.40


6 hộ tiêu thụ36 kVA



6 hộ tiêu thụ

36 kVA


0.78

0.63

0.53

0.49

0.46

Tầng 4

Tầng 3

Tầng 2

Tầng 1

Tầngtrệt

Ứng dụng hệ số đồng thời (ks) cho tòa nhà căn hộ 5tầng.

Fig. B15: IEC 364

Guide

page A17




Cải thiện hệ số công suất

Chương 4


Cải thiện hệ số công suất

Mục tiêu Tính toán và lắp đặt tụ điện

Power factor correction




Hệ số công suất là gì? (1)

Dòng điện sử dụng bởi hầu hết các thiết bị điện xoay chiều có thểxem như gồm hai thành phần: Thành phần biến đổi thành công có ích và, nếu kết hợp với điện áp nguồn,

nó đại diện cho công suất thực kilowatts, Thành phần chỉ để nuôi mạch từ của các tải cảm, được gọi là thành phần

vô công hay thành phần phản kháng.


Dòng tổng hợp của hai dòng này, cùng với điện áp nguồn, hợp thànhcông suất biểu kiến kVA. Tỉ số của công suất thực trên công suấtbiểu kiến gọi là “hệ số công suất".

Trong các mạch điện xoay chiều, một số thiết bị cần công suất phảnkháng khi hoạt động.


Hệ số công suất là gì? (2)

Biểu diễn hình học của các dạng công suất:

It Ia2 Ir 2

Ia It cos

Ir It sin

P (kW)

Q (kVAr)

P: công suất thựcS: công suất biểu kiếnQ: reactive power Cos : hệ số công suất





Vì sao cần tăng hệ số công suất? Giảm tổn thất của mạng điện,

Tận dụng tối đa công suất thiết kế,

Giảm thiểu phí phải trả cho công suất phản kháng.

Đặt tụ ở đâu? Tại vị trí phụ tải, vd: động cơ,

Trên tủ điện, vd: cho các mạch chiếu sáng,

Tại đầu vào của mạng điện (MLVSB).

(Tủ điện hạ thế chính)

Làm thế nào? Sử dụng tụ cố định (Q < 15% của S),

Các dàn tụ điều khiển tự động (Q > 15% của S), Nếu Qc > 1000 kVAR, nên sử dụng nguồn Trung thế.

Các thông số của tụ cần xác định

Qc = Pa (tg - tg ')

Q

'

Pa

Qc

Q'S'

S



Vị trí đặt tụ: bù toàn phần

Nguyên lý: Tụ được đặt trong tụ hạ thế chính và

đảm bảo bù cspk cho toàn bộ mạng điện

Các lưu ý: Dòng phản kháng (lr) vẫn tồn tại trong mạng

giữa mạng cấp 1 và các thiết bị tải Không giảm được tổn thất Joule

trên các đường dây trong mạng (kWh)

Lợi ích: Tránh chi phí phạt do sử dụng

công suất phản kháng vượt mức Điều chỉnh nhu cầu công suất thực kW

cho gần với công suất biểu kiếnđã đăng ký (kVA)

Giảm tải MBA hạ áp Giảm định mức yêu cầu đối với thiết bị đóng cắt

n°1

M M M M




Nguyen Nga Viet – 2013 – Thiết kế mạng điện hạ áp và lựa chọ n thiết bị 35

Bù theo khu vực

Nguyên lý Tụ điện được đặt ở các tủ phân phối khu vực

và bù cho một số nhóm tải theo phân xưởng

Lưu ý Dòng phản kháng (lr) vẫn tồn tại trong mạng

giữa mạng cấp 2 và thiết bị phụ tải Không giảm được tổn thất Joule

trên đường dây (kWh)

Lợi ích Tránh chi phí phạt do sử dụng công suất phản kháng vượt mức Tối ưu một phần của mạng, dòng phản kháng giữa mạng cấp 1 và mạng

cấp 2 đã được bù Giảm tải MBA hạ áp Giảm định mức yêu cầu đối với thiết bị đóng cắt phía đường dây

n°2

M M M M

n°2

n°1



Bù đơn lẻ

Nguyên lý: Tụ được đặt trực tiếp tại mỗi tải cảm kháng.

Cần tính tới phương án bù đơn lẻ khi côngsuất động cơ quá cao so với công suấtmạng điện.

Lưu ý: Công suất tụ bù xấp xỉ

25 % công suất động cơ. Có thể cần phải bù tại tủ

phân phối chính. Dòng phản kháng trong mạng

được bù hoàn toàn.

Lợi ích: Tránh chi phí phạt do sử dụng công suất phản kháng vượt mức Giảm tải MBA hạ áp Cho phép giảm tiết diện cáp Giảm tổn thất Joule trên đường dây

n°3

M M M M

n°3 n°3 n°3

n°2 n°2

n°1





Nguồn phát sóng hài

Tính công suất biểu kiến của các nguồn phát sóng hài (Gh) Các động cơ có điều tốc,

Các bộ nghịch lưu bán dẫn (UPSs), chỉnh lưu, các bộ chỉnh sáng,

Máy hàn, Lò hồ quang,

Các bóng đèn huỳnh quang.

Chọn khoảng giá trị của tụ điện theo Gh/Sn: Gh = công suất các tảiphát sóng hài; Sn = công suất của MBA Trung-Hạ):

Tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn IEC 60 831 v ề tụ bù


Third harmonic content ofphase current

%

Hệ số suy giảm

Chọn cỡ tụdựa trên dòng pha

Size selection is baseddựa trên dòng pha

0 – 15

15 – 33

33 – 45> 45

1.0

0.86

-

-

-

-

0.861.0


Thiết b ị đóng cắt chínhvà các chứ c năng điều khiển

Chương 5




Thiết bị đóng cắt chínhvà các chức năng điều khiển

Mục tiêu Phân biệt và nhận biết các thiết bị cách ly, điều khiển và bảo vệ

Main switchgear and controlgear functions


Thiết bị đóng cắt chínhvà các chức năng điều khiển

Thiết bị đóng cắt là một khái niệm chung bao gồm nhiều loại thiết bịphân biệt theo 3 khái niệm cơ bản:

Cách ly – Ngắt điện toàn bộ mạng hoặc một phần của mạng điện bằng cách cách ly mạng

điện toàn bộ hay một phần khỏi tất cả các nguồn điện vì lý do an toàn (vd. khi cầnlàm việc với các dây dẫn hở)

– VD: cầu dao không tải, dao cách ly

Điều khiển – Đóng cắt mạch điện trong điều kiện hoạt động bình thường, cho mục đích vận

hành hoặc bảo trì – VD: công tắc tơ, khởi động từ, cầu dao, đóng cắt khẩn cấp

Bảo vệ – Bảo vệ dây cáp, thiết bị và con người tránh khỏi các điều kiện bất thường như quá

tải, ngắn mạch hay sự cố chạm đất, bằng cách ngắt dòng sự cố và cách ly điểm sựcố

– VD: máy cắt, cầu dao cầu chì





Mục đích: tách và cách ly một mạch hay một thiết bị khỏi phầncòn lại của mạng điện

Các điều kiện cần thỏa mãn: IEC 364.§ 537.2 và IEC 947-3,

Cắt tất cả các cực (trừ PEN),

Có khóa an toàn,

Kiểm tra tiếp điểm mở: IEC 947-3 – Hoặc bằng mắt,

– Hoặc cơ khí (chỉ thị vị trí mở).

Sử dụng thiết bị nào? Dao cách ly

Dao cách ly cầu dao phụ tải

Máy cắt cách ly

Lắp đặt: Tại đầu mạch điện.

Cách ly (theo IEC 364 - 462)Main switchgear and controlgear functions


Đóng cắt làm việc

Mục đích: Đóng điện hay ngắt điện một phần nào đó của mạngđiện

Điều kiện cần thỏa mãn: IEC 364 § 465 và 537-2, Thao tác có thể thực hiện bằng:

– tay (dùng tay nắm), – điện (điều khiển từ xa).

Dùng thiết bị gì? Cầu dao, Khởi động từ, Rơ-le xung, Máy cắt, Thiết bị bán dẫn.

Lắp đặt: Ở đầu vào của mạng điện, Tại vị trí của tải.





Đóng cắt khẩn cấp

Điều khiển “cắt”: Cắt khẩn cấp (thường ở đầu mạch).

Mục đích: Ngắt điện thiết bị hoặc đường dây mới gặp sự cố nguy hiểm Dừng khẩn cấp.

Mục đích: Dừng vận hành hoạt động có thể gây nguy hiểm.

Các điều kiện cần thỏa mãn: IEC 364 § 464 và 537-4

Thiết bị nào? Cầu dao Khởi động từ, Máy cắt.

Cắt để sửa chữa phần cơ khí.Mục đích: Dừng và giữ máy ở trạng thái không hoạt động trong quátrình bảo trì phần cơ khí. Thường được thực hiện bởi thiết bị điềukhiển làm việc:

Cầu dao, máy cắt, khởi động từ dòng cắt 16A,



Bảo vệ phần điện

Bảo vệ thiết bị:Mục đích: bảo vệ dây cáp và thiết bị tránh khỏi: quá tải, quá dòng gây ra bởi lỗi vận hành,

dòng ngắn mạch do ngắn mạch giữa các dây dẫn

Điều kiện cần thỏa mãn: Theo chuẩn IEC 364 § 473-1-1

Tại đầu mạch, đầu phân nhánh

Thay đổi cỡ dây, phương pháp lắp đặt, môi trường,

Theo qui định sở tại:

– theo IEC 364 § 473-1-1-2, § 473-1-2.

Thiết bị gì? Máy cắt,

Cầu chì.





Bảo vệ phần điện

Bảo vệ cho người: Tránh các tai nạn điện do các sự cố cách điện.

Các điều kiện phải phù hợp chuẩn: IEC 364 § 532 Phụ thuộc vào hệ thống nối đất:

– TT § 532.1.2, 413.1.4,

– TN § 532.1.1, 413.1.3,

– IT § 532.1.3, 413.1.5

Thiết bị nào? Máy cắt,

Cầu chì,

Thiết bị dòng rò,

Thiết bị giam sát cách điện - PIM (Permanent Insulation Monitor)

RCCB



Lự a chọn thiết b ị bảo v ệ

Chương 6




Lựa chọn thiết bị bảo vệ

Mục tiêu Sử dụng được các đặc tính của thiết bị bảo vệ

Choice of protection devices


Các đặc tính cơ bản của máy cắt

Các đặc tính điện: Điện áp làm việc định mức Ue,

Dòng điện định mức In,

Dòng tác động (nhiệt Irth, từ Irm),

Khả năng chịu dòng ngắn hạn định mức Icw, (nhóm B),

Khả năng cắt ngắn mạch (lớn nhất Icu, làm việc Ics),

Khả năng đóng mạch (Khả năng đóng mạch định mức Icm),

Khả năng chịu lực điện động

Các đặc tính cơ: Cắt nhiều cực (cắt các cực cùng lúc hay không) Thấy được vị trí cắt hay chỉ hiển thị trạng thái cắt

Có khóa an toàn không?




Tiêu chuẩn và mô tả:

Mạng điện công nghiệpLV cấp nguồn),

máy cắt theo tiêu chuẩn IEC 947.2:

Icu loại A - B,

Ics loại A - B,

Icw loại B.

Mạng điện gia đình hoặc tương đương, cấp điện hạ áp công cộng. máy cắt In=< 125 A

theo tiêu chuẩn: EN 60898:

Icn,

Ics.

máy cắt có In > 125 A

tiêu chuẩn: IEC 947.2


(MV


Các kiểu thiết bị tác động

Về cơ bản có hai loại thiết bị tác động: Loại cơ (thường gọi là bộ tác động nhiệt- từ)

Loại điện tử(các bộ tác động bán dẫn)

Cả hai loại bộ tác động đều cócùng chức năng chính: chức năng bảo vệ quá dòng,

chức năng ngắt mạch khi có dòngđiện lớn hơn định mức

Bảo vệ quá tải

Bảo vệ ngắn mạch

Các bộtác động

Các bộ tác độngnhiệt/từ

Các bộ tácđộng điện tử

rơ-le nhiệt

rơ-le từ

thời giandài

thời gianngắn





Các đường tác động bảo vệ quá tải (1)

Định nghĩa Ir = k x In

hệ số dòng quá tảik phụ thuộc vào CB

Int = k1 x Ir hệ số dòng không tđ k1

theo tiêu chuẩn: MCB’s 1h In < 63A MCCB’s 2h In > 63A

It = k2 x Ir hệ số dòng t/động

k2 tùy theo tiêuchuẩn

Đường tác động bảo vệ quá tải(nguyên lý)

hầu nhưkhông tác động

có thểtác động

phảitác động

1h

Nguyên lý tác động củathanh lưỡng kim

Khi quá dòng kéo dài quá lâu,thanh bị cong, đủ để tác động.

I > In



Các đường tác động bảo vệ ngắn mạch

vùng tác động

vùngcó thể

tác độngvùngkhông

tác động

ImntIm

Imt I

thờigian

Imnt và Imt phụ thuộc vào: các dạng: B, C, D, K, MA TMD / bộ tác động điện tử

Đường tác động bảo vệ ngắnmạch (nguyên lý) Nguyên lý

tác động với dòng ngắnmạch

Im

Imnt

Imt

Không đc được/ đc được

ST-15% (TMD) -20%

ST+15% (TMD) +20%=S=

Không đc

k1.In

k2. In

MCCB MCB


See

Guide H20




So sánh đường tác động của rơ-le từ-nhiệtvà rơ-le điện tử

t (s)

lr lm Icu

I (A)

Đường tác động của một CB từ-nhiệt

lr: giá trị đặt dòng tác động rơ -le quá tải (rơ -le nhiệt hoặc tác động chậm).lm: giá trị đặt dòng tác động rơ -le ngắn mạch (rơ -le từ hoặc loại tác động nhanh)Ii: giá trị đặt dòng tác động ngắn mạch tức thời.Icu: dòng khả năng cắt ngắn mạch

t (s)

lr lm Icu

I (A)

li

Đường tác động của một CB điện tử


Xem TLHD

H14


Cầu chì

Có bốn loại cầu chì chính ứng với bốn dải ứng dụng

Loại cầu chì

nhỏ

gia dụng

Hạ áp cho CN (HBC)

Trung áp

Chuẩn IEC

IEC 127

IEC 241

IEC 269 (1)

IEC 282

Các dải ứng dụng

Định mức Điện áp

32 mA - 6,3 A

5 A - 200 A (2)

60 A - 6 kA

< 500 VAC

< 500 VAC

< 1000 VAC

> 1000 VAC

(1) IEC 269 không có các quy định về cơ khí.(2) thông thường < 30 A

Bảng các loại cầu chì





Cầu chì: IEC 269

IEC 269 par. 571 đặt tên mã cho cầu chì công nghiệp bằng 2 chữ cáinhư trong bảng dưới đây

Chữ đầu = phạm vi cắt g: cầu chì thông dụng,

a: cầu chì dự phòng,

Chữ sau = phân loại ứng dụng, xác định đặc tính dòng/thời gian

Chữ đầu: kiểu cầu chì(phạm vi cắt)

g = cầu chì thông dụng(cắt với dòng định mức)

a = cầu chì dự phòng(cắt với dòng từ 5 ln)

Chữ sau: ứng dụng các mạch(các mạch được bảo vệ) phân phối

aM

gG

gM

động cơ


Nguyen Nga Viet – 2013 – Thiết kế mạng điện hạ áp và lựa c họn thiết bị 58

Vùng nóng chảy - Các dòng qui ước

Các vùng nóng chảy & khôngnóng chảy cho cầu chì gG và gM

Vùng nóng chảy tiêu chuẩn củacầu chì loại aM (cho mọi giá trịđịnh mức dòng)

1h

Inf I2I

Đường thời giantối thiểu tiền hồquang

Đường thời gianđứt chì

t t

4ln x ln

Đường thời giantối thiểu tiền hồquang

Đường thời gianđứt chì

nhóm

gGgM

dòng định

mức* (A)

ln ≤ 4 A4 < ln < 16 A16 < ln ≤ 63 A63 < ln ≤ 160 A160 < ln ≤ 400 A400 < ln

dòng không nóng

chảy qui ướclnf 1.5 ln1.5 ln1.25 ln1.25 ln1.25 ln1.25 ln

dòng nóng

chảy qui ước lf (l2)2.1 ln1.9 ln1.6 ln1.6 ln1.6 ln1.6 ln

thời gian qui

ước (giờ)

111234

Vùng nóng chảy và không nóng chảy của các cầu chì hạ áp nhómgG và gM (IEC 269-1 and 269-2-1)





Luyện tập

Cài đặt một bộ tác động từ-nhiệt

Cài đặt một bộ tác động điện tử

Cài đặt một bộ tác động Micrologic

Exercices


Chọn thiết bị đóng cắt: máy cắt

Bộ tác động từ - nhiệt

Exercices

Cấp chính xác củachỉnh định từ: max. +- 20%

Im

Ir

Im

TM 250 D

250 A/40°C

.9.8

9

8 7

6

510

1

Ir Im

X 250 A X 250 A




Chọn thiết bị đóng cắt: máy cắt

Bộ tác động điện tử STR

Exercices

STR 22 SE

.5

1

.85

.8 1

.98

.93.9

.63

.9

.7

.8

.95.88

3

2 10

8

65

74

x Io x Ir x In

ImIr Io

In=100A


Choice of switchgear: circuit breakers

Bộ tác động điện tử Micrologic

Exercices

Độ chính xác việc đặt thời giantrễ ngắn +-15%

1 Đặt dòng thời gian dài và thời gian trễ tác động.2 Tín hiệu quá tải (LED) tại 1.125 Ir.3 Đặt dòng cắt ngắn mạch và thời gian tác động trễ.4 Đặt dòng cắt ngắn mạch tức thì.5 Đặt dòng cắt sự cố đất hoặc dòng rò và thời gian tđ trễ.6 Nút thử nghiệm sự cố chạm đất hoặc dòng rò7 Vít chỉnh định mức thời gian dài8 Giắc nối thí nghiệm.9 Kiểm tra đèn; reset và kiểm tra ắc qui.10 Hiển thị lý do tác động.11 Màn hình số.12 Đồ thị cột và ampekế 3 pha13 Các nút di chuyển




Tiết diện dây d ẫn

Chương 7


Tiết diện dây dẫn

Mục tiêu Xác định các thông số và lựa chọn các hệ số để tính toán tiết diện cáp điện

Cross-sectional area of current conductors




Phối hợp hoạt động của thiết bị bảo vệvà cáp điện

Đề ra các qui tắc thích hợp cần

thực hiện để bảo vệ cáp điện

IEC 364-4-433-2

IB = dòng điện thiết kế của mạch

In (or Ir) = dòng điện định mức của thiết bịbảo vệ

Iz = khả năng dẫn dòng liên tục của cáp

I2 = dòng đảm bảo hoạt động hiệu quảtrong thời gian qui ước của thiết bị bảovệ

IB Ir I1 I2 IzIn

thời gian

I

hoạt độngliên tụcvùng

quá tải vùng ngắn mạch

1h


Xem TLHD:

G5 fig. G6

IB ≤ In ≤ IzI2 ≤ 1.45 x Iz


Mội số khái niệm về cáp và dây dẫn

Dây dẫn trần (lõi đồng hoặc nhôm)

Dây dẫn cách điện (1 lớp cách điện)

Dây dẫn đơn hoặc cáp đơn lõi(2 hay nhiều hơn lớp cách điện)

Dây dẫn nhiều sợi hoặc cáp đa lõi


11 21




Sơ đồ logic để lựa chọn cỡ cáp điệnvà thiết bị bảo vệ (1)


Mạng phíanguồn hayphía tải

Lựa chọnthiết bị bảo vệ


Sơ đồ logic để lựa chọn cỡ cáp điệnvà thiết bị bảo vệ (2)




Tiết diện dây dẫn (1)

Trên cơ sở: Sử dụng dòng Ib

Dòng định mức In hay Ir (của thiết bị bảo vệ),

Loại dây dẫn (nhôm, đồng)

Loại vật liệu cách điện (PVC, EPR...),

Loại cáp (lõi đơn hay đa lõi),

Phương pháp lắp đặt (máng, ống...),

Hệ số đặt gần (tùy số lượng dây).




Chọn p/án lắp đặt cáp với tên mã – cáp không chôn sâu(xem trang G9 và G10)

Xác định các hệ số hiệu chỉnh K1 và K4 (cáp không chôn sâu) Xác định hệ số hiệu chỉnh K1 do yếu tố nhiệt độ môi trường

(xem trang G11, Hình G12)

Xác định hệ số hiệu chỉnh K4 tính tới ảnh hưởng do nhiều dây đặt cạnhnhau hay bởi cáp nhiều lõi – Đối với cáp nhiều lõi (xem trang G12 Fig. G16)

– Đối với cáp lõi đơn (xem trang G13 Fig. G17)

Xác định K tổng hợp KT

Nhân K1 với K4: KT = K1 K4

Xác định giá trị dòng điện lý thuyết:

Chọn tiết diện cáp tiêu chuẩn theo bảng trang G16 Fig. G21a

l' zIn ou Ir

KT






Chọn p/án lắp đặt cáp với tên mã – cáp chôn sâu(xem trang G10)

Xác định các hệ số hiệu chỉnh K2, K3 và K4 (cho cáp chôn sâu)

Xác định hệ số K2 do thay đổi nhiệt độ môi trường(trang G11 Hình. G13)

Xác định hệ số K3 tính tới nhiệt trở suất của đất(trang G12 Hình G14)

Xác định hệ số K4 tính tới số lượng dân dẫn hay cáp đa lõi – Nếu cáp được chôn ngầm trực tiếp (xem trang G14 Fig. G18)

– Nếu cáp không chôn ngầm trực tiếp (xem trang 73 trong tiêu chuẩn IEC 60 364)

Xác định KT

Nhân các hệ số K2 K3 K4

Xác định giá trị dòng lý thuyết:

Chọn tiết diện cáp tiêu chuẩn theo bảng Fig. G21a trang G16

l' zIn ou Ir

KT



Sụt áp trong mạng điện khách hàng

Tiêu chuẩn IEC 364-5-525 Ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt, trên thực tế, sụt áp giữa đầu vào

mạng điện và thiết bị được khuyến cáo không vượt quá 4% điện áp địnhmức của mạng điện

Một số trường hợp đặc biệt bao gồm thời gian khởi động động cơ và cácthiết bị có dòng khởi động lớn.

Các điều kiện xảy ra tạm thời như quá độ điện áp và dao động điện áp dovận hành có thể không được xét đến ở đây.


Xem TLHD:

G20

Fig. G25, G26




Tính toán sụt áp trong chế độ tải ổn định

Sụt áp tính theo %

Sử dụng các công thức sau

Mạch Sụt áp ( U) theo volt

Một pha: pha/pha

Một pha: pha/ trung tính

Ba pha đối xứng: có hoặc không có dây trung tính

U = 2 IB L (R cos + X sin )

U = 2 IB L (R cos + X sin )

U = IB L (R cos + X sin )3

= %100 UUn



Bảng tính gần đúng (1)

Ta có thể không cần phải tính mà sử dụng bảng cho dưới đây với kếtquả gần đúng độ sụt áp pha-pha trên mỗi km cáp, trên 1 amp. Độ sụt áp U (volts/amperes /km) trên một mạch





Bảng tính gần đúng (2)

Tính toán Ta có thể không cần phải tính mà sử dụng bảng cho dưới đây với kết quả

gần đúng độ sụt áp pha-pha trên mỗi km cáp, trên 1 amp.

Bảng tra cho kết quả gần đúng khá tốt độ sụt áp trên mỗi km cáp với dòng1A dựa trên:

– Ứng dụng (công suất điện với cos khoảng 0.8 hoặc tải chiếu sáng cos gần 1)

– Loại cáp 1 pha hay 3 pha.

– Sụt áp trên mạch sau đó được viết dưới dạng: U (volts) = K x IB x L, K: tra trong bảng, IB: dòng tải làm việc theo Amp, L: chiều dài cáp bằng km. Nếu cần, có thể tính độ sụt áp khi khởi động động cơ. Theo tiêu chuẩn IEC 947-4-1

Lấy cos = 0.45 khi In < 100A Lấy cos = 0.35 khi In > 100A



Dây trung tính (1)

IEC 364-5-524-2, IEC 364-5-524-3 Dây trung tính, nếu sử dụng, sẽ có cùng tiết diện với dây pha:

– trong mạch 1 pha, mạch có 2 dây với mọi tiết diện,

– trong mạch nhiều pha hoặc1 pha 3 dây, khi cỡ dây pha nhỏ hơn hay bằng 16 mm 2

với dây đồng hoặc 25 mm2 với dây nhôm.

Đối với mạch nhiều pha mà mỗi dây pha có tiết diện lớn hơn 16 mm2 vớidây đồng hoặc 25 mm2 với dây nhôm,

– Dây trung tính có thể có tiết diện nhỏ hơn so với dây pha nếu các điều kiện sauđây đều thỏa mãn:

– Dòng điện lớn nhất có thể xảy ra gồm các sóng hài, nếu có, trên dây trung tính khi

ở chế độ bình thường không lớn hơn khả năng dẫn dòng của dây trung tính với tiếtdiện được giảm bớt.





Thiết lập hệ thống nối đất TT

Bảo vệ dây trung tính:

PE

Ph

Ph

Ph

N

SN = SPh

PE

Ph

Ph

Ph

N

SN < SPh dispensation

PE

Ph

Ph

Ph

N

Không cần bảo v ệ: N ếu IB nhỏ hơ n nhiều so v ớ i Iz trên dây trung tính và nếu bảo v ệngắn mạch dây trung tính do thiết b ị bảo v ệ dây pha đ ảm nhiệm.

Earthing systems


Thiết lập hệ thống nối đất TN

Bảo vệ dây trung tính: TNC

TNS

Không cần bảo v ệ: N ếu IB nhỏ hơ n nhiều so v ớ i Iz trên dây trung tính và nếu bảo v ệngắn mạch dây trung tính do thiết b ị bảo v ệ dây pha đ ảm nhiệm.

PE

SN = SPh

Ph

Ph

Ph

N

PE

Ph

Ph

Ph

SN < SPh

N

PE

Ph

Ph

Ph

N

dispensation

PEN

Ph

Ph

Ph

Earthing systems




Điều kiện để dây trung tính nhỏ hơn dây pha

Tiết diện dây trung tính SN < Sph nếu: Công suất tải tiêu thụ giữa các pha cân bằng

Tiết diện dây pha tối thiểu 16 mm2 với dây đồng và 25 mm2 với dây nhôm

Dòng lớn nhất Imax có thể có trên dây trung tính khi làm việc bình thườngnhỏ so với dòng liên tục cho phép I đối với tất cả các thành phần sóng hài

Dây trung tính được bảo vệ chống quá dòng.

Bảng tiết diện dây trung tính.

S pha

S trung tính

S pha

Cu

AlS trung tính

S ph 16 25 25 35 50 70 70 95 120 150 185

25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400

S ph 25 35 35 50 70 70 95 120 150 185

16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400



Dòng ngắn mạch

Chương 8




Dòng ngắn mạch

Mục tiêu Tính toán các loại dòng ngắn mạch tại một điểm bất kỳ trên mạng

Short-circuit current


Các qui tắc chung (1)

Theo tiêu chuẩn qui định trong IEC 364-434.2, 434.3 vàIEC 364-533.2, cần tính toán dòng ngắn mạch dự kiến lớn nhất ởđầu mạch và dòng ngắn mạch nhỏ nhất ở cuối mạch.

Dòng ngắn mạch dự kiến lớn nhất xác định: Dòng khả năng cắt (Icu) của các máy cắt lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất Icc,

Khả năng đóng lại của thiết bị,

Khả năng chịu ứng suất nhiệt và điện động của ống dẫn và thiết bị đóngcắt.

Dòng ngắn mạch dự kiến nhỏ nhất xác định lựa chọn các bộ tácđộng (các đường tác động) và cầu chì: Cần đảm bảo an toàn cho người (với sơ đồ TN-IT),

Các đường cáp quá dài,

Nguồn có trở kháng.

Trong mọi trường hợp, thiết bị bảo vệ phải tương thích với ứng suấtnhiệt của cáp I2 t ≤ K2 S2






Đối với bất cứ dòng ngắn mạch nào (min. hay max.), thiết bị bảo vệphải ngắt dòng ngắn mạch Isc trong khoảng thời gian t < 5 giây phùhợp với ứng suất nhiệt mà cáp có thể chịu được I2 t ≤ k2.S2

t : khoảng thời gian (giây),

S: tiết diện cáp (mm2 )

I: dòng ngắn mạch tác dụng (A), đối với mạch xoay chiều, lấy giá trị hiệudụng

k: là hệ số tính tới nhiệt trở suất, hệ số nhiệt và khả năng chịu nhiệt củavật liệu dẫn điện cũng như các nhiệt độ đầu và cuối thích hợp.

S2

t = k2

I2




Giá trị của k đối với một số loại vật liệu thông dụng, để tính toán ảnhhưởng của dòng ngắn mạch

Lưu ý: Khi cho hai giá trị nhiệt độ cuối và k tương ứng, giá trị thấp hơn ứng với cápcó tiết diện dây dẫn lớn hơn 300mm2

Vật liệu dẫn điện

PVECao su 60°CCao su 85°CPolymer gia nhiệt 90°CGiấy gia cườngVật liệu khoáng- cho dây dẫn- ống bao hay cái bịt

PVCCao su 60°CCao su 85°CPolymer gia nhiệt 90°CGiấy gia cường

Nhiệt độ cuốigiới hạn °C

Nhiệt độ đầugiới hạn °C

7060859080

70105

7060859080

160/140200220250160

160250

160/140200220250160

115/103141134143108

115135

76/6893899471

k

Vật liệu cách điện

Đồng

Nhôm





Qui trình tính toán ngắn mạch

Công suất Scc nguồn

Usc (%)

CB chính

CB phân phốitủ hạ áp chính

CB phân phốithứ cấp

Các CB phân

phối cuối cùng

- Đường dây- Định mứcdòng- Sụt áp

- Hệ số công suất,- Hệ số đồng thời,- Hệ số sử dụng,- Hệ số mở rộng trong TL

Tỉ số biến áp

MV/LV

Tải định mức

Isc tại đầu cực

biến áp

Isc của các xuất tuyếntừ tủ hạ áp chính

Isc tại đầu vàotủ thứ cấp

Isc tại đầu vào cáctủ cuối cùng

Isc tại đầu cuối các xuấttuyến cuối cùng

Khả năng cắt NM

đặt tác động tức thời








Các đặc tính của dây dẫnThanh cái:

Chiều dài, Độ rộng,Bề dày.

Cáp:Kiểu cách điện Đơn lõi hay đa lõiChiều dài,Tiết diện.

Môi trường:Nhiệt độ môi trường,Phương pháp lắp đặt,Số mạch tiếp giáp


Định nghĩa (1)

Dòng điện ngắn mạch là một quá dòng do sự cố gây ra một tổng trởnhỏ coi như bằng không giữa các điểm có điện áp khác nhau khimạng hoạt động bình thường.

ZS

ZCC

e

A

B

R X

Zcc R2 X2 Ik VZ

V

R2R X2X





Định nghĩa (2)

a) Đối xứng b) Không đối xứng

k = 1.5 for I rms < 5 kA

1.7 for 5 kA < I rms < 10 kA2 for 10 kA < I rms < 20 kA2.1 for 20 kA < I rms < 50 kA2.2 for I rms > 50 kA

U U

I

I 2 Ik

IIc

I K 2 Ik



Định nghĩa (3)

Tính Ik theo pp tổng trở: Ngắn mạch 1 pha.

Ngắn mạch chạm đất

ZL

ZLn

)

Ngắn mạch pha-trung tính

ZL

Zh

ZsC

V~Zh

I hU

3.(Zsc + Zh)

Ngắn mạch pha-đất


ZsC

V~ZLn

U

3 . (Zsc+Z LnI k1




Định nghĩa (4)

Tính Ik theo pp tổng trở: Ngắn mạch 3 pha đối xứng

Ngắn mạch 2 pha

ZL

ZL

ZL

ZL

ZL

ZsC

V~ I 3kU

3.Zsc


ZsC

U~ ZsCI 2k

U

2. Zscor 0.86 I 3k


Tính toán ngắn mạch đối xứng

Phương pháp “tổng trở”: Để tính dòng ngắn mạch tại một điểm bất kỳ trong mạng với độ chính xác

cao

Phương pháp “tổng hợp”: Được sử dụng khi không biết các đặc tính của nguồn cấp

Phương pháp “qui ước”: Được sử dụng khi không biết tổng trở hay dòng ngắn mạch Isc phía nguồn

của mạch cần tính toán, để tính dòng Isc ở cuối đường dây

C . Un C . Un

Isck = = C = 1

3 R2 + X2 3 . Ztt t

U

IscB = IscA .

U + Zc . IscA


G29 in guide




Tính toán tổng trở

Xác định tổng trở toàn mạch dòng Isc đi qua:

Mạng đầunguồnRaXa 0.15 (20 )

điện trở

Z R2 X2X2Rtotal

Ra Xa kV

điện kháng

Ssca

U 2

Xa Z

Máy biến áp (MBA)MBA song song

RtXt

X Z 2

R2

Z 1

.Usc U

S n

t t t

t .100

.

2

3 2RtPcux I

(

)

M

I 3k

.ZtotalI

3k U

3

No-load phase-to-phase voltage on MV/LVtransformer secondary (in volts).Psc: upstream network short-circuit power in VA(given by Utility).Pcu: transformer copper losses in VAUsc: short-circuit voltage as %.

(1) p = resistivity at normal temperature ofconductors in servicep =22.5 mW.mm2/m for copper p =36 mW.mm2/m for aluminum.

(2) If there are several parallel conductors perphase, divide the conductor resistance by thenumber of conductors.The resistance is practically unchanged.

Không đáng kể khi S > 2002

nếu khôngS

R L

Thanh cáiRjb

XjbX jb = 0.15 m / m

Máy cắt Xd = 0,15 m / poleĐược tính tới đối với thiết bị đặt phía nguồn của CB phải cắtkhi ngắn mạch

RdXd

Không đángkể

Dây dẫnRI

XI

R I

L

S

XI = 0.08 m / m



Dòng ngắn mạch

Mạng phía nguồnSsc = 500 MVA

Dây đồng 5 m: 100 x 5

Dây đồng 100 m95 mm2/pha

MBA Trung/Hạ20 kV/410VUsc = 4.5%Công suất 800 kVA

==

Cáp 5 m

3x 240 mm2/pha

=

I 3k

I 3kI 3k

I 3k

R(m

X(m

Rt(m

Xt(m

Tính toán





Short-circuit currentShort-circuit current

kA

calculation

Ik 3

410

3..

132.6 7.26 kA

Ik 3

410

3.

111.06 21.40 kA

Ik 3

410

3.

110.21 23.19

Ik 3

410

3.

19.78 24.20 kA

Z t

4102

800.103 .

4,5

100= 9.45 m

Za

4102

500.106 0.33 m

Rin m

Xin m

Rtin m

Xtin m

0.05 0.33

Ztin m

2.88 9 2.93 9.33 9.78

22.5 x 53 240

= 0.156 = 0.4 3.086 9.73 10.21

0.08 x 5

0 0 or 0.15 3.086 9.73

0 0.15x 5 3.086 10.63 11.06= 0.75 with 0.15 CB.

0 0 or 0.15

22.5x10095

= 23.68 = 8 26.76 18.63 32.60

0,08 x 100

Upstream networkSsc = 500 MVA

5 m of 100 x 5 copper

MV/LV transformer 20 kV/410VUsc = 4.5%Power 800 kVA

= 24.20 kA= 23.19 kA

5 m cableconnection3x 240 mm2/ph

= 7.26 kA

= 21.40 kAI 3k

I 3k

I 3kI 3k


Ghép tầng và bảo v ệ chọn lọc

Chương 9




Ghép tầng và bảo vệ chọn lọc

Mục tiêu Tính toán và tối ưu thiết bị đóng cắt dựa trên ghép tầng và bảo vệ chọn lọc

Cascading and discrimination


Định nghĩa: ghép tầng

Kỹ thuật ghép tầng cho phép sử dụng khả năng giới hạn dòng củaCB để cho phép lắp đặt các CB phia sau chúng với giá trị định mứcvà giá thành thấp hơn.

Nguyên lý của kĩ thuật ghép tầng được nêu ra trong tiêu chuẩnIEC 364-434.3

Ghép tầng chỉ có thể kiểm định tại phòng thí nghiệm và các cáchphối hợp khả thi do các nhà sản xuất CB khuyến cáo.

Nhận xét: CB phía đầu nguồn hoạt động như một ba-ri-e ngăn chặndòng ngắn mạch. Điều đó cho phép sử dụng các CB với khả năngcắt dòng NM nhỏ hơn so với dòng NM lớn nhất có thể xảy ra tạiđiểm lắp đặt và hoạt động chủ yếu trong các điều kiện cắt NM thôngthường.





Định nghĩa: bảo vệ chọn lọc

Bảo vệ chọn lọc là sự phối hợp các thiết bị bảo vệ sao cho một sự cốxuất hiện tại một vị trí trên mạng chỉ làm tác động thiết bị bảo vệ ngaytrước đó.

Vì sao bảo vệ chọn lọc lại cần thiết ? Bảo vệ chọn lọc nâng cao khả năng cung cấp điện liên tục, tính thiết yếu trong

nhiều ngành công nghiệp, thương nghiệp, dịch vụ

có chọn lọc

CB1

CB2

chỉ CB2 tác động

không chọn lọc

CB1

CB2

CB1 và CB2 tác động


LIEN SUR SELECTIVITE


Hạn chế dòng: vì sao?

Việc lắp đặt các CB hạn chế dòng cho nhiều ưu điểm:

Các CB hạn chế dòng làm hạn chế đáng kể các ảnh hưởng không mongmuốn của dòng ngắn mạch lên mạng điện.

Hạn chế phát nóng cáp nên kéo dài tuổi thọ của cáp.

Hạn chế lực điện động tránh cho các tiếp điểm bị gẫy hay biến dạng.

Giảm ảnh hưởng tới các thiết bị đo lường

Kỹ thuật ghép tầng làm giảm đáng kể chi phí đầu tư thiết bị khi sử dụngcác thiết bị định mức thấp hơn cho các bảo vệ phía sau.





Hạn chế dòng: làm thế nào?

Thiết bị hạn chế dòng tác động ngắt giống như các cực chính của CBnhưng không có liên kết cơ khí với các cực hay cơ cấu tác động củaCB.

Điều đó cho phép các tiếp điểm có thể đóng lại sau khi ngắt sự cố.

Việc cách ly sau đó thực hiện bởi các tiếp điểm của CB.

II

Fr

Fm

I I

Fm



Giới hạn dòng là gì?

Khả năng hạn chế dòng của CB: Khả năng hạn chế dòng của một CB

là đặc tính chỉ cho phép một dòng điệnnhỏ hơn dòng ngắn mạch dự kiến điqua khi xảy ra ngắn mạch

Dòng đỉnh Isc

dự kiến

Dòng Isc dự kiến

Dòng Isc hạn chế

Dòng đỉnh Ischạn chế

t

Isc

không cógiới hạn dòng

có giới hạndòng

dòng đỉnh kA

kA rms300

25

55

ví dụ:ngắn mạch dự kiến = 30 kA rms,

55 kA đỉnhGiá trị giới hạn = 25 kA đỉnh

Năng lượng chuyển qua trongnửa chu kì khi không có giới hạndòng

I2t

kA rms300

6 x 106 Năng lượng chuyển qua trongnửa chu kì khi có giới hạn dòng

9 x 106





Bảo vệ chọn lọc theo dòng

Bằng cách so sánh các đường cong đặc tính tác động:

Hạn chế dòng của CB phía sau(CB1):

CB phía trước không có nănglượng tác động (CB2)

CB2

CB1

I2dt

I

vùng tác động

vùng không tác động

I2dt

I



Chọn lọc hoàn toàn hay một phần

Chọn lọc hoàn toàn Chọn lọc một phần

CB2

CB1Isc

CB2

CB1

I

I2dt

CB2

CB1

Is I

I2dt





Ghép tầng và chọn lọc (1)

Phối hợp bảo vệ chọn lọc giữa cầu chì trung thế và CB hạ áp.

Cầu chì

trung thế

MBATrung/Hạ

Ik

Ik > dòng cắtnhỏ nhất củacầu chì trung thế

+20% 10%imagD

D ± 20% F ± 10%I

an toàn “dòng"IFID 135

I

ttF

tD

10ms

an toàn “thời gian"

e.g.

0.10.05 2

tFtD 2



Ghép tầng và chọn lọc (2)

Ghép tầng (theo các tiêu chuẩn IEC 947-2 andNF C 15-100, § 434.3.1)

Mục đích: cho phép sử dụng các CB cấp thấp hơn ở phía sau một máycắt có giới hạn dòng.

NS250N

Ik 35 kA

C60N

20A

NS100N NSA125N NS160N

Ik 25 kA

C60aC60N

Ik 35 kA410/237Vnetwork





N ối đ ất

Chương 10


Nối đất

Mục tiêu Vận dụng được các qui tắc thiết kế và chọn thiết bị liên quan đến các thành

phần kim loại khác nhau

Earthing connections




Tiết diện dây dẫn bảo vệ: bảng chọn đơn giản

IEC 364 543.1.2 (bảng 54F)

Trong hệ thống nối đất TNC, SPE = SnCác giá trị ở bảng 54F chỉ áp dụng được khi dây bảo vệ được làm từ cùng loại kim loạivới dây pha. Nếu không, tiết diện dây bảo vệ được xác định theo một cách thức sao chođiện dẫn của nó tương đương với điện dẫn của dây tra theo bảng 54F.

IEC 364 543.1.3 Tiết diện của mỗi dây dẫn bảo vệ mà không phải là một phần của cáp

nguồn trong mọi trường hợp đều không được nhỏ hơn: – 2.5 mm2 nếu có bảo vệ cơ, – 4 mm2 nếu không có bảo vệ cơ.

Tiết diện dây pha của mạng

S (mm2

)

Tiết diện tối thiểu của dây dẫn bảo vệ tương ứng

SPE (mm2)

S ≤ 1616 < S ≤ 35

S > 35

S

16S

2



Tiết diện dây bảo vệ

Tiết diện nhỏ nhất được tính theo tiêu chuẩn

IEC 364-543.1.1

I: dòng ngắn mạch

t: thời gian tác động của thiết bị cắt tính bằng giây

k: hệ số phụ thuộc vào:

– vật liệu – cách điện

– nhiệt độ đầu và cuối

I2.tSPE >

k

Ví dụ: I = 2kA

t = 0.05s => SPE min. = 3 .12 mm² => 4 mm²

k = 143





Tiết diện dây bảo vệ: hệ số “k”

Tiêu chuẩn IEC 364 bảng 54B:Giá trị k đối với dây bảo vệ có

cách điện nhưng không nằmtrong cáp, hoặc dây trần đi sátvới vỏ cáp

Tiêu chuẩn IEC 364 bảng 54C:Giá trị k đối với dây bảo vệ như

một lõi trong cáp nhiều lõi

Cách điện của dây bảo vệ hoặcvỏ cáp

PVC

Nhiệt độcuối

Đồng

NhômThép

N.B. Giả thiết nhiệt độ đầu của dây dẫn bằng30°C.

EPRXLPE

Butylrubber

160°C 250°C 220°C

kVật liệudẫn

143

9552

176

11664

166

11060

Vật liệu cách điện

PVC

Nhiệt độcuối

ĐồngNhôm

EPRXLPE

Butylrubber

160°C 250°C 220°C

kVật liệudẫn

11576

14394

13489

Nhiệt độđầu 70°C 90°C 85°C



Dây nối đẳng thế

Dây nối đẳng thế chính (364-5-547-1.1)

Dây nối đẳng thế phụ (364-5-547-1.2)

6 mm2 < SPE < 25 mm2 (Cu)

giữa vỏ kim loại và kết cấu KL củatòa nhà

SLS

M1

SPE1

M2

SPE2

giữa hai vỏ kim loại

nếu SPE1 < SPE2

nếu SLS = SPE1 SLS =SPE

2

SLS

Kết cấuKL(đườngống, xànhà,...)

M1

SPE1

* với tiết diện tối thiểu 2.5 mm2 cho dây dẫn cóbảo vệ cơ: 4 mm2 cho dây dẫn đồng không bảovệ cơ tương ứng





Ảnh hưở ng bên ngoài

Chương 11


Ảnh hưởng bên ngoài

Mục tiêu Xác định các cấp độ bảo vệ

External influences




Ảnh hưởng bên ngoài

Việc phân loại dựa trên tiêu chuẩn IEC 364-3

Mỗi điều kiện ảnh hưởng bên ngoài được gắn cho một mã hiệu tạobởi một nhóm gồm 2 kí tự in hoa và một con số như sau:

Kí tự đầu tiên phân loại các ảnh hưởng: A – môi trường, B – ứng dụng, C – kết cấu tòa nhà

Kí tự thứ hai xác định kiểu ảnh hưởng: A, B, C,etc.

Chữ số để phân cấp: 1, 2, 3,etc. e.g.: mã AC2 qui định trong § 321.2

A – môi trường, C – độ cao, 2 độ cao > 2 000 m

External influences


Bảo vệ trong vỏ kín (enclosure): mã IP (1)

Cấp độ bảo vệ khi sử dụng vỏ kín được thể hiện bởi mã IP theo tiêuchuẩn IEC 529

Các thành phần của mã IP và ý nghĩa:

Nếu một mã số không cần đến, nó được thay thế bởi chữ X ("XX"nếu bỏ qua cả hai con số)

External influences

Thành phần con số hoc chữ cái

Ý nghĩa đối với việcbảo vệ thiết bị

Ý nghĩa đối với việcbảo vệ con người

Mã kí tự IP - -

External influences




Bảo vệ trong vỏ kín: mã IP (2)

Chữ số đặc trưngthứ nhất

Chống xâm nhập của vật rắn

(Không được bảo vệ) Đường kính 50 mm Đường kính 12.5 mm Đường kính 2.5 mm Đường kính 1.0 mmChống bụiKhông lọt bụi

Chống tiếp xúc vớiphần dẫn điện bằng(Không được bảo vệ)

Bàn tayNgón tayDụng cụDâyDâyDây

0123456

Chống xâm nhập của nước có hại(Không được bảo vệ)Nhỏ giọt thẳng đứngNhỏ giọt (Nghiên 15° )Bụi nướcBắn nướcVòi phunPhun mạnhNgâm tạm thờiNgâm liên tục

Chữ số đặc trưngthứ 2

012345678

-

Chống tiếp xúc với phầndẫn điện bằng:Bàn tayNgón tay

Dụng cụDây

Chữ cái bổ sung(không bắt buộc)

AB

CD

-

Thông tin bổ sung riêng cho:Khí cụ điện cao ápChuyển động khi thử nghiệm dưới nước Đứng yên khi thử nghiệm dưới nước Điều kiện thời tiết

Chữ cái phụ(không bắt buộc)

HMSW

-

External influences

Thành phần con số hoặc chữ cái

Ý nghĩa đối với việcbảo vệ thiết bị

Ý nghĩa đối với việcbảo vệ con người


An toàn cho ngườ i

Chương 12




An toàn cho người

Mục tiêu Nhận biết các mối nguy hiểm do chạm điện trực tiếp và gián tiếp

Protection of people


An toàn cho người

Bảo vệ chống chạm điện trực tiếp

Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp Các tiêu chuẩn tham khảo:

– IEC 60479-1/1994: Ảnh hưởng của dòng điện lên con người và vật nuôi –

Phần 1 Tổng quát

– IEC 60479-2/1987: Ảnh hưởng của dòng điện lên con người và vật nuôi –

Phần 2 Các vấn đề chuyên biệt

– IEC 60364 - 1 to 7: Mạng điện cho tòa nhà – Phần 4: Bảo vệ an toàn





Bảo vệ chống chạm điện trực tiếp

Định nghĩa:

“Người hoặc vật nuôi tiếp xúc trực tiếp với phần mang điện có thể bịđiện giật”

U c



Tổng trở của cơ thể người

ZT phụ thuộc vào: Điện áp tiếp xúc Đường điện qua cơ thể Tần số dòng điện

00,1s

5s

UC = ZT IFZT IF = ZT

Điện trở trong

Da (tay)

Da (chân)

Mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào: Dòng IF Thời gian duy trì dòng điện qua cơ thể





Các vùng dòng/thời gian xác định ảnh hưởngcủa dòng xoay chiều (15 đến 100 Hz)

T(ms)

5000

(mA)0,230 mA

0,1

2000

1000

500

200

100

50

20

10

10 000

1 2 5 10 50005000,5 mA

100

4321

c3b c2c1

20001000

Thời gian duy trì dòng điện

Dòng điện qua cơ thể

Vùng 1 : Có thể chưa cảm nhận được

Vùng 2 : Có cảm giá khó chịu

Vùng 3 : Bị co rút cơb (10 mA) ngưỡng tự thoát đc

Vùng 4 : Nguy cơ bị rung tim với xácsuất sau:

c1 (30 mA)

b - c1: xác suất 0 %

c1 - c2: xác suất ~ 5 %

c2 - c3:xác suất ~ 50 %

> c3: xác suất > 50 %



Các ngưỡng dòng điện nguy hiểm

Tim ngừng đập

Rung tim

Ngng th

Bị co cơ

Cảm giác tê tê

mA

1 A

75 mA

30 mA

10mA

0.5 mA





Ảnh hưởng của tần số

Cơ thể người nhạy cảm nhất với các tần số trong khoảng50 Hz/60 Hz

Ngưỡng cảm nhận dòng điện(mA)

(f)30

100

500

50 100 1000DC



Các biện pháp bảo vệ chống chạm điện trực tiếp

Các loại bảo vệ

IP2X or IPXXB ELV < 25 V 30 mA

Giữ khoảng cách

Đặt cách điện





Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp

Định nghĩa:

“Tiếp xúc của người hay vật nuôi với những phần kim loại hở trở nêndẫn điện do sự cố và có thể gây giật điện”

Uc



Biện pháp bảo vệ cơ bản

Thực hiện: Loại bỏ các nguy cơ chạm điện

Các biện pháp nối đẳng thế… như ng không đ ảm bảoan toàn cho mọi tr ườ ng hợ p

Cắt điện mạng bị sự cố

Bảo vệ an toàn điện theo tiêu chuẩn IEC 364





Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp không cầntự động ngắt nguồn

Sử dụng thiết bị cách điện kép(class II): ký hiệu Có cách điện hoàn toàn Có cách điện phụ trợ

Đặt cách ly hoặc chèn vật cách điện

Nối đẳng thế tại chỗ,không nối đất

Bảo vệ với cách ly điện giữa các mạch Ví dụ: sử dụng MBA cách ly

Phần mangđiện

Cách điệnchính

Cách điện phụtrợ

Bảo vệ theo tiêu chuẩn IEC 364



Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp không cầntự động ngắt nguồn

Sử dụng điện áp cực thấp an toàn SELV UN < 50 V Biến áp an toàn Không nối đất

Sử dụng mạng PELV (bảo vệ bởi điện ápcực thấp) UN < 50 V Biến áp an toàn Một điểm nối đất

Sử dụng mạng FELV (điện áp cực thấp theochức năng) UN < 50 V MBA bất kỳ Yêu cầu nối đất

IEC 60742

IEC 60742


IEC 60742




Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp bằng tựđộng ngắt nguồn Nối đất tất cả các vỏ kim loại của thiết bị điện và các vỏ kim loại có

thể chạm tới

L LL LL1L2L3L1L2L3



Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp bằng tựđộng ngắt nguồn

Tự động ngắt mạch bị sự cố hỏng cách điện nguy hiểm Hai phần vỏ kim loại mà người có thể tiếp xúc cùng lúc phải cùng nối

đất tới một cực





Điện áp chạm Thời gian cắt tối đa củathiết bị bảo vệ

dự kiến (V) AC DC

< 50 5 5

50 5 5

75 0.60 5

90 0.45 5

120 0.34 5

150 0.27 1

220 0.17 0.4

280 0.12 0.3

350 0.08 0.2

500 0.04 0.1

Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp bằng tựđộng ngắt nguồn

Thiết bị bảo vệ phải tác động trong khoảng thời gian tương thích với“thời gian điện áp chạm lớn nhất"

Theo tiêu chuẩn Pháp: NF C 15 100



Thuật ngữ (1)

Electrifying (Điện giật): application of voltage between 2 differentparts of the human body

Electrocution (Điện giật chết): electrifying resulting in death

Exposed conductive parts (Vỏ kim loại): metallic envelope ofelectrical equipment

Insulation (Cách điện): arrangement which avoids voltage (andcurrent) transmission between parts normally voltage free and

exposed conductive parts or earth

Insulation fault (Hở cách điện): insulation breakdown resulting inleakage current to earth or short-circuit through protective conductor





Thuật ngữ (2)

Live conductor (Dây dẫn mang điện): conductor conveying usableelectrical energy (Ph and N)

Direct contact (Chạm điện trực tiếp): accidental contact between aperson and a live conductor

Indirect contact (Chạm điện gián tiếp): contact between a personand an exposed conductive part accidentally live due to an insulationfault

Earth (reference) (Đất): voltage reference for the electricalinstallations

Earth electrode (Cực đất): conductive element connecting mainequipotential bonding to earth



Thuật ngữ (3)

Main equipotential bonding (Dây nối đẳng thế chính): junctionpoint between earth electrode protective conductors and metallicstructures

Protective conductor (PE) (Dây bảo vệ): conductor connectingexposed conductive parts to the main equipotential bonding

Metallic structures (Các kết cấu kim loại): poles, beams, floors,windows, doors, pipes, cable trays,

Equipotentiality (Đẳng thế): quality corresponding to a zero voltagedifference between various conductive parts or earth





Các hệ thống nối đ ất

Chương 13


Earthing systems

Mục tiêu Phân biệt, vận dụng các hệ thống nối đất để bảo vệ an toàn cho người

Earthing systems




Hệ thống TT

Earthing systems


Kỹ thuật nối đất TT

Điểm trung tính của MBA hạ áp được nối trực tiếp tới điện cực đất

Vỏ kim loại thiết bị trong mạng điện được nối tới điện cực đất riêngbiệt

L1L2L3N

Rn Ru

PE

T T

Nối đất vỏkim loại

Nối đất điểmtrung tính

Earthing systems




Công nghệ RCD cơ điện

Nguyên lý Bộ phát hiện dòng sử dụng một CT cân bằng lõi xuyến.

Tổng véc-tơ các dòng được tính như sau:

– Iph + IN = Ir

lph

M

Bộ pháthiện

Ir Đo lường

S N

tác động

nam châmlN

Earthing systems


Thiết lập hệ thống TT

Xác định ngưỡng I n của RCD:

Bảo vệ chọn lọc dọc tuyến:

UL = Đin áp giới hạn an toàn

AR

A

B

Earthing systems




Các thiết bị sử dụng cho hệ thống TT

Bảo vệ chống dòng rò Bảo vệ chọn lọc

Chọn lọc dọc tuyến – Đặt I n1 > 2 I n2

– Giá trị đặt thời gian trễ

RCD1 > RCD2

Cảnh báo. Đối v ớ i RCD khôngtích hợ p trong SCPD, thờ i giancắt củ a RCD2 = thờ i gian tácđ ộng + thờ i gian tr ễ

Bảo vệ chọn lọc ngang cấp

RCD1

RCD2

E 9 5 4 5 4

E 9 5 4 5 5

Earthing systems


Vị trí đặt các RCD

Các phần vỏ kim loại của tải

Nối liên kết tới cùng một cực nối đất

Nối tới các cực nối đất khác nhau

Earthing systems




Giải pháp chống sự cố chạm đất

Thiết bị bảo vệ: Thiết bị bảo vệ ngắn mạch

(SCPD) không phải lúc nào cũng

dùng được cho loại sự cố này(giá trị đặt khoảng 25A)

Thiết bị chống dòng rò (RCD)được thiết kế riêng bảo vệ antoàn cho người

Các điều kiện tác động: Điện áp tiếp xúc < Đường antoànRu x I n < UL(I n là giá trị đặt RCD)

I n = UL / Ru= 50 /10= 5 A

SCPD25 A

400/230 V

Vỏ kim loại

Tải

L1L2L3

N

Ru10

Rn10

Uo = 230 V

I n = 5A

Earthing systems


Tính toán dòng sự cố chạm đất

Ví dụ một sự cố chạm đất

Giá trị dòng sự cố:If = Uo / (Rn + Ru)

= 230 / (10 + 10)= 11,5 A

Điện áp sự cố sinh ra:Uf= Ru x If

= 10 x 11.5= 115 V > UL = 50 V

Dòng sự cố sinh ra một điệnáp chạm nguy hiểm

Thiết bị bảo vệ NM (SCPD)thường không thể loại trừđược sự cố này

L1L2L3N

Uo = 230 V

400 V/230 V

Ru10 Ω

Rn10 Ω

Vỏ kim loại

If = 11.5 A

SCPD: 25A

Uf =115 V

Earthing systems




Hiệu chỉnh ngưỡng phát hiện dòng sự cố (IΔn)

RCD tác động ngay khi Uf qua ngưỡng UL

Giá trị đặt I n với mức sai lệch chấp nhận được là: + 0%, - 50%

RU

ULI n

0

instantane

ous

Multi 9

Compact

Masterpact

Multi 9

Tác động CÓ khi Id 100 % I n

sau thời gian T nếu đặt trễ.

KHÔNG khi Id 50 % I n

Earthing systems


Hệ thống TT - Thời gian ngắt mạch lớn nhất

Tiêu chuẩn IEC 60364 chuyển các đường thời gian/dòng của tiêu chuẩn IEC60479-1 thành các bảng thể hiện thời gian ngắt mạch theo từng giá trị điện ápdanh định Uo

Từ bảng 41 A của tiêu chuẩn IEC 60363

50 V < Uo 120 V 120 V < Uo 230 V 230 V < Uo 400 V Uo 400 V

Thời gian ngắt mạch (s) AC DC AC DC AC DC AC DC

Hệ thống TT 0.3 5 0.2 0.4 0.07 0.2 0.04 0.1

Earthing systems




RCD: ví dụ tính toán

230

2 + 0.5Uf 1 = 92 x 0,5 = 46VIf 1 = = 92 A

If

2 = = 77 A230

2 + 1U

f

2 = 77 x 1 = 76V

If 3 = = 46 A230

2 + 3Uf 3 = 46 x 3 = 138V

I (RCD) < = = 8.33 AUL

Rumax

25

3

I n1 = 3 A

I 1

2I n2 = I n3 <

I n2 = I n3 < 1 A

Không đặt thời gian trễ

Lưu ý : Một RCD bảo vệ trên mạch đầutiên đồng thời đặt thời gian trễ trên RCD1thì bảo vệ có thể có chọn lọc

RCD1

Rn = 2

UL = 25 V

Ru2 = 1

RCD2

Ru1= 0.5 Ru3 = 3

RCD3

Earthing systems


RCDs: ví dụ đặt “I n”

Ví dụ Độ nhạy lớn nhất cho RCD1:

I n1 < = 2 A50

25

Độ nhạy nhỏ nhất cho RCD2:

I n2 = 300 x 2 = 600 mA

Độ nhạy lớn nhất cho RCD2:

I n2 < = 2 A50

25

UL = 50 V

RCD1

5 < Ru1 < 25 5 < Ru2 < 25

RCD2

400 V

Dòng rò duy trì300 mA

Earthing systems

=> I n1 = 1 A

=> I n2 = 1 A

=> I n2 = 1 A




Thiết bị đóng cắt tích hợp

Điện tử – Tác động theo áp

– Tích hợp trong thiết bị bảo vệngắn mạch

Các công nghệ RCD Cơ điện

– Tác động theo dòng

Rơ-le bảo vệ – Tác động theo áp

– Tách biệt khỏi thiết bị bảo vệngắn mạch

Earthing systems


RCDs sensitivities

Theo tiêu chuẩn IEC 61008, 61009, 755, 60947-2

Độ nhạy cao 6 mA 10 mA 30 mA

Độ nhạy trung bình 100 mA 300 mA 500 mA 1A

Độ nhạy thấp 3 A 10 A 20 A 30A

Earthing systems




Các loại RCDs

Không bị ảnh hưởng bởi: Quá áp (mở máy cắt, sét, ...)

Đóng điện tụ bù

Giải pháp: Không có thành phần 1 chiều DC

ở dòng sự cố – nhóm AC

Có thành phần 1 chiều trong dòngsự cố – Nhóm A (chỉnh lưu 1 pha)

– Nhóm B (chỉnh lưu lọc 3 pha)

DC

=

Một sự cố cách điện phía dưới một tảichỉnh lưu có thể gây ra dòng sự cố méodạng

Earthing systems


Hệ thống TT: kết luận

Bảo vệ an toàn cho người: Nguy hiểm khi chạm, tiếp xúc, Dòng sự cố quá nhỏ để bảo vệ ngắn

mạch tác động,

Bảo vệ phải tác động thật nhanh,

Thiết bị RCD được thiết kế riêng cho dạng bảo vệ này

Bảo vệ chống hỏa hoạn: Dòng sự cố được hạn chế, Những khu vực dễ cháy được bảo

vệ “một cách tự nhiên” bởi RCDsđồng thời với việc đảm bảo an toàncho người,

Khả năng cấp điện liên tục: Đạt được nhờ sử dụng bảo vệ chọn

lọc giữa các RCD.

Earthing systems




Hệ thống TN

Earthing systems


L1L2L3PEN

Rn

Hệ thống nối đất TN-C

Trung tính MBA hạ áp được nối trực tiếp với điện cực nối đất

Dây PE và dây trung tính là một: dây PEN

T N

Vỏ kim loại nối dâytrung tính

Trung tính nối đất

Dây trung tính được lấytừ thanh cái nối đất

Earthing systems




Hệ thống nối đất TN-S

Điểm trung tính của MBA hạáp được nối trực tiếp với điệncực đất

Vỏ kim loại thiết bị được nốiqua dây PE tới cùng một điệncực đất

=> PE và dây trung tính tách biệt

L1L2L3N

PE

Rn

Earthing systems


Hệ thống nối đất TN-C-S

Trong hệ thống TN: Phía đầu nguồn là TN-C

Phía cuối nguồn là TN-S (vớiPE và N)

Lưu ý: Cấm sử dụng TN-Sphía trước TN-C

L1L2L3NPE

Rn

L1L2L3

PEN

Earthing systems




Hệ thống TN: tính toán sự cố chạm đất

Ví dụ: Dòng sự cố bằng dòng ngắn

mạch pha-trung tính

Dòng NM gây ra điện áp chạmnguy hiểm

Nếu dây pha và dây PE có cỡtương đương, điện áp chạm gầnđúng bằng:

Uf = 0.8.Uo / 2 = 115 V> UL (= 50 V)

(Uo: điện áp pha)

CB tác động do RCD hoặc rơ-letừ

400 V/230 V

Exposedconductivemetallicpart

L1L2L3NPE

Rn

Uo = 230 V

If

Uf

Earthing systems


Hệ thống TN: tính dòng sự cố chạm đất

0.8 Uo = (RPE + RPh) x If vớiRPE = L / SPERPh = L / SPH: điện trở suất của đồng hoặc

nhôm

If m = SPH / SPEgiá trị dòng sự cố bằng:

If > Imag L < Lmax

400 V/230 V

Exposedconductivemetallicpart

L1L2L3NPE

Rn

Uo = 230 V

If

Uf

0.8.Uo. SPH

.(1 + m).LIf =

0.8.Uo.Sph

.(1+m).ImagnL max =

Earthing systems




Hệ thống TN: bảo vệ an toàn cho người

Các thiết bị bảo vệ:

Cầu chì

Máy cắt (CB)

RCDs (TN-S)

N.B.

- Dây PEN không được phépngắt ra

- Ở một số nước (như Pháp) việcngắt dây trung tính là bắt buộc

5 0 A

1 0 A

L1L2L3

PE N

Uo = 230 V

Tải

Vỏ kim loạicủa thiết bị

Earthing systems


Thời gian ngắt mạch lớn nhất trong hệ thống TN

Thời gian tác động phụ thuộc vào điện áp pha (Uo)

Từ bảng 41 A của tiêu chuẩn IEC 60364-4-41

Thời gian ngắt mạch(s)

Uo*(V)

120

230

277

400

>400

0.8

0.4

0.4

0.2

0.1

* Các giá tr ị d ự a theo theo IEC 60038 (1983): Các điện áp theo chuẩn IEC.

Earthing systems




Tính liên tục cấp điện: Bảo vệ chọn lọc sử dụng CB

Giá trị đặt dòng ngưỡng: Rơ-le điện cơ: dòng tác động

nhiệt (Ir), dòng tác động từ (Im) Rơ-le điện tử: dòng trễ dài hạn

(Ir), dòng trễ ngắn hạn (Isd)

Giá trị đặt thời gian trễ: Bảo vệ phía trên được đặt trễ

Chọn lọc theo năng lượng dòng

NM: So sánh các đường cong ứng

suất nhiệt

tCB1 CB2

1

Im1 Im2

I

tCB1 CB2

I

t

CB2i2

dtCB1 I2 t

Earthing systems


Lựa chọn hệ thống nối đất hạ áp

Phụ thuộc vào tầm quan trong của:

An toàn điện: điện áp chạm

Tính phụ thuộc: – Tính liên tục cấp điện

– Bảo trì / dòng ngắn mạch

– Có đội bảo trì hay không

– Nhiễu thiết bị điện tử

Chi phí:

– Nghiên cứu – Vận hành/ bảo dưỡng

– Gián đoạn sản xuất

– Mất mát dữ liệu truyền

Earthing systems




Hệ thống TN-C: kết luận

Bảo vệ an toàn cho người: Dòng sự cố chạm đất nguy hiểm cho tính mạng

Dòng sự cố chạm đất thường đủ lớn để thiết bị bảo vệ

NM tác động

Tác động thường là tức thì

Không thể sử dụng RCDs cho bảo vệ mạng TN-C

Bảo vệ chống cháy: Không thực hiện được

Tính liên tục cấp điện: Nhờ bảo vệ chọn lọc giữa các thiết bị bảo vệ ngắn

mạch

Earthing systems


Hệ thống TN-S: kết luận

Bảo vệ an toàn cho người: Dòng sự cố lớn

Dòng sự cố thường đủ lớn để tácđộng thiết bị bảo vệ NM, tác độngphải tức thời

Nếu không thỏa mãn điều kiệnbảo vệ chạm đất, có thể sử dụngRCD

Bảo vệ phòng cháy:

Phải sử dụng RCD riêng

Tính liên tục cấp điện: Nhờ bảo vệ chọn lọc giữa các

thiết bị bảo vệ NM

Earthing systems




Hệ thống IT

Earthing systems


Hệ thống nối đất IT

Điểm trung tính của MBA hạáp không nối đất

I TVỏ kim loạinối đất

Điểm trung tínhkhông nối đất

L1L2L3N

Vỏ kim loại của tải nối chungđiện cực đất qua dây PE

PE

Earthing systems




Hệ thống nối đất IT

Điểm trung tính của MBA hạ ápkhông nối đất

Vỏ kim loại của tải nối đất quamột điện cực chung hoặc quacác điện cực riêng biệt

L1L2L3

NPE

PEPE

Earthing systems


Đặc tính cách điện của mạng

Với 1 km cáp: R1 = R2 = R3 = 10 M

C1 = C2 = C3 = 0.3 µF

Ở tần số 50Hz: tổng trở cho 1 km cáp:

Zeq = = 35401+R2C2 2

R

1

23

Zeq

123

C3 C2 C1

R3 R2 R1

tương đươngvới

1Req

= 1R1

+ 1R2

1R3

+

Req = 3.33 M

Xeq = 3.54 k

Xeq = 1

3C

Earthing systems

Cuối cùng ta có




Tính toán sự cố chạm đất lần đầu

Ví dụ tính toán:

Ru = 10

Rf = 0Zeq = 3540

(1 Km system)

If = U/Zeq= 230/3540 = 65 mA

Uf = Ru x If = 0.065 x 10 = 0.65 V

RN RU

PE

Zeq

Rf Uf

1

2

3

If

Mặc dù dòng điện nhỏ không nguy hiểm,nhưng vẫn bắt buộc phải có cảnh báo!

Earthing systems


Bộ giám sát cách điện thường trực (PIM)

Nguyên lý: Bơm dòng (I inj)

tracking generator

Đo giá trị IR (*)

Dòng bơm vào: Dòng DC: đo trực tiếp IR (*)

Dòng AC (2.5 Hz): tính toán IR (*)

Cảnh báo từ xa

(*) Điện trở cách điện

L1L2L3NPE

RIe

I injI inj

I inj

I inj

I inj

Earthing systems




Định vị sự cố lần đầu

Thiết bị định vị sự cố (FTD)- nguyên lý:

Phát hiện dòng sự cố

Sử dụng CT cân bằng lõi vàchỉ thị sự cố xuất tuyến

Kiểu FTD: Kiểu dịch chuyển được

Kiểu cố định

PIM FTD

L1L2L3PE

Earthing systems


Quá áp pha - đất

Mục đích:- Tránh quá áp pha - đất do sự cố giữa các cuộn sơ và thứ cấp

Thiết bị chống quá áp:

- Thay đổi hệ thống IT sang hệ thống TT hoặc TN trong trường hợpquá áp

Trung áp Hạ áp

Thiết bị chống quá áp

Earthing systems




Thiết lập hệ thống nối đất IT

Thiết bị chống quá áp IEC 364-534.2

Bảng chọn cáp kết nối Cardew C

Biến ápkVA/380

1525

40 50 6380

100

125160

200250

315 400500

630800

10001250

16002000

Tiết diệndây Cu mm2

2.5 4 6 10 162 252 352 502 702 952 1202

N.B. Các tiết diện này là bắt buộc đối với các hệ thống ITR

Trung/Hạ

Trung tínhkết nối được

2 2 0

V

2 5 0

V

4 4 0

V

6 6 0

V

1 0 0 0

V

Không kết nốiđược trung tính

Cardew

Kiểu 2 1 5

V

4 4 0

V

6 6 0

V

1 0 0 0

V

Earthing systems

Cardew

Kiểu

Trung/Hạ


Sự cố chạm đất điểm thứ 2

Vỏ thiết bị được nối chungvới một điện cực đất:

Cùng nguyên lý với hệ thốngTN-S(chiều dài dây dẫn)

Bảo vệ bằng CB

Dòng CB củ a Merlin Gerin thích hợ p cho bảo v ệ hệ thốngIT

L1L2L3PE

Earthing systems

Thích hợp với hệ thống IT = cắt điện áp pha -pha trên một cực (IEC947-2)

Bắt buộc phải có bảo vệ trung tính (4P, 4D)




Tính toán sự cố lần 2

Ví dụ Vỏ thiết bị được nối chung với một cực nối đất:

123PE

RN

PIM

Lmax

1.732 0.8.Uo.Sph= =

(1 + m). I mag

(Khi sự cố kép giữa các pha)

Lmax

1 0.8.Uo.(Sph or SN)

(1 + m) . I mag

(Khi sự cố kép có dây trung tínhtham gia)

SphSpEm =

Cách tính đơn giản hóa:

SNSpEm =

Uo: Đin áp phaImag: Cài ặt phát hiện dòngsự cố nhỏ nhất

Earthing systems


Thời gian ngắt mạch lớn nhất với hệ thống IT

Thời gian ngắt phụ thuộc vào điện áp pha (Uo)

Từ bảng 41 A của chuẩn IEC 60364-4-41

Điện áp định mứcUo (VAC)

Thời gian ngắt(s)

0.8

0.4

0.2

0.1

120 - 127

220 - 230

400

580

Không có

dây trung tính

5

0.8

0.4

0.2

Earthing systems

Có dây trungtính




Các đặc tính của hệ thống IT

Các đặc tính chung của hệ thống IT: Dòng ngắn mạch sự cố đơn rất nhỏ

Điện áp tiếp xúc sự cố đơn rất nhỏ

Điện áp tiếp xúc sự cố kép nguy hiểm Cắt mạch khi xảy ra sự cố kép

Mức độ an toàn cao khi chỉ có sự cố đơn

Vẫn duy trì cấp điện khi sự cố đơn

Sử dụng PIM / thiết bị tìm điểm sự cố

Kiểm tra các điều kiện cắt

Phải tính toán lại nếu mở rộng mạng điện

Khi các điều kiện cắt không thỏa mãn: Giảm giá trị đặt dòng cắt ngắn mạch (Imagn)

hoặc Tăng tiết diện cáp

hoặc

Lắp đặt RCDs

Earthing systems


Triển khai hệ thống IT

Bảo vệ trung tính:

- Coi như mạch điện nằm trong một nhóm các mạch phân phối đ ầu cuối v ớ i cácđ ư ng dây cùng một kiểu hoặc có cùng dòng điện cho phép, có các dây d ẫ n cùng tiế tdiện hoặc chỉ lệch nhau 1 cấ p lự a chọn

- Khi các tiế t diện dây khác nhau, có thể bỏ qua bo v ệ trung tính nế u thiế t bị bov ệ quá ti cho mỗi mạch phân phối cuối cùng có dòng đ ị nh mứ c khác nhau không quá1 đ ế n 2 lần

Có thể bỏ qua nếu:

I N 0.15 Iad.N

PE PhNPE Ph Ph PhN PE Ph Ph PhN

Earthing systems




Hệ thống IT: Kết luận

An toàn cho con người: Không tự ngắt mạch,

Giám sát với PIM*,

Định vị sự cố với FTD**.

Bảo vệ chống hỏa hoạn: Không có dòng sự cố = không

cần thiết,

Giám sát bởi PIM.

Liên tục cung cấp điện: Đảm bảo.

* Thiết bị giám sát cách ly thường trực** Thiết bị định vị sự cố

Earthing systems


Phát triển mạng điện hạ thế

Một mạng điện hạ thế có thể cung cấp nhiều kiểu ứng dụng khácnhau

Một kiểu hệ thống nối đất duy nhất có thểkhông phù hợp với tất cả các ứng dụng

Earthing systems

Khuyến cáo nên « thiết kế hỗn hợp » nhiều kiểu hệ thống nốiđất




Hệ thống nối đất hỗn hợp: kết nối song song

Ví dụ

123NPE

1

NPE

2NPE

TT

TNS

IT

Rn

Trung/Hạ

123NPE

1 2 3 N PE

Earthing systems


Kết luận:

Ba yếu tố cần xem xét khi lựa chọn hệ thống nối đất:

Bảo vệ an toàn cho người chốngchạm điện gián tiếp

Các biện pháp phòng chốngcác nhiễu loạn điện từ

Chi phí thực hiện mỗi loại hệthống

Cần xem xét riêng từ ng y ếu tố này tùy theo kiểu ứ ng d ụ ng

Earthing systems




So sánh nhanh các hệ thống nối đất

TN-C: rẻ nhất:Nhưng có nguy cơ hỏa hoạn. Cáp và các cấu trúc tạo trường điện từ.Dây PE không đẳng thế và dễ hư hại. Thiết kế và lắp đặt cần được

thực hiện “cẩn trọng”.

TN-S: hay được dùng (đơn giản và với chi phí hợp lý)Nhưng thiết kế và mở rộng phải được kiểm soát chặt chẽ. Có cácnguy cơ củaTN-C nhưng chỉ trong thời gian cắt sự cố.

IT: Độ tin cậy cao nhất với định vị sự cốNó như một hệ thống TN-S cộng thêm PIM, DLD và thiết bị chốngxung áp.

TT: đơn giản nhưng chi phí lắp đặt cao (RCD)Hệ thống tốt nhất cho hoạt động an toàn các hệ thống điện tử vàgiảm chi phí bảo trì. Mở rộng dễ dàng.

Earthing systems


Điện trở suất của dây dẫn

Điện trở suất tại 20°C in m .mm2/m

Điện trở suất dây dẫn ở các nhiệt độ khác nhau.

Đồng Nhôm

0 18,51 29,41

PVC PR EPR

Điện trở suất Nhiệt độ Điện trở suất Nhiệt độ

0 1.00. 0 20°C 1.00. 0 20°C

1 1.,20. 0 70°C 1.28. 0 90°C

Earthing systems



LV network design

and devices selection

EXERCISES BOOK

2008 March – LV network design and devices selection 2Exercises book

Exercise 1:

Power demand listing for an electrical installation




Layout diagram

Exercises

60 m

45 m

Shop Canalis busbar trunking power supply

armoire

batterie de capa

Pumpingstationpanel

Offices

heating

socket

UPSwater heater

6 kWexhaust fan

Lifting crane 110 kW

high torque + variable speed control

Manufacturing shop

Main LVswitchboard

MV / LV

substation

lighting

2008 March– LV network design and devices selection 4Exercises book

General electrical diagram

M

power factor correction

C10

Q10

20000V / 410V transformers

T1

Q1

T2

Q2

400V / 400V

3-ph transformer

Office power supply,

single-ph and 3-phase feeders

Q100

Q3

T3

MLVSB

exhaust fan

Q5

K5

M5: 75KW

Q6

K6

M6: 110KW

variable

speed

controller

lifting crane

Q7busbar trunking

shop feeders

pumping station

Q41

K41

M1: 11KW

Q42

K42

M2: 22KW

Q43

K43

M3: 7.5 KW

Q4

Q40

M M M M

TNC TNCTNC

TNS

TNS

TNSTNS

TNS

TNS




Office power supply diagram

water heater

6kW

12 x 1kW

convector circuit

2 x 16 lamps

lighting circuits

(2 x 36 W ) + 25%

4 x 16 lamps

lighting cicuits

(2 x 36 W ) + 25%

10 kVA UPS

downstream

cos ϕϕϕϕ = 0.8

Q102

...

Q113

3 x 10 socket-outlet circuits

10/16A

Q114

...

Q116

Q117

Q118

Q119

...

Q122

Q123Q101cos ϕϕϕϕ = 0.95

Feeder 3Q3

Q100

T3

C3

C100

Calculate thetransformer power


description comments PkW inst. Cosϕϕϕϕ tanϕϕϕϕ Ku Ks PkW QkVAR

socket-outlets

heating

design office

lighting

office

lighting

total

Feeder 3:

Single-phase power demand listing power supply voltage = 230 V

1

1

0.6

0.6

0

0

1.33

1.33

1

1

1

1

0.2

1

1

1

3x10 (10 x 16 A)

12 x 1kW

2 x16 lamps

( 2x36W)+25%

4 x16 lamps

( 2x36W)+25%

110.4

12

2.88

5.76

reminder: Q = P tanϕϕϕϕ




Feeder 3:

Three-phase power demand

power supply voltage = 400Vdescription comments PkW inst. cosϕϕϕϕ tanϕϕϕϕ Ku Ks PkW QkVAR

water heater 6 kW

UPS Iupstream=18A

total

1

0.95

0

0.33

1

1

1

1

reminders: Q = P tanϕthe single-ph. feeders are distributed

on the three phases in order to balancethe loads at the transformer output

calculation of total power demand:

2t

2tt QPS +=

P3 = kW

Q3 = kVAR

S3 = kVA

Stransfo = kVASt =


Feeder 4:

Pumping station

Motor PukW ηηηη cosϕϕϕϕ tanϕϕϕϕ Ku PakW QkVAR

M1 11 0.87 0.86 0.59 1

M2 22 0.89 0.86 0.59 1

M3

P4 =

Q4 =

S4 =

Ibt =

general cosϕϕϕϕ =

Calculation of total power consumption:

MVLSB

M111 kW

M222 kW

M337 kW

Q4

K42

Q42

K43

Q43

C4

INPUT

POWEROUTPUT

POWER

7.5 0.9 0.86 0.59 1




Feeder 5:

Exhaust fan

Motor characteristics:motor power = 75 Kw (output power)

direct starting Id = 6 In

cos ϕ = 0.87

η = 0.92

Ku = 1

Calculation of power consumption (input power):

P5 =

Q5 =

S5 =

K5

Q5

C5

TGBT

M5


Feeder 6:

Lifting crane motor

Characteristics:

motor power = 110 kW

cos ϕ = 0.87

η = 0.93

Ku = 1

high torque

electronic starting by variable speed controller

line inductance (reduction of harmonic currents)

Ib = 194 A

cos ϕ = 1

Calculation of power consumption:

S6 = P6 =

M5

K6

Q6

TGBT

Variable

speed controller

C6




Feeder 7:

Manufacturing shop Characteristics:

cable + busbar trunking

overall power demand: St =340kVAfactor of simultaneity: Ku = 0.8installation displacement factor: cos ϕ = 0.8 tan ϕ = 0.75

Calculaion of power consumption:

S7 =

P7 =

Q7 =

Choice of «Canalis»

Ib =

IN =

TGBT

busbar trunking

Manufacturing shop power supply

ambient temperature: 35°C

degree of protection required: 52

standard busbar trunking installation

Q7

C7

Ks


Description feeder PkW QkVAR

Offices

Pumping

station

Exhaust fan

Lifting

Shop

Pt MLVSB

Power demand on the main low voltage

switchboard Comments:

transformer T3 losses are nottaken into account (4% at IN,cos ϕ=1)

MLVSB coincidence factor,Ks = 1

Calculation of generalinstallation power demand

Stotal =

cos ϕϕϕϕ =

Choice of power transformer

Stransfo =

N.B. In our exercise, for redundancyreasons, we will take two transformersoperating in parallel.

3

4

5

6

7




Exercise 2:



Capacitor bank calculation

MLVSB power demand

power factor correction calculation

objective: final cos ϕ = 0.95

final tan ϕ = 0.33

QC = P (tan ϕ without correction

– final tan ϕ)

QC =

QC standardized =

IC =

IC to be used to determine cross-

section

See Guide L13 and L25

Pabs = kW

SMLVSB = kVA

cos ϕ =

tan ϕ =




Final choice of MV / LV transformer

Reactive power demand

Q MLVSB - Q capas = Q final

Max. power consumpton by installation

P = kW

Q final = kVAR

S = kVA

Conclusion:

the power of each transformer will be:


Choice of capacitor bank

Fixed bank or stepped bank?

fixed type bank if Q ≤ 15% of Sn

automatically controlled stepped bank if Q> 15% of Sn

Influence of «harmonic current generators»harmonic generator power = 135 kVA

Choose the capacitor bank in the catalogue

=Q

S

=

GH

Stransfo

See L23




Exercise 3:

Circuit protection



M


C10

Q10


T1

Q1

T2

Q2

400V / 400V

3-phase transformer


single-ph. and 3-ph. feeders

Q100

Q3

T3

TGBT

exhaust fan

Q5

K5

M5: 75KW

Q6

K6

M6: 110KW

variable

speed

controller

lifting crane

Q7 busbar trunking

shop feeders

pumping station

Q41

K41

M1: 11KW

Q42

K42

M2: 22KW

Q43

K43

M3: 7.5 kW

Q4

Q40

M M M M




Feeder Ib(A) In (A) Circuit breaker Trip unit Settings Ir or In(A)

Q1 & Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q10

Q41

Q42

Q43

Q100

Choice of circuit breakers


Exercise 4:

Conductor cross-sectional area





M

power factorcorrection

C10

Q10


T1

Q1

T2

Q2

400V / 400V

3-phase transformer


single-ph. and 3-ph. feeders

Q100

Q3

T3

MLVSB

exhaust fan

Q5

K5

M5: 75KW

Q6

K6

M6: 110KW

variable

speed

controller

lifting crane

Q7busbar trunking

shop feeders

pumping station

Q41

K41

M1: 11KW

Q42

K42

M2: 22KW

Q43

K43

M3: 7.5 kW

Q4

Q40

M M M M


Determination of min. cable cross-sectional area

C43

C42

3 identical circuits:

multiconductor cables, Cu,

PVC, on performated cable tray,

T=35C

C41

on perforated cable tray, T=35°CC10

Alone, laid directly in the ground,

0.25 m space from another cable,

normal ground. T=40°C

multiconductors Cu, XLPE

C7

unperforated cable tray, T=40CC6

Alone, buried in conduit, Alu,

single-conductor, XLPE, dampground, ground resistivity = 2.5

K.m/w, T=25°C

C5

Alone, on surface-mounted

T=35°CC4

Alone on perforated cable trays,C3

Three joined cables per phase,

on perforated cable trays, Cu,

C

C1

&C2

Sph/mm2Iz=In/KtIn or Ir KtK4K3K2K4K1Letter Installation methodCable

XLPE, single-conductor, T=35

multiconductor, Cu, , T=35°CXLPE

conduit Cu, , multiconductor,XLPE

Single conductor, Cu, , onXLPE

Multiconductor, Cu, , aloneXLPE




Exercise 5:

Short-circuit currents


Short-circuit current - diagram 1

Q100

Q3

T3


T1

Q1

T2

Q2


C10

Q10

water heater 12 convector circuits 2 design office lighting

circuits

4 office lighting circuits 10 kVA UPS

Q102

...

Q113

3 socket-outlet circuits

Q114

...

Q116

Q117

Q118

Q119

...

Q122

Q123Q101

MLVSB

IK3 =

IK3 =

C3: 10m

Cu

C1: 5m

Cu

C1: 5m

Cu

C100: 20m

Cu

IK3 =




Verification of «Icu» in diagram 2

Q4

pumping station

Q41

K41

M1: 11KW

Q42

K42

M2: 22KW

Q43

K43

M3: 37KW

TGBT

exhaust fan

Q5

K5

M5: 75KW

Q6

K6

M6: 110KW

variateur de

vitesse

lifting crane

Q7

shop feeders

Q40

IK3

=

IK3 =IK3 =

IK3 =

CuC5: 75 m

Cu

C6: 72 m

Cu

C7: 25 m

Alu

IK3 =


Exercise 6:

Circuit breaker coordination




Discrimination in the MLVSB

T2

Q2

MLVSBIK3 =

T1

Q1

exhaust fan

Q5

lifting crane

Q6

shop

Q7Q10

capacitors

Q3

T3 transfo

Q4

pumps


Office feeder discrimination

Q101

IK3 =


circuits

4 office l ighting circuits 10 kVA UPS

Q102

...

Q113


Q114

...

Q116

Q117

Q118

Q119

...

Q122

Q123

NS100 N

TM100D

Q100

T3

C3




Motor feeder discrimination

NS160 HSTR22SEQ4

pumping station

Q41

K41

M1: 11KW

Q42

K42

M2: 22KW

Q43

K43

M3: 37KW

TGBT

Q40 IK3


Exercise 7:

Protection of people against indirect contact




Positioning of RCDs in diagram 1

calculation of parameters for choice of RCDs

calculation of max IDn

determination of

max. time delay:Q100

Q3

T3R = 3 ΩΩΩΩ


circuits

4 of fice lighting c ircuits 10 kVA UPS

Q102

...Q113


Q114

...Q116

Q117

Q118

Q119

...Q122 Q123Q101

R = 8 ΩΩΩΩ

DT40 vigi

C20, 30mA

DT40 vigi

C10, 300mA

DT40 vigi

C10, 300mA

?

?


Vertical differential discrimination

Guarantee the protection of

people while giving priority to

continuity of operation

1 - Install the different RCDs

2 - Calculate the max. permissible

max. IDN thresholds

3 - Define time delays

RA1 = 25ΩΩΩΩ

Q0

RA2 = 10ΩΩΩΩ

Q22Q11

400 V /230 V

RB = 1ΩΩΩΩ PE MLVSB

TD1 TD2

Q1 Q

2

PE PE




TT system and installations

1 – Install the different RCDs

2 – Determine permissible IDN

threshold settings

400 V / 230 V

Continuous

residual capacitive

leakage 300 mA

RB = 3ΩΩΩΩ

Q1

R A1 varies

between

10 and 25 Ω

Q2 Q3

R A2 = 25Ω

Temporary

installation

(work site)


TN system: exhaust fan feeder

Verification of max. length:according to the approximate method in

the UTE C 15105 guide

with Uo = single-phase voltage in V

SPh: phase cross-section in mm2

Im = 13 Ir + 20%r = 0.023 mW mm2/m

m = SPh /SPE

( )

≥+×+×ρ

××=

m1

SU0,8Lmax

Solutions:

M5

C5: - phase cross-section = 35 mm2

- length = 75 m

NS 160 HSTR 22ME 150AIr = 135A

≈=

≈=




Verification of tripping conditions

according to manufacturer table,if the PE is included in the busbar

trunking,

Lmax = 110 x 0.6 = 66m (neutral

distributed in the installation).

Solution

M1

11 kWM2

22 kW

M3

37 kW

Q4

K42

Q42

K43

Q43

C5: - phase cross-section =95 mm2

- length = 320 m

- Zf = 11000 ΩΩΩΩ

NS 250 NTM 250D

Ir = 250A

10mL ≈

RA = 5 ΩΩΩΩ

IT system: pumping station


TT system: choice of an RCD

1. Calculate the phase-frame fault

current on the motor

2. What is the maximum

permissible RCD threshold?

3. What delay setting should be

chosen for this RCD?

RB = 2 ΩΩΩΩ RA = 8 ΩΩΩΩ

400 V / 230 V




TN system: verification of protection device

tripping conditions

400 V

PENNG 125 N (C)

50 A

Sph: 10 mm2

Spe: 10 mm2

L: 45 m

400 V

PENNS 250

STR 22 SE

Im: 2500 A

Sph: 95 mm2

Spe: 50 mm2 L: 50 m

237 V

NS 160

TMD 160

Sph: 25 mm2

Spe: 25 mm2

L: 76 m

?m ? m

? m

Im: 400 A

Im: 1250


IT system: verification of protection device

tripping conditions

400 V

NG 125N (C)

50 A

Sph: 10 mm2

Spe: 10 mm2L: 45 m

400 V

NS 250

STR 22 SE

Im: 2500 A

Sph: 95 mm2

Spe = Sn: 50 mm2L: 50 m

230 V

NS 160

TMD 160

Sph: 25 mm2

Spe: 25 mm2L: 76 m

? m ?m

? m




IT system: extended networks

1. Calculate the leakage current on the remote feeder.

2. Determine the maximum and minimum threshold values of the RCD

located at Q2,

Id =

ΙΙΙΙ∆Ν∆Ν∆Ν∆Ν <

RA2=10 ΩΩΩΩRPAB = 1 ΩΩΩΩ

Q2

Extended cable length (Z = 3500 ΩΩΩΩ)

PEPE




2

What is Ecodial ?Ecodial is Schneider Electric software for electrical installation

calculation and sizing.

Ecodial Advance calculation is used to perform the following:Electrical installation sizing in accordance with installation and calculation

standards: IEC 60364 and TR50480

Circuit breakers choice and setting taking into account cascading anddiscrimination

Operating conditions of the installation management to optimize the sourceand cable sizing

Ecodial is available in more than 10 different languages and has aregistration base of 33,000 users across 30 countries.

Ecodial is mainly targeted to Design offices and engineering

consultants. Ecodial can also be prescribed to end users and panelbuilders by opportunity.

3

History of Ecodial

Ecodial 4.2 : 2011

Ecodial 4.25 : 2012

Ecodial 3.4

Ecodial 3: 1998

Ecodial 1: 1985

codial 3.4

Ecodial 3: 1998

Ecodial 4.2 : 2011

odial 4.25 : 2012

Ecodial 1: 1985

Ecodial 4.3x: 2013…..

Ecodial 3.3



7

1 2 3

4

51(*) - 2 - 3 : Navigation tab in the project steps.(*) : Optional tab dedicated to default value definition4 - Single line diagram area.5 - Circuit toolbox dedicated to single line diagramDefinition.

Ecodial 4.25 : Around the software

8

6361 62

61 : Sheet for the definition of circuit and component properties.

62 : Detailed calculation note of the circuit available with validcalculation.

63 : Graphic for protection diagram (time/current curves)dedicated to verification of people and circuit protectionverification and discrimination.




9

71 72

71 : Spreadsheet allowing component properties setting. Thecomponent are sorted by type (circuit breaker, cable,transformer, etc.).

72 : Spreadsheet allowing results consultation and solutionharmonisation for each component. The component are sortedby type (circuit breaker, cable, transformer, etc.).


10

9

8

8 : Status bar giving the status of calculation and allowing thedisplay of the alarm window.

9 : Button to launch the solution calculation for all the project.

10 : Control used to change and manage operating mode.

10




11

61

61 : Sheet for the definition ofcircuit and component properties.


12

62

62 : Detailed calculation note of the

circuit available with valid calculation.




13

63

63: Graphic for protection diagram(time/current curves) dedicated to verificationof people and circuit protection verificationand discrimination.


14

71

71 : Spreadsheet allowing component properties setting. Thecomponent are sorted by type (circuit breaker, cable,

transformer, etc.).




15

72

72 : Spreadsheet allowing results consultation and solutionharmonisation for each component. The component are sortedby type (circuit breaker, cable, transformer, etc.).


16

11

11 : Alarm window to display information, warning or potentialerror generated during the solution calculation.


low voltage network design

Documents