Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9890-3:2013 (IEC/TR 60871-3:1996) về Tụ điện công suất nối song song dùng cho hệ thống điện xoay chiều có điện áp danh định lớn hơn 1000V - Phần 3: Bảo vệ tụ điện nối song song và dãy tụ điện nối song song
Shunt capacitors for a.c. power systems having a rated voltage above 1 000 V - Part 3: Protection of shunt capacitors and shunt capacitor banks
Lời nói đầu
TCVN 9890-3:2013 hoàn toàn tương đương với IEC 60871-3:1996;
TCVN 9890-3:2013 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện và khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ tiêu chuẩn TCVN 9890 (IEC 60871) Tụ điện bù ngang dùng cho hệ thống điện xoay chiều có điện áp danh định lớn hơn 1 000 V gồm các phần sau:
TCVN 9890-1:2013 (IEC 60871-1:2005), Phần 1: Yêu cầu chung
TCVN 9890-2:2013 (IEC/TS 60871-2:1999), Phần 2: Thử nghiệm độ bền điện
TCVN 9890-3:2013 (IEC/TR 60871-3:1996), Phần 3: Bảo vệ tụ điện nối song song và dãy tụ điện nối song song
TCVN 9890-4:2013 (IEC 60871-4:1996), Phần 4: Cầu chảy bên trong
TỤ ĐIỆN CÔNG SUẤT NỐI SONG SONG DÙNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ ĐIỆN ÁP DANH ĐỊNH LỚN HƠN 1 000 V - PHẦN 3: BẢO VỆ TỤ ĐIỆN NỐI SONG SONG VÀ DÃY TỤ ĐIỆN NỐI SONG SONG
Shunt capacitors for a.c. power systems having a rated voltage above 1 000 V - Part 3: Protection of shunt capacitors and shunt capacitor banks
Tiêu chuẩn này đưa ra hướng dẫn để bảo vệ các dãy tụ điện có các thiết bị rơ le không cân bằng và các thiết bị khác. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các tụ điện theo IEC 60871-1 và sửa đổi 1.
Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu có ghi năm công bố, chỉ áp dụng các bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).
IEC 60099-4:1991, Surge arresters - Part 4: Metal-oxide surge arresters without gaps for a.c. systems (Bộ triệt đột biến - Phần 4: Bộ triệt đột biến bằng oxit kim loại không có khe hở dùng cho hệ thống điện xoay chiều)
IEC 60185:1987, Current transformers (Máy biến dòng)
Sửa đổi 1: 1990
IEC 60186:1987, Voltage transformers (Máy biến áp)
Sửa đổi 1: 1988
IEC 60549:1976, High-voltage fuses for the external protection of shunt power capacitors (Cầu chảy cao áp dùng để bảo vệ bên ngoài của các tụ điện công suất nối song song)
IEC 60593:1977, Internal fuses and internal overpressure disconnectors for shunt capacitors (Cầu chảy bên trong và bộ ngắt quá áp suất bên trong dùng cho tụ điện nối song song)
Sửa đổi 2:1986
IEC 60871-1:1987 , Shunt capacitors for a.c. power systems having a rated voltage above 1 000 V - Part 1: General - Performance, testing and rating - Safety requirements - Guide for installation and operation (Tụ điện công suất nối song song dùng cho hệ thống điện xoay chiều có điện áp danh định lớn hơn 1 000 V - Phần 1: Quy định chung - Tính năng, thử nghiệm và thông số đặc trưng - Yêu cầu về an toàn - Hướng dẫn lắp đặt và vận hành)
Sửa đổi 1: 1991
Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các định nghĩa nêu trong các tài liệu được viện dẫn.
4.1. Quy định chung
Cầu chảy bên trong dùng cho tụ điện nối song song là các cầu chảy giới hạn dòng có chọn lọc được bố trí bên trong tụ điện. Như định nghĩa trong IEC 60593, các cầu chảy này được thiết kế để cách ly các phần tử tụ điện hoặc khối tụ điện bị sự cố, cho phép phần còn lại của khối tụ điện và dãy tụ điện mà tụ điện được nối vào vẫn hoạt động.
Hoạt động của cầu chảy bên trong được bắt đầu bằng phóng điện đánh thủng của phần tử tụ điện. Phần tử bị ảnh hưởng ngay lập tức được ngắt ra bằng tác động của cầu chảy của phần tử đó mà không làm gián đoạn hoạt động của tụ điện.
Số lượng tụ điện nối song song bên ngoài và dòng điện ngắn mạch sẵn có của hệ thống nguồn không được ảnh hưởng đến cầu chảy bên trong giới hạn dòng điện.
Cần lưu ý là cầu chảy bên trong không cung cấp bảo vệ chống ngắn mạch giữa các đấu nối bên trong hoặc nối tắt giữa các phần hoạt động và vỏ bọc, cả hai việc này có thể dẫn đến nứt vỡ vỏ bọc.
4.2. Đặc tính của cầu chảy
4.2.1. Dòng điện danh định
Không có định nghĩa và phương pháp thử cho các cầu chảy của phần tử.
Nhìn chung, các cầu chảy của phần tử được thiết kế cho các dòng điện cao hơn rất nhiều so với dòng điện lớn nhất cho phép của phần tử. Chúng được sử dụng chỉ để ngắt các phần tử bị sự cố. Các phần tử bị sự cố và cầu chảy của chúng không được thiết kế để thay thế.
4.2.2. Khả năng phóng điện danh định
IEC 60593 and IEC 60871-1 quy định là tụ điện phải chịu năm lần phóng điện không suy giảm từ mức điện tích một chiều 2,5 UN. Đối với các ứng dụng đặc biệt, khi dòng điện khởi động và/hoặc điện áp đỉnh bị giới hạn, có thể áp dụng các yêu cầu phóng điện thấp hơn.
4.2.3. Khả năng ngắt
Yêu cầu và quy trình thử nghiệm được cho trong IEC 60593. Các thử nghiệm này kiểm tra xem cầu chảy có giới hạn dòng hay không.
4.2.4. Khả năng chịu điện áp sau khi tác động
Yêu cầu và quy trình thử nghiệm được cho trong IEC 60593
4.3. Ảnh hưởng của cấu hình phần tử tụ điện đến tuổi thọ của tụ điện
4.3.1. Tụ điện có tất cả các phần tử nối song song
Sau khi phóng điện đánh thủng phần tử, cầu chảy tương ứng sẽ chảy trong ít hơn một mili giây do dòng điện phóng điện từ các phần tử và các tụ điện nối song song và dòng điện tần số nguồn từ nguồn cung cấp. Tuy nhiên, tụ điện có thể tiếp tục hoạt động với công suất ra giảm tương ứng.
Nếu tụ điện hoạt động ở điện áp thanh cái cố định thì sẽ không xảy ra thay đổi điện áp làm việc trên các phần tử chưa bị sự cố.
4.3.2. Tụ điện có phần tử nối tiếp và song song
Sau khi đánh thủng phần tử, tất cả các phần tử nối song song phóng năng lượng tích lũy hoặc một phần năng lượng tích lũy vào phần tử bị sự cố. Dòng điện tần số nguồn được giới hạn bởi các phần tử chưa bị sự cố được nối nối tiếp.
Sau khi ngắt phần tử bị sự cố, tụ điện tiếp tục làm việc với công suất ra giảm thấp tương ứng. Các phần tử chưa bị sự cố trong nhóm được cho chịu ứng suất với điện áp xấp xỉ m • n/[m (n - 1) + 1] lần điện áp ban đầu, trong đó n là số lượng các phần tử được nối song song trong mỗi nhóm và m là số lượng các phân đoạn được nối nối tiếp trên mỗi khối tụ điện. Trong một số trường hợp nhất định, điện áp có thể cao hơn, ví dụ do dịch chuyển trung tính với cấu hình sao không nối đất.
5.1. Quy định chung
Cầu chảy bên ngoài dùng cho các tụ điện nối song song được định nghĩa trong IEC 60549 khi được thiết kế để giải trừ sự cố bên trong khối tụ điện và để cho phép tiếp tục hoạt động của các phần còn lại của dãy tụ mà khối tụ đó nối vào. Các cầu chảy này cũng sẽ giải trừ phóng điện bề mặt cách điện xuyên của tụ điện bên ngoài.
Tác động của cầu chảy bên ngoài nhìn chung được xác định bằng dòng điện sự cố tần số nguồn và bằng năng lượng phóng từ các tụ điện nối song song với tụ điện sự cố.
Phóng điện đánh thủng ban đầu thường là của phần tử riêng rẽ bên trong tụ điện. Điều này luôn trở thành ngắn mạch mà sẽ loại bỏ tất cả các phần tử song song với nó và loại bỏ một phân đoạn nối tiếp ra khỏi tụ điện. Nếu nguyên nhân của hỏng hóc ban đầu vẫn tiếp tục thì sẽ xảy ra hỏng các phân đoạn nối tiếp tiếp theo (mà nhận thấy điện áp tăng lên với mỗi phân đoạn nối tiếp được loại bỏ). Điều này làm tăng dòng điện chạy qua tụ điện đến giá trị làm tác động cầu chảy và sẽ loại bỏ tụ bị sự cố ra khỏi mạch điện.
Cần lưu ý là, cụ thể trong trường hợp tụ điện có điện môi bằng giấy hoặc giấy/phim, vỏ tụ điện có thể bị nứt/vỡ khi bị hỏng. Điều này xảy ra khi hỏng phần tử ban đầu có điện trở cao giữa các điện cực bị ngắn mạch do có giấy và hồ quang duy trì sẽ sinh ra khí làm phồng vỏ tụ tại điểm mà nó có thể bị nứt/vỡ trước khi cầu chảy bảo vệ có thể ngắt tụ điện khỏi mạch.
Tụ điện có điện môi đều là phim có nguy cơ nứt/vỡ vỏ tụ thấp hơn vì phim này sẽ chảy và nhìn chung cho phép nối tắt điện trở thấp giữa các điện cực. Tuy nhiên, nứt/vỡ vỏ tụ có thể vẫn xảy ra do hồ quang khi mối nối bên trong bị đứt và khi có sẵn năng lượng tích lũy quá lớn trong các tụ điện song song và/hoặc dòng điện sự cố cao ở tần số nguồn.
5.2. Đặc tính cầu chảy
5.2.1. Dòng điện danh định
Dòng điện danh định của cầu chảy được chọn cần nhất quán với tiêu chí sử dụng để chọn thiết bị đóng cắt hoặc áp tô mát đối với cùng một dãy tụ điện. Từ các tiêu chuẩn quốc gia khác nhau, thông số đặc trưng nhỏ nhất chấp nhận được là 1,35 lần dòng điện danh định của tụ điện.
Trên cơ sở trạng thái ổn định, khả năng của tụ điện không cần phải vượt quá khả năng của thiết bị đóng cắt hoặc máy cắt. Tuy nhiên, các điều kiện quá độ ví dụ như dòng điện do đóng cắt hệ thống hoặc dãy tụ cần được xét tới. Thông thường sử dụng tụ điện có thông số đặc trưng dòng điện là 1,65 lần dòng điện danh định của tụ điện.
IEC 60549 quy định rằng dòng điện danh định của cầu chảy cần tối thiểu bằng 1,43 lần thông số đặc trưng của tụ điện. Giá trị này nằm giữa hai giá trị đề xuất là 1,35 và 1,65. Đối với một số dãy tụ điện, thông số đặc trưng của cầu chảy có thể cao hơn 1,65 lần dòng điện danh định của tụ điện để tránh tác động giả của cầu chảy do quá độ đóng cắt và vì các nguyên nhân cơ khí. Ví dụ, tụ điện điện áp cao có thể chỉ yêu cầu cầu chảy 2 A nhưng độ bền cơ đòi hỏi phải sử dụng cầu chảy 5 A.
CHÚ THÍCH: Thông số đặc trưng của cầu chảy không nhất thiết là thông số ghi trên tấm nhãn của nó. Ví dụ, một dây chảy của cầu chảy bật có thông số đặc trưng nhỏ hơn rất nhiều so với thông số đặc trưng của đế cầu chảy nhưng có thể mang liên tục 150 % thông số đặc trưng ghi trên tấm nhãn. Điều đặc biệt quan trọng là đã biết thông số đặc trưng thực về dòng điện của dây chảy. Thông thường, đế cầu chảy có sẵn hai thông số đặc trưng dòng điện, một cho dòng điện đến 50 A và một cho dòng điện đến 100 A, trong khi đó dây chảy sử dụng trong các đế cầu chảy này có dòng diện danh định từ 5 A đến 100 A. Các đế này cũng có thông số điện áp thay đổi, ví dụ đến 9 kV, 9 kV đến 16 kV và 16 kV đến 25 kV.
5.2.2. Điện áp danh định
Điện áp danh định của cầu chảy không được nhỏ hơn 1,1 lần điện áp danh định của tụ điện mà nó được lắp cùng để đáp ứng các yêu cầu của IEC 60549.
5.2.3. Đặc tính thời gian - dòng điện
Đặc tính thời gian-dòng điện là sẵn có từ hầu hết các nhà chế tạo cầu chảy để hỗ trợ sự kết hợp.
Thông tin này đôi khi được cho ở dạng bảng.
5.2.4. Khả năng phóng điện
Cầu chảy bên ngoài cần có khả năng chịu được quá độ và dòng điện khởi động do các ngắn mạch bên ngoài. IEC 60549 quy định các thử nghiệm để kiểm tra l2t mà cầu chảy có thể chịu được trong 5 lần và 100 lần phóng điện. Thử nghiệm phóng điện ngắn mạch của cầu chảy kết hợp với tụ điện chưa được xác định trong tiêu chuẩn này nhưng đang được xem xét.
5.3. Các kiểu cầu chảy
Các kiểu cầu chảy khác nhau được chỉ ra trong Hình 1 dưới đây.
Hình 1 - Các kiểu cầu chảy
5.3.1. Cầu chảy bật
a) Cầu chảy bật thường được sử dụng trong các ứng dụng ngoài trời do tiếng ồn và khí thoát ra trong khi cầu chảy hoạt động.
b) Cầu chảy bật bị hạn chế về khả năng mang dòng điện sự cố tần số nguồn. Do đó cần tham vấn nhà chế tạo nếu dòng điện sự cố tại cầu chảy lớn hơn 1 800 A hoặc sử dụng cầu chảy giới hạn dòng.
Dãy tụ điện nối sao để hở và dãy tụ điện có nhiều phân đoạn nối tiếp sẽ giảm thiểu tầm quan trọng của khả năng ngắt tần số nguồn của cầu chảy.
c) Các cầu chảy bật bị hạn chế về khả năng giải trừ chống năng lượng phóng của tụ điện nối song song với tụ điện ngắn mạch. Các cầu chảy tiêu chuẩn nhìn chung có thông số đặc trưng ở 15 kJ hoặc nhỏ hơn; tham vấn nhà chế tạo cầu chảy.
Cả hai ống cầu chảy và vỏ tụ điện đều có thể nứt/vỡ do năng lượng có sẵn trong trường hợp hỏng tụ điện. Xác suất nứt/vỡ vỏ bọc khi hỏng tụ điện nhìn chung được coi là chấp nhận được với các tụ điện phim khi năng lượng song song bị hạn chế ở 15 kJ. Giới hạn này được tính toán trên cơ sở điện áp tụ điện ở 1,1 lần giá trị đỉnh của điện áp danh định (khi dự đoán quá điện áp tần số nguồn cao hơn, năng lượng song song cần được giảm tương ứng). Ở điện áp danh định, giới hạn này tương đương với 4 650 kvar của tụ điện nối song song ở 60 Hz và 3 900 kvar ở 50 Hz. Đối với các tụ điện giấy hoặc giấy/phim thì năng lượng thường được giới hạn ở 10 kJ.
Từ: năng lượng tính bằng W.s. (jun) = C. (Urms)2
Trừ đi: điện dung C (pF) =
Khi đó có: năng lượng = 159 • kvar/tần số.
d) Dây chảy của cầu chảy bật sẵn có trong ANSI Kiểu T và Kiểu K (xem Phụ lục A).
Sự khác nhau về tính năng được thể hiện ở thời gian gây chảy của dây chảy, như thể hiện trong Bảng 1 và Bảng 2.
5.3.2. Cầu chảy giới hạn dòng
a) Cầu chảy giới hạn dòng có thể được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà và ngoài trời.
b) Cầu chảy giới hạn dòng sẽ giới hạn dòng điện ngắn mạch tần số nguồn ở giá trị thấp hơn giá trị kỳ vọng và sẽ giảm dòng điện về zero trước khi dòng điện tần số làm việc bình thường bằng zero.
c) Nhìn chung, cầu chảy giới hạn dòng không đưa ra giới hạn trên đối với năng lượng tích lũy song song có sẵn cho tụ điện ngắn mạch. Tuy nhiên, một số cầu chảy giới hạn dòng có giới hạn lớn nhất đối với năng lượng song song. Nhà chế tạo cầu chảy cần được tham vấn liên quan đến thông số ngắt năng lượng phóng.
d) Cần lưu ý là một số cầu chảy sẽ không giải trừ dòng điện tần số nguồn. Nhà chế tạo cầu chảy cần được tham vấn liên quan đến thông số ngắt dòng đối với dòng điện tần số nguồn.
5.3.3. Kết hợp cầu chảy giới hạn dòng/cầu chảy bật
Như tên gọi, các cầu chảy này kết hợp cầu chảy giới hạn dòng đóng kín hoàn toàn với cầu chảy bật.
a) Giống với cầu chảy bật, cầu chảy kết hợp thường được sử dụng trong các ứng dụng ngoài trời do tiếng ồn và khí thải ra trong quá trình cầu chảy hoạt động.
b) Giống với cầu chảy giới hạn dòng, cầu chảy kết hợp sẽ giới hạn dòng điện ngắn mạch tần số nguồn ở giá trị nhỏ hơn giá trị kỳ vọng và sẽ làm giảm dòng điện về zero trước khi dòng điện tần số làm việc bình thường bằng zero.
c) Giống với các cầu chảy giới hạn dòng, cầu chảy kết hợp nhìn chung không có giới hạn trên về năng lượng tích trữ song song sẵn có cho tụ điện ngắn mạch. Tuy nhiên, một số cầu chảy kết hợp có giới hạn năng lượng song song lớn nhất. Nhà chế tạo cầu chảy cần được tham vấn liên quan đến thông số ngắt năng lượng phóng.
d) Cần lưu ý là một số cầu chảy sẽ không giải trừ dòng điện tần số nguồn. Nhà chế tạo cầu chảy cần được tham vấn liên quan đến thông số ngắt dòng đối với dòng điện tần số nguồn.
5.4. Ảnh hưởng của cấu hình dãy tụ điện đến việc chọn cầu chảy
5.4.1. Dãy tụ nối sao và tam giác được nối đất có một phân đoạn nối tiếp
Cầu chảy giới hạn dòng hoặc cầu chảy kết hợp thường được yêu cầu vì tụ điện nối tắt phải chịu các dòng điện sự cố cao mà có thể làm cho đế cầu chảy hoặc vỏ tụ bị nứt/vỡ.
5.4.2. Dãy tụ điện nối sao không nối đất có một phân đoạn nối tiếp
Năng lượng sẵn có từ các tụ điện nối song song sẽ có thể là yếu tố quyết định để chọn tụ điện phụt hoặc một trong các tùy chọn giới hạn dòng.
5.4.3. Dãy tụ điện có nhiều phân đoạn nối tiếp nhau
Dòng điện ngắn mạch sẵn có không phải là yếu tố quyết định trong các dãy tụ điện này vì nhiều phân đoạn nối tiếp sẽ giới hạn dòng điện sự cố thông qua tụ điện được nối tắt. Trong các dãy tụ lớn có nhiều tụ điện nối song song trong từng phân đoạn nối tiếp, các tụ điện phụt thường được sử dụng nếu thay đổi cấu hình dãy tụ, ví dụ thành sao kép, để hạn chế năng lượng song song.
5.5. Phối hợp với các đường cong nứt/vỡ vỏ bọc
Ngoài các lưu ý trong việc chọn cầu chảy đã được xử lý, cầu chảy cần phối hợp với các đường cong nứt/vỡ đối với các khối tụ điện trong dãy.
Các đường cong này có sẵn ở một số tiêu chuẩn quốc gia và từ các nhà chế tạo tụ điện. Hình 2 minh họa các ví dụ về các đường cong này. Phương pháp thử nghiệm đối với nứt/vỡ vỏ bọc chưa được quy định trong tiêu chuẩn này nhưng đang được xem xét.
Để giảm thiểu nứt/vỡ vỏ bọc, các cầu chảy đã được lựa chọn cần cung cấp phối hợp trong vùng “xác suất thấp”. Xem 5.3.1, 5.3.2 và 5.3.3 đối với các nhận xét về năng lượng của các tụ điện nối song song.
6.1. Hoạt động
Mỗi lần phần tử tụ điện bên trong bị sự cố đều ghi lại được sự thay đổi nhẹ về phân bố điện áp và dòng điện trong dãy tụ điện. Độ lớn của các thay đổi này phụ thuộc vào số lượng các phần tử bị sự cố và vị trí của chúng trong dãy tụ điện. Nếu tụ điện có cầu chảy bên ngoài được ngắt ra bằng cầu chảy của nó thì sự thay đổi về điện áp và dòng điện sẽ lớn hơn so với nếu các phần tử đơn lẻ bị ngắt bởi các cầu chảy bên trong.
Bằng cách sử dụng các mối nối dãy tụ điện khác nhau và kế hoạch ngắt khác nhau, có thể đo được sự mất cân bằng điện áp hoặc dòng điện và được sử dụng để bảo vệ. Mục đích chính của bảo vệ mất cân bằng là nhằm đưa ra cảnh báo hoặc ngắt toàn bộ dãy tụ điện khi quá điện áp trên các tụ điện không bị sự cố, nằm sát với tụ điện bị sự cố, là quá lớn. Thông thường không cho phép quá điện áp quá 10 % (giới hạn quá điện áp theo IEC 60871-1).
Chức năng khác của bảo vệ mất cân bằng là nhằm không cho phép dãy tụ điện hoạt động khi sự cố không được cách ly bởi cầu chảy hoặc để bảo vệ các dãy tụ điện không có cầu chảy bên trong hoặc bên ngoài. Bảo vệ mất cân bằng không nhằm thay cho bảo vệ ngắn mạch.
6.2. Kiểu bảo vệ mất cân bằng
6.2.1. Dòng điện trung tính (Hình 3)
Tụ điện được nối sao (nối đất) với máy biến dòng giữa trung tính và đất. Mất cân bằng trong dãy tụ điện sẽ gây ra dòng điện chạy từ trung tính xuống đất.
Kiểu bảo vệ này nhạy với mất cân bằng pha trong lưới điện và phụ thuộc vào hệ thống được nối đất hiệu quả. Các giá trị đặt cần cho phép các thay đổi thông thường và do đó độ nhạy của bảo vệ có thể bị ảnh hưởng. Dòng điện hài (cụ thể là hài bậc 3) sẽ chạy qua máy biến dòng; đôi khi có thể cần bộ lọc để tránh các nhiễu.
6.2.2. Điện áp trung tính (Hình 4)
Tụ điện được nối sao (không nối đất) với máy biến áp giữa trung tính và đất. Chênh lệch điện áp giữa trung tính và đất sẽ được đo khi có mất cân bằng.
Độ nhạy là tương đối kém do ảnh hưởng của các mất cân bằng pha và kiểu bảo vệ này phụ thuộc vào hệ thống đang được nối đất hiệu quả. Các giá trị đặt cần cho phép các thay đổi thông thường và do đó độ nhạy của bảo vệ có thể bị ảnh hưởng. Phương pháp này là thích hợp nhất khi kết hợp với các cầu chảy bên ngoài.
Máy biến áp được sử dụng trong ứng dụng này cần có thông số đặc trưng phù hợp với điện áp hệ thống đầy đủ. Điện áp trung tính sẽ tăng đáng kể trong quá trình đóng cắt và máy biến áp có thể bị bão hòa nếu không có thông số đúng. Có thể sử dụng bộ phân áp kiểu điện trở và rơ le tĩnh thay cho máy biến áp để khắc phục các vấn đề về bão hòa, quá điện áp quá độ khi có đóng cắt và chi phí cao của máy biến áp có thông số đặc trưng ứng với điện áp hệ thống đầy đủ.
6.2.3. Mất cân bằng dòng điện giữa các trung tính (Hình 5)
Tụ điện được bố trí thành hai sao song song (không nối đất) với máy biến dòng giữa các trung tính. Các sao không cần bằng nhau về kích cỡ. Mất cân bằng trong dãy tụ sẽ gây ra dòng điện chạy trong trung tính.
Bảo vệ không bị ảnh hưởng bởi mất cân bằng trong mạng điện và đặc biệt không nhạy với hài. Kiểu bảo vệ này có thể được sử dụng cho cả cầu chảy bên trong và cầu chảy bên ngoài. Vì đặc tính nhạy tốt nên phương pháp này đặc biệt có ích cho các cầu chảy bên trong. Máy biến dòng cần có thông số đặc trưng ứng với điện áp hệ thống đầy đủ.
6.2.4. Mất cân bằng điện áp pha (Hình 6)
Tụ điện được nối sao (không nối đất) và sử dụng ba máy biến áp pha-trung tính với các cuộn thứ cấp được nối tam giác hở. Mất cân bằng trong dãy tụ điện sẽ gây ra điện áp dịch pha trung tính và do đó tạo ra tín hiệu ra từ tam giác hở. Các máy biến áp này cần có cách điện có thông số đặc trưng ứng với điện áp sơ cấp-đất và điện áp sơ cấp-thứ cấp.
Do tổng của ba pha nên biên độ đầu ra sẽ lớn hơn giá trị đo được giữa trung tính và đất (Hình 4). Đặc tính nhạy do đó được cải thiện. Ảnh hưởng của mất cân bằng pha vẫn cần được quan tâm.
6.2.5. Chênh lệch điện áp (Hình 7)
Tụ điện được nối sao có nối đất hoặc không nối đất. Dịch pha điện áp của từng điểm giữa của mỗi pha (hoặc sát điểm giữa) được đo so với điện áp pha-trung tính bằng các máy biến áp. Các tín hiệu sẽ thu được riêng rẽ từ mỗi pha khi xảy ra hỏng tụ điện.
Phương pháp này thích hợp đối với các dãy tụ điện lớn vì dãy tụ tổng sẽ được chia thành ba vùng bảo vệ riêng rẽ. Điều này có thể là quan trọng đối với độ nhạy toàn bộ. Phương pháp này không bị ảnh hưởng bởi mất cân bằng điện áp pha.
Đối với các dãy tụ điện rất lớn, có thể sử dụng đấu nối sao kép ở đó có thể thực hiện so sánh giữa các điểm giữa của hai nhánh trong mỗi pha.
6.2.6. Mất cân bằng dòng điện trong đấu nối cầu (Hình 8)
Tụ điện trong từng pha được bố trí thành hai nhánh với máy biến dòng được nối giữa các điểm giữa hoặc sát điểm giữa của hai nhánh. Hỏng bất cứ nơi nào trong các nhánh cũng sẽ gây ra dòng điện mất cân bằng chạy qua máy biến dòng.
Phương pháp này thích hợp đối với các dãy tụ điện lớn vì dãy tụ tổng sẽ được chia thành ba vùng bảo vệ riêng rẽ. Phương pháp này không bị ảnh hưởng bởi mất cân bằng điện áp pha. Phương pháp này có thể được sử dụng trong các dãy tụ nối tam giác hoặc nối sao với trung tính nối đất hoặc không.
6.3. Máy biến dòng và máy biến áp
6.3.1. Máy biến dòng
Dòng điện danh định dựa trên mất cân bằng tính được ở các chế độ hỏng khác nhau. Dòng điện hài cần được xét đến khi xác định thông số đặc trưng. Đối với các tụ điện có cầu chảy bên trong, dòng điện có thể rất thấp và máy biến dòng cần được chọn tương ứng.
Đối với các dãy tụ điện không nối đất, điện áp danh định cần tương ứng với điện áp hệ thống. Có thể sử dụng thông số đặc trưng thấp hơn nếu dãy tụ điện được nối đất.
Máy biến dòng cần có khả năng chịu được các dòng điện trong các điều kiện không bình thường ví dụ như ngắn mạch. Các hỏng hóc này có thể dẫn đến dòng điện quá độ đỉnh cao và dòng điện tần số nguồn cao trong thời gian trễ của bảo vệ quá dòng. Quá độ dòng điện do đóng cắt cũng cần được tính đến. Máy biến dòng có thể được bảo vệ ở sơ cấp của nó bằng khe hở tia lửa điện hoặc bộ triệt đột biến.
Yêu cầu về độ chính xác nhìn chung là khá thấp. Cấp 10P thông thường là đủ với điều kiện là sai số đo của máy biến dòng ở dòng điện bảo vệ nhỏ hơn 5 % (xem IEC 60185). Nếu mất cân bằng lớn nhất nhỏ hơn rất nhiều so với dòng điện danh định của máy biến dòng thì đòi hỏi cấp chính xác tốt hơn.
6.3.2. Máy biến áp
Điện áp sơ cấp danh định của máy biến áp cần tương ứng với giá trị mất cân bằng lớn nhất tính được.
Đối với các dãy tụ không nối đất, cáp cách điện cũng áp dụng cho máy biến áp. Đối với các dãy tụ nối đất, cho phép sử dụng máy biến áp có cách điện giảm thấp.
Khi cuộn dây sơ cấp tạo thành tuyến phóng điện cho tụ điện, phải xét đến khả năng chịu năng lượng phóng và dòng điện đỉnh khi ngắt khỏi đường dây.
Máy biến áp tiêu chuẩn có cấp chính xác 0,5 thường được sử dụng (xem IEC 60186). Đối với kiểu đấu nối theo Hình 6 và Hình 7, cần lưu ý đặc biệt đến phối hợp các máy biến áp trong các pha khác nhau.
6.4. Cài đặt rơ le và bảo vệ
Để tránh hoạt động sai do đóng cắt hoặc các quá độ khác, rơ le mất cân bằng cần có thời gian trễ nhất định. Các giá trị đặt thời gian trễ điển hình thường là 0,1 s đến 1 s; đối với các cầu chảy bên ngoài, phối hợp các cầu chảy có tầm quan trọng đặc biệt. Việc đặt rơ le này cũng cần kết hợp với các đặc trưng để khóa chức năng tự động phục hồi nếu sử dụng hệ thống có chức năng như vậy.
Các rơ le được sử dụng để bảo vệ mất cân bằng thông thường cần có độ nhạy thấp hơn đối với các tần số khác với tần số cơ bản để tránh tác động không mong muốn và để đơn giản hóa việc tính toán các giá trị đặt của rơ le.
Khi xác định các giá trị đặt cho rơ le mất cân bằng, phải xét đến giới hạn quá điện áp (10 %) đối với các tụ điện liền kề, tức là báo động đối với các quá điện áp nhỏ hơn 10 %, tác động khi lớn hơn 10 %.
Đối với các tụ điện có cầu chảy bên trong, có thể có những hạn chế khác về độ tăng điện áp trên các phần tử song song bên trong không bị sự cố.
Tùy thuộc vào kích cỡ của dãy tụ điện, một hoặc nhiều cầu chảy có thể tác động trước khi báo động được kích hoạt. Rơ le bảo vệ cần tác động dãy tụ điện khi giới hạn quá điện áp bị vượt quá.
6.5. Độ nhạy
Độ nhạy của bảo vệ phụ thuộc vào kích cỡ của dãy tụ điện hoặc phần của dãy tụ được lắp đặt trong một vùng bảo vệ cụ thể. Đối với các dãy tụ điện lớn, phương pháp cho phép một rơ le riêng rẽ (trong một số ít trường hợp có thể nhiều hơn một rơ le) trên mỗi pha là cần thiết.
Khi xác định số lượng rơ le dựa trên yêu cầu về độ nhạy, ảnh hưởng của các yếu tố ví dụ như chênh lệch nhiệt độ trong dãy tụ điện cần được xem xét.
Phân tích độ nhạy, tức là quan hệ giữa số lượng các phần tử, cầu chảy sự cố và dòng điện hoặc điện áp đầu ra thường được thực hiện bởi nhà chế tạo tụ điện. Nhìn chung độ nhạy cao hơn là cần thiết với các tụ điện có cầu chảy bên trong hơn là với các tụ điện có cầu chảy bên ngoài. Thường có sẵn các chương trình máy tính đặc biệt để phân tích độ nhạy.
6.6. Mất cân bằng ban đầu
Do sự khác nhau về điện dung giữa các tụ điện nên có thể đã có mất cân bằng ban đầu trong dãy tụ điện. Mất cân bằng này cần được hạn chế ở mức độ cho phép có xác định rõ ràng về tiêu chí đối với hoạt động của rơ le và thông thường không được vượt quá 10 % giá trị đặt của rơ le.
Thay cho việc cân bằng ban đầu của các tụ điện, mất cân bằng có thể được bù bằng các rơ le thích hợp.
7.1. Hoạt động
Có thể đạt đến dòng điện tụ điện quá lớn khi kết hợp với các nhiễu điện áp hệ thống, hài và sự cố ngắn mạch. Để bảo vệ tụ điện, máy biến dòng có kết hợp rơ le được sử dụng để phát hiện quá tải dòng điện và gây tác động cho dãy tụ điện.
Để bảo vệ chống các dòng điện ngắn mạch do sự cố pha-pha và sự cố pha-đất trong các dãy tụ điện có kích cỡ vừa phải, cũng có thể sử dụng các cầu chảy công suất.
7.2. Bố trí bảo vệ
Đối với các dãy tụ điện nối đất, bảo vệ thường được bố trí với máy biến dòng và rơ le trong từng pha (Hình 9). Nếu dãy tụ điện không được nối đất, bảo vệ hai trong ba pha là đủ (xem Hình 10).
Đối với các dãy tụ điện nhỏ hơn (thường nhỏ hơn 10 Mvar) không có các phân đoạn song song được đóng cắt, trong đó các quá độ khởi động thường trong khoảng thời gian ngắn, rơ le chung để bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch có thể được sử dụng. Giá trị đặt sẽ tác động ngay khi dòng điện tương đối nhỏ.
Quá độ dòng điện đạt được với các dãy tụ điện đơn lẻ lớn hơn, hoặc khi các dãy tụ điện song song được đóng cắt, dẫn đến đòi hỏi phải có bảo vệ chống quá tải và bảo vệ chống ngắn mạch. Các giá trị đặt của dòng điện cao hơn đáng kể đối với bảo vệ ngắn mạch để tránh tác động sai khi đóng cắt.
Trong trường hợp bảo vệ chống ngắn mạch riêng rẽ, và nếu dãy tụ điện không được nối đất, dòng điện đối với các sự cố pha-pha có thể không đủ để đạt được bảo vệ tức thời của dãy tụ điện. Tuy nhiên, bảo vệ mất cân bằng sẽ luôn phát hiện ra loại hỏng hóc này trong khoảng thời gian trễ hợp lý.
7.3. Máy biến dòng
Máy biến dòng dùng để bảo vệ quá tải cần có dòng điện sơ cấp danh định ít nhất là 1,4 lần dòng điện danh định của dãy tụ điện. Độ chính xác tiêu chuẩn cấp 5P và 10P thông thường là đủ cho ứng dụng này (xem IEC 60185).
Nếu máy biến dòng thông thường được sử dụng cho cả mục đích đo và bảo vệ, máy biến dòng này sẽ có hai cuộn dây thứ cấp, một cuộn để đo, cuộn còn lại dùng cho rơ le.
7.4. Rơ le
Độ chính xác của rơ le dùng cho bảo vệ quá tải cần có hiệu lực trong dải tần từ 50 Hz đến 1 000 Hz. Tỷ số đặt lại cần tối thiểu là 95 %; tỷ số này xác định mức tải thấp hơn giá trị đặt bảo vệ tại đó rơ le được đặt lại nếu tải giảm xuống trong thời gian trễ.
7.5. Cài đặt bảo vệ
Đối với các dãy tụ điện nhỏ (thường nhỏ hơn 10 Mvar) có bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch chung, giá trị đặt của rơ le thường trong dải từ 1,3 đến 1,4 lần dòng điện danh định. Thời gian trễ tác động được đặt trong vài chu kỳ (nhiều nhất là 10 chu kỳ).
Đối với dãy tụ điện có bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch riêng rẽ, bảo vệ quá tải thường được đặt trong phạm vi từ 1,3 đến 1,4 lần dòng điện danh định. Thời gian trễ được đặt đủ dài để tránh tác động sai trong quá trình đóng cắt. Bảo vệ ngắn mạch được đặt lớn hơn 3 lN và trễ vài chu kỳ. Các giá trị đặt này phải được chọn có chú ý đặc biệt đến dòng điện khởi động.
8.1. Hoạt động
Đối với các tụ điện công suất hiện đại, khả năng chịu điện áp thường là yếu tố quyết định hơn so với hạn chế nhiệt. Do đó có thể cần sử dụng bảo vệ quá điện áp để bù cho bảo vệ quá tải quy ước dựa trên phép đo dòng điện.
Bảo vệ quá điện áp có thể được bố trí bằng các rơ le điện áp nhạy với giá trị đỉnh với đặc tính điện áp - thời gian ngược. Cũng có thể sử dụng rơ le dòng điện với các chức năng kết hợp để đạt được điện áp đỉnh tức thời.
Cũng có thể sử dụng rơ le bảo vệ điện áp để thực hiện bảo vệ chống thấp áp và chức năng khóa liên động khi đóng trở lại.
Thông thường nguồn điện áp dùng cho hệ thống bảo vệ này được lấy từ máy biến áp nối về phía thanh cái của thiết bị đóng cắt tụ điện. Nguồn điện áp không nên lấy từ máy biến áp nối pha - đất về phía tụ điện của thiết bị đóng cắt.
8.2. Bảo vệ quá điện áp
Bảo vệ quá điện áp cần tính đến các mức theo IEC 60871-1 và ứng dụng cụ thể.
Nếu thành phần hài cao, nên sử dụng rơ le đặc biệt để đo điện áp đỉnh. Để tránh các thao tác ngắt không mong muốn, tỷ số đặt lại cần càng cao càng tốt.
8.3. Bảo vệ thấp áp
Nếu điện áp bằng không hoặc nhỏ một cách bất thường (ví dụ 0,8 UN), áp tô mát của dãy tụ điện cần ngắt và khóa liên động cho đến khi điện áp trở về mức bình thường. Điều này là do khi đóng điện trở lại, dòng điện khởi động từ hóa của máy biến áp điện lực có chứa nhiều hài và tụ điện có thể cộng hưởng với lưới điện ở mỗi tần số trong các tần số này.
Áp tô mát của máy biến áp điện lực và dãy tụ điện cũng có thể phối hợp để tránh các quá điện áp và dòng điện đột biến này.
8.4. Đóng trở lại
Nếu dãy tụ điện không có cuộn cảm phóng (trong hầu hết các trường hợp), việc nối lại dãy tụ điện sau khi ngắt khỏi lưới điện cần được trễ một khoảng thời gian do nhà chế tạo xác định, thường từ 3 min đến 10 min. Trước khi nối lại, điện áp dư cần nhỏ hơn 0,1 UN.
9.1. Bộ triệt đột biến
Các hướng dẫn dưới đây chủ yếu áp dụng cho bộ triệt đột biến kiểu điện trở biến đổi theo điện áp bằng oxit kim loại (MOV) (xem IEC 60099-4).
9.1.1. Hoạt động
Mục đích của bộ triệt đột biến là để giới hạn các quá điện áp có thể có ở các mức không quá lớn cho thiết bị được bảo vệ. Bộ triệt đột biến MOV có điện trở không tuyến tính làm giảm độ lớn khi điện áp đạt đến mức nhất định nào đó. Điều này sẽ giới hạn điện áp tức thời ở mức bảo vệ mong muốn.
9.1.2. Quá độ do sét
Bộ triệt đột biến thường được sử dụng trong các hệ thống điện nối pha-đất và/hoặc trung tính-đất. Mục đích của các bộ này chủ yếu để bảo vệ chống quá đột biến do sét, và việc đánh giá tính năng triệt đột biến cần thiết dựa trên dòng điện đỉnh sét và đặc tính của hệ thống ví dụ như trở kháng đường dây hoặc mức cách điện đường dây, v.v... Bộ triệt đột biến không được sử dụng để bảo vệ tụ điện vì bản thân dãy tụ điện đã làm giảm điện áp quá độ gây ra do đột biến sét.
9.1.3. Đột biến do đóng cắt
Nếu áp tô mát đặt lại hoặc nếu xảy ra sự cố do không nổ trong hệ thống điều khiển thyristor thì các tụ điện có thể phải chịu các quá điện áp nghiêm trọng. Trong trường hợp này, bảo vệ bằng bộ triệt đột biến sẽ có lợi.
Nếu cần xét đến rủi ro phóng điện trở lại khi đóng cắt thì cần thực hiện nghiên cứu tổng thể các điều kiện điện áp và khả năng triệt đột biến trước khi chọn linh kiện.
9.1.4. Quá điện áp tạm thời
Dãy tụ điện chịu quá điện áp tạm thời có tần số công nghiệp (và các hài) có thể được bảo vệ bằng cách nối bộ triệt đột biến trực tiếp song song với từng nhánh tụ điện.
Quá điện áp tạm thời có thể gây ra do sự cố chạm đất một pha hoặc đóng cắt theo các dao động của bộ lọc điều hưởng bậc thấp. Các quá điện áp này được đặc trưng bởi khoảng thời gian tương đối dài (số chu kỳ lớn). Nhìn chung cần đánh giá chi tiết các điện áp động và nạp năng lượng của linh kiện của bộ triệt đột biến trong các trường hợp này.
Nhà cung cấp phải đưa ra dữ liệu về các quá điện áp tạm thời cho phép theo thời gian đối với MOV.
9.1.5. Điện áp danh định
Điện áp danh định của bộ triệt đột biến được sử dụng như một tham số chuẩn cho mối tương quan giữa đặc tính vận hành và bảo vệ. Điện áp này được xác định là mức để có dòng điện nhất định chạy qua bộ triệt đột biến; điều kiện này thường được phép trong các khoảng thời gian chỉ cỡ vài phút.
Lựa chọn thông số đặc trưng của bộ triệt đột biến là sự thỏa hiệp giữa mức bảo vệ và khả năng quá điện áp tạm thời. Bằng cách tăng điện áp danh định của bộ triệt đột biến, xác suất để chịu được quá điện áp sẽ tăng lên nhưng biên bảo vệ sẽ giảm xuống.
Thông thường điện áp làm việc liên tục trên thiết bị không được lớn hơn 80 % điện áp danh định của bộ triệt đột biến MOV. Khoảng thời gian và tần số của quá điện áp có thể đòi hỏi điện áp làm việc liên tục nhỏ hơn 80 % thông số đặc trưng của bộ triệt đột biến.
9.1.6. Hấp thụ năng lượng
Để chọn đúng bộ triệt đột biến MOV, cần kiểm tra năng lượng lớn nhất sinh ra trong quá trình phóng. Đối với công suất sét, việc đánh giá trực tiếp dựa vào các ước lượng về điện tích sét và đặc tính điện áp của bộ triệt đột biến.
Đối với các điều kiện đóng cắt và quá điện áp tạm thời, cần thực hiện việc đánh giá chi tiết hơn về năng lượng của bộ triệt đột biến. Khả năng hấp thụ năng lượng thường được quy định bởi nhà cung cấp dưới dạng kilo jun trên kilo vôn.
9.2. Thiết bị làm nhụt
9.2.1. Đóng cắt tụ điện
Thiết bị làm nhụt, cuộn cảm và/hoặc điện trở, được nối nối tiếp với nhánh tụ điện đôi khi được sử dụng để hạn chế biên độ của các quá độ đóng cắt. Hiện tượng quá độ tại thời điểm đóng điện cho dãy tụ điện được đặc trưng bởi dòng điện khởi động rất cao chạy qua tụ điện và quá điện áp quá độ với biên độ đến hai lần điện áp danh định.
9.2.2. Dòng điện khởi động
Dòng điện khởi động có thể ảnh hưởng đến tính năng của tụ điện hoặc của thiết bị đóng cắt. Tụ điện có thể chịu đột máy biến dòng điện đến 100 lần dòng điện danh định, nhưng áp tô mát thường được hạn chế ở các giá trị thấp hơn.
Điện kháng của cuộn kháng giới hạn dòng thường nhỏ hơn 1 % trở kháng của dãy tụ điện.
Dòng điện khởi động đỉnh lớn nhất khi nối dãy tụ điện vào nguồn điện có thể được tính như thể hiện trong IEC 60871-1:
trong đó
là giá trị đỉnh của dòng điện khởi động của dãy tụ, tính bằng ampe;
lN là dòng điện danh định (hiệu dụng) của dãy tụ điện, tính bằng ampe;
S là công suất ngắn mạch (MVA) ở điểm mà tụ điện được nối vào;
Q là công suất ra của dãy tụ, tính bằng megavar.
Để tính dòng điện đỉnh khi đóng cắt các dãy tụ song song, có thể sử dụng công thức sau:
trong đó
trong đó
là giá trị đỉnh của dòng điện khởi động của dãy tụ điện, tính bằng ampe;
U là điện áp pha-đất, tính bằng vôn;
XC là dung kháng nối nối tiếp trên mỗi pha, tính bằng ôm;
XL là cảm kháng trên mỗi pha giữa các dãy, tính bằng ôm;
Q1 là công suất ra của dãy tụ điện cần đóng, tính bằng megavar;
Q2 là tổng công suất ra của (các) dãy tụ đã được đóng điện, tính bằng megavar.
9.2.3. Quá độ điện áp
Các cuộn cảm nối tiếp được lựa chọn thích hợp có thể làm giảm độ lớn của quá điện áp quá độ xuống đến các mức chấp nhận được. Biện pháp khác để làm nhụt quá độ là sự kết hợp giữa điện trở và cuộn cảm hoặc chỉ dùng các điện trở làm nhụt.
9.2.4. Thông số đặc trưng
Bên cạnh giá trị điện cảm mong muốn, tải dòng điện liên tục (hiệu dụng) cũng như dòng điện đỉnh quá độ lớn nhất cần được quy định cho cuộn cảm làm nhụt.
Đối với thông số đặc trưng liên tục, dòng điện lớn nhất cho phép đối với tụ điện cần được tính đến. Theo IEC 60871-1, giá trị lớn nhất này bằng 1,30 đến 1,50 lần dòng điện danh định qua tụ điện.
10.1. Thiết bị phóng điện
Mỗi dãy tụ điện cần có phương tiện để phóng điện dãy tụ sau khi ngắt khỏi lưới điện.
Thời gian phóng điện quy định có thể được đáp ứng bằng cách đặt điện trở phóng điện bên trong (lắp trong) trên mỗi tụ điện hoặc có cấu phóng điện bên ngoài đặc trưng cho toàn bộ tụ điện.
Trước khi chạm vào phần mang điện bất kỳ, để tụ điện tự phóng điện trong tối thiểu 10 min và sau đó nối tắt từng đầu nối tụ điện với nhau và với đất.
10.1.1. Điện trở bên trong
Điện trở bên trong nhìn chung được lắp vào các tụ điện riêng rẽ. Các điện trở này được thiết kế để đảm bảo phóng điện của mỗi tụ điện và do đó của toàn bộ dãy tụ. Trong dãy tụ có một số phân đoạn của tụ điện mắc nối tiếp, điện áp dư trên đầu nối của dãy tụ bằng tổng điện áp dư trong từng phân đoạn.
10.1.2. Thiết bị phóng điện bên ngoài
Thiết bị phóng điện bên ngoài được sử dụng trong các trường hợp đặc biệt. Từng thiết bị cần được điều chỉnh đến điều kiện tồn tại ở vị trí lắp đặt thiết bị và có khoảng cách phóng điện, chiều dài đường rò và mức cách điện thích hợp. Nếu tụ điện không có điện trở phóng điện bên trong thì không cần có thiết bị cách ly giữa dãy tụ điện và thiết bị phóng điện.
Có thể sử dụng cuộn kháng phóng điện, nối trực tiếp song song với dãy tụ điện. Thông thường hai cuộn kháng được nối pha-pha qua hai pha vì lý do kinh tế. Trong điều kiện làm việc, chỉ có dòng điện từ hóa chạy trong cuộn cảm. Khi cắt nguồn cấp cho tụ điện, tất cả năng lượng tích trữ lưu thông trong cuộn dây trong vài giây. Hầu hết năng lượng được tiêu tán trong cuộn cảm. Số lần phóng điện trên một đơn vị thời gian cần được hạn chế sao cho không có quá nhiệt của cuộn cảm phóng điện.
Cuộn dây của máy biến áp hoặc động cơ cần được xem là các trở kháng phóng điện thích hợp cũng như cuộn sơ cấp của máy biến áp.
10.1.3. Phóng điện sau khi ngắt
Tụ điện sau khi được ngắt cần tự phóng điện hoàn toàn, không phụ thuộc vào vị trí của thiết bị phóng điện, phóng trực tiếp tại từng tụ điện hoặc tại các đầu nối của tụ điện.
Tuy nhiên, tụ điện gồm có đấu nối nối tiếp và nối sao mà đã chịu đâm xuyên của phần tử hoặc hồ quang bên trong hoặc bên ngoài, có thể không phóng điện hoàn toàn qua thiết bị phóng điện được nối với các đầu nối của tụ điện. Mặc dù không có điện áp nào có thể đo được ở đầu nối của tụ điện nhưng lượng năng lượng tích trữ nguy hiểm với các điện tích trái dấu có thể vẫn tồn tại trong tụ điện. Điện tích dư này có thể tồn tại trong thời gian vài tháng và chỉ có thể phóng đi bằng cách phóng điện riêng rẽ từng phân đoạn của dãy tụ điện.
Tất cả các rủi ro được mô tả ở trên thường tránh được bằng cách sử dụng các tụ điện có điện trở phóng điện bên trong. Tuy nhiên, điện trở có thể bị phá hủy trong khi việc hỏng tụ điện để lại điện tích trên tụ điện.
Cần lưu ý là thiết bị phóng điện không thay thế cho việc nối tắt các đầu nối của tụ điện với nhau và với đất trước và trong khi cầm nắm.
10.2. Các phần kim loại không mang điện
Điện áp của tất cả các phần kim loại của dãy tụ (khung và/hoặc vỏ tụ) cần được cố định. Sự liên tục của điện áp đạt được bằng cách nối vỏ tụ và khung với dây dẫn có kích cỡ thích hợp.
Hình 2 - Đường cong nứt/vỡ điển hình đối với vỏ có thể tích xấp xỉ 30 000 cm2
| Hình 3 - Nối sao với trung tính nối đất thông qua máy biến dòng | Hình 4 - Nối sao với máy biến áp giữa trung tính và đất |
|
Hình 5 - Nối sao kép với trung tính không nối đất |
Hình 6 – Nối sao với trung tính không nối đất và máy biến áp được nối tam giác hở |
|
Hình 7 - Nối sao với trung tính nối đất và máy biến áp được nối trong phép đo vi sai | Hình 8 - Nối bắc cầu |
Hình 9 - Rơ le quá dòng trên lưới dùng cho dãy tụ điện, nối đất
Hình 10 - Rơ le quá dòng trên lưới dùng cho dãy tụ điện, không nối đất
Bảng 1 - Dòng điện gây chảy đối với dây chảy kiểu K (nhanh), tính bằng ampe
| Dòng điện liên tục danh định | Dòng điện gây chảy1) 300 s hoặc 600 s | Dòng điện gây chảy 10 s | Dòng điện gây chảy 0,1 s | Tỷ số tốc độ | ||||
| Nhỏ nhất | Lớn nhất | Nhỏ nhất | Lớn nhất | Nhỏ nhất | Lớn nhất | |||
| Thông số ưu tiên | ||||||||
| 6 | 12,0 | 14,4 | 13,5 | 20,5 | 72 | 86 | 6,0 | |
| 10 | 19,5 | 23,4 | 22,5 | 34 | 128 | 154 | 6,6 | |
| 15 | 31,0 | 37,2 | 37,0 | 55 | 215 | 258 | 6,9 | |
| 25 | 50 | 60 | 60 | 90 | 350 | 420 | 7,0 | |
| 40 | 80 | 96 | 98 | 148 | 565 | 680 | 7,1 | |
| 65 | 128 | 153 | 159 | 237 | 918 | 1 100 | 7,2 | |
| 100 | 200 | 240 | 258 | 388 | 1 520 | 1 820 | 7,6 | |
| 140 | 310 | 372 | 430 | 650 | 2 470 | 2 970 | 8,0 | |
| 200 | 480 | 576 | 760 | 1 150 | 3 880 | 4 650 | 8,1 | |
|
| Thông số trung gian |
| ||||||
| 8 | 15 | 18 | 18 | 27 | 97 | 116 | 6,5 | |
| 12 | 25 | 30 | 29,5 | 44 | 166 | 199 | 6,6 | |
| 20 | 39 | 47 | 48,0 | 71 | 273 | 328 | 7,0 | |
| 30 | 63 | 76 | 77,5 | 115 | 447 | 546 | 7,1 | |
| 50 | 101 | 121 | 126 | 188 | 719 | 862 | 7,1 | |
| 80 | 160 | 192 | 205 | 307 | 1 180 | 1 420 | 7,4 | |
|
| Thông số thấp hơn 6 A |
| ||||||
| 1 | 2 | 2,4 | 2) | 10 | 2) | 58 | - | |
| 2 | 4 | 4,8 | 2) | 10 | 2) | 58 | - | |
| 3 | 6 | 7,2 | 2) | 10 | 2) | 58 | - | |
| CHÚ THÍCH: Thông tin cho trong Bảng 1 được lấy từ Bảng 6 trong tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ C 37.42.1989 (xem Phụ lục A). 1) 300 s dùng cho dây chảy có dòng điện danh định 100 A và nhỏ hơn; 600 s dùng cho dây chảy có dòng điện danh định 140 A và 200 A. 2) Không đưa ra giá trị nhỏ nhất vì yêu cầu là các thông số 1 A, 2 A, 3 A phải phối hợp với thông số đặc trưng 6 A nhưng không nhất thiết phối hợp giữa các thông số này với nhau. | ||||||||
Bảng 2 - Dòng điện gây chảy đối với dây chảy kiểu T (chậm), tính bằng ampe
| Dòng điện liên tục danh định | Dòng điện gây chảy1) 300 s hoặc 600 s | Dòng điện gây chảy 10 s | Dòng điện gây chảy 0,1 s | Tỷ số tốc độ | |||
| Nhỏ nhất | Lớn nhất | Nhỏ nhất | Lớn nhất | Nhỏ nhất | Lớn nhất | ||
| Thông số ưu tiên | |||||||
| 6 | 12,0 | 14,4 | 15,3 | 23,0 | 120 | 144 | 10,0 |
| 10 | 19,5 | 23,4 | 26,5 | 40,0 | 224 | 269 | 11,5 |
| 15 | 31,0 | 37,2 | 44,5 | 67,0 | 388 | 466 | 12,5 |
| 25 | 50 | 60 | 73,5 | 109 | 635 | 762 | 12,7 |
| 40 | 80 | 96 | 120 | 178 | 1 040 | 1 240 | 13,0 |
| 65 | 128 | 153 | 195 | 291 | 1 650 | 1 975 | 12,9 |
| 100 | 200 | 240 | 319 | 475 | 2 620 | 3 150 | 13,1 |
| 140 | 310 | 372 | 520 | 775 | 4 000 | 4 800 | 12,9 |
| 200 | 480 | 576 | 850 | 1 275 | 6 250 | 7 470 | 13,0 |
|
| Thông số trung gian |
| |||||
| 8 | 15,0 | 18,0 | 20,5 | 31,0 | 166 | 199 | 11,1 |
| 12 | 25,0 | 30,0 | 34,5 | 52,0 | 296 | 355 | 11,8 |
| 20 | 39,0 | 47,0 | 57,0 | 85,0 | 496 | 595 | 12,7 |
| <30 | 63,0 | 76 | 93,0 | 138 | 812 | 975 | 12,9 |
| 50 | 101 | 121 | 152 | 226 | 1 310 | 1 570 | 13,0 |
| 80 | 160 | 192 | 248 | 370 | 2 080 | 2 500 | 13,0 |
|
| Thông số thấp hơn 6 A |
| |||||
| 1 | 2 | 2,4 | 2) | 11 | 2) | 100 | - |
| 2 | 4 | 4,8 | 2) | 11 | 2) | 100 | - |
| 3 | 6 | 7,2 | 2) | 11 | 2) | 100 | - |
| CHÚ THÍCH: Thông tin cho trong Bảng 1 được lấy từ Bảng 6 trong tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ C 37.42:1989 (xem Phụ lục A). 1) 300 s dùng cho dây chảy có dòng điện danh định 100 A và nhỏ hơn; 600 s dùng cho dây chảy có dòng điện danh định 140 A và 200 A. 2) Không đưa ra giá trị nhỏ nhất vì yêu cầu là các thông số 1 A, 2 A, 3 A phải phối hợp với thông số đặc trưng 6 A nhưng không nhất thiết phối hợp giữa các thông số này với nhau. | |||||||
[1] IEEE 18:1992, IEEE Standard for shunt power capacitors (Tiêu chuẩn IEEE dùng cho tụ điện công suất nối song song)
[2] ANSI C 37.42:1989, Specifications for distribution cutouts and fuse links (Quy định kỹ thuật dùng cho cầu chảy phân phối và dây chảy).
MỤC LỤC
Lời nói đầu
1. Phạm vi áp dụng
2. Tài liệu viện dẫn
3. Thuật ngữ và định nghĩa
4. Cầu chảy bên trong
5. Cầu chảy bên ngoài
6. Phát hiện mất cân bằng
7. Dòng điện quá tải
8. Quá điện áp và thấp áp
9. Bảo vệ khác
10. An toàn
Phụ lục A (tham khảo) - Thư mục tài liệu tham khảo
Ý kiến bạn đọc
