Khoảng điện áp cho cầu chì trung thế

Từ 2400V đến 69kV

Cấp điện áp trung thế xác định theo tiêu chuẩn ANSI C84 là điện áp từ 2400 đến 69 kV, và mức điện áp cao thế là từ 115 kV đến 230 kV.

Thật ra chính xác theo ANSI C84 thì điện áp trung thế là lớn hơn 1000 V nhỏ hơn 100.000 V. Điện áp cao thế lớn hơn 100.000 V đến 230.000 V.

Tiêu chuẩn cầu chì cao thế dùng cho cả cầu chì trung thế và cầu chì cao thế. Tuy nhiên, trọng tâm của bài viết này sẽ tập trung vào cầu chì trung thế đến 38 kV.

Các tiêu chuẩn sau đây áp dụng cho cầu chì trung thế:

  • IEEE Std. C37.40-2003
  • IEEE Std. C37.41-2000
  • ANSI C37.42-1996
  • ANSI C37.44-1981
  • ANSI C37.46-1981
  • ANSI C37.47-1981
  • IEEE Std. C37.48-1997
  • ANSI C37.53.1-1989

Nói chung, cầu chì trung thế có thể được chia thành hai loại chính: cầu chì giới hạn dòng (Current-limiting) và cầu chì trục xuất (expulsion).

Cầu chì giới hạn dòng (Current-limiting fuse)

Cầu chì giới hạn dòng (Current-limiting fuse ) là cầu chì tự ngắt khi dòng khi vượt quá mức ngưỡng, thời gian hồi phục điện áp bằng hoặc nhỏ hơn thời gian vòng lặp đồng bộ hoặc chu kỳ đầu, dòng thoát sét nhỏ hơn dòng thoát sét của cầu chì dùng lõi đặc với điện trở tương đươn. Định nghĩa này được áp dụng cho cầu chì trung thế.

Cầu chì trục xuất (Expulsion fuse)

Dạng cầu chì hơi trục xuất khí gas tạo ra do hiệu ứng hồ quang trong nó, hoạt động độc lập hoặc có cơ chế cơ khí hỗ trợ, gây ngắt dòng.

 

Cầu chì công suất (Power fuse)

Phân loại theo tiêu chuẩn ANSI C37.42-1996 với khả năng chịu cách điện tại các mức công suất khác nhau, áp dụng cho trạm biến áp chính và trạm biến áp phụ, với vỏ ngoài kiên cố lắp đặt trong trạm biến áp.

Cầu chì phân phối (Distribution fuse)

Được xác định theo tiêu chuẩn ANSI C37.42-1996 có khả năng chịu cách điện mức điện áp phân phối, dùng cho mạch phân phối.

Cầu chì phân phối lại được chia thành loại cầu chì giới hạn dòng phân phối ( distribution current limiting fuses) và cầu chì tự rơi (distribution fuse cutouts).

Cầu chì giới hạn dòng phân phối ngắt dòng điện ngắt dòng điện trong khoảng thời gian ngắn hơn một chu kỳ khi dòng vượt quá mức giới hạn. Đây là ưu điểm của cầu chì vì giới hạn dòng điện không quá mức dòng giới hạn ghi trên thiết bị hạ thế. Cầu chì giới hạn dòng với khả năng bảo vệ cao cho phép bảo vệ thiết bị khi ngắt mạch.

Backup current-limiting fuse

Cầu chì có khả năng ngắt dòng từ mức giới hạn dòng tối đa đến mức giới hạn dòng định danh tối thiểu.

(Cầu chì giới hạn dòng đa chức năng) General purpose current-limiting fuse

Cầu chì ngắt dòng điện từ mức ngắt dòng định danh đến mức dòng gây nóng chảy thành phần cầu chì trong thời gian dưới 1 giờ.

Full-range current-limiting fuse

Cầu chì ngắt dòng từ mức dòng định danh đến mức dòng liên tục tối thiểu gây nóng chảy cầu chì.

Do giới hạn của backup và general purpose current limiting fuses, cầu chì giới hạn dòng lại được phân thành loại E hoặc R, như sau:

E-Rating

 Cầu chì ở mức 100A hoặc thấp hơn sẽ nóng chảy trong vòng 300  tại mức dòng hiệu dụng từ 200% đến 240% dòng định danh liên tục của cầu chì. Cầu chì dòng định danh trên 100A sẽ nóng chảy trong 600 giây khi dòng hiệu dụng (RMS) trong phạm vi 220% đến 264% dòng định danh liên tục của cầu chì.

R-Rating

Cầu chì nóng chảy từ 15 đến 35 giây tại giá trị dòng điện bằng 100 lần số điện trở (R number). Tương tự như vậy, cầu chì giới hạn dòng phân phối được phân loại theo đặc tính, gọi là C rating như sau:

C-Rating

Cầu chì sẽ nóng chảy trong vòng 100 giây tại dòng hiệu dụng trong phạm vi 170% đến 240% dòng liên tục định dang của cầu chì. Biểu đồ thời gian - dòng điện điển hình cho E-rating thể hiện trong hình 1.

Cầu chì hình 1 là cầu chỉ 125 E-rating. Chú ý đoạn dòng xấp xỉ 250 A trong khoảng thời gian nóng chảy 1000 s.


Hình 1 – Đặc tính thời gian - dòng điện của cầu chì công suất giới hạn dòng E-Rating điển hình.

Cầu chì công suất giới hạn dòng bao gồm đế lắp và cầu chì. Thiết bị thường đặt trong tủ điện vỏ kim loại. Cầu chì giới hạn dòng phân phối gồm thanh giữ hoặc nhíp ngắt mạch, cầu chì. Cầu chì giới hạn dòng phân phối có thể đi kèm đế lắp trong dầu, để sử dụng với máy biến áp phân phối.

Cầu chì thường được sử dụng bảo vệ tụ, dùng các nhíp để gắn tụ.

 

Hình 2 – Cầu chì công suất giới hạn dòng và đế lắp

Cầu chì công suất giới hạn dòng thường được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp đo lường, máy biến áp công suất và tủ tụ điện. Bảng 1 dùng lựa chọn điện áp định dang tối đa cầu chì công suất giới hạn dòng từ 2,75 đến 38 kV.

Bảng 1 – Điện áp định dang tối đa cho cầu chì công suất giới hạn dòng 2.75 – 38 kV

Điện áp định danhtối đa (kV)

Dòng định danh liên tục tối đa (A) Định danh ngắt tối đa ngắn mạch (kA RMS symmetrical)
2.75 225,450a,750a, 1350a 50.0, 50,0, 40.0, 40.0
2.75/4.76 450a 50.0
5.5 225,400,750a,1350a 50.0, 62.5, 40.0, 40.0
8.25 125,200a 50.0, 50.0
15.5 65,100,125a,200a 85.0, 50.0, 85.0, 50.0
25.8 50,100a 35.0, 35.0
38.0   35.0, 35.0

Khi ngắt mạch cầu chì giới hạn dòng sẽ thay đổi điện thế đáng kể. Yếu tố này cần xem xét khi lựa chọn thiết bị. Người ra thường sử dụng mức BIL. Mức quá điện áp tối đa cho phép đối với cầu chì giới hạn dòng thể hiện trong bảng 2 dưới đây:

Bảng 2  - Mức quá áp tối đa cho phép với cầu chì công suất giới hạn dòng

Điện áp tối đa định danh (kV) Xung quá áp tối đa (Maximum Peak Overvoltages) (kV, crest)
0.5A đến 12A trên 12A
2.8 13 9
5.5 25 18
8.3 38 26
15.0 68 47
15.5 70 49
22.0 117 70
25.8 117 81
27.0 123 84
38.0 173 119