Lựa chọn MCB, dây dẫn và thanh cái theo tiêu chuẩn IEC
Tiêu chuẩn IEC (International Electrotechnical Commission) là tiêu chuẩn trong lĩnh vực điện – điện tử cho các thiết bị và hệ thống điện. Tiêu chuẩn này đã có lịch sử hình thành hơn 100 năm và là một trong những tiêu chuẩn kỹ thuật điện được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Trong bài viết dưới đây, hãy cùng BTB Electric lựa chọn MCB và các thiết bị khác trong hệ thống điện theo tiêu chuẩn IEC.
Lựa chọn MCB theo tiêu chuẩn IEC
MCB trên thị trường được chế tạo chủ yếu theo 2 tiêu chuẩn là IEC 60898 cho hệ thống điện dân dụng và IEC 60947-2 cho hệ thống điện công nghiệp.
Tác động quá tải của MCB theo chuẩn IEC
Tác động quá tải của MCB theo IEC 60947-2:
- Khi dòng điện chạy qua MCB nhỏ hơn hoặc bằng dòng không hoạt động được chuẩn hóa It = 1.05Ir, MCB sẽ không hoạt động trong thời gian quy ước (2 giờ với MCB In > 63A; 1 giờ với MCB In < 63A).
- Khi dòng điện chạy qua MCB lớn hơn hoặc bằng dòng điện hoạt động được chuẩn hóa It = 1.3 Ir, MCB sẽ hoạt động trong thời gian ít hơn thời gian quy ước (2 giờ với MCB In > 63A; 1 giờ với MCB In < 63A).
Tác động quá tải của MCB theo IEC 60898:
- Khi dòng điện qua MCB không nhỏ hơn dòng điện tác động quy ước It = 1.13 Ir, MCB không tác động trong thời gian quy ước (1 giờ).
- Khi dòng điện qua MCB không nhỏ hơn dòng điện tác động quy ước It = 1.45 Ir, MCB tác động trong thời gian ít hơn thời gian quy ước (1 giờ).
- Khi dòng điện chạy qua MCB lớn hơn dòng hoạt động quy ước It và nhỏ hơn dòng ngưỡng hoạt động bảo vệ ngắn mạch Im (3 In đối với MCB IEC 60898 type B), MCB sẽ tác động với thời gian theo vào đặc tính dòng điện, gọi là thời gian trễ dài hạn – LTD (long time delay).
Tác động ngắn mạch của MCB theo chuẩn IEC
Khi dòng điện chạy qua MCB đạt đến dòng ngưỡng bảo vệ ngắn mạch Im (5 In đối với MCB theo tiêu chuẩn IEC 60898, type B, 10 In đối với MCB theo tiêu chuẩn IEC 60947-2), MCB sẽ tác động trong một khoảng thời gian mang tên thời gian trễ ngắn hạn. Thời gian này < 0.1 giây, được xác định trên đặc tuyến dòng điện – thời gian của MCB, ở vùng gần dòng In.
Khi dòng điện chạy qua MCB bằng dòng duy trì (3 In đối với MCB theo tiêu chuẩn IEC 60898), thì MCB sẽ hoạt động trong thời gian ≥ 0.1 giây. Khi dòng điện chạy qua MCB bằng dòng tác động, thì MCB sẽ tác động trong thời gian < 0.1 giây.
Các đặc tuyến bảo vệ MCB theo IEC
MCB theo tiêu chuẩn IEC 60898 có 3 đặc tuyến bảo vệ:
- MCB Type B: Dùng cho những thiết bị gia dụng không có dòng xung chuyển mạch.
- MCB Type C: Dùng cho thiết bị có nhiều đèn huỳnh quang, động cơ nhỏ, tải điện cảm,…
- MCB Type D: Dùng cho thiết bị có dòng khởi động cao như máy biến áp, máy X quang, máy hàn công nghiệp,…
MCB theo tiêu chuẩn IEC 60947-2 có thêm 2 đặc tuyến là:
- MCB Type K: Dùng để bảo vệ mạch có dòng tức thời ban đầu cao như biến áp, động cơ, tụ bù,…
- MCB Type Z: Dùng để bảo vệ mạch điện tử có khả năng chịu dòng quá tải và ngắn mạch thấp trong thời gian ngắn như cảm biến, máy analyzer, cấp nguồn sensor,…
Ngoài ra, MCB theo IEC 60947 được phân chia làm 2 nhóm:
- Nhóm A: CB không được chế tạo dùng phối hợp ngắt chọn lọc với thiết bị hạ nguồn.
- Nhóm B: CB được chế tạo dùng phối hợp ngắt chọn lọc với thiết bị hạ nguồn, bao gồm đặc tính thời gian trễ.
Chọn dây cáp điện và thanh cái
Mỗi người sẽ có cách thức chọn dây điện và thanh cái khác nhau, chủ yếu qua 3 cách: theo tính toán, theo kinh nghiệm và theo tiêu chuẩn. Trong đó việc chọn theo tiêu chuẩn sẽ tối ưu, đồng bộ với thiết kế công trình, thuận lợi cho việc thi công.
Chọn dây cáp điện và thanh cái theo tiêu chuẩn IEC
Sau đây là các bảng chọn dây điện, cáp điện và thanh cái theo chuẩn IEC 60439.
Dòng điện và dây dẫn đến 400A được chọn theo bảng 8 IEC 64039-1:
| Dòng định mức làm việc A | Tiết diện dây dẫn | ||
| (mm2) | (AWG/MCM) | ||
| 0 | 8 | 1 | 18 |
| 8 | 12 | 1.5 | 16 |
| 12 | 15 | 2.5 | 14 |
| 15 | 20 | 2.5 | 12 |
| 20 | 25 | 4 | 10 |
| 25 | 32 | 6 | 10 |
| 32 | 50 | 10 | 8 |
| 50 | 65 | 16 | 6 |
| 65 | 85 | 25 | 4 |
| 85 | 100 | 35 | 3 |
| 100 | 115 | 35 | 2 |
| 115 | 130 | 50 | 1 |
| 130 | 150 | 50 | 0 |
| 150 | 175 | 70 | 00 |
| 175 | 200 | 95 | 000 |
| 200 | 225 | 95 | 0000 |
| 225 | 250 | 120 | 250 |
| 250 | 275 | 150 | 300 |
| 275 | 300 | 185 | 350 |
| 300 | 350 | 185 | 400 |
| 350 | 400 | 240 | 500 |
Dòng điện và dây dẫn từ 400A đến 3150A được chọn trong bảng 9 IEC 64039-1:
| Giá trị dòng định mức A | Khoảng dòng định mức A | Thử nghiệm dây dẫn điện | |||
| Dây điện | Thanh cái | ||||
| Số lượng | Diện tích mặt cắt (mm2) | Số lượng | Kích thước (mm) | ||
| 500 | 400 – 500 | 2 | 150 | 2 | 30 x 5 |
| 630 | 500 – 630 | 2 | 185 | 2 | 40 x 5 |
| 800 | 630 – 800 | 2 | 240 | 2 | 50 x 5 |
| 1000 | 800 – 1000 | Không khuyến khích dùng dây cáp | 2 | 60 x 5 | |
| 1250 | 1000 – 1250 | 2 | 80 x 5 | ||
| 1600 | 1250 – 1600 | 2 | 100 x 5 | ||
| 2000 | 1600 – 2000 | 3 | 100 x 5 | ||
| 2500 | 2000 – 2500 | 4 | 100 x 5 | ||
| 3150 | 2500 – 3150 | 3 | 100 x 10 | ||
Chọn thanh cái cho MCCB theo IEC 60439-1:
| Dòng MCCB | Kích thước cực (mm) | Kích thước thanh cái W x T (mm) |
| MCCB 100A | 15mm | 15 x 3 |
| MCCB 200A | 20mm | 20 x 5 |
| MCCB 250A | 20mm | 20 x 6 |
| MCCB 400A | 30mm | 30 x 8 hoặc 30 x 10 |
| MCCB 500A | 40mm | 30 x 10 hoặc 40 x 8 |
| MCCB 630A | 40mm | 40 x 10 |
| MCCB 800A | 40mm/50mm | 50 x 10 hoặc (40 x 6) x 2 |
| MCCB 1000A | 50mm | (50 x 6) x 2 |
Chọn thanh cái cho ACB theo IEC 60439-1:
| Dòng ACB | Kích thước cực (mm) | Kích thước thanh cái W x T (mm) |
| ACB 1000A | 50mm | (50 x 6) x 2 |
| ACB 1250A | 50mm | (50 x 8) x 2 |
| ACB 1600A | 50mm | (50 x 10) x 2 |
| ACB 2000A | 75mm | (80 x 10) x 2 |
| ACB 2500A | 75mm | (80 x 6) x 4 |
| ACB 3200A | 75mm | (80 x 10) x 3 |
Chọn dây dẫn theo công thức
Công thức tính toán gần đúng cho tiết diện dây dẫn dựa theo cường độ dòng điện là S = I / J
Trong đó:
- S: Tiết diện dây dẫn (mm2)
- I: Cường độ dòng điện (A)
- J: Mật độ dòng điện cho phép (A/mm2)
Giá trị I – cường độ dòng điện được tính toán theo bảng công thức sau:
| Thông số cần tính | Thông số có sẵn | Điện 1 chiều | Điện xoay chiều 1 pha | Điện xoay chiều 3 pha |
| Cường độ dòng điện (A) | kW | A = 1000kW / V | A = (1000 * kW) / (V * pf) | A = (1000 * kW) / (1.73 * V * pf) |
| Cường độ dòng điện (A) | kVA | A = (1000 * kVA) / V | A = (1000 * kVA) / (1.73 * V) | |
| Cường độ dòng điện (A) | HP | A = (746 * HP) / (V x eff) | A = (746 * HP) / (V * eff * pf) | A = (746 * HP) / (1.73 * V * eff * pf) |
| Công suất (W) | VA | kW = (A * V) / 1000 | kW= (A * V * pf) / 1000 | kW = (1.73 * A * V * pf) / 1000 |
| Công suất biểu kiến (kVA) | VA | kVA = (A * V) / 1000 | kVA = (1.73 * A * V) / 1000 |
Trong đó:
- pf: là hệ số công suất của thiết bị
- eff: là hiệu suất của motor hoặc máy điện
- V: là điện áp lưới
Chọn dây dẫn theo kinh nghiệm
Tùy theo công suất chịu tải của từng nhánh trong sơ đồ điện, của từng thiết bị mà có thể kết hợp sử dụng nhiều loại dây, cho từng nhánh. Bạn có thể tham khảo bảng chọn tiết diện dây dẫn sau đây:
| Tiết diện dây dẫn (mm2) | Thiết bị nối | Công suất tối đa | Chọn aptomat |
| 1.5 | Đèn, thiết bị ít tổn hao điện | < 2300W | 10A |
| 2.5 | Ổ cắm đa năng, ổ cắm chuyên dụng | < 3600W | 16A – 20A |
| 4 | Thiết bị | < 5700W | 25A |
| 6 | Thiết bị điện công suất cao | < 7300W | 32A |
| 10 | Kết nối giữa aptomat tổng và aptomat nhánh | 6000W – 12000W | 25A – 50A |
| 16 – 25 | Điện nguồn về aptomat tổng | < 60000W | 63A |
Lựa chọn máy biến áp
Khi lựa chọn máy biến áp cần lưu ý các thông số: số lượng, công suất, chủng loại, kiểu dáng và các tính năng mở rộng. Số lượng máy biến áp trong trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải:
- Phụ tải loại 1 – phụ tải quan trọng, không được mất điện: Đặt 2 máy biến áp.
- Phụ tải loại 2 – dùng cho tòa nhà, xí nghiệp, siêu thị,…: Tiến hành so sánh giữa phương án cấp điện 1 đường dây – 1 biến áp với phương án cấp điện đường dây lộ kép – 2 máy biến áp.
- Phụ tải loại 3 – dùng cho khu chung cư, trường học, nhà ở,… để chiếu sáng: Đặt 1 máy biến áp.
Sau khi đã xác định số lượng máy biến áp, tiếp theo xác định công suất máy theo công thức:
- Với trạm một máy: SđmB ≥Stt
- Với trạm hai máy: SđmB ≥ Stt/1.4
Trong đó:
- SđmB – công suất định mức của máy biến áp theo nhà sản xuất.
- Stt – công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải, là cơ sở lựa chọn máy biến áp và các thiết bị điện khác.
- 1.4 – hệ số quá tải.
Hệ số quá tải phụ thuộc vào thời gian quá tải. Hệ số 1.4 chỉ đúng khi có 2 máy:
- 1 máy bị sự cố
- 1 máy cho phép quá tải 1.4 trong 5 ngày 5 đêm
- Thời gian 1 ngày quá tải không quá 6 giờ
- Hệ số tải trước khi bị quá tải không quá 0.75
Nếu không thỏa mãn 4 điều kiện trên thì cần dựa theo đồ thị xác định hệ số quá tải phù hợp.
=>> Đọc thêm: Kinh nghiệm nâng cấp trạm biến áp và chọn aptomat
Lựa chọn máy phát điện
Lựa chọn chính xác công suất là cơ sở để chọn máy phát điện cho hệ thống. Những vấn đề phát sinh khi chọn sai công suất như sau:
- Chọn công suất quá thấp dẫn đến máy phát thiếu công suất, quá tải trầm trọng, giảm tuổi thọ.
- Chọn công suất quá cao khiến lãng phí, máy phát non tải, tăng tiêu hao nhiên liệu, giảm tuổi thọ.
Tính toán công suất biểu kiến kVA
Dưới đây là bảng tính công suất biểu kiến kVA với điện áp 220V/380V, tần số 50 Hz
| Thứ tự | Loại tải và công suất (kW) | Hệ số công suất cos | Kiểu khởi động | Hệ số dòng khởi động | Dòng điện danh nghĩa (A) | Tổng dòng điện danh nghĩa (A) | Dòng khởi động (A) | Tổng dòng khởi động (A) |
| 1 | Motor 10kW | 0.8 | trực tiếp | 7 | 19 | 19 | 133 | 133 |
| 2 | Motor 50kW | 0.8 | sao/tam giác | 3.5 | 95 | 114 | 332 | 351 |
| 3 | Đèn 20kW | 0.4 | trực tiếp | 1.5 | 76 | 190 | 114 | 228 |
| 4 | Điện trở 15kW | 1.0 | trực tiếp | 1.2 | 23 | 43 | 28 | 218 |
| …. | …. | …. | …. | …. | …. | …. | …. | …. |
| 6 | Khác 30kW | 0.8 | trực tiếp | 1.5 | 57 | 270 | 86 | 299 |
Trong đó:
- Dòng điện danh nghĩa = công suất x (1000/cos ) x 3 x 220
- Dòng điện khởi động = dòng điện danh nghĩa x hệ số khởi động
Như vậy dựa theo bảng tính:
- Tổng dòng điện danh nghĩa lớn nhất = 270A
- Tổng dòng điện khởi động lớn nhất = 351A
- Công suất biểu kiến cho dòng điện lớn nhất = 351 x 3 x 220 / 1000 = 231kVA
Chú ý: Ưu tiên đóng tải cho các motor công suất lớn trước, công suất nhỏ sau.
Tính toán công suất thực kW
Dưới đây là bảng tính công suất thực kW với điều kiện tương tự:
| Thứ tự | Loại tải | Công suất kW | Hệ số sử dụng trong ngày % | Công suất bình quân trong ngày kW | Điện năng tiêu thụ trong ngày kWh |
| 1 | Motor | 10 | 80 | 8 | 192 |
| 2 | Motor | 50 | 60 | 30 | 720 |
| 3 | Đèn | 20 | 100 | 20 | 480 |
| 4 | Điện trở | 15 | 80 | 12 | 288 |
| … | … | … | … | … | … |
| 6 | Khác | 30 | 40 | 12 | 288 |
Dựa theo bảng tính:
- Tổng công suất thực = 125 kW
- Công suất thực bình quân trong ngày = 82 kW
- Công suất thực lớn nhất = 82/0.6 = 136 kW
Trên đây là tổng hợp cách chọn CB, dây điện và các thiết bị khác trong hệ thống theo tiêu chuẩn IEC. Để liên tục cập nhật những kiến thức mới về ngành điện, bạn hãy theo dõi thường xuyên website của chúng tôi: https://btb-electric.com/vi/.
