Cách tính dòng cắt ngắn mạch mà kỹ sư cần biết.

Trong lĩnh vực điện công nghiệp và dân dụng, cách tính dòng cắt ngắn mạch đóng vai trò quan trọng trong thiết kế hệ thống bảo vệ và đảm bảo an toàn cho thiết bị. Việc tính toán sai có thể dẫn đến sự cố nghiêm trọng, gây hư hại thiết bị hoặc mất an toàn cho con người. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về cách tính, công thức và các yếu tố cần chú ý khi thực hiện phép tính này.

Khái niệm dòng cắt ngắn mạch là gì?

Dòng cắt ngắn mạch (short-circuit breaking current) là dòng điện cực đại xảy ra trong hệ thống điện khi xảy ra sự cố ngắn mạch, chẳng hạn khi hai dây dẫn chạm nhau. Đây là thông số cực kỳ quan trọng để xác định khả năng chịu đựng của thiết bị điện như CB, MCCB, ACB...

Vì sao cần tính dòng cắt ngắn mạch?

• Bảo vệ thiết bị: Khi xảy ra ngắn mạch, nếu dòng cắt vượt quá khả năng chịu đựng của thiết bị bảo vệ, thiết bị có thể bị phá hủy.
• Chọn thiết bị phù hợp: Giúp kỹ sư lựa chọn đúng thiết bị đóng cắt có Icu (Ultimate Breaking Capacity) hoặc Ics (Service Breaking Capacity) phù hợp.
• Tối ưu hệ thống bảo vệ: Đảm bảo tính chọn lọc và phối hợp tốt giữa các tầng bảo vệ

Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng cắt

1. Điện áp định mức: Điện áp càng cao thì dòng ngắn mạch càng lớn.
2. Nguồn cung cấp và công suất ngắn mạch: Nguồn càng mạnh (công suất lớn) thì dòng cắt càng cao.
3. Khoảng cách từ điểm ngắn mạch đến nguồn: Khoảng cách càng xa, điện trở và điện kháng tăng lên, làm giảm dòng ngắn mạch.

Công thức tính dòng cắt ngắn mạch

Hướng dẫn cách tính dòng cắt ngắn mạch

Bước 1: Xác định các thông số

• Điện áp tại điểm sự cố
• Công suất ngắn mạch tại trạm biến áp gần nhất
• Khoảng cách đến nguồn
• Sơ đồ hệ thống điện

Bước 2: Thực hiện tính toán

• Sử dụng công thức phù hợp tùy theo hệ thống 1 pha hay 3 pha.
• Kiểm tra giá trị Icu của CB có cao hơn dòng cắt tính toán hay không.

Ví dụ thực tế về cách tính

Những sai lầm thường gặp khi tính toán

• Bỏ qua phụ tải lớn gần điểm sự cố.
• Không tính tổn hao đường dây dẫn đến sai số.
• Chọn nhầm hệ số K hoặc không cập nhật dữ liệu nguồn.

Lựa chọn thiết bị theo dòng cắt

Phần mềm hỗ trợ tính dòng cắt

1. ETAP – Hỗ trợ mô phỏng và tính toán chi tiết dòng ngắn mạch.
2. PSS®E – Được dùng nhiều trong các dự án điện quốc gia.

Các tiêu chuẩn liên quan

• IEC 60909 – Tiêu chuẩn quốc tế về tính toán dòng sự cố.
• TCVN – Tiêu chuẩn Việt Nam áp dụng tương đương IEC.

Cách xác minh kết quả tính toán

• Mô phỏng phần mềm để so sánh với kết quả thủ công.
• Đo thực nghiệm trong điều kiện vận hành an toàn.

Những lưu ý khi thiết kế bảo vệ

• Đảm bảo độ chọn lọc giữa các tầng bảo vệ.
• Kiểm tra định kỳ lại dòng cắt khi có thay đổi phụ tải hoặc nguồn cấp.

Khi nào cần cập nhật lại dòng cắt?

• Khi nâng cấp nguồn hoặc thêm máy phát.
• Khi di dời thiết bị hay thay đổi sơ đồ hệ thống điện.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Dòng cắt và dòng ngắn mạch có giống nhau không?
Không hoàn toàn. Dòng cắt là dòng ngắn mạch lớn nhất mà thiết bị có thể ngắt được.

2. Có bắt buộc phải dùng phần mềm để tính dòng cắt không?
Không bắt buộc, nhưng nên dùng để đảm bảo độ chính xác cao.

3. CB có thể dùng nếu dòng cắt thấp hơn Icu không?
Không. CB chỉ an toàn khi Icu ≥ dòng cắt tại điểm lắp đặt.

4. Có thể lấy dòng cắt từ catalog thay vì tính không?
Không nên. Mỗi vị trí có giá trị dòng cắt riêng, cần tính cụ thể.

5. Dòng cắt thay đổi khi nào?
Thay đổi khi có thay đổi về nguồn cấp, phụ tải, cấu hình hệ thống.

6. Có cần tính dòng cắt cho cả hệ thống dân dụng nhỏ không?
Có, đặc biệt nếu dùng thiết bị điện tử nhạy cảm hoặc cần đảm bảo an toàn cháy nổ.

Kết luận: Đảm bảo an toàn nhờ tính đúng dòng cắt

Việc hiểu và áp dụng đúng cách tính dòng cắt ngắn mạch là điều bắt buộc với kỹ sư thiết kế điện. Nó không chỉ giúp chọn thiết bị phù hợp mà còn góp phần đảm bảo an toàn, giảm thiểu thiệt hại trong trường hợp xảy ra sự cố. Hãy luôn kiểm tra kỹ và cập nhật các yếu tố thay đổi trong hệ thống để tính toán chính xác nhất.