Cách cầu chì tự ngắt hoạt động dưới dòng điện ngắn mạch ba pha cao

Trong các mạng lưới phân phối hiện đại, mức độ sự cố có thể tăng nhanh, đặc biệt là trong các sự cố ngắn mạch ba pha nghiêm trọng. Cầu chì tự ngắt được thiết kế để phản ứng trong vòng mili giây khi chịu ứng suất dòng điện cực lớn, khiến nó trở thành thiết bị bảo vệ quan trọng trong hệ thống đường dây trên không.

Điều gì xảy ra bên trong cầu chì dưới dòng điện sự cố cao?

Khi dòng điện sự cố vượt quá ngưỡng cao như 12kA, phần tử cầu chì sẽ bị tích tụ nhiệt nhanh chóng. Mối nối kim loại bên trong cầu chì không thể tản nhiệt đủ nhanh, do đó nhiệt độ của nó tăng mạnh cho đến khi tan chảy. Sự chuyển đổi từ thể rắn sang thể lỏng này xảy ra gần như ngay lập tức dưới ứng suất điện như vậy.

Đồng thời, một hồ quang hình thành giữa các đầu bị tách rời của phần tử đã tan chảy. Hồ quang này tạm thời duy trì dòng điện. Thiết kế bên trong của cầu chì tự ngắt buộc hồ quang phải giãn ra và nguội đi, làm tăng điện áp hồ quang và đẩy dòng điện về phía ngắt mạch.

Hành vi ngắt mạch nhanh trong các tình huống thực tế
Trong điều kiện ngắn mạch cao, cầu chì tự ngắt không hoạt động như trong các tình huống quá tải. Phản ứng nhanh hơn và mạnh mẽ hơn nhiều. Mối nối cầu chì tan chảy gần như ngay lập tức, sau đó là sự tắt hồ quang trong một thời gian rất ngắn.

Trong hệ thống ba pha, điều này có thể dẫn đến:

Ngắt đồng thời tất cả các pha trong trường hợp sự cố nghiêm trọng

Hoạt động một pha nếu chỉ có một cầu chì hoạt động

Cách ly ngay lập tức các phần bị lỗi khỏi mạng lưới

Loại phản ứng này giúp giảm ứng suất nhiệt và cơ học lên thiết bị phía thượng nguồn.

Sự cố bên trong hệ thống

Để hiểu rõ hơn về trình tự, quá trình có thể được xem xét theo các giai đoạn:

Dòng điện tăng đột ngột làm tăng năng lượng nhiệt

Phần tử cầu chì nhanh chóng đạt đến điểm nóng chảy

Hồ quang được hình thành qua khe hở

Sự kéo dài và làm nguội hồ quang xảy ra bên trong ống cầu chì

Dòng điện bị ngắt khi hồ quang tắt

Mỗi giai đoạn diễn ra trong một khung thời gian được kiểm soát chặt chẽ, được điều khiển bởi thiết kế vật lý và tính chất vật liệu của cầu chì.

Những cân nhắc kỹ thuật đối với mức sự cố cao

Trong các ứng dụng dự kiến ​​có dòng ngắn mạch cao, việc lựa chọn cầu chì ngắt mạch phù hợp đòi hỏi sự đánh giá cẩn thận. Định mức ngắt mạch phải phù hợp với khả năng chịu sự cố của hệ thống. Đặc tính thời gian-dòng điện phải phù hợp với các yêu cầu phối hợp trong sơ đồ bảo vệ.

Thành phần vật liệu, môi chất dập tắt hồ quang và thiết kế cơ khí đều ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của cầu chì trong các điều kiện khắc nghiệt. Tính nhất quán giữa ba pha cũng rất quan trọng để duy trì sự cân bằng hệ thống trong các sự cố.

Kết luận