CHƯƠNG 14: KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP I KHÁI QUÁT Trong điều kiện vận hành, khí cụ điện làm việc chế độ sau : - Chế độ làm việc lâu dài : chế độ khí cụ điện làm việc tin cậy chúng chọn điện áp dòng điện định mức - Chế độ làm việc tải : chế độ dòng điện qua khí cụ điện lớn dòng điện định mức, chúng làm việc tin cậy thời gian dòng điện tăng cao chạy qua chúng không thời gian cho phép thiết bị - Chế độ làm việc ngắn mạch : khí cụ đảm bảo làm việc tin cậy trình lựa chọn ý điều kiện ổn định nhiệt ổn định động II NHỮNG ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN Chọn theo điều kiện làm việc lâu dài: a Chọn theo điện áp định mức : Điện áp định mức khí cụ điện ghi nhãn hay lý lịch máy, phù hợp với độ cách điện Ngòai ra, thiết kế chế tạo khí cụ điện có độ dự trữ độ bền điện nên cho phép chúng làm việc lâu dài không hạn chế với điện áp cao định mức 10 – 15% gọi điện áp làm việc cực đại khí cụ điện Do chọn khí cụ điện phải thỏa mãn điều kiện điện áp sau: U dmKCD + rU dmKCD  U dmMang +rU Mang Với U dmKCD điện áp định mức khí cụ điện rU dm độ tăng điện áp cho phép khí cụ điện KC D U dmMang điện áp định mức mạng điện nơi thiết bị khí cụ điện làm việc rU Mang độ lệch điện áp mạng, so với điện áp định mức điều kiện vận hành b Chọn theo dòng điện định mức : Dòng điện định mức khí cụ điện I dmKCD nhà máy chế tạo cho sẵn dòng điện qua khí cụ điện thời gian không hạn chế với nhiệt độ môi trường xung quanh định mức Chọn thiết bị khí cụ điện , ta phải đảm bảo cho dòng điện định mức lớn hay dòng điện làm việc cực đại mạch điện I tức là: lv max I dmKCD E I lv max Dòng điện làm việc cực đại mạch tính sau: - Lúc cắt hai đường dây làm việc song song, đường dây lại phải gánh tòan phụ tải - Đối với mạch máy biến áp : ta tính máy biến áp sử dụng khả tải - Đối với đường dây cáp dự trữ : tính sử dụng khả tải - Đối với góp nhà máy điện, trạm biến áp, dẫn mạch phân đọan mạch nối khí cụ điện: tính điều kiện vận hành xấu - Đối với máy phát điện: tính 1.05 lần dòng điện định mức nó; máy phát điện cho phép tải dòng điện đến 5% Các điều kiện kiểm tra khí cụ điện a Kiểm tra ổn định động: Đối với mạng điện có điện áp –35KV điểm trung tính không nối đất, dòng điện ngắn mạch lớn dòng điện ngắn mạch ba pha Do ta lấy dòng điện để kiểm tra ổn định động cho thiết bị Đối với mạng có điện áp UE 110kV, điểm trung tính trực tiếp nối đất, dòng điện ngắn mạch lớn dòng điện ngắn mạch pha ba pha Khi kiểm tra thiết bị mạng phương diện ổn định lực điện động, ta phải chọn dòng ngắn mạch lớn hai mạch Điều kiện kiểm tra ổn định động khí cụ điện là: i max E i xk Hay I max E I xk Với I max , i max : trị số biên độ trị số hiệu dụng dòng điện cực đại cho phép, đặc trưng ổn định động cao khí cụ điện I xk , i xk : trị số biên độ trị số hiệu dụng dòng điện ngắn mạch xung kích b Kiểm tra ổn định nhiệt: Dây dẫn khí cụ điện có dòng điện qua bị nung nóng lên có tổn thất công suất Các tổn thất phụ thuộc vào nhiều yếu tố điện áp, tần số …ŽŽŽ chủ yếu phụ thuộc vào bình phương cường độ dòng điện Khi nhiệt độ khí cụ điện dây dẫn cao bị hư hỏng hay giảm thời gian phục vụ Do cần phải qui định nhiệt độ cho phép chúng làm việc bình thường ngắn mạch Đối với dây dẫn, điều kiện ổn định nhiệt áp dụng ba phương pháp sau:  Căn vào nhiệt độ cuối dây dẫn ngắn mạch phải nhỏ hay nhiệt độ đốt nóng cho phép lớn chúng ngắn mạch : u N E u cp max u2 N : nhiệt độ cuối dây dẫn ngắn mạch ucp max t độ đốt nóng cho phép lớn ngắn mạch : nhiệ  Dây dẫn ổn định nhiệt tiết diện chọn S chon lớn hay tiết diện nhỏ để ổn định nhiệt S S chon E S B Với S = N CT B N ,, (t + T a ) :xung lượng nhiệt dòng điện ngắn s); = I N mạch (A I : giá trị hiệu dụng ban đầu dòng điện ngắn mạch , ngắn ,, mạch xảy BBBB BB (I ) xa nơi đặt thiết bị I ,, = I BB ; t N = t bv + t MCD : thời gian cắt ngắn mạch hay thời gian ngắn mạch (S), Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 90/ 103 t bv : thời gian chỉnh thiết bị bảo vệ chính, t MCD : thời gian cắt máy cắt điện C T : hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ cho phép ngắn mạch vật liệu dẫn Bảng trị số C T : Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 91/ 103 Vật liệu dây dẫn Nhiệt độ ban đầu uEu cp Nhiệt đô cuối u N = u cp max Hệ số C T - Thanh dẫn đồng - Thanh dẫn nhôm - Cáp đến 10KV, cách điện giấy, lõi nhôm - Cáp dây dẫn, cách điện polyvinin clorua, lõi nhôm - Cáp dây dẫn, cách điện polyêtylen, lõi nhôm - Cáp 10kV, lõi đồng 70 70 65 300 200 200 171 88 85 55 150 75 65 200 65 65 200 159  Căn vào ổn định nhiệt: dòng điện ổn định nhiệt định mức I ứng dmnh với thời gian ổn định nhiệt định mức t dmnh nhà chế tạo cho Khí cụ điện ổn định nhiệt thỏa điều kiện sau: IPP PB  PB  ñmnhBB tBBqñBB t dmnh E BN 2 PB IPP P B ñmnhBB t dmnh E I  tBBqđB B :thời gian tác động qui đối dòng điện ngắn mạch xác định tổng thời gian tác động bảo Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 92/ 103 vệ đặt chổ máy cắt điện cố với thời gian tác động tòan phần máy cắt điện III MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP (1000V) Máy cắt : a Khái niệm : Máy cắt điện áp cao thiết bị điện chuyên dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều tất chế độ vận hành có : đóng ngắt dòng điện định mức, dòng điện ngắn mạch ; dòng điện không tải … Máy cắt loại thiết bị đóng Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 93/ 103 cắt làm việc tin cậy song giá thành cao nên máy cắt dùng nơi quan trọng b Phân lọai máy cắt: Thông thường máy cắt phân lọai theo phương pháp dập tắt hồ quang, theo dạng cách điện phần dẫn điện, theo kết cấu buồng dập hồ quang Dựa vào dạng cách điện phần dẫn điện, máy cắt phân thành: - Máy cắt nhiều dầu : thành phần dẫn điện cách điện dầu máy biến áp hồ quang sinh cắt máy cắt dập tắc dầu biến áp - Máy cắt dầu : thành phần dẫn điện cách điện cách điện rắn hồ quang sinh cắt máy cắt dập tắt dầu biến áp - Máy cắt không khí - Máy cắt điện tử - Máy cắt chân không c Các thông số máy cắt: - Dòng điện cắt định mức : dòng điện lớn mà máy cắt cắt cách tin cậy điện áp phục hồi giửa hai tiếp điểm máy cắt điện áp định mức mạch điện - Công suất cắt định mức máy cắt ba pha : S dm = U (VA) Trong : dm I cdm U dm điện áp định mức hệ thống (V) I cdm dòng điện cắt định mức (A) Khái niện công suất tương đối dòng điện qua máy cắt I cdm điện áp hai đầu thực tế điện áp Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 94/ 103 hồ quang vài % so với điện áp mạch điện Sau hồ quang bị dập tắt , tiếp điểm máy cắt bắt đầu phục hồi điện áp thời gian dòng điện Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 95/ 103 - Thời gian cắt máy cắt : thời gian tính từ thời điểm đưa tín hiệu cắt máy cắt đến thời điểm hồ quang dập tắt tất cực Nó bao gồm thời gian cắt riêng máy cắt thời gian cháy hồ quang - Dòng điện đóng định mức : giá trị xung kích lớn dòng điện ngắn mạch mà máy cắt đóng cách thành công mà tiếp điểm không bị hàn dính không bị hư hỏng khác trường hợp đóng lặp lại Dòng điện xác định giá trị hiệu dụng dòng điện xung kích xảy ngắn mạch - Thời gian đóng máy cắt : thời gian đưa tín hiệu đóng máy cắt hòan tất động tác đóng máy cắt d Lựa chọn kiểm tra máy cắt điện cao áp (1000V) Máy cắt điện chọn theo địên áp định mức, lọai máy cắt, kiểm tra ổn định động, ổn định nhiệt khả cắt tình trạng ngắn mạch Dao cách ly : a Khái niệm Dao cách ly lọai khí cụ điện dùng để tạo khỏang hở cách điện trông thấy phận mang dòng điện phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an tòan, khiến cho nhân viên sửa chửa thiết bị điện an tâm làm việc Dao cách ly phận dập tắt hồ quang nên cắt dòng điện lớn b Phân lọai: Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 96/ 103 Theo yêu cầu sử dụng, dao cách ly có hai lọai Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 97/ 103 -Dao cách ly pha -Dao cách ly ba pha Theo vị trí sử dụng, dao cách ly có hai lọai: -Dao cách ly đặt nhà -Dao cách ly đặt ngòai trời c Lựa chọn kiểm tra dao cách ly Dao cách ly chọn theo điều kiện định mức, chúng kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động ổn định nhiệt Cầu chì cao áp: a Khái niệm: Cầu chì khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện tải hay ngắn mạch Thời gian cắt mạch cầu chì phụ thuộc nhiều vào vật liệu làm dây chảy Dây chảy cầu chì làm chì, hợp kim với thiếc có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp,điện trở suất tương đối lớn.Do lọai dây chảy thường chế tạo có tiết diện lớn thích hợp với điện áp nhỏ 300V điện áp cao (1000 v): dùng dây chảy có tiếc diện lớn lúc nóng chảy, lượng kim lọai tỏa lớn Khó khăn cho việc dập tắt hồ quang ; Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 94/ 103 điện áp thường dùng dây chảy đồng, bạc, có điện trở suất bé, nhiệt độ nóng chảy cao b Dây chảy: Thành phần cầu chì dây chảy Dây chảy có kích thước vật liệu khác nhau, xác định đặc tuyến dòng điện – thời gian (TCC) Song song với dây chảy sợi dây căng để triệt tiêu kéo căng dây chảy Để tăng cường khả dập hồ quang sinh dây chảy bị đứt bảo đảm an tòan cho người vận hành thiết bị khác xung quanh cầu chì thường chèn đầy thạch anh Các thạch anh có tác dụng phân chia nhỏ hồ quang Vỏ cầu chì làm chất xenluylô Nhiệt độ cao hồ quang làm cho xenluylô bốc gây áp suất lớn để nhanh chóng dập tắt hồ quang c Phân lọai cầu chì: Tùy theo chức lọai cầu chì mà ta phân sau :  Cầu chì tự rơi (fuse cut out: FCO) : họat động theo nguyên tắc "rơi" dây chì nối liên kết hai đầu Việc dập tắt hồ quang yếu dựa vào ống phụ bên ngòai dây chì Ngòai nhiệm vụ bảo vệ tải ngắn mạch cầu chì tự rơi có nhiệm vụ cách ly đường dây bị cố  Cầu chì chân không: lọai cầu chì mà dây chảy đặt môi trường chân không Cầu chì chân không lắp bên dầu  Cầu chì hạn dòng : chức hạn chế tác động dòng điện cố có thiết bị bảo vệ d Lựa chọn kiểm tra cầu chì: Cầu chì chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức dòng điện cắt định mức ( hay công suất cắt định mức) Ngòai ra, Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 95/ 103 cần ý vị trí đặt cầu chì (trong nhà hay ngòai trời.) U dmCC E U dmMang I dmCC E I lv max S dmcatCC,, E S Với: U dmCC : điện áp định mức cầu chì U dmMang : điện áp định mức mạng điện nơi cầu chì làm việc Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 96/ 103 I dmCC : dòng điện định mức cầu chì I lv : dòng điện làm việc cực đại mạch điện cần bảo vệ max S dmcatCC : công suất cắt định mức cầu chì S ,, = dm I ,, ; Ma ng U I ,, : giá trị hiệu dụng ban đầu dòng điện ngắn mạch CÂU HỎI CHƯƠNG 1- Hãy nêu điều kiện chung để lựa chọn khí cụ điện áp cao 2- Cho biết khái niệm, phân loại cách lựa chọn máy cắt 3- Cho biết khái niệm, phân loại cách lựa chọn dao cách ly Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 97/ 103 Lýù Thuyếát Khí Cụï Điệän Trang 98/ 103 ... điện áp định mức mạng điện nơi thiết bị khí cụ điện làm việc rU Mang độ lệch điện áp mạng, so với điện áp định mức điều kiện vận hành b Chọn theo dòng điện định mức : Dòng điện định mức khí cụ. .. cụ điện I dmKCD nhà máy chế tạo cho sẵn dòng điện qua khí cụ điện thời gian không hạn chế với nhiệt độ môi trường xung quanh định mức Chọn thiết bị khí cụ điện , ta phải đảm bảo cho dòng điện. .. máy điện, trạm biến áp, dẫn mạch phân đọan mạch nối khí cụ điện: tính điều kiện vận hành xấu - Đối với máy phát điện: tính 1.05 lần dòng điện định mức nó; máy phát điện cho phép tải dòng điện