Bài giảng Khí cụ điện - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định

o lộn và bị kéo dài ra và dễ đứt, làm cho hồ quang nhanh chóng bị dập tắt. 3. Ưu nhược điểm và ứng dụng Máy cắt nhiều dầu dùng để đóng cắt ở dạng điện áp cao, có Ul  35kV. Dùng trong các trạm biến áp trung gian và các trạm biến áp khu vực. Máy cắt của máy cắt nhiều dầu là kích thước, trọng lượng, cần phải làm sạch 133 dầu, bảo dưỡng, sửa chữa phúc tạp và dễ gây ra cháy nổ. Hình 3.2. Máy cắt nhiều dầu 110kV, dòng điện định mức 2000A, công suất cắt 8000MVA do Liên Xô (cũ) chế tạo 1 : Vỏ thùng 2 : Cơ cấu hầm dầu 3 : Cách điện vỏ thùng 4 : Tiếp điểm động 5 : Thanh truyền động 6 : Buồng dập hồ quang 7 : Ống dẫn hướng 8 : Sứ xuyên 9 : Máy biến dòng điện Hình 3.2 Máy cắt nhiều dầu Liên Xô chế tạo 3.1.3. Máy cắt ít dầu Máy cắt ít dầu ra đời sau máy cắt nhiều dầu, với mục đích giảm kích thước và trọng lượng, cách điện dầu được thay bằng cách điện rắn. Trong máy cắt ít dầu, dầu chỉ dùng để dập hồ quang, không làm nhiệm vụ cách điện như ở máy cắt nhiều dầu. Thân máy kiểu treo gắn trên sứ cách điện cả ba pha trên cùng một khung đỡ, mỗi pha (cực) có một chỗ cắt với buồng dập tắt hồ quang riêng 1. Cấu tạo Hình 3.3 Máy cắt ít dầu 1. Buồng dập hồ quang. 2. Tiếp điểm tĩnh. 3. Tiếp điểm động. 4. Thanh truyền động. 5. Dây dẫn mềm. 2. Nguyên lý hoạt động Để đóng cắt điện nhờ thanh truyền động 4. Khi đưa thanh truyền 4 lên trên tiếp điểm động 3 tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh 2 cấp điện cho tải. Khi đưa thanh truyền 4 xuống dưới tiếp điểm động 3 rời khỏi tiếp điểm tĩnh 2 cắt điện ra khỏi tải. 134 Dập hồ quang: khi cắt mạch điện, hồ quang đốt nóng dầu, sinh ra khí áp suất lớn vì buồng dập hồ quang bị bít kín. Khi tiếp điểm động di chuyển lên sẽ mở khe ngang và buồng hơi áp suất cao sẽ phụt ra, hồ quang bị kéo dài và tắt. Hình 3.4 Dập tắt hồ quang 3. Ưu nhược điểm và ứng dụng Máy cắt ít dấu có cấu tạo đơn giản, giá thành hạ nó chỉ làm việc với điện áp từ 6-10kV, cũng có một số máy chế tạo làm việc với điện áp tới 20kV. Khi mạch được đóng thì tiếp điểm số 1 có điện, rất nguy hiểm vì vậy vỏ máy cắt ít dầu thường được sơn màu đỏ và thường kèm kí hiệu nguy hiểm. Ưu điểm chính của máy cắt ít dầu là kích thước nhỏ gọn, khối lượng dầu không đáng kể. Nhược điểm của máy cắt nà là công suất bé hơn loại nhiều dầu. Mặt khác vì lượng dầu ít nên dầu mau bị bẩn, chất lượng giảm nhanh, phải thay dầu. Ở máy này không có thiết bị hâm nóng dầu, vì vậy không thể lắp đặt ở nơi có nhiệt độ thấp. Ngày nay số lượng máy cắt ít dầu ít dần, vì nó không cạnh tranh được những máy cắt tiên tiến khác. Hình 3.5. Kích cỡ và kết cấu của máy cắt kiểu BMK -35 (máy cắt ít dầu kiểu cột, 35kV) với các thông số: Uđm= 35kV, Iđm=1000A, Icđm= 16,4kV, Pcđm = 1000MVA. Hình 3.5 Máy cắt kiểu BMK-35 1 : Trục truyền động 2 : Tiếp điểm động 3 : Thanh truyền 4 : Con lăn 5 : Ống cách điện 6 : Sứ trên 7 : Sứ dưới 135 3.1.4. Máy cắt không khí nén Không khí khô, sạch được nén với áp suất cao (từ 20 đến 40 at) dùng để thổi hồ quang và để thao tác cắt máy vì vậy máy cắt này được gọi là máy cắt không khí hay máy cắt không khí nén. Cách điện và buồng dập hồ quang ở đây là cách điện rắn hoặc sứ. Buồng dập hồ quang có hai loại: Loại thổi ngang và loại thổi dọc. Nguyên lý kết cấu của máy cắt không khí đa dạng, phụ thuộc vào điện áp, dòng điện định mức, vào phương thức truyền không khí nén vào bình cắt và trạng thái của tiếp điểm sau khi cắt. 1. Cấu tạo Hình 3.6 Máy cắt không khí nén 1. Tiếp xúc tĩnh 2. Tiếp xúc động 3. Buồng dập hồ quang 4. Pít tông 5. Xi lanh 6. Cực bắt dây ra tải 7. Tiếp xúc lăn 8. Cực bắt dây tới nguồn 9. Lỗ van xả khí 10. Nắp quy lát K1 van cắt, K2 van đóng 2. Nguyên lý làm việc Ở loại máy cắt này điều khiển truyền động và dập tắt hồ quang điện dùng không khí đã sấy khô lọc sạch nén ở áp suất cao tới 20 at. Do không cần thời gian tạo ra sản phẩm khí như ở các loại máy cắt dầu nên quá trình dập hò quang rất nhanh. Thời gian cắt khoảng 0,17, công suất cắt có thể đạt tới 15000MVA. Nếu máy cắt ở vị trí đóng thì van K2 mở, van K1 đóng, tiếp xúc động 2 đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 1, đèn tín hiệu báo màu đỏ, dòng điện từ nguồn qua cực bắt dây 6 ra tải. Khi có tín hiệu cắt từ rơle hoặc khoá điều khiển, van K1 sẽ mở khí nén áp suất cao vào ngăn trên của xilanh đẩy pittông 4 chuyển động xuống phía dưới kéo tiếp xúc động 2 rời khỏi tiếp xúc tĩnh 1. Hình 3.7 Dập tắt hồ quang bằng luồng khí 136 Hồ quang phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh được khí nén áp suất cao thổi trực tiếp dập tắt, sản phẩm khí cháy thoát ra ngoài qua lỗ 9. Khi đóng máy cắt, van K2 mở khí nén áp suất cao vào ngăn xilanh đẩy pitông 4 chuyển động lên trên đa tiếp xúc động đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh. Hồ quang bị buồng khí áp suất cao thổi, bị kéo dài và tắt như hình 3.7. 3. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng Loại máy cắt này có thời gian cắt nhanh, công suất cắt lớn, có thể đạt đến dòng cắt 100 kA, không sợ nổ như máy cắt dầu. Nhưng nhược điểm cơ bản cấu tạo cồng kềnh vì phải có thêm hệ thống sấy, lọc và nén khí, nên mặt bằng lắp đặt đòi hỏi phải đủ lớn. Vì vậy chỉ nên dùng cho những trạm có số lượng máy cắt lớn. Khi đóng cắt vẫn gây tiếng ồn lớn, giá thành còn cao. Loại máy cắt này chỉ thích hợp lắp đặt ở những trạm hoặc nhà máy điện có nhiều máy cắt không khí giống nhau dùng chung một hệ thống lọc, sấy và nén khí, mới có hiệu quả kinh tế, do đó loại máy cắt này có phạm vi sử dụng chưa rộng rãi. Trên hình 3.8a trình bày kích cỡ và thông số của máy cắt không khí loại có dao cách ly bên trong kiểu BBH có : Uđm = 330kV; Iđm = 2000A; Icđm = 26,2kA. Phần máy cắt có 8 bình cắt nối tiếp nhau, phần dao cách ly có 3 bình có tụ và 4 bình không có tụ (để cắt sau cùng). áp suất khí nén 20at. 1: Bình chứa không khí nén; 2: Sứ cách điện-ống dẫn; 3-Bình chứa cho dao cách ly; 4-Bình cắt của máy cắt; 5-Điện trở hạn chế dòng điện; 6-Van xả khí; 7-Dao cách ly; 8-Tụ điện; 9-Van xả Hình 3.8 Máy cắt không khí a) b) 137 Trên hình 3.8b trình bày kích cỡ và thông số của máy cắt không khí loại có bình cắt (buồng dập hồ quang) nằm trong bình chứa khí nén. Một pha của máy cắt không khí kiểu BBБ: Uđm = 110kV; Iđm = 2000A; Icđm = 32,2kA; Pđm = 6000MVA; áp suất khí nén cỡ 20 at. 3.1.5. Máy cắt khí SF6 Để tăng hiệu ứng dập hồ quang trong môi trường không khí và giảm kích thước cách điện, người ta sử dụng khí SF6. Loại khí này có những đặc điểm sau: - Ở áp suất bình thường, độ bền điện của SF6 gấp 2,5 lần so với không khí, còn khi áp suất 2at độ bền điện của khí này tương đương dầu biến áp. - Hệ số dẫn nhiệt của SF6 cao, gấp 4 lần không khí, vì vậy có thể tăng mật độ dòng điện trong mạch vòng dẫn điện, giảm khối lượng đồng. - Khả năng dập hồ quang của buồng dập kiểu thổi dọc khí SF6 lớn gấp 5 lần so với không khí, vì vậy giảm được thời gian cháy của hồ quang, tăng khả năng cắt, tăng tuổi thọ tiếp điểm. - SF6 là loại khí trơ, không phản ứng với ôxy, hydrô, ít bị phân tích thành các khí thành phần. Trong máy cắt SF6, hồ quang sẽ nhanh chóng bị dập tắt nếu có thổi hồ quang. Trên cơ sở đó, hai biện pháp được áp dụng là: thổi từ và tự thổi kiểu khí nén (dùng xilanh hoặc pittông), trong đó nguyên lý tự thổi dùng pittông-xilanh được sử dụng rộng rãi hơn và hiệu quả hơn. 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc Trạng thái đóng; Dòng điện đi từ tiếp điểm tĩnh 1, 4 sang tiếp điểm động 5, 6 đến đầu nối 10 (Hình 3.9). Hình 3.9 Dòng điện chạy qua máy cắt khí SF6 1. Tiếp điểm tĩnh; 2. Vỏ; 3. Giá đỡ tiếp điểm; 4. Tiếp điểm tĩnh chịu hồ quang; 5. Tiếp điểm động; 6. Tiếp điểm động chịu hồ quang; 7.Van xả; 8. Buồng chứa khí nén SF6; 9. Van hút; 10. Đầu nối 138 Trạng thái quá độ cắt: khi tiếp điểm động 5 rời tiếp điểm tĩnh 1 dòng điện chuyển qua tiếp điểm chịu hồ quang 4, 6 (hình 3.10). Hình 3.10 Trạng thái quá độ cắt của máy cắt khí SF6 Trạng thái cắt sinh hồ quang: khi tiếp điểm chịu hồ quang 6 rời tiếp điểm 4 hồ quang 11 sinh ra với năng lượng lớn phân tích khí SF6, van 7 và 9 đóng (hình 3.11) Hình 3.11 Trạng thái cắt sinh hồ quang của máy cắt khí SF6 Dập hồ quang: khi giá đỡ 3 rời khỏi tiếp điểm 4, luồng hơi áp suất cao phun ra và dập tắt hồ quang (hình 3.12). Hình 3.12 Dập tắt hồ quang của máy cắt khí SF6 Trạng thái cắt hoàn toàn.(hình 3.13), van 7, 9 mở để khí SF6 tràn vào buồng 8 Hình 3.13 Trạng thái cắt hoàn toàn của máy cắt khí SF6 139 2. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng Nhược điểm chính của loại khí này là nhiệt độ hoá lỏng thấp. Vì vậy loại này chỉ dùng ở áp suất không cao để tránh phải dùng thiết bị hâm nóng. Mặt khác khí này chỉ có chất lượng tốt khi không có tạp chất. Máy cắt SF6 được thiết kế, chế tạo cho mọi cấp điện áp cao từ 3KV đến 800KV bởi tính năng ưu việt của nó: Khả năng cắt lớn, kích thước nhỏ gọn, độ an toàn và tin cậy cao, tuổi thọ cao, chi phí bảo dưỡng thấp. 3.1.6. Máy cắt tự sinh khí Ở máy cắt tự sinh khí, hồ quang được dập tắt bằng hổn hợp khí do vật liệu rắn của buồng dập hồ quang sinh ra dưới tác động của nhiệt độ cao. 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Hình 3.14 Cấu tạo máy cắt tự sinh khí 1. Tiếp điểm làm việc tĩnh 2. Đế 3. Trục quay 4. Tiếp điểm hồ quang động 5. Buồng dập hồ quang cố định 6. Lò xo 7. Tiếp điểm hồ quang tĩnh 8. Cách điện tự sinh khí Toàn bộ máy cắt được lắp trên khung thép. Trục truyền động 3 nối với phần động của máy cắt (tiếp điểm làm việc 1 và tiếp điểm hồ quang 4) bằng các thanh cách điện. Khi cắt, các tiếp điểm làm việc 1-2 cắt trước, còn tiếp điểm hồ quang 4-7 cắt sau. Hồ quang sinh ra làm tấm vật liệu tự sinh khí 8 bay hơi, tạo áp suất lớn trong buồng dập 5 để dập hồ quang. Loại máy cắt tự sinh khí có năng lực dập hồ quang không lớn, nên thường sử dụng kèm cầu chì để làm máy cắt phụ tải với điện áp định mức đến vài trăm ampe. Việc truyền động đóng-cắt được thực hiện bằng tay hoặc bằng điện tử. 2. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng Ưu điểm chính của máy cắt loại này là giá thành hạ, kết cấu đơn giản, không cần cầu dao cách ly. 140 Nhược điểm chính là tuổi thọ thấp (đến 100 lần cắt tải định mức), dễ gây ra cháy, nổ, vì vậy được dùng cho hệ thống công suất bé. 3.1.7. Máy cắt chân không Ở máy cắt chân không, áp suất trong buồng dập rất thấp, dưới 10-4 Pa (hoặc 10-9 bar), do đó mật độ không khí rất thấp: hành trình tự do của điện tử đạt 50 mét, còn hành trình tự do của điện tử đạt tới 300 mét, cho nên độ bền điện trong chân không khá cao, hồ quang dễ bị dập tắt và khó có điện kiện cháy lặp lại sau khi dòng điện đi qua trị số 0. Ở áp suất 10-4 Pa, độ bền điện đạt tới 100kV/mm. Vì vậy với điện áp cấp trung áp (đến 35kV), độ mở của tiếp điểm của buồng cắt chân không khoảng 6 đến 25 mm. 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của buồng cắt chân không. Bên trong buồng cách điện bằng vật liệu cách điện dạng composit được đặt hệ thống tiếp điểm 3 dạng tiếp xúc mặt, với thanh dẫn tĩnh 4 và thanh dẫn động 5, chuyển động tịnh tiến, theo cơ cấu dẫn hướng 8, lắp chặt với đáy dưới 2. Ống xếp kim loại 6 có đầu trên hàn với thanh dẫn động, đầu dưới hàn với tấm đáy 2, mục đích đảm bảo chân không cho bình cắt dù cho tiếp điểm động chuyển động nhiều lần. Với công nghệ hiện đại, buồng chân không có tuổi thọ đến 30.000 lần thao tác. Ống kim loại 7 đóng vai trò màn chắn, ngăn không cho hơi kim loại bám vào bề mặt bên trong của ống cách điện, làm suy giảm cách điện. Hình 3.15 Mặt cắt của buồng đóng cắt chân không 12kV, 25kA Khi cắt, tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểm tĩnh, hồ quang xuất hiện trên bề mặt tiếp xúc 3 là kim loại bị nóng chảy và bay hơi. Hồ quang sẽ bị dập tắt khi dòng điện đi qua trị số không. Để tăng khả năng cắt và giảm hao mòn tiếp điểm do hồ quang sinh 141 ra, người ta sử dụng cấu tạo đặc biệt của tiếp điểm để tạo ra lực điện động của dòng điện, thổi hồ quang ra phía ngoài mặt tiếp xúc. Hình 2.16 Mặt cắt của máy cắt chân không VBL, VD4 1. Đầu trên; 2. Buồng đóng cắt chân không; 3. Đầu dưới; 4. Lò xo tiếp điểm; 5. Thanh cách điện; 6. Lò xo nhảy; 7. Cơ cấu thao tác lò xo xoắn 2. Ưu nhược điểm và phạm vi điều chỉnh Ưu điểm chính của máy cắt chân không là kích thước nhỏ, gọn, không gây ra cháy, nổ, tuổi thọ cao khi cắt dòng định mức (đến 10.000 lần đóng cắt), gần như không cần bảo dưỡng định kỳ, vì vậy loại máy cắt này được dùng khá rộng rãi ở lưới điện trung áp, với dòng điện định mức đến 3000A, chủ yếu dùng lắp đặt trong nhà. Dòng điện cắt đến 50kA, thời gian cháy của hồ quang cỡ 15 ms. 3.1.8. Nguyên lý thao tác của máy cắt Như ta dã biết, máy cắt là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện ở mọi chế độ làm việc: không tải, có tải và có sự cố. Ở chế độ sự cố, máy cắt tự động đóng cắt mạch điện nên nó thuộc nhóm khí cụ bảo vệ mạng điện. Sư cố nặng nề nhất là ngắn mạch. Các bộ phận chủ yếu của máy cắt là buồng cắt và cơ cấu truyền động, được kết nối cơ khí với nhau. Tùy theo môi trường dập hồ quang, ta có các loại máy cắt điện từ, máy cắt tự sinh khí, máy cắt dầu, máy cắt không khí nén, máy cắt khí SF6 và máy cắt chân không. 142 Theo nguyên lý làm việc của cơ cấu truyền động, ta có các kiểu truyền động bằng lò xo, bằng nam châm điện, bằng khí nén bằng thủy lực, trong đó kiểu truyền động bằng lò xo là được sử dụng nhiều nhất. Trước khi đóng, năng lượng được tích lũy trong bộ truyền động với một thế năng đủ lớn. Khi có tín hiệu “đóng” thế năng này được giải phóng và biến thành động năng làm đóng tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh. Trong quá trình đóng, một phần năng lượng “đóng” được nạp năng lượng cho cơ cấu “cắt” để chuẩn bị sẵn sàng cho quá trình cắt. Ở bộ truyền động kiếu lò xo, việc tính năng lượng cho lò xo “đóng” được thực hiện bằng động cơ điện chấp hành qua hộp giảm tốc hoặc bằng tay qua cần thao tác. Khi năng lượng được tích lũy đủ, động cơ điện dừng làm việc nhờ công tắc hành trình. Muốn đóng máy cắt chỉ việc nhả chốt hẵm lò xo đóng, năng lượng qua nó sẽ được truyền qua hệ thống thanh truyền để đóng tiếp điểm động vào tiếp điểm tĩnh. Việc nhả chốt hãm lò xo đóng có thể thực hiện tại chỗ bằng nút ấn “ON” hoặc từ xa bằng “nam châm điện đóng”. Trong quá trình đóng, lò xo cắt được nạp năng lượng và được tích lại dưới dạng thế năng nhờ chốt hãm lò xo cắt, sẵn sàng cho thao tác cắt. Sau khi đóng xong, lò xo đóng xả hết năng lượng, động cơ điện lại được cấp điện để tích năng lượng cho lò xo đóng cho lần đóng sau. Thao tác “cắt” (OFF) của máy cắt được thực hiện nhờ giải phóng năng lượng tích trong lò xo bằng cách nhả chốt hãm lò xo cắt. Chốt hãm này có thể nhả bằng tay qua nút ấn (OFF) hoặc từ xa bằng nam châm điện cắt có cuộn dây điện áp được cấp nguồn từ nguồn điều khiển. Ngoài ra, còn có cuộn cắt thứ hai, dạng cuộn dây dòng điện, cấp nguồn từ máy biến dòng để cắt nhanh khi ngắn mạch. Các tín hiệu cắt sự cố được lấy từ các rơle bảo vệ như rơle quá dòng, rơle chạm đất, rơle so lệch, rơle hơi của máy biến áp Với các máy cắt bảo vệ đường dây truyền tải, thường có chức năng đóng lặp lại để tăng độ tin cậy cung cấp điện đối với các sự cố thoáng qua như sét đánh, phóng điện qua sứ do bề mặt bẩn Chế độ đóng lặp lại của máy cắt hiện đại theo chu trình: cắt -0.3s –Đóng cắt - 180s- Đóng cắt. Mạch điện nguyên lý thao tác máy cắt 3.19. Khi ấn công tắc (ON) cuộn dây đóng Đ nối tiếp điểm thường kín của máy cắt và tiếp điểm thường kín của rơle trung gian RA được cấp nguồn, nhả chốt của lò xo đóng làm tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh, máy cắt ở trạng thái đóng. Muốn cắt máy cắt, ấn nút (OFF) cuộn dây cắt C2 được nối tiếp với tiếp điểm phụ thường hở của máy cắt có điện (vì lúc này máy cắt đang ở trạng thái đóng nên tiếp điểm thường mở ở trạng thái thông mạch), chốt hãm lò xo cắt được giải phóng, máy 143 cắt được cắt. Nếu trong quá trình làm việc sảy ra sự cố, các rơle R1, R2 sẽ tác động, cấp nguồn cho cuộn dây rơle trung gian RA, làm các tiếp điểm thường mở của rơle RA tác động, cấp nguồn cho cuộn cắt C2, máy cắt được cắt điện. Trong trường hợp ngắn mạch, dòng ngắn mạch đủ lớn nên thứ cấp của BI cấp đủ năng lượng cho cuộn cắt C1, cắt nhanh máy cắt. Nếu cắt sự cố, cuộn dây RA có điện làm tiếp điểm thường kín của RA nối tiếp với cuộn Đ hở, nên không đóng được máy cắt. Sau khi giải trừ sự cố, phải ấn nút “phục hồi” thường kín để cắt điện cuộn RA đưa mạch điều khiển về vị trí ban đầu cho sẵn sàng đóng. Hình 3.17 Nguyên lý thao tác của máy cắt 3.2. Dao cách ly (DS - Disconnecting Switch) 3.2.1. Khái niệm và công dụng Dao cách ly là KCĐ dùng để đóng cắt mạch điện cao áp không có dòng điện hoặc dòng điện nhỏ hơn dòng định mức nhiều lần và tạo nên khoảng cách an toàn, có thể nhìn thấy được giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cách điện, mục đích đảm bảo an toàn. Do đó ở những nơi cần sửa chữa luôn, người ta đặt thêm cầu dao cách ly ngoài các thiết bị đóng ngắt. Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung của đường dây hoặc cáp không tải, dòng điện không tải của máy biến áp. Trong lưới điện dao cách ly thường được lắp đặt trước thiết bị bảo vệ như cầu chì, máy cắt. Ở một số dao cách ly thường có dao nối đất 144 đi kèm. Các bộ phận truyền động của dao cách ly thường được thao tác bằng tay hoặc bằng điện cơ (động cơ điện). Do dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang nên không thể cắt được dòng điện lớn. Khi đóng ngắt dao cách ly ta phải ngắt hết tải ra khỏi mạch trước khi đóng ngắt dao cách ly (đóng ngắt ở trạng thái không tải). Các tiếp điểm cần phải làm việc đảm bảo khi có dòng điện định mức lâu dài chạy qua và có khả năng làm việc tốt ở nơi có điều kiện thiên nhiên khắc nghiệt. Các tiếp điểm và các phần có dòng điện chạy qua phải đảm bảo ổn định động và ổn định nhiệt. Dao cách ly và bộ truyền động phải đảm bảo tin cậy, cần giữ vững ở vị trí đóng khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua, khi ở vị trí cắt cần phải cố định chắc chắn. 3.2.2. Phân loại - Theo kết cấu ta có dao cách ly một pha, dao cách ly 3 pha; - Theo môi trường lắp đặt ta có loại lắp đặt trong nhà và loại lắp đặt ngoài trời; - Theo kiểu truyền động của tiếp điểm, ta có dao cách ly kiểu chém, kiểu tru quay, kiểu treo, kiểu khung truyền. 3.2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc Hình 3.18 Các bộ phận của cách ly 1- Sứ cách điện ; 2- lưỡi dao; 3- Ngàm cố định; 4- Dây dẫn; 5- Hệ thống truyền động Dao cách ly gần giống như cầu dao hạ thế nhưng vì dao cách ly làm việc ở điện áp cao nên các phụ kiện thường lớn hơn. Dao cách ly làm nhiệm vụ đóng và cắt mạch điện khi không có dòng điện. Công dụng của nó là cách ly các bộ phận mạch điện khỏi các phần có điện để tiến hành sửa chữa. Dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang. 145 Thao tác dao cách ly bằng sào cách điện hoặc bằng bộ truyền động nối đến trục truyền động. Đóng cắt dao cách ly có thể thực hiện bằng tay, bằng động cơ hoặc có loại trang bị khác. Để đóng cắt dao cách ly ta tác động vào hệ thống truyền động 5, làm cho lưỡi dao 2 và ngàm cố định 3 tiếp xúc (đóng) hoặc rời ra khỏi nhau (ngắt). Dao cách ly kiểu quay (hình 3.22) chủ yếu sử dụng trong các trạm biến áp nhỏ hoặc các trạm biến áp lớn ngoài trời như trạm đường dây đến hoặc dao cách ly phân đoạn. Cầu dao nối đất có thể được lắp ở bất kỳ phía nào. Hình 3.19 Dao cách ly kiểu quay Dao cách ly một trụ (hình 3.23) dùng trong các trạm cao áp và khi có nhiều thanh góp. Loại dao cách ly này đòi hỏi diện tích mặt bằng nhỏ hơn so với các loại dao cách li khác. Do vậy chúng được sử dụng rộng rãi giúp làm gọn hơn sơ đồ trạm. Vị trí đóng ngắt được thể hiện rõ ràng theo khoảng cách cách điện thẳng đứng. Hình 3.20 Dao cách ly một trụ 146 1 : Lưỡi dao tiếp xúc tĩnh 2 : Lưỡi dao tiếp xúc động 3 : dây dẫn mềm 4 : Cực bắt dây nối tải 5 : Sứ đỡ lưỡi dao 6 : Thanh truyền động 7 : Giá đỡ 8 : Cực bắt dây nối đất an toàn 9 : Trục quay 10 : Cực bắt dây nối nguồn Hình 3.21 Cấu tạo của dao cách ly đặt trong nhà Khi quay trục truyền 9, cả hai sứ trụ cùng quay ngược chiều nhau nhờ thanh nối 6. Cụm đầu nối 4 quay tự do so với trục của sứ trụ. Loại kết cấu này khá đơn giản, chắc chắn nên được chế tạo cho dao cách ly đến điện áp 750 kV. Tuy vậy, kiểu dao cách ly quay ngang chiếm diện tích mặt bằng lớn. Cách lựa chọn cầu dao cách ly: Dao cách ly được lựa chọn theo các điều kiện định mức và được kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt: - Điện áp định mức (kV): UđmDCL  Uđm mang - Dòng điện định mức (A): Iđm DCL  Ilv max - Dòng điện ổn định lực điện động i max: i max  I xk - Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian t ôđn: odn ghodn t tIt  3.3. Dao ngắn mạch 3.3.1. Khái niệm và công dụng Dao ngắn mạch là khí cụ điện cao áp được sử dụng để tạo ra điểm ngắn mạch nhân tạo, trong trường hợp ngắn mạch ở máy biến áp, dòng điện không đủ lớn cho rơle bảo vệ đầu đường dây tác động. Ngày nay trong các trạm biến áp cao áp người ta không dùng máy cắt cao áp mà thay thế chúng bằng dao ngắn mạch để giảm bớt chi phí nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy 147 3.3.2. Cấu tạo 1. Cực bắt dây nối nguồn 2. Sứ đỡ cách điện 3. Giá đỡ 4. Bộ truyền động 5. Dây nối đất 6. Trục quay 7. Lưỡi dao tiếp xúc động 8. Cực bắt dây nối tải 9. Lưỡi dao tiếp xúc tĩnh Hình 3.22 Cấu tạo dao ngắn mạch 3.3.3. Nguyên lý làm việc Phía sơ cấp máy biến áp 110/35kV như hình 3.23, tại vị trí của dao ngắn mạch KZ lẽ ra là trang bị máy cắt. Nhưng nếu dùng máy cắt thì giá thành xây dựng tăng. Để tiết kiệm vốn đầu tư xây dựng cơ bản mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, người ta cho phép dùng dao ngắn mạch phía cao áp máy biến áp cấp điện cho phụ tải loại 2 và 3. Giả sử khi xảy ra ngắn mạch ở máy biến áp thì trị số dòng ngắn mạch sẽ chạy qua là: )( BAd ZZ UI N  (3.9) Với đường dây dài Zd lớn nên hệ thống rơle bảo vệ đầu đường dây không khởi động điều khiển máy cắt MC1 được, vì vậy phải lắp đặt dao ngắn mạch KZ phía sơ cấp máy biến áp. Khi có ngắn mạch xảy ra ở máy biến áp thì hệ thống rơle 2 sẽ khởi động điều khiển đóng dao ngắn mạch KZ gây ra ngắn mạch nhân tạo xếp chồng làm tăng trị số dòng điện ngắn mạch trên đường dây, vì vậy hệ thống rơle 1 sẽ khởi động được, điều khiển cắt MC1 đầu đường dây, loại máy biến áp ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện. Với lưới điện cao áp có trung tính nối đất (thường từ 110kV) trở lên, dòng ngắn mạch lớn tạo bởi ngắn mạch một pha, đủ để máy cắt đầu nguồn tác động. Với lưới điện có trung tính cách ly hoặc có điện trở nối đất lớn, trị số của dòng ngắn mạch một pha bé (thường bé hơn nhiều lần dòng định mức), không đủ để máy cắt tác động. Trong trường hợp này người ta phải dung phương pháp ngắn mạch nhân tạo hai pha, tức là dung hai dao ngắn mạch nối phần tiếp điểm động với nhau. Tuổi thọ của dao ngắn mạch có thể đạt đến 2000 lần thao tác. 148 Hình 3.0.23 Sơ đồ nguyên lý Hình 3.24 Nguyên lý cấu tạo của buồng cắt SF6 1-Vỏ cách điện; 2-Tiếp điểm tĩnh; 3- Tiếp điểm động; 4-Ống xi phông; 5- Thanh nối với cơ cấu truyền động Nhược điểm chính của dao ngắn mạch là chịu tác động của môi trường, vì vậy cần phải bảo dưỡng tiếp điểm. Mặt khác vì cách điện là không khí nên khoảng cách cách điện lớn dẫn đến thời gian tác động chậm (khoảng 0,5 đến 1 giây). Với hệ thống năng lượng hiện đại, yêu cầu thời gian tác động ngắn, khoảng 0,08 đến 0,12 giây. Dao ngắn mạch loại chân không và khí SF6 đáp ứng được yêu cầu này, trong đó loại SF6 ưu điểm hơn. Trong hình 3.24 trình bày nguyên lý cấu tạo của buồng cắt SF6 của dao ngắn mạch. Ở cấp điện áp 110kV, khoảng cách giữa hai tiếp điểm vào khoảng 85 đến 100 mm, áp suất SF6 cỡ 3 at, nên thời gian tác động có thể giảm 5 đến 6 lần. 3.4. Dao cắt phụ tải 3.4.1. Công dụng Dao cắt phụ tải là khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện phụ tải. Dao cắt phụ tải có cấu tạo gọn nhẹ, rẻ, vận hành đơn giản. Nó gồm hai bộ phận cấu thành: bộ phận đóng cắt điều khiển bằng tay và cầu chì. 149 Nguyên tắc dập hồ quang ở dao cắt phụ tải là dùng khí, hơi sinh ra trong buồng dập hồ quang để làm nguội và thổi tắt hồ quang. Dao cắt phụ tải chỉ đóng cắt được dòng điện phụ tải, chứ không cắt được dòng điện ngắn mạch. Để cắt được dòng điện ngắn mạch trong dao cắt phụ tải người ta dùng cầu chì. 3.4.2. Điều kiện lựa chọn và kiểm tra TT Đại lượng lựa chọn và kiểm tra Công thức để chọn và kiểm tra 1 Điện áp định mức, Uđm DCPT ; KV Uđm DCPT  Uđm mạng 2 Dòng điện định mức, Iđm DCPT;A Iđm DCPT  Ilv max 3 Dòng điện ổn định lực điện động, imax (hay iđm.đ); KA imax  ixk hay Imax  Ix kích 4 Dòng điện ổn định nhiệt ứng với thời gian ổn định nhiệt tôđn, ;A Iôđn Iôđn  I n®«gtt t 5 Dòng điện định mức của cầu chì; (A) Iđm CC Ilvmax 6 Công xuất cắt định mức, MVA Sđm cắt  S'' với S'' là giá trị công suất khi ngắn mạch = 3 Uđm.mạngI'' ; với I'' là giá trị hiệu dụng ban đầu của thành phần chu kỳ dòng điện ngắn mạch. 3.5. Thiết bị chống sét 3.5.1. Khái niệm và công dụng Thiết bị chống sét là khí cụ điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện, tránh được hỏng hóc cách điện do quá điện áp cao từ khí quyển (thường là do sét) tác động vào. Muốn dẫn được xung điện cao do sét gây nên xuống đất, một đầu của thiết bị chống sét được nối với đường dây, đầu kia nối đất. Vì vậy ở điện áp định mức, không có dòng điện đi qua thiết bị chống sét. Khi có điện áp cao, thiết bị chống sét phải nhanh chóng dẫn điện áp này xuống đất, để điện áp cao không chạy vào thiết bị, sau đó phải ngăn được dòng điện do điện áp định mức chạy xuống đất. Các yêu cầu chính đối với thiết bị chống sét gồm: - Đặc tính bảo vệ của thiết bị chống sét phải nằm dưới đặc tính bảo vệ của cách điện được dùng trong thiết bị bảo vệ; - Thiết bị chống sét không được tác động nhầm khi có quá điện áp nội bộ; 150 - Điện áp dư sau khi chống sét tác động phải thấp, không gây nguy hiểm cho cách điện của thiết bị bảo vệ; - Có tuổi thọ (số lần thao tác) cao. Dựa vào nguyên lý làm việc, ta có chống sét ống, chống sét van và chống sét ôxyt kim loại. Khi lựa chọn chống sét, cần chú ý các thông số sau: - Điện áp định mức của chống sét phải bằng điện áp của lưới; - Chống sét một chiều và chống sét xoay chiều; - Dòng điện ngắn mạch của lưới tại điểm đặt chống sét phải nhỏ hơn dòng ngắn mạch mà chống sét có thể chịu nổi. 3.5.2. Chống sét ống 1. Khái niệm và công dụng Là một khí cụ điện cao áp được sử dụng để bảo vệ chống quá áp do sét đánh vào đường dây tải điện trung thế cấp điện áp từ 3-35kV. Ngoài ra chống sét ống còn được chế tạo đến cấp điện áp 100kV để sử dụng chống sét tăng cường cho trạm biến áp hoặc nhà máy điện có cấp điện áp tương ứng, ở những vùng thường có mật độ sét lớn, nhằm mục đích giảm biên độ sóng sét lan truyền trên đường dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy điện, để hạn chế tình trạng làm việc quá tải cho chống sét van. Sơ đồ nối chống sét ống trên đường dây cách nhà máy điện và trạm biến áp từ (100-300)m như hình 3.25. Hình 3.25 Sơ đồ nối chống sét ống 151 2. Đặc điểm cấu tạo Cấu tạo của một chống sét ống được cho như hình 3.26. Vỏ ống 3 hình trụ, bằng vật liệu cách điện loại tự sinh khí (fibrôbakelit, vinylplast), bên trong có đặt điện cực kim loại 4, một đầu được nối với mũ kim loại 9. Điện cực thứ hai là xuyến 6, gắn với ống lim loại 7, bulông 5 để bắt chặt ống chống sét vào xà nối đất. Cuối ống 7 có tấm chắn 8, tạo nên buồng dãn khí. Khoảng cách phóng điện chính l1 nối tiếp với khoảng cách phụ l2. Khoảng cách phụ l2 ngăn chặn dòng điện rò trên bề mặt của thu lôi và để thay đổi điện áp phóng điện. 3. Nguyên lý làm việc Khi xảy ra quá điện áp, quá trình phóng điện nối tiếp qua hai khe hở l1 và l2. Kế tiếp dòng điện xung (do quá điện áp khí quyển) là dòng điện xoay chiều (do điện áp xoay chiều của lưới) chạy xuống đất. Hình 3.26 Cấu tạo của chống sét ống Dưới tác dụng của hồ quang tại l1, vỏ ống bằng vật liệu tự sinh khí sẽ bay hơi, tạo nên hỗn hợp khí áp suất cao, thổi hồ quang vào tấm chắn 8. Hồ quang sẽ bị dập tắt khi dòng điện khi dòng điện xoay chiều đi qua số 0. Lúc này hỗn hợp khí nóng bị ion hóa thải ra ngoài tương đối lớn. Vì vậy khi lắp đặt chống sét ống, phải lưu ý hướng khí thoát để khởi gây ra ngắn mạch ở các chỗ xung quanh. Tuy chống sét ống có cấu tạo đơn giản, giá thành hạ nhưng khả năng cắt bị hạn chế (đến 20 kA), vì vậy nó chỉ được dùng để bảo vệ đường dây công suất thấp và không có dây chống sét. 3.5.3. Chống sét van 1. Công dụng Chống sét van là một loại thiết bị điện cao áp được sử dụng để bảo vệ chống sét xâm nhập từ đường dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy điện, chống quá điện áp cho trạm biến áp và nhà máy điện. Ký hiệu chống sét van như hình vẽ 152 2. Đặc điểm cấu tạo Loại chống sét van có khe hở dập hồ quang như hình 3.27. Điện trở vilít được chế tạo từ bột kim cương hoặc graphit đúc thành hình trụ có bề dày từ 20-30 mm, đường kính từ 75-100 mm chịu được dòng điện cường độ từ 30- 40 kA chạy qua mà không bị hỏng. Điện trở vilít là loại điện trở phi tuyến có đường đặc tính như hình vẽ. 1. Đầu cực bắt dây ra 2. nắp và đệm trên 3. Lò xo 4. Khe hở dập hồ quang 5. Điện trở vilit 6. Vỏ sứ 7. Nắp và đệm dới 8. Bulông bắt dây nối đất 9. Vít bắt xà Hình 3.27 Chống sét van 3. Nguyên lý làm việc Khi có sét đánh trên trên đường dây hoặc cảm ứng vào đường dây tải điện, thì dòng điện sét sẽ lan truyền trên đường dây dưới dạng sóng chạy. Sóng sét là loại sóng xung cao tần, độ dốc lớn tốc độ biến thiên nhanh, khi xâm nhập vào thanh góp của nhà máy điện hoặc trạm biến áp thì điện áp đặt vào máy biến áp và chống sét van sẽ là điện áp sét có trị số rất lớn (nếu không có chống sét van bảo vệ thì máy biến áp sẽ bị hư hỏng). Khi điện áp đặt vào điện trở vilít là điện áp sét thì điện trở vilít tự động giảm về không. Cho nên dòng điện sét được tháo qua van chống sét xuống hệ thống nối đất. Khi đó xem như chống sét van trở thành một dây dẫn nối đất, đấu song song với máy biến áp, vì vậy triệt tiêu được điện áp dư trên máy biến áp bảo vệ an toàn cho máy biến áp. Sau khi dòng điện sét được tháo xuống đất, điện áp đặt vào van chống sét giảm dần về gần điện áp lưới, do đó điện trở vilít lại tự động tăng dần trị số, làm cho dòng điện phóng qua các khe hở dập hồ quang giảm xuống rất nhỏ, vì vậy hồ quang nhanh chóng bị dập tắt hoàn toàn trong các khe hẹp. 153 Khi điện áp đặt vào chống sét van giảm dần về bằng điện áp lưới thì điện trở vilít tăng lên trị số vô cùng lớn, ngăn không cho dòng điện tải tháo xuống đất. Vì vậy chống sét van có tính lựa chọn tháo dòng điện sét xuống đất, ngăn không cho dòng điện tải xuống đất, nên còn được gọi là van thu sét. Khi lắp đặt chống sét van không được để hơi nước lọt vào trong làm thay đổi đặc tính của điện trở vilít sẽ mất tác dụng chống sét. 3.5.4. Chống sét van bằng ôxýt kim loại Với sự phát triển của công nghệ, chống sét van có khe hở phóng điện và các tấm điện trở phi tuyến SiC và phát triển thêm phần thổi từ được thay thế dần bằng loại mới, không có khe hở phóng điện. Bộ phận chủ yếu của chống sét van kiểu mới là chồng điện trở phi tuyến ôxýt kim loại, có đặc tính vôn-ampe cho ở hình 3.28, có khả năng hấp thụ năng lượng cao. Van chống sét ôxýt kim loại không “phóng điện” nên không dùng khái niệm “điện áp phóng điện”. Khi điện áp tăng cao quá điểm tới hạn (điểm nhọn B), điện trở của chồng ôxýt kim loại giảm đột ngột, dẫn dòng điện xung xuống đất. Với điện áp xoay chiều có giá trị thấp hơn điện áp xung, điện trở của chồng ôxýt kim loại phục hồi trị số rất lớn nên dòng xoay chiều gần như không đáng kể. Hình 3.28 Đặc tính vôn-ampe a-Vùng tuyến tính; b-Vùng phi tuyến; c-Vùng tuyến tính trên B- Điểm nhọn; A- Điểm làm việc 154 3.6. Kháng điện 3.6.1. Khái niệm và công dụng 1. Công dụng Kháng điện là một cuộn dây điện cảm không có lõi thép có điện kháng rất lớn so với điện trở, dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch hoặc hạn chế dòng điện khởi động của động cơ trong các mạch công suất lớn. Ở kháng điện, điện trở của cuộn dây rất bé so với điện cảm của nó (R<<XL) nên coi đó làm phần tử thuần kháng. Ngoài ra kháng điện đường dây còn có tác dụng nâng cao điện áp dư trên thanh góp khi ngắn mạch trên đường dây. Để đảm bảo kháng điện không đổi (không phụ thuộc vào dòng điện đi qua nó), kháng điện thường được chế tạo không có lõi thép, vì thế lượng kim loại màu ở đây lớn hơn nhiều so với cuộn kháng có lõi thép. 2. Yêu cầu chung đối với kháng điện - Ở chế độ định mức, sụt áp trên kháng điện không đáng kể và nhiệt độ phát nóng của cuộn dây không vượt quá trị số cho phép của cấp cách điện; - Ở chế độ ngắn mạch, kháng điện phải có đủ độ bền nhiệt, độ bền điện động và phải hạn chế được dòng ngắn mạch đến mức cần thiết. 3. Phân loại kháng điện - Theo vị trí đặt: Kháng điện phân đoạn và kháng điện đường dây - Theo kết cấu, ta có kháng điện đơn và kháng điện kép - Theo môi trường cách điện, ta có cuộn kháng bê tông (với môi trường cách điện là không khí, còn bê tông để cố định kết cấu của cuộn kháng) và cuộn kháng dầu (môi trường cách điện là dầu biến áp). 4. Các tham số - Điện áp định mức: Uđm - Dòng điện định mức: Iđm - Điện kháng: XK% - Dòng điện ổn định động: Iôđđm - Dòng điện ổn định nhiệt: Iôđnh Hình 3.29 Sơ đồ của kháng điện máy phát F-máy phát; MC-máy cắt; KĐ-kháng điện, N-điểm ngắn mạch F MC N KĐ 155 5. Điều kiện chọn - UđmK  Uđm mạng ; - IđmK  Icb ; - Chọn XK% ; Sơ đồ điện của kháng điện máy phát được trình bày trên hình 3.29. Sau khi chọn điện kháng theo điện áp, dòng điện định mức, cần xác định giá trị điện kháng của nó. Điện kháng này chọn phối hợp với máy cắt điện đã đặt trong mạch của nó, nghĩa là xuất phát từ điều kiện ngắn mạch sau điện kháng; dòng điện siêu quá độ không vượt quá dòng điện cắt định mức của máy cắt điện. Khi ngắn mạch tại điểm N, điện kháng tổng từ nguồn đến điểm ngắn mạch là: cMCĐ cbkht I IXXX  (4.0) Trong đó: + Xht: là điện kháng hệ thống; + Icb: dòng điện cơ bản; + IcMCĐ: dòng điện cắt của máy cắt điện; + Xk: điện kháng của kháng điện cần tìm Xk = (X-Xht) dmKcb ng¹dmmdmK U.I U.I (4.1) Trong đó: + IđmK: dòng điện định mức của điện kháng; + UđmK: điện áp định mức của điện kháng; + Uđm.mạng: điện áp trung bình định mức tại nới đặt điện kháng. Từ đây ta tra bảng chọn điện kháng tiêu chuẩn có giá trị lớn hơn hoặc bằng điện kháng tính toán. Hình 3.30 Sơ đồ điện của cuộn kháng ~ F1 ~ F3 K2 MC2 K1 MC1 ~ F2 KII KI KIII B1 B2 MC3 MC4 MC5 MC6 MC7 KI và KIII kháng điện đơn; KII-kháng điện kép MC-máy cắt; F-máy phát; B-máy biến điện áp 156 - Cuối cùng, kháng điện được xem là đảm bảo ổn định nếu thỏa mãn điều kiện: + Ổn định động: iôđđ  ixk Trong đó: iôđđ: là dòng điện ổn định động của kháng điện, là dòng lớn nhất có thể đi qua kháng điện mà không gây ra bất kỳ một sự biến dạng nào của cuộn dây. ixk : là dòng điện xung kích + Ổn định nhiệt: Iôđn. gtdn« t.It  Mức ổn định nhiệt của điện kháng rất cao, việc kiểm tra ổn định nhiệt của kháng điện chỉ cần áp dụng cho loại kháng điện có điện kháng nhỏ và thời gian tồn tại ngắn mạch lớn. Sơ đồ điện của cuộn kháng như hình 3.30. 3.6.2. Kháng điện bê tông Kháng điện bê tông với môi trường cách điện là không khí, còn bê tông để cố định kết cấu của cuộn kháng. Kháng điện bê tông thường được chế tạo cho cấp điện áp đến 36kV. Cấu tạo của kháng điện bê tông 3 pha như 3.31. 3.6.3. Kháng điện dầu Kháng điện dầu với môi trường cách điện là dầu biến áp. Kháng điện dầu thường được chế tạo cho cấp điện áp cao hơn kháng điện bê tông. Cấu tạo của kháng điện dầu như hình 3.32. Hình 3.31 Kháng điện bê tông Hình 3.32 Kháng điện dầu 1: Vỏ thùng 2: Cuộn dây 3: Màn chắn 4: Cách điện 1. Dây quấn 2. Bê tông cách điện 3. Sứ đỡ 4. Sứ cách điện 157 CÂU HỎI CHUƠNG 3 1. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn máy cắt? 2. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của máy cắt ít dầu? 3. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của máy cắt nhiều dầu? 4. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của máy cắt khí SF6? 5. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của máy cắt khí SF6? 6. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của máy cắt không khí nén? 7. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn dao cách ly? 8. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn dao cắt phụ tải? 9. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động dao cách ly? 10. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn kháng điện? 11. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn chống sét? 12. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động chống sét van? 158 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu, Nguyễn Tiến Tôn; Khí cụ điện; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - 2002 2. Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng; Khí cụ điện-Kết cấu sử dụng và sửa chữa; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - 2001 3. Lê Văn Doanh (người dịch); Cẩm nang thiết bị đóng cắt; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-1998. 4. Trần Đình Long; Bảo vệ các hệ thống điện; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật- 2000. 5. Lê Văn Doanh, Phạm Văn Chới; Bảo dưỡng, thử nghiệm thiết bị điện; Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật-1999. 159 PHỤ LỤC 1. Các ký hiệu thường gặp trong bản vẽ . Kí hiệu Tên thiết bị Kí hiệu Tên thiết bị Cầu chì Tiếp điểm chính của Côngtăctơ Aptômat một pha, hai pha, ba pha Cuộn hút Côngtăctơ, Rơle Nút bấm thường mở Cuộn hút rơle thời gian ( Trễ thời điểm có điện) Nút bấm thường đóng Cuộn hút Rơle thời gian ( Trễ thời điểm mất điện) Tiếp điểm thường đóng Tiếp điểm thường mở đóng chậm Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng mở chậm Công tắc hành trình Ổ cắm ba pha Cuộn kháng Máy biến áp tự ngấu Động cơ xoay chiều KĐB ba pha rôto dây quấn Động cơ xoay chiều 3 pha hai cấp tốc độ Động cơ xoay chiều KĐB ba pha rôto lồng sóc Đèn tín hiệu Tiếp điểm thường đóng tác động bởi hiệu ứng nhiệt Động cơ một chiều 160 Nút bấm kép( liên động ) Cuộn hút Rơle thời gian ( trễ thời điểm mất điện và có điện) Máy cắt điện Cầu dao nối đất Cầu dao cách ly Cầu chì Máy cắt hợp bộ Chống sét van Biến dòng điện Biến điện áp 2 cuộn dây Biến điện áp 3 cuộn dây Dạng kí hiệu khác Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng Nút bấm thường mở Nút bấm thường đóng Tiếp điểm thường mở tác động bởi hiệu ứng nhiệt( trực tiếp Tiếp điểm thường mở đóng chậm Công tắc ba pha Tiếp điểm thường mở đóng mở chậm Công tắc xoay thường mở Tiếp điểm thường đóng mở đóng chậm 161 Công tắc xoay thường đóng Tiếp điểm thường đóng tác động bởi hiệu ứng nhiệt( trực tiếp) Tiếp điểm thường đóng mở chậm Tiếp điểm thường mở tác động bởi hiệu ứng nhiệt( trực tiếp 2. Thông số kỹ thuật của một loại cầu dao Đặc tính kỹ thuật Phần yêu cầu đối với KCĐ Đơn vị đo Giá trị ở dòng xoay chiều Điện áp định mức Tiếp điểm chính V 1000 Dòng điện định mức Tiếp điểm chính A 200/350/600/1000 Tần số dòng điện Tiếp điểm chính Hz 50, 60 Tuổi thọ cơ khí Tổng hợp Thao tác 1000 Vị trí đặt Tổng hợp Thẳng đứng Trọng lượng Kg 15 đến 18 3. Thông số kỹ thuật công tắc xoay Trung Quốc Kiểu Dòng điện định mức Điện áp định mức HZ1-25/E16TH 25A 15A 250V 500V HZ1-100/3 TH 100A 60A 250V 500V 4. Thông số kỹ thuật của loại nút bấm tự giữ Đặc tính kỹ thuật Phần yêu cầu đối với KCĐ Đơn vị đo Giá trị Dòng xoay chiều Dòng một chiều Điện áp định mức Tiếp điểm chính V 380 220 Dòng điện định mức Tiếp điểm chính A 2 0,25 Tần số dòng điện Tiếp điểm chính Hz 50 Tuổi thọ cơ khí Tổng hợp Thao tác 100.000 100.000 Vị trí đặt Tổng hợp Bất kỳ Bất kỳ Dây dẫn nối Cực chính Tối thiểu 1mm2 Tối đa 2,5mm2 Trọng lượng Cực chính Kg 0,15 0,15 162 5. Thông số kỹ thuật của bộ khống chế xoay chiều 500V loại 465 Đặc tính kỹ thuật Phần yêu cầu đối với KCĐ Đơn vị đo Giá trị ở dòng xoay chiều Điện áp định mức Tổng hợp V 500 Dòng điện định mức Tổng hợp A 10 Tần số dòng điện Hz 50, 60 Tuổi thọ cơ khí Tổng hợp Thao tác 100.000 Khả năng cắt Dòng điện đóng Dòng điện cắt Hệ số công suất Điện áp làm việc Tấn số đóng điện Thời gian đóng Tiếp điểm chính A A Cosφ V Vòng/giờ 12,5 12,5 0,8 550 30 Vị trí đặt Cực chính Thẳng đứng Dây dẫn nối Tối thiểu 1,5 mm2, tối đa 2,5 mm2 Số lượng vị trí 6 bên trái+0+6 bên phải Loại 465 6. Thông số kỹ thuật của cầu chì MPR-315 Đặc tính kỹ thuật Phần yêu cầu đối với KCĐ Đơn vị đo Giá trị ở dòng xoay chiều Điện áp định mức Tiếp điểm chính V 500 Dòng điện định mức Tiếp điểm chính A 100; 125; 160; 200; 250; 315; Tần số lưới điện Tiếp điểm chính Hz 50 Khả năng đóng cắt điện Dòng điện đóng Dòng điện cắt Hệ số công suất Điện áp thử A A Cosφ V 25.000 0,3 550 Vị trí đặt kg Thẳng đứng Trọng lượng 0,5 Mã số 2340 7. Thông số kỹ thuật của Aptômat OPTIML 25 Đặc tính kỹ thuật Giá trị ở dòng xoay chiều Điện áp cách điện định mức GK2: CF 750V theo IEC-158 Dòng điện định mức nhiệt Cỡ từ 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 8; 10; 13; 18; 25A 163 Tần số sử dụng định mức 50, 60 Hz Tuổi thọ cơ khí 20.000 lần thao tác đóng cắt Tần số thao tác tối đa 40 lần thao tác/giờ Khả năng cắt: loại đơn và loại kết hợp với rơle nhiệt Tùy loại có từ 6kA hiệu dụng đến 100kA hiệu dụng 8. Aptômat hạ áp loại AE.SS của hãng Mitsubishi-Nhật Loại Loại S Loại AE630-SS AE1000-SS AE1250-SS AE1600-SS AE2000-SS AE2500-SS Cỡ , A 630 1000 1250 1600 2000 2500 Điện áp cách điện định mức, vAC 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Điện áp tác động định mức, vAC 690 690 690 690 690 690 Số luợng cực(P) 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 Dòng điện định mức(I- N), A Dùng tổng hợp(có thể điều chỉnh được khung dòng điện) 315-378- 441-504- 567-630- 250-300- 350-400- 450-500- 157-189- 220-252- 284-315 500-600-700- 800-900-1000 625-750-875- 1000-1125- 1250 800-960-1120- 1280-1440- 1600-800-960- 1120-1280- 1440 1000-1200- 1400-1600- 1800-2400-800- 960-1120-1280- 1440-1600-625- 750-875-1000- 1125-1250 1250-1500- 1750-2000- 2250-2500 Dùng bảo vệ máy điện 315<IN≤630 200<IN≤315 500≤IN≤1000 625≤IN≤1250 800≤IN≤1600 1000<IN≤2000 625≤IN≤1000 1250≤IN≤2500 Dòng điện định mức của cực trung hòa 630 1000 1250 1600 2000 2500 Loại Loại S Loại AE3200 AE4000 AE5000 AE1000 AE1250 Cỡ , A 3200 4000 5000 1000 1250 Điện áp cách điện định mức, vAC 1000 660 660 660 660 Điện áp tác động định 690 660 660 660 660 164 mức, vAC Số luợng cực(P) 3 4 3 4 3 3 4 3 4 3 Dòng điện định mức(IN), A Dùng tổng hợp(có thể điều chỉnh được khung dòng điện) 1600-1920- 2240-2560- 2880-3200- 1600-1920- 2240-2560- 2880 2400-3200- 4000-1200- 1600-2000 3000-4000- 5000 600-800- 1000-300- 400-500- 120-160-200 750-1000- 1250 Dùng bảo vệ máy điện 160≤IN≤3200 2400≤IN≤4000 3000≤IN≤5000 250≤IN≤1000 320≤IN≤1250 Dòng điện định mức của cực trung hòa 630 3200 2500 2500 1250 9. Bảng thông số kỹ thuật khởi động từ ПME Khởi động từ Chỉ số thứ nhất Cỡ khởi động từ Công suất lớn nhất của động cơ ứng với 380V, 50Hz (kW) Chỉ số thứ hai Cấu tạo của khởi động từ Chỉ số thứ ba Yêu cầu làm việc ПME 0 0 1,1 1 Hở 1 Không đảo chiều Không kèm rơle nhiệt 1 I 4,0 2 Bảo vệ 2 kèm rơle nhiệt 2 II 10,0 3 Bảo vệ chống bụi nước 3 Đảo chiều Không kèm rơle nhiệt 4 kèm rơle nhiệt 10. Thông số kỹ thuật của khởi động từ Kiểu Cỡ Dòng điện định mức qua tiếp điểm chính, A Công suất động cơ ở điện áp 380v, kw Kích thước, mm (*) Trọng lượng (*) kg Kiểu hở Có hộp che A B C A300 III 40 40 17 A400 IV 60 60 28 440/440 225/385 157/157 8,3/16,2 A500 V 100 100 55 532/532 242/432 178/195 14,4/24,4 A600 VI 150 150 75 632/632 272/477 203/210 20,2/32,2 165 11. Côngtăcto loại SK..; SD-K.. Dòng điện tác động cơ định mức AC3 Dung lương động cơ 3 pha định mức AC2, AC3 Tên kiểu Tiếp điểm phụ 220- 240V (A) 380- 440V (A) 220- 240V (kW) 380- 440V (kW) 500V (kW) 660V (kW) Dòng tác AC Dòng tác DC Thường mở Thường đóng 11 9 2,5 4 4 4 S-K10 S_K10CX - 1 - S-K1001 S_K1001CX - - 1 13 12 3,5 5,5 5,5 5,5 S-K11 S_K11CX SD-K11 SD_K11CX 1 - S-K1101 S_K1101CX SD-K1101 SD_K1101CX - 1 13 12 3,5 5,5 5,5 5,5 S-K12 S_K12CX SD-K12 SD_K12CX 1 1 S-K1220 S_K1220CX SD-K1220 SD_K1220CX 2 - 18 16 4,5 7,5 7,5 7,5 S-K18(CX) - - - 22 17 5,5 7,5 7,5 7,5 S-K19 S-K1920 - 1 2 1 - 22 22 5,5 11 11 7,5 S-K21 SD-K21 2 2 180 180 55 90 110 110 S-K180 - 2 2 300 300 90 160 160 200 S-K300 SD-K300 2 2 800 800 220 440 500 500 S-K800 SD-K800 2 2 12. Khởi động từ động cơ loại MSO-K.., không đảo chiều quay Dòng điện tác động cơ định mức AC3 Dung lương động cơ 3 pha định mức AC2, AC3 Tên kiểu Tiếp điểm phụ 220- 240V (A) 380- 440V (A) 220- 240V (kW) 380- 440V (kW) 500V (kW) 660V (kW) Loại bảo vệ sự cố pha Loại 3 sợi nung Loại 2 sợi nung Thư ờng mở Thườ ng đóng 11 9 2,5 4 4 4 MSO-K10-KP MSO-K10- KPCX1 MSO- K10-TP MSO- K10- TPCX1 MO-K10 1 - 13 12 3,5 5,5 5,5 5,5 MSO-K11-KP MSO-K11- KPCX1 MSO- K11-TP MSO- MSO-K11 1 - 166 K11- TPCX1 13 12 3,5 5,5 5,5 5,5 MSO-K12-KP MSO-K12- KPCX1 MSO- K12-TP MSO- K12- TPCX1 MSO-K12 1 1 18 16 4,5 7,5 7,5 7,5 MSO-K18-KP MSO-K18- KPCX1 MSO- K18-TP MSO- K18- TPCX1 MSO-K18 - - 22 17 5,5 7,5 7,5 7,5 MSO-K20KP - MSO-K20 1 1 180 180 55 90 110 110 MSO-K180KP - MSO-K180 2 2 300 300 90 160 160 200 MSO-K300KP - MSO-K300 2 2 13. Khởi động từ động cơ loại MSO-K.., có đảo chiều quay Dòng điện tác động cơ định mức AC3 Dung lương động cơ 3 pha định mức AC2, AC3 Tên kiểu Tiếp điểm phụ 220- 240V (A) 380- 440V (A) 220- 240V (kW) 380- 440V (kW) 500V (kW) 660V (kW) Loại bảo vệ sự cố pha Loại 3 sợi nung Loại 2 sợi nung Thường mở Thường đóng 11 9 2,5 4 4 - MSO-KR11KP MSO-KR11KPCX1 MSO-KR11TP MSO- KR11TPCX1 MSO- KR11 4 - 18 16 4,5 7,5 7,5 7,5 MSO-2xK18KP2 MSO- 2xK18KPCX1,2 MSO-2xK1844KP MSO- 2xK1844KPCX1 MSO-K18TP2 MSO- 2xK18TPCX1,2 MSO- 2xK1844TP MSO- 2xK1844TPCX1 MSO- 2xK182 4 2 22 17 5,5 7,5 7,5 7,5 MSO-2xK19KP MSO- 2xK19TP MSO- 2xK19 2 - 180 180 55 90 110 110 MSO-2xK180KP - MSO- 2xK180 6 4 300 300 90 160 160 200 MSO-2xK300KP - MSO- 2xK300 6 4 167 14. Bảng thông số kỹ thuật của máy cắt GL107 Mô tả Điện áp 24- 36kV Điện áp 25,8- 38kV Điện áp thử tần số công nghiệp 1 phút pha- pha; pha- đất 70kV 80kV Điện áp phóng điện xung 1,2/50s khô, pha- pha; pha- đất 170kV 200kV Tần số định mức 50/60Hz 60Hz Dòng điện định mức 800/1250/1600A 1200A Dòng ngắn mạch định mức 25kA 25kA Dòng ngắn mạch xung kích 62,5/67,5kA 67,5kA Dòng ổn định nhiệt 3s 25kA 25kA Dòng xung kích cho phép 62,5/67,5kA 67,5kA Dòng điện dung đường dây cho phép 10A 5A Dòng điện dung cáp cho phép 50A 100A Thời gian cắt Thời gian thao tác Thời gian đóng 50ms 35ms 75ms 50ms 35ms 75ms Khoảng cách pha- đất 742mm 742mm Trọng lượng 360kg 360kg 15. Bảng thông số một số loại dao cách ly trung thế Điện áp định mức Ur(kV) 12 17.5 24 36 Điện áp thử tần số công nghiệp - Pha- Pha Ud(kV) 28 38 50 70 - Pha- đất Ud(kV) 32 45 60 80 Điện áp phóng điện xung - Pha- Pha Up(kV) 75 95 125 170 - Pha- đất Up(kV) 85 110 145 195 Dòng điện định mức Ir(A) 4000 Dòng ngắn mạch định mức Ik(kA) 50kA/3s Giới hạn chịu dòng ngắn mạch Ip(kA) 125 168 16. Các trị số tiêu chuẩn cho dao cách ly, cầu dao, máy cắt và cầu dao nối đất theo IEC 694 và DIN VDE 0670, phần 100 Điện áp định mức [kV] Điện áp chịu tần số nguồn định mức 50/60 Hz/phút [kV] Điện áp chịu xung sét định mức 1,2/50 μs (trị số đỉnh) [kV] 1 2 3 4 5 Bảng 1 Bảng 2 Bảng 1 Bảng 2 3,6 10 12 20 40 23 46 7,2 12 23 40 60 46 70 12 28 32 60 75 70 85 17,5 38 45 75 95 85 110 24 50 60 95 125 110 145 36 70 80 145 170 166 195 52 95 110 - 250 - 290 72,5 140 160 - 325 - 375 17. Bảng các trị số định mức phối hợp của máy cắt (theo IEC và DIN VDE) Điện áp định mức [kV] Dòng điện ngắn mạch định mức [kA] Dòng điện định mức [A] 1 2 3 4 5 6 7 8 123 12,5 20 25 40 800 1250 1250 1250 1600 1600 1600 2000 2000 2000 145 12,5 20 25 31,5 40 50 800 1250 1250 1250 1250 1600 1600 1600 1600 2000 2000 2000 2000 2000 3150 3150 3150 170 12,5 20 31,5 40 50 800 1250 1250 1600 1600 1600 1600 2000 2000 2000 2000 3150 3150 3150 245 20 31,5 40 50 1250 1250 1600 1600 1600 2000 2000 2000 2000 3150 3150 300 16 20 31,5 50 1250 1250 1600 1600 1600 2000 2000 2000 2000 3150 3150 169 362 20 31,5 50 1600 2000 2000 2000 3150 420 20 31,5 40 50 1600 1600 1600 2000 2000 2000 2000 3150 3150 4000 525 40 2000 3150 765 40 2000 3150 18. Bảng các trị số định mức phối hợp của máy cắt theo ANSI C37.06-1979 Điện áp định mức [kV] Điện áp định mức max [kV] Dòng điện cắt ngắn mạch định mức [kA] Dòng điện định mức [A] 1 2 3 4 5 6 7 34 38 22 1200 69 72,5 37 2000 115 121 20 40 63 1200 1600 2000 3000 3000 138 145 20 40 63 80 1200 1600 2000 2000 3000 3000 3000 161 169 16 31,5 40 50 1200 1600 2000 2000 3000 3000 3000 230 245 362 40 2000 2000 3000 3000 3000 345 362 40 2000 3000 500 550 40 2000 3000 700 765 40 2000 3000 19. Công suất định mức và tải định mức của máy biến dòng Công suất định mức, VA 5 10 15 30 60 Tải định mức ở 5 A tính bằng Ω 0,2 0,4 0,6 1,2 2,4 Tải định mức ở 1 A tính bằng Ω 5 10 15 30 60