Giáo trình cao áp

PhÇn I Ch−¬ng më ®Çu : Qu¸ ®iÖn ¸p vμ vÊn ®Ò b¶o vÖ HT§ Kü thuËt ®iÖn ¸p cao PDF by 1 Më ®Çu : Qu¸ ®iÖn ¸p vμ vÊn ®Ò b¶o vÖ Tæng chiÒu dµi c¸c ®−êng d©y t¶i ®iÖn cao ¸p cña n−íc ta hiÖn nay 9 ®iÖn ¸p tõ 35 - 220 kV .... ngh×n km 9 ®−êng d©y siªu cao ¸p (500 kV) .... ngh×n km. Dù b¸o ®Õn n¨m 2020, 9 ®iÖn ¸p tõ 35 - 220 kV .... ngh×n km 9 ®−êng d©y siªu cao ¸p (500 kV) l.... ngh×n km. C«ng suÊt ®Æt cña c¸c nhµ m¸y ®iÖn còng t¨ng rÊt nhanh. Kü thuËt ®iÖn ¸p cao ®ãng vai trß rÊt quan träng trong viÖc truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng ®i xa. C«ng suÊt t¹i mét sè nhµ m¸y lín ®é tin cËy cña c¸c ®−êng d©y t¶i ®iÖn cao ¸p vµ toµn bé c¸c thiÕt bÞ cã ý nghÜa quan träng. Trong ®ã, viÖc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò tin cËy cña c¸ch ®iÖn víi ®iÖn ¸p lµm viÖc t¸c dông th−êng xuyªn lªn c¸ch ®iÖn hoÆc c¸c lo¹i qu¸ ®iÖn xuÊt hiÖn ng¾n h¹n. Qu¸ ®iÖn ¸p lµ : 9 c¸c nhiÔu lo¹n trong hÖ thèng ®iÖn, 9 c¸c nhiÔu lo¹n nµy xÕp chång lªn ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ng ®iÖn. C¸c qu¸ ®iÖn ¸p nµy cã thÓ xuÊt hiªn do c¸c nguyªn nh©n sau: 9 gi÷a c¸c pha hoÆc gi÷a c¸c m¹ch 9 gi÷a d©y dÉn pha vµ m¹ch nèi ®Êt Qu¸ ®iÖn ¸p 9 biÕn thiªn vµ cã tÝnh bÊp bªnh 9 viÖc x¸c ®Þnh râ c¸c ®Æc tÝnh rÊt khã kh¨n 9 chØ cã thÓ thiÕt lËp mét tiÕp cËn thèng kª c¸c ®Æc tÝnh (thêi gian, biªn ®é ....). C¸c ®Æc tÝnh chñ yÕu cña c¸c d¹ng qu¸ ®iÖn ¸p. D¹ng qu¸ ®iÖn ¸p hÖ sè qu¸ ¸p Thêi gian §é dèc TÇn sè T¾t dÇn Q§A tÇn sè c«ng nghiÖp (sù cè h− háng c¸ch ®iÖn 3≤ l©u dµi, > 1 ms TÇn sè c«ng nghiÖp chËm Q§A néi bé (®ãng c¾t) 2 - 4 ng¾n h¹n, 1 ms Trung b×nh, 1 - 200 kHz trung b×nh Q§A khÝ quyÓn > 4 rÊt ng¾n 1 - 10μs rÊt dèc 1000 kV/μs rÊt m¹nh NhiÔu lo¹n cã thÓ dÉn ®Õn : 9 gi¸n ®o¹n t¹m thêi (tù ®éng ®ãng l¹i trong c¸c l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p 9 gi¸n ®o¹n l©u dµi (c¾t ®iÖn ®Ó thay thª c¸ch ®iÖn bÞ h− háng hoÆc thay thÕ thiÕt bÞ. PhÇn I Ch−¬ng më ®Çu : Qu¸ ®iÖn ¸p vμ vÊn ®Ò b¶o vÖ HT§ Kü thuËt ®iÖn ¸p cao PDF by 2 C¸c lo¹i qu¸ ®iÖn ¸p A. Qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn Gi«ng sÐt lµ mét hiÖn t−îng thiªn nhiªn rÊt ly kú vµ nguy hiÓm : trªn toµn cÇu trung b×nh 1000 c¬n gi«ng hµng ngµy Theo thèng kª cña n−íc Ph¸p, hµng n¨m 9 gi«ng sÐt g©y ra 10% ho¶ ho¹n, 9 40 ng−êi vµ kho¶ng 20 000 ®éng vËt bÞ chÕt, 9 50000 lÇn c¾t ®−êng d©y ®iÖn vµ ®iÖn tho¹i. c¸c ®−êng d©y t¶i ®iÖn trªn kh«ng §Æc thï cña c¸c phãng ®iÖn sÐt lµ cùc tÝnh cña dßng ®iÖn sÐt : 9 ~ 10% có sÐt mang cùc tÝnh d−¬ng nh−ng th−êng l¹i d÷ déi vµ m·nh liÖt nhÊt. 9 thêi gian ®Çu sãng cña xung sÐt rÊt ng¾n (quy ®Þnh 1,2 μs ®èi ®iÖn ¸p vµ 8 μs ®èi dßng B. Qu¸ ®iÖn ¸p tÇn sè c«ng nghiÖp TÊt c¶ c¸c lo¹i qu¸ ®iÖn ¸p cã tÇn sè thÊp h¬n 500 Hz lµ qóa ®iÖn ¸p tÇn sè c«ng nghiªp. B.1. Qu¸ ®iÖn ¸p do h− háng c¸ch ®iÖn B.2. Qu¸ ®iÖn ¸p trªn ®−êng d©y dµi hë m¹ch B.3. Qu¸ ®iÖn ¸p céng h−ëng C. Qu¸ ®iÖn ¸p thao t¸c Sù thay ®æi dét ngét cÊu tróc cña l−íi ®iÖn lµm xuÊt hiÖn hiÖn t−îng qu¸ ®é (sãng qu¸ ®iÖn ¸p hoÆc cña mét chuçi c¸c sãng cao tÇn kh«ng tuÇn hoµn hoÆc hoÆc giao ®éng t¾t dÇn nhanh). C.1. Qu¸ ®iÖn ¸p khi ®ãng c¾t cã t¶i C.2. Qu¸ ®iÖn ¸p g©y bëi ®ãng c¾t dßng ®iÖn c¶m bÐ C.3. Qu¸ ®iÖn ¸p g©y bëi thao t¸c ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn dung D. C¸c hiÖn t−îng thiªn nhiªn t¸c ®éng ®Õn hÖ thèng ®iÖn Hieän töôïng thieân nhieân (seùt vaø baõo tö) coù aûnh höôûng nghieâm troïng ñeán oåån ñònh heä thoáng ñieän. Noù coù theå : 9 laøm ngöøng cung caáp ñieän, 9 phaù hoaïi caùc thieát bò, 9 coâng trình xaây döïng. 9 gaây nguy haïi ñeán tính maïng con ngöôøi. * Ñoái vôùi baõo töø : (hieän töôïng beà maët cuûa maüt trôøi buøng noå döõ doäi phoùng ra caùc haït proton vaø electron vaøo khoaûng khoâng vuõ tru) Chu kyø cuûa baõo xaáp xæ 11 naêm ï. PhÇn I Ch−¬ng më ®Çu : Qu¸ ®iÖn ¸p vμ vÊn ®Ò b¶o vÖ HT§ Kü thuËt ®iÖn ¸p cao PDF by 3 Khi tôùi traùi ñaát, chuøm haït ñieän tích naøy töông taùc vôùi töø tröôøng traùi ñaát, caûm öùng caùc doøng ñieän Doøng caûm öùng ñòa cöïc naøy laïi caûm öùng ra caùc xung doøng treân caùc ñöôøng daây taûi ñieän (gaây baõo hoøa nöûa chu kyø caùc maùy bieán aùp, soùng ñieàu hoøa coù bieân ñoä lôùn do maùy bieán aùp bò baõo hoøa sinh ra coù theå laøm roái loaïn vaän haønh heä thoáng, laøm hö haïi caùc maùy phaùt ñieän, caùc maùy bieán aùp vaø caùc trang bò ñieän khaùc ñoàng thôøi gaây ra caùc hieän töôïng nhaûy maùy caét khoâng caàn thieát). Ngaøy nay do caùc heä thoáng vaø löôùi truyeàn taûi ñöôïc hôïp nhaát daàây ñaëc hôn, neân chuùng coù theå deã bò hö hoûng nhieàu hôn. Ñeå ñoái phoù vôùi baõo töø khi coù baõo töø xaûy ra laø 9 giaûm taûi löôùi, 9 ñoùng theâm caùc tuï ñieän döï phoøng. Muoán laøm ñöôïc ñieàu naøy coù hieäu quaû thì caùc traïm döï baùo khí töôïng phaûi cung caáp sôùm nhaát caùc thoâng tin veà baõo töø cho caùc nhaân vieân vaän haønh heä thoáng moät caùch chính xaùc, coù ñoä tin caäy cao vaø ñaày ñuû ñeå hoï coù caùc bieän phaùp xöû lyù toát nhaát. * Ñoái vôùi seùt : HiÖn t−îng phoùng ñieän tia löûa khi khoaûng caùch giöõa caùc ñieän cöïc raát lôùn Seùt ñaùnh vaøo caùc coâng trình theo nhieàu con ñöôøng khaùc nhau, coù khi ñaùnh caû vaøo nhöõng coâng trình ñöôïc baûo veä khaù chu ñaùo.. Ngöôøi ta taïm thôøi chia seùt thaønh hai loaïi chính laø seùt daây vaø seùt hoøn. Seùt daây laø caùc cuù phoùng ñieän giöõa maây vaø maây hoaëc giöõa maây vaø ñaáât (quan saùt döôùi daïng daây). Seùt hoøn bieåu hieän döôùi daïng caàu, ít phoå bieán (coù nhieàu caùch giaûi thích söï hình thaønh, toàn taïi) Ôû ñaây chæ chuû yeáu ñeà caäp ñeán vaán ñeà veà seùt daây. E. Ph©n lo¹i c¸ch ®iÖn C¸ch ®iÖn cña c¸c trang bÞ ®iÖn ®−îc chia thµnh hai lo¹i lµ : C¸ch ®iÖn bªn ngoμi gåm kho¶ng kh«ng khÝ c¸ch ®iÖn (vÝ dô, c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c d©y dÉn cña c¸c ®−êng d©y t¶i ®iÖn trªn kh«ng), bÒ mÆt ngoµi cña c¸ch ®iÖn r¾n (c¸ch ®iÖn ®−êng d©y), kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm cña dao c¸ch ly,... §é bÒn c¸ch ®iÖn phô thuéc rÊt lín vµo ®iÒu kiÖn bªn ngoµi ( ¸p suÊt, nhiÖt ®é, ®é Èm cña kh«ng khÝ, møc ®é « nhiÔm cña m«i tr−êng). C¸ch ®iÖn bªn trong gåm c¸ch ®iÖn c¸c cuén d©y m¸y biÕn ¸p, m¸y ®iÖn, c¸p ®iÖn, c¸c sø xuyªn, gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm cña m¸y c¾t (th−êng ®−îc phèi hîp c¸c läai vËt liÖu c¸ch ®iÖn kh¸c ). §é bÒn c¸ch ®iÖn cña c¸c c¸ch ®iÖn bªn trong hÇu nh− kh«ng phô thuéc vµo c¸c yÕu tè khÝ quyÓn bªn ngoµi. §Æc ®iÓm cña lo¹i c¸ch ®iÖn nµy lµ sù l·o ho¸ (sù suy gi¶m c¸c tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn trong vËn hµnh), PhÇn I Ch−¬ng më ®Çu : Qu¸ ®iÖn ¸p vμ vÊn ®Ò b¶o vÖ HT§ Kü thuËt ®iÖn ¸p cao PDF by 4 hiÖn t−îng phãng ®iÖn côc bé trong c¸c c¸ch ®iÖn thÓ r¾n. Do tæn hao ®iÖn m«i, c¸ch ®iÖn cßn cã thÓ bÞ nãng lªn. NÕu chiÒu dµy c¸ch ®iÖn lín, lµm cho viÖc t¶n nhiÖt khã kh¨n, sù nung nãng c¸ch ®iÖn qu¸ møc sÏ dÉn ®Õn phãng ®iÖn nhiÖt. C¸ch ®iÖn bªn ngoµi (kh«ng khÝ) cã thÓ phôc håi tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn sau khi phãng ®iÖn nh−ng phãng ®iÖn ®¸nh thñng c¸ch ®iÖn bªn trong qu¸ tr×nh kh«ng thuËn nghÞch, dÉn ®Õn h− háng c¸ch ®iÖn vÜnh viÔn. V× thÕ t×nh tr¹ng c¸ch ®iÖn bªn trong cÇn ph¶i ®−îc kiÓm so¸t trong thêi gian vËn hµnh nh»m ph¸t hiÖn c¸c khuyÕt tËt xuÊt hiÖn vµ ng¨n ng c¸c sù cè cña c¸c thiÕt bÞ. C¸ch ®iÖn th−êng xuyªn ph¶i chÞu t¸c dông : 9 ®iÖn ¸p lµm viÖc, 9 qu¸ ®iÖn ¸p néi bé, 9 qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn xuÊt hiÖn do sÐt. Khi bÞ sÐt ®¸nh, trªn c¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y trªnkh«ng xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p rÊt lín, phãng ®iÖn mÆt ngoµi cña chuçi c¸ch ®iÖn sÏ chuyÓn thµnh phãng ®iÖn hå quang.. Ph−¬ng ph¸p hiÖu qu¶ ®Ó kh¾c phôc ch¹m ®Êt mét pha do phãng ®iÖn trªn c¸ch ®iÖn : 9 ®−êng d©y 3 - 35 kV : sö dông cuén dËp hå quang (dßng ®iÖn dung ch¹m ®Êt ®−îc bï vµ gi¸n ®o¹n cung cÊp n¨ng l−îng, hå quang kh«ng thÓ kÐo dµi vµ bÞ dËp t¾t). 9 ®−êng d©y 110 kV trë lªn xuÊt (trung tÝnh nèi ®Êt trùc tiÕp) : thiÕt bÞ tù ®éng ®ãng l¹i, sö dông c¸c d©y chèng sÐt (phèi hîp sö dông d©y chèng sÐt vµ T§L gi¶m tèi thiÓu sè lÇn c¾t ®iÖn do). SÐt ®¸nh vµo ®−êng d©y lµm xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p lan truyÒn däc ®−êng d©y ®Õn c¸c tr¹m biÕn ¸p. Qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn xuÊt hiÖn phô thuéc vµo 9 c−êng ®é dßng ®iÖn sÐt 9 ®Æc ®iÓm cña c¸c c«ng tr×nh bÞ sÐt ®¸nh Qu¸ ®iÖn ¸p néi bé xuÊt hiÖn phô thuéc 9 d¹ng thao t¸c 9 ®Æc tÝnh cña m¹ng vµ cña c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t. (mçi lÇn ®ãng c¾t xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p kh¸c nhau). §Ó h¹n chÕ qu¸ ®iÖn ¸p sö dông c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ nh− lµ chèng sÐt èng vµ chèng sÐt van. Phèi hîp ®iÖn ¸p t¸c ®éng lªn c¸ch ®iÖn, ®Æc tÝnh cña thiÕt bÞ b¶o vÖ vµ cña c¸ch ®iÖn ®¶m b¶o sù lµm viÖc tin cËy cña thiÕt bÞ lµ bµi to¸n kinh tÕ kü thuËt quan träng vµ ®−îc gäi lµ phèi hîp c¸ch ®iÖn. 9 Môc ®Ých cña m«n häc kü thuËt ®iÖn cao ¸p lµ 9 xem xÐt c¸c ®Æc tÝnh c¸ch ®iÖn cña c¶ c¸ch ®iÖn bªn ngoµi vµ c¸ch ®iÖn trong, 9 xem xÐt qu¸ trÝnh vËn hµnh cña c¸ch ®iÖn ë ®iÖn ¸p lµm viÖc vµ c¸c lo¹i qu¸ ®iÖn ¸p, 9 t×m c¸c biÖn ph¸p h¹n chÕ qu¸ ®iÖn ¸p vµ b¶o vÖ thiÕt bÞ b¾ng phèi hîp c¸ch ®iÖn. PhÇn I Ch−¬ng më ®Çu : Qu¸ ®iÖn ¸p vμ vÊn ®Ò b¶o vÖ HT§ Kü thuËt ®iÖn ¸p cao PDF by 5 9 ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm c¸ch ®iÖn vµ c¸c kÕt cÊu c¸ch ®iÖn PhÇn I Ch−¬ng më ®Çu : Qu¸ ®iÖn ¸p vμ vÊn ®Ò b¶o vÖ HT§ Kü thuËt ®iÖn ¸p cao PDF by 6 Néi dung m«n häc vµ tµi liÖu PhÇn 1 Ch−¬ng 1 : HiÖn t−îng phãng ®iÖn sÐt Ch−¬ng 2 : Phãng ®iÖn xung kÝch Ch−¬ng 3 : B¶o vÖ chèng sÐt ®¸nh trùc tiÕp Ch−¬ng 4 : TruyÒn sãng qu¸ ®iÖn ¸p trªn c¸c ®−êng d©y t¶i ®iÖn Ch−¬ng 5 : Nèi ®Êt chèng sÐt Ch−¬ng 6 : ThiÕt bÞ b¶o vÖ chèng sÐt Ch−¬ng 7 : B¶o vÖ chèng sÐt ®−êng d©y t¶i ®iÖn Ch−¬ng 8 : B¶o vÖ chèng sÐt tr¹m biÕn ¸p Ch−¬ng 9 : B¶o vÖ chèng sÐt m¸y ®iÖn PhÇn 2 Ch−¬ng 10 : Qu¸ ®iÖn ¸p thao t¸c Ch−¬ng 11 : Qu¸ ®iÖn ¸p x¸c lËp PhÇn 3 Ch−¬ng 12 : C¸c qu¸ tr×nh ®iÖn lý trong ®iÖn m«i Ch−¬ng 13 : TÝnh chÊt c¬ b¶n vµ ®Æc tÝnh cña c¸ch ®iÖn bªn ngoµi Ch−¬ng 14 : C¸ch ®iÖn bªn trong vµ ®Æc tÝnh chñ yÕu Ch−¬ng 15 : VËn hµnh kÕt cÊu c¸ch ®iÖn ë ®iÖn ¸p lµm viÖc b×nh th−êng Ch−¬ng 16 : C¸ch ®iÖn cña hÖ thèng ®iÖn Ch−¬ng 17 : C¸ch ®iÖn cña ®−êng d©y t¶i ®iÖn trªn kh«ng vµ tr¹m biÕn ¸p Ch−¬ng 18 : §−êng d©y c¸p cao ¸p Ch−¬ng 19 : C¸ch ®iÖn cña m¸y biÕn ¸p Ch−¬ng 20 : C¸ch ®iÖn cña m¸y ®iÖn Ch−¬ng 21 : C¸ch ®iÖn cña c¸c thiÕt bÞ ph©n phèi Tμi liÖu tham kh¶o TiÕng ViÖt GS. TS. Vâ ViÕt §¹n, Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn cao ¸p, Hanoi, 1972. TS. NguyÔn ThÞ Minh Ch−íc, H−íng dÉn ThiÕt kÕ tèt nghiÖp TiÕng Anh-Ph¸p-Nga E. Kuffel , W. Zaengl, High Voltage Engineering, Pergamon Press Aguet, Michel, Lanoz, Michel , "Haute tension", Lausanne, Presses polytechniques et universitaires romandes , 1990 Traité d'électricité ; v. 20. 425 p. Gary, Claude , "La foudre : histoire des connaissances, nature du phénomène, risques et mesures de protection", Paris, Masson , 1999, 224 p. Le Roy, Georges , Gary, Claude , Hultzler Bearnard, Lalot Jacques, Dubaton Christian, " Les Propriétés diélectriques de l'air et les très hautes tensions", Editions Eyrolles, Paris, 1984, 611 p. Gary, Claude; Moreau, Marcel , " L'effet de couronne en tension alternative", Eyrolles Paris , 1976, 440 p. Schmitt, Alain; Deflandre, Thierry , " Les surtensions et les transitoires rapides de tension, en milieux industriel et tertiaire", Paris , Eyrolles , 1997, 399 p. Uman, Martin A., "Lightning", New York, Dover Publications , c1984, 298 p Golde, R.H., "Lightning", New York, Academic Press, 1977, 2 volumes, anglais. Lagonotte, Patrick , "Les installations électriques", Paris, Hermès Science Publications , 2000, 381 p. Morrison, Ralph ; Lewis, Warren H., "Grounding and shielding in facilities", New York ; Toronto, J. Wiley , 1990, 228 p. Escané, Jean Marie , "Réseaux d'énergie électrique modélisation : lignes, câbles", Paris, Eyrolles , 1997, Supélec ; 12, 232 p. Mauduit, Alexandre Maurice Julien , "Installations électriques a haute et basse tension", Paris, Dunod , 1964, 3 volumes. Ivanov-Smolenski, A., "Machines électriques" Moscou : Editions Mir , 1983, volume 1, 2, 567p.