THIẾT BỊ CAO ÁP High-voltage apparatus
1
Cấu trúc chương trình phần III
• DAO CÁCH LY-CẦU DAO TIẾP ĐỊA • THIẾT BỊ CHỐNG SÉT • KHÁNG ĐIỆN • THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN • MÁY CẮT CAO ÁP • THIẾT BỊ HỢP BỘ VÀ CẤP BẢO VỆ IP
Modified by Hoang Anh
2
I. 1 Định nghĩa và các đặc tính điện của KCĐ
• Dao cách ly (Disconnector): Là thiết bị cơ khí đóng cắt có nhiệm vụ tạo khoảng hở trông thấy khi ở vị trí mở, đảm bảo an toàn khi công tác trên mạch điện.
• DCL có thể đóng cắt:
các dòng điện nhỏ (<0,5A), không điện hoặc dòng điện ...
• • Thậm chí cả dòng điện lớn với điều kiện …
• DCL có thể điều khiển bằng điện hoặc tay thông qua cơ cấu… • Việc điều khiển bằng điện giúp …trạm biến áp
Modified by Hoang Anh
3
I. 1 Định nghĩa và các đặc tính điện của KCĐ
• Khoảng cách cách điện (Isolating distances):
• Cầu dao:
• Dao cách ly-cầu dao:
• Máy cắt:
Modified by Hoang Anh
4
I. 1 Định nghĩa và các đặc tính điện của KCĐ
• Cầu dao tiếp địa:
• Cầu dao tiếp địa cho các mạng truyền tải có thể bị yêu cầu chịu và dẫn và cắt các dòng cảm ứng (tính dung hoặc tính cảm) dưới các điều kiện đặc biệt.
• Cầu chì: nóng chảy một hoặc nhiều phần được chế tạo đặc biệt
• Công tắc phụ: phải chịu dòng điện ít nhất là 10A và có khả
năng cắt dòng điện trong các mạch điều khiển.
Modified by Hoang Anh
5
I.2 Dao cách ly – Cầu dao nối đất
• Có hơn 10 loại DCL được thiết kế và sử dụng. Tuy
nhiên quan trọng nhất là các loại: • Dao cách ly quay • Dao cách ly cắt dọc • Dao cách ly một trục.
• Cầu dao nối đất được sử dụng để tiếp đất hoặc tạo dòng ngắn mạch để xả năng lượng cho các phần tử trong lưới.
Modified by Hoang Anh
6
I.2.1 Centre-Break Disconnector
Modified by Hoang Anh
7
I.2.1 Dao cách ly quay hai trụ
Current Path Half ”Contact Side”
Current Path Half ”Finger Side”
Modified by Hoang Anh
8
I.2.1.2 Dao cách ly quay-Một trụ quay đóng cắt một phía
• Được sử dụng cho cấp điện áp đến 72,5 kV. • Góc quay của nó đạt khoảng 700 so với khung của trụ
cách điện
Modified by Hoang Anh
9
I.2.2 Double-Break Disconnectors
Modified by Hoang Anh
10
I.2.2 Dao cách ly quay ba trụ
Modified by Hoang Anh
11
Modified by Hoang Anh
12
I.2.3 Single-Column Pantograph Disconnectors
Modified by Hoang Anh
13
I.2.3.1 Dao cách ly một trụ - Khung lấy điện
1) Pole of pantograph disconnector TFB 245 with built in earthing switch type TEB 1 – foundation (not in scope of delivery) 4 – support insulator; 5 – rotary insulator 6 – intermediate piece 7 – gear box 8 – pantograph 10 – earthing switch 11 – damper 17 – corona protection fitting
3) Pole of pantograph disconnector TFB 245 with built in earthing switch type TEB 2 – base frame 3 – stud bolt 4 – support insulator; 5 – rotary insulator 9 – operating shaft 12 – pivot bearing
Modified by Hoang Anh
14
I.2.3.2 Gear box of TFB pantograph disconnector
4) Gear box of TFB pantograph disconnector 14 - H.V. terminals 16 – operating lever 17 – counterbalance spring
6) Suspended contact (standard design) 21 – contact tube 22 – aluminium clamp
7) Suspended contact (for switching commutation currents and installation onto tube bus-bar) 23 – busbar tube 24 – conductor ring 25 – housing of switching chambers
Modified by Hoang Anh
15
I.2.4 Dao cách ly hai trụ - Cắt theo trục thẳng đứng
Modified by Hoang Anh
17
I.2.4 Vertical Break disconnect switch
3
4
5
2
3
4
1
Modified by Hoang Anh
18
I.2.4 Vertical Break disconnect switch
Modified by Hoang Anh
19
I.2.4 Earthing Switches
Modified by Hoang Anh
20
I.2.4 Earthing Switches
• Được lắp đặt cho các hệ thống giao cách ly và các vị trí khác (ví dụ như phân đoạn
thanh góp …)
• Cầu dao nối đất và dao cách ly có thể lắp cùng hoặc riêng biệt trụ đỡ, chỉ khác biệt
là khung và giá đỡ cho tiếp điểm nối đất
Contact piece
Corona protection fitting
Contact finger
Tubular contact arm
Earthing switch contact type TEC (for rated short time current 50kA and voltages 245 and 300kV)
Modified by Hoang Anh
21
I.2.5 Cơ cấu thao tác của DCL và Cầu dao nối đất
• Dao cách ly (Disconnector) và cầu dao nối đất có thể được truyền động bằng tay hoặc động cơ. Cơ cấu vận hành có thể được bắt trực tiếp vào khung đế hoặc đặt ở độ cao vận hành (1,2 m so với mặt đất). Cơ cấu vận hành của cầu dao tiếp địa có thể được vận hành bằng tay trong trường hợp lỗi nguồn tự dùng hoặc điều chỉnh
• Trên vỏ của cơ cấu vận hành có công tắc báo hiệu vị trí để báo hiệu vị trí cầu dao, để điều khiển và khóa liên động. Hệ thống vận hành có các contactor để có thể điều khiển từ xa và được thiết kế để tác động với một xung đóng mở. Hệ thống điều khiển tự động không thể tác động khi tiếp điểm ở vị trí cuối.
• Trường hợp thao tác bằng tay khẩn cấp, tiếp điểm an toàn ngắt
mạch động cơ để không thể tác động từ buồng điều khiển. Ngoài ra hệ thống còn liên động với hệ thống máy cắt phía trước
Modified by Hoang Anh
22
I.2.5 Cơ cấu vận hành bằng tay và động cơ
• Các cơ chế động cơ được thiết kế để lắp đặt ngoài trời và được sử dụng cho hoạt động điện từ xa địa phương / các ngắt và thiết bị chuyển mạch nối đất.
• Theo yêu cầu của khách hàng , các dao cách ly và dao tiếp đất có thể được liên động cơ khí với nhau trong quá trình hoạt động bằng tay, chỉ có thể vận hành dao tiếp địa khi các dao cách ly ở vị trí mở và dao cách ly với các dao tiếp đất ở vị trí mở. Đối với dao cách ly có cơ cơ cấu cơ khí được trang bị động cơ và thiết bị chuyển mạch nối đất với cơ chế độ vận hành bằng tay, khóa liên động cơ khí có thể được cung cấp cho các dao tiếp địa, trong khi cơ chế hoạt động của động cơ dao cách ly được liên động về điện.
Modified by Hoang Anh
23
I.2.5 Cơ cấu vận hành bằng tay và động cơ
• Khóa liên động của cả hai cơ cấu cơ khí có thể được cung cấp nếu các cơ chế động cơ được sử dụng cho cả hai cơ cấu: Dao cách ly và dao tiếp đất.
• Trong trường hợp cần thiết có thể được trang bị những khóa nam châm dùng để ngăn ngừa bất kỳ hoạt động của việc vận hành cơ chế bằng tay hoặc hoặc việc vận hành sự khẩn cấp của cơ cấu vận hành bằng động cơ nếu không có tín hiệu cho phép từ phòng điều khiển. Điều này cho phép giám sát tập trung trên tất cả các hoạt động bằng tay của dao cách ly và thiết bị tiếp đất trong toàn bộ các trạm biến áp
Modified by Hoang Anh
24
I.2.5 Motor-operated Mechanisms
1
DC motor (MT…)
1a 2 3 4 5 6 9
3-phase AC motor (MT…-3f) Operating spindle Pilot switch Mounting plate Terminal strip Control contactor Supply lead plate (with blanking plugs and earthing connection angle)
Blocking magnet Push button
Push button for blocking magnet Internal lamp (optionally)
10 Operating shaft 12 Housing 13 Control disc 19 20 25 Overload protection (optionally) 26 Flexible earthing connection Adapter plug 27 29 Changeover switch 30 31 37 Rectifier (when AC motor voltage is supplied) Modified by Hoang Anh
25
I.2.5 Manual Operating Mechanisms
Modified by Hoang Anh
26
MÁY CẮT CAO ÁP
Modified by Hoang Anh
27
I.3 Khái niệm chung về máy cắt cao áp
• Là thiết bị đóng cắt cho điện áp từ 1kV trở lên ở mọi chế độ vận hành : không tải, dưới tải, quá tải, ngắn mạch (nặng nề nhất). Nó có khả năng đóng, dẫn liên tục và cắt dòng điện trong điều kiện bình thường và cả trong thời gian giới hạn khi xảy ra các điều kiện bất thường trong mạch. Chúng được sử dụng cho các thanh góp, đường dây trên không, máy biến áp, cuộn kháng và tụ điện
• Những thông số cần lưu ý khi lựa chọn máy cắt:
• Điện áp làm việc cực đại tại nơi đặt • Chiều cao lắp đặt so với mực nước biển • Dòng điện làm việc cực đại tại nơi đặt • Dòng điện ngắn mạch cực đại tại nơi đặt • Tần số của hệ thống • Khoảng thời gian tồn tại dòng ngắn mạch • Chu kỳ đóng mở • Các điều kiện làm việc đặc biệt và điều kiện khí hậu
Modified by Hoang Anh
28
I.3.1 Những thông số cần lưu ý khi lựa chọn máy cắt
• Các trị số định mức: • Điện áp định mức • Dòng cắt ngắn mạch định mức • Dòng điện định mức : trị hiệu dụng chạy qua máy cắt lâu
dài mà nó không bị phát nóng quá mức cho phép. Bài toán cân bằng nhiệt xác lập
• Dòng ổn định động (dòng xung kích) : là trị số dòng điện lớn nhất tương ứng với nó lực điện động không phá hỏng thiết bị
•
Ixk ~ 2.5Inm (Inm dòng điện ngắn mạch xác lập)
• Công suất định mức (dung lượng cắt) 3 pha
• S đm = √3 U đm * I đm
Modified by Hoang Anh
29
I.3.1 Những thông số cần lưu ý khi lựa chọn máy cắt
• Các trị số định mức: • Điện áp định mức • Dòng cắt ngắn mạch định mức • Dòng điện định mức : trị hiệu dụng chạy qua máy cắt lâu
dài mà nó không bị phát nóng quá mức cho phép. Bài toán cân bằng nhiệt xác lập
• Dòng ổn định động (dòng xung kích) : là trị số dòng điện lớn nhất tương ứng với nó lực điện động không phá hỏng thiết bị
•
Ixk ~ 2.5Inm (Inm dòng điện ngắn mạch xác lập)
• Công suất định mức (dung lượng cắt) 3 pha
• S đm = √3 U đm * I đm
Modified by Hoang Anh
30
I.3.2 Thông số chính …
• Yêu cầu đối với máy cắt cao áp
• Độ tin cậy cao ở mọi chế độ làm việc • Quá điện áp cắt thấp, thao tác nhanh • Dễ bảo dưỡng kiểm tra, thay thế • Kích thước nhỏ gọn , tuổi thọ cao • Có thể dùng với chế độ đóng lặp lại với chế độ C-CO-CO
Modified by Hoang Anh
31
I.3.3 Phân loại máy cắt
• Theo môi trường dập hồ quang
• Máy cắt dầu • Máy cắt không khí • Máy cắt SF6 • Máy cắt chân không
• Theo môi trường làm việc
• Trong nhà • Ngoài trời • Theo kết cấu • Máy cắt rời • Máy cắt hợp bộ
Modified by Hoang Anh
32
I.3.3 Phân loại máy cắt
• Máy cắt dầu
Modified by Hoang Anh
33
I.3.3 Phân loại máy cắt
• Máy cắt không khí
• Sử dụng không khí làm môi trường dập tắt hồ quang, cách điện và tác động.
Chúng được sử dụng rộng rãi cho đến cuối những năm 1970.
• Ở đây môi trường dập hồ quang được duy trì trong thùng khí và được nén tới áp suất 30 bar bên trong máy cắt. Khi các tiếp điểm rời nhau, khí nén thổi qua tiếp điểm dạng lỗ, dập tắt hồ quang và thiết lập các khe cách điện
Modified by Hoang Anh
34
I.3.3 Máy cắt SF6 ngoài trời
Modified by Hoang Anh
35
I.3.3 Phân loại máy cắt
• Máy cắt SF6 ngoài trời
• Sulfua hexafluor SF6 là chất khí nguyên chất thì không màu, không mùi và không độc, tuy nhiên nó có tỷ trọng lớn hơn không khí nên có thể tích tụ tại những hốc và người ta phải chú ý tới nguy hiểm về nghẹn thở ở những chỗ đó.
Tính chất điện môi chung của các môi trường cách điện khác nhau; Cường độ đánh thủng U với khoảng cách điện cực 38mm theo áp suất p a. Dầu biến áp; b. Không khí nén; c. Không khí tiêu chuẩn ở áp suất khí quyển
• Tính chất về điện: là chất khí có tính chất dập hồ quang (suất dẫn nhiệt cao) và có cường độ điện môi cao, ở điều kiện thông thường trong môi trường đồng nhất, độ bền cách điện của nó vào khoảng 2,5 lần độ bền cách điện của khí Nitơ.
Modified by Hoang Anh
36
I.3.3 Phân loại máy cắt
• Máy cắt chân không
Modified by Hoang Anh
1 Terminal lead 2 Isolating contacts 3 Circuit-breaker 4 Earthing switch 5 Bay control and protection unit REF 542
37
I.3.3 Phân loại máy cắt
• Máy cắt chân không
Cấu cạo của máy cắt chân không: 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
Modified by Hoang Anh
38
I.3.3 Phân loại máy cắt
• Máy cắt chân không
Mặt cắt của buồng cắt chân không 12kV, 1250 A, 25kA 1 Vỏ bọc cách điện 2 Tiếp điểm tĩnh 3 Tiếp điểm động 4 Ống thổi kim loại 5 Vỏ bảo vệ 6 Bộ phận tích lũy năng lượng 7 Vỏ 8 Đầu dẫn hướng bảo vệ 9 Vỏ bảo vệ trung tâm
Modified by Hoang Anh
39
Thiết bị đóng cắt trong một ví dụ về trạm trung thế
Switch and earthing switch
SF1 circuit breaker
Stored energy operating mechanism
Máy biến áp đo lường dùng cho thiết bị đóng cắt
• Các máy biến áp đo lường được sử dụng để biến đổi điện áp và dòng điện lớn xuống trị số quy định hoặc có thể đo lường an toàn trong khi có tổn hao bên trong thấp.
• Trong trường hợp máy biến dòng, dây quấn sơ cấp
mang dòng điện làm việc, còn máy biến áp dây quấn sơ cấp được nối với điện áp làm việc. Điện áp hoặc dòng điện của dây quấn thứ cấp tương tự giá trị ở sơ cấp về pha và tỷ số, ngoại trừ sai số của máy biến áp. • Máy biến dòng làm việc trong điều kiện ngắn mạch hoàn toàn, trong khi máy biến áp làm việc ở chế độ không tải
Modified by Hoang Anh
57
I.4 Máy biến áp đo lường dùng cho thiết bị đóng cắt
Modified by Hoang Anh
61
I.4 Máy biến áp đo lường dùng cho thiết bị đóng cắt
Modified by Hoang Anh
62
I.4 Máy biến áp đo lường dùng cho thiết bị đóng cắt
Modified by Hoang Anh
63
I.5 Chống sét van
• Thiết bị chống sét là khí cụ điện dùng để bảo vệ các
thiết bị tránh được hỏng hóc cách điện do quá điện áp dạng xung có nguồn gốc từ khí quyển (thường do sét) tác động vào
• Muốn dẫn được xung điện áp cao xuống đất, một đầu
của thiết bị chống sét được nối với đường dây tải điện, còn đầu kia nối đất.
• Khi có quá điện áp cao, thiết bị chống sét phải nhanh chóng dẫn xung điện áp này xuống đất (để xung điện áp này không tác động lên cách điện của thiết bị, tránh cho trường hợp cách điện bị chọc thủng) và phải ngăn được dòng điện tần số công nghiệp chạy xuống đất.
Modified by Hoang Anh
64
I.5 Chống sét van - Các yêu cầu đối với chống sét
o Có đặc tính bảo vệ của thiết bị phải thấp hơn đặc tính
bảo vệ của cách điện.
Modified by Hoang Anh
65
I.5 Chống sét van - Các yêu cầu đối với chống sét
o Có khả năng dập tắt nhanh chóng hồ quang của dòng xoay
chiều o Khi quá điện áp, thiết bị chống sét làm việc (phóng điện) để tản dòng xuống đất đồng thời tạo nên ngắn mạch chạm đất. Khi hết quá điện áp phải nhanh chóng dập tắt hồ quang của dòng ngắn mạch chạm đất trước khi bộ phận bảo vệ rơ le làm việc để hệ thống điện được tiếp tục vận hành an toàn.
o Tùy theo các nguyên tắc và biện pháp dập hồ quang khác nhau mà thiết bị chống sét được phân ra các loại chống sét ống, chống sét van, chống sét van - từ,... Loại khe hở bảo vệ không có bộ phận dập hồ quang nên khi nó làm việc nếu dòng điện ngắn mạch chạm đất của lưới điện lớn thì hồ quang sẽ không tự dập tắt và ngắn mạch chạm đất kéo dài.
Modified by Hoang Anh
66
I.5 Chống sét van - Các yêu cầu đối với chống sét
o Có khả năng dập tắt nhanh chóng hồ quang của dòng xoay
chiều o Loại chống sét ống dựa vào các chất sinh khí để tự dập hồ quang
(tương tự máy ngắt phụ tải).
o Loại chống sét van có trang bị dập hồ quang hoàn chỉnh hơn dựa trên nguyên tắc chia cắt hồ quang thành nhiều đoạn ngắn và dùng điện trở không đường thẳng để hạn chế trị số dòng điện hồ quang (dòng xoay chiều).
o Loại chống sét van từ có bộ phận dập hồ quang phức tạp hơn chống sét van bởi nó dùng thêm từ trường để di chuyển hồ quang nên dập được hồ quang có trị số dòng điện lớn hơn nhiều.
Modified by Hoang Anh
67
I.5 Chống sét van - Các yêu cầu đối với chống sét
o Có mức điện áp dư thấp so với cách điện của thiết bị được
bảo vệ o Sau khi phóng điện, điện áp còn trên thiết bị chống sét (áp dư) sẽ tác dụng lên cách điện của thiết bị, nếu điện áp này lớn vẫn có thể gây nguy hiểm cho thiết bị điện.
o Với loại khe hở bảo vệ và chống sét ống giảm điện áp dư chủ yếu bằng cách giảm điện trở của bộ phận nối đất (áp dư Udư=Is.Rdư).
o Ở chống sét van bên cạnh việc giảm trị điện trở không đường thẳng phải hạn chế dòng điện qua nó không lớn quá trị số quy định (5kA hoặc 10kA), để điện trở vilit không bị quá nóng và duy trì được mức điện áp tương đối ổn định. Hạn chế dòng qua chống sét chủ yếu dựa vào biện pháp bảo vệ ở đoạn tới trạm.
Modified by Hoang Anh
68
I.5 Chống sét van - Các yêu cầu đối với chống sét
o Thiết bị chống sét không được làm việc (phóng điện) khi
có quá điện áp nội bộ o Yêu cầu này thực hiện bằng cách điều chỉnh (khoảng cách) khe
hở phóng điện của thiết bị chống sét.
o Ngoài bốn yêu cầu trên với từng loại còn yêu cầu riêng, cần thêm rằng vai trò chống sét trong trạm biến áp rất quan trọng vì nó quyết định việc lựa chọn mức cách điện xung kích của thiết bị, tức là liên quan đến kết cấu và giá thành thiết bị. Việc phát huy tác dụng của thiết bị chống sét không những phụ thuộc đặc điểm riêng của chúng mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cải thiện bộ phận nối đất, sơ đồ truyền sóng, phần bảo vệ đoạn tới trạm, vị trí đặt thiết bị chống sét ,...
Modified by Hoang Anh
69
I.5 Chống sét van – Các loại chống sét
o Thiết bị chống sét ống(PT):
o Phần chính 3 của thiết bị là ống làm bằng vật liệu tự sinh khí (chất phibro-bakêlít hoặc chất dẻo viniplast), bên trong có điện cực 4, có một đầu nối với mũ kim loại 9, điện cự thứ 2 là tấm kim loại hình tròn 6, có lỗ ở giữa, được gắn với ống kim loại 7, có các bulong 5 để được cố định và được nối đất.
o Khe hở l1 gọi là khe hở trong (hoặc khe hở dập hồ quang) còn l2 là khe hở ngoài có tác dụng cách li thân ống với đường dây để nó không bị hư hỏng do dòng dò.
Modified by Hoang Anh
70
I.5 Chống sét van – Các loại chống sét
o Thiết bị chống sét van:
o Chống sét van có khe hở phóng điện o Chống sét van không có khe hở
o Phần chính của chống sét van là chuỗi khe hở phóng điện ghép nối tiếp với các tấm điện trở phi tuyến được đặt trong vỏ cách điện cứng. Điện trở phi tuyến được chế tạo bằng vật liệu vilit, có đặc điểm là có thể duy trì được mức điện áp dư tương đối ổn định khi dòng điện tăng.
Modified by Hoang Anh
71
I.5 Chống sét van
• Chống sét van cho đường dây
Modified by Hoang Anh
72
I.5 Chống sét van
• Chống sét van cho đường dây
Modified by Hoang Anh
73
I.5 Chống sét van
• Chống sét van cho đường dây
Modified by Hoang Anh
74
I.5 Chống sét van
• Chống sét van cho đường dây
Modified by Hoang Anh
75
I.5 Chống sét van
• Chống sét van cho đường dây
Modified by Hoang Anh
76
I.5 Chống sét van
• Chống sét van cho đường dây
Modified by Hoang Anh
77
I.5 Chống sét van
• Chống sét van cho đường dây
Modified by Hoang Anh
78
I.5 Chống sét van
• Chống sét van cho đường dây
Modified by Hoang Anh
79
