Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ
12.1 Các đặc tính điện của cách điện trong hệ thống điện
Biểu thị bằng 3 thông số: Điện áp phóng điện khô: biểu thị cho các cách điện làm việc trong nhà. Nó được thử nghiệm khi bề mặt khô ráo, phụ thuộc vào mật độ và độ ẩm không khí
U
K pd
K pd(TN)
K U= δ
U
- Điện áp phóng điện khô đo được
K pd(TN)
- Điện áp phóng điện khô qui về tiêu chuẩn
K pdU δ K
- Mật độ tương đối của không khí - Hệ số phụ thuộc độ ẩm
=
U 0,5 1+
U
U pd(TN)
U pd
4,5 - 5,5mm/phút 9.103 - 11.103 Ω.cm 200C
P 760
450
Điện áp phóng điện ướt: biểu thị cho các cách điện làm việc ngoài trời. Nó phụ thuộc vào áp suất nên khi thí nghiệm phải đưa về điều kiện tiêu chuẩn Mưa tiêu chuẩn để thử nghiệm: - Cường độ mưa: - Điện trở suất giọt mưa: - Nhiệt độ khi mưa: - Góc độ mưa: - Mưa thành giọt
274
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ Điện áp phóng điện xung kích: được thí nghiệm từ sóng xung kích tiêu chuẩn có dạng theo đặc tính V-s sau: (Xét đến loại điện áp này vì trong thực tế có trường hợp phóng điện do sét đánh trên đường dây hay vào thiết bị trong trạm …)
U[V]
Umax
Các tiêu chuẩn thí nghiệm:
0,5.Umax
2
Độ dài đầu sóng : Tđầu sóng = 1,2μs±30% Độ dài sóng: Ts = 50μs ±20%
t[μs]
0
Tđầu sóng
Ts
(Thường ký hiệu sóng xung là: 1,2/50 ) Tiêu chuẩn của Liên Xô (cũ) là: 1,5/40
275
Phóng điện xung kích có thể xảy ra ở đầu sóng, đỉnh sóng hoặc thân sóng (nằm trong khoảng từ 0,5Umax - Umax), xác suất phóng điện trong điện áp xung không ổn định do đó cần phải thí nghiệm nhiều lần để đưa ra được trị số trung bình chính xác.
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ
Điện áp phóng điện xung kích:
Trong cùng 1 điều kiện:
276
Upđ xung kích > Upđ một chiều > Upđ xoay chiều Upđ (E đồng nhất) > Upđ (E gần đồng nhất) >Upđ (E khôngđồng nhất) Thời gian đặt điện áp càng lớn thì Upđ càng giảm Độ ẩm càng tăng cao thì Upđ càng giảm Điện áp phóng điện phụ thuộc vào cực tính
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ
277
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.2 Cách điện của đường dây trên không - Điện môi cách điện là không khí. - Cách điện chủ yếu là giữa pha - cột
+ Cách điện đỡ: dùng cho U < 35 kV + Cách điện treo: dùng cho U > 35kV (Lưu ý: các sứ cách điện ở đầu ra - vào các thiết bị điện
là thuộc loại này) 12.3 Cách điện trong MBA - Bao gồm cách điện giữa cuôn dây các pha, cuôn dây có điện áp khác nhau, cuộn dây với đất.. - Vật liệu cách điện: dầu BA, giấy cách điện, cattông, vải cách điện, bakêlít.. 12.4 Cách điện trong máy điện - Cách điện giữa các vòng dây - Cách điện giữa dây dẫn với vỏ máy - Cách điện giữa các bối dây có pha khác nhau trong cùng một rãnh Stato -Vật liệu cách điện: Băng vải thuỷ tinh có tẩm sơn cách điện hoặc Epocxy, nhựa siclíc hữu cơ, bakêlic.. 12.5 Cách điện trong cáp a - Cáp tẩm dầu với đai cách điện: Vật liệu cách điện là các giấy tẩm dầu; Dầu tẩm là dầu mỏ hoặc dầu thông pha nhựa đường. Loại các này làm việc ở cấp điện áp < 10kV. Cách điện pha là băng giấy cáp rộng 10 -30mm cuốn quanh dây dẫn sao cho khoảng cách mép giấy khoảng 1,5 - 3,5mm để khi uốn cáp băng giấy không bị hư hỏng. Khi cuốn xong cách điện pha thì được sấy trong chân không ở nhiệt độ 120 - 1350C để khử ẩm và sau đó được tẩm dầu cũng trong chân không
278
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.2 Cách điện của đường dây trên không - Điện môi cách điện giữa các đường dây là không khí. - Cách điện chủ yếu là giữa pha - cột
+ Cách điện đỡ: dùng cho U < 35 kV
Sứ đỡ đường dât 22 kV
Sứ đứng 35 kV
279
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.2 Cách điện của đường dây trên không + Cách điện treo: dùng cho U > 35kV (Lưu ý: các sứ cách điện ở đầu ra - vào các thiết bị điện là thuộc loại này)
Sứ cách điện thủy tinh (glass insulator)
Loại 40 kN, 70 kN, 120 kN
Sứ néo, sứ treo Polyme
Sứ gốm cách điện
280
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.3 Cách điện trong MBA 1. Cách điện chủ yếu:
• Cách điện giữa cuộn dây các pha, • Cách điện giữa cuộn dây có điện áp khác nhau • Cách điện giữa cuộn dây đối với đất (gông từ, vỏ thùng)
2. Cách điện dọc:
Lõi thép (mạch từ)
Dây quấn
281
Cấu tạo của MBA
• Cách điện giữa các vòng dây (đĩa dây, lớp dây) trong cùng cuộn dây. • Môi trường cách điện trong máy biến áp là dầu biến áp phối hợp với điện môi rắn (cactong cách điện, bakelit, giấy vải cách điện). • Đ.M.R được sử dụng dưới các hình thức lớp bọc, lớp cách và màn chắn.
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ KẾT CẤU CÁCH ĐiỆN TRONG MBA
Kết cấu cách điện của MBA 3 dây quấn 220/110/35kV có đầu ra cao áp ở giữa cuộn dây.
282
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.4 Cách điện trong máy điện
- Cách điện giữa các vòng dây
- Cách điện giữa dây dẫn với vỏ máy
- Cách điện giữa các bối dây có pha khác nhau trong cùng một rãnh Stato
- Vật liệu cách điện: Băng vải thuỷ tinh có tẩm sơn cách điện hoặc Epocxy, nhựa
siclíc hữu cơ, bakêlic..
Cấu tạo một máy phát điện
Máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên lý sau: Nhiên liệu –> Năng lượng cơ –> Điện năng
283
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.5 Cáp ngầm 12.5.1. Phân loại cáp Cáp có thể được phân loại theo các thông số sau: - Điện áp làm việc (rating voltage) ví dụ như cáp cao áp, trung áp, hạ áp,
siêu cao áp và cực cao áp Theo số lượng lõi: Lõi đơn, lõi kép, ba lõi Vật liệu làm cách điện cho cáp: XLPE, EPR, PVC, cáp dầu...
- - - Cáp có màn chắn hoặc không có màn chắn (shielded and nonshielded
284
cable)
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.5.2. Cấu tạo cáp
285
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.5.3 Cách điện trong cáp
Vật liệu cách điện ngoài nhiệm vụ cách điện giữa phần lõi cáp mang điện với môi trường xung quanh còn phải có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cao do chế độ làm việc bình thường hoặc khi xảy ra ngắn mạch, đồng thời phải đủ mềm để dễ dàng trong việc lắp đặt.
Loại polymer hay dùng nhất là PVC cho cáp hạ áp PE, XLPE và cao su ethylen propylene (Ethylene propylen rubber-EPR) cho cáp trung áp; XLPE và EPR cho cáp cao áp. HDPE (polyethylene mật độ cao), XLPE chống hiện tượng cây nước (TRXLPE-tree resistant crosslinked polyethylene) EPDM (Ethylene propylene diene monomer) được dùng cho cáp ngầm.
286
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.5.3 Cách điện trong cáp
Một số loại khí nén như SF6, CCl2F2 và N2 cũng được sử dụng cho cách điện cáp.
Ngoài ra ở cấp siêu cao áp và cực cao áp người ta thường dùng cáp nhúng trong
dầu.
Gần đây, điện trường chịu đựng của XLPE có thể đạt tới trị số của cáp nhúng trong
dầu (~15kV/mm) do vậy cáp dùng XLPE đang được phát triển để dùng cho cấp điện
287
áp truyền tải (U ≥220 kV.)
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.5.4. Đề xuất cấu trúc nối cáp
288
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.5.5. BIL (Basic insulation level)
Core
Sheath
289
Chương 12. Cách điện dùng trong các TBĐ 12.5.5. Cách bố trí cáp trong đất
• Sơ đồ bố trí dạng trefoil (có hoặc không có cáp / ống dẫn chạm vào nhau)
• Một cách sắp xếp flat (có hoặc không có cáp / ống dẫn chạm vào nhau)
290
