intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Phần 2 - Trường Đại học Thái Bình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST
Báo xấu
9
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Phần 2 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Dao cách ly, dao ngắn mạch, kháng điện và thiết bị chống sét; Máy biến dòng điện và máy biến điện áp; Một số sơ đồ ứng dụng các thiết bị điện để đóng cắt và điều khiển động cơ điện. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Phần 2 - Trường Đại học Thái Bình

  1. Chương 5 DAO CÁCH LY, DAO NGẮN MẠCH, KHÁNG ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ CHỐNG SÉT Mở đầu Dao cách ly cao áp dùng để đóng cắt, chuyển đổi mạch điện cao áp khi không có dòng điện hoặc khi dòng điện rất nhỏ. Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra được một khoảng cách cách điện trông thấy giữa phần mang điện áp cao với thiết bị hoặc đường dây được cách ly, nó đảm bảo an toàn đồng thời đem lại tâm lý an tâm cho người sửa chữa hoặc bảo dưỡng thiết bị hoặc đường dây được cách ly. Dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang nên không được phép ngắt dòng phụ tải cũng như dòng ngắn mạch. Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung của đường dây hoặc cáp khi không tải, dòng điện không tải của máy biến áp. Ở trạng thái đóng, dao cách ly phải chịu được dòng điện định mức dài hạn và dòng sự cố ngắn hạn như dòng ổn định nhiệt, dòng xung kích. Trong lưới điện dao cách ly thường được lắp đặt trước thiết bị bảo vệ như máy cắt, cầu chì. Dao ngắn mạch tạo ra dòng ngắn mạch trong mạch điện. Khi có tín hiệu của rơle bảo vệ, giả sử máy biến áp quá tải, dầu quá nóng, rơle hơi tác động, sẽ cấp tín hiệu để đóng dao ngắn mạch. Thiết bị chống sét 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 áp cao do sét gây nên xuống đất, một đầu của thiết bị chống sét được nối vào đường dây, đầu kia nối đất. Khi có quá 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. Kháng điện là cuộn dây có điện cảm không đổi, được mắc nối tiếp trong mạch điện cao áp, nhằm hạn chế dòng điện ngắn mạch. Kháng điện còn có chức năng duy trì một điện áp cần thiết trên thanh cái khi có sự cố ngắn mạch đường dây sau kháng điện, nhằm đảm bảo cho lưới điện, các phụ tải nối vào thanh cái trước kháng điện làm việc được ổn định khi ngắt ngắn mạch. 5.1. DAO CÁCH LY 5.1.1. Khái quát và công dụng Dao cách ly dùng để đóng cắt, chuyển đổi mạch điện cao áp khi không có dòng điện hoặc khi dòng điện rất nhỏ. Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra được một 140
  2. khoảng cách, cách điện trông thấy giữa phần mang điện áp cao với thiết bị hoặc đường dây được cách ly, nó đảm bảo an toàn đồng thời đem lại tâm lý an tâm cho người sửa chữa hoặc bảo dưỡng thiết bị hoặc đường dây được cách ly (hình 5.1). Ngoài ra dao cách ly còn có nhiệm vụ đổi nối trong các sơ đồ phân phối điện, đổi nối thanh góp phân đoạn, nối đất đường dây…vv. Dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang nên không được phép ngắt dòng phụ tải cũng như dòng ngắn mạch. Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung Hình 5.1. Dao cách ly. của đường dây hoặc cáp 1 tiếp điểm tĩnh; 2 lưỡi dao; không tải, dòng điện không 3 lưỡi dao đã cắt điện; 4 tiếp điểm động. tải của máy biến áp. Ở trạng thái đóng, dao cách ly phải chịu được dòng điện định mức dài hạn và dòng sự cố ngắn hạn như dòng ổn định nhiệt, dòng xung kích. Trong lưới điện dao cách ly thường được lắp đặt trước thiết bị bảo vệ như máy cắt, cầu chì. Việc đóng cắt dao cách ly được thực hiện bằng bộ truyền động điều khiển bằng tay, bằng điện, bằng khí nén. Thao tác của cụm dao cách ly như sau: trong quá trình đóng, dao cách ly đóng trước, máy cắt đóng sau, còn trong quá trình cắt, máy cắt được cắt trước, sau đó đến dao cách ly. Các yêu cầu chính đối với dao cách ly: - Phải đảm cách ly an toàn, rõ ràng. - Ở trạng thái đóng, dao cách ly phải chịu được dòng điện định mức dài hạn và dòng sự cố ngắn hạn như dòng ổn định nhiệt, dòng xung kích. - Phải làm việc tin cậy trong điều kiện phức tạp như thời tiết ẩm ướt, hóa chất, bẩn bụi, nhất là dao cách ly lắp đặt ngoài trời. - Kết cấu đơn giản, dễ thao tác, dễ bảo trì. 5.1.2. Phân loại - Theo môi trường lắp đặt có loại lắp đặt trong nhà và loại lắp đặt ngoài trời. - Theo kết cấu có dao cách ly một pha, dao cách ly ba pha. - Kết cấu kác nhau cơ bản của dao cách ly là đặc tính chuyển động của lưỡi dao: 141
  3. Dao cách ly có lưỡi dao kiểu chém (đóng mở trong mặt phẳng thẳng đứng). Dao cách ly có lưỡi dao quay ngang và dao cách ly có dao chuyển động tịnh tiến (kiểu treo). Dao cách ly ba cực có thể được gắn trên một giá chung (đến 35 kV) hoặc mỗi cực trên một giá riêng, song truyền động đóng cắt đều được thực hiện đồng thời cho cả ba pha. - Một số dao cách ly có dao nối đất, khi cắt dao cách ly, dao nối đất được tiếp đất, phần năng lượng tích tụ trong các thiết bị nối với đường dây được cách ly (trong máy biến áp công suất, động cơ cao áp, tụ bù dọc đường dây) được tháo xuống đất đảm bảo an toàn cho người sửa chữa, bảo dưỡng đường dây và thiết bị. Tiếp điểm của dao cách ly có nhiều dạng khác nhau nhưng tiếp xúc mặt và đường được sử dụng nhiều hơn. Với dao cách ly dòng lớn để giảm sự phát nóng của tiếp điểm ngoài việc sử dụng áp lực lớn lên tiếp điểm, người ta còn sử dụng nhiều dao song song cho một pha. Để tránh cho tiếp điểm của dao bị hàn dính và lưỡi dao bị văng ra do lực điện động, khi dòng ngắn mạch đi qua thì ngoài biện pháp tăng tiết diện tiếp xúc và sử dụng lực ép cần thiết lên tiếp điểm, người ta sử dụng các biện pháp khoá hãm má dao. 5.1.3. Dao cách ly đặt trong nhà a. Cấu tạo Hình 5.2: 1. Lưỡi dao tiếp xúc động; 2. Lò xo; 3. Sứ đỡ thanh truyền động; 4. Tiếp xúc tĩnh; 5. Cực bắt dây nối nguồn; 6. Giá đỡ; 7. Trục truyền động; 8. Cần thao tác; 9. Sứ đỡ lưỡi dao động; 10. Cực bắt dây nối tải b. Nguyên tắc thao tác và vận hành - Nguyên tắc thao tác Hình 5.2. Cấu tạo dao cách ly đặt trong nhà Muốn cắt cách ly phải cắt điện ở máy cắt nối tiếp với dao cách ly trước, sau đó mới được cắt đến cách ly, khi đóng thì đóng dao cách ly trước, sau đó mới đóng điện máy cắt nối tiếp với cách ly để dao cách ly mang tải - Vận hành Nếu dao cách ly ở vị trí đóng thì tiếp xúc động 1 sẽ đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 4. 142
  4. Sau khi đóng máy cắt nối tiếp cách ly, thì dòng điện tải từ nguồn qua cực bắt dây 5 qua tiếp xúc tĩnh 4 qua tiếp xúc động 1 qua cực bắt dây 10 về tải. Muốn cắt cách ly, trước hết phải cắt điện máy cắt nối tiếp với dao cách ly, sau đó sử dụng động cơ hoặc tay, tác động vào cần thao tác số 8. Kéo xuống là cách ly, đẩy lên là đóng cắt ly. c. Ưuđiểm và phạm vi sử dụng Loại dao cách ly này có ưu điểm cấu tạo đơn giản, gọn, dễ lắp đặt và thao tác. Phạm vi sử dụng lắp đặt trong nhà, chủ yếu lắp đặt cho lưới điện trung áp. 5.1.4. Dao cách ly lắp đặt ngoài trời a. Cấu tạo Hình 5.3: 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 tòan; 9. Trục quay; 10. Cực bắt dây nối nguồn. b. Nguyên tắc thao tác vận hành - Nguyên tắc thao tác Muốn cắt cách ly phải cắt điện ở máy cắt nối tiếp với dao cách ly. Hình 5.3. Cấu tạo dao cách ly đặt ngoài trời Khi đóng dao cách ly thì đóng trước khi đóng điện cho máy cắt nối tiếp cách ly. (Đóng và cắt cách ly đều không có dòng điện tải). - Vận hành Khi dao cách ly ở vị trí đóng lưỡi dao 1 và 2 đóng chặt vào nhau dòng điện từ nguồn qua cực bắt dây 10 qua dây dẫn mềm 3 qua lưỡi dao 1 và 2 qua cực bắt dây 4 ra tải. Muốn cắt cách ly trước hết phải cắt điện ở máy cắt nối tiếp với dao cách ly. Khi cắt cách ly, dùng động cơ hoặc quay tay, tác động vào bộ truyền động làm cho trục quay 9 và sứ đỡ 5 quay, kéo lưỡi dao động 1 và 2 tách rời nhau quay ngược chiều cùng một phía, trên cùng một mặt phẳng ngang đến khi chúng song song với nhau mới cắt hết hành trình. c. Ưu điểm và phạm vi sử dụng 143
  5. Loại dao cách ly ngoài trời thường được thiết kế lưỡi dao động quay theo mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳng thẳng đứng, để đảm bảo an toàn và ở những dao cách ly công suất lớn, người ta thường sử dụng động cơ để truyền động đóng cắt từ xa và tự động. Phạm vi sử dụng dao cách ly ở mọi cấp điện áp từ 3kV trở lên. 5.2. DAO NGẮN MẠCH Dao ngắn mạch thường được sử dụng trong các trạm biến áp để thay thế máy cắt, giảm chi phí lắp đặt nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy của cung cấp điện. a. Cấu tạo Hình 5.4: 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 b. Nguyên lý làm việc Hình 5.5a. Khi có tín hiệu của rơle bảo vệ, giả sử máy biến áp (MBA) quá Hình 5.4. Sơ đồ cấu tạo dao ngắn mạch tải, dầu quá nóng, rơle tác động sẽ cấp tín hiệu để đóng dao ngắn mạch. Ngắn mạch lớn làm máy cắt 4 tác động cắt mạch điện ra khỏi lưới điện. Hình 5.5b. Có 2 máy biến áp 1T, 2T nên cần 2 dao cách ly 6 – 1; 6 – 2. Ở trạng thái làm việc bình thường, các dao cách ly ở trạng thái đóng, còn các dao ngắn mạch ở trạng thái cắt. Giả sử đang làm việc thì máy biến áp 1T sự cố, bảo vệ rơle sẽ đóng dao ngắn mạch 5 -1, máy cắt 4 sẽ cắt, đồng thời tín hiệu từ bảo vệ rơle sẽ cắt cả máy cắt đầu ra 2 – 1 của biến áp 1T. Sau một thời gian trễ dao cách ly 6 – 1 sẽ cắt và máy cắt 4 sẽ Hình 5.5a. Sơ đồ ngắn mạch 1 MBA đóng lai, cấp điện cho máy biến áp 2T. 144
  6. Dao ngắn mạch 5 -2 và dao cách ly 6 -2 không tác động vì tín hiệu bảo vệ rơle là của máy biến áp 1T, đồng thời đóng máy cắt liên lạc 7, cấp điện cho phía thứ cấp 10kV qua tổ máy 2T, còn tổ máy 1T được loại trừ ra khỏi lưới điện qua dao cách ly 6 -1 phía sơ cấp và máy cắt 2 -1 phía thứ cấp. Hình 5.5b. Sơ đồ ngắn mạch của 2 máy biến áp 1T, 2T Tuổi thọ của dao ngắn mạch có thể đạt tới 2000 lần thao tác. Nhược điểm chính của loại dao ngắn mạch là phải tác động của môi trường, vì vậy cần 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 ) 5.3. KHÁNG ĐIỆN a. Khái niệm Kháng điện là cuộn dây có điện cảm không đổi, được mắc nối tiếp trong mạch điện cao áp, nhằm hạn chế dòng điện ngắn mạch. Kháng điện còn có chức năng duy trì một điện áp cần thiết trên thanh cái khi có sự cố ngắn mạch đường dây sau kháng điện, nhằm đảm bảo cho lưới điện, các phụ tải nối vào thanh cái trước kháng điện làm việc được ổn định khi ngắt ngắn mạch. Điện trở của cuộn dây kháng điện rất bé so với điện cảm của nó ( R k < Xk ) nên coi nó là phần tử thuần kháng. Để đảm bảo điện kháng không đổi, không phụ thuộc vào dòng điện qua nó, kháng điện thường được chế tạo loại không có lõi thép, vì thế lượng kim loại màu ở đây lớn hơn nhiều so với cuộn kháng có lõi thép. b. Biểu thức sụt áp trên kháng điện Tham số của kháng điện là điện kháng Xk, nếu ta bỏ qua điện trở của kháng điện (Rk = 0) thì: U kdm Xk  . I dm 145
  7. Hoặc tính theo % là U kdm Xk%  .100 U dm Nếu gọi độ thay đổi điện áp trước và sau kháng điện là ΔU thì từ đồ thị véc tơ hình 5.7 ta có : ΔUϕ = U1 - U2  Uk. sin = I.Xk sin Khi tính theo % ta có: U %  U .100 / U dm Hình 5.6. Sơ đồ sụt áp trên kháng điện I hay: U  %  X k %. . sin  . I dm Như vậy khi biết trước phụ tải I và góc pha  ta có thể xác định được tổn thất điện áp trên kháng điện . Giá trị của tổn thất điện áp trong chế độ làm việc định mức của kháng điện cần không vượt quá 1,5 %- 2%. Độ thay đổi điện áp trước và sau kháng điện ΔU % phụ thuộc vào độ lớn và tính chất của tải. Hình 5.7. Đồ thị véc tơ sụt áp Khi tải là thuần trở sin = 0 tổn thất điện áp được xem là nhỏ nhất. Còn khi tải là thuần cảm sin = 1 tổn thất điện áp là lớn nhất và ΔU = Uk Trường hợp ngắn mạch sau kháng điện (hình 5.7), do tính chất điện cảm của kháng điện nên sin = 1 và ta có điện áp trước cuộn kháng là : I nm U k %  U  %  X k % I dm Theo quy định Uk% ≥ 60% Uđm. Như vậy ngoài việc hạn chế dòng ngắn mạch kháng điện còn có tác dụng quan trọng là giữ cho điện áp trên thanh cái trước kháng điện có một giá trị nhất định khi xảy ra ngắn mạch. Điều này đặc biệt có ý nghĩa quan trọng, nó đảm bảo cho các máy phát cũng như các phụ tải khác nối với thanh cái đó làm việc được ổn định khi ngắt ngắn mạch. 146
  8. c. Sơ đồ điện của kháng điện máy phát Hình 5.8. Cuộn kháng mắc nối tiếp máy phát U dm Dòng điện ngắn mạch của máy phát khi chưa có cuộn kháng L là: I nm1  3X G U dm Dòng điện ngắn mạch của máy phát khi có cuộn kháng L là: I nm 2  3( X G  X L ) Ta thấy rằng Inm2 < Inm1; Nếu XG = XL thì dòng điện ngắn mạch giảm đi 2 lần Điện kháng tương đối tính theo phần trăm của kháng điện là: I dm . X L 3.I dm . X L X L*  .100%  .100% U pha U dm Độ sụt áp tương đối trên điện kháng ở chế độ tải định mức: U 3 3I dm X L U *  .100%  .100%.sin  ; U dm U dm Hoặc U *  X L* .sin  Với tải có cosφ lớn thì sinφ bé, vì vậy sụt áp trên kháng điện bé, có thể bỏ qua. XL U dm . X * Điện cảm của cuộn dây sẽ là: L   w 2 f 3I dm Với cuộn dây không lõi thép, điện cảm L có thể tính theo công thức: p  D  4 L  10,5w D.  2  .10  2(b  h)  Trong đó: L là điện cảm của cuộn dây (Henry); W là số vóng của cuộn dây (vòng); D Là đường kính trung bình của cuộn dây (m); h là chiều cao của cuộn dây (m); b là chiều dày của cuộn dây (m); D D p = ¾ khi 0,3   1 ; p = ½ khi 1  3 2(b  h) 2(b  h) Dung lượng của cuộn kháng ba pha là: Q = 3.I2đm.Xp. Trong đó Xp là điện kháng pha 147
  9. d. Phân loại kháng điện Theo kết cấu ta có cuộn kháng đơn ( hình 5.9a) và cuộn kháng kép (hình 5.9b), về mặt cấu trúc chúng không khác nhau, chỉ khác là kháng điện đơn có 2 đầu còn kháng điện kép có 3 đầu (một đầu ở giữa cuộn dây). Theo môi trường cách điện kháng điện có thể là kháng điện khô (kháng điện lõi bê tông làm mát bằng không khí, ở cấp điện áp < 35 kV) được lắp đặt trong nhà (hình 5.9c) và có loại là kháng điện ngâm dầu (cách điện và làm mát bằng dầu biến áp , ở cấp điện áp thường ≥ 35kV) được lắp đặt ở trạm ngoài trời. H 5.9b Kháng điện kép H 5.9a. Kháng điện đơn H 5.9c. Kháng điện bê tông TC Thanh cái; MC Máy cắt; KĐ Kháng điện; DCL Dao cách ly; 1 Cuộn dây; 2 Khung bê tông; 3 và 4 cách điện e. Yêu cầu chung đối với kháng điện Yêu cầu đối với kháng điện: Cần có đủ độ bền cơ - điện và nhiệt. 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 dòng ngắn mạch đến mức cần thiết, độ thay đổi điện áp Un% ≥ 60%. Phải có độ bền cách điện cao, chịu được quá điện áp lớn mà không bị đánh thủng cách điện. Tổn thất trên kháng điện cần phải nhỏ. 5.4. THIẾT BỊ CHỐNG SÉT 5.4.1. Khái quát và 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. 148
  10. Các yêu cầu chính đối với thiết bị chống sét: - Đặc tính bảo vệ của thiết bị chống sét phải có giá trị nằm dưới đặc tính bảo vệ của cách điện. - Thiết bị chống sét không được tác động nhầm khi có quá điện áp nội bộ. - Điện áp dư sau khi sau khi chống sét tác động phải thấp, không gây nguy hiểm cho cách điện của thiết bị được bảo vệ. - Nhanh chóng hạn chế và dập tắt dòng điện xoay chiều, trong phạm vi rộng của điện áp định mức gây nên. - Có tuổi thọ cao (Số lần tác động). 5.4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc chống sét van có khe hở dập hồ quang a. Cấu tạo Hình 5.10: 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 dưới; 8. Bulông bắt dây nối đất; 9. Bách bắt xứ (đai ôm). Cấu tạo chính của loại chống sét van này là điện trở vilit và khe dập hồ quang. Hai bộ phận này đặt nối tiếp nhau, dòng sét qua khe dập tia lửa qua điện trở vilit xuống đất. Điện trở vilit được chế tạo từ bột kim cương hoặc graphic đúc thành hình trụ có bề dày từ 20-30 mm, đường kính từ 75- Hình 5.10. Loại chống sét van có khe 100mm chịu được dòng điện cường độ từ hở dập hồ quang 30-40 kA chạy qua mà không hư hỏng. Điện trở vilit là loại điện trở phi tuyến có đường đặc tính như hình vẽ 5.11. Khi đặt điện áp vào điện trở là điện áp lưới (UL ≈ Uđm) thì điện trở vilit có điện trở rất lớn (Rlv ≈ ∞ ) ngăn không cho dòng tải trên đường dây tháo xuống đất. Khi đặt lên điện trở là điện áp sét, có trị số rất lớn thì điện trở vilit tự động giảm về gần bằng không. Mỗi khe hở dập hồ quang gồm hai đĩa đồng mỏng dập định hình ép vào tấm mica dày từ (0.5-1)mm dạng hình vành khăn như hình 5.12, chính tấm mica này tạo nên khe chống sét van được lắp đặt song song với máy phát điện hoặc máy biến áp như hình 5.13. 149
  11. Hình 5.12. Khe dập hồ quang Hình 5.11. Đường đặc tính điện trở Vilits 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 (không có chống sét van bảo vệ thì máy biến áp sẽ bị hư hỏng). Khi điện áp đặt vào điện trở vilit là điện áp sét thì điện trở vilit tự động giảm về không, tự dập tia lửa hồ quang. b. Nguyên lý làm việc 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 vilit là điện áp sét thì điện trở vilit tự động Hình 5.13. Chống sét van 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 (hình 5.13), vì vậy triệt tiêu được điện áp 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 vilit 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. Khi điện áp đặt vào chống sét van giảm dần về bằng điện áp lưới thì điện trở vilit 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 chỉ tháo dòng 150
  12. 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 vilit sẽ mất tác dụng chống sét. 5.4.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc loại chống sét ống a. Công dụng Là một loại thiết bị điện cao áp được sử dụng để bảo vệ chống quá điện áp do sét đánh vào đường dây tải điện trung thế cấp điện áp từ (3 - 35)kV. b. Cấu tạo Các bộ phận chính như hình 5.14: 1. Nắp kim loại; 2. ống sinh khí; 3. Điện cực kim loại; 4. Điện cực kim loại; 5. Lưỡi gà chỉ thị; 6. Điện cực hình xuyến; 7. Điện cực kim loại; 8. Cực bắt dây nối đất. Hình 5.14. Chống sét ống Là loại chống sét có khe hở bộ phận dập hồ quang gồm: Khe hở trong d1 được bao bọc xung quanh bằng vật liệu sinh khí, đặt trong ống sinh khí 2 chế tạo từ chất phi brôbakêtit hoặc chất dẻo viniplast. Một đầu ống có nắp kim loại giữ điện cực thanh 7 đầu còn lại lắp điện cực hình xuyến 6, trên điện cực hình xuyến có gắn lá thép lưỡi gà 5 để chỉ thị tình trạng làm việc của chống sét ống. Khe hở ngoài d2 giữa điện cực kim loại 3 và 4 có tác dụng cách ly thân ống chống sét với đường dây để không bị hư hỏng và tổn hao do dòng điện rò. c. Nguyên lý làm việc Ở trạng thái bình thường đường dây dẫn điện cách điện với đất nhờ khe hở trong d1 và khe hở ngoài d2. Khoảng cách giữa các điện cực của các khe hở d1 và d2 phụ 151
  13. thuộc vào loại chống sét ống và cấp điện áp của đường dây. E = U/(d1 + d2) (U tăng thì E tăng) Khi có sét đánh trực tiếp vào đường dây hoặc sóng sét cảm ứng vào đường dây tải điện, thì điện áp giữa đường dây và mặt đất tăng lên gấp nhiều lần điện áp định mức làm cho điện trường giữa các khe hở tăng d1 và d2 lên rất lớn. Khi E ≥ Ei (Ei là giới hạn điện trường ion hoá) thì lớp không khí giữa các khe hở d1, d2 bị ion hoá do va chạm, gây ra phóng điện qua các khe hở d1 và d2. Vì vậy năng lượng sét trên đường dây được tháo xuống đất làm cho biên độ trên sóng sét đường dây giảm đi nhanh chóng, trở về trạng thái bình thường, do đó cách điện của đường dây với đất không bị hư hỏng. Trong quá trình phóng điện qua khe hở d1 hồ quang đốt nóng chất sinh khí làm cho chất sinh khí bị phân tích do nhiệt, chuyển từ thể rắn sang thể hơi do đó áp suất trong ống sinh khí tăng lên rất lớn, có thể đạt tới hàng chục at thổi dập tắt tia hồ quang. Sản phẩm cháy khí màu đỏ phụt ra ngoài theo lỗ hở của cực điện hình xuyến, đẩy lá thép lưỡi gà 5 bật khỏi vị trí đóng. Khi đi kiểm tra đường dây thấy lá thép lưỡi gà bật lệch ra ngoài, thì người quản lý biết được chống sét ống đã tác động. Thời gian phóng điện và dập hồ quang của chống sét ống không quá 0,02s. Sau nhiều lần chống sét ống tác động, lớp vật liệu sinh khí sẽ bị mòn dần. Khi kiểm tra nếu thấy mòn quá giới hạn cho phép thì phải thay chống sét ống mới. d. Phạm vi sử dụng Chống sét ống chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho đường dây trung thế: Uđm = (3-35) kV. Ngoài ra chống sét ống còn được chế tạo đến cấp điện áp 110kV để sử dụng chống sét tăng cường cho trạm biến áp hoặc như 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 như máy điện, để hạn chế tình trạng làm việc quá tải cho chống sét van. TỔNG KẾT CHƯƠNG 5 Chương 5 gồm các nội dung cơ bản sau: - Khái niệm và công dụng dao cách ly, kháng điện và thiết bị chống sét? - Cấu tạo, nguyên lý làm việc của dao cách ly, dao ngắn mạch, kháng điện và thiết bị chống sét? - Nguyên tắc vận hành dao cách ly, kháng điện và thiết bị chống sét? 152
  14. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 5 1. Nêu yêu cầu kỹ thuật và phân loại đối với dao cách ly. 2. Trình bày dao cách ly lắp đặt trong nhà và ngoài trời. 3. Khái quát và công dụng dao ngắn mạch. 4. Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc dao ngắn mạch. 5. Nêu yêu cầu kỹ thuật và nguyên lý làm việc của cuộn kháng điện. 6. Trình bày biểu thức sụt áp và sơ đồ điện cuộn kháng của máy phát. 7. Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc loại chống sét van có khe hở dập hồ quang. 8. Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc loại chống sét ống. 9. Một kháng điện được chế tạo loại không có lõi thép có các số liệu như sau: số vòng của cuộn dây w = 2000(vòng); đường kính trung bình của cuộn dây D = 0,1(m); chiều cao của cuộn dây h = 0,03 (m); chiều dày của cuộn dây b = 0,02(m); Hệ số mũ trong biểu thức điện cảm p = 0,5. Tính điện cảm L của cuộn dây. 10. Điện trở của cuộn dây kháng điện XR = 5Ω; điện trở của điện cảm XL = 10Ω; điện áp định mức Uđm = 10kV; dòng điện định mức Iđm = 5A. Yêu cầu: a. Dòng điện ngắn mạch khi chưa có cuộn kháng. b. Dòng điện ngắn mạch khi có cuộn kháng. c. Điện kháng tương đối tính theo phần trăm của kháng điện. d. Độ sụt áp tương đối trên điện kháng ở chế độ tải định mức. 153
  15. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Chọn đáp án đúng nhất: 1. Yêu cầu chính đối với dao cách ly là: a. Công suất lớn. b. Phải đảm bảo cách ly an toàn, rõ ràng. c. Thời gian cắt nhanh. d. Không phát sinh hồ quang. 2. Dao ngắn mạch được đặt ở vị trí nào trong trạm biến áp cao áp: a.Trước máy cắt. b. Sau máy cắt. c. Sau máy biến áp. d. Cả a, b, c đều sai 3. Quá trình đóng điện thì dao cách ly và máy cắt thực hiện như thế nào: a. Dao cách ly đóng trước, máy cắt đóng sau. b. Máy cắt đóng trước, dao cách ly đóng sau, c. Cả a, b đều sai d. Cả a, b đều đúng 4. Quá trình cắt điện thì dao cách ly và máy cắt thực hiện như thế nào: a. Dao cách ly cắt trước, máy cắt được cắt sau. b. Máy cắt được cắt trước, dao cách ly cắt sau. c. Cả a, b đều sai. d. Cả a, b đều đúng. 5. Việc đóng và cắt dao cách ly đều phải tuân thủ theo trường hợp nào sau đây: a. Khi tải có điện. b. Khi tải không có điện. c. Cả a, b đều sai. d. Cả a, b đều đúng. 6. Phân loại dao cách ly theo môi trường lắp đặt ta có các loại nào sau đây: a. Lắp đặt trong dầu. b. Lắp đặt trong nhà. c. Lắp đặt trong chân không. d. Lắp đặt trong nước. 7. Phạm vi sử dụng dao cách ly ở cấp điện áp nào: a. 3kV. b. 4kV. c. 6kV. d. Cả a, b, c đều đúng. 8. Dao ngắn mạch được sử dụng trong các trạm biến áp để thay thế các thiết bị nào: a. Máy cắt. b. Cầu chì. c. Áp tô mát. d. Cả a, b, c đều sai. 9. Tuổi thọ của dao ngắn mạch có thể đạt tới bao nhiêu lần thao tác: a. 1000 lần. b. 1200 lần. c. 1500 lần. d. 2000 lần 10. Kháng điện có điện cảm không đổi, được mắc trong mạch điện cao áp như thế nào: a. Được mắc song song trong mạch điện cao áp. b. Được mắc nối tiếp trong mạch điện cao áp. 154
  16. c. Cả a, b đều đúng. d. Cả a, b đều sai. 11. Điện trở của cuộn dây kháng điện so với điện cảm của nó, thì theo biểu thức nào sau đây: a. Rk < Xk. b. Rk > Xk. c. Rk ≥ Xk. d. Rk ≤ Xk. 12. Dòng điện ngắn mạch của máy phát khi có cuộn kháng L là: U dm U dm a. I nm 2  b. I nm 2  3( X G  X L ) 3( X G  X L ) U dm U dm c. I nm 2  d. I nm 2 3( X G  X L ) 3( X G  X L ) 13. Theo môi trường cách điện kháng điện có thể chia làm mấy loại: a. Kháng điện khô. b. Kháng điện ngâm dầu. c. Cả a, b đều đúng. d. Cả a, b đều sai. 14. Thiết bị chống sét dùng để tháo dòng điện nào sau đây xuống đất. a. Dòng điện hạ áp. b. Dòng điện cao áp. c. Dòng điện do sét sinh ra. d. Cả a, b, c đều đúng. 15. Các yêu cầu chính đối với thiết bị chống sét: a. Đặc tính bảo vệ của thiết bị chống sét phải nằm dưới đặc tính bảo vệ của cách điện. b. Nhanh chóng hạn chế và dập tắt dòng điện xoay chiều, trong phạm vi rộng của điện áp định mức gây nên. c. Có tuổi thọ cao (Số lần tác động) d. Cả a, b, c đều đúng. 155
  17. Chương 6 MÁY BIẾN DÒNG VÀ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP Mở đầu Máy biến dòng điện (viết tắt là BI) còn gọi là biến dòng, là thiết bị dùng để biến đổi dòng điện có trị lớn và điện áp cao cao xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn (thường 5A , trường hợp đặc biệt là 1A hay 10A), điện áp an toàn để cấp cho các mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ, Máy biến điện áp là một loại thiết bị điện dùng để hạ điện áp cao xuống điện áp thấp tiêu chuẩn, an toàn dùng cho đo lường và bảo vệ rơle. Trị số điện áp thứ cấp lấy theo tiêu chuẩn nhà nước. Ở Liên xô là 100V hoặc 100/ 3 V, ở nước Anh và các nước Ả rập là 100V, ở nước Mỹ là 120V. 6.1. MÁY BIẾN DÒNG (BI) a. Cấu tạo Lõi thép làm bằng các lá thép kĩ thuật điện có chất lượng cao. Cuộn dây sơ cấp W1 có từ 1 đến vài vòng dây và được mắc nối tiếp với tải Z1 và dòng điện I1. Cuộn thứ cấp W2 gồm nhiều vòng dây và được mắc nối tiếp với tải Z2 và dòng điện I2 = 5A hoặc 1A, điện áp an toàn để cấp cho các mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ. Hình 6.1. Sơ đồ cấu tạo máy biến dòng Phụ tải thứ cấp của BI rất nhỏ vì vậy có thể coi BI luôn làm việc ở trạng thái ngắn mạch. Do đó phải nối đất cho cuộn thứ cấp để tránh quá áp cho nó. b. Nguyên lý làm việc của biến dòng (BI) Tương tự như máy biến áp, hình 6.1. Dây quấn sơ cấp có w1 vòng dây và dây quấn thứ cấp có w2 vòng dây đều được quấn trên cùng một lõi thép. Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào dây quấn sơ cấp trong đó sẽ có dòng điện I1. Trong lõi thép sẽ sinh ra từ thông Φ móc vòng với cả hai dây quấn, cảm ứng ra các suất điện động e1 và e2. Dây quấn thứ cấp có sđđ sẽ sinh ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp là u2. Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số sin, thì từ thông do nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin: Φ = Φmsinωt 156
  18. Do đó theo định luật cảm ứng điện từ, sđđ cảm ứng trong các dây quấn sẽ là: d d sin t  e1   w1   w1 m  w11 cos t  2 E1 sin( t  ) dt dt 2 d d sin t  e2   w 2  w 2 m  w 22 cos t  2 E2 sin( t  ) dt dt 2 trong đó :  w1m 2 fw1m E1    4, 44 fw1m 2 2  w 2m 2 fw2m E2    4, 44 fw2m 2 2 Giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn thứ cấp và sơ cấp các biểu thức trên cho thấy sđđ cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ thông sinh ra nó một góc /2. Dựa vào các biểu thức trên người ta định nghĩa tỷ số biến điện áp của BI như sau : E 1 w1 k  E2 w 2 Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, thì có thể coi k được xem như tỷ số điện áp giữa hai dây quấn: E1 U1 U1  E1 ;U 2  U 2 ; k   E2 U 2 Nếu bỏ qua tổn hao trong lõi thép, có thể coi gần đúng, quan hệ giữa các lượng sơ cấp và thứ cấp như sau: U1 I1  U 2 I 2 U1 I 2 hay :  U 2 I1 c. Đặc điểm của máy biến dòng Thứ tự đầu và cuối của các cuộn dây máy biến dòng được phân biệt cực tính rõ ràng. Chế độ ngắn mạch là chế độ làm việc bình thường của máy biến dòng và nhất thiết không được để hở mạch thứ cấp máy biến dòng, vì khi đó sức điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp lớn gây nguy hiểm cho cách điện cuộn dây, cách điện của các dụng cụ đo hoặc rơ le bảo vệ nối vào thứ cấp biến dòng và gây nguy hiểm cho người vận hành và thiết bị khác. Biến dòng có cuộn sơ cấp w1 đấu nối tiếp với tải Z1. Dòng sơ cấp của BI không phụ thuộc vào dòng thứ cấp, người ta mong muốn độ lớn của dòng thứ cấp hoàn toàn tỉ lệ với dòng sơ cấp và không phụ thuộc vào số lượng các dụng cụ đo và rơ le bảo vệ 157
  19. nối vào thứ cấp BI. Cuộn dây thứ cấp của biến dòng khi điện áp sơ cấp ≥ 500V thì phải được nối đất. Biến dòng thường được chế tạo loại một pha, tải thứ cấp thay đổi từ 0,25 đến 1,2 định mức. d. Các thông số cơ bản của biến dòng - Điện áp định mức Uđm: Là trị số điện áp dây của lưới điện mà biến dòng làm việc. Điện áp này quyết định cách điện giữa phía sơ cấp và thứ cấp của biến dòng - Dòng điện định mức: Phía sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm là dòng làm việc dài hạn theo điều kiện phát nóng có dự trữ. - Dòng điện định mức thứ cấp của biến dòng được tiêu chuẩn hoá là 5A - Hệ số biến đổi dòng điện là tỷ số giữa trị hiệu dụng của dòng điện sơ cấp và dòng đện thứ cấp: I1dm K dm  I 2 dm Dòng điện đo lường được thông qua máy biến dòng và dụng cụ đo: I 1  k i .I 2 (I2 là dòng đo được phía thứ cấp BI). - Cấp chính xác của biến dòng: cấp chính xác của biến dòng thể hiện mức độ sai số về độ lớn và góc pha của dòng điện đo được và dòng điện thực tế. - Công suất định mức của máy biến dòng: Sđm = I22đm.Z2đm Trong đó: I22đm; Z2đm là trị số dòng điện và tổng trở định mức của máy biến dòng. Vì tải của máy biến dòng có trị số rất bé (là đồng hồ ampe, cuộn dòng điện của công tơ) nên công suất của máy biến dòng cỡ từ 10 đến 60VA với tổng trở Z2 từ 0,4 đến 2,4, tùy từng loại kết cấu khác nhau. - Sai số của máy biến dòng: gồm sai số về độ lớn dòng điện, sai số góc pha và sai số toàn phần. + Sai số về độ lớn dòng điện: K dm .I 2  I1 I %  .100 (I1 là dòng sơ cấp thực tế ) I1 + Sai số về góc pha: (tính theo phút). Sai số được coi là dương nếu dòng điện I2 vượt trước dòng điện I1. 158
  20. 360.60 I 0 w1 I w  . cos(  )  3440 0 1 cos(  ) 2 I1w1 I1w1 Trong đó:  là góc lệch pha giữa E2 và I2;  là góc tổn hao trong lõi thép; Iow1 là sức từ động từ hóa; I1w1 là sức từ động của cuộn dây sơ cấp. Sai số về độ lớn ảnh hưởng đến tất cả các số đo của các đồng hồ đo, còn sai số về góc pha chỉ ảnh hưởng đến số đo của các đồng hồ đo công suất, điện năng, rơ le công suất, tổng trở. + Sai số toàn phần: T . K dm .i2  i1  dt 100 1  00  . 2 I1 T 0 Trong đó: i1; i2 là trị số tức thời của dòng điện sơ cấp và thứ cấp I1 là trị số hiệu dụng của dòng sơ cấp Kđm là hệ số biến đổi dòng điện định mức T là chu kỳ của dòng điện (T = 0,02s, với tần số 50Hz) Máy biến dòng có 5 cấp chính xác : 0,2 ; 0,5 ;1 ; 3 và 10 tương ứng với sai số về biên độ là 0,2% ; 0.5% ; 1% ; 3% và 10% và góc pha là 10' ,30' và 60'. Cấp chính xác 0.2 dùng cho các đồng hồ mẫu, cấp 0,5 dùng cho công tơ, còn lại phổ biến là cấp chính xác 1 và 3 cho các mục đích đo lường và bảo vệ . Sai số của máy biến dòng còn phụ thuộc vào phạm vi làm việc của dòng sơ cấp, việc tăng số cuộn dây nối vào phía thứ cấp BI cũng ảnh hưởng đến mức độ sai số này (không nên mắc quá nhiều tải vào cuộn thứ cấp biến dòng) - Tải định mức của biến dòng là tổng trở tính bằng , với cos = 0,8 mà biến dòng làm việc với cấp chính xác tương ứng. - Bội số dòng định mức giới hạn là tỷ số giữa dòng sơ cấp và dòng sơ cấp định mức mà sai số dòng điện đến 10%. - Độ bền nhiệt 1 giây và độ bền điện động của máy biến dòng. 6.1.1. Các chế độ làm việc của máy biến dòng a. Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp, mạch thứ cấp có phụ tải Z2 Bội số dòng điện của máy biến dòng là tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp trên dòng định mức: I1 n I 1dm 159
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2412 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
7=>1