Bài giảng kỹ thuật điện cao áp chương 10 quá điện áp thao tác

Trong số các thao tác thì tr dây không tải gây nên hiện tượng hồ quang cháy lại trên các cực của máy cắt, cắt chế độ vận tốc không đồng bộ của máy phát, tự Một trong những nguyên nhân x

CHƯƠNG 10 : QUÁ

10.1 Đặc điểm của quá điện áp thao tác

10.2 Quá điện áp khi đóng đường dây không tải

10.3 Quá điện áp khi có tự động

10.4 Quá điện áp khi cắt bộ tụ điện và

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

10.4 Quá điện áp khi cắt bộ tụ điện và

10.5 Quá điện áp khi cắt dòng điện lớn

10.6 Quá điện áp gây nên khi cắt mạch có dòng

10.7.Quá điện áp khi chạm đất chập chờn

10.8.Hạn chế quá điện áp thao tác

: QUÁ ĐIỆN ÁP THAO TÁC

iện áp thao tác

ờng dây không tải ộng đóng lại

iện và đường dây không tải

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP

iện và đường dây không tải iện lớn

iện áp gây nên khi cắt mạch có dòng điện cảm bé

ất chập chờn iện áp thao tác

trong các phần tử phản kháng đó là các thao tác theo kế hoạch hoặc sự cố

Thao tác đóng cắt một lưới điện, thực chất là làm thay điều kiện tồn tại trước khi thao tác sang trạng thái khác xuất hiện sau khi thao tác

Mỗi thao tác sẽ gây ra quá trình quá độ, th nguy hiểm cho cách điện Trong số các thao tác thì tr dây không tải gây nên hiện tượng hồ quang cháy lại trên các cực của máy cắt, cắt chế độ vận tốc không đồng bộ của máy phát, tự

Một trong những nguyên nhân xuất hiện giao động trong năng lượng điện từ tích luỹ

ó là các thao tác theo kế hoạch hoặc sự cố

iện dung và điện cảm tập trung và phân bố, do vậy

ộ truyền tải công suất bình thường, tính chất giao động không xuất

ó là các thao tác theo kế hoạch hoặc sự cố

iện, thực chất là làm thay đổi trạng thái của lưới điện chuyển từ

ớc khi thao tác sang trạng thái khác xuất hiện sau khi thao tác

ộ, thường kèm theo xuất hiện quá điện áp có thể gây iện Trong số các thao tác thì trước hết phải kể đến thao tác cắt các đường

ợng hồ quang cháy lại trên các cực của máy cắt, cắt đường dây ở ồng bộ của máy phát, tự động đóng lại và một loạt các thao tác khác.

Biên độ quá điện áp thao tác có thể phân tích thành hai thành phần quá độ xếp chồng lên thành phần điện áp làm việc

Giá trị lớn nhất của quá điện áp phụ thuốc vào nhiều yếu tố, trong lưới điện, đặc tính của máy cắt đóng vai trò qua trọng Ngoài các loại quá

áp thao tác xuất hiện trong quá trình quá (máy cắt, dao cách ly, ) còn có loại quá cách điện của đường dây bị phóng điện gây hồ quang ổn cách điện của đường dây bị phóng điện gây hồ quang ổn chạm đất một pha trong lưói điện trung tính cách

qua cuộn dập hồ quang (quá trình liên tiếp dập tắt và cháy lại của hồ quang tại chỗ chạm đất là một dạng thao tác).

iện áp thao tác có thể phân tích thành hai thành phần : thành phần

iện áp làm việc

iện áp phụ thuốc vào nhiều yếu tố, trong đó sơ đồ

óng vai trò qua trọng Ngoài các loại quá điện

áp thao tác xuất hiện trong quá trình quá độ kkhi thao tác các thiết bị đóng cắt (máy cắt, dao cách ly, ) còn có loại quá điện áp do quá trình quá độ xảy ra khi

iện gây hồ quang ổn định tại nơi ngắn mạch iện trung tính cách điện hoặc trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang (quá trình liên tiếp dập tắt và cháy lại của hồ quang tại

Quỏ điện ỏp thao tỏc cú thể chia thành cỏc dạng

quỏ điện ỏp pha tỏc động lờn cỏch

quỏ điện ỏp dõy tỏc động lờn cỏch

quỏ điện ỏp xuất hiện giữa cỏc tiếp

Các dạng quá điện áp nội bộ phải được hạn chế để đảm bảo an toàn cho thiết bị Cơ sở kinh tế và kỹ thuật của các biện pháp bảo vệ chống quá điện áp bao hàm cả việc đánh giá thiệt hại thống kê do nh

hỏng, ngừng cung cấp điện và sửa ch

iện ỏp thao tỏc cú thể chia thành cỏc dạng :

ộng lờn cỏch điện đối với đất ộng lờn cỏch điện của giữa cỏc pha iện ỏp xuất hiện giữa cỏc tiếp điểm của thiết bị đúng cắt (mỏy cắt, dao cỏch ly).

Các dạng quá điện áp nội bộ phải được hạn chế để đảm bảo an toàn cho thiết bị Cơ sở kinh tế và kỹ thuật của các biện pháp bảo vệ chống quá điện áp bao hàm cả việc đánh giá thiệt hại thống kê do những hư hỏng, ngừng cung cấp điện và sửa chữa

Qu¸ ®iÖn ¸p thao t¸c nh­ mét sù

Nếu coi sự xuất hiện QĐA như là một sự kiện ngẫu nhiên, chúng ta có thể

xác suất xuất hiện quá điện áp theo kinh nghiệm vận hành theo

Quá điện áp xuất hiên do thao tác đóng cắt Vậy xác xuất xuất hiện quá

bằng bao nhiêu trong một khoảng thời gian nhất

Để có cơ sở đánh giá, ta giả thiết xác suất thực hiện nhiều h

các sự kiên Pt,t(i), (i=1, 2, 3 ) trong một khoảng thời gian

so với xác suất xuất hiện một sự kiện Pt,

so với xác suất xuất hiện một sự kiện Pt,

0 P t,t  P t,t  P t

sù kiÖn ngÉu nhiªn

là một sự kiện ngẫu nhiên, chúng ta có thể đánh giá iện áp theo kinh nghiệm vận hành theo định luật Poison.

óng cắt Vậy xác xuất xuất hiện quá điện áp này bằng bao nhiêu trong một khoảng thời gian nhất định

ánh giá, ta giả thiết xác suất thực hiện nhiều hơn hai, ba và nhiều hơn t(i), (i=1, 2, 3 ) trong một khoảng thời gian t đủ nhỏ là tương đối bé

t(1).

t(1).

3, 2, 1,

i 

ng ứng với sự kiện rất rời rạc Trong toán học chúng ta gọi nó là sự

 1  1

t

ng ứng là xác suất không xuất hiện hoặc xuất hiện một sự kiện

Trị số trung bình của số sự kiện xảy ra trong khoảng thời gian này

 2 ,   ,  1

t    mP  m   P 

Số sự kiện trung bình xảy ra trong khoảng thời gian của tỉ số này được gọi là cường độ sự kiện

Xét hai khoảng thời gian (0,) và (t,

  



 lim

t t



Nếu (t)==const dòng các sự kiện suất xuất hiện sự kiện trong khoảng thời gian (t, t+

gian  mà không phụ thuộc vào t

Xét hai khoảng thời gian (0,) và (t, khoảng thời gian (0, +) không xuất hiện một sự kiện nào bằng

 0

, 

P

Chuyển P,(0) sang về trái, chia cả hai vế cho và tìm giới hạn khi

Lấy tích phân phương trình trên đ

Xác suất thực hiện một sự kiện trong khoảng thời gian (0,

0

t t P

=const dòng các sự kiện được gọi là cố định Trong trường hợp này xác suất xuất hiện sự kiện trong khoảng thời gian (t, t+) chỉ phụ thuộc vào khoảng thời

) và (t, +) với  đủ nhỏ Khi đó xác suất trong ) không xuất hiện một sự kiện nào bằng

Chuyển P(1) sang về trái, chia cả hai vế cho và tìm giới hạn khi

Lấy tích phân phương trình trên đây với

Đây chính là xác suất xuất hiện một lần quá

Đây chính là xác suất xuất hiện một lần quá

Phân bố P(0)=e- d có thể xem như hiện quá điện áp kế tiếp

(1) sang về trái, chia cả hai vế cho và tìm giới hạn khi  0 ta có

ây với điều kiện ban đầu Pt=0(1)=0 sẽ được

Đây chính là xác suất xuất hiện một lần quá điện áp trong khoảng thời gian (0, ).

Đây chính là xác suất xuất hiện một lần quá điện áp trong khoảng thời gian (0, ).

ư phân bố khoảng thời gian giữa các lần xuất

Đây chính là xác suất xuất hiện một lần quá

Phân bố P(0)=e- d có thể xem nh hiện quá điện áp kế tiếp.

Đây chính là xác suất xuất hiện một lần quá điện áp trong khoảng thời gian (0, )

d có thể xem như phân bố khoảng thời gian giữa các lần xuất

 Quá điện áp khi đóng đường

Điện ỏp lớn nhất xuất hiện tại cuối đường dõy này Cú thể xỏc

ỏp này nếu biết đường cong điện ỏp quỏ độ u(l,t).

Phương trỡnh điện ỏp và dũng điện cho đư

p dI

p I pL R dx

p dU

) (

) (

ờng dõy này Cú thể xỏc định trị số của quỏ điện

ộ u(l,t).

đường dõy dài với cỏc tham số rải R, L, G và C

 p U p dx

p U d

) ( ) (



Nghiệm của phương trình trên có dạng

sóng ngược từ cuối đường dây trở về

Tóm lại các sóng tới trừ sóng đầu tiên và các sóng phản xạ

xạ nhiều lần từ hai đầu đường dây

nếu ta đóng nguồn xoay chiều e(t)=Em sin(t+) vào

sóng lan truyền dọc theo đường dây từ sóng sẽ phản xạ ngược trở về cùng với dấu với sóng tới Sóng phản xạ trở về tiếp tục bị phản xạ ngược lại từ điện cảm Li về cuối

Các hằng số A(p) và B(p) xác định từ điều kiện ban đầu

pL R p

Z

e p Z

p B e

p Z

p A x p I

e p B e

p A x p U

c

x p c

x p c

x p x

,

ờng dây có thể biểu diễn dưới dạng tổng của hai sóng

ờng dây (sóng tới ) ờng dây trở về

ầu tiên và các sóng phản xạ đều xuất hiện do hiện tượng phản

) vào đường dây hở mạch qua điện cảm Li

ờng dây từ đầu và bị suy yếu một ít về phía cuối đường dây và tại đó

ợc trở về cùng với dấu với sóng tới Sóng phản xạ trở về đến đầu đường dây,

iện cảm Li về cuối đường dây

Xem xét quá trình chuyển động liên tiếp của sóng trên bằng cách cộng sóng tới và sóng phản xạ chúng ta có thể xác điểm bất kỳ trên đường dây, trong đó có

Với các đường dây ngắn được đóng vào nguồn có sức sóng và hằng số thời gian nhỏ hơn rất nhiều nửa chu kỳ

áp lớn nhất xuất hiện sau lần truyền sóng thứ nhất với vào nguồn tại thời điểm gần giá trị

Trong trường hợp tổng quát điện áp

là sau khi cộng tổng một số sóng tới và sóng phản xạ Các công thức tính toán theo s

đồ một pha không có khó khăn lớn nh

Nhược điểm của phương pháp này là tr

độ không thể biết trước dạng của nó và thời này phản ánh tin cậy quá trình vật lý, nh nhận một cách tổng thể vấn đề.

ộng liên tiếp của sóng trên đường dây tại các điểm nút và bằng cách cộng sóng tới và sóng phản xạ chúng ta có thể xác định điện áp cực đại tại

ó có điểm cuối cùng đường dây (x=l)

óng vào nguồn có sức điện động lớn (thời gian truyền

n rất nhiều nửa chu kỳ điện áp tần số công nghiệp), điện

áp lớn nhất xuất hiện sau lần truyền sóng thứ nhất với điều kiện là đường dây được đóng

iểm gần giá trị đỉnh của sức điện động nguồn

iện áp đạt giá trị đỉnh sau một số lần truyền sóng, nghĩa

là sau khi cộng tổng một số sóng tới và sóng phản xạ Các công thức tính toán theo sơ

n lớn nhưng tương đối dài dòng.

ng pháp này là trước khi xây dựng đường diễn biến của quá trình quá

ớc dạng của nó và thời điểm đạt giá trị cực đại Mặc dù phương pháp này phản ánh tin cậy quá trình vật lý, nhưng nó không thuyết phục vì không cho phép nhìn

Nếu chúng ta thể hiện các hằng số A(p) và B(p) qua

nhất định, ví dụ như ở cuối đường dây U(p,l) và I(p,l)

l p U x p I

l p ch l p U x p U

c





, ,

, ,

Hệ phương trình trên cần có thêm các điều kiện ban

Với trường hợp đường dây hở mạch

Giải các phương trình trên, ta có điện áp này d

Nếu đóng nguồn vào thời điểm sức điện động e có giá trị cực đại (=90o)

Sử dụng triển khai, ta tìm được gốc

Nếu chúng ta thể hiện các hằng số A(p) và B(p) qua điện áp và dòng điện tại các điểm

ờng dây U(p,l) và I(p,l)

x l p sh l p I p Z





, ,

iều kiện ban đầu

     

   

     

) 0 , ( )

0 , ( )

(

, ,

, 0

,

; 0 ,

p I pL p

U p

E

l p ch l p U l

p U

l p sh p Z

l p U p

I l

p I

0 , ( )

l u



) , (

Zc gọi là tổng trở sóng của đường dây

E(p) là ảnh của sức điện động của nguồn

iện

) (

) ( 1

) , (

2 2

2

p F

p H p

E pTshp

chp p

p p

E p

) , (

k

k

t k

A t

l

Aod là biên độ của thành phần cưỡng bức xác

k m

k E A

cos

2

2 2

mỗi số hạng sau sẽ giảm dần khi số thứ tự k tăng

A1>Aod, nghĩa là biên độ thành phần giao đ

cưỡng bức khác với trường hợp mạch giao đ

Đường cong điện áp u(l,t) ở cuối đường dây hở mạch và các thành của nó

ộng tự do hình thành một chuỗi đổi dấu,

ng

0

4 3

giá trị lớn nhất của thành phần cưỡng bức và hai thành phần tự do nhau vào thời điểm t=/

Hệ số kích

2 1

với các đường dây chiều dài không lớn có thể coi

Điện áp ở cuối đường dây trùng với đ cưỡng bức và thành phần giao động tự do thứ nhất

2 1

t E

u u

U K

ộ có thể chỉ ra nếu chúng ta biến đổi sơ đồ thay thế

ồ thành một mạch giao động gồm điện cảm Le

ờng dây chiều dài không lớn có thể coi C L L C L C l L L l

dd e

i dd

i e

'.

2 / '.

2 /

l là chiều dài đường dây

điện áp trên điện dung C bao gồm thành phần ộng tự do thứ nhất

Như vậy, điện áp lớn nhất ở cuối đường dây xác tần số giao động 1 Các thông số này quyết

2 2

với 1 /   1 biên độ của thành phần tự do có trị số lớn nhất với góc

Đối với các đường dây tải điện SCA (500 kV)

Đối với các đường dây tải điện SCA (500 kV)

sử dụng đấu nối tiếp điện dung để bù cảm kháng của

Với các đường dây này tỉ số 1 /   1

1 /



Nếu biên độ thành phần tự do có trị số lớn nhất với góc

Xem xét đường cong quá độ trong một số tr

ờng dây xác định chủ yếu bởi góc đóng  và

1 Các thông số này quyết định biên độ của giao động tự do

ộ của thành phần tự do có trị số lớn nhất với góc đóng gần 90 hoặc 270 o

iện SCA (500 kV) để tăng khả năng tải của đường dây người ta

ể bù cảm kháng của đường dây (thiết bị bù ngang)

1

ộ thành phần tự do có trị số lớn nhất với góc đóng gần 0 hoặc 180 o

ộ trong một số trường hợp riêng

Trường hợp : đóng đường dây không tải vào nguồn góc

1 : thành phần cưỡng bức 2- thành phần tự do

5 /

1  



1 : thành phần cưỡng bức 2- thành phần tự do

trị số lớn nhất vào đỉnh thứ hai

ờng dây không tải vào nguồn góc đóng bằng 90o

ại trong nửa chu kỳ giao động tự do đầu tiên Vào thời điểm đó điện áp

áng kể

) , (l t  E

Điện áp tăng từ từ và đạt giá trị lớn nhất của thành phần c

1 : thành phần cưỡng bức 2- thành phần tự do

m

ại khi góc đóng =0 Điện áp trong quá trình quá độ đạt giá trị cực đại tại đỉnh thứ hai

Các đặc điểm đã xét đối với quá trình quá không đổi đối với đường dây, trên đó sẽ có vô số hài giao Với nguồn e(t)=Em sin(t+), điện áp ở cuối

k

t k

A t

) , (

Ak càng chậm Trong trường hợp này hệ số tắt dần có vai trò quan trọng

Phụ thuộc hệ số kích động vào góc pha dây (=30 1/s)

Trên hình vẽ =1/314 trong mạch giao giản

ối với quá trình quá độ trong mạch giao động đơn giản vẫn

ó sẽ có vô số hài giao động tự do iện áp ở cuối đường dây

ờng dây 500 kV trị số trung bình k vào khoảng 30 s -1 tức là vào

ộ các giao động tự do giẩm khoảng 45% sau một chu kỳ

ộng (hệ số quá áp) phụ thuộc vào góc pha đóng đường dây

ộ các giao động riêng càng bé ộng riêng càng gần tần số của nguồn, trùng lặp các điểm cực đại Aod và

ờng hợp này hệ số tắt dần có vai trò quan trọng

ộng vào góc pha đóng đường 1/314 trong mạch giao động đơn

 Quá điện áp khi có tự động đóng lại

Việc sử dung thiết bị tự đông đóng lại (TĐL) dựa trên c

80-90% các sự cố của đường dây trên không là các sự cố thoáng qua : giới hạn d thường gặp trong các lưới điện 6-110 kV còn giới hạn trên th

trên không từ 220 kV trở lên

Những hư hỏng thoáng qua thường xảy ra do

sứ bị phóng điện bề mặt do sét đánh

do gió mạnh làm dây dẫn chạm nhau hoặc phóng

do gió mạnh làm dây dẫn chạm nhau hoặc phóng cạnh

óng lại (TĐL) dựa trên cơ sở là

ờng dây trên không là các sự cố thoáng qua : giới hạn dưới (~80%)

110 kV còn giới hạn trên thường gặp đối với các đường dây

ờng xảy ra do

ánh

do gió mạnh làm dây dẫn chạm nhau hoặc phóng điện trong không khí đến các vật bên

ờng hợp hư hỏng cón lại là sự cố duy trì hoặc bán duy trì.

hỏng trên các đường dây tải điện trên không nếu sau ờng dây một khoảng thời gian đủ để cho môi trường chỗ

iện ta đóng trở lại thì đường dây có thể tiếp tục làm ờng, nhanh chóng khôi phục cung cấp điện, giữ vững chế độ đồng bộ và

ịnh của hệ thống

Quá trình quá độ khi đóng đường dây bằng tự

Chu trình TĐL có thể chia ra các giai đoạn sau

cắt đường bằng máy cắt Q2 gần với điểm sự cố ngắn mạch, cấp điện từ một phía

cắt pha không bị sự cố bằng máy cắt Q1, làm gián không tương ứng với thời điểm điện áp đạt giá trị cực đóng lại đường dây hở mạch bằng máy cắt Q1

đóng máy cắt Q2 và khôi phục sơ đồ làm việc bình th

iểm sự cố ngắn mạch, đường dây chuyển sang chế độ cung

cắt pha không bị sự cố bằng máy cắt Q1, làm gián đoạn dòng điện dung khi nó đi qua trị số

ạt giá trị cực đại trên các pha này ờng dây hở mạch bằng máy cắt Q1

ồ làm việc bình thường

sau khi cắt máy cắt Q2 điện áp trên các pha không bị h đường dây khác nhau và khác sức điện đ

mạch trên pha bị hư hỏng (không đối xứng).

Sau khi cắt máy cắt Q1 điện tích trên pha bị h tại chỗ hư hỏng, còn trên các pha không h pha không hư hỏng nếu không có thiết bị bù dọc sẽ truyền chậm xuống chủ yếu do bề mặt sứ bị bẩn bụi

Trong điều kiện thời tiết khô ráo, với thời gian tự Trong điều kiện thời tiết khô ráo, với thời gian tự của các điện tích còn lại bằng 60-70% trị số ban

Điện áp lớn nhất xuất hiên trong trường hợp đóng lại

Điện áp quá độ có thể xác định bằng phương pháp xếp chồng đường dây không tải và điện áp tự phóng điện của

Thành phần điện áp thứ hai được tính qua các thành phần (10

iện áp trên các pha không bị hư hỏng ở đầu đường dây và cuối

động của nguồn do hiệu ứng điện dung và ngắn

ối xứng).

iện tích trên pha bị hư hỏng sẽ truyền xuống đất qua hồ quang hỏng, còn trên các pha không hư hỏng điện áp sẽ san đều Điện tích của các hỏng nếu không có thiết bị bù dọc sẽ truyền chậm xuống đất qua điện dẫn

iều kiện thời tiết khô ráo, với thời gian tự động đóng lại tTĐL=0,4 s điện áp

70% trị số ban đầu

óng lại đường dây không tải bằng máy cắt Q1

ng pháp xếp chồng, nghĩa là cộng điện áp khi đóng đường iện của đường dây qua điện cảm của nguồn ở điện áp Uo

Điện áp quá độ được tính như sau

k

t k

A t

) , (

nhau, còn trong khoảng từ 180 đến 360o, Uo và sức

Hệ số quá áp phụ thuộc vào góc đóng trong chu trình TĐL

1 Uo=1;

2- Uo=0

) 2 /

( 1  

k k

o

t A

ến 180o dấu của Uo và sức điện động của nguồn ngược

ến 360o, Uo và sức điện động của nguồn cùng dấu

óng trong chu trình TĐL

Nếu đường dây có nối kháng bù dọc thì sau khi cắt máy cắt Q1

bắt đầu phóng điện qua điện cảm của kháng với tần số

ờng dây có nối kháng bù dọc thì sau khi cắt máy cắt Q1 điện dung của đường dây

iện cảm của kháng với tần số 1 nhỏ hơn tần số của nguồn

Vì tần số 1 và  có trị số gần nhau, điện áp giữa tiếp









T là chu kỳ điện áp tần số công nghiệp

Có thể tính quá trình quá độ với điều kiện ban đóng sức điện động bằng hiệu điện thế giữa hai tiếp quá áp phụ thuộc vào thời điểm đóng mạch nh

Khác với đóng cắt định trước, tự động của nguồn có giá trị tăng cao và khi kháng tăng Aod Tóm lại quá điện áp do tự

tăng cao do hiệu ứng điện dung và do

iện áp giữa tiếp điểm máy cắt có dạng

sin 2

' 1

iều kiện ban đầu bằng không nếu xét trường hợp iện thế giữa hai tiếp điểm của máy cắt U Hệ số óng mạch như trên hình vẽ

ộng đóng lại có thể xảy ra lúc sức điện động

ng cao và khi kháng điện được cắt Điều này dẫn đến làm iện áp do tự động đóng lại được giải thích bởi điện áp iện dung và do đó hệ số quá áp có trị số lớn

 Quá điện áp khi cắt bộ tụ điện

Quá điện áp thao tác có trị số lớn không chỉ khi đóng đường dây

hở mạch mà còn xuất hiện khi cắt đường dây không ti và các bộ tụ

điện

Xột trường hợp cắt điện dung tập trung, vớ dụ bộ tụ điện ỏp trờn tụ điện khi hồ quang trờn mỏy cắt chỏy lại

Thụng thường

2 2

1

2 1

jX E

U

L C

C c

LC



1



Trước khi cắt, điện ỏp trờn tụ điện C bằng

điện và đường dây không tải

Quá điện áp thao tác có trị số lớn không chỉ khi đóng đường dây

hở mạch mà còn xuất hiện khi cắt đường dây không ti và các bộ tụ

iện dung tập trung, vớ dụ bộ tụ điện C khỏi nguồn trờn hỡnh sau, iện khi hồ quang trờn mỏy cắt chỏy lại

Khi cắt sau khi tiết điểm bắt đầu rời nhau sau một khoảng thời gian hồ quang xuất hiện giữa cỏc tiếp điểm Gỉa thiết dũng điện dung cú giỏ trị

đủ lớn để hồ quang chỉ cú thể tắt vào thời điểm dũng điện đi qua trị số khụng

ờng 1 lớn hơn nhiều tần số của nguồn  nghĩa là.

LC là tần số giao động của mạch với L - điện cảm

của nguồn

iện C bằng

Hiệu chính là điện áp phục hồi trên máy cắt và sau một nửa chu kỳ sẽ

Sau khi dòng điện bị cắt đứt độ bền điện của khe hở giữa hai tiếp khoảng cách giữa chúng máy cắt khí nén với tốc

mạnh có tốc độ tăng độ bền điện lớn hơn nhiều so với máy cắt dầu

Sau khi hồ quang bị cắt đứt điện áp trên tụ điện không

Độ bền điện giới hạn của hai loại máy cắt hầu nh

Tốc độ tăng độ bền điện của máy cắt khi cắt :

1 - máy cắt không khí;

2 - máy cắt dầu

iện áp phục hồi trên máy cắt và sau một nửa chu kỳ sẽ đạt trị số 2Emax.

iện của khe hở giữa hai tiếp điểm tăng dần với khoảng cách giữa chúng máy cắt khí nén với tốc độ di chuyển tiếp điểm nhanh và thổi

n nhiều so với máy cắt dầu

iện không đổi giữ nguyên giá trị lớn nhất

iện giới hạn của hai loại máy cắt hầu như giống nhau

Nếu trong quá trình các tiếp điện rời nhau mà

độ bền điện của khe hở, thì sẽ xảy ra phóng điện tiếp tục bị cắt đứt khi nó đi qua trị số không Sau hồi lớn lại làm cho khe hở bị phóng điện và cứ tiếp diễn nh

là thao tác cắt một bộ tụ điện khỏi nguồn gây một chuỗi tiếp điểm rời nhau hoàn toàn hồ quang không tiếp tục cháy nữa

Trường hợp khi hồ quang cháy lại xảy ra tại thời

Mạch giao động LC trong đó điện dung C

Quá trình quá độ khi hồ quang cháy lại hoàn toàn t

do đó điện áp trên điện dung có thể tính theo công thức t

Trong mạch xuất hiện giao động với tần số

có thể lớn hơn nhiều tần số nguồn bằng

E t

k arctg

iện rời nhau mà điện áp phục hồi giữa chúng lớn hơn iện của khe hở, thì sẽ xảy ra phóng điện nghĩa là hồ quang cháy lại Dòng

i qua trị số không Sau đó sự xuất hiện điện áp phục

iện và cứ tiếp diễn như thế Điều này có nghĩa iện khỏi nguồn gây một chuỗi đóng và cắt cho đến khi các iểm rời nhau hoàn toàn hồ quang không tiếp tục cháy nữa

ờng hợp khi hồ quang cháy lại xảy ra tại thời điểm điện áp nguồn có giá trị lớn nhất

iện dung C được nạp đến điện áp -Em nối với nguồn điện sức

ộ khi hồ quang cháy lại hoàn toàn tương tự quá trình tự động đóng lại

iện dung có thể tính theo công thức tương tự

2 2

2 2 1

k

o

A U

Nếu cho =90o và coi 1

2 1

2 2

Dòng điện qia máy cắt i( t

Bởi vì 1>>  nên biên độ thành phần tự do của dòng biên độ thành phần cưỡng bức

Sau nửa chu kỳ giao động riêng t=T1/2=

nguồn trong khoảng thời gian này ch

Một cách gần đúng ta cho rằng vào thời trong máy cắt có thể bị dập tatứ Khi hồ quang tắt

nguồn trong khoảng thời gian này ch

E

U max 

Sau một nửa chu kỳ tần số công nghiệp nữa tiếp điểm thsnhf 4Em có thể làm hồ quang cháy lại thêm một lần nữa Trong khoảng thời gian này xuất hiện giao động trong mạch với biên

dung C đạt 5Em Nếu như hồ quang cháy lại trong khoảng thời gian dài liên tục.

t E

t E

t

u C ( )  m cos   2 m cos 1

t CE

t CE

dt

t du C

t)  C ( )    m sin   2 1 m sin 1

ộ thành phần tự do của dòng điện 21Em lớn hơn nhiều

ộng riêng t=T1/2=/1 điện áp đạt giá trị đỉnh Vì điện áp nguồn trong khoảng thời gian này chưa thay đổi đáng kể

úng ta cho rằng vào thời điểm này dòng điện qua trị số không hồ quang trong máy cắt có thể bị dập tatứ Khi hồ quang tắt điện áp trên điện dung giữ giá trị 3Em.

nguồn trong khoảng thời gian này chưa thay đổi đáng kể

m m

Sau một nửa chu kỳ tần số công nghiệp nữa điện áp nguồn thành -Em, điện áp giữa các

iểm thsnhf 4Em có thể làm hồ quang cháy lại thêm một lần nữa Trong khoảng thời

ộng trong mạch với biên độ 4Em Điện áp lớn nhất trên điện

hồ quang cháy lại trong khoảng thời gian dài điện áp sẽ tăng

 Qu¸ ®iÖn ¸p khi c¾t ®­êng d©y

Quá trình vật lý khi cắt đường dây không tải có tập trung, tuy nhiên nó có một số khác biệt Trên các xuất hiện hiệu ứng điện dung, nên điện áp d

độ lớn hơn sức điện động của nguồn

Ví dụ, sau lần hồ quang bị cắt đứt điện tích của

Điện tích này phân bố đều trên đường dây do qiúa trình quá

l u C Q

l



cos ) )

0

'

Điện tích này phân bố đều trên đường dây do qiúa trình quá

độ dao động, sau khi tắt dần điện áp của

Mặt khác điện áp trên thanh góp khi cắt nguồn.

1 - sức điện động của nguồn

2 - điện áp trên thanh góp

3 - điện áp đường dây Điện áp quá độ khi cắt đường dây dài không có kháng bù dọc

0 (

sin )

0 (

sin ) (

'

u l

l tg u

l

l l

u l C

Điện áp phục hồi lớn nhất bằng hiệu hai hơn nhiều

Khi hồ quang cháy lại trong máy cắt xuất hiện loạt các thành phần tự do, quá trình quá

độ xảy ra tương tự quá trình tự động đóng lại không Biên độ điện áp của thành phần tự do mạch giao động đơn giản, còn quá trình phản xạ nhiều lần của sóng từ nguồn và từ phía đường dây hở mạch làm t

Điện áp phục hồi lớn nhất bằng hiệu hai đường 2 và 3 có thể không phải 2Uph mà lớn

Khi hồ quang cháy lại trong máy cắt xuất hiện loạt các thành phần tự do, quá trình quá

óng lại đường dây với điều kiện ban đầu khác iện áp của thành phần tự do đầu tiên tăng cao hơn so với trường hợp

n giản, còn quá trình phản xạ nhiều lần của sóng từ điện cảm của ờng dây hở mạch làm tăng thêm biên độ quá điện áp

Quá trình quá độ khi cắt đường dây với một lần

đường cong điện áp ở cuối đường dây hở mạch khi cắt khỏi nguồn với một lần hồ quang cháy lại ở gần đỉnh cực đại sức điện động Thậm chí chỉ với một lần

hồ quang cháy lại điện áp quá độ đã đạt 3,8Uph

a) Sơ đồ tính toán;

b- đường cong sức điện động (1) và điện áp ở cuối đường day (2).

Quá trình quá độ khi cắt đường dây với một lần

hồ quang cháy lại (Uo điện áp do điện tích tàn dư)

Nếu đường dây có kháng điện thì sau khi cắt động phóng điện điện tích của đường dây qua kháng Tần số của các giao dần này nhỏ hơn tần số của nguồn Giao

Điện áp quá độ khi cắt đường dây dài có sức điện động của nguồn;

điện áp trên thanh góp;

Do quá điện áp khi cắt đường dây không tải có trị số rất lớn dẫn lại nhiều lần gần giá trị điện áp phục hồi lớn nhất Do vậy sẽ là hợp lý nếu tạo ra những máy cắt không cho phép hồ quang cháy lại trong quá trình cắt

được điều này bằng cách tạo ra máy cắt với thiết bị dập hồ quang phục độ bền cách điện nhanh hơn điện áp phục hồi trên các tiếp

3 - điện áp đường dây;

4- điện áp phục hồi trên máy cắt

iện thì sau khi cắt đứt hồ quang sẽ bắt đầu quá trình giao

ờng dây qua kháng Tần số của các giao động tắt

n tần số của nguồn Giao động này được trình bày trên hình

ờng dây dài có đặt kháng bù dọc :

ờng dây không tải có trị số rất lớn dẫn đến hồ quang bị cháy iện áp phục hồi lớn nhất Do vậy sẽ là hợp lý nếu tạo ra những máy cắt không cho phép hồ quang cháy lại trong quá trình cắt đường dây Có thể đạt

iều này bằng cách tạo ra máy cắt với thiết bị dập hồ quang đảm bảo tốc độ khôi

iện áp phục hồi trên các tiếp điểm.

 Qu¸ ®iÖn ¸p khi c¾t dßng

®iÖn lín

Khi xảy ra ngắn mạchtrên đường dây bằng không Sau khi cắt máy cắt Q2 xác lập

Cắt dòng điện ngắn mạch : a) sơ đồ;

b) phân bố điện áp ở đầu đường dây U1 và cuối đường dây U2

Bởi vì điện áp phục hồi trong quá trình quá biên độ điện áp dẫn đến quá điện áp

Điện áp quá độ ở cuối đường dây khi hồ quang bị cắt

) , (

k

t k

A t

iện áp phục hồi trong quá trình quá độ nên các thành phần tự do sẽ xếp chồng lên

Aod - biên độ điện áp xác lập;

Ak - biên độ hài thứ k của thành phần tự do.

ờng dây khi hồ quang bị cắt đứt lúc dòng điện qua trị số không

k t



Vì cắt ngắn mạch đường dây từ một phía dẫn mạch, biên độ điện áp xác lập và tần số giao nhau

Điều đó làm giảm biên độ giao động tự do khi cắt ngắn mạch so với tr

Nhưng biên độ của các giao động riêng là khác nhau Sự khác biệt này thích bởi trong trường hợp đóng đường dây

hợp cắt ngắn mạch điện dung của đường dây sẽ chỉ tích đầu nào đó

Điều đó làm giảm biên độ giao động tự do khi cắt ngắn mạch so với tr đóng đường dây Mặt khác trong sự khác biệt với thao tác

ngắn mạch tất cả các thành phần Ak đều cùng dấu

Theo điều kiện ban đầu với t=0 u (l, 0

Như vậy khi cắt ngắn mạch từ một phía biên đường dây nhỏ hơn biên độ thành phần c khi cắt ngắn mạch không thể lớn hơn 2

Nếu như đường dây có thiết bị bù ngang thì dòng gây chụt áp lớn trên điện dung

ờng dây từ một phía dẫn đến sơ đồ giống như đóng đường dây hở iện áp xác lập và tần số giao động riêng trong hai trường hợp là giống

ộng tự do khi cắt ngắn mạch so với trường hợp

ộng riêng là khác nhau Sự khác biệt này được giải

ờng dây điện dung sẽ tích điện, cón trong trường ờng dây sẽ chỉ tích điện đến trị số điện áp ban

ộng tự do khi cắt ngắn mạch so với trường hợp ờng dây Mặt khác trong sự khác biệt với thao tác đóng đường dây khi cắt

ều cùng dấu

0

)

0  A od  A1  A2  A3   nghĩa là A1<Aod

vậy khi cắt ngắn mạch từ một phía biên độ thành phần tự do đầu tiên ở cuối

ộ thành phần cưỡng bức Điều đó có nghĩa là hệ số quá áp

ờng dây có thiết bị bù ngang thì dòng điện ngắn mạch đi qua điện dung sẽ

Phân bố điện áp trước và sau khi cắt ngắn mạch phía sau bù ngang

Nếu có kháng phía sau thiết bị bù ngang thì cắt ngắn mạch sẽ dẫn

Nếu có kháng phía sau thiết bị bù ngang thì cắt ngắn mạch sẽ dẫn

động của điện dung qua điện cảm của kháng Biên

ban đầu trên điện dung

Điện áp đặt trên điện dung khi ngắn mạch tă

thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch Điện áp có giá trị lớn nhất khi ngắn mạc xảy ra ngay sau

bù ngang

Khi không có kháng sau bù ngang thay vì có giao

phần điện áp không đổi

ớc và sau khi cắt ngắn mạch phía sau bù ngang

Nếu có kháng phía sau thiết bị bù ngang thì cắt ngắn mạch sẽ dẫn đến phóng điện giao

iện cảm của kháng Biên độ giao động phụ thuộc vào điện tích

ăng theo mức độ bù và công suất nguồn và phụ iểm ngắn mạch Điện áp có giá trị lớn nhất khi ngắn mạc xảy ra ngay sau Khi không có kháng sau bù ngang thay vì có giao động cuối đường dây xuất hiện thành