Tiểu luận - Khí cụ điện - đề tài - Máy ngắt điện cao áp

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN

Tên đề tài: Máy ngắt điện cao áp

NỘI DUNG

I. Khái niệm và phân loại máy ngắt điện cao áp

II. Các thông số kỹ thuật

III. Hoạt động và vận hành

IV. Chức năng và ứng dụng

V. Tài liệu tham khảo

VI. Lời cảm ơn

I Khái niệm và phân loại máy ngắt điện cao áp.

1 Khái niệm:

Máy ngắt điện cao áp là thiết bị điện chuyên dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều thường có điện áp vào khoảng 1000V trở lên, ở tất cả các chế độ vận hành có thể có: Đóng ngắt dòng điện định mức, dòng điện không tải, đóng ngắt mạch điện cao

áp tại chỗ hoặc từ xa , khi bị sự cố ngắn mạch trong mạch điện…

2 Phân loại:

Thông thường máy cắt được phân loại theo phương pháp dập tắt hồ quang, theo dạng cách điện của phần dẫn điện, theo kết cấu của buồng dập hồ quang Theo đó máy cắt điện cao áp được phân ra thành các loại như sau:

- Máy ngắt nhiều dầu:

Dầu vừa là chất cách điện đồng thời sinh khí để dập tắt hồ quang

- Máy ngắt ít dầu:

Lượng dầu ít chỉ đủ sinh khí dập tắt hồ quang còn cách điện là chất rắn

- Máy ngắt không khí:

Dùng khí nén để dập tắt hồ quang

- Máy ngắt tự sinh khí:

Dùng vật liệu cách điện có khả năng tự sinh khí dưới tác dụng của nhiệt

độ cao của hồ quang Khí tự sinh ra có áp suất cao dập tắt hồ quang

- Máy ngắt điện từ

Hồ quang được dập trong khe hẹp làm bằng vật liệu rắn chịu được hồ quang, lực điện từ đẩy hồ quang vào khe

- Máy ngắt chân không:

Hồ quang được dập trong môi trường chân không

- Máy ngắt SF6:

Dùng khí SF6 để dập hồ quang

II Các thông số kỹ thuật.

1 Yêu cầu kỹ thuật:

- Máy cắt phải có khả năng ngắt dòng điện lớn, thời gian cắt ngắn nhằm

tránh được hồ quang cháy phục hồi

- Phải có độ tin cậy cao: khi đóng cắt không được gây cháy nổ hoặc làm hỏng hóc các thiết bị khác

- Kích thước, trọng lượng gọn nhẹ, vừa phải, kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt,

dễ vận hành và giá thành hợp lý

2 Các thông số cơ bản:

- Uđm là điện áp dây lớn nhất mà máy ngắt có thể làm việc bình thường tin cậy trong thời gian dài

- Uđm xác kích thước lớn nhỏ của máy ngắt, có các cấp sau: 3, 6, 10, 15, 20,

35, 110, 220, 330, 500, 750kV Bộ phận mang điện chịu được các cấp dòng điện: 32, 63, 100, 200, , 25000A

- Iđm là dòng chạy lâu dài qua máy ngắt mà không làm quá nhiệt và không gây hư hỏng, (liên quan kích thước các chi tiết trong máy ngắt)

- Iđđm là dòng ổn định động định mức

- Inhđm là dòng ổn định nhiệt tương ứng thời gian ổn định định mức tnh

- Icđm là dòng cắt định mức chính là dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn nhất máy ngắt có thể cắt được mà không gây hư hại gì cho máy ngắt Icđm được xác định từ thực nghiệm, vì máy ngắt phải cắt một

số lần liên tục nên thí nghiệm đòi hỏi phải cắt được dòng cắt định mức theo chu trình sau:

- C- 180 - ĐC - 180 - ĐC (theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ)

- C-0,3-ĐC - 60 - ĐC (theo tiêu chuẩn IEC với máy ngắt SF6)

- Với loại máy ngắt 550MHMe-1P/S là loại siêu cao áp dùng để nối đất tụ

bù đường dây 500kV có chu trình thao tác đặc biệt:

- C- 0,15 - Đ- 4- C- 15 - ĐC

- Để xác định Icđm theo quy định có:

* C: kí hiệu máy ngắt tác động cắt khi tín hiệu tới từ các rơle

*ĐC: thao tác đóng máy ngắt lúc ngắn mạch và sau đó lại cắt ra

*Đ: thao tác đóng máy ngắt

* 180, 0,15, 60, :là khoảng thời gian giữa hai lần thao tác liên tục tính bằng giây (s)

- Công suất cắt định mức Scđm = 3 √Uđm.Icgh.

- Icgh: dòng cắt lớn nhất cho phép khi U < Uđm

- ttđ : khoảng thời gian tính từ khi có tín hiệu ngắt đến thời điểm hồ quang

bị dập tắt trên cả ba pha

+ Tác động nhanh ttđ = (0,02  0,06) s

+Tác động trung bình ttđ = (0,1  0,15) s

+ Tác động chậm ttđ = (0,15  0,25) s

- Ngoài ra yêu cầu máy ngắt có khả năng đóng mạch ngay cả khi đang có dòng ngắn mạch mà các đầu tiếp xúc không hư hại gì

-III Cơ cấu hoạt động và vận hành.

1 Cơ cấu tác động lò xo:

Cơ cấu tác động lò xo là hệ thống cơ khí ở đó năng lượng được tích trong lò xo Lò xo được nén bằng động cơ điện và được giải phóng bằng chốt

2 Cơ cấu tác động dung khí nén:

Cơ cấu khí nén sử dụng khí nén chứa trong thùng chứa đặt trực tiếp trên máy ngắt Van hình xuyến cho phép khí nén qua xilanh tác động (khi đóng) hoặc tới áp suất khí quyển (khi cắt) Thùng chứa không khí được nạp đầy bằng máy nén

3 Cơ cấu tác động thủy lực:

Cơ cấu thủy lực có bình chứa nitơ để tích năng lượng cần thiết

Bộ đệm khí nitơ bị nén truyền áp lực lên dầu thủy lực Năng lượng cần để tác động các tiếp điểm được truyền bằng pittông thủy lực

Hệ thống làm việc theo nguyên lí pittông vi sai Phía "MỞ" (thanh pittông) diện tích tiết diện của thanh pittông nhỏ hơn phía "ĐÓNG" (mặt pittông) Thanh pittông thường xuyên chịu

áp suất Mặt khác, phía bề mặt pittông chịu áp suất hệ thống khi đóng và khi mở

Hệ thống được nạp lại bằng truyền động động cơ bơm thủy lực,

nó truyền dầu từ khối áp suất thấp đến bộ chứa nitơ.

4 Cơ cấu điều khiển điện:

Bộ chỉ thị lệch pha dùng cho máy ngắt có tác động một cực Nếu mạch "NHẢY" của cực máy ngắt bị hư hỏng, cực này không đáp ứng với lệnh "NHẢY" và ba cực máy ngắt ở các vị trí khác nhau Hệ thống chỉ thị lệch pha phát hiện sai lệch này

và sau khi đặt lại thời gian chờ đợi 2 giây, nó tác động thao tác

"MỞ" của ba cực máy ngắt Máy ngắt ba cực tự đóng lại không cần đến giám sát lệch pha, bởi vì ba cực có liên hệ về cơ khí và

do vậy không có các vị trí khác nhau

5 Cơ cấu điều khiển chống bơm:

Điều khiển chống bơm đề phòng thao tác lặp lại không mong muốn của một hoặc nhiều máy ngắt nếu lệnh "MỞ" tiếp theo là lệnh "ĐÓNG" bị lặp lại Do đó máy ngắt phải đóng không quá một lần sau đó bị khóa, nghĩa là nó cần nằm ở vị trí "MƠ"• bất chấp các lệnh điều khiển nào được áp dụng hoặc kéo dài bao lâu

6 Thao tác động cơ không dừng:

Tùy theo thiết kế hệ thống và thực hiện chu trình đóng cắt, máy bơm hoặc máy nén đòi hỏi một khoảng thời gian để khôi phục năng lượng đã mất Nếu có rò trên hệ thống nén, động cơ khởi động lại hoặc chạy liên tục Chạy không dừng được thể hiện như rối loạn và sẽ đưa ra tín hiệu.

7 Giảm sát khí SF6:

Khả năng cắt của máy ngắt phụ thuộc vào mật độ khí trong buồng cắt và được đo bằng đồng hồ đo áp suất có bù nhiệt Sẽ

có báo động nếu mật độ khí giảm tới giá trị đặt trước và nếu như mật độ giảm tiếp đến giới hạn quy định tối thiểu thì máy ngắt sẽ bị khóa lại

8 Điều khiển tại chỗ/ từ xa:

Cho phép công việc được tiến hành trên máy ngắt, thường có thể được điều khiển tại chỗ ở tủ điện, cũng có thể chuyển từ điều khiển từ xa sang điều khiển tại chỗ bằng công tắc chọn

9 Giảm sát năng lượng:

Với các cơ cấu tác động bằng khí nén và thủy lực, áp suất không khí hoặc dầu được chỉ thị và điều khiển bằng công tắc áp suất nhiều cực Nó thực hiện các chức năng sau đây:

- Điều khiển máy nén hoặc động cơ bơm

- Khoá liên động "MƠ"•, khóa liên động "ĐÓNG", khóa liên động "TỰ ĐÓNG LẠI" tùy theo áp suất có trong hệ thống

Cơ cấu lò xo thủy lực không đòi hỏi điều khiển áp suất Thay vào đó là các bộ chỉ thị hệ thống cửa và điều khiển ứng suất lò

xo (hành trình lò xo) được xem như là năng lượng để tác động

10 Tự động đóng lại

Bộ tự đóng lại một cực hoặc ba cực được chọn tùy theo kiểu nối đất hệ thống, phạm vi của lưới liên lạc, chiều dài đường dây và đầu nguồn cung cấp từ các nhà máy điện lớn

Các lệnh nhảy từ hệ thống bảo vệ lưới (quá dòng điện và bảo

vệ đường dây) được đánh giá một cách khác nhau đối với các máy ngắt tương ứng

Trong các máy ngắt có tự đóng lại một pha, mỗi cực có cơ cấu tác động được điều khiển riêng rẽ, do vậy bất cứ cực nào cũng có thể được nhảy một cách độc lập Tuy nhiên, cả ba cực được đóng đồng thời và hệ thống năng lượng phụ dùng cho ba cực được cung cấp

từ một nguồn duy nhất Khoảng sự cố quá độ có thể được giới hạn

về thời gian và địa điểm mà không làm ảnh hưởng đến các bộ phận lớn hơn của hệ thống Sự nhảy một pha cải thiện mức ổn định của

hệ thống lưới vẫn duy trì đồng bộ Ba cực của các máy ngắt một pha tự đóng lại có thể được điều khiển sao cho chúng có thể mở hoặc đóng đồng thời

Các máy ngắt ba pha tự đóng lại có trụ tác động duy nhất cho cả ba cực Ba cực được liên hệ cơ khí với nhau và với cơ cấu thao tác

Do vậy chỉ có thể được đóng hoặc mở đồng thời Trong các lưới ổn định (nơi sự mất đồng bộ ít xảy ra), các máy ngắt ba pha tự đóng lại rút ngắn thời gian ngừng có thể

IV Chức năng và ứng dụng.

Máy ngắt điện cao áp dùng để đóng, cắt mạch khi có dòng phụ tải và cả khi có dòng ngắn mạch

Máy ngắt cao áp là cơ cấu đóng mở cơ khí 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 điều kiện bất thường trong mạch (ví dụ như ngắn mạch) Máy ngắt được sử dụng

để đóng mở đường dây trên không, các nhánh cáp, máy biến áp, cuộn kháng điện

và tụ điện Chúng cũng được sử dụng cho thanh góp, sao cho điện năng có thể được truyền từ một thanh góp này sang một thanh góp khác

Máy ngắt được thiết kế đặc biệt dùng cho các nhiệm vụ đặc biệt như đường sắt, ở

đó sử dụng lưới 16, 667Hz, phải dập tắt hồ quang dài hơn (dài hơn nửa sóng) Máy ngắt được sử dụng cho lò nung chảy có hoạt động thường xuyên thì yêu cầu lực tác động nhỏ hơn và dung lượng cắt thấp hơn Do vậy chúng ít chịu mài mòn, mặc dù chế độ đóng mở cao và khoảng thời gian làm việc dài

V Tài liệu tham khảo.

1 http://cnx.org/content/m30157/latest/?collection=col10823/latest

2

http://www.wattpad.com/852427-m%C3%A1y-c%E1%BA%AFt-cao-%C3%A1p#.UXq7b7USL68

3 http://docs.4share.vn/docs/3488/Khi_cu_dien_dong_cat_dien_ap_cao.html

4 http://dienvietnam.vn/viewtopic.php?f=82&t=1266

5 http://elib.dostquangtri.gov.vn/thuvien/Include/TVDT.asp?

option=4&CSDL=6&ID=1757&IDlinhvuc=1783

VI Lời cảm ơn.

Cuối cùng, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy giáo

Lê Khắc Thủy Cảm ơn Thầy đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình

trong quá trình em làm bài, giúp em hoàn thành tốt bài tiểu luận này Trong bài còn nhiều chỗ thiếu sót, em mong nhận được sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo thêm của Thầy !