bài giảng nhà máy điện và trạm biến áp, chương 4 pdf

Máy cắt điện cao áp - Nhiệm vụ và công dụng : Máy cắt điện là khí cụ điện dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống điện như máy phát, máy biến áp, đường dây v..v..trong lúc làm việc bìn

Trang 1

CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN & CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN

Chương IV

Trang 2

KCĐ hạn chế dòng NM

Phần dẫn điện

Dây dẫn mềm Thanh dẫn cứng Cáp

Trang 3

II KHÍ CỤ ĐIỆN

1 - Các khí cụ đóng cắt mạch điện

a Máy cắt điện cao áp

- Nhiệm vụ và công dụng : Máy cắt điện là khí cụ điện dùng để đóng cắt

một phần tử của hệ thống điện như máy phát, máy biến áp, đường dây v v trong lúc làm việc bình thường cũng như khi có sự cố (ngắn mạch)

- Ký hiệu :

MC

- Đối với máy cắt quá trình cắt, phương pháp, thời gian và khả năng dập tắt hồ quang khi cắt dòng ngắn mạch rất quan trọng.

Trang 4

- Phân loại :

* Máy cắt nhiều dầu

Dầu làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang và đồng thời làm nhiệm vụ cách điện Loại này đơn giản trong chế tạo, sử dụng, sửa chữa, giá thành thấp nhưng kích thước lớn, có khả năng gây nổ, cháy, khả năng cắt hạn chế, số lần đóng cắt dòng ngắn mạch ít, đưa đến thời gian ngừng cung cấp lớn, nhất là khi điện áp càng cao cho nên hiện nay hầu như ít được sử dụng.

* Máy cắt ít dầu

Chỉ có ít dầu, dầu chỉ đủ để làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang còn cách điện sử dụng chất rắn Loại này có kích thước gọn hơn, nhưng cũng tồn tại khuyết điểm như máy cắt nhiều dầu cho nên hiện nay cũng chỉ sử dụng với điện áp từ 15 kV

trở lại.

* Máy cắt không khí

Dùng không khí nén để dập tắt hồ quang Loại này kích thước nhỏ, khả năng dập tắt hồ quang tương đối tốt, an toàn về nổ, cháy, giá thành không cao lắm, tuy nhiên nó còn nhược điểm là cần có không khí nén với áp suất cao ( ở 220 kV

cần áp suất khí nén đến 30-40 kg/cm 2 ) do đó cần hệ thống nén khí phức tạp đắt tiền

Trang 5

* Máy cắt SF6

Dùng khí êlêga (SF6), có khuyết điểm so với không khí là nó không có trong thiên nhiên nhưng khả năng dập tắt hồ quang tốt hơn không khí nén, ví dụ với công suất cắt như nhau với khí SF6 chỉ cần áp suất 4-6 kg/cm2 và với khối lượng nhỏ hơn Tuy nhiên khí SF6 cũng có khuyết điểm so với không khí nén là khí thải sau khi cắt dòng điện là khí độc với người, có khả năng cháy và nổ Do đó trong công nghệ chế tạo yêu cầu không được thải ra ngoài trời

Để khắc phục máy cắt khí SF6 hiện nay được chế tạo có thiết bị thu hồi xử lí và sử dụng lại khí thải sau khi làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang Khí SF6 không

bị mất đi mà chỉ cần bổ sung khi cần thiết sau một thời gian vận hành.

Máy cắt khí SF6 còn có ưu điểm là số lần đóng cắt dòng ngắn mạch rất lớn không phải ngừng cung cấp điện để sữa chữa, độ tin cậy cao do đó xu thế hiện nay hầu như chỉ sử dụng loại này đối với điện áp từ 22 kV trở lên.

Trang 6

* Máy cắt tự sinh khí

Trong loại máy cắt này buồng dập tắt hồ quang làm bằng vật liệu rắn tự sinh khí dưới tác dụng nhiệt độ cao để dâp tắt hồ quang khi cắt mạch điện, cách điện cũng dùng vật liệu rắn Hiện nay chỉ chế tạo với U đm đến 15 kV

* Máy cắt điện chân không

Các đầu tiếp xúc để đóng cắt của loại này đặt trong buồng chân không (áp suất 10 -5 – 10 -6 mmHg) Độ bền về điện của chân không cao hơn nhiều so với không khí áp suất bình thường do đó khi cắt mạch hồ quang được dập tắt rất nhanh Ưu điểm nổi bật của loại này là kích thước nhỏ nhưng chế tạo phức tạp yêu cầu kỹ thuật cao, giá thành cao cho nên hiện nay còn trong thời gian thử nghiệm và chế tạo với U đm đến 22 kV

* Máy cắt phụ tải

Máy cắt phụ tải cũng là máy cắt điện nhưng chỉ có khả năng đóng cắt dòng

điện bình thường, không có nhiệm vụ đóng cắt dòng ngắn mạch do đó buồng dập

tắt hồ quang đơn giản hơn, kích thước nhỏ hơn, giá thành cũng bé hơn so với máy cắt điện Hiện nay chỉ chế tạo đến điện áp 24 kV chủ yếu để sử dụng cho các trạm biến áp của các xí nghiệp và trong lưới điện trung thế.

Trang 7

Máy cắt SF6

Trang 8

Máy cắt 365 kV

Trang 9

Máy cắt dầu

Trang 10

Máy cắt 220 kV

Trang 11

Máy cắt 500 kV ở trạm Kunming

Trang 12

Máy cắt 500 kV ở trạm Phú Lâm

Trang 13

Máy cắt 220 kV ở trạm Phú Lâm

Trang 14

b Dao cách ly

- Nhiệm vụ và công dụng : tạo khoảng cách trông thấy được để đảm bảo an

toàn khi sửa chữa thiết bị Trong khả năng DCL cũng có thể đóng cắt mạch điện trong một số trường hợp, nhưng nói chung là đóng cắt khi không có dòng hoặc dòng nhỏ, điện áp không cao lắm, sau khi máy cắt đã cắt mạch điện (thường là đóng cắt bằng tay qua bộ phận truyền động)

- Ký hiệu :

- DCL có cấu tạo đơn giản không có buồng dập hồ quang, chủ yếu truyền

động bằng tay

MC

Trang 15

Dao cách ly

Trang 16

DCL 500 kV ở trạm Phú Lâm

Trang 17

Trang 18

Trang 19

Mở DCL 345 kV

Trang 20

Mở DCL 500 kV

Trang 21

Cháy TBA

Trang 22

c Cầu chì cao thế

- Nhiệm vụ và công dụng : Cầu chì dùng để bảo vệ mạch điện khi quá dòng

Bộ phận chính của nó là dây chảy và giá đỡ, cũng có loại có buồng dập hồ quang CC khác MC ở chỗ MC có thể điều khiển được trị số dòng cắt, thời gian cắt do chỉnh định của bảo vệ rơle, còn CC sẽ tự động cắt theo đường đặc tính cắt của dây chảy

- Ký hiệu :

- Cầu chì có nhiều loại phụ thuộc vào cấu tạo và công dụng Hiện nay chỉ

chế tạo đến 35 kV, chủ yếu sử dụng trong mạng điện hình tia có dòng làm việc không lớn lắm và cho các máy biến điện áp (BU).

CC

- Cầu chì tự rơi ( FCO ) thực chất là cầu chì nhưng có cấu tạo đặc biệt, khi

cắt sẽ cắt luôn dao cách ly ( trên phần động của dao cách ly gắn cầu chì ).

Trang 23

Caàu chì cao theá

Trang 24

FCO 36 kV

Trang 25

Cầu chì cao thế

Trang 26

d Caùc khí cú ñoùng caĩt mách ñieôn döôùi 1000V

* AÙp–tođ-maùt

Laø khí cú ñieôn coù theơ ñoùng caĩt mách ñieôn luùc bình thöôøng cuõng nhö khi söï coâ : quaù tại, ngaĩn mách, sút aùp, cođng suaât cháy ngöôïc … , öùng dúng trong máng ñieôn xoay chieău coù ñieôn aùp ñeân 600V vaø moôt chieău ñeẫn 3300V,doøng ñònh möùc ñeân 6000A, nhöõng aùp-tođ-maùt theâ heô môùi coù theơ caĩt doøng ngaĩn mách ñeân 200-300 kA.

Caín cöù vaøo chöùc naíng bạo veô aùp-tođ-maùt chia thaønh caùc loái sau:

AÙp-tođ-maùt doøng cöïc ñái.

AÙp-tođ-maùt doøng cöïc tieơu AÙp-tođ-maùt ñieôn aùp thaâp AÙp-tođ-maùt cođng suaât ngöôïc.

hoaịc trong moôt aùp-tođ-maùt coù 2,3 chöùc naíng

Aùp-tođ-maùt doøng cöïc ñái Aùp-tođ-maùt doøng cöïc tieơu Aùp-tođ-maùt CS ngöôïc Aùp-tođ-maùt ñieôn aùp thaâp

1 - Caùc khí cú ñoùng caĩt mách ñieôn

Trang 27

* Công tắc tơ

Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để điều khiển đóng, cắt mạch từ xa điện áp bé hơn 1000V, cuộn đóng thường sử dụng điện áp mạch điện chính điều khiển do đó khi mất điện mạch chính công tắc tơ sẽ tự động cắt.

A

a b B

1 2 4

3

Sơ đồ nguyên lý côngtắctơ •

AB mạch động lực

ab mạch điều khiển

12- đầu tiếp xúc chính, 3- cuộn điều khiển đóng, 4- buồng dập tắt hồ quang

Trang 28

* Khởi động từ

Khởi động từ là công tắc tơ nhưng có thêm bộ phận quay thuận nghịch sử dụng cho động cơ điện, rơle nhiệt để bảo vệ quá tải, bộ phận bảo vệ được chỉnh định tương ứng với công suất của động cơ Để điều khiển động cơ dùng hộp có nút đóng (Đ), nút cắt (C)

Sơ đồ nguyên lý khởi động từ•

K1,K2,K3 : đầu tiếp xúc chính N,D : nút điều khiển cắt, đóng

RN : rơle nhiệt

K : cuộn đóng khởi động từ

Trang 29

* Dao cắt tự động (CB)

Dao cắt tự động (CB) là khí cụ cắt điện áp thấp chủ yếu đóng cắt bằng tay trong đó có rơle nhiệt có khả năng tự động cắt khi dòng điện vượt quá trị chỉnh định,khi dòng điện định mức lớn có thêm bộ phận dập hồ quang để tăng khả năng cắt Hiện nay loại này được sử dụng rộng rải vì đơn giản, gọn, an toàn và giá thành thấp.

* Cầu dao điện

Cầu dao điện là khí cụ cắt điện áp thấp, đóng cắt trực tiếp bằng tay, thường có kèm theo cầu chì đẻ cắt mạch khi dòng điện đạt đến trị số chảy của dây chì

Trang 30

CB 1 pha CB chống chạm đất

Trang 31

•* Khả năng cắt NM :

•I cắt đm MC  I’’

Trang 33

2 - Các khí cụ đo lường

a Máy biến điện áp (BU)

- Nhiệm vụ và công dụng : biến đổi điện áp cao U 1 về điện áp thấp U 2 tương ứng với thiết bị đo lường, tự động

- Ký hiệu :

- Điện áp U 2 thường là 100 V (với BU ba pha) hoặc 100/ V3 (với BU một pha)

- Ưu điểm :

+ An toàn cho người và cho thiết bị.

+ Tiêu chuẩn hóa được việc chế tạo thiết bị đo lường và tự động.

BU

Đồng hồ đo lường

Trang 34

Gồm sai số về biên độ và về góc pha.

Sai số của BU phụ thuộc vào U 1, phụ tải thứ cấp Z 2 và I 0 …

Căn cứ vào trị số của sai số về trị số và sai số góc chia thành các cấp chính xác 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 3 và 10

Cấp chính xác 0,2 dùng cho các dụng cụ đo lường mẫu

Cấp chính xác 0,5 dùng cho công tơ điện

Cấp chính xác 1 dùng cho các dụng cụ đo lường

- Độ chính xác :

Trang 35

* Máy biến áp kiểu ba pha năm trụ

Mạch từ có 5 trụ, ngoài 3 trụ cho 3 pha còn thêm 2 trụ hai bên để cho từ thông thứ tự không 0 ( sinh ra khi điện áp sơ cấp U 1 không đối xứng ) chạy qua mà không khép vòng qua dầu, không khí có từ trở lớn gây phát nóng

Trang 36

* Máy biến áp kiểu bậc cấp

Với điện áp ≥ 110 kV để giảm kích thước, trọng lượng, BU được chế tạo thành nhiều cấp giống nhau chồng lên nhau, cuộn sơ cấp chia đều trên các cấp : 110

kV có 2 cấp, 220 kV có 4 cấp … Để giảm cách điện giữa các cuộn sơ cấp với lõi, điểm giữa các cuộn sơ cấp nối với mạch từ, do đó cách điện chỉ cần chế tạo với U = U đm / n trong đó n là số cấp Loại này sai số phụ thuộc phụ tải thứ cấp, để khắc phục ta lắp thêm cuộn bù còn gọi là cuộn cân bằng

Trang 37

* Máy biến điện áp kiểu phân chia điện dung

Khối C 2 và máy biến điện áp BU chế tạo thành một khối, khi sử dụng vào mạng có điện áp U 1 khác nhau chỉ cần chọn C 1

C 1

C 2

Trang 38

Sơ đồ nguyên lý nối phụ tải của BU

Nối kiểu V / V Nối kiểu Y 0 / Y 0 Nối kiểu Y 0 / Y 0 /

Trang 39

- Phụ tải của BU mắc song song

CHÚ Ý

- Phụ tải của BU là toàn bộ các đồng hồ đo nối vào thanh góp hoặc

1 phân đoạn của thanh góp

- Không được nối tắt ngõ ra của BU

- Cuộn thứ cấp phải nối đất để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị đề phòng khi điện áp cao xâm nhập sang cuộn thứ cấp.

Trang 40

BU kiểu tụ 220 kV

Trang 41

BU kiểu tụ 500 kV

Trang 42

BU 500 kV ở trạm Phú Lâm

Trang 43

b Máy biến dòng điện (BI)

- Nhiệm vụ và công dụng : biến đổi dòng điện cao I 1 về dòng điện I 2 tương ứng với thiết bị đo lường, tự động

- Ký hiệu :

- Dòng điện I 2 thường là 5A cũng có thể 1A, 10A khi có yêu cầu

- Ưu điểm :

+ An toàn cho người và cho thiết bị.

+ Tiêu chuẩn hóa được việc chế tạo thiết bị đo lường và tự động.

BI

Đồng hồ đo lường

Trang 44

Gồm sai số về biên độ và về góc pha.

Sai số của BI phụ thuộc vào I 0 /I 1 và phụ tải thứ cấp

Căn cứ vào trị số của sai số về trị số và sai số góc chia thành các cấp chính xác 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 3 và 10

Cấp chính xác 0,2 dùng cho các dụng cụ đo lường mẫu

Cấp chính xác 0,5 dùng cho công tơ điện

Cấp chính xác 1 dùng cho các dụng cụ đo lường lắp bảng

Cấp 3 và 10 dùng cho các bộ truyền động cho máy cắt

Riêng bảo vệ rơle tuỳ theo yêu cầu của từng loại bảo vệ mà dùng BI có cấp chính xác thích hợp.

- Độ chính xác :

Trang 45

* Máy biến dòng kiểu một vòng quấn

Khi dòng sơ cấp I 1 lớn cuộn sơ cấp của BI chỉ có một vòng dây (W 1 =1) dưới dạng một thanh xuyên qua mạch từ, hoặc không có thanh xuyên khi sử dụng mạch điện luồn xuyên qua mạch từ (ví dụ kiểu Ampe kềm) Cuộn thứ cấp có thể có một, hai cuộn thứ cấp với các mạch từ khác nhau thích hợp theo yêu cầu (đo lường, bảo vệ rơle …).

Trang 46

* Máy biến dòng kiểu bậc cấp

Để giảm tỷ số biến dòng KI trong một cấp do đó giảm sai số của BI khi chế tạo chia BI thành nhiều cấp, mỗi cấp có tỷ số Ki I (Ki 1 ,Ki 2 , …) Tỷ số biến dòng chung của BI là tích số các Ki j

Trang 47

* Máy biến dòng thứ tự không

Cần chú ý khi mạch điện sử dụng cáp ba pha cần thêm dây nối vỏ cáp với đất và xuyên qua mạch từ vì trong vỏ cáp đã có từ thông 0 , dòng điện trong dây nối đất này sẽ sinh ra từ thông ngược chiều để khử từ thông 0 đã nói trên

A B C ABC

C B

A

.

Trang 48

* Máy biến dòng kiểu bù

Trang 49

* Máy biến dòng kiểu lắp sẵn

Trong một số máy cắt điện, máy biến áp điện lực công suất lớn thường ở các đầu ra đã đặt sẵn một số máy biến dòng kiểu một vòng quấn có nhiều cuộn thứ cấp, khi thiết kế cần tận dụng hết các BI này, nếu cần mới đặt thêm Cần chú ý cuộn nào không sử dụng phải nối tắt lại Tỷ số KI = w 2 / w 1 được chọn thích hợp theo dòng sơ cấp I 1 bằng cách thay đổi w 2 (nối tiếp các cuộn thứ cấp với nhau).

Trang 50

Sơ đồ nguyên lý nối phụ tải của BI

Nối trên 1 pha Nối kiểu V / V Nối 3 pha hình Y

W

Trang 51

- Phụ tải của BI mắc nối tiếp

CHÚ Ý

- Cuộn thứ cấp phải nối đất để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

đề phòng khi điện áp cao xâm nhập sang cuộn thứ cấp.

- Phụ tải của BI là toàn bộ các đồng hồ đo nối vào 1 mạch

- Không được để hở mạch cuộn thứ cấp, vì khi hở mạch dòng từ hóa I 0 = I 1 rất lớn làm cho mạch từ bị bảo hòa, 0 sẽ bằng đầu đưa đến e 0 sẽ rất lớn



dt d

e   

Trang 52

BI 110 kV

Trang 53

BI 220 kV ở trạm Phú Lâm

Trang 54

Trang 55

Trang 56

1.

Q(VAR) P(W)

Phụ tải trên pha BC

Phụ tải trên pha AB

Số lượng Kiểu

Dụng cụ đo

Trang 57

•* Điện áp định mức :

•U đmBI  U HT

2 Chọn BI :

•* Dòng điện định mức :

•I đmBI  I cbmax / k qt

•* Khả năng ổn định nhiệt :

Trang 58

Chọn dây dẫn cho mạch nhị thứ BI :

Chọn các khí cụ đo lường

1.

C B

A

Phụ tải trên pha Loại

Dụng cụ đo

Phụ tải của máy biến dòng ghi vào bảng

Trang 59

Chọn dây dẫn cho mạch nhị thứ BI :

•* Tính ngược từ độ chính xác của BI :

• Z 2 = Z 2dc + R dd ≤ Z 2đm.BI

Chọn các khí cụ đo lường

dc 2 BI

đm 2

tt dd dd

Để đảm bảo sức bền cơ :

- Đối với dây dẫn bằng đồng : FCu ≥ 1,5 mm2

- Đối với dây dẫn bằng nhôm : FAl ≥ 2,5 mm2

Nếu có công tơ, để đảm bảo sai số về sụt áp :

- Đối với đồng : FCu ≥ 2,5 mm2

- Đối với nhôm : FAl ≥ 4 mm2

Trang 60

3 - Khí cụ hạn chế dòng ngắn mạch

Khi dòng điện ngắn mạch lớn, ta không chọn được thiết bị phù hợp hoặc phải chọn MC, DCL và các phần dẫn điện rất lớn trong khi dòng điện làm việc bình thường nhỏ làm tăng vốn đầu tư không cần thiết.

Trị số dòng ngắn mạch được xác định gần đúng theo biểu thức :

Trong đó E là điện áp nguồn, không thể thay đổi

X là tổng trở đến điểm ngắn mạch

Trang 61

Để giảm được I N chỉ cần tăng X bằng cách sử dụng kháng điện

Kháng điện là một cuộn dây điện cảm gồm w vòng, không có lõi Khi có dòng điện xoay chiều chạy qua, tự bản thân có điện cảm L và tạo thành điện kháng X k = L

Chế tạo điện kháng X mà không chế tạo R vì tổng trở khi ngắn mạch trên

1000V, thành phần điện trở nhỏ; tăng X hiệu quả tốt hơn.

Chế tạo không có lõi vì yêu cầu hạn chế dòng ngắn mạch; trong khi nếu có lõi, khi dòng ngắn mạch lớn, mạch từ bão hòa làm giảm trị số điện kháng

Nhưng khi đặt kháng điện lại phát sinh :

Trang 62

Theo cấu tạo

HT

Trang 63

Các thông số của kháng điện

- U đm: chủ yếu do sứ đỡ để cách điện giữa kháng điện với nền nhà Còn điện áp giữa các vòng dây, giữa các lớp rất nhỏ Do đó, có thể dùng kháng điện có U đm =

10 kV trong mạch có U HT cao hơn, ví dụ 13,8 kV, 15,75 kV … chỉ cần thay sứ đỡ bằng sứ có điện áp tương ứng.

- I đm: là dòng điện lớn nhất cho phép chạy qua kháng điện.

- X k % : điện kháng X K của kháng tính bằng % so với định mức

%100

3

%1003

%100

dm dm

K Kdm

K

U

I I

U

X X

X

đmK

đmK K

K

I

U X

X

3

100

%



Ta thấy cũng X k % như nhau nhưng với I đmK lớn hơn trị số X k nhỏ hơn nghĩa là hiệu quả hạn chế dòng ngắn mạch kém hơn Do đó, khi chọn kháng cần tính đúng dòng cưỡng bức qua kháng, tránh chọn kháng có I đmK lớn không cần thiết

Tiêu đề	Chương IV Các khí cụ điện & Các phần dẫn điện
Trường học	Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Điện lực
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	3,45 MB