bài giảng về hệ thống thiết bị trạm gis

I - GIỚI THIỆU CHUNGGIS kiểu ZFW20-252L/T3150-50 là loại thiết bị đóng cắt được bao bọctoàn bộ trong khí cách điện bao gồm máy cắt CB, dao cách ly DS, dao tiếp đấtES và dao tiếp đất tác

BÀI GIẢNG VỀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRẠM GIS.

I: GIỚI THIỆU CHUNG.

II: THÔNG SỐ KỸ THUẬT.

III: LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH.

I - GIỚI THIỆU CHUNG

GIS kiểu ZFW20-252(L)/T3150-50 là loại thiết bị đóng cắt được bao bọctoàn bộ trong khí cách điện bao gồm máy cắt (CB), dao cách ly (DS), dao tiếp đất(ES) và dao tiếp đất tác động nhanh (HSES), máy biến dòng điện (CT), máy biến điện

áp (VT), chụp bịt đầu cáp (CSE), thanh cái (BUS) và các tủ điều khiển phía thứ cấp

vv Ba pha của thanh cái thường được nằm gọn trong ống hợp kim nhôm

Một dự án GIS điển hình được bố trí như trong hình 1 và hình 2 Từng phần

cụ thể sẽ được bố trí như trong hình 3~6 Máy cắt có truyền động làm việc bởi cơ cấu

lò xo Trong khi đó dao cách ly, dao tiếp đất có truyền động làm việc bởi cơ cấuđộng

cơ Dao tiếp đất tốc độ cao có cơ cấu truyền động bởi lò xo điều khiển bằng động cơ

Hình 1: Sơ đồ bố trí của một trạm GIS điển hình

Hình 2: Sơ đồ một sợi tương ứng

Hình 3: Buồng cáp vào/ đầu cáp ra

Hình 4: Khoang vào/ra sứ xuyên

Hình 5: Đo lường và bảo vệ

Hình 6: Buồng thanh nối

II – THÔNG SỐ KỸ THUẬT

2.1 Thông số kỹ thuật danh định

Các thông số kỹ thuật chính của hệ thống thiết bị trạm GIS kiểuZFW20-252(L)/T3150-50 được thể hiện trong bảng từ 1-9, các thông số kỹ thuật củamáy cắt và cơ cấu hoạt động lò xo kết hợp được nêu trong phần II (doc no.YFWJ00030 ) của tài liệu này

Điện áp chịu đựng với tần số

công nghiệp trong 1 phút

(khô, ẩm ướt)

kV

Qua tiếp điểm đang mở 530, 460 (+145)

Điện áp chịu đựng với xung

Thời gian mở/đóng không đồng bộ giữa các cực ≤ ms 50 ES, EDS

Bảng 4: Dao tiếp đất tốc độ cao

Hạng mục Đơn vị Thông sốDòng điện ngắn mạch chịu đựng lớn nhất (dòng xung kích) kA 125

Bảng 5: Máy biến điện áp

Điện áp chịu đựng với tần số của

lưới đối với cuộn dây sơ cấp trong

vòng 1 phút

Điện áp xung sét chịu đựng đối với

Mức độ phóng điện từng phần

Mức độ cách điện của cuộn dây thứ

Bảng 6: Máy biến dòng điện

Dòng điện định mức phía sơ cấp A 500~3150, 500~4000

Điện áp chịu đựng với tần số của lưới đối với

Điện áp xung sét chịu đựng đối với cuộn dây

Mức độ cách điện của cuộn dây thứ cấp (rms) kV Giữa các cuộn dây 3

Giữa pha với đất 3

Bảng 7: Van chống sét kẽm oxit

Điện áp dư tại giá trị dòng điện xung kích kV 582/594/630

Dòng điện xung kích tồn tại trong thời gian

Bảng 9: Cơ cấu truyền động

Điện áp định mức của cơ cấu truyền động bằng lò

Điện áp định mức cho cơ cấu truyền động bằng lò

Điện áp định mức cho cơ cấu truyền động bằng V (DC) 220/110

động cơ (dùng cho DS, EDS, ES)

Công suất RCC Phần giành

riêng cho bộ điều

Tín hiệu cảnh báo áp lực bị giảm thấp

Tín hiệu cảnh báo áp lực bị giảm thấp được

Khả năng chịu đựng điện áp ở tần số công

nghiệp, định mức trong 1 phút (pha với

đất/ qua các tiếp điểm thường mở)

kV rms 460/530，460(+145)

15

Khả năng chịu đựng điện áp xung sét định

mức (pha với đất/ qua các tiếp điểm

STT Thông số Giá trị

2001/GB1984-2003

2.2.2.1 Cấu tạo cơ bản của máy cắt (xem hình 1)

Máy cắt bao gồm buồng cắt (100), buồng thiết bị truyền động (300) và cơ cấutruyền động (400)

2.2.2.2 Cấu tạo bên trong máy cắt và nguyên lý dập hồ quang

Cấu tạo bên trong máy cắt (xem hình 2)

Buồng cắt là một khoang kín được điền đầy khí SF6 áp lực 0.6MPa Buồng thiết bịtruyền động được bố trí ở phía trước của ngăn buồng cắt và thông nhau cùng chứa khíSF6

STTMô tả bộ phận100Buồng cắt300Buồng cơ cấu truyền động400Cơ cấu truyền động

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý máy cắt 3 cực

2.2.2.3 Nguyên lý dập hồ quang (xem hình 3)

Khi nhận được lệnh đi cắt máy cắt, buồng chứa khí nén SF6 sẽ di chuyển theohướng mũi tên và khí SF6 trong buồng này bị nén lại do ứng suất cơ học Trong quá trìnhcắt dòng điện, trước khi các tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh tách nhau để tạo mộtkhoảng cách gây hiệu ứng ngắt hồ quang, khí bên trong buồng tăng nhanh áp lực do sựgiãn nở nhiệt gây ra bởi sự phóng điện hồ quang Lúc này áp lực khí đã tăng cao gấp đôi

và được thổi qua vòi phun để dập tắt dòng hồ quang cho đến khi dòng điện được cắt

ĐVTH: Nhóm Nhất thứ Thiết bị chính Page 14

Hình 2: Cấu tạo bên trong máy cắt

STTMô tả bộ phậnSTTMô tả bộ phận102Đầu vào khoang sửa chữa116Tiếp điểm tĩnh chính117Vòi

phun118Lớp bảo vệ119Tiếp điểm dập hồ quang tĩnh122Tiếp điểm dập hồ quang động123Tiếp điểm động chính126Buồng chứa khí nén SF6127Piston140Ống đỡ cách điện142Giá cách điện piston161Chi tiết lắp

ghép tĩnh nối với thanh dẫn đầu ra201Đĩa sứ (đơn pha)300Buồng cơ cấu truyền động400Cơ cấu truyền

2.2.2.4 Cấu tạo bộ truyền động và nguyên lý làm việc

! Thận trọng

 Không mở cửa trước của tủ bộ truyền động, trừ khi thật cần thiết phải mở.

 Khi mở cửa trước để làm việc, hãy chặn cánh cửa để đề phòng cửa mở hoặc đóng

do gió mạnh

 Không được chạm vào các đầu cốt của dây dẫn để tránh bị điện giật Đảm bảo đãcắt nguồn trước khi thực tiến hành kiểm tra và bảo dưỡng

2.2.2.4.1 Cấu tạo của bộ truyền động (xem hình 4)

Bộ truyền động bao gồm cơ cấu dẫn động cơ khí, lò xo cắt (đóng), động cơ tíchnăng, bộ giảm chấn, lõi sắt cắt (đóng) và cam, bộ bánh cóc, thanh truyền lớn (nhỏ), chốthãm cắt (đóng), piston, trục, và chốt… Bộ truyền động được trang bị chức năng chốnggiã giò và chức năng chống vận hành không tải (prevent no load operation function) Nó

có thể được điều khiển từ xa bằng điện cũng như điều khiển tại chỗ bằng tay

2.2.3 Nguyên lý hoạt động của bộ truyền động.

Chốt hãm

Chốt cắt

Cuộn cắt Động cơ

Bộ chuyển mạch Chốt đóng

Cuộn đóng

Lò xo đóng

Hình 4: Sơ đồ cấu tạo bộ truyền động

Nguyên lý làm việc của bộ truyền động (xem hình 5)

a) Nạp năng lượng cho lò xo đóng (xem hình 5-b)

Năng lượng của lò xo đóng trước đó đã được giải phóng (hình 5-b), sau khi tổ hợpvới máy cắt và cũng có thể sau khi vận hành Trục bánh cóc được nối với động cơ thôngqua bánh răng của bánh đà Sau khi máy cắt được đóng lại, động cơ bắt đầu khởi động vàchạy để nạp năng lượng cho lò xo

Các bước làm việc: Trong suốt quá trình nạp năng lượng, trục bánh cóc được laibởi động cơ quay theo hướng ngược chiều kim đồng hồ Hai hãm bánh cóc trên trục cóclệch tâm luân phiên tỳ vào bánh cóc trong suốt quá trình chuyển động của trục cóc và dẫnđộng bánh cóc quay theo một chiều có chiều ngược kim đồng hồ, nó tác động vào piston

để nén tích năng cho lò xo đóng Khi lò xo đóng được nén đến vị trí giới hạn, lúc này lò

xo đóng đã cung cấp năng lượng tích trữ cho trục, tại thời điểm này được chốt B đượcchốt lại, hoàn thành quá trình tích năng cho lò xo đóng

b) Thao tác cắt (xem hình 5-a)

Bộ truyền động lò xo đang ở vị trí đóng, lò xo mở và lò xo đóng đã được tích nănghoàn toàn Thanh truyền lớn và thanh truyền nhỏ chịu tác dụng của mô men ngược chiềukim đồng hồ của lò xo cắt, Thời điểm này được bộ truyền động được khóa bằng chốt hãm

và chốt cắt

Các bước làm việc: Cuộn cắt trên cơ cấu điện từ được cấp điện do tín hiệu cắt gửitới và kích hoạt lõi thép, nó tác động vào thanh dẫn hướng cắt và đẩy vào chốt cắt Chốtcắt sau đó quay theo chiều kim đồng hồ và giải phóng chốt hãm Chốt hãm quay theochiều kim đồng hồ và giải phóng chốt A Thanh truyền lớn và thanh truyền nhỏ bị đẩybởi lò xo cắt và xoay theo hướng ngược chiều kim đồng hồ Thanh truyền nhỏ, thông qualiên kết với piston và các bộ phận truyền động, kéo di chuyển làm tách khỏi tiếp điểmtĩnh bên trong buồng cắt và cắt máy cắt Cùng một thời điểm, thanh truyền nhỏ ép xuống

mở chốt hãm để duy trì bộ truyền động ở trạng thái cắt

c) Thao tác đóng (xem hình 5-c)

Bộ truyền động lò xo đang ở vị trí cắt, lò xo đóng đã được tích năng hoàn toàn Docủa đường tâm của lò xo đóng và đường tâm dọc trục của trục nạp năng lượng khôngtrùng nhau, trục nạp năng lượng được liên kết với bánh cóc chịu mô men ngược chiều

kim đồng hồ của lò xo đóng Thời điểm này bộ truyền động được khóa bởi chốt hãmnăng lượng tích năng và chốt đóng.

Các bước làm việc: Cuộn đóng trên cơ cấu điện từ được cấp điện do tín hiệu đónggửi tới và kích hoạt lõi thép, nó tác động vào thanh dẫn hướng cắt và đẩy vào chốt đóng.Chốt đóng sau đó quay theo chiều kim đồng hồ và giải phóng năng lượng tích trữ Chốthãm năng lượng tích năng quay ngược chiều kim đồng hồ và giải phóng chốt B Chốt vàtrục, dưới tác dụng lực của lò xo đóng, quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, Bánhcam đẩy vào thanh truyền nhỏ làm quay theo chiều kim đồng hồ và tác động đến piston điđóng máy cắt Thanh truyền nhỏ quay theo chiều kim đồng hồ, nó liên kết với thanhtruyền lớn làm cho trục khuỷu cũng quay theo chiều kim đồng hồ, do đó nén lò xo cắt lại

để nạp năng lượng chuẩn bị sẵn sàng cho việc thao tác tiếp theo Sau khi thao tác đónghoàn thành, động cơ bắt đầu khởi động và chạy để nạp năng lượng cho lò xo đóng, trạngthái phục hồi bộ truyền động như mô tả ở hình 5-b Chốt A được chốt lại lần nữa do tácđộng của chốt cắt

2.2.4 Dao cách ly (DS)

Dao cách ly bao gồm cơ cấu truyền động, bánh răng dẫn động, thanh rằng kéo căngcách ly, thanh dẫn, phần tiếp xúc ở giữa, tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh vv như tronghình 8

Nguyên lý làm việc: khi cơ cấu truyền động chuyển động làm cho thanh rằng cách lykéo căng bị xoay làm tiếp điểm động di chuyển tuyến tính tới tiếp điểm tĩnh hoạc từtiếp điểm tĩnh đi ra

Hình 8: Kết cấu dao cách ly

2.2.5. Dao nối đất (ES)

Dao nối đất bao gồm cơ cấu truyền động, bánh xe dẫn động, tiếp điểm giữa,tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh và thanh dẫn vv.như trong hình 9

Nguyên lý làm việc: Cơ cấu truyền động làm các bánh răng chuyển động xoay

vì thế chúng sẽ được cách ly.Khi cánh tay đòn di chuyển sẽ làm cho tiếp điểm động dichuyển tuyến tính

động bên dao tiếp đất, dao nối đất thực hiện di chuyển đóng hoạc mở 3) Khi ở vị trígiữa thì dao cách ly và dao tiếp đất sẽ ở vị trí mở.

Dao tiếp đất tác động nhanh bao gồm thanh nối di chuyển, phần tiếp xúc ở giữa,

cơ cấu truyền động, tiếp điểm động, thanh dẫn và tiếp điểm tĩnh vv Như trong hình11

Nguyên lý làm việc: Khi thanh nối di chuyển làm thanh khuỷu cách ly chuyểnđộng trong dao tiếp đất và do đó làm tiếp điểm động chuyển động tuyến tính

CT có mạch từ thứ cấp kiểu hình tròn và được phủ đầy khí SF6 bên trong vỏbọc Máy biến dòng điện bao gồm mạch từ CT, các đầu đầu và đầu cuối, mặt bích,thanh dẫn, vỏ bọc như trong hình 12

2.2.8 Máy biến điện áp (VT)

Máy biến điện áp kiểu điện từ Lõi thép và cuộn dây được phủ đầy khí SF6 bêntrong vỏ bọc ở áp suất 0,5 Mpa Máy biến điện áp một pha bao gồm đĩa cách điện, lõisắt, hộp đấu nối cuộn dây thứ cấp và van nạp khí như trong hình 13

Hình 13: Máy biến điện áp (VT)

2.2.9 Bộ phận đầu cuối dây cáp

Các loại cáp cao áp khác nhau được kết nối đến GIS thông qua bộ phận đầu

trong cáp Fig.14 là sự kết hợp của máy biến áp điện áp và các bộ phận đầu cuốicáp.Theo sơ đồ kết nối khác nhau, chúng có thể được kết hợp hoặc tách ra theo yêucầu.

Mỗi khoang của trạm GIS được trang bị một tủ điều khiển tại chỗ LCC LCC làgiao diện kết nối điện tử giữa trạm GIS và phòng điều khiển trung tâm Trạng thái vịtrí của CB, DS, ES sẽ được hiển thị trên các bảng mô phỏng của LCC và có thể điềukhiển tại chỗ bằng nút bấm hoạc thiết bị chuyển mạch.

2.2.11 Hệ thống giám sát khí SF6

GIS được nạp toàn bộ khí SF6 ở ngăn CB có áp lực khí là 0,6 Mpa, các ngănkhác áp lực khí là 0,5 Mpa Ở mỗi ngăn sẽ được trang bị một rơle để theo dõi áp lựckhí SF6 Role trong ngăn CB được cài đặt ở hai giai đoạn, một giai đoạn cảnh báo vàmột giai đoạn khoá Các khoang khác chỉ có một giai đoạn cảnh báo Xem bảng 9 đểthiết lập cho các thông số

Kết cấu của role khí được thể hiện trong hình 15 dưới đây

3 Lắp đặt và vận hành

3.1 Lắp đặt

Các bộ phận đã được lắp đặt và các thành phần không được tháo dời ra ở bất kỳthời gian nào Nó chỉ được tháo dời ra khi có sự giám sát của kỹ sư của nhà sản xuất.

3.2 Cách điện của trạm GIS

Việc lắp đặt trạm GIS sẽ được tiến hành theo từng bước căn cứ trên thanh cái chính

Nếu có một số lượng khoang là khá nhiều thì các khoang ở giữa sẽ được lựa chọn

để lắp đặt đầu tiên Nếu số khoang ít thì các khoang hai đầu sẽ được lựa chọn để lắpđặt trước Sau khi khoang đầu tiên đã được vào vị trí Phải điều chỉnh để đạt đượcmức độ chính xác và giữ cho đường tâm của khoang và đường tâm của nền đượcthống nhất Sau đó điều chỉnh lượng khí thoát ra từ thanh cái thực hiện trên cả hai đầu

vỏ bọc sau đó vệ sinh bề mặt chụp kín và nắp chụp

Trong khi lắp đặt khoang thứ hai cũng điều chỉnh tương tự cho bề mặt chụp kín vànắp chụp Sau đó điều chỉnh giới hạn để đảm bảo thanh cái được bọc trong mặt bích

và thanh cái đầu tiên cũng được bọc trong mặt bích

Để việc lắp đặt được triển khai thì công việc xử lý bề mặt tiếp tục phải đượcthực hiện

Để nối giữa vỏ bọc và các đĩa cách điện ta phải siết chặt các bulong Để lắp đặtcác đĩa cách điện thì các bulong sẽ được thắt chặt theo nguyên tắc lên, xuống, trái,phải và sau đó thực hiện theo tâm đối xứng một cách trình tự Thắt chặt bulong khôngđược thực hiện một lần cho tất cả mà phải thực hiện nhiều lần Xin vui lòng thamkhảo bảng 10 và hình 16 cho việc thắt chặt bulong

Phải đặc biệt chú ý khi lắp hoạc tháo dỡ các bulong bên trong vỏ bọc bởi vìtrong quá trình thắt chặt và nới lỏng bulong phế liệu kim loại có thể rơi vào phần bêntrong của vỏ bọc Phế liệu kim loại rất nguy hiểm và phải được làm sạch bằng máyhút tiếp theo để cho sạch hơn ta sử dụng giấy nhẵn đê vệ sinh cho sạch

Bảng 10: Momen siết chặt bulong

Kích

thước

bulong

MomenThép hoạc bulong thép không rỉ Đồng, đồng thau hoạc bulonghợp kim nhôm đồngGiới hạn

trên

Tiêuchuẩn

Giới hạndưới

Giới hạntrên

Tiêuchuẩn

Giới hạndưới