VẬN HÀNH THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT, ĐO LƢỜNG VÀ BẢO VỆ

Tất cả các máy cắt đều hoạt động trên cùng một nguyên lý chỉ khác nhau ở giải pháp công nghệ dập hồ quang bằng không khí, bằng dầu, bằng khí SF6 hay bằng chân không.. Từ trường này là từ

CHƯƠNG 8: VẬN HÀNH THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT, ĐO LƯỜNG VÀ

BẢO VỆ

§8.1 VẬN HÀNH MÁY CẮT ĐIỆN, DAO CÁCH LY, DAO NỐI ĐẤT

I Máy cắt điện

1 Nguyên lý làm việc chung của máy cắt điện:

Máy cắt điện là một thiết bị điện quan trọng thường được dùng để đóng cắt

điện trong trạm biến áp có điện áp cao, công suất lớn Trong trạm biến áp máy cắt

được dùng để đóng cắt điện cho máy biến áp chính và cho các lộ đường dây trung

áp, cho máy biến áp tự dùng Tất cả các máy cắt đều có khả năng đóng cắt điện khi

không tải, khi mang tải và tự động cắt điện khi có ngắn mạch, quá tải Máy cắt

muốn làm việc được phải có nguồn điện điều khiển và phải có hệ thống rơ le

Tất cả các máy cắt đều hoạt động trên cùng một nguyên lý chỉ khác nhau ở

giải pháp công nghệ dập hồ quang bằng không khí, bằng dầu, bằng khí SF6 hay

bằng chân không

+ - -

+ri

+kg

- Thao tác đóng dao cách ly, đóng nguồn điều khiển một chiều vào bảng điều khiển,

đèn xanh sáng báo máy cắt ở vị trí đang cắt

- Ấn nút đóng Đ cuộn KG có điện đóng tiếp điểm, cuộn đóng có điện đi đóng máy

cắt, đèn tín hiệu đỏ sáng, đèn tín hiệu xanh tắt vì lúc này tiếp điểm thường đóng của

- Nếu mạch điện bị sự cố thì dòng điện qua máy biến dòng BI tăng lên, rơ le dòng điện RI khởi động đóng tiếp điểm Cuộn cắt có điện đẩy chốt điện từ thúc vào lẫy

cơ khí Dưới tác dụng của lò xo LXC kéo, máy cắt điện cắt Đèn đỏ tắt, đèn xanh báo tín hiệu máy cắt đã cắt

2 Phân loại

2.1 Máy cắt dầu :Máy cắt điện dùng dầu làm chất cách điện và dập hồ quang

có một số nhược điểm Nhược điểm của máy cắt dầu:

- Máy cắt dầu có kích thước lớn, chiếm nhiều diện tích không gian

- Dầu máy cắt là nhiên liệu có đặc tính cách điện không ổn định, sau một thời gian vận hành chất lượng dầu sẽ bị suy giảm Sau mỗi lần đóng cắt có tải hoặc đóng cắt sự cố, hồ quang sinh ra có nhiệt lượng rất cao sẽ đốt cháy dầu, phá vỡ mối liên kết nguyên tử dầu Những nguyên tử dầu khi đã bị phá vỡ sẽ không bao giờ phục hồi trở lại được, tạo ra rất nhiều tạp chất các bon trong dầu Tạp chất có dạng bùn đen lắng đọng trong đáy bình máy cắt, nếu không phát hiện và xử lý kịp thời sẽ làm suy giảm khả năng cách điện, gây ra nổ máy cắt

- Do độ chớp cháy của dầu là 1350C nên khi bị cháy dầu máy cắt sẽ văng ra xung quanh dẫn đến cháy nổ các thiết bị điện lân cận, làm tăng thêm mức độ nghiêm trọng của sự cố trong trạm biến áp, gây thiệt hại nhiều về kinh tế

- Dầu biến áp khi bị cháy sẽ tạo ra khí độc, gây nguy hiểm cho người vận hành

- Dầu máy cắt khi cháy còn là chất huỷ diệt môi trường, phá hỏng nguồn nước sạch

- Máy cắt dầu hạn chế số lần đóng cắt mang tải và cắt sự cố Chu kỳ phải đại tu máy cắt rất ngắn, với với máy cắt 35kV sau khoảng từ 7 đến 14 lần cắt sự cố là phải cắt điện đưa ra đại tu thay dầu

- Máy cắt dầu có cấu tạo về cơ khí phức tạp, nhiều chi tiết cơ khí không có dự phòng gây khó khăn cho công việc bảo dưỡng đại tu, sửa chữa

- Độ bền của tiếp điểm máy cắt dầu kém, sau một số lần cắt sự cố thường bị biến dạng hoặc cháy các đầu tiếp xúc

2.2 Mỏy cắt điện SF-6 và mỏy cắt điện chõn khụng: ra đời từ những năm

70 Hiện nay đang được dựng phổ biến Hai loại mỏy cắt này cú những ưu điểm hơn

hẳn mỏy cắt điện dầu Đõy là hai loại mỏy cắt điện ỏp dụng cụng nghệ mới về dập

hồ quang theo kiểu SF6 và kiểu chõn khụng Hai loại mỏy cắt này đang thay thế dần

vị trớ của cỏc mỏy cắt dầu trờn lưới điện đặc biệt là trờn hệ thống điện cao ỏp và siờu

đặc tuyến cách điện theo khoảng cách khe hở điện cực

- Khớ SF6 là loại khớ trơ cú độ bền cỏch điện cao gấp 1,7 lần độ bền cỏch điện theo

khoảng cỏch của mỏy cắt dầu, sau khi bị hồ quang đốt núng ở nhiệt độ cao khớ SF6

cú khả năng tự phục hồi được

- Trong buồng dập hồ quang của mỏy cắt chõn khụng cú độ chõn khụng rất cao

nờn cú độ bền cỏch điện rất cao gấp gần 2,5 lần độ bền cỏch điện theo khoảng cỏch

của mỏy cắt dầu Khi cắt điện, trong buồng chõn khụng khụng sinh ra hồ quang nờn

tiếp điểm của mỏy cắt làm việc rất nhẹ nhàng

Bảng 8.1 : Sso sỏnh ưu, nhược điểm của MC chõn khụng và SF6

Số lần đúng cắt 100 lần: Dũng điện ngắn

mạch; 2000 lần: Dũng điện khụng tải

50 lần: Dũng điện ngắn mạch; 1000 lần: Dũng điện tải định mức

Ưu điểm chung của mỏy cắt SF6 và mỏy cắt chõn khụng:

- Cú kớch thước gọn nhẹ chiếm ớt diện tớch khụng gian

- Cú kết cấu kiểu khộp kớn, tuổi thọ cao

- Cú tiếp điểm bền vững, kết cấu đơn giản chặt chẽ, độ tin cậy cao

- Số giờ sử dụng cao, khụng phải đại tu, sửa chữa thường xuyờn

- Khụng gõy độc hại cho người vận hành, khụng gõy ụ nhiễm mụi trường

- Khụng chịu ảnh hưởng của thời tiết và mụi trường

176

3 Quản lý vận hành máy cắt điện SF6

3.1 Giới thiệu về máy cắt SF6 : Máy cắt SF6 có kích thước và trọng lượng

nhỏ, tác động nhanh nên giảm được hư hại của tiếp điểm, có độ bền cao vượt trội so

với các máy cắt khác, việc bảo dưỡng lắp ráp và vận hành máy cắt SF6 đơn giản

Máy cắt SF6 được nạp khí SF6 Khí SF6 có tên là Sulfuar hecxafloride thường gọi

là khí sunfua flo được đưa vào các máy cắt điện cao áp từ 12kV đến 800kV để làm

chất cách điện và dập hồ quang

Các phương pháp chính để dập hồ quang:

+ Tự động nén áp suất: Hồ quang sẽ bị dập tắt nhanh nhờ khí SF6 bị nén với áp

suất cao Để làm được việc này người ta dùng cách thổi khí SF6 qua đi qua vùng hồ quang bằng một vòi phun khí và sẽ được nén lại đồng thời bằng một pít tông Thời

điểm chuyển dịch pitston bằng năng lượng cơ học phù hợp với thời điểm sinh ra hồ

quang điện Kích thước của tiếp điểm và cơ cấu chuyển dịch được tăng giảm theo công suất cắt của máy cắt Giải pháp này thích hợp với dòng điện cắt ngắn mạch

nhỏ hơn 25kA

+ Dãn nở nhiệt: Khi có hồ quang, khí SF6 nằm trong vùng có hồ quang sẽ bị

đốt nóng bằng chính năng lượng nhiệt của hồ quang làm cho áp suất khí tăng lên

Khí SF6 bị dãn nở đột ngột có vai trò dập tắt hồ quang Giải pháp này phù hợp với

dòng điện cắt ngắn mạch lớn hơn 25kA

+ Quay hồ quang trong từ trường: Dòng điện phụ tải tại thời điểm có hồ

quang sinh ra tạo ra từ trường rất mạnh Từ trường này là từ trường xoáy vì nó được điều khiển bởi các cuộn cảm đặt cạnh tiếp điểm tĩnh của máy cắt có tác dụng làm

cho dòng hồ quang bị xoáy tròn, bung ra xung quanh, trải đều trên bề mặt tiếp điểm

và nhanh chóng bị dập tắt Giải pháp này kém hiệu quả so với 2 giải pháp trên

có đặc tính cách điện tốt không gây ảnh hưởng xấu đến máy cắt Khả năng dập hồ

quang của khí SF6 tốt gấp 100 lần so với không khí

+ Khi bị hồ quang đốt ở nhiệt độ cao các phân tử khí SF6 bị phân ly theo cách dãn mạch phân tử, trong qúa trình phân ly khí SF6 hấp thụ nhiệt năng của hồ quang

có tác dụng hạn chế sự gia tăng nhiệt lượng của hồ quang sau đó các phân tử khí

SF6 lại tái hợp lại và khôi phục độ bền cách điện ngay sau khi bị phân ly

a- Điểm khác nhau cơ bản của máy cắt điện

SF6 với các máy cắt dầu và máy cắt chân không

là trong máy cắt có nạp chất khí SF6

3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy cắt SF6

e- Khí SF6 sau khi dập hồ quang thường chứa các thành phần mà khi gặp ẩm sẽ tạo ra các tạp chất ăn mòn vì vậy độ kín của bình máy cắt phải đảm bảo tuyệt đối Mọi sự rò rỉ khí trên máy cắt SF6 đều dễ phát hiện và dễ khắc phục

+ Tín hiệu rò khí trên các máy cắt 110kV, 35kV sẽ được báo bằng đồng hồ chỉ thị mầu trên máy cắt và bằng đèn đỏ trên bảng tín hiệu trung tâm

+ Tín hiệu rò khí trên các máy cắt SF6 22kV thường được báo tín hiệu trực tiếp bằng đồng hồ chỉ thị mầu

f- Đơn vị đo: sec là giây, viết tắt là s

ms là miligiây.1s = 1000ms

+ Bar là đơn vị đo áp suất khí lên mọi hướng bên trong bình chứa khí

1 Bar tương đương với 1kG/1cm2

3.3 Trình tự vận hành máy cắt SF6

+ Tích năng ban đầu:

Muốn đóng máy cắt ban đầu phải tích năng cho lò xo Khi đóng máy cắt là lúc

lò xo đóng đã nhả hết, lúc này công tắc hành trình sẽ tiếp xúc nối điện cho động cơ Động cơ khởi động quay hệ thống bánh răng, tay đòn tự do, bánh răng cam, thanh truyền động, tác động vào giá đỡ lò xo đóng chuyển động song phẳng lên phía trên tích năng cho lò xo đóng (kiểu nén) Kết thúc hành trình lò xo tích năng được gĩư ở

vị trí nén hoàn toàn, cắt mạch động cơ, chỉ thị vị trí báo đã ở vị trí đã tích năng Có thể tích năng cho lò xo bằng tay quay bằng cách cắt mạch động cơ, lắp tay quay và quay theo chiều mũi tên chỉ dẫn Quá trình tích năng được thực hiện giống như trên

+ Đóng máy cắt:

Ấn vào nút đóng, cuộn dây điện từ có điện hút phần ứng và thúc vào đòn bẩy, tác động vào hệ thống cơ khí để giải phóng năng lượng của lò xo đóng và tích năng cho lò xo cắt, việc giảm chấn của lò xo đóng được thực hiện bằng pitston giảm chấn Kết thúc quá trình đóng, năng lượng của lò xo đóng được giải phóng hoàn toàn, máy cắt được giữ ở vị trí đóng, lẫy cắt cơ khí được gắn vào đòn bẩy để chờ hành trình cắt, tiếp điểm đóng mạch cho động cơ Sau 15giây sẽ hoàn thành xong việc tích năng cho lò xo đóng

+ Cắt máy cắt:

Ấn vào nút cắt, cuộn dây điện từ có điện hút phần ứng và thúc vào đòn bấy, tác động vào hệ thống cơ khí để giải phóng năng lượng của lò xo cắt, việc giảm chấn của lò xo cắt được thực hiện bằng pitston giảm chấn Kết thúc thao tác, tất cả trở lại

vị trí ban đầu Khi máy cắt đã ở vị trí cắt, lò xo đóng lại được tích năng để chờ hành trình đóng tiếp theo

3.4 Sự cố và xử lý sự cố máy cắt SF6

Bảng 8.2 Những hư hỏng thường gặp trong vận hành của máy cắt SF6

Thời gian thao tác  Điện áp điều khiển thấp  Kiểm tra điện áp điều khiển

đóng cắt kéo dài  Sự tiếp giáp của các lẫy chốt  Bôi dầu mỡ các ổ trục

 Kiểm tra bộ chốt

 Bôi mỡ

 Kiểm tra các thanh truyền động và chốt nối giữa các pha, khắc phục ngay

Máy cắt không cắt vì

không có xung cắt  Không có điện áp điều khiển

 Xung cắt bị mất vì không tới được cuộn điện từ cắt

 Mạch điều khiển bị hở

 Tiếp điểm phụ không tiếp xúc

 Kiểm tra nguồn điện từ áptô mát

 Kiểm tra điện áp điều khiển

 Kiểm tra rơ le áp suất thấp

 Kiểm tra mạch điện điều khiển

 Kiểm tra hiệu chỉnh tiếp điểm phụ

 Kiểm tra vị trí áp tô mát

 Kiểm tra nguồn điều khiển

 Kiểm tra rơ le áp suất thấp

 Kiểm tra mạch điện điều khiển

 Kiểm tra bộ lẫy chốt

 Bôi mỡ

 Kiểm tra vị trí áp tô mát

 Kiểm tra điện áp vào động cơ

 Thay động cơ mới

 Kiểm tra mạch điện áp điều khiển

 Kiểm tra cách điện mạch điều khiển

 Kiểm tra thay các lẫy chốt Máy cắt đóng hoặc

cắt ngay  Chốt lẫy bị mòn hay hỏng

 Lò xo cắt quá căng

 Lò xo đóng chưa đủ tích năng

 Khớp nối bộ cơ khí hiệu chỉnh không đúng

 Khoảng cách của các lõi từ

 Kiểm tra lẫy chốt

 Giảm lực căng lò xo cắt

 Tăng lực căng lò xo đóng

 Kiểm tra lại khớp nối

 Hiệu chỉnh lại điểm cố định rơ le

 Kiểm tra rơ le Thời gian giảm chấn

bị chấn bị sai lệch  Thiếu dầu ở bình giảm chấn

 Các chỗ tiếp giáp của giảm chấn

 Kiểm tra bộ giảm chấn

 Thay thế bộ giảm chấn

Thời gian tích năng

của lò xo quá lâu và

dòng động cơ lớn

 Có ma sát lớn ở động cơ điện và ở bánh răng

 Động cơ bị chập cháy

 Bôi mỡ lên trục động cơ và bánh răng, bánh cam

 Thay động cơ điện

Động cơ không khởi

động khi hết tích

năng sau khi đóng

 Bảo vệ động cơ làm việc

 Không có điện áp mạch động cơ

 Kiểm tra áptômát, mạch cấp cho động cơ điện

 Bộ sấy không làm việc  Kiểm tra 2 bộ sấy

 Kiểm tra nhiệt kế

Tiêu hao khí SF6  Các chố nối không kín

 Nứt vỏ sứ  Kiểm tra đường dẫn khí, vỏ sứ  Nạp bổ xung khí SF6 Không đóng được

Kiểm tra rơ le

Kiểm tra các lò so máy cắt

 Kiểm tra điện áp làm việc Tìm điểm hỏng xử lý hoặc thay rơ le

 Hiệu chỉnh điểm cố định rơ le

3.5 Kiểm tra,thí nghiệm máy cắt SF6

Đối với trạm 110kV có người trực phải kiểm tra thường xuyên máy cắt nhằm

mục đích phát hiện sớm các hư hỏng để sớm khắc phục Kiểm tra chỉ thị áp suất khí

bằng tín hiệu dải mầu tại máy cắt, đồng hồ đo mật độ khí SF6, tiếp điểm chuông

Nếu áp suất khí SF6 bị tụt phải nạp bổ xung ngay Việc nạp khí SF6 cần phải thực

hiện theo hướng dẫn của nhà chế tạo

Các hạng mục thí nghiệm máy cắt SF6:

Đóng cắt không điện máy cắt 3 lần để kiểm tra độ ổn định áp suất khí trong bình

máy cắt

Đo điện trở cách điện bằng mêgômmét 2500V

Đo điện trở tiếp xúc

Kiểm tra hành trình và đóng cắt đồng thời

Đo tg với điện áp xoay chiều 22kV trở lên

181

Thí nghiệm điện áp xoay chiều tăng cao

Kiểm tra chế độ điện áp điều khiển thấp bằng 80% Uđm

4 Quản lý vận hành máy cắt chân không:

4.1 Giới thiệu về máy cắt chân không:

 Máy cắt kiều này chỉ dùng chân không để dập hồ quang mà không dùng bất

cứ một môi chất nào

 Buồng chân không được chế tạo đặc biệt Khác với máy cắt SF6 là áp suất

của không khí (Air) ép vào vỏ thành máy cắt từ bên ngoài Bên trong máy cắt có độ

chân không rất cao, áp suất bên trong rất nhỏ Buồng chân không nằm giữa hai sứ

cách điện hình ống rỗng Đầu ra của tiếp điểm tĩnh được gắn chặt vào sứ trên và

được liên hệ với bên ngoài qua một kẹp nối dẫn điện Đầu ra của tiếp điểm động

được gắn kết với sứ dưới qua một cái hộp đàn hồi làm bằng kim loại có cấu tạo

như một cái đèn xếp có thể co dãn nhẹ nhàng trong một phạm vi hẹp (10mm)

 Máy cắt chân không không cần phải bảo dưỡng Buồng dập hồ quang được

chế tạo có độ chân không tuyệt đối do đó không cần phải kiểm tra áp suất và bảo

dưỡng các chi tiết trong buồng chân không Nếu buồng dập hồ quang bị hở không

còn độ chân không thì máy cắt bị hỏng phải bỏ đi

 Độ mòn điện của các tiếp điểm rất thấp

 Thời gian tác dụng của tiếp điểm điện quá ngắn, khoảng di chuyển của các

tiếp điểm của máy cắt rất nhỏ nên máy cắt chân không có độ bền điện rất cao

 Khe hở khoảng chân không giữa 2 tiếp điểm là 10mm, chịu được điện áp tới

300kV~

 Cơ cấu truyền động chịu tác động của lực cơ học rất nhỏ nên có quán tính cơ

rất nhỏ, làm việc rất nhẹ nhàng tin cậy

 Công nghệ chế tạo máy cắt chân không được đánh giá có tính ưu việt nhất

Tuổi thọ của máy cắt chân không có thể đạt trên 30 năm, có thể chịu được dòng

điện ngắn mạch đến 200kA

 Nhược điểm của máy cắt chân không là khi làm việc ở điện áp siêu cao áp

U >> 110kV, do điện trường siêu cao nên khi ở trạng thái cắt các bụi hơi kim

loại thoát ra trên bề mặt tiếp điểm phần lớn sẽ tập trung tại bề mặt tiếp điểm, một

phần nhỏ sẽ bám vào thành bên trong của buồng dập hồ quang, lâu dài sẽ làm cho

cách điện của của buồng dập hồ quang bị suy giảm, chính vì vậy máy cắt chân

không phần lớn được chế tạo với điện áp 35kV trở xuống, với điện áp siêu cao áp

người ta thường chế tạo máy cắt SF6

4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

 Đặc điểm nổi bật của công nghệ chế tạo máy cắt chân

không là tạo ra được một môi trường chân không gần như

tuyệt đối tại buồng đặt tiếp điểm máy cắt

 Trong máy cắt chân không, buồng chân không được

sử dụng để cắt dòng điện phụ tải hoặc dòng điện sự cố

Khi các tiếp điểm trong buồng chân không bắt đầu tách ra

sẽ tạo ra hồ quang giữa 2 tiếp điểm, nhiệt độ tăng lên rất

lớn có thể đến trên một nghìn độ C, bề mặt tiếp điểm kim

loại dưới ảnh hưởng của điện trường mạnh sẽ tạo ra một

§Çu tiÕp ®iÓm tÜnh

sø c¸ch ®iÖn

cÆp tiÕp ®iÓm

 Buồng dập hồ quang được chế tạo bằng vật liệu siêu bền được gắn kín tuyệt đối, có độ chân không rất cao nên khi cắt ngắn mạch vẫn không phát sinh hồ quang

 Dòng điện phụ tải tại thời điểm có hồ quang sinh ra tạo ra từ trường xoáy vì

nó được điều khiển bởi các cuộn cảm đặt cạnh tiếp điểm tĩnh của máy cắt có tác dụng làm cho dòng hồ quang bị xoáy tròn bung ra xung quanh trải đều trên bề mặt tiếp điểm và nhanh chóng bị dập tắt

4.3 Trình tự vận hành máy cắt chân không:

Máy cắt chân không vận hành đơn giản, do buồng dập hồ kín hoàn toàn nên không cần có chế độ bảo dưỡng buồng dập hồ quang và các tiếp điểm máy cắt Chỉ cần tra dầu bôi trơn bộ truyền động trong thời gian vận hành Không được để hở gioăng hộp truyền động và hộp điều khiển ngoài trời Khi cắt điện định kỳ phải lau chùi sứ cách điện để ngăn ngừa khả năng phóng điện bề mặt sứ Khi thí nghiệm định kỳ nếu phát hiện thấy cường độ cách điện của máy cắt không đạt tiêu chuẩn là phải thay

4.4 Hạng mục hí nghiệm máy cắt chân không:

Đóng cắt không điện máy cắt 3 lần để kiểm tra độ ổn định động

Đo điện trở cách điện bằng mêgômmét 2500V

Đo điện trở tiếp xúc

Đo tg với điện áp xoay chiều 22kV trở lên

Thí nghiệm điện áp xoay chiều tăng cao

Kiểm tra chế độ làm việc của máy cắt ở điện áp thấp bằng 80% Uđm

Chú ý: Ngoài các tiêu chuẩn thí nghiệm và số liệu kỹ thuật dùng để so sánh trong

quá trình thí nghiệm phải tham khảo thêm trong tài liệu của nhà cung cấp

II Dao cách ly, dao nối đất

1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

 Dao cách ly chỉ được mở ra khi dòng điện đi qua nó không tồn tại và đã được cắt bằng một máy cắt hoặc các máy cắt

 Dao cách ly được đóng trước khi đóng một máy cắt hoặc các máy cắt

 Dao cách ly phải cắt được dòng điện điện dung nghĩa là cắt không tải cho một đường dây mang điện áp cao

 Để chống lại sự đóng tiếp địa vào thanh cái đang có điện áp người ta yêu cầu không chỉ liên động giữa dao tiếp địa và dao chính của dao cách ly có dao tiếp địa được lắp trên đó mà còn liên động giữa dao tiếp địa với tất cả các dao chính của các dao cách ly nối với thanh cái đó Một phương pháp liên động là trong khoá thao tác được chế tạo kèm theo tiếp điểm khoá liên động

 Dao cách ly 110kV hiện đại thường được trang bị thêm động cơ điện dùng cho đóng cắt có điều khiển, tiếp điểm phụ trong mạch liên động được chèn vào mạch điều khiển của cầu dao 110kV đảm bảo chắc chắn rằng không thể thao tác được dao cách ly khi đang có dòng tải đi qua hoặc có thể cho phép đóng điện cho các phụ tải Các dao 110kV thường lắp kèm thêm dao tiếp địa Để bảo đảm an toàn khi cắt dao tiếp địa mới được đóng dao cách ly hoặc ngược lại người ta dùng thêm khoá liên động cơ khí bằng phương pháp dùng lẫy chống cơ khí nghĩa là một lưỡi dao đang đóng thì chống lại các lưỡi dao khác đang ở vị trí mở Với những dao cách

ly 110kV đóng cắt bằng động cơ điện người ta cũng dùng phương pháp chèn thêm tiếp điểm phụ trong mạch điều khiển đảm bảo chắc chắn khi cắt dao tiếp địa thì mới

đóng được dao cách ly hoặc ngược lại Để làm tiếp địa thanh cái người ta đặt một

dao tiếp địa trên một dao thanh cái của một lộ hoặc trên tủ TU Dao cách ly 110kV được xử dụng để tách mạch giữa máy cắt 110kV, máy biến áp chính, cuộn kháng điện, cách ly giữa các trạm từ đường dây truyền tải đến các máy phát điện

 Một phương pháp liên động khác đòi hỏi phải dùng một cuộn hút để liên động cơ khí: Trên các dao tiếp địa độc lập thì ở vị trí tay thao tác được lắp thêm một cuộn hút, phía trước cấu dao lắp thêm một bộ TI hình xuyến, mục đích là ngăn không cho thao tác dao tiếp địa khi trời có giông bão, lúc có giông bão cuộn hút có tác dụng sẵn sàng hút chặt bộ truyền động để khoá tay thao tác

1.1 Loại dao đơn:

Có tiếp điểm chuyển động gồm có một lưỡi dao đơn mà nó có hình chữ U và

một bộ tiếp điểm tĩnh Bộ truyền động cơ khí dao của một dao cách ly cực cao áp có

tiếp điểm hình chữ U thường được thiết kế bởi vì lưỡi dao khi quay vào tiếp điểm sẽ

có tiếp xúc tốt và lau sạch các chất bẩn hoặc điểm rỗ của tiếp điểm Trong khi

đóng, lưỡi dao của dao cách ly có tiếp điểm hình nhẫn chuyển động từ vị trí thẳng

đứng sang vị trí nằm ngang sau đó tại cuối hành trình lưỡi dao lại được đẩy vào

trong tiếp điểm tĩnh

1.2 Loại đóng ở giữa:

Các tiếp điểm gồm có 2 lưỡi dao chuyển động được điều khiển riêng theo

chiều quay của trụ sứ và có cùng chung một bộ truyền động

2 Đặc tính kỹ thuật:

Các tiếp điểm của cầu dao được mạ bạc Nikel đảm bảo tiếp xúc mặt tốt Các

phần mang dòng phải làm bằng đồng thau Toàn bộ các chi tiết trên các đầu sứ phải

làm bằng vật liệu phi từ tính (không chứa thành phần sắt)

Bảng 8.2 Đặc tính kỹ thuất của cầu dao 110kV

Chịu điện áp xung sét định mức

 Giữa các pha với đất

 Với nối đất và giữa các pha

 Giữa hàm tĩnh và động khi dao ở vị trí mở

Chịu dòng điện định mức (1 giây)

Khoảng cách phóng điện bề mặt tối thiểu

Khoảng cách tối thiểu giữa pha với pha

Thao tác an toàn phần cơ

Trọng lượng của cầu dao cách ly 3 pha

kV

kV

kA mm/kV

mm C.O

3 Kiểm tra, thí nghiệm dao cách ly:

3.1Cách kiểm tra dao cách ly:

+ Các cực của dao cách ly hoạt động trơn tru không bị kẹt

+ Kiểm tra tiếp điểm hành trình mà nó để giới hạn cắt động cơ truyền động khi dao cách ly vừa đến vị trí đóng và mở

+ Khi dao cách ly ở vị trí mở, đóng dao tiếp địa và kiểm tra động cơ truyền động không thể hoạt động được

+ Kiểm tra thiết bị hãm động cơ truyền động sẽ dừng và giữ lưỡi dao chính

ở bất kỳ vị trí ở giữa nào

+ Dùng tất cả phím điều khiển đóng mở trong hộp điều khiển để thao tác và kiểm tra rằng tất cả các cực đều đóng mở đồng thời trong các giới hạn nhất định + Khi tất cả các cực của dao cách ly ở vị trí mở, tháo nguồn điện điều khiển động cơ ra khỏi một cực của dao cách ly Đóng dao cách ly bằng phím bấm đóng trong hộp điều khiển Lưỡi dao chính của cực khi đã tháo nguồn điện điều khiển thì vẫn ở vị trí mở Kiểm tra xem hai cực còn lại có tự động mở ra sau khi có thời gian trễ không

+ Đặt khóa chuyển đổi vị trí sang vị trí điều khiển từ xa (REMOTE) Kiểm tra không có cực nào của cầu dao cách ly có thể điều khiển được tại hộp điều khiển hoặc hộp động cơ truyền động Kiểm tra tất cả các cực của dao cách ly đóng mở khi đấu mạch điều khiển đến hàng kẹp điều khiển từ xa trong hộp điều khiển

+ Trước khi thí nghiệm dao cách ly cần phải dùng dẻ sạch và cồn 700 lau sạch bề mặt sứ cách điện, đảm bảo bề mặt sứ phải sạch và khô

+ Cần phải kiểm tra căn chỉnh lại các má tiếp xúc trước khi đo

3.2 Các hạng mục thí nghiệm dao cách ly:

Chú ý: Các thí nghiệm đều phải thực hiện tại vị trí lắp đặt

+ Đo điện trở tiếp xúc tại các điểm tiếp xúc của các má dao tại vị trí đóng + Đo điện trở cách điện bằng mê gôm mét 2500V

+ Đo hệ số tổn hao của sứ cách điện tg

Chú ý: Thí nghiệm tg được thực hiện ở điện áp xoay chiều 10kV tần số 50Hz nhằm mục đích tìm ra khuyết tật của cách điện chính mà có biện pháp khắc

phục trước khi đưa điện áp cao vào cầu dao

§8.2 VẬN HÀNH KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT

§8.3 VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHỐNG SÉT

1.1 Giới thiệu chung:

Chống sét van là một thiết bị điện quan trọng trong trạm biến áp Khi trạm

biến áp 110kV không có trang bị chống sét thì không cho phép vận hành Chức năng của nó là hạn chế quá điện áp điện áp tại các đầu cực của thiết bị trong trạm biến áp Các thiết bị này (chủ yếu là máy cắt, máy biến áp lực, cuộn kháng) rất đắt tiền nếu bị hư hỏng cần thì phải có thời gian sửa chữa dài hoặc thay thế lâu Những thiết bị điện kể trên có thể bị hư hỏng bởi quá điện áp do sét đánh, do đóng cắt các đường dây truyền tải, do các sự cố, do sự sa thải đột biến của các phụ tải

Hiện nay trong các trạm biến áp 110kV phổ biến dùng chống sét van kiểu ôxít kim loại Đây là bộ chống sét kiểu đột biến dùng các phần tử van được chế tạo

từ các vật liệu ôxít kim loại (MOSA)

1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc

Chống sét kiểu ôxít kim loại về cơ bản gồm một chồng đĩa bằng ôxít kẽm nằm bên trong một vỏ sứ cách điện có độ ổn định nhiệt cao Định mức điện áp của chống sét quy định theo số đĩa ở bên trong chồng đĩa Đặc tính duy nhất của ô xít kẽm là có đặc tuyến vol-am pe phi tuyến Điện áp gần như là hằng số trên một dải rộng các dòng điện chảy qua các đĩa khi chống sét chịu đựng các xung sét và các đột biến điện

Hiện nay các chống sét van của các trạm biến áp 110kV đều chống sét kiểu ôxít kim loại (MO hoặc ZnO), đặc tính Vôn – Am pe hoàn toàn phi tuyến, có khả năng hấp thụ năng lượng cao Với điện áp định mức của lưới điện chống sét van hoàn toàn “không phóng điện” Nhưng khi điện áp đột biến tăng lên đến điện áp tới hạn lập tức van chống sét chuyển ngay từ trị số điện trở lớn sang trị số điện trở nhỏ theo đặc tính V- A của chúng và cho dòng điện sét đi qua Khi hết sét điện áp trở lại

chèng sÐt van trung ¸p chèng sÐt van 110kV

Chống sét ZnO gồm có các phần tử ZnO với đặc tính V-A phi tuyến nổi bật Chống sét có chức năng hạn chế điện áp đầu cực tới mức điện áp chịu xung sét bằng cách phóng dòng điện xung kích xuống đất khi có quá điện áp do sét đánh hoặc xung thao tác, đồng thời phòng chống đánh hỏng thiết bị Và nó cũng có chức năng cắt dòng điện kế tục chạy trong chống sét ngay sau đó do điện áp lưới đặt lên sau khi loại trừ quá điện áp và phục hồi trạng thái ban đầu

1.3 Thông số kỹ thuật của chống sét van

Điện áp danh định: Điện áp danh định nghĩa là điện áp ở tần số bằng tần số

danh định (f=fdđ=50/60Hz) mà thực hiện chu trình làm việc danh nghĩa trong một thời gian danh nghĩa (là điện áp đặt giữa hai đầu cực) Ngoài ra, chế độ làm việc của khối nghĩa là chuỗi hoạt động mà chống sét nối với nguồn điện ở tần số danh nghĩa và điện áp danh nghĩa phóng do xét hoặc do quá điện áp khi đóng ngắt, trở về trạng thái ban đầu sau khi dẫn dòng điện phóng danh nghĩa

Điện áp vận hành liên tục: Điện áp vận hành liên tục nghĩa là điện áp ở tần số công nghiệp có thể đặt (giáng) liên tục trên hai đầu cực

Dòng điện phóng danh định: Dòng phóng danh định nghĩa là giá trị danh

nghĩa của dòng phóng điện dùng để biểu thị đặc tính của bảo vệ và đặc tính phục hồi của chống sét, nó thể hiện giá trị đỉnh của dòng xung sét có dạng sóng danh nghĩa Dòng phóng danh định có hai loại: 10kA và 5kA Trước đây được sử dụng chung trong trạm biến áp và gần đây được sử dụng chính cho đường dây truyền tải 33kV và thấp hơn

Điện áp tiêu chuẩn: Điện áp chuẩn là giá trị đỉnh của điện áp đầu cực của

chống sét tại khu vực dòng nhỏ được chỉ ra trong đặc tính V-A của chống sét Sử dụng dòng xoay chiều hoặc dòng một chiều và giá trị của dòng điện được xác định phù hợp với khả năng chịu dòng phóng xung đóng cắt

Điện áp dƣ: Điện áp dư là điện áp mà tồn tại giữa các đầu cực trong khoảng

thời gian phóng của chống sét, nó phụ thuộc vào giá trị đỉnh và dạng sóng của dòng điện phóng

Điện dung làm việc với xung thao tác: Xung thao tác thay đổi theo điện áp

lưới, cấu trúc hệ thống điện, độ dài đường dây truyền tải… và nhất là xung đóng lúc

Điện áp xung sét Điện áp lưới

Chống sét van phải chịu chế độ vận hành với xung thao tác với một số lần nhất định và điện dung làm việc với xung thao tác nghĩa là điện dung pha-đất đối với điện áp danh định 14kV

1.3 Lắp đặt và vận hành CSV

Sơ đồ bảo vệ bằng chống sét van (CSV) cho trạm biến áp 35- 110kV thường phối hợp với chống sét ống (CSO) và dây chống sét (DCS) Khi dùng sơ đồ bảo vệ này có thể ngăn ngừa được từ xa ảnh hưởng của sóng quá điện áp khí quyển đánh lan truyền vào trạm

Dõy chống sột đặt dọc tuyến dõy cú chiều dài khoảng 2km, nếu đó làm dõy chống sột toàn tuyến thỡ khụng cần lắp CSO- 1

Cú 3 cỏch nối đất trung điểm đấu Y của cuộn dõy sơ cấp mỏy biến ỏp chớnh tại cỏc trạm 110kV:

 Cỏch 1: Trung điểm cuộn dõy 110kV được nối đất trực tiếp

 Cỏch 2: Trung điểm cuộn dõy 110kV được nối đất qua một bộ cầu dao 35kV

 Cỏch 3: Trung điểm cuộn dõy 110kV được nối đất qua một bộ chống sột van Khi đường dõy 110kV xảy ra ngắn mạch 1 pha chạm đất, nếu trung điểm của cỏc mỏy biến ỏp 110kV khụng nối đất thỡ dũng điện chạm đất Io qua đi TI đầu nguồn cú thể khụng đạt tới trị số khởi động rơ le bảo vệ Io

Để tăng dũng khởi động của bảo vệ rơ le ta cho nối đất trung điểm của cỏc cuộn dõy sơ cấp 110kV Muốn bảo đảm độ nhậy của bảo vệ rơ le chạm đất cần phải tớnh toỏn, điều chỉnh, lựa chọn trị số dũng điện I0 thớch hợp vỡ vậy trờn hệ thống đường dõy 110kV sẽ cú một số mỏy biến ỏp 110kV được nối đất (dựng cỏch 1)

Số lượng điểm nối đất được điều chỉnh theo sự phỏt triển của lưới điện 110kV hoặc theo từng mựa trong năm (dựng cỏch 2) "Dựng cầu dao nối đất sẽ linh hoạt trong việc điều chỉnh dũng điện chạm đất I0"

Trường hợp khụng nối đất trung điểm cuộn dõy 110kV:

Khi bỡnh thường điện ỏp : UA = UB = UC = 110kV{ UA , UB , UC là điện ỏp dõy}

Khi cú súng sột đỏnh vào đường dõy 110kV điện ỏp tăng lờn nhiều lần, cỏc chống sột van của trạm biến ỏp làm việc triệt tiờu dũng điện sột xuống đất tuy vậy vẫn cú khả năng vẫn tồn tại một lượng điện ỏp dư trờn cuộn dõy mỏy biến ỏp do sột gõy ra

Điện ỏp dư cú thể lớn hơn điện ỏp pha ( Udư >> Upha = 66,5kV) gõy bất lợi cho cỏch điện của mỏy biến ỏp, vỡ vậy trong quỏ trỡnh thiết kế chế tạo người ta đó quan tõm tăng cường khả năng cỏch điện dự phũng của mỏy biến ỏp

Hình 8.2 Sơ đồ bảo vệ chống sét cho trạm biến áp 110kV và 35kV

Cách điện của máy biến áp phải chịu được điện áp phóng điện:

Ufđ = 1,15 x Uo = 1,15 x 66,5kV = 76,5kV {k = 1,15 là hệ số dự phòng}

Để bảo vệ cách điện cho cuộn dây máy biến áp không bị chọc thủng người ta

dùng cách nối đất trung điểm máy biến áp 110kV qua bộ chống sét van (cách 3) Khi

xảy ra quá điện áp, van chống sét mở ra thoát dòng điện xuống đất Dòng Io" là dòng điện sét Chống sét van tại trung điểm cuộn dây 110kV có cấp điện áp 35kV

có điện áp phóng điện  76,5kV, hình dáng bên ngoài giống như các loại chống sét van lắp trong trạm biến áp Có thể dùng 1 cái chống sét van 35kV hoặc gồm 2 chống sét van 15kV và 20kV ghép xếp chồng lên nhau

1.4 Quy định tiếp địa chống sét cho trạm biến áp

 Đối với trạm có trung tính trực tiếp nối đất, điện áp từ 110kV trở lên thì điện trở nối đất cho phép là 0,5

 Đối với trạm có trung tính cách điện, điện áp dưới 110kV thì điện trở nối đất cho phép là 4

Đối với trạm có có công suất bé dưới 100kVA điện áp dưới 110kV thì điện trở nối đất cho phép là 10

§8.4 VẬN HÀNH MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN

1 Máy biến điện áp

1.1 Nguyên lý làm việc của máy biến điện áp

Máy biến điện áp (VT) gồm có: cuộn dây sơ cấp, cuộn dây thứ cấp, lõi thép…

nó có chức năng biến đổi điện áp phía sơ cấp về điện áp thứ cấp (thường là 110/ 3 hoặc 110V) tương ứng với tỷ số biến đổi (tỷ số biến)

Có 2 loại sai số của VT:

- Sai số khi không tải gây ra bởi điện áp rơi do dòng điện kích thích tạo nên

- Sai số khi có tải gây ra bởi điện áp rơi do dòng điện phụ tải tạo nên Sai số khi

có tải tỷ lệ với dòng điện phụ tải

Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp

Phụ tải

Dòng điện kích thích

Hình 8.3 Sơ đồ thay thế của máy biến điện áp