PHẦN 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN CHƯƠNG 7: CÁCH ĐIỆN TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN

Trong kết cấu khí cụ điện phải đảm bảo cách điện: • Giữa các bộ phận mang điện áp và các phần nối đất; • Giữa các chi tiết có điện thế khác nhau; • Giữa những phần tử ở cạnh các cực mang

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN

Bộ môn Thiết bị điện - điện tử

Giảng viên: Đặng Chí Dũng

Email: dung.dangchi@hust.edu.vn Điện thoại: 0903178663

THIẾT KẾ KHÍ CỤ ĐIỆN

PHẦN 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN

CHƯƠNG 7:

CÁCH ĐIỆN TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN

Trang 2

MỤC ĐÍCH

• Cung cấp cho sinh viờn những kiến thức cơ bản về

cỏch điện trong KCĐCA và HA

• Tớnh toỏn cỏch điện trong KCĐCA và HA

Trong kết cấu khí cụ điện phải đảm bảo cách điện:

• Giữa các bộ phận mang điện áp và các phần nối đất;

• Giữa các chi tiết có điện thế khác nhau;

• Giữa những phần tử ở cạnh các cực mang điện áp cao;

• Giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động ở vị trí ngắt

I CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA

S 1

S 2

S 3

S4

Trang 3

• Như vậy, từ kết quả tính và chọn cách điện, ta có thể biết sơ

bộ các kích thước chính của khí cụ điện phải thiết kế

• Mức độ cách điện phải phù hợp với tiêu chuẩn nhà nước

TCVN hoặc tiêu chuẩn quốc tế (IEC) Mức độ này được đảm

bảo bằng cách chọn khoảng cách cách điện cần thiết và kích

thước chính của các chi tiết cách điện như: sứ cách điện, tấm

đệm cách điện, tấm màng chắn, v.v…

R

S

C

• Với thang điện áp định mức cho trước phải xuất phát ở

giá trị điện áp phóng điện của các khoảng cách để tính

cách điện Điện áp phóng điện được xác định bằng cách

nhân trị số điện áp thử Ut với hệ số K > 1

• Điện áp thử Ut và điện áp phóng điện ở tần số công

nghiệp tham khảo bảng 1-9 [TL1-KCĐCA]

Trang 4

•Trong vận hành ngoài điện áp làm việc còn có quá điện áp

khí quyển (sét) và quá điện áp nội bộ (đóng, cắt) tác dụng

vào cách điện Thực tế không thể hoàn toàn loại trừ quá điện

áp, mà chỉ hạn chế đến mức độ có thể

• Để nâng cao độ bền vững của khí cụ điện và ổn định trong

vận hành, nên cần thiết phải tiến hành thử cách điện bằng

xung cao áp

• Các chỉ tiêu thử điện áp xung tham khảo ở bảng 1-10 [TL1]

• Hiện nay người ta chọn cách điện có điện áp lới 220kV phải

chịu được quá điện áp (2,53)Up, còn cách điện

(300500)kV phải chịu được 2,5Up (U p là điện áp pha)

II TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA

• TH1: Máy ngắt mỗi pha có một chỗ ngắt, điện áp

phóng điện thử nghiệm được tính toán theo công thức :

Trong đó: kdt = 1,5 - hệ số dự trữ;

kb = 1,6 - hệ số vợt quá biên độ tối đa

 Với MC có dao cách ly lắp kèm thì ta sẽ xét 2 trường

hợp sau:

) (

2 87 , 0

k

Updt  dt b dm

Trang 5

• TH2: Máy ngắt mỗi pha có nhiều chỗ ngắt thì phải tính

đến sự phân bố điện áp không đều trên những chỗ ngắt

đó Điện áp phóng điện tính toán trên một chỗ ngắt được

tính bằng:

Trong đó: n - là số chỗ ngắt trên 1pha;

kp = 1,3 - hệ số phân bố không đều của điện

áp phục hồi

 Với MC có dao cách ly lắp kèm thì ta sẽ xét 2 trường

hợp sau:

) (

.

2

n

U k

k

Updt  dt b dm p

• Để phối hợp mức độ cách điện giữa các bộ phận ở môi

trường khác nhau, riêng mỗi bộ phận cách điện phải có

hệ số dự trữ riêng của mình Giá trị điện áp phóng điện

tính toán của từng bộ phận xác định theo công thức:

Trong đó: kdt - hệ số dự trữ, lấy theo bảng 1-11 [TL1];

Upd - điện áp phóng điện tiêu chuẩn (ở tần số

công nghiệp hay chế độ xung)

 Với MC không có dao cách ly lắp kèm:

pd dt

U 

Trang 6

► Vật liệu cách điện sử dụng trong KCĐCA và HA

- Chất khí: không khí nén ở áp suất cao (p  30at), khí

SF6 (3 - 5at)

- Chân không: p  10-6 at

- Chất lỏng: dầu MBA

- Chất rắn: sứ, giấy cách điện, bakêlit, phíp, cát thạch

anh, thủy tinh,…

- Nhựa cách điện, không khí khí quyển chủ yếu sử

dụng làm môi trờng cách điện trong các KCĐHA

►Các vật liệu cách điện cần đạt được các yêu cầu:

1 Hoàn toàn loại trừ khả năng chọc thủng cách điện

(chất rắn và chất lỏng)

2 Tránh không cho xuất hiện ion hoá qua bộ dới dạng

vầng quang sáng hay phóng điện trên bề mặt cách

điện

3 Hạn chế đến mức tối thiểu khả năng sinh tia lửa điện

hay hồ quang điện tác dụng vào cách điện

4 Sử dụng tối đa cách điện đúc và chất dẻo

Trang 7

► Tính cách điện trong KCĐ là thực hiện các công

việc, nhằm đạt:

- Chọn các bộ phận chính có khoảng cách cách điện;

chọn sơ bộ hình dáng, kích thớc các kết cấu tiếp điểm,

thanh dẫn tạo ra các khoảng cách cách điện đó

- Xác định các giá trị điện áp phóng điện tính toán cho

từng khoảng cách đã chọn

- Tính kích thớc nhỏ nhất cho phép của các khoảng cách

phóng điện Căn cứ vào đờng và hớng phóng điện có thể

xảy ra để chọn các khoảng cách phải tính

Trong khi xác định điện áp phóng điện điện tính toán

(ở tần số công nghiệp hay chế độ xung) phải căn cứ

vào:

► Mức độ yêu cầu và độ bền của từng khoảng cách, tính

kích thớc nhỏ nhất của từng khoảng cách,

► Hình dáng và kích thớc của các điện cực, tiếp điểm tạo

thành khoảng cách đó,

► Tính chất và trạng thái của môi trờng cách điện,

► Kết cấu cách điện của khoảng cách (có các tấm chắn,

các màng tĩnh điện hay không)

Trang 8

► Các kích thước của những khoảng cách được xác

định trên cơ sở đường cong hoặc công thức thực nghiệm

quan hệ giữa điện áp phóng điện ở các môi trường khác

nhau và khoảng cách nhỏ nhất

► Xem các đặc tuyến trên các hình vẽ 14, 15,

1-16, 1-17; các công thức thường áp dụng có thể tham khảo

trên Bảng 1-12, TL KCĐCA để tính ra được khoảng cách

cách điện an toàn nhỏ nhất với cấp điện áp định mức đã

cho

► Xem ví dụ tính toán trong sách KCĐCA

• Giữa các bộ phận mang điện áp và các phần nối đất;

• Giữa các chi tiết có điện thế khác nhau;

• Giữa những phần tử ở cạnh các cực mang cùng điện áp;

III CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐHA

S4

S 1

S 2

S3

Trang 9

• Như vậy, từ kết quả tính và chọn cách điện, ta có thể biết

sơ bộ các kích thước chính của khí cụ điện phải thiết kế

• Mức độ cách điện phải phù hợp với tiêu chuẩn nhà nước

TCVN hoặc tiêu chuẩn quốc tế (IEC) Mức độ này được đảm

bảo bằng cách chọn khoảng cách cách điện cần thiết và kích

thước chính của các chi tiết cách điện như: nhựa cách điện,

tấm đệm cách điện, tấm màng chắn, v.v…

III CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐHA

S 4

S1

S2

S 3

R

S

C

IV TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐHA

 Khoảng cỏch cỏch điện trong khớ cụ điện đúng một vai trũ

khỏ quan trọng Nú ảnh hưởng tới kớch thước của khớ cụ điện

và độ tin cậy khi vận hành Vỡ vậy việc xỏc định hợp lý đại

lượng này cú một ý nghĩa khụng nhỏ trong toàn bộ cụng tỏc

thiết kế khớ cụ điện

 Khoảng cỏch cỏch điện phụ thuộc vào khỏ nhiều yếu tố:

điện ỏp định mức, mụi trường làm việc, quỏ trỡnh dập tắt hồ

quang Việc xỏc định cỏc khoảng cỏch cỏch điện trong khớ cụ

điện hạ ỏp thường chọn theo kinh nghiệm

1 – Điện ỏp định mức theo cỏch điện:

+ Với KCĐ điều khiển và phõn phối năng lượng hạ ỏp

tuõn theo cỏc tiờu chuẩn quy định và độ bền cỏch điện theo

điện ỏp thử định mức - Điện ỏp thử định mức ở tần số 50Hz,

thời gian thử 1 phỳt theo Bảng 1.1

Trang 10

Điện áp định mức

KCĐ, V

Điện áp định mức của cách điện V

Điện áp thử nghiệm (trị hiệu dụng) V

Bảng 1.1

2 – Khoảng cách cách điện giữa các phần tử dẫn điện có điện

áp khác nhau:

+ Muốn khí cụ điện có độ tin cậy cao thì cần khoảng

cách cách điện lớn, song như vậy lại tăng kích thước và khối

lượng của thiết bị Vì vậy nên chọn theo khoảng cách cách

điện tối thiểu theo quy định của công nghiệp điện lực cho các

khí cụ điện hạ áp thông dụng ở bảng 1.2

+ Khi chọn khoảng cách cách điện, cần lưu ý rằng nó

phụ thuộc rất lớn vào tính chất của vật liệu, của bụi, đồ ẩm,

trạng thái bề mặt của cách điện Vì vậy phải thiết kế hình

dạng, cấu trúc của cách điện sao cho khi vận hành bụi bẩn

không phủ lên chúng Để giảm các kích thước của khí cụ điện

và loại trừ khả năng bụi bẩn, nên chọn kết cấu của cách điện

Trang 11

Bảng 1.2

Tên thiết bị hay mạch sử dụng Đường đi của hồ quang

Điện áp định mức, V

Từ 100 đến 250

Từ 251 đến 400

Từ 401 đến 600 Khoảng cách, mm Các khí cụ điện điều khiển, phân

phối năng lượng Khe hở phóng điện 4 5 7

Các khí cụ điện phân phối dùng

để bảo vệ thiết bị

Khoảng cách điện rò (không phụ thuộc vào vị trí bề mặt) 15 17 22

Các mạch chính của KCĐ điều

khiển, bảo vệ và phân phối năng

lượng

Khoảng cách điện rò theo mặt trên 10 12 15 Khoảng cách điện rò theo bề mặt

dưới 8 10 12 Khí cụ điện trong mạch điều

khiển và tín hiệu

Khoảng cách điện rò theo bề mặt phía trên 7 9 11 Mạch chính của khí cụ điện có

dòng định mức bé (đến 15A)

Khoảng cách điện rò theo bề mặt thẳng đứng hoặc mặt bên 5 7 9

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	376,54 KB