Giáo trình Cao áp - Chương 17

Giáo trình Cao áp Trường: BÁCH KHOA HÀ NỘI Giảng viên: TRẦN VĂN TỚP

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không vμ trạm

biến áp

1

Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không vμ trạm

biến áp

17.1 Cách điện của đường dây tải điện trên không

17.1.1 Yêu cầu chung đối với cách điện của đường dây trên không

9 Các dây dẫncủa đường dây trên không phải cách điện với nhau (giữa các pha) và cách điện đối với đất (cách

điện giữa pha với đất) Để tyhực hiện sự cách điện đó dây dẫn được đặt hoặc treo trên cột bằng các cách điện

sứ hoặc thủy tinh còn ở trong khoảng vượt ỡe dựa vào cách điện của không khí Khi xuất hìện qúa điện áp khi quyển hoặc quá điện áp nội bộ các phóng điên trn cách điện của đường dây dẫn đến sự cố ngắn mạch ờ cột

điện Tại các cột, các phóng điện này sẽ xảy ra men của cách điện hoặc chọc thủng khoảng không khí giữa dây dây dẫn tới các bộ phận khn loại của cột

9 Để hạn chế hoặc loại trừ các phóng điện nói trên, cần phải nâng cao mức cách điện của đường dây như tăng

số cách điện trong chuỗi hoặc tăng khoảng cách không khí Tuy nhiên việc tăng cường cách điện sẽ làm tăng giá thành dựng đường dây do phải tăng kíh thước cột và tăng số cách điện trong chuỗi

9 Hiện nay ngoài biện pháp tăng cường cách đện còn có các biện pháp như dùng thiết bị chống sét để hạn chế trị số quá điện áp hoặc các thiết bị tự động)cuộn dập hồ quang, tự động đóng lại) có khả năng loại trừ sự cố nhanh chóng đảm bảo cung cấp điện liên tục

9 Trong việc chọn cách điện của đường dây trên không thường xuất phát từ các yêu cầu sau đây :

* Cách điện của đường dây phải chịu được tác dụng của đa số các loại quá diện áp nội bộ trừ một vài loại

có biên độ quá lớn nhưng xác suất xuất biện bé ĐốI với các đường dây điện áp khác nhau dựa theo kết quả tính toán và thí nghiệm đã quy định được trị số quá điện áp nội bộ tính toán và trên cơ sở đó tiến hành chọn cách điện của đường dây

* Đối với yêu cầu của quá điện áp khí quyển phải giải quyết sao cho được hợp lý về kinh tế và kỹ thuật ở các đường dài 110 kV trở lên yêu cầu này được thỏa mãn dề dàng vì cách điện đường dây khi chọn theo yêu cầu của quá điện áp nội bộ đã có được mức cách điện xung kinh rất cao chỉ cần có các biện pháp bảo vệ chống sét tương đối đơn giản là đủ đảm bảo cho đường dây có múc chịu sét cao

9 Ngược lại với các đường dây 35 kV và điện áp thấp hơn để thỏa mãn yêu cầu của quá điện áp khí quyển cách

điện phải tăng rất cao và như vậy sẽ rất tốn kém Bởi vậy câch điện của đường dây chỉ cần chọn tới mức cần thiết hợp lý kết hợp với một số biện pháp khác để hạn chế số lần sự cố do sét gây nên như cải thiện nối đất cột

điện, dùng cuộn dập hồ quang v.v

17.1.2 Cách điện của đường dây tại cột điện

9 Các dây dẫn của đường dây tải điện trên không phải được đặt cách điện đối với nhau và đối với đất Để thực hiện cách điện này người ta treo các dây dẫn tại các vị trí cột trên các cách điện sao cho đảm bảo khoảng cách nhất định giữa các dây dẫn cũng như giữa từng dây dẫn đối với đất Như vậy cách điện của đường dây tải điện trên không trong khoảng vượt được đảm bảo bằng khoảng cách trong không khí dây dẫn - dây dẫn, dây dẫn -

đất và dây dẫn - dây chống sét

9 Tại cột điện cách điện đường dây tải điện trên không bao gồm các cách điện và khoảng cách không khí Nếu cột sắt, đó là khoảng cách giữa dây dẫn (hoặc các phụ kiện bảo vệ của dây dẫn) với cột

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không vμ trạm

biến áp

1

Cột điện của đường dây tải điện trên không : a) cột sắt đường dây 750 kV

b) Cột gỗ đường dây 110 kV

9 Cột bê tông cốt thép trong mối tương quan cách điện cũng tươngtự như là cột sắt vì các đai ốc để treo chuỗi cách điện được nối với hệ thống nối đất của cột điện Các đường dây dùng cột gỗ thì ngoài các cácg điện cột

và xà gỗ đóng vai trò cách điện bổ sung

9 Cách điện đường dây gồm thành phần điện môi bộ phận kim loại (làm mũ và chân) và vật iệu gắn kết giữa điện môi với bộ phận kim loại Điện môi sử dụng để chế tạo cách điện của các đường dây tải điện trên khôngphải có

đặc tính cơ giới cao vì chúng là các phần tử phải chịu các tải trọng cơ học rất lớn Các cách điện của đường dây truyền tải điện phải chịu tác động của tải trọng của dây dẫn hàng tấn, đôi khi đến hàng chục tấn Các cách

điện đở thanh góp tại các trạm phân phối chịu các lực cơ học điện động rất lớn xuất hiện khi xảy ra ngắn mạch

Điện môi cũng phải có độ bền cách điện cao, cho phép chế tạo các cách điện có độ tin cậy làm việc cao và kinh tế Chúng cúng phải là những vật liệu không hút ẩm và không biến tính dưới tác động của các yếu tố khí hậu

9 Sứ và thuỷ tinh đáp ứng hầu hết các yêu cầu trên Cách điện chế tạo bằng sứ hoặc thủy tinh có cường độ cách

điện cao, độ bền cơ giới lớn vâ chịu đựng được các tác động của môi trường khí quyển

9 Cường độ cách điện của sứ trong điện trường đồng nhất chiều dày của mẫu sứ 1,5mm có thể đạt tới 30- 40 kV/mm Khi độ dày tăng, cường độ cách điện có giảm và nếu là điện trường không đồng nhất thi nó còn giảm

bé hơn nữa Độ bền điện của thuỷ tinh trong điều kiện tương tự đạt 45 kV/mm Cường độ cách diện xung kích của sứ cao hơn so với trị số xoay chiều khoảng 50 - 70%

9 Độ bền cơ giới của sứ và thuỷ tinh phụ thuộc vào dạng tải trọng cơ giới Sứ làm việc rất tốt khi bị nén khi bị uốn thì kém hơn và đặc biệt là khi bị kéo thi càng kém Độ bền cơ giới của các mẫu sứ đường kính 2-3 mm đạt 450 MPa khi nén, 70 MPa khi uốn nhưng chỉ còn 30 MPa khi kéo

9 Trong chế tạo độ dầy của sứ thường khòng quá 30-40cm (trừ trường hợp sứ thanh) vì nếu dày quá sẽ khòng tránh được các bọt khí bên trong làm ảnh hưởng đến đặc tính điện Với độ dày đó nếu không đảm bảo được yêu cầu về cách điện sẽ dùng kết cấu nối cấp (vi du cách điện 110 kV do 4 phần tử 35 kV ghép nối cấp)

9 Độ bền cơ giới của sứ còn phụ thuộc vào kết cấu của độ phận kim loại và cách gắn nó với sứ và bao giờ cũng giảm khi tiết diện tăng

9 Hiện nay cách điện thủy tinh ngày càng được áp dụng rộng rãi vì rẻ tiền hơn nhiều so với cách điện sứ trong khi các đặc íinh về điện và cơ giới không bị sút kém Các đặc tinh này phụ thuộc vào thành phần hóa học của thủy tinh mà chủ yểu là thành phần kiềm Khi thành phũ kiềm nhiều (thủy tinh kiềm) thì cưòng độ cách điện thấp; dưới tác dụng của điện áp một chiều sẽ có hiện tượng điện phân xức tthúc đẩy quá trình lão hoá; có hệ số giãn

nở nhiệt cao nên dễ bị vỡ khi nhiệt độ thây đôỉ đột ngột

* Do đó loại cách điện chế tạo bằng thủy tinh kiềm chỉ dùng cho điện áp xoay chiều và đặt trong nhà

* Đối với loại cách điện dùng ngoài do có thành phần kiềm ít hơn nên có cường độ cách điện (có thể đạt 49

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không và trạm

biến áp

2

Kỹ thuật điện áp cao

kV/m) trong khi đó loại thủy tinh kiềm chỉ đạt 17,9 kV/mm) và có khả năng chịu xung nhiệt tốt hơn

9 Các đặc tính điện và cơ giới của các loại điện môi sứ và thuỷ tinh

Sứ cách điện truyền thống

Sứ cách điện nhiều nhôm

Stéatite

Sodo-calcique

Sodo-calcique postasique

9 Để tăng độ bền cơ gới trong chế taọ thường dùng phương pháp tôi nóng ở nhiệt độ cao (650oC đối với thuỷ tinh

kiềm và 780oC đối với thuỷ tinh ít kiềm) sau được thổi bằng không khí lạnh Lúc này lớp bên ngoài của thuỷ tinh

sẽ rắn lại và khi tiếp tục làm lạnh thì càc lớp bên trong do nguội dầ n nên giảm thể tich Kết quả là lớp bên

ngoài sẽ chịu ứng suất nén và lớp bên trong chịu ứng suất kéo Do đó khi có tải trọng kéo, cách điện chỉ bị hư

hỏng khi lực kéo thắng được lực nén của lớp bên ngoài vì vậy độ bền cơ giới của loại thuỷ tinh tôi cao hơn

nhiều so với phương pháp nung cách điện thuỷ tinh kiểu treo dùng trên các đường dây tải địên được chế tạo

với tải trọng cơ giới đến 540 kN

17.1.2.1 Loại cách điện có chân sắt

9 Đường dây điện áp từ 35 kV trở xuống thường dùng loại cách điện kiểu đỡ có chân sắt Dây dẫn được đặt trên

cách điện Điện áp càng caothì yêu cầu về đường kính và chiều cao càng lớn nghĩa là độ dày của điện môi

càng phải lớn và như vậy trong chế tạo rất khó đảm bảo chất lượng Do đó đối với cách điện điện áp 35 kV đã

phải dùng 2-3 lớp ghép lại với nhau như trên hình vẽ

9 Chân sắt được dùng để cố định cách điện vào cột xà Dây dẫn đặt vào khe lõm ở mặt trên hoặc bên cạnh của

cách điện Chân sắt vặn ngang mức cổ cách điện để cho mô men uốn do lực căng của dây dẫn tác dụng lên

nó được bé nhất

9 Điện áp phóng điện chọc thủng (tiến hành trong dầu) có trị số cao hơn điện áp phóng điện khô mặt ngoài 30-

40% Khi bị mưa phần ngoài của cách điện bị ướt hoàn toàn, chỉ còn phần dưới vẫn khô ráo và nó phải chịu

đựmh toàn bộ điện áp Do đó trị điện áp phóng điện ướt rất bé so với điện áp phóng điện khô Để tăng trị số

điện âp phóng điện ướt thường đặt thêm lá giữ cho mặt ngoài không bị ướt hoàn toàn Loại này có kết cấu tạo

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không và trạm

biến áp

3

Kỹ thuật điện áp cao

phức tạp hơn do trong quá trình chế tạo phải qua khâu tiện và hàn gắn các bộ phận với nhau

9 Kích thước vμ đặc tính của loại cách điện có chân sắt

9 Vì dây dẫn được treo trên chuỗi cách điện nên khi làm việc cách điện ở trạng thái bị kéo và như vậy tận dụng

được ưu điểm về độ bền cơ giới của vật liệu Cách điện treo được phân thành hai loại : loại đĩa và loại thanh

a) Loại đĩa

9 Kết cấu đĩa cách điện treo trên vẽ

9 Mũ và thanh kim loại được chế tạo bằng gang mềm và gắn vào điện môi bằng xi măng pooc-lăng mác cao 400

- 500 pha một nửa cát Việc ghép các đĩa thành chuỗi được tiến hành bằng cách cho thanh kim Ioạị của đĩa này khớp vào mũ của đĩa kia và dùng chốt hãm

9 Các loại sứ đĩa (điện mói bâng sứ) được chế tạo theo hai kiểu khác nhau kiểu có đầu hình nón và đầu hình trụ

ĐốI với kiểu có đầu hình íon mặt ngoài và mặt trong của đầu sứ đều tráng men láng nên không thề bám với xi măng vi vậy có thể xảy ra sự chuyển dịch tương hỗ giữa xi măng và sứ khi có tải trọng hoặc khi nhìệt độ thay

đỗi (hệ số ĩan nở nhiệt của xi măng lớn hơn của sứ) và tạo nên các ứng xuất phụ Để ứng xuất không đạt tới mức độ nguy hiểm thì góc nón phải không được ốe hơn 10 - 13o, nhưng như vậy sẽ phải tăng kịch thước mũ sứ

và ảnh hưởng không tốt đến đặc tính phóng điện của chuỗi Đối với kiểu sứ có đầu hình trụ, để xi măng gắn với

sứ thì mặt trong cuả đầu sứ có bọc một lớp vụn sứ Ngoài ra còn có cải tiến khác như trên bề mặt cuả xi mằ ng cũng như của sứ cho quyết lớp bi tum để khử các ứng suất phụ gây nên bởi dãn ở nhiệt đầu thanh kim loại có

lỗ trồng để giảm ứng xuất cơ ở phía đầu thanh và do đờ kiểu sứ có đầu hình trụ có kích chước vâ kết cấu gọn nhẹ hơn so với kiểu có đầu hinh nón

9 Kích thước và hình dạng của phần đĩa ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính điện Phải đảm bảo không cho phong

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không và trạm

biến áp

4

Kỹ thuật điện áp cao

điện chọc thủng xảy ra trước khi có phóng điện mặt ngoài cách điện bằng cách giữ tỷ giữa điện áp phóng điện chọc thủng và điện áp phóng điện khô (mặt ngoài) khòng bé hò trị số 1,5 Thường trị số điện áp phòng điện khô khoảng 75 kV do đó để có điện áp phóng điện chọc thủng lớn gáp rưỡi thì chiều dày của lớp sứ ở đầu sứ phải từ 25-30mm Mặt trên của đĩa sứ nghiêng một góc khoảng 5-10o để thoát nước còn ở bên dưới có gờ để tăng chiều dài đường rò điện và trị số điện áp phóng điện ướt

9 Cách điện treo bằng thủy tinh có hình dáng kết cấu tương tự với loại sứ đĩa sứ Loại thủy tinh tôi nóng có kích thước và trọng lượng giảm đi rất nhiều so với IoạI sứ đĩa Bất kỳ một sự hư hỏng nào của thuỷ tinh đĩa cũng đều làm cho nó vỡ tan nên các sự cố có cách điện dễ phát hiện Dùng thủy tinh làm điện môi cho phép cơ giới hóa

và tự động toàn bộ quá trình sản xuất do đó mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn và dẫn đến xu hướng sử dùng ngày càng rộng rãi loại thủy tinh cách điện thay hế cho loại úư cách điện

9 kích thước và đặc tính của các loại cách điện treo (sản xuất ở Nga)

Loại cách điện Kích thước Chiều dài

đường rò

điện, mm

Hệ số sử dụng

Điện áp xuất hiện vầng quang kV

Cường độ

điện trường phóng điện

ướt trung bình kV/cm

ΠΦ - là ký hiệu của loại cách điện treo sứ; ΠC- là ký hiệu của loại cách điện thuỷ tinh treo

Γ- cách điện dùng trong vùng ô nhiễm cao

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không vμ trạm

biến áp

1

9 kết cấu loại cách điện treo kiểu thanh thường là loại sứ thanh

9 Nó là thanh sứ dài có lá, hai đầu có mũ kim loại Đường kính của thanh chọn theo độ bền khi kéo Dùng sứ thanh sẽ tiết kiệm được nhiều kim loại và giảm nhẹ trọng lượng cách điện Vi dụ chuỗi sứ 110 kV (gồm 7 đĩa sứ) nặng 48 kg, trong khi đó nếu dùng sứ thanh thì chỉ nặng 23 kg, trọng lượng phần kim loại của chuỗi sứ là 15 kg, còn ở sứ thanh chỉ còn 3,5 kg Khuyết điểm của sứ là thanh là một khi bị hư hỏng (do hồ quang hoặc do va chạm cơ giới) thì phải thay thế toàn bộ Về mặt chế tạo có phức tạp hơn vì yêu cầu phải có trình độ kỹ thuật hiện đại

17.1.2.3 Cách điện composite

a) Kết cấu

9 Cách điện composite được nghiên cứu và phát triển trong vòng vài chục năm gần đây là một kết cấu cách điện

có thiết kế khác hoàn toàn với các loại cách điện truyền thống bằng sứ và thuỷ tinh cách điện

9 Cách điện composite cấu tạo từ một lõi bằng sợi thuỷ tinh tẩm trong một chất kết dính (nhựa epoxy) và phần vỏ bên ngoài có tán để bảo vệ lõi

9 Cách điện composte có thể sử dụng như cách điện đường dây hoặc như cách điện ngăn cách các pha Dù là loại nào thì cách điện composite cũng bao gồm :

* vật liệu tổng hợp bọc bên ngoài bằng EPDM (Ethylène Propyèene Diène Méthylène) hoặc EPR (Ethylène Propylène Ruber) hoặc PTFE (Polytétrafluora Ethyène) hoặc cao su silicon (Silicone Ruber)

* lõi bằng sợi thuỷ tinh tẩm nhựa epoxy (FRP - Fiber Renforced Plastic)

* Lõi có dạng hình trụ có đường kính khác nhau tương ứng với độ bền phá huỷ bé nhất của cách điện

17.2.3 Chuỗi cách điện

9 Cách điện của đường dáy 35 kV quan trọng và của các đường dây điện áp cao hơn thưòng được thực hiện bằng chuỗi gồm nhiều đĩa cách điện Số đĩa nhiều ít tuỳ thuộc vào yêu cầu cảu tưnừg cấp cấp điện áp Dọc theo đường dây, ở các cột trung gian chuỗi cách điện đặt theo đường thẳng còn ở các cột néo được đặt hầu như nằm ngang và chịu lực căng của dây dân Vì độ bền cơ giới của cả chúỗi cách điện cũng là độ bề cơ giới của từng đĩa nên trong trường hợp không đạt yêu cầu về độ bề cơ giới phải giải quyết bằng cách dùng nhìều chuỗi ghép song song Về điện áp phóng điện không thể tinh toán đơn giản bằng cách ấy điện áp phóng điện của từng đĩa đem nhân với số đĩa trong chuỗi mà cần phải xét đến sự phân bố điện áp v á đặc điển của quá trình phóng đién dọc theo chuỗi Quá trình này có thể phát triển theo một trong ba đường

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không vμ trạm

biến áp

1

* Hoàn toàn dọc theo bề mặt cách đìện tức là theo đường CBA hoặc CBA1

* Theo đường CBD với chiều dài phóng điện nlp (n là số đĩa trong chuỗI)

* Theo đường ngắn nhất EF mà chiều dài của nó gần bằng trị số L=nH

9 Cường độ cách điện theo đường EF thực tế bằng cường độ cách điện của khe hở khí giữa điện cực thanh - thanh do đó thường có trị số cao hơn so với cường độ cách điên theo đường CBD (tuy có nhiều dài phóng điện dài hơn nhưng do có một phần đi men theo mặt ngoài của điện môi nên điện áp phóng điện bé) Đó cũng là giới hạn trên của trị số điện áp phóng điện của chuỗi và suy ra biện pháp nâng cao điện áp phóng điện là phải tăng tỷ số lp/H sao cho cường độ cách điện theo đường CBD đạt được mức của đường EF Thực nghiệm cho thấy khi tỷ số lp/H bằng khoảng 1,3 thì có thể đạt được yêu cầu trên và trong sản xuất tỷ số này thường chọn trang giới hạn 1,15-1,35

9 Sự phân bố điên áp trên các đĩa của chuỗi cách điện cũng ảnh hưởng đến trị số điện áp phóng điện

* C - điện dung của từng đĩa cách điện

* C1- điện dung của từng đĩa cách điện đối với các phần tử nối đất

* C2 - điện dung của từng đĩa cách điện đối với dây dẫn, trị số của chúng phụ thuộc vào vị trị của từng

đia trong chuỗi

9 Có thể ấy trung bình khoảng các điện dung trên như sau : C=50-70 pF; C1=4-5 pF; C2=0,5-1 pF

9 Nếu như điện dung tổng của chuỗi cách điện CΣ=C/n (trong đó n là số đĩa trong chuỗi) lớn hơn rất nhều so với các điện dung C1 và C2 thì phân bố điện áp dọc theo chuỗi cách điện gần như đồng đều

9 Sự tồn tại của các điện dung ký sinh làm cho

phân bố điện áp trên các phần tử của chuỗi

không đồng đều Có thể tính toán sự phân bố

điện áp này với giả thiết là các trị số C, C1, C

không đổi dọc theo chuỗi cách điện và được thay

thế bằng tham số phân bố

H

C C H

C C H C

2

' 1

của của đĩa cách điện

dx 1

2 3

n n-1

C 1 ' C C 2 '

'

U U

x

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không và trạm

biến áp

2

Kỹ thuật điện áp cao

9 Phương trình điện áp và dòng điện tại điểm trên

chuỗi cách điện cách xà nối đất khoảng x được

I dx

t

u u dx C i

x x

x x

' 1 1

' 2 2

)(

(17.4)

' 2

' 2 '

t

u u dx C t

u dx C x

∂

ư

∂+

C j U x

I

x x

∂

9 Vì sơ đồ thay thế giả thiết là thuần dung, do đó không

có sự lệch pha giữa điện áp vì vậy ta chỉ cần tính toán dưới dạng mô đun

'

' 2 '

' 2 ' 1 '

2

C

C U C

C C U dx

dI C j dx

U

ư+

C

C C

2 ' 1

' 2 ' 1 1

2 ' 1

' 2 ' 1 1

x L shr C rL sh

rx sh C C C C

U

1 ' 1 ' 2

' 1

=

rL sh

C rx sh H x shr rL sh

C C C

U U

t l x

' 2

' 1 '

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không và trạm

a= 1+ 2 = vào phương trình của Ux theo các tham số tập trung ban đầu và từ

đó suy ra được kết quả sau đây :

9 Tỷ lệ phân bố điện áp trên từng đĩa cách điện, ví dụ trên đĩa thứ k (tính từ đầu nối đất) :

Số thứ tự đĩa cách điện

1000 1000

1

A

A r

với : ( )

(C C )sh( )rl

e C UC A

l t

rl l t

' '

' ' 1

l t

rl l t

' '

' ' 1

C e C a

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không và trạm

biến áp

3

Kỹ thuật điện áp cao

áp này đủ lớn đề phát sinh vầng quang Trong các trường hợp đó phải tiến hành các biện pháp nhằm cải thiện

sự phân bố đìện áp trền chuỗi cách điện

9 Từ sơ đồ thay thế chuỗi sứ, ta thấy nguyên nhân làm cho điện áp phân bố không đều là do ảnh hưởng của điện dung ký sinh C1, C2 Chúng có các ảnh hưởng ngược nhau đối với sự phân bố điện áp giáng trên đĩa cách

điện : nếu chỉ xét riêng tác dụng của điện dung C1 thì điện áp giáng trên đĩa cách điện càng ở xa dây dẫn càng

bé đi và ngược lại nếu chỉ xét riêng tác dụng của C2 thì điện áp giáng ại có chiều hướng tăng khi cách điện ở xa dây dẫn

Phân bố điện áp trên chuỗi cách điện gồm 5 cách điện treo :

ảnh hưởng của điện dung C 1;

b) ảnh hưởng của điện dung C 2;

c) đường phân bố điện áp

9 Bởi vây biện pháp cải thiện sự phân bố điện áp chủ yếu và làm tăng điện dung của đĩa cách điện với dây dẫn Khí đường dây dùng dây phân nhỏ, ngoài tác dụng làm giảm tổn hao do vầng quang dây phân nhỏ còn có tác dụng làm tăng điện dung ký sinh ccủa cách điện đối với dây dẫn khiến cho điện áp phân bố đều hơn và do đó không cần có cábiện pháp khác Đai bảo vệ cũng có tác dụng tương tự như trên Tác dụng của các loại đai bảo

vê khác nhau đối với việc cải thiện phân bố điện áp dọc theo chuỗi cách điện cho trên hình 17.6

9 Sự phân bố điện áp như trên là xét trong trường hợp bề mặt cách điện cách điện sạch và khô ráo Khí bị ướt và

và khi bề mặt bị bám bụi bẩn thì phân bố điện áp chủ yếu là do điện dẫn mặt và do đó phân bố điện áp sẽ đều hơn Điện áp phóng điện ướt của cả chuỗi cách điện hầu như tỷ ệ với số đĩa và được tính toán theo công thức :

H nE

Eu - cường độ điện trường phóng điện mặt trung bình, n - số đĩa cách điện trong chuỗi và H - độ cao của đĩa cách điện

17.1.4 Tính toán lựa chọn cách điện của đường dây trên không

9 Trong mục 1 đã trình bày các nguyên tắc cơ bản để chọn cách điện của đường dây trên không Nói chung cách

điện được chọn theo yêu cầu của quá điện áp nội bộ còn đối với yêu cầu của quá đìện áp khí quyển được giải quyết sao cho hợp ý về kinh tế kỹ thuật

9 Do cách điện trong thời gian vận hành thbị bám bẩn bụi và bị ẩm khiến cho điện áp phóng điện bị giảm đáng

kể, còn tại các vị trí cột điện các dây dẫn nằm gần các kết cấu nối đất nhất, vì vậy cột điện được xem là nơi cách điện yếu nhất Độ tin cậy làm việc của cách điện đường dây vì vậy phụ thuộc rất nhiều vào nguyên tắc lựa chọn cách điện

9 Như vậy trước hết cách điện phải đảm bảo có trị số điện áp phóng điện ướt cao hơn mức quá điện áp nội bộ tính toán, nghĩa là :

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không và trạm

biến áp

2

Kỹ thuật điện áp cao

điện áp nguổn tăng cao (theo yêu cầu của điều chỉnh đíện áp, khi có quá tải điện áp nguồn có thể tăng 15% so với địịnh mức), khả năng làm giảm điện áp phóng điện do đều kiện khí hậu (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm) không phù hợp; sự khác nhau giữa điều kiện thí nghiệm và vận hành thực tế, do xét đến dự trữ an tàon và các yếu tố khác

9 Quy cách và số đĩa cách điện trong chuỗi xác định bởi điều kiện làm việc tin cậy khi bề mặt bị bẩn bụi và bị

ẩm Số lượng đĩa cách điện được tính theo công thức (15.53) Do trong vận hành có thể một số đĩa cách điện bị hỏng và việc thay thế chúng tốn nhiều công sức nên số lượng đĩa cách điện xác định theo (15.53) được tăng thêm một đĩa đối với đường dây 110 và 220 kV, hai đối với đường dây 330 kV

9 Cần kiểm tra số lượng đĩa cách điện theo điều kiện làm việc khi bị ướt hoàn toàn (mưa) khi có tác dụng của quá điện áp nội bộ

H E

KU n u

ΠC6-A 1 3 (4) 3 (4) 8 (9) 14 (16) 29 (33) ΠC12-A - - 3 7 13 (14) 26 (29) 38

9 Đối với đường dây điện áp 35 kV và thấp hơn, do mức cách điện ở điện áp xoay chiều của cách điện có độ an toàn cao nên có thể đảm bảo được yêu cầu của quá điện áp nội bộ ĐốI vớ yêu c ầu của quả điện áp khi quyển chỉ có thể đạt tới mức cần thiết hợp lý vì nếu thỏa mãn được yêu cầu của loại quá điện áp này thì mức cách

điện phải tăng rất cao và sề không kinh tế Nhìn chung trong các trường hợp này việc lựa cách điện tương đối

đơn giản Khi cần thiết phải tăng cường cách điện để bảo vệ chống quá điện áp khí quyển có thề dùng các biện pháp sau đây :

* Dùng chuỗi cách điện treo thay cho loại cách điện có chân sắt như ở các đường dây 20 35 kV khi dùng

Phần III Chương 17 : Cách điện của đường dây tải điện trên không và trạm

biến áp

3

Kỹ thuật điện áp cao

chuỗi có 3 đĩa cách điện sẽ tăng mức cách điện xung kich từ hai ần trở lên

* Dùng cách điện gỗ (trên các đường dây cột gỗ) Gỗ có thể làm tăng mức cách điện xung kich của đường dây lên rất cao (theo mức 100 kV/m)

9 Phần tính toán chọn cách điện trình bày trên là trong điều kiện bnh thường Khi đường dây đi qua vùng có các loại bụi bản dẫn điện như khi đi qua vùng công nghiệp hóa chất và luyện kim, vùng duyên hải v.v thì mức cách điện dường dây bị giảm đi rất nhiều Để đảm bảo vận hành an toàn cần phải căn cứ vào tình hình cụ thể tnâ giải quyết băng các biện pháp sau đây

* Tăng mức cách điện đường dây bằng cách tăng số đĩa trong chuỗi

* Định kỳ tiền hành làm sạch bề mặt cách điện (lau rửa)

* Dùng các loại cách điện đặc biệt :cách điện vùng bụi Ví dụ kết cấu các loại cách điện treo đặc biệt dùng cho vùng bụi Đặc điểm của loại này là ớ chỗ có chiều dài rò điện ứng với 1 kV điện áp định mức của

đường dây lớn hơn nhiều so với các loại cách điện bình thường (đối với loại bình thường suất chiều dài

đường rò điện khoảng 5 cm/ kV còn ờ loại đặc biệt chiều dài này không bê hơn 25 cm/kV

Cách điện vùng bụi a) dùng ở cột néo

b) và c) dùng ở cột trung gian

9 Điện áp phóng điện mặt ngoài cũng được tăng lên khoảng 1,5 lần, ví dụ điện áp phóng điện của chuỗi có 7 đĩa cách điện đặc biệt sẽ có trị số tương đương với chuỗi 11 đĩa sứ bình thường

17.2 Cách điện của trạm biến áp và nhà máy điện

17.2.1 Các yêu cầu chung đối với cách điện của trạm biến áp và nhà máy điện

9 Cách điện của trạm biến áp và nhà máy điện gồm cách điện đỡ dây dẫn (cách điện đỡ) hoặc để cho dây dẫn đì xuyên qua tường vách (cách điện xuyên) và cách điện của các thiết bị đặt trong trạm Nếu phân loại cách điện theo môi trường làm việcthì có thể phân hai loại : cách điện bên trong và cách đíện bên ngoàí Cách điện bên trong là khi nó đặt trong các môi trường điện môi thể lỏng hay rắn như cách điện của các cưộn dây máy biến

áp đối với vỏ và gông từ, cách điện của thanh dẫn trong máy cắt điện đối với vỏ thủng v.v vì được cách ly hoàn toàn với không khí nên cường độ cách điện không phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu bên ngoài

9 Cách điện bên ngoài gồm tất cả các phần cách điện của trạm có tiếp xúc với môi trường khòng khí như cách

điện đỡ; cách điện đầu ra của máy biến áp, máy cắt điện, khoảng cách không khí giữa các pha hoặc giữa pha

đối với đất của thế bị điện v.v

9 Cường độ cách điện bên ngoài được xác định bởi sự phóng điện chọc thủng của khe hở hay các phóng điện trong không khí men theo bề mặt cách điện rắn, chúng phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu nên khi tinh toán chọn cách điện cần phải hiệu chỉnh về điều kiện khí hậu tiêu chuẩn

9 Do điều kiện làm của hai loại cách điện trên có khác nhau nên đíện áp thí nghiệm cách điện sẽ được trình bày riêng cho từng loại Mặc dù vậy khi tính toán chọn cách điện vẫn phải tuân theo các vêu cầu cơ bản chung cho