Khí Cụ Điện cao áp 1.1 Khái niệm, phân loại máy cắt cao áp 1.1.1 Khái niệm chung - Khí cụ điện cao áp Máy cắt điện cao áp là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện có điện áp cao từ 1000V
Trang 1Mục Lục Phần I.Khí cụ điện cao áp:
1.1 Khái niệm, phân loại máy cắt cao áp
1.1.1 Khái niệm chung 3
1.1.2 Phân loại 3
1.2.Điều kiện làm việc, yêu cầu đối với khí cụ điện cao áp 1.2.1.Điều kiện làm việc 3
1.2.2.Yêu cầu 3
1.3 Thông số của Khí cụ điện cao áp 4
1.4.Cách điện trong khí cụ điện cao áp 5
Phần II Máy cắt khí SF6 2.1 Khí SF6 5
2.1.1 Cấu tạo, tính chất khí SF6 5
2.1.2 Ưu điểm của SF6 8
2.1.3 Ứng dụng của khí SF6 9
2.1.4 Những ảnh hưởng của Khí SF6 10
2.1.5 Cách bảo quản khí SF6 12
2.2 Máy cắt khí SF6 2.2.1 Khái niệm 13
2.2.2 Cấu tạo của máy cắt khí SF6 13
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của máy cắt khí SF6 15
2.2.4 Tác dụng của khí SF6 trong máy cắt 17
2.2.5 Ứng dụng của máy cắt SF6 18
2.2.6 Những sự cố bất thường nằm ngoài phạm vi đánh giá của các hạng mục thí nghiệm thông thường của máy cắt SF6 19
Trang 2Phần III.Đo đặc tuyến điện trở động - sự cần thiết cho bảo dưỡng máy cắt điện cao thế
3.1 Đặc tuyến điện trở động các tiếp điểm máy cắt cao thế 20
3.2 Tầm quan trọng của phép đo đặc tuyến điện trở động 20
3.3 Nguyên lý đo và những vấn đề cần lưu ý khi thực hiện 21
3.4 Các thông số chủ yếu cần xác định khi đo 21
3.5 Cơ sở đánh giá đặc tuyến điện trở động 22
3.6 Mô tả kết quả đo của một máy cắt 23
Trang 3Phần I Khí Cụ Điện cao áp 1.1 Khái niệm, phân loại máy cắt cao áp
1.1.1 Khái niệm chung
- Khí cụ điện cao áp ( Máy cắt điện cao áp) là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện
có điện áp cao từ 1000V trở lên ở mọi chế độ vận hành : chế độ tải định mức, chế
độ sự cố, trong đó chế độ đóng cắt dòng điện ngắn mạch là chế độ nặng nề nhất
1.1.2 Phân loại
- Theo môi trường dập hồ quang: Máy cắt dầu, máy cắt khí nén, máy cắt chân
không, máy cắt tự sinh khí, máy cắt khí SF6,…
- Theo cơ chế dẫn động: Máy cắt làm việc nhờ khí nén, dùng thủy lực, dùng lòxo,…
- Theo vị trí lắp: Máy cắt lắp đặt trong nhà, máy cắt lắp đặt ngoài trời
- Theo kết cấu: Máy cắt hợp bộ ( thường được ghép tổ hợp với các thiết bị khácnhư DCL, các thiết bị điều khiển, đo lường, bảo vệ hay còn được gọi là trạm đốngcắt hợp bộ), máy cắt rời
1.2.Điều kiện làm việc, yêu cầu đối với khí cụ điện cao áp
1.2.1.Điều kiện làm việc
+Môi trường làm việc: ngoài trời hoặc trong nhà
+Nhiệt độ môi trường : 35C
+ Nhiệt độ ở Việt nam lấy khoảng 4055C
+ Yếu tố điện
+ Yếu tố cơ
+ Các yếu tố làm việc đặc biệt
1.2.2.Yêu cầu
- Độ tin cậy cao cho mọi chế độ làm việc
- Quá điện áp khi cắt thấp
- Thời gian đóng và thời gian cắt nhanh
Trang 4- Không gây ảnh hưởng đến môi trường.
- Dễ bảo dưỡng ,kiểm tra,thay thế
- Kích thước nhỏ ,gọn ,tuổi thọ cao
Thử nghiệm khí cụ điện về:
+ Cơ khí
+ Cách điện (thử với các nguồn điện và thử với xung điện áp)
+ Thử nghiệm độ tăng nhiệt
+ Thử độ ổn định với những thao tác cơ bản
+ Thử chịu nhiệt độ môi trường
+ Thử điều kiện làm việc(Thử dòng điện cắt, thử dòng điện làm việc, thử dòngngắn mạch, thử cho các chế độ vận hành bắt vuộc phải thử cho chế độ ngắn hạn) + Thử cắt với dòng điện nhỏ
+ Thử dung lượng cắt
1.3 Thông số của Khí cụ điện cao áp
- Điện áp định mức: là điện áp dây đặt lên thiết bị với thời gian làm việc dài hạn
mà cách điện khí cụ điện không bị hỏng hóc, tính theo giá trị hiệu dụng
- Dòng điện đinh mức: là trị số hiệu dụng của dòng điện chạy qua khí cụ điệntrong thời gian dài hạn mà khí cụ không bị hỏng hóc
- Dòng điện ổn định nhiệt với thời gian tương ứng : là trị số hiệu dụng của dòngđiện ngắn mạch , chạy trong thiết bị với thời gian cho trước mà nhiệt độ của vòngmạch dẫn điện không vượt quá nhiệt độ cho phép ở chế độ làm việc ngắn mạch.\
- Dòng điện ổn định điện động( dòng điện xung kích): là trị số lớn nhất của dòngđiện mà lực điện động do nó sinh ra không làm hỏng thiết bị
- Thời gian đóng : là quảng thời gian từ khi có tín hiệu “ đóng” đưa vào máy cắtđến khi ngắt hoàn toàn Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính của cơ cấu truyềnđộng và hành trình của tiếp điểm động
Trang 5- Thời gian cắt của máy cắt: là quãng thời gian từ khi có tín hiệu cắt đến khi hồquang bị dập tắt hoàn toàn.Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính của cơ cấu cắt(thường lò xo được tích năng trong quá trình đóng) và thời gian cháy của hồ quang.
- Công suất cắt định mức của máy cắt 3 pha ( còn gọi là dung lượng cắt): đượctính theo công thức : S cđm=√3 U đm I cđm
Trong đó: U đm: Điện áp định mức
I cđm: Dòng cắt định mức
1.4.Cách điện trong khí cụ điện cao áp
Vật liệu: + Rắn: Composit, Bakelit,…
+ Lỏng: Dầu cách điện,…
+ Khí: Khí tự nhiên, Khí SF6, được nén đến áp suất 30atm
Phần II Máy cắt khí SF6 2.1 Khí SF6
Hình 1 Cấu tạo nguyên tử SF6
Trang 6Có hình học bát diện, bao gồm sáu nguyên tử flo (F) được gắn với nguyên tử lưu huỳnh (S) trung tâm Nó là một phân tử tăng dần Điển hình cho một loại
khí không phân cực, nó không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong cácdung môi hữu cơ phi cực Nó thường được vận chuyển như một khí nén hoálỏng Nó có mật độ 6,12 g / L ở điều kiện mực nước biển, cao hơn đáng kể sovới mật độ không khí (1,225 g / L)
- SF6 có tính chất cách nhiệt tuyệt vời SF6 có tính tiêu cực điện cao
Trọng lượng phân tử: 146,05 g / mol
Trọng lượng cụ thể: 5.11
Hằng số điện môi: 1,0021 ở 20 ° C và 1 vạch; (chỉ 6% lớn hơn 20bar)
Độ cứng điện môi ở 3 bar: tương đương với dầu khoáng
Nhiệt độ thăng hoa: -63,9 ° C
Nhiệt độ tới hạn: 45.5º C
Áp suất hơi (20 ° C): 22,77 atm
Áp suất tới hạn: 37,1 atm
Mật độ trong trạng thái khí (20 ° C, 1 atm): 6,16 g / l
Mật độ trong trạng thái lỏng (điểm bão hòa ở -50 ° C): 1,91 kg / l
Mật độ chất lỏng (21 ° C): 1,371 g / ml
Mức độ ổn định nhiệt: lên đến 800ºC
Độ hòa tan trong nước (10 ° C, 1 atm): 0,0076 m / ml H2O
Nhiệt độ bốc hơi tiềm ẩn: 38,6 cal / g
Trang 7a) Độc tính
SF6 là không mùi, không màu, không vị và không độc trong trạng thái tinh khiết của nó Tuy nhiên, nó có thể loại trừ ôxy và gây nghẹt thở Nếu hàm lượng oxy bình thường của không khí giảm từ 21 phần trăm xuống dưới 13 phần trăm, nghẹt thở có thể xảy ra mà không cần cảnh báo Do đó, xe tăng ngắt mạch cần được tẩy sạch sau khi mở
b) Độc tính của sản phẩm Arc
Các sản phẩm phân hủy độc hại được hình thành khi khí SF6 phản ứng với
hồ quang điện Các sản phẩm phân hủy là florua kim loại và tạo thành bột màu trắng hoặc nâu Khí độc cũng được hình thành có mùi đặc trưng của trứng thối Đừng hít phải hơi nước còn lại trong bộ phận ngắt mạch nơi xảy ra phóng điện hoặc xả corona trong khí
Di tản khí SF6 bị lỗi khỏi bộ ngắt mạch và xả bằng không khí trong lành trước khi làm việc trên bộ ngắt mạch
c) Thuộc tính vật lý
SF6 là một trong những loại khí được biết nhiều nhất với mật độ khoảng năm lần mật độ không khí trong các điều kiện tương tự SF6 cho thấy ít thay đổi ápsuất hơi trên một phạm vi nhiệt độ rộng và là một loại khí mềm ở chỗ nó được nén động hơn không khí
Hệ số truyền nhiệt của SF6 lớn hơn không khí và các đặc tính làm mát của nó bằngđối lưu là khoảng 1,6 lần không khí
d) Độ bền điện môi
SF6 có độ bền điện môi khoảng ba lần so với không khí ở một áp suất khíquyển cho khoảng cách điện cực đã cho Cường độ điện môi tăng với áp lực giatăng; và ở ba bầu khí quyển, cường độ điện môi tương đương với dầu biến áp Các
Trang 8máy sưởi cho SF6 trong bộ phận ngắt mạch được yêu cầu để giữ cho khí khỏi bịhóa lỏng bởi vì, khi khí hóa lỏng, áp suất giảm xuống, làm giảm sức mạnh điệnmôi Độ bền điện môi chính xác, so với không khí, thay đổi theo cấu hình điện,khoảng cách điện cực và cấu hình điện cực.
e) Quenching Arc
SF6 hiệu quả hơn 100 lần so với không khí trong quá trình phân tán giả SF6cũng có khả năng chịu nhiệt cao, có thể hấp thụ năng lượng của hồ quang màkhông tăng nhiệt độ
f) Phân tích điện Arc
Bởi vì khả năng quenching của SF6, corona và arcing trong SF6 không xảy
ra cho đến khi vượt qua mức điện áp của sự khởi đầu của corona và arcing trong không khí SF6 sẽ từ từ phân hủy khi tiếp xúc với corona liên tục
Tất cả các sản phẩm của quá trình dập hồ quang đều có hại Hoạt động ngắt mạch bình thường tạo ra một lượng nhỏ các sản phẩm dập hồ quang trong thời giangián đoạn hiện tại thường kết hợp lại với SF6
Các sản phẩm Arc không tái kết hợp, hoặc kết hợp với bất kỳ oxy hoặc hơi
ẩm nào, thường được loại bỏ bởi vật liệu lọc phân tử trong bộ phận ngắt mạch
2.1.2 Ưu điểm của SF6
Với đặc tính làm nguội hồ quang cao cấp của khí lưu huỳnh hexafluoride (SF6), bộ phận ngắt mạch lưu huỳnh hexafluoride (SF6) có nhiều ưu điểm hơn các
bộ ngắt mạch dầu hoặc không khí Một số trong số họ được liệt kê dưới đây:
Do đặc tính dập tắt hồ quang cao cấp của khí lưu huỳnh hexafluoride (SF6), các
bộ phận ngắt mạch như vậy có thời gian phun rất ngắn
Vì độ bền điện môi của khí lưu huỳnh hexafluoride (SF6) gấp 2-3 lần hoạt động không giống như không khí, các bộ ngắt như vậy có thể làm gián đoạn dòng điện lớn hơn nhiều
Trang 9Bộ ngắt mạch lưu huỳnh hexafluoride (SF6) cho phép hoạt động không ồn
do mạch khí khép kín và không thải vào khí quyển, không giống như bộ ngắt mạchkhông khí
Thiết kế nhỏ gọn của CB khí SF6 làm giảm đáng kể yêu cầu về không gian
Việc tách liên hệ trong các khí CB SF6 là tối thiểu do độ bền điện môi được cung cấp bởi SF6 áp suất cao
Nhìn chung, nhược điểm duy nhất của bộ phận ngắt mạch SF6 là chi phí tương đối cao , vốn đã phần nào giảm xuống trong những năm gần đây
2.1.3 Ứng dụng của khí SF6
Sử dụng khí SF6 cho phép đơn giản hóa thiết kế các thiết bị đóng cắt điện ápcao hay trung bình vì giúp làm giảm kích thước và trọng lượng, không gây tiếng
ồn, dễ điều chỉnh và bảo trì
Khí SF6 và những ứng dụng quan trọng dựa trên đặc tính quan trọng nhất là
sức mạnh điện môi và hằng số điện môi của SF6 không thay đổi từ một vài Hz vàiGHz
Khả năng dập hồ quang, nhờ năng lượng cần thiết để phân hủy SF6 là rấtcao nên làm nguội hồ quang nhanh chóng
Đồng thời ngăn chặn phát sinh hồ quang vì sau khi dập tắt hồ quang cácphân tử khí SF6 bị phân hủy tác hợp lại nhanh chóng, làm giảm tối thiểu sản phẩmkhông nguyên chất trong khí SF6
Trang 10Khôi phục nhanh độ bền điện giữa hai tiếp điểm chống phóng điện lại dođiện thế phục hồi lớn Hơn nữa, với nhiệt dung mol cao và độ nhớt thấp nên hệ sốdẫn nhiệt của khí SF6 cao gấp 4 lần không khí vì vậy có thể tăng mật độ dòng điệntrong mạch dẫn điện của MC, giảm khối lượng đồng.
Những ứng dụng quang trọng khác của khí SF6
-Sử dụng trong các máy cắt điện cao thế, truyền dẫn điện cao thế, thiết bị đóng cắt
và chuyển mạch,
-Khí cách điện cho trạm biến áp, đường dẫn truyền tải điện
-Sử dụng trong thiết bị Radar
-Máy gia tốc hạt và máy phát điện
-Khoảng 80% sản lượng, được sử dụng cho ứng dụng phổ biến của khí SF6 làm khí các điện trạm biến áp (GIS) và làm điện môi ngắt điện trong các máy cắt và trong thiết bị ngắt mạch, chuyển mạch
-Trong số 80% này, có khoảng 10% sử dụng cho các thiết bị đóng cắt mạch trung thế Các ngành ngoài ngành điện, khí SF6 còn được sử dụng với chức năng bảo vệ
và làm sạch Magie và nhôm nóng chảy, kiểm tra sự rò rỉ, khí đánh dấu trong các thí nghiệm, dùng làm nhiên liệu đẩy, trong các cửa sổ cách nhiệt, thiết bị giảm xóc,laser và sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử như chất khí chống ăn mòn -20% còn lại sử dụng cho các ngành khác
2.1.4 Những ảnh hưởng của Khí SF6
a, Tới bầu khí quyển
- Nếu Khí SF6 thoát ra ngoài khí quyển thì tiềm năng hiệu ứng của nó làm ấm lêntoàn cầu đo được trong khoảng thời gian 100 năm sẽ lớn gấp xấp xỉ 22.000 lần sovới lượng tương đương khí CO2 Nói cách khác, để thoát là một kilôgam khí SF6cũng gây hiệu ứng tương tự như 22 tấn khí CO2 phát thải vào khí quyển .Kể từkhi SF6 đưa vào sử dụng, gần 50 năm trước đây, một lượng nhỏ khí đã bị rò rỉvào khí quyển Hiện nay khu vực có vòng 0.000 '000 '000 '003 phần (theo thể
Trang 11tích) của SF6 trong khí quyển Sự ổn định của khí có nghĩa là nó sẽ ở lại trongbầu không khí trong một thời gian dài.
Một số khí được phát hành phá hủy tầng ozone Mỏng tầng ozone có nghĩa làánh sáng tia cực tím hơn có thể nhận được mặt đất, làm tăng nguy cơ ung thư
da Khí có ảnh hưởng đến tầng ozone tất cả đều chứa clo SF6 không chứa bất
kỳ clo và không ảnh hưởng đến tầng ozone Thuật ngữ "hiệu ứng nhà kính"được sử dụng để mô tả rằng bầu không khí đang dần nóng lên do khí thải nhântạo Một số phân tử khí trong bầu khí quyển, chủ yếu là carbon dioxide (CO2)
và mêtan (CH4) phản ánh bức xạ nhiệt sóng dài dài từ trái đất nên nhiệt vẫn còn
bị mắc kẹt trong khí quyển thay vì biến mất vào không gian bên ngoài
Phân tử SF6 là rất phản xạ và góp phần vào hiệu ứng nhà kính Nhưng nồng độcủa khí là rất thấp (0.000 '000 '000 '003 theo thể tích) Điều này có nghĩa rằng
sự đóng góp của SF6 để hiệu ứng nhà kính do con người thực hiện là rất ít, íthơn 0,1 phần trăm tổng số có hiệu lực Điều này sẽ được so sánh với carbondioxide CO2 góp phần khoảng 60% SF6 không phá hủy tầng ozone Sự đónggóp của SF6 để hiệu ứng nhà kính ít hơn 0,1 phần trăm tổng số mà nhân loại tạora
b, Tới con người
- Giống như xenon, lưu huỳnh hexafluoride là một loại khí không độc, nhưngbằng cách thay oxy trong phổi, nó cũng mang nguy cơ ngạt nếu hít phải quánhiều Dày đặc hơn không khí, nếu một lượng khí đáng kể được giải phóng, nó sẽlắng xuống ở các khu vực trũng thấp và có nguy cơ ngạt thở đáng kể nếu khu vựcnày được đưa vào Điều này đặc biệt liên quan đến việc sử dụng nó như một chấtcách điện trong các thiết bị điện, nơi công nhân có thể ở trong các rãnh hoặc hốdưới các thiết bị có chứa SF6
Trang 12Như với tất cả các loại khí, mật độ của khí SF6 ảnh hưởng đến tần số công hưởngcủa âm thanh,do đó thay đổi đáng kể chất lượng âm thanh thanh nhạc,hoặc âm sắccủa những người hít vào nó Nó không ảnh hưởng đến các rung động của các nếpgấp giọng hát Mật độ lưu huỳnh hexafluoride tương đối cao ở nhiệt độ phòng và
áp suất do khối lượng phân tử lớn của khí Không giông như heli, có khối lượngmol khoảng 4 gram / mol và cho giọng nói trẻ con vàchất lượng “giống như chip”SF6 có khối lượng mol khoảng 146 g / mol, và tốc độ của âm thanh qua khí làkhoảng 134 m / s ở nhiệt độ phòng, tạo cho giọng nói chất lượng "ma quỷ" khi SF6được hít vào Để so sánh, khối lượng mol của không khí, khoảng 80% nitơ và 20%oxy, xấp xỉ 30 g / mol dẫn đến tốc độ âm thanh 343 m / s Hít phải khí SF6 gây ra
sự giảm âm sắc , hoặc tần số của các thành phần, của đường hô hấp, ngược lại vớiviệc hít phải helium, làm tăng nó.Lưu huỳnh hexafluoride có hiệu lực gây mê hơithấp hơn so với oxit nitơ
cơ nổ là rất cao
+ Đặc biệt đối với các bình chứa đầy khí yêu cầu phải có nắm chụp bảo vệ và vanchai để tránh trong trường hợp ngã đổ gãy van chai Bởi vì khi xảy ra hiện tượnggãy van bình khí như 1 tên lửa và nó có lực sát thương rất lớn
+ Bạn phải đặc biệt bảo quản riêng các bình khí,lưu ý không được bảo quảnchung với bình gas LPG
Trang 13+ Trên các bình khí cũng phải có tem nhãn rõ ràng như vậy sẽ tránh nhầm lẫn Đôi khi những sự nhầm lẫn như vậy sẽ rất nguy hiểm.
Đặc biệt bạn phải có khung giàn cố định các chai khí tránh ngã bình khí gâynguy hiểm
4 Tiếp điểm hồ quang,
5 Tiếp điểm làm việc,
6 Miệng thổi,
7 Tiếp điểm hồ quang,
8 Xi lanh, 9.Pittông,
10 Mặt bích giữa có đầu ra,
11 Tiếp điểm trượt,
Hình 2 Cấu tạo máy cắt