Luận văn tốt nghiệp: TÌM HIỂU THIẾT BỊ ĐIỆN MẠNG PHÂN PHỐI

LỜI NÓI ĐẦU Song song với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, điện năng đã trở thành nguồn năng lượng không thể thiếu được trong các ngành kinh tế quốc dân. Sở dĩ điện năng được ứng dụng rộng rãi như vậy là vì các nguồn năng lượng thiên nhiên như thủy năng, nhiệt năng, hóa năng…đều có thể biến đổi thành điện năng một cách dễ dàng, đồng thời thông qua các thiết bị điện lại có thể biến đổi điện năng thành động năng, nhiệt năng, quang năng…về mặt chuyển tải và phân phối cũng tương đối thuận tiện, nhà máy điện phát ra có thể qua đường dây để chuyển tải đi xa sau khi qua các trạm biến áp phân phối. Điện năng còn có một đặc điểm lớn nữa là dễ khống chế, đo lường và điều chỉnh do đó sử dụng rất thuận tiện. Do nhu cầu phát triển cần phải xây dựng nhiều nhà máy điện và trạm biến áp, đặt nhiều đường dây tải điện và thiết bị phân phối điện. Các thiết bị điều phải tiến hành lắp đặt, đưa vào vận hành hiệu quả, an toàn và tin cậy cao. Vì vậy chúng ta cần phải có những kiến thức cơ bản đối với một số thiết bị, sơ bộ tìm hiểu quá trình hoạt động cũng như quá trình thao tác chúng.Phần Mở Đầu Các thiết bị chính ở các trạm biến áp Đường dây đến: cung cấp điện năng cho các trạm lấy từ nguồn máy phát hay từ các đường dây cao áp. Thiết bị đóng cắt cách ly: cách ly các đường dây, cho phép sửa chữa, bảo trì hay kiểm tra thiết bị khi cần thiết. Dao cách ly được khóa liên động với máy cắt để ngăn hoạt động có tải. Dao cách ly vận hành bằng tay từ mặt đất. Thanh cái ngoài trời: làm bằng các ống nhôm hay đồng rỗng ruột. Thỉnh thoảng các đoạn dây dẫn mềm được sử dụng làm thanh cái. Có lúc thanh cái được sắp xếp thành các đoạn và máy cắt phân đoạn được dùng để cách ly một đoạn nào đó khi cần. Máy cắt: có thể là máy cắt nén khí hay máy cắt dầu. Các máy cắt có thể là máy cắt 1 pha được kết nối về cơ khí và hoạt động đồng thời bởi 1 cuộn dây từ tính mạch điều khiển điện áp DC 115 hay 230 V. Trong một số trường hợp máy cắt 3 pha được sử dụng cho các cấp điện áp thấp hơn. Máy biến áp: là 3 máy biến áp 1 pha hay chỉ một máy biến áp 3 pha phụ thuộc vào công suất và yêu cầu của trạm. Máy biến áp đến 10 MVA thường có chế độ làm mát dầu tự nhiên. Máy biến áp có công suất lớn hơn dùng chế độ làm mát không khí cưỡng bức. Sơ đồ đấu dây Y  hay  Y được sử dụng. Nếu máy biến áp chính nối YY thì cần có cuộn thứ 3 nối  . Cuộn này có tác dụng tránh ảnh hưởng cảm ứng và tần số cao và giảm các hài điện áp. Thỉnh thoảng các máy biến áp có cuộn thứ 3 để tạo ra điện áp cung cấp khác nhau. Cuộn thứ 3 có thể được dùng để cấp cho máy đồng bộ hay tụ bù. Máy biến áp nối đất và tự dùng: máy biến áp cuộn nối sao nối vào các pha và có cuộn thứ 3 dùng cho các thiết bị tự dùng trong trạm. Trung tính cao áp hay hạ áp được nối đất. Máy biến áp được nối như vậy để tạo ra điểm nối đất hệ thống. Kháng trở X của các cuộn nối Y thấp do đó tạo đường dẫn tổng trở thấp cho dòng sự cố chạm đất 1 pha. Do sự kết nối ở phía thứ cấp, điện áp không bị ảnh hưởng của dòng hài bậc 3 và có thể cấp điện cho tải không cân bằng với điện áp không cân bằng. Với máy biến áp nối đất có thể sử dụng các máy biến áp 1 pha với 1 cuộn cao áp và 2 cuộn hạ áp được nối song song hay nối tiếp hoặc các máy biến áp 3 pha nối  Y hay YY và có tỉ số biến áp phù hợp. Trong trường hợp hệ thống 3 pha 4 dây thì sử dụng các máy biến áp 3 pha  Y để phân phối. Các máy BU và BI có 2 mục đích: Đo lường Bảo vệ rơ le Đường dây ra: sau khi hạ áp xuống cấp điện áp yêu cầu dù là cấp phân phối sơ cấp hay truyền tải trung gian, các đường dây sẽ đi ra khỏi trạm. Với các trạm trong nhà, việc đóng cắt sẽ qua các thiết bị đóng cắt cao áp và hạ áp, các đường dây vào và ra phải là dây cáp. Phòng điều khiển: phòng điều khiển có các bảng thiết bị, điều khiển các mạch hoạt động khác nhau, thiết bị thông tin, thiết bị bảo vệ như là các loại rơle …thiết bị điều khiển giám sát. Bộ chống sét: bảo vệ các thiết bị điện chính khỏi các ảnh hưởng nguy hiểm từ các xung bất thường trong hẹ thống và các dòng sét.Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 4 PHẦN 2 THIẾT BỊ ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 110 KV Giới thiệu trạm biến áp 110 kV Sóc Trăng Địa điểm: nằm trên đường Phú Lợi – TX. Sóc Trăng. Diện tích toàn trạm: (66 × 60) m2. Nguồn cung cấp: Trạm biến áp 110 kV Sóc Trăng nhận điện từ trạm 230 kV Trà Nóc qua đường dây 110 kV Trà Nóc – Cần Thơ – Sóc Trăng – Bạc Liêu – Cà Mau. Phát tuyến: Phát tuyến 22 kV lấy từ máy biến áp T1: TX. Sóc Trăng, Mỹ Tú, Mỹ Xuyên, Vĩnh Châu. Phát tuyến 22 kV lấy từ máy biến áp T2: Kế Sách, Long Phú, Thạnh Trị. Các thiết bị chính của trạm: Máy biến áp 40 MVA 11523 kV – Đông Anh. Máy biến áp 63 MVA 11523 kV – Vina Takaoka. Máy biến áp tự dùng. Máy cắt điện. Dao cách ly. Máy biến dòng điện. Máy biến điện áp. Bộ tụ bù. Thiết bị chống sét. Thanh dẫn, thanh góp và các thiết bị khác.Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 5 Chương 1 MÁY BIẾN ÁP 1.1 Khái quát chung 1.1.1 Điều kiện làm việc Máy biến áp được thiết kế, chế tạo để lắp đặt và vận hành thỏa mãn các điều kiện sau: Độ cao so với mực nước biển : ≤ 1000 m Nhiệt độ môi trường tối đa : 450C Nhiệt độ trung bình tháng : 350C Độ ẩm trung bình : 85% Độ ẩm lớn nhất : 100% Hệ số động đất : 0.1G Tốc độ gió lớn nhất : 160 kmh Áp suất gió tối đa : 95 DaNm2 Bức xạ mặt trời : 400 Wm2 Hằng số tỏa nhiệt mặt trời : 0.8 Hằng số hấp thụ nhiệt mặt trời : 0.7 Khí hậu : nhiệt đới Độ tăng nhiệt độ cực đại của máy biến áp không vượt quá giá trị sau: Lớp dầu trên : 550C Cuộn dây : 600C 1.1.2 Nguyên lý hoạt động Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc trên nguyên tắc cảm ứng điện từ, biến đổi dòng điện xoay chiều từ cấp điện áp này sang dòng điện xoay chiều cấp điện áp khác với tần số không đổi. Nếu cuộn dây đầu vào (sơ cấp) có n1 vòng nối vào nguồn cung cấp xoay chiều U1, sẽ tạo ra trong cuộn dây sơ cấp dòng điện xoay chiều I1, dòng điện xoay chiều I1 sinh ra từ thông xoay chiều trong mạch từ, móc vòng với cuộn dây thứ cấp có n2 vòng, tạo ra 1 điện áp xoay chiều U2, nếu cuộn thứ cấp liền mạch, điện áp này sẽ sinh ra dòng điện xoay chiều I2 khép kín mạch thứ cấp. Nếu bỏ qua các tổn hao trong mạch từ và các cuộn dây ta sẽ có: k I I n n U U    1 2 1 2 1 2 : gọi là tỉ số biến áp Nếu k > 1, tức U1 > U2, ta có máy biến áp giảm áp. Nếu k < 1, tức U1 < U2, ta có máy biến áp tăng áp. 1.2 Máy biến áp T1 1.2.1 Thông số chính Hiệu : Đông Anh 40MVA – 11523 kV Loại : 3 pha, ngâm trong dầu, đặt ngoài trời.Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 6 Hình 1.1: Máy biến áp 40 MVA Cao áp 115 kV: + Nấc 1 : U = 133.4 kV, I = 129.8 A. + Nấc 10 : U = 115 kV, I = 150.6 A. + Nấc 19 : U = 96.6 kV, I = 179.3 A. Trung áp 23 kV : I = 753 A. Cuộn ổn định : U = 11 kV. Đấu Y011 Chuyển nấc dưới tải: 115 kV  9 × 1.78%. Un%CT = 10.39 %. Un%Ccân bằng = 17.8%. Un%Tcân bằng = 4.65%. Sơ đồ nối dây: Cuộn trung áp : Đấu Y, trung tính nối đất trực tiếp. Sơ đồ vectơ : YnynaO + d11. Tổn thất không tải : 28 kW. Tổn thất ngắn mạch : 185 kW. Khả năng chịu được dòng ngắn mạch: 25 kA3s. Máy biến áp được làm bằng dầu đối lưu tự nhiên qua các cánh tản nhiệt có quạt, bộ điều chỉnh dưới tải có kèm máy lọc dầu, máy có bồn dầu phụ cho thân máy và bộ chuyển nấc, có đồng hồ chỉ mức dầu đặt trên bồn dầu phụ. 1.2.2 Cấu tạo 1.2.2.1 Thùng chính MBA Thùng máy biến áp có chức năng bảo vệ ruột máy, thùng máy biến áp được chế tạo từ thép cacbon dạng tấm.Thùng máy kín tuyệt đối không thấm dầu và thích hợp với dạng nạp dầu chân không, có khả năng chịu được áp lực 1 kgcm3 mà không rò rĩ hoặc biến dạng. Vỏ thùng được thử nghiệm qua nhiều công đoạn trước khi lắp: kiểm tra ngoại quan, thử độ bền, thử dò dầu. Trước khi sơn bảo vệ vỏ thùng đã được vệ sinh sạch sẽ loại hết bụi bẩn, các mối hàn cũng được xử lý kĩ thuật không để gây ảnh hưởng đến yêu cầu kĩ thuật.Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 7 Để giảm tổn hao phụ do từ trường tản khép mạch qua vỏ trên bề mặt trong của vỏ có đặt những tấm dẫn từ. Để thuận tiện cho việc bảo dưỡng rờ le gas và nắp máy, bên cạnh thùng máy biến áp có bố trí thang cố định, có các lỗ ra để kiểm tra, xử lý thiết bị bên trong máy biến áp. Các gioăng sử dụng trong máy biến áp là loại gioăng chịu dầu và chịu nhiệt độ, tuổi thọ không dưới 15 năm. Trên thân máy biến áp có trang bị: Van xử lý dầu trên và dưới Van lấy mẫu dầu giữa và dưới Van tháo dầu thân máy biến áp và nút tháo dầu cặn Các van rút chân không, van cánh bướm bộ tản nhiệt Thùng máy biến áp được chế tạo có những vấu nâng, lỗ kéo cho phép sử dụng thiết bị nâng cẩu, nâng máy lên để tháo, lắp dễ dàng dịch chuyển máy theo chiều dọc và chiều ngang, ngoài ra còn có bệ kích thuận tiện cho lắp đặt. Máy biến áp có các vị trí tiếp đất phù hợp với dây nối tiếp đất bằng đồng 95 mm2 được hàn ở đáy thùng. Toàn bộ máy được cố định trên bệ máy bằng thép hình, không lắp bánh xe. Trên bệ máy có chỗ lắp bulông móng, giúp máy có thể làm việc tốt ở trạng thái bắt bulông cố định từ móng máy. Thùng máy biến áp được làm sạch và được sơn lót chống rĩ bằng các lớp sơn Epoxy, ngoài cùng được sơn lớp sơn trang trí với màu sơn đảm bảo hài hòa tốt nhất cho việc thu, tản nhiệt của máy biến áp, các lớp sơn đảm bảo khả năng chịu nhiệt, chịu dầu có độ bền chắc và bền mầu cao. 1.2.2.2 Bình dầu phụ Hình 1.2: Bình dầu phụ máy biến áp Máy biến áp được thiết kế dùng bình dầu phụ kiểu màng ngăn bằng cao su tổng hợp chịu dầu đảm bảo ngăn cách không khí và hơi ẩm xâm nhập vào bên trong máy trong quá trình làm việc. Bình dầu phụ kiểu này có các đặc tính sau: Làm tăng thời gian xuống cấp của dầu cách điện vì không khí và hơi ẩm từ bên ngoài tiếp xúc với dầu cách điện thông qua lớp màng bằng cao su. Việc kiểm tra định kì và bảo dưỡng đơn giản thuận tiện.Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 8 Dầu cách điện được cách ly với không khí bên ngòai nhưng áp lực của dầu cách điện được cân bằng với không khí bên ngoài thông qua lớp màng cao su. Không khí sau khi đi ra khỏi túi cao su sẽ được thoát ra ngoài qua bộ lọc hơi ẩm. Do vậy với kiểu cấu tạo bình dầu phụ như trên sẽ hạn chế đến mức thấp nhất sự xâm nhập của hơi ẩm vào trong máy biến áp, đảm bảo hạn chế khả năng xuống cấp cách điện của máy biến áp do bị nhiễm ẩm, là yếu tố quan trọng nâng cao tuổi thọ của máy biến áp. Trên bình dầu phụ có lắp đặt dụng cụ đo dầu với công tắc cảnh báo tín hiệu mức thấp của dầu, dụng cụ đo này được đặt ở vị trí thuận tiện cho người quan sát. 1.2.2.3 Hệ thống làm mát Hệ thống làm mát máy biến áp có nhiệm vụ giải nhiệt nhanh cho phần mạch từ và cuộn dây máy biến áp, khống chế nhiệt độ làm việc của máy biến áp để tránh việc phá huỷ các phần tử cách điện hiện diện trong thân máy biến áp. Hệ thống làm mát máy biến áp bao gồm: hệ thống tản nhiệt, hệ thống quạt làm mát, tủ điều khiển làm mát, kiểm soát máy biến áp tại chỗ, đồng hồ hiển thị nhiệt độ dầu và nhiệt độ cuộn dây, các van... a. Hệ thống tản nhiệt Phương pháp làm mát của máy biến áp là sự lưu thông dầu, gió tự nhiên và làm mát cưỡng bức bằng quạt gió. Thiết bị làm mát là hệ thống tản nhiệt kiểu giàn lá có thể tháo rời để thuận tiện cho việc vận chuyển máy. Thiết bị làm mát đảm bảo khả năng tản nhiệt theo phương pháp đối lưu và bức xạ nhiệt tốt, kết cấu lắp ráp chắc chắn, hình dáng đẹp. Mỗi bộ tản nhiệt được bố trí các van nạp và xả dầu để cho phép tháo dầu đi của cánh tản nhiệt mà không cần xả dầu từ thùng. Mỗi bộ tản nhiệt cũng được bố trí các tai móc để cẩu nâng và chỉnh vị trí của bộ tản nhiệt khi lắp ráp vào vỏ máy. Các bộ tản nhiệt được thiết kế để vận hành an toàn ở áp suất dầu là 1.5 kgcm2 b. Hệ thống quạt làm mát Hoạt động 2 nhóm cho mỗi chế độ bằng tay và tự động được thiết kế từng quạt riêng rẽ, không ảnh hưởng lẫn nhau trong quá trình vận hành, bảo trì thay thế, đảm bảo 2 quạt cận kề không ngừng đồng thời tránh vùng chết trong hệ thống làm mát. Sử dụng các quạt làm mát có động cơ 3 pha 220380 V, trên thân quạt ghi rõ ràng, chắc chắn dấu hiệu chiều quay qui định. Các quạt được bảo vệ riêng, dùng bảo vệ có phần tử nhiệt và điện từ. Công suất tổn thất cho làm mát PQ = 3 kW. Việc khởi động và dừng hệ thống làm mát ở 2 chế độ được bố trí tại chỗ và tại phòng điều hành các chế độ hoạt động như sau: Điều khiển bằng tay Điều khiển tự động theo nhiệt độ lớp dầu trên và nhiệt độ cuộn dây của máy biến áp tùy theo nhiệt độ nào đến trước Các tín hiệu chỉ thị hoạt động, sự cố như sau:Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 9 Các quạt ON Các quạt OFF Hệ thống làm mát đang ở chế độ hoạt động bằng tay Hệ thống làm mát đang ở chế độ hoạt động tự động Sự cố quạt Nguồn cung cấp bình thường 1.2.2.4 Ruột máy a. Lõi máy biến áp Lõi máy biến áp được chế tạo từ các lá thép kĩ thuật điện loại cán lạnh có tính dẫn từ tốt, lá thép được phủ cách điện mỏng có độ bền cách điện và chịu nhiệt cao. Phương pháp ghép các lá thép trong mạch từ sử dụng cách ghép chéo 450 nhằm giảm tổn hao thép và dòng điện từ hóa trong lõi thép. Bộ phận kẹp giữ lõi thép sử dụng thép hình, lõi thép sau khi được ép đúng theo kích thước thiết kế được quét bằng một loại keo dính đặc biệt lên toàn bộ lõi thép làm cho lõi thép có độ vững rất cao, giảm tiếng ồn, chống ô xy hóa bề mặt lõi thép, giảm dòng điện xoáy trong lõi thép. Lõi thép có kết cấu và liên kết chắc chắn với vỏ máy, với thiết kế kết cấu đặc biệt đảm bảo khi vận chuyển ruột máy không bị xê dịch, không làm ảnh hưởng đến các cuộn dây, các mối nối và toàn bộ kết cấu của máy biến áp. Lõi máy biến áp được tiếp đất với vỏ máy, dây tiếp đất có diện tích và bề mặt tiếp xúc tốt. b. Cuộn dây và cách điện Toàn bộ cuộn dây điều được sử dụng là dây đồng có độ tinh khiết và dẫn điện cao, cách điện bằng giấy cách điện, chiều dày cách điện được lựa chọn theo giá trị điện áp thử nghiệm xung sét tại điểm có giá trị lớn nhất trong cuộn dây, chiều dày cách điện này được sử dụng đồng điều trên toàn bộ cuộn dây. Sự phân bố vị trí các cuộn dây được bố trí sao cho khi xảy ra ngắn mạch sẽ có giá trị nhỏ nhất và giá trị điện áp ngắn mạch thay đổi ít nhất tại các vị trí phân nấc điện áp do việc bố trí tâm của các cuộn dây trùng nhau, cuộn cao áp 115 kV và cuộn trung áp 23 kV được bố trí có cuộn điều chỉnh riêng và có chiều cao không đổi trong quá trình điều chỉnh điện áp. Do các đặc điểm trên máy có độ tin cậy rất cao và độ bền cơ cũng như độ bền điện. Cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp được quấn theo kiểu xoắn ốc liên tục nên trao đổi nhiệt với dầu rất nhanh làm giảm khả năng tăng nhiệt cục bộ trong cuộn dây tăng tuổi thọ máy biến áp. 1.2.2.5 Bộ điều chỉnh điện áp Máy biến áp được trang bị 1 bộ điều chỉnh điện áp dưới tải phía cao áp 115 kV với phạm vi điều chỉnh 115  9  1.78% điện định mức và 1 bộ chuyển mạch không tải phía trung áp 23 kV cho phép tăng giảm  2  2.5% điện áp định mức. Công dụng: nhằm tạo ra điện áp thích hợp ở phía 23 kV và 15 kV.Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 10  Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải: a. Bộ chuyển mạch: Máy biến áp được lắp đặt bộ điều chỉnh điện áp dưới tải phía cao áp. Điện áp xoay chiều cung cấp bộ truyền động: 3 pha 220380 V – 50 Hz. Bộ truyền động có tiếp điểm trong buồng chân không. Bộ điều chỉnh điện áp gồm 19 cấp với dải điều chỉnh ± 9 × 1.78% cho phép tự động lựa chọn chuyển nấc phân áp của máy biến áp nhờ thiết bị tự động đo và xử lý tổng trở và độ sụt áp trên phụ tải, luôn đảm bảo một chế độ điều chỉnh điện áp phù hợp nhất. Bộ điều chỉnh điện áp còn có thể kết nối với hệ thống bảo vệ cho máy biến áp hiển thị dạng số. Bộ chuyển mạch dưới tải có thùng dầu riêng, dầu trong thùng được cách ly với dầu trong thùng chính, thùng dầu của bộ chuyển mạch có hệ thống bảo quản dầu riêng và có bình dầu phụ riêng. Bộ chuyển mạch dưới tải được lắp ráp trên nắp thùng chính máy biến áp. Thông số chính của bộ chuyển mạch dưới tải: Số cực : 3 cực Ứng dụng : tại điểm nối sao Dòng thông qua định mức tối đa : 600 A Dòng ngắn mạch chịu được + Nhiệt trong 3 giây : 6 kA + Động (giá trị đỉnh) : 15 kA Bước điện áp định mức tối đa 10 tiếp điểm : 1700 V Công suất ngắt định mức 10 tiếp điểm : 680 kVA Tần số định mức : 50 Hz Cấp điện áp + Điện áp lớn nhất cho thiết bị Um : 76 kV + Điện áp chịu xung sét định mức (1.250) : 350 kV + Điện áp chịu đựng định mức (50Hz1 phút) : 140 kV Trọng lượng : 255 kg Ngăn dầu : chịu độ chênh lệch áp suất 0.3 Bar b. Bộ truyền động motor Bộ truyền động motor bao gồm toàn bộ các phần truyền động cơ khí, điện và các thiết bị cần thiết khác cho hoạt động của chuyển mạch. Việc điều khiển bộ truyền động motor phù hợp theo nguyên tắc từng nấc. Một xung điều khiển đơn được phát ra bởi một hệ thống điều khiển cấp cao hơn sẽ kích hoạt sự vận hành của bộ chuyển nấc được thực hiện một cách liên tục cho dù có xuất hiện bất cứ một xung điều khiển nào trong suốt quá trình vận hành. Sự vận hành của bộ chuyển nấc sau đó chỉ có thể được tiến hành sau khi hệ thống điều khiển đã đặt lại vị trí nghỉ của nó. Cơ cấu truyền động của bộ điều chỉnh điện áp đảm bảo được việc chuyển nấc phân áp một cách tin cậy chắc chắn không cho phép dùng ở các vị trí trung gian trong quá trình chuyển nấc. Thông số chính của bộ truyền động motor:Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 11 Mô men xoắn động cơ : 6.5 Nm Điện áp : 3ACN 220380 V Dòng điện : 1.9 A Tần số : 50 Hz Tốc độ đồng bộ : 15001 phút Số vòng quay của trục điều khiển trên mỗi tác vụ chuyển nấc: 16.5 Thời gian vận hành chuyển nấc : 5.4 s Mô men định mức của trục truyền động : 45 Nm Số vòng quay của tay quay trên mỗi tác vụ chuyển nấc: 33 Số vị trí vận hành cực đại : 35 Điện áp bộ sấy và điều khiển : 220 V Công suất vào mạch điều khiển : 100 VA25 VA Dải nhiệt độ : 30 ÷ 500C Công suất gia nhiệt : 50 W Điện áp thử đối với đất : 2 kV Khối lượng : 80 kg 1.2.2.6 Thiết bị bảo vệ trên máy biến áp a. Rơle gas thân máy Hình 1.3: Rơle gas thân máy Có 2 cấp tín hiệu: dùng báo tín hiệu và cắt các máy cắt để cô lập máy biến áp, có vị trí lấy mẫu khí. Vị trí lắp: Đặt trên đường ống chính từ thân máy lên bồn dầu phụ. Công dụng: Phát hiện ra các hư hỏng bên trong máy biến áp có sinh ra hơi do đốt cháy cách điện, dầu bị nung nóng hoặc đốt cháy. Hoạt động: chia làm 2 cấp + Cấp 1: Tác động khi có hơi sinh ra tích tụ trong rơle với số lượng nhỏ hoặc mức dầu hạ thấp (sự cố nhẹ), báo tín hiệu trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp hoặc cắt máy cắt. + Cấp 2: Tác động khi có hơi sinh ra tích tụ trong rơle với số lượng lớn hoặc mức dầu giảm thấp hoặc có dòng dầu chảy mạnh đột ngột về phía bồn dầu phụ, báo tín hiệu trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp, cắt máy cắt các phía máy biến áp.Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 12 b. Rơle áp suất đột biến máy biến áp Vị trí: Đặt trước rơle gas, có ống thông với đường ống chính từ thân máy lên bồn dầu phụ. Công dụng: Phát hiện ra các hư hỏng bên trong máy biến áp có phát sinh áp suất. Hoạt động: Rơle tác động khi áp suất trên thân máy biến áp tăng đột ngột, rơle báo tín hiệu trên điều khiển từ xa máy biến áp, cắt máy cắt các phía máy biến áp. c. Rơle mức dầu của thân máy Hình 1.4: Rơle mức dầu lắp trên bồn dầu phụ Vị trí lắp: đặt trên bồn dầu phụ thân máy, trong đồng hồ mức dầu. Công dụng: kiểm soát mức dầu. Hoạt động: có 2 bộ tiếp điểm báo mức dầu cao và thấp rơle báo tín hiệu, tủ điều khiển từ xa máy biến áp. d. Rơle bảo vệ áp suất của bộ OLTC Vị trí: Đặt trên thùng dầu bộ OLTC. Công dụng: Phát hiện ra các hư hỏng bên trong bộ chuyển nấc có phát sinh ánh sáng. Hoạt động: Rơle tác động khi áp suất trong thùng dầu bộ OLTC tăng đột ngột rơle báo tín hiệu trong tủ điều khiển từ xa máy biến áp cắt máy cắt các phía máy biến áp. e. Rơle mức dầu bộ OLTC Vị trí: Đặt trên bồn dầu phụ bộ OLTC, trong đồng hồ mức dầu. Công dụng: Kiểm soát mức dầu. Hoạt động: Có 2 bộ tiếp điểm báo mức dầu cao và thấp, rơle báo tín hiệu trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp. f. Rơle nhiệt độ dầu Vị trí: Đặt trên thân máy biến áp.Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 13 Công dụng: Kiểm soát nhiệt độ dầu trong thùng chính, điều khiển quạt. Hoạt động: + Khi nhiệt độ dầu bằng 550C: Khởi động quạt làm mát. + Khi nhiệt độ dầu bằng 450C: Ngừng quạt làm mát. + Khi nhiệt độ dầu bằng 900C: Báo tín hiệu bằng đèn trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp. + Khi nhiệt độ dầu bằng 950C: Báo tín hiệu bằng còi trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp, cắt máy cắt các phía máy biến áp. + Rơle nhiệt độ dầu lấy tín hiệu từ cảm biến đặt trên nắp thùng chính. g. Rơle nhiệt độ cuộn dây Vị trí: Lắp trên thân máy biến áp. Công dụng: Kiểm soát nhiệt độ dầu. Hoạt động: Khi nhiệt độ cuộn dây bằng 950C, báo tín hiệu bằng đèn trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp, khi nhiệt độ cuộn dây bằng 1050C báo tín hiệu bằng còi trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp, cắt máy cắt các phía máy biến áp. Rơle nhiệt độ dầu lấy tín hiệu từ cảm biến đặt trên nắp thùng chính và biến dòng sứ 115 kV pha B. h. Van xả áp lực Vị trí: Đặt trên thân máy, thông với thùng dầu thân máy. Công dụng: Xả áp suất dầu, tránh nổ thân máy do quá áp suất. Hoạt động: Khi áp suất trong thân máy tăng quá mức van này sẽ tự động xã dầu ra ngoài. Van xả áp lực có tiếp điểm báo tín hiệu trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp, cắt máy cắt các phía máy biến áp. k. Rơle dòng dầu bảo vệ bộ OLTC Vị trí: Đặt trên đường ống chính từ thùng dầu bộ OLTC, lên bồn dầu phụ, có van cách ly nằm trên đường ống này. Công dụng: Phát hiện ra các hư hỏng bên trong bộ OLTC. Hoạt động: Tác dụng khi có dòng chảy mạnh đột ngột về phía bồn dầu phụ, báo tín hiệu trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp, đi cắt máy cắt các phía máy biến áp. 1.3 Máy biến áp T2 Hiệu Vina – Takaoka 63 MVA. Máy biến áp được thiết kế làm việc trong trạm biến áp từ 110 kV xuống 23 kV của hệ thống điện. Máy biến áp gồm có các cuộn dây:Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 14 Cuộn cao áp : 115 kV  9  1.78% Cuộn trung áp : 23 kV Cuộn cân bằng : 11 kV Kiểu: Máy biến áp là loại 3 pha, 2 cuộn dây + cuộn cân bằng, ngâm trong dầu, làm việc ngoài trời. Tần số : 50 Hz. Kiểu làm mát : tự nhiên cưỡng bức. Tỉ số điện áp: 115 kV  9  1.78% 23(11) kV.  Công suất danh định: Cuộn dây Công suất danh định (MVA) Làm mát tự nhiên Làm mát cưỡng bức Cao áp 48 63 Trung áp 48 63 Cân bằng 16 21  Điện áp danh định: Cuộn dây Vị trí chuyển mạch Điện áp (kV) Cao áp 1 133.423 10 115 19 96.577 Trung áp 23 Cân bằng 11  Dòng điện danh định: Cuộn dây Vị trí chuyển mạch Dòng điện (A) Dòng điện (A) Kiểu làm mát Tự nhiên Cưỡng bức Cao áp 1 208 273 10 241 316 19 287 377 Trung áp 1205 1581 Cân bằng 840 1102  Dòng điện ngắn mạch của hệ thống: Phía 115 kV: 25 kA 3s Phía 23 kV : 25 kA 3s  Sơ đồ nối dây: Cuộn cao áp Đấu sao – có trung tính nối đất trực tiếp Cuộn trung áp Đấu sao – có trung tính nối đất trực tiếp Cuộn cân bằng Đấu tam giác hở đưa ra ngoài 2 đầu sứ Sơ đồ vectơ YnynO + d11Chương 1: Máy biến áp SVTH: Ngô Thanh Khiết 15  Mức cách điện: Đầu ra Điện áp làm việc lớn nhất (kV) Điện áp chịu xung sét (kV) – giá trị đỉnh Điện áp thử tần số công nghiệp (kV) Trị hiệu dụng Cuộn 115 kV 123 550 230 Trung tính 115 kV 72.5 325 140 Cuộn 23 kV 24 125 50 Trung tính 23 kV 24 125 50 Cuộn cân bằng 11 75 28  Điện áp ngắn mạch: Điện áp ngắn mạch của máy biến áp ở nấc điện áp danh định, nhiệt độ 750C và công suất định mức. Tỉ lệ điện áp (kV) Uk ở 750C (%) Công suất định mức (MVA) 11523 kV 11.3 63  Tổn hao: Tổn hao không tải : 26 kW. Tổn hao có tải : 186 kW.Chương 2: Dao cách ly SVTH: Ngô Thanh Khiết 16 Chương 2 DAO CÁCH LY 2.1 Khái quát chung Dao cách ly là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện cao áp không có dòng điện hoặc dòng điện nhỏ hơn dòng định mức nhiều lần và tạo nên khoảng cách cách điện an toàn, có thể nhìn thấy được. Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung của đường dây hoặc cáp không tải, dòng điện không tải của máy biến áp. Ở trạng thái đóng, dao cách ly phải chịu được dòng điện định mức dài hạn và dòng sự cố ngắn mạch như dòng ổn định nhiệt, dòng xung kích. Trong lưới điện, dao cách ly thường được lắp đặt trước thiết bị bảo vệ như máy cắt, cầu chì. Ở một số dao cách ly thường có dao nối đất đi kèm, khi dao cách ly mở, dao nối đất liên động, nối đầu phần mạch cách ly để phóng điện áp dư còn tồn tại trong mạch cắt, đảm bảo an toàn. Các bộ truyền động của dao cách ly thường được thao tác bằng tay hoặc bằng điện cơ (động cơ điện). Dao cách ly được chế tạo cho tất cả các cấp điện áp. Tuy nhiên môi trường lắp đặt, ta có loại lắp đặt trong nhà và loại lắp đặt ngoài trời. Tùy theo kết cấu, ta có dao cách ly một pha và dao cách ly ba pha. Tùy theo kiểu truyền động của tiếp điểm, ta có dao cách ly kiểu chém, ba pha lắp đặt trong nhà thường chế tạo đến điện áp 35 kV. 2.2 Dao cách ly 110 kV

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÌM HIỂU THIẾT BỊ ĐIỆN

MẠNG PHÂN PHỐI

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Huỳnh Văn Khang Ngô Thanh Khiết (MSSV:1010864) Ngành Kỹ thuật Điện - Khoá 27

Tháng 12/2005

LỜI NÓI ĐẦU

Song song với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, điện năng đã trở thành nguồn năng lượng không thể thiếu được trong các ngành kinh tế quốc dân Sở

dĩ điện năng được ứng dụng rộng rãi như vậy là vì các nguồn năng lượng thiên nhiên như thủy năng, nhiệt năng, hóa năng…đều có thể biến đổi thành điện năng một cách dễ dàng, đồng thời thông qua các thiết bị điện lại có thể biến đổi điện năng thành động năng, nhiệt năng, quang năng…về mặt chuyển tải và phân phối cũng tương đối thuận tiện, nhà máy điện phát ra có thể qua đường dây để chuyển tải đi xa sau khi qua các trạm biến áp phân phối Điện năng còn có một đặc điểm lớn nữa là

dễ khống chế, đo lường và điều chỉnh do đó sử dụng rất thuận tiện

Do nhu cầu phát triển cần phải xây dựng nhiều nhà máy điện và trạm biến

áp, đặt nhiều đường dây tải điện và thiết bị phân phối điện Các thiết bị điều phải tiến hành lắp đặt, đưa vào vận hành hiệu quả, an toàn và tin cậy cao Vì vậy chúng

ta cần phải có những kiến thức cơ bản đối với một số thiết bị, sơ bộ tìm hiểu quá trình hoạt động cũng như quá trình thao tác chúng

Phần Mở Đầu

Các thiết bị chính ở các trạm biến áp

Đường dây đến: cung cấp điện năng cho các trạm lấy từ nguồn máy phát hay

từ các đường dây cao áp

Thiết bị đóng cắt cách ly: cách ly các đường dây, cho phép sửa chữa, bảo trì hay kiểm tra thiết bị khi cần thiết Dao cách ly được khóa liên động với máy cắt để ngăn hoạt động có tải Dao cách ly vận hành bằng tay từ mặt đất

Thanh cái ngoài trời: làm bằng các ống nhôm hay đồng rỗng ruột Thỉnh

thoảng các đoạn dây dẫn mềm được sử dụng làm thanh cái Có lúc thanh cái được sắp xếp thành các đoạn và máy cắt phân đoạn được dùng để cách ly một đoạn nào

đó khi cần

Máy cắt: có thể là máy cắt nén khí hay máy cắt dầu Các máy cắt có thể là máy cắt 1 pha được kết nối về cơ khí và hoạt động đồng thời bởi 1 cuộn dây từ tính mạch điều khiển điện áp DC 115 hay 230 V Trong một số trường hợp máy cắt 3 pha được sử dụng cho các cấp điện áp thấp hơn

Máy biến áp: là 3 máy biến áp 1 pha hay chỉ một máy biến áp 3 pha phụ thuộc vào công suất và yêu cầu của trạm Máy biến áp đến 10 MVA thường có chế độ làm mát dầu tự nhiên Máy biến áp có công suất lớn hơn dùng chế độ làm mát không khí cưỡng bức Sơ đồ đấu dây Y/ hay /Y được sử dụng Nếu máy biến áp chính nối Y/Y thì cần có cuộn thứ 3 nối  Cuộn này có tác dụng tránh ảnh hưởng cảm ứng

và tần số cao và giảm các hài điện áp Thỉnh thoảng các máy biến áp có cuộn thứ 3

để tạo ra điện áp cung cấp khác nhau Cuộn thứ 3 có thể được dùng để cấp cho máy đồng bộ hay tụ bù

Máy biến áp nối đất và tự dùng: máy biến áp cuộn nối sao nối vào các pha và

có cuộn thứ 3 dùng cho các thiết bị tự dùng trong trạm Trung tính cao áp hay hạ áp được nối đất Máy biến áp được nối như vậy để tạo ra điểm nối đất hệ thống Kháng trở X của các cuộn nối Y thấp do đó tạo đường dẫn tổng trở thấp cho dòng sự cố chạm đất 1 pha Do sự kết nối ở phía thứ cấp, điện áp không bị ảnh hưởng của dòng hài bậc 3 và có thể cấp điện cho tải không cân bằng với điện áp không cân bằng Với máy biến áp nối đất có thể sử dụng các máy biến áp 1 pha với 1 cuộn cao

áp và 2 cuộn hạ áp được nối song song hay nối tiếp hoặc các máy biến áp 3 pha nối

/Y hay Y/Y và có tỉ số biến áp phù hợp Trong trường hợp hệ thống 3 pha 4 dây thì sử dụng các máy biến áp 3 pha /Y để phân phối

Với các trạm trong nhà, việc đóng cắt sẽ qua các thiết bị đóng cắt cao áp và hạ

áp, các đường dây vào và ra phải là dây cáp

Phòng điều khiển: phòng điều khiển có các bảng thiết bị, điều khiển các mạch hoạt động khác nhau, thiết bị thông tin, thiết bị bảo vệ như là các loại rơle …thiết bị điều khiển giám sát

Bộ chống sét: bảo vệ các thiết bị điện chính khỏi các ảnh hưởng nguy hiểm từ các xung bất thường trong hẹ thống và các dòng sét

Chương 1: Máy biến áp

PHẦN 2 THIẾT BỊ ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 110 KV

Giới thiệu trạm biến áp 110 kV Sóc Trăng

Địa điểm: nằm trên đường Phú Lợi – TX Sóc Trăng

- Máy biến áp 40 MVA 115/23 kV – Đông Anh

- Máy biến áp 63 MVA 115/23 kV – Vina Takaoka

- Máy biến áp tự dùng

- Máy cắt điện

- Dao cách ly

- Máy biến dòng điện

- Máy biến điện áp

- Bộ tụ bù

- Thiết bị chống sét

- Thanh dẫn, thanh góp và các thiết bị khác

Chương 1: Máy biến áp

Chương 1

MÁY BIẾN ÁP

1.1 Khái quát chung

1.1.1 Điều kiện làm việc

Máy biến áp được thiết kế, chế tạo để lắp đặt và vận hành thỏa mãn các điều kiện sau:

Độ cao so với mực nước biển : ≤ 1000 m

Nhiệt độ môi trường tối đa : 450C

Khí hậu : nhiệt đới

Độ tăng nhiệt độ cực đại của máy biến áp không vượt quá giá trị sau: Lớp dầu trên : 550C

Cuộn dây : 600C

1.1.2 Nguyên lý hoạt động

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc trên nguyên tắc cảm ứng điện

từ, biến đổi dòng điện xoay chiều từ cấp điện áp này sang dòng điện xoay chiều cấp điện áp khác với tần số không đổi

Nếu cuộn dây đầu vào (sơ cấp) có n1 vòng nối vào nguồn cung cấp xoay chiều U1, sẽ tạo ra trong cuộn dây sơ cấp dòng điện xoay chiều I1, dòng điện xoay chiều I1 sinh ra từ thông xoay chiều trong mạch từ, móc vòng với cuộn dây thứ cấp

có n2 vòng, tạo ra 1 điện áp xoay chiều U2, nếu cuộn thứ cấp liền mạch, điện áp này

sẽ sinh ra dòng điện xoay chiều I2 khép kín mạch thứ cấp

Nếu bỏ qua các tổn hao trong mạch từ và các cuộn dây ta sẽ có:

I

I n

n U

1 : gọi là tỉ số biến áp Nếu k > 1, tức U1 > U2, ta có máy biến áp giảm áp

Nếu k < 1, tức U1 < U2, ta có máy biến áp tăng áp

1.2 Máy biến áp T1

1.2.1 Thông số chính

Hiệu : Đông Anh 40MVA – 115/23 kV

Loại : 3 pha, ngâm trong dầu, đặt ngoài trời

Chương 1: Máy biến áp

Hình 1.1: Máy biến áp 40 MVA Cao áp 115 kV:

Sơ đồ nối dây:

- Cuộn trung áp : Đấu Y, trung tính nối đất trực tiếp

- Sơ đồ vectơ : YnynaO + d11

Tổn thất không tải : 28 kW

Tổn thất ngắn mạch : 185 kW

Khả năng chịu được dòng ngắn mạch: 25 kA/3s

Máy biến áp được làm bằng dầu đối lưu tự nhiên qua các cánh tản nhiệt có quạt, bộ điều chỉnh dưới tải có kèm máy lọc dầu, máy có bồn dầu phụ cho thân máy

và bộ chuyển nấc, có đồng hồ chỉ mức dầu đặt trên bồn dầu phụ

1.2.2 Cấu tạo

1.2.2.1 Thùng chính MBA

Thùng máy biến áp có chức năng bảo vệ ruột máy, thùng máy biến áp được chế tạo từ thép cacbon dạng tấm.Thùng máy kín tuyệt đối không thấm dầu và thích hợp với dạng nạp dầu chân không, có khả năng chịu được áp lực 1 kg/cm3 mà không rò rĩ hoặc biến dạng Vỏ thùng được thử nghiệm qua nhiều công đoạn trước khi lắp: kiểm tra ngoại quan, thử độ bền, thử dò dầu Trước khi sơn bảo vệ vỏ thùng

đã được vệ sinh sạch sẽ loại hết bụi bẩn, các mối hàn cũng được xử lý kĩ thuật không để gây ảnh hưởng đến yêu cầu kĩ thuật

Chương 1: Máy biến áp

Để giảm tổn hao phụ do từ trường tản khép mạch qua vỏ trên bề mặt trong của vỏ có đặt những tấm dẫn từ Để thuận tiện cho việc bảo dưỡng rờ le gas và nắp máy, bên cạnh thùng máy biến áp có bố trí thang cố định, có các lỗ ra để kiểm tra,

xử lý thiết bị bên trong máy biến áp

Các gioăng sử dụng trong máy biến áp là loại gioăng chịu dầu và chịu nhiệt

độ, tuổi thọ không dưới 15 năm

Trên thân máy biến áp có trang bị:

- Van xử lý dầu trên và dưới

- Van lấy mẫu dầu giữa và dưới

- Van tháo dầu thân máy biến áp và nút tháo dầu cặn

- Các van rút chân không, van cánh bướm bộ tản nhiệt

Thùng máy biến áp được chế tạo có những vấu nâng, lỗ kéo cho phép sử dụng thiết bị nâng cẩu, nâng máy lên để tháo, lắp dễ dàng dịch chuyển máy theo chiều dọc và chiều ngang, ngoài ra còn có bệ kích thuận tiện cho lắp đặt

Máy biến áp có các vị trí tiếp đất phù hợp với dây nối tiếp đất bằng đồng 95

mm2 được hàn ở đáy thùng

Toàn bộ máy được cố định trên bệ máy bằng thép hình, không lắp bánh xe Trên bệ máy có chỗ lắp bulông móng, giúp máy có thể làm việc tốt ở trạng thái bắt bulông cố định từ móng máy

Thùng máy biến áp được làm sạch và được sơn lót chống rĩ bằng các lớp sơn Epoxy, ngoài cùng được sơn lớp sơn trang trí với màu sơn đảm bảo hài hòa tốt nhất cho việc thu, tản nhiệt của máy biến áp, các lớp sơn đảm bảo khả năng chịu nhiệt, chịu dầu có độ bền chắc và bền mầu cao

1.2.2.2 Bình dầu phụ

Hình 1.2: Bình dầu phụ máy biến áp Máy biến áp được thiết kế dùng bình dầu phụ kiểu màng ngăn bằng cao su tổng hợp chịu dầu đảm bảo ngăn cách không khí và hơi ẩm xâm nhập vào bên trong máy trong quá trình làm việc

Bình dầu phụ kiểu này có các đặc tính sau:

- Làm tăng thời gian xuống cấp của dầu cách điện vì không khí và hơi ẩm

từ bên ngoài tiếp xúc với dầu cách điện thông qua lớp màng bằng cao su

- Việc kiểm tra định kì và bảo dưỡng đơn giản thuận tiện

Chương 1: Máy biến áp

- Dầu cách điện được cách ly với không khí bên ngòai nhưng áp lực của dầu cách điện được cân bằng với không khí bên ngoài thông qua lớp màng cao su Không khí sau khi đi ra khỏi túi cao su sẽ được thoát ra ngoài qua bộ lọc hơi ẩm

Do vậy với kiểu cấu tạo bình dầu phụ như trên sẽ hạn chế đến mức thấp nhất

sự xâm nhập của hơi ẩm vào trong máy biến áp, đảm bảo hạn chế khả năng xuống cấp cách điện của máy biến áp do bị nhiễm ẩm, là yếu tố quan trọng nâng cao tuổi thọ của máy biến áp

Trên bình dầu phụ có lắp đặt dụng cụ đo dầu với công tắc cảnh báo tín hiệu mức thấp của dầu, dụng cụ đo này được đặt ở vị trí thuận tiện cho người quan sát

1.2.2.3 Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát máy biến áp có nhiệm vụ giải nhiệt nhanh cho phần mạch

từ và cuộn dây máy biến áp, khống chế nhiệt độ làm việc của máy biến áp để tránh việc phá huỷ các phần tử cách điện hiện diện trong thân máy biến áp

Hệ thống làm mát máy biến áp bao gồm: hệ thống tản nhiệt, hệ thống quạt làm mát, tủ điều khiển làm mát, kiểm soát máy biến áp tại chỗ, đồng hồ hiển thị nhiệt độ dầu và nhiệt độ cuộn dây, các van

Mỗi bộ tản nhiệt được bố trí các van nạp và xả dầu để cho phép tháo dầu đi của cánh tản nhiệt mà không cần xả dầu từ thùng Mỗi bộ tản nhiệt cũng được bố trí các tai móc để cẩu nâng và chỉnh vị trí của bộ tản nhiệt khi lắp ráp vào vỏ máy Các bộ tản nhiệt được thiết kế để vận hành an toàn ở áp suất dầu là 1.5 kg/cm2

b Hệ thống quạt làm mát

Hoạt động 2 nhóm cho mỗi chế độ bằng tay và tự động được thiết kế từng quạt riêng rẽ, không ảnh hưởng lẫn nhau trong quá trình vận hành, bảo trì thay thế, đảm bảo 2 quạt cận kề không ngừng đồng thời tránh vùng chết trong hệ thống làm mát

Sử dụng các quạt làm mát có động cơ 3 pha 220/380 V, trên thân quạt ghi rõ ràng, chắc chắn dấu hiệu chiều quay qui định Các quạt được bảo vệ riêng, dùng bảo

vệ có phần tử nhiệt và điện từ

Công suất tổn thất cho làm mát PQ = 3 kW

Việc khởi động và dừng hệ thống làm mát ở 2 chế độ được bố trí tại chỗ và tại phòng điều hành các chế độ hoạt động như sau:

- Điều khiển bằng tay

- Điều khiển tự động theo nhiệt độ lớp dầu trên và nhiệt độ cuộn dây của máy biến áp tùy theo nhiệt độ nào đến trước

Các tín hiệu chỉ thị hoạt động, sự cố như sau:

Chương 1: Máy biến áp

a Lõi máy biến áp

Lõi máy biến áp được chế tạo từ các lá thép kĩ thuật điện loại cán lạnh có tính dẫn từ tốt, lá thép được phủ cách điện mỏng có độ bền cách điện và chịu nhiệt cao

Phương pháp ghép các lá thép trong mạch từ sử dụng cách ghép chéo 450

nhằm giảm tổn hao thép và dòng điện từ hóa trong lõi thép

Bộ phận kẹp giữ lõi thép sử dụng thép hình, lõi thép sau khi được ép đúng theo kích thước thiết kế được quét bằng một loại keo dính đặc biệt lên toàn bộ lõi thép làm cho lõi thép có độ vững rất cao, giảm tiếng ồn, chống ô xy hóa bề mặt lõi thép, giảm dòng điện xoáy trong lõi thép

Lõi thép có kết cấu và liên kết chắc chắn với vỏ máy, với thiết kế kết cấu đặc biệt đảm bảo khi vận chuyển ruột máy không bị xê dịch, không làm ảnh hưởng đến các cuộn dây, các mối nối và toàn bộ kết cấu của máy biến áp

Lõi máy biến áp được tiếp đất với vỏ máy, dây tiếp đất có diện tích và bề mặt tiếp xúc tốt

b Cuộn dây và cách điện

Toàn bộ cuộn dây điều được sử dụng là dây đồng có độ tinh khiết và dẫn điện cao, cách điện bằng giấy cách điện, chiều dày cách điện được lựa chọn theo giá trị điện áp thử nghiệm xung sét tại điểm có giá trị lớn nhất trong cuộn dây, chiều dày cách điện này được sử dụng đồng điều trên toàn bộ cuộn dây Sự phân bố vị trí các cuộn dây được bố trí sao cho khi xảy ra ngắn mạch sẽ có giá trị nhỏ nhất và giá trị điện áp ngắn mạch thay đổi ít nhất tại các vị trí phân nấc điện áp do việc bố trí tâm của các cuộn dây trùng nhau, cuộn cao áp 115 kV và cuộn trung áp 23 kV được

bố trí có cuộn điều chỉnh riêng và có chiều cao không đổi trong quá trình điều chỉnh điện áp

Do các đặc điểm trên máy có độ tin cậy rất cao và độ bền cơ cũng như độ bền điện

Cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp được quấn theo kiểu xoắn ốc liên tục nên trao đổi nhiệt với dầu rất nhanh làm giảm khả năng tăng nhiệt cục bộ trong cuộn dây tăng tuổi thọ máy biến áp

1.2.2.5 Bộ điều chỉnh điện áp

Máy biến áp được trang bị 1 bộ điều chỉnh điện áp dưới tải phía cao áp 115

kV với phạm vi điều chỉnh 115  9  1.78% điện định mức và 1 bộ chuyển mạch không tải phía trung áp 23 kV cho phép tăng giảm  2  2.5% điện áp định mức Công dụng: nhằm tạo ra điện áp thích hợp ở phía 23 kV và 15 kV

Chương 1: Máy biến áp

 Bộ điều chỉnh điện áp dưới tải:

a Bộ chuyển mạch:

Máy biến áp được lắp đặt bộ điều chỉnh điện áp dưới tải phía cao áp

Điện áp xoay chiều cung cấp bộ truyền động: 3 pha 220/380 V – 50 Hz

Bộ truyền động có tiếp điểm trong buồng chân không

Bộ điều chỉnh điện áp gồm 19 cấp với dải điều chỉnh ± 9 × 1.78% cho phép

tự động lựa chọn chuyển nấc phân áp của máy biến áp nhờ thiết bị tự động đo và xử

lý tổng trở và độ sụt áp trên phụ tải, luôn đảm bảo một chế độ điều chỉnh điện áp phù hợp nhất Bộ điều chỉnh điện áp còn có thể kết nối với hệ thống bảo vệ cho máy biến áp hiển thị dạng số

Bộ chuyển mạch dưới tải có thùng dầu riêng, dầu trong thùng được cách ly với dầu trong thùng chính, thùng dầu của bộ chuyển mạch có hệ thống bảo quản dầu riêng và có bình dầu phụ riêng Bộ chuyển mạch dưới tải được lắp ráp trên nắp thùng chính máy biến áp

Thông số chính của bộ chuyển mạch dưới tải:

- Ứng dụng : tại điểm nối sao

- Dòng thông qua định mức tối đa : 600 A

- Dòng ngắn mạch chịu được

+ Nhiệt trong 3 giây : 6 kA

+ Động (giá trị đỉnh) : 15 kA

- Bước điện áp định mức tối đa 10 tiếp điểm : 1700 V

- Công suất ngắt định mức 10 tiếp điểm : 680 kVA

- Tần số định mức : 50 Hz

- Cấp điện áp

+ Điện áp lớn nhất cho thiết bị Um : 76 kV

+ Điện áp chịu xung sét định mức (1.2/50) : 350 kV

Bộ truyền động motor bao gồm toàn bộ các phần truyền động cơ khí, điện

và các thiết bị cần thiết khác cho hoạt động của chuyển mạch Việc điều khiển bộ truyền động motor phù hợp theo nguyên tắc từng nấc Một xung điều khiển đơn được phát ra bởi một hệ thống điều khiển cấp cao hơn sẽ kích hoạt sự vận hành của

bộ chuyển nấc được thực hiện một cách liên tục cho dù có xuất hiện bất cứ một xung điều khiển nào trong suốt quá trình vận hành Sự vận hành của bộ chuyển nấc sau đó chỉ có thể được tiến hành sau khi hệ thống điều khiển đã đặt lại vị trí nghỉ của nó

Cơ cấu truyền động của bộ điều chỉnh điện áp đảm bảo được việc chuyển nấc phân áp một cách tin cậy chắc chắn không cho phép dùng ở các vị trí trung gian trong quá trình chuyển nấc

Thông số chính của bộ truyền động motor:

Chương 1: Máy biến áp

- Mô men xoắn động cơ : 6.5 Nm

- Điện áp : 3AC/N 220/380 V

- Dòng điện : 1.9 A

- Tần số : 50 Hz

- Tốc độ đồng bộ : 1500/1 phút

- Số vòng quay của trục điều khiển trên mỗi tác vụ chuyển nấc: 16.5

- Thời gian vận hành chuyển nấc : 5.4 s

- Mô men định mức của trục truyền động : 45 Nm

- Số vòng quay của tay quay trên mỗi tác vụ chuyển nấc: 33

- Số vị trí vận hành cực đại : 35

- Điện áp bộ sấy và điều khiển : 220 V

- Công suất vào mạch điều khiển : 100 VA/25 VA

- Dải nhiệt độ : -30 ÷ 500C

- Công suất gia nhiệt : 50 W

- Điện áp thử đối với đất : 2 kV

- Khối lượng : 80 kg

1.2.2.6 Thiết bị bảo vệ trên máy biến áp

a Rơle gas thân máy

Hình 1.3: Rơle gas thân máy

- Có 2 cấp tín hiệu: dùng báo tín hiệu và cắt các máy cắt để cô lập máy biến

+ Cấp 2: Tác động khi có hơi sinh ra tích tụ trong rơle với số lượng lớn hoặc mức dầu giảm thấp hoặc có dòng dầu chảy mạnh đột ngột về phía bồn dầu phụ, báo tín hiệu trên tủ điều khiển từ xa máy biến áp, cắt máy cắt các phía máy biến áp

Chương 1: Máy biến áp

b Rơle áp suất đột biến máy biến áp

c Rơle mức dầu của thân máy

Hình 1.4: Rơle mức dầu lắp trên bồn dầu phụ

- Vị trí lắp: đặt trên bồn dầu phụ thân máy, trong đồng hồ mức dầu

- Công dụng: kiểm soát mức dầu

- Hoạt động: có 2 bộ tiếp điểm báo mức dầu cao và thấp rơle báo tín hiệu, tủ điều khiển từ xa máy biến áp

d Rơle bảo vệ áp suất của bộ OLTC

Chương 1: Máy biến áp

- Công dụng:

Kiểm soát nhiệt độ dầu trong thùng chính, điều khiển quạt

- Hoạt động:

+ Khi nhiệt độ dầu bằng 550C: Khởi động quạt làm mát

+ Khi nhiệt độ dầu bằng 450C: Ngừng quạt làm mát

+ Khi nhiệt độ dầu bằng 900C: Báo tín hiệu bằng đèn trên tủ điều khiển

từ xa máy biến áp

+ Khi nhiệt độ dầu bằng 950C: Báo tín hiệu bằng còi trên tủ điều khiển từ

xa máy biến áp, cắt máy cắt các phía máy biến áp

+ Rơle nhiệt độ dầu lấy tín hiệu từ cảm biến đặt trên nắp thùng chính

g Rơle nhiệt độ cuộn dây

Rơle nhiệt độ dầu lấy tín hiệu từ cảm biến đặt trên nắp thùng chính và biến dòng sứ 115 kV pha B

áp, cắt máy cắt các phía máy biến áp

k Rơle dòng dầu bảo vệ bộ OLTC

Hiệu Vina – Takaoka 63 MVA

Máy biến áp được thiết kế làm việc trong trạm biến áp từ 110 kV xuống 23

kV của hệ thống điện

Máy biến áp gồm có các cuộn dây:

Chương 1: Máy biến áp

 Công suất danh định:

Cuộn dây Công suất danh định (MVA)

Cuộn dây Vị trí chuyển mạch

Dòng điện (A) Dòng điện (A)

Kiểu làm mát

Tự nhiên Cưỡng bức Cao áp

Sơ đồ nối dây:

Cuộn cao áp Đấu sao – có trung tính nối đất trực tiếp

Cuộn trung áp Đấu sao – có trung tính nối đất trực tiếp

Cuộn cân bằng Đấu tam giác hở - đưa ra ngoài 2 đầu sứ

Chương 1: Máy biến áp

Mức cách điện:

Đầu ra

Điện áp làm việc lớn nhất (kV)

Điện áp chịu xung sét (kV) – giá trị đỉnh

Điện áp thử tần số công nghiệp (kV) - Trị hiệu dụng

Chương 2: Dao cách ly

Chương 2

DAO CÁCH LY

2.1 Khái quát chung

Dao cách ly là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện cao áp không có dòng

điện hoặc dòng điện nhỏ hơn dòng định mức nhiều lần và tạo nên khoảng cách cách

điện an toàn, có thể nhìn thấy được Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung của

đường dây hoặc cáp không tải, dòng điện không tải của máy biến áp Ở trạng thái

đóng, dao cách ly phải chịu được dòng điện định mức dài hạn và dòng sự cố ngắn

mạch như dòng ổn định nhiệt, dòng xung kích Trong lưới điện, dao cách ly thường

được lắp đặt trước thiết bị bảo vệ như máy cắt, cầu chì Ở một số dao cách ly

thường có dao nối đất đi kèm, khi dao cách ly mở, dao nối đất liên động, nối đầu

phần mạch cách ly để phóng điện áp dư còn tồn tại trong mạch cắt, đảm bảo an

toàn Các bộ truyền động của dao cách ly thường được thao tác bằng tay hoặc bằng

điện cơ (động cơ điện) Dao cách ly được chế tạo cho tất cả các cấp điện áp Tuy

nhiên môi trường lắp đặt, ta có loại lắp đặt trong nhà và loại lắp đặt ngoài trời Tùy

theo kết cấu, ta có dao cách ly một pha và dao cách ly ba pha Tùy theo kiểu truyền

động của tiếp điểm, ta có dao cách ly kiểu chém, ba pha lắp đặt trong nhà thường

chế tạo đến điện áp 35 kV

2.2 Dao cách ly 110 kV

Hình 2.1: Dao cách ly 110 kV

Dao cách ly là một khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch cao áp chủ yếu là

khi không có dòng Dao cách ly còn dùng để cách ly phần khí cụ cần được sữa chữa

với phần còn lại của lưới điện Các đầu tiếp xúc của dao cách ly không có buồng

dập hồ quang nên khi thao tác nhầm – dùng dao cách ly cắt dòng phụ tải hay ngắn

mạch, hồ quang sẽ xuất hiện có thể dẫn đến sự cố Vậy trước khi mở dao cách ly,

mạch điện cần phải được cắt máy cắt

Tuy vậy cũng có thể dùng dao cách ly thực hiện cắt dòng nhỏ trong một số

trường hợp như sau:

- Cắt dòng không tải của đường dây trên không (dòng điện dung) điện áp

đến 20 kV với chiều dài tới 35 km, điện áp 35 kV – 20 – 69 km, điện áp 110 kV - 8

- 28 km và của đường dây cáp điện áp tới 10 kV – tới 10 km

- Đóng cắt dòng không tải của máy biến áp điện lực: điện áp tới 10 kV với

công suất tới 750 kVA, điện áp tới 20 kV – 10 MVA, 35 kV – 20 MVA, 110 kV –

40.5 MVA

- Đóng cắt dòng phụ tải tới 10 A, điện áp tới 10 kV

- Đóng cắt dòng cân bằng của đường dây tới 70 A với điện áp tới 10 kV

- Đóng cắt dòng một pha chạm đất: 5 A với điện áp 20 – 35 kV, 30 A – 10

kV và nhỏ hơn

- Đóng cắt các biến điện áp

Các thông số chính của dao cách ly cũng giống như của máy cắt điện: điện

áp định mức Uđm, dòng điện định mức Iđm, dòng ổn định động định mức Iđđm, dòng

ổn định nhiệt định mức Inhđm ứng với thời gian ổn định nhiệt định mức tnh Nhưng

khác với máy cắt điện là không có dòng điện cắt định mức

Có 2 loại dao cách ly chủ yếu: dao cách ly trong nhà và dao cách ly đặt ngoài

trời

 Dao cách ly đặt ngoài trời:

+ Dao cách ly dùng cho các thiết bị phân phối ngoài trời thường phải có

cách điện thích hợp và chống đỡ được các điều kiện tác động của môi trường xung

quanh Dao cách ly đặt ngoài trời thường có kiểu đặt trên đế có thể ở dạng chém

hay dạng quay tay

+ Dao cách ly có kiểu dao chém, khi đóng mở, lưỡi dao chuyển động

trong mặt phẳng đứng nên chiếm chiều cao lớn Loại này cũng có 2 dao nối đất điều

khiển bằng tay, còn dao chính điều khiển bằng bộ truyền động cơ điện

+ Dao cách ly có lưỡi dao quay ngang gồm 2 lưỡi dao đều chuyển động

ngang Đầu lưỡi dao gắn những tấm kim loại mỏng để làm đầu tiếp xúc Khi đóng

mở, truyền động tác động lên đòn làm làm quay 2 sứ đỡ đi về 2 hướng khác nhau để

cho 2 dao chính cùng quay ra (khi mở) hay cùng quay vào (khi đóng)

Chương 2: Dao cách ly

+ Dao cách ly đặt ngoài trời kiểu treo có tiếp xúc dạng chuyển động, bao

gồm trọng tải, thanh đàn hồi và đầu dây nối Tiếp xúc này được treo dưới chuỗi sứ

và dây kéo nối với bộ truyền động, còn tiếp xúc cố định bao gồm vòng kim loại gắn

trên sứ cách điện hay máy biến dòng điện Ở vị trí cắt mạch, tiếp xúc di động được

kéo lên, còn khi đóng thì thả dây kéo, trọng tải được thả xuống, tiếp xúc di động

gặp tiếp xúc cố định Để nối đất dao cách ly khi mở, dùng dây nối

2.2.2 Các bộ truyền động của dao cách ly

Dao cách ly có thể truyền động bằng tay hoặc bằng động cơ

- Bộ truyền động bằng động cơ dùng động cơ qua cơ cấu truyền động tác

động lên cánh tay đòn hay tay quay để cuối cùng dẫn đến chuyển động thanh kéo

của dao cách ly

- Trong một số dao cách ly, người ta dùng bộ truyền động bằng tay để đóng

mở dao nối đất và dùng bộ truyền động bằng động cơ để đóng mở dao chính

Điện áp điều khiển : 220 VDC

Bộ sưởi và tủ truyền động : 220 VAC – 80 W

Nhiệt độ môi trường làm việc : -25 ÷ 400C

Khối lượng : 635 kg

Điện áp cung cấp cho motor : 220 VDC

2.2.4 Cấu tạo

Cách ly cao thế 110 kV- Mesa là loại đặt ngoài trời gồm 3 bộ tiếp điểm

chính đặt trên 3 bộ sứ đỡ, có chung phần truyền động để thao tác cho cả 3 pha, mỗi

dao cách ly có từ 1 đến 2 dao tiếp đất tùy theo vị trí đặt

Các bộ phận và thiết bị điều khiển đặt chung trong tủ điều khiển

2.2.5 Nguyên lý hoạt động

Dao cách ly hoạt động nhờ vào sự hoạt động của hệ động cơ điều khiển qua

việc thao tác đóng cắt bằng điện hoặc bằng cơ (thao tác bằng cần tay quay)

Việc điều khiển dao cách ly điện nhờ vào thiết bị điện điều khiển, chúng

được bố trí trong tủ truyền động trong phòng điều hành

Dao cách ly có thể thao tác bằng điện hoặc bằng cơ

Dao cách ly được lắp đặt trên lưới điện có điện áp lớn nhất không vượt quá

điện áp định mức của dao cách ly

Dòng điện liên tục chạy qua dao cách ly không vượt quá giá trị dòng điện

liên tục định mức của dao cách ly

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

Chương 3

MÁY CẮT ĐIỆN CAO ÁP

3.1 Khái quát chung

Hình 3.1: Máy cắt 123 kV Máy cắt điện cao áp là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện có điện áp từ

1 kV trở lên ở mọi chế độ vận hành: chế độ không tải, 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

Các thông số chính của máy cắt gồm: điện áp định mức, dòng điện định mức, dòng điện ổn định nhiệt ứng với thời gian tương ứng, dòng điện ổn định điện động, dòng điện cắt định mức, công suất cắt định mức, thời gian đóng, thời gian cắt Điện áp danh định là điện áp dây đặt lên thiết bị điện với thời gian làm việc dài hạn mà cách điện của máy cắt không bị hỏng hóc, tính toán theo trị hiệu dụng Dòng điện định mức là trị số hiệu dụng của dòng điện chạy qua máy cắt trong thời gian làm việc dài hạn mà máy cắt không bị hỏng hóc Việc tính toán dòng điện định mức dựa vào bài toán cân bằng nhiệt của mạch vòng dẫn điện ở chế độ xác lập nhiệt

Dòng điện ổn định nhiệt với thời gian tương ứng là trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch, chạy trong thiết bị với thời gian cho trước mà nhiệt độ của mạch vòng dẫn điện không vượt qua nhiệt độ cho phép ở chế độ làm việc ngắn hạn Việc xác định dòng điện ổn định nhiệt gắn liền với bài toán cân bằng nhiệt của mạch vòng dẫn điện ở chế độ quá độ:

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

Công suất cắt định mức của máy cắt 3 pha được tính theo công suất:

Thời gian cắt của máy cắt là quãng thời gian từ khi có tín hiệu cắt đến khi hồ quang bị dập tắt hoàn toàn Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính của cơ cấu cắt (thường là lò xo được tích năng lượng trong quá trình đóng) và thời gian chảy của

hồ quang, được tính toán cho hồ quang của dòng cắt định mức

Các yêu cầu chính của máy cắt là: độ tin cậy cao cho mọi chế độ làm việc, quá điện áp khi cắt thấp, thời gian đóng và thời gian cắt nhanh, không gây ảnh hưởng tới môi trường, dễ bảo dưỡng kiểm tra thay thế, kích thước nhỏ, gọn tuổi thọ cao, có thể dùng cho chế độ đóng lập lại với chu trình:

Tùy theo kết cấu, ta có máy cắt rời và máy cắt hợp bộ Máy cắt rời dễ sử dụng đơn lẻ, còn máy cắt hợp bộ thường được ghép nối với tổ hợp các thiết bị khác như dao cách ly, các thiết bị điều khiển, đo lường, bảo vệ và còn gọi là trạm đóng cắt hợp bộ

3.2 Công dụng và phân loại máy cắt

Nhiệm vụ:

Đóng cắt dòng điện không tải hoặc có tải, cắt dòng sự cố Yêu cầu phải

đóng cắt nhanh, chắc chắn, tin cậy và an toàn

Là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện khi có dòng điện tải và tự động cắt mạch điện để bảo vệ cho các thiết bị, đường dây khi có sự cố quá tải, ngắn mạch Yêu cầu đối với chúng là phải cắt nhanh, khi đóng cắt không gây nổ hoặc cháy, kích thước gọn nhẹ Trong máy cắt cao áp, vấn đề dập tắt hồ quang khi cắt ngắn mạch rất

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

quan trọng Chính vì vậy người ta thường căn cứ vào phương pháp dập tắt hồ quang

để phân loại máy cắt

- Máy cắt nhiều dầu: dầu vừa là chất cách điện, đồng thời sinh khí để dập tắt hồ quang

- Máy cắt ít dầu: lượng dầu ít chỉ đủ sinh khí dập tắt hồ quang, còn cách điện là chất rắn

- Máy cắt không khí: dùng khí nén để dập tắt hồ quang

- Máy cắt tự sinh khí: dùng vật liệu cách điện có khả năng tự sinh khí dưới tác dụng nhiệt độ cao của hồ quang Khí tự sinh áp suất cao có khả năng dập tắt hồ quang

- Máy cắt điện từ: hồ quang được dập tắt trong khe hẹp làm bằng vật liệu rắn chịu được hồ quang Lực điện từ sẽ đẩy hồ quang vào khe hẹp

- Máy cắt chân không: hồ quang được dập tắt trong môi trường chân không

- Máy cắt phụ tải: chỉ dùng để cắt dòng phụ tải, không cắt được dòng ngắn mạch Hồ quang được dập tắt bằng khí sinh từ vật liệu rắn tự sinh khí dưới tác dụng nhiệt độ cao của hồ quang

3.3 Vị trí lắp đặt

Thường được lắp đặt tại các vị trí sau:

- Tại các đầu phát tuyến đường dây trên không hoặc các đường cáp ngầm

- Tại các trạm phân phối có công suất trung bình và lớn

3.4 Các bộ truyền động của máy cắt

Bộ truyền động là một thiết bị dùng để thực hiện các thao tác đóng cắt máy cắt và giữ chúng ở vị trí đóng Căn cứ vào loại nguồn cung cấp cho thao tác, bộ truyền động được phân thành các loại: bộ truyền động bằng tay, bằng lò xo, bằng trọng tải, bằng khí nén và bộ truyền động điện từ

- Bộ truyền động bằng tay dùng cho máy cắt công suất nhỏ (dòng cắt dưới

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

+ Bộ truyền động cho phép tự đóng lại Nhưng nếu ngay sau khi đóng lại

mà lại vẫn còn ngắn mạch thì máy cắt được mở ra và sẽ không đóng lại lần nữa vì lò

xo ở vị trí giãn

+ Bộ truyền động bằng lò xo không yêu cầu nguồn điện điều khiển một chiều, nhưng cũng chỉ đạt được công suất nhỏ, nên chủ yếu chỉ dùng cho máy cắt ít dầu 6 – 10 kV

- Bộ truyền động điện từ dùng năng lượng trực tiếp từ lưới điện:

+ Bộ truyền động có cơ cấu đơn giản, làm việc tin cây, nhưng dòng điện tiêu thụ lớn, thời gian cắt lớn khoảng 1 giây

- Bộ truyền động bằng khí nén đảm bảo đóng nhanh máy cắt nhờ năng lượng của khí nén:

3.5 Nguyên lý thao tác máy cắt

Máy cắt là thiết bị điện dùng để đóng, cắt mạch điện ở mọi chế độ vận hành: không tải, định mức, sự cố, trong đó sự cố ngắn mạch là nặng nề nhất Bộ phận chủ yếu của máy cắt là buồng cắt và bộ truyền động được kết nối cơ khí với nhau Tùy theo nguyên lý dập hồ quang của buồng cắt mà máy cắt được chia thành các loại như: máy cắt dầu, máy cắt chân không….Tùy theo nguyên lý làm việc của bộ truyền động mà chúng được chia thành bộ truyền động kiểu lò xo, kiểu điện cơ, kiểu điện từ, kiểu khí nén , kiểu thủy lực Trước khi đóng, năng lượng được tích trữ trong bộ truyền động với một trị số đủ lớn Khi có tín hiệu đóng đưa vào bộ truyền động, năng lượng tích lũy trong bộ truyền động được giải phóng, nhanh chống đóng các tiếp điểm của máy cắt Đồng thời với quá trình đóng, cơ cấu cắt của bộ truyền động được nạp năng lượng, chuẩn bị cho quá trình cắt

Với bộ truyền động kiểu lò xo, việc tích lũy năng lượng ở lò xo được thực hiện bằng động cơ điện qua hộp giảm tốc hoặc có thể bằng tay qua cánh tay đòn Khi năng lượng tích đủ, động cơ điện ngừng quay nhờ công tác điểm cuối cắt điện vào động cơ Việc giải phóng lò xo bằng nhả chốt hãm nhờ cấp điện cho nam châm điện đóng hoặc có thể thực hiện qua nút ấn bằng tay Sau khi đóng, động cơ điện lại được cấp điện để tích năng lượng cho lần đóng tiếp theo

Với bộ truyền động kiểu lò xo, việc tích lũy năng lượng ở lò xo được thực hiện bằng động cơ điện qua hộp giảm tốc hoặc có thể bằng tay qua cánh tay đòn Khi năng lượng tích đủ, động cơ điện ngừng quay nhờ công tác điểm cuối cắt điện vào động cơ Việc giải phóng lò xo bằng nhả chốt hãm nhờ cấp điện cho nam châm điện động hoặc có thể thực hiện qua nút ấn (bằng tay) Sau khi đóng động cơ điện lại được cấp điện để tích năng lượng cho lần đóng kế tiếp

Với bộ truyền động bằng khí nén hoặc thủy lực, việc giải phóng năng lượng tích lũy được thực hiện bằng cách mở van điện từ Sau khi hoàn thành thao tác đóng, van điện từ lại tự đóng lại (cắt điện của cuộn đóng qua tiếp điểm phụ thường đóng của máy cắt)

Thao tác cắt của máy cắt được thực hiện bằng giải phóng năng lượng tích trong cơ cấu bộ cắt qua việc nhả chốt hãm cắt Chốt hãm này có thể nhả bằng tay hoặc nút ấn hoặc cần gạt (cắt bằng tay), có thể nhả bằng nam châm điện Ngoài ra còn có cuộn cắt kiểu nam châm điện (thúc chốt), cuộn đóng điện được cấp nguồn từ máy biến dòng điện dùng để cắt nhanh khi ngắn mạch Cuộn nam châm điện thúc

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

chốt là loại cuộn dây điện áp (phần tử song song), được cấp nguồn từ nguồn thao tác (thường là nguồn điện một chiều) qua công tắc cắt, liên động với công tắc đóng của cuộn dây đóng Song song với công tác cắt của cuộn cắt là các tiếp điểm của các loại rơ le bảo vệ như quá dòng, chạm đất một pha (mất pha), so lệch, công suất ngược, quá áp suất (rơ le hơi ở máy biến áp) và các loại bảo vệ khác, tùy theo chức năng bảo vệ của máy cắt: bảo vệ thiết bị hay bảo vệ đường dây Riêng máy cắt bảo

vệ máy phát phải có dòng điện định mức và dòng cắt lớn, vì nó là thiết bị đầu nguồn Với máy cắt bảo vệ đường dây thường có chức năng đóng lập lại vì đường dây dễ có các dạng sự cố thoáng qua như sét đánh, phóng điện qua sứ…

Các loại rơ le bảo vệ cho thiết bị thế hệ cũ là các rơ le điện từ, điện cơ Ngày nay các rờ le số bằng vi mạch tổ hợp đã thay thế các loại rơ le cũ Mạch nguyên lý

thao tác máy cắt được trình bày theo sơ đồ sau:

Khi đóng công tắc đóng (CTĐ), cuộn dây đóng (Đ) có điện, đóng tiếp điểm của máy cắt (MC), đồng thời tiếp điểm thường kín của máy cắt sẽ cắt điện cuộn dây đóng (Đ) Máy cắt có 2 cuộn cắt (C1) và (C2), cuộn C1 được cấp nguồn từ BI, dùng

để cắt nhanh khi có ngắn mạch Cuộn (C2) dùng để cắt khi vận hành (bằng công tắc cắt CTC) và cắt khi có sự cố qua các rờ le bảo vệ R1, R2, R3…Nút ấn phục hồi dùng để cắt điện rơ le trung gian (R), sau khi giải trừ sự cố

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

3 cực máy cắt được đặt trên giàn đỡ bằng sắt và giàn đỡ được nối đất, tủ điều khiển được treo trên thanh ngang, trên thanh ngang có bố trí bộ chỉ thị trạng thái đóng mở của máy cắt, bên trong tủ điều khiển có đặt một đồng hồ chỉ áp suất khí

SF6 chung cho 3 pha cho phép quan sát bên ngoài, tại lò xo đóng và lò xo cắt đều có

bộ chỉ thị trạng thái lò xo bằng cơ khí một bộ truyền động chung cho 3 pha cho phép điều khiển đóng mở 3 cực của máy cắt cùng lúc

Hình 3.2: Máy cắt Siemens 3AP1 - FG

Khối lượng máy cắt : 1500 kg

Nguồn điều khiển : 220 VDC

Mức cách điện:

Điện áp tần số công nghiệp : 230 kV

Điện áp xung chịu được : 550 kV

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

Nguyên lý hoạt động:

Máy cắt hoạt động nhờ vào sự phóng thích năng lượng lò xo nén sẵn Mỗi lần hoạt động đóng máy cắt, lò xo đóng sẽ được dùng để nạp năng lượng cho lò xo

mở (thông qua bộ phận truyền động cơ khí) để sẵn sàng cho hoạt động mở máy cắt

Hồ quang sinh ra sẽ được khí SF6 dập tắt, các sản phẩm phân ly trong quá trình dập tắt hồ quang sẽ tác hợp lại ngay sau đó, một phần không tác hợp được sẽ được hấp thụ bởi bộ lọc

Việc điều khiển máy cắt nhờ thiết bị điều khiển, chúng được bố trí ở tủ truyền động ngay tại máy cắt và trong phòng điều hành Máy cắt còn được trang bị

bộ phận thao tác bằng cơ khí tại chỗ, bộ phận này nằm ở mặt sau của tủ máy cắt, ngoài ra máy cắt còn hoạt động theo tín hiệu của rờ le

- Tầng sứ dưới:

Dùng làm sứ đỡ và dùng để chứa một thanh truyền động làm bằng chất cách điện Thanh truyền động di chuyển lên để đóng tiếp điểm máy cắt, di chuyển xuống để mở tiếp điểm máy cắt Bên dưới mỗi cột sứ là hộp có chứa khuỷu quay để đổi phương truyền động từ thanh truyền động ngang sang thanh truyền động đứng Thanh truyền động ngang còn dùng để nối liên kết chung cho 3 cực máy

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

cắt Bên trong tầng sứ trên, tầng sứ dưới được nạp khí SF6 (áp suất định mức 7.0 bar

ở 20 0C và áp suất khí quyển 1.02 bar) Có ống nối liên thông khí SF6 chung cho 3 cực và có một thiết bị kiểm tra áp suất khí SF6

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

Cấu tạo

3 cực và bộ truyền động lò xo để đóng, mở chung cho 3 cực máy cắt

Mỗi cực máy cắt gồm 2 tầng: Tầng trên và tầng dưới

- Tầng sứ phía dưới là một trục đỡ cách điện Ở ngoài là vỏ bằng sứ cách điện, chứa thanh truyền động làm bằng vật liệu cách điện bên trong

- Tầng trên là bộ phận cắt (buồng dập hồ quang)

Bên trong vỏ sứ chứa đầy khí SF6 và các phần chính sau:

- Tiếp điểm tĩnh phía trên

- Tiếp điểm động phía dưới

- Xi lanh thổi hồ quang

Nguyên lý hoạt động

Máy cắt hoạt động nhờ vào sự phóng thích năng lượng lò xo nén sẵn Mỗi lần hoạt động đóng máy cắt, lò xo lại được một động cơ nén trở lại Trong quá trình đóng, một phần năng lượng dự trữ cũng dưới dạng lực đàn hồi của lò xo để sẵn sàng cho hành trình mở máy cắt

Hồ quang sinh ra sẽ được khí SF6 dập tắt

Việc điều khiển máy cắt nhờ vào thiết bị điện điều khiển chúng được bố trí tại tủ truyền động trong phòng điều hành Máy cắt còn được trang bị bộ phận thao tác bằng cơ tại chỗ và sau cùng là những tín hiệu tác động của rơ le gởi đến máy cắt

3.6.2.2 Máy cắt dầu Nissin 24 kV

Điện thế mạch điều khiển : 250 VDC

Điện thế cuộn dây đóng cắt : 250 VDC

Trên mỗi thùng đặt van an toàn: khi cắt dòng ngắn mạch lớn, áp suất khí hơi sinh ra lớn hơn làm vỡ màng phòng nổ xã nhanh khí hơi và đầu ra ngoài giảm áp suất trong thùng chống gây nổ nguy hiểm

Chương 3: Máy cắt điện cao áp

Sứ đầu vào của máy cắt đặt ở lỗ trên nắp mỗi cực Mặt bích sứ đầu vào bắt vào nắp bằng 4 vit cấy

Thùng máy cắt có dạng hình trụ, bên cạnh có gắn mặt kính chỉ dầu, 2 puli để nâng hạ thùng

Phần đầu vào phía trong thùng được lắp bộ biến dòng Sơ cấp là thanh dẫn điện của máy cắt, cuộn thứ cấp đưa ra nhiều đầu dây bắt chặt vào hàng kẹp trên biến dòng

Chương 4: Máy biến dòng điện

Chương 4

MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN

4.1 Khái niệm chung

Máy biến dòng điện (BI) hay biến dòng là thiết bị điện dùng để biến dòng điện có trị số lớn và điện áp cao xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn 5 A hoặc 1 A, điện áp an toàn để cung cấp cho mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ

Ở mạch xoay chiều, nguyên lý làm việc của biến dòng cũng giống như máy

biến điện áp Sơ đồ đấu dây của biến dòng trong mạch điện được trình bày như sau:

Tải của biến dòng được đấu vào cuộn thứ cấp w2 của nó và một đầu nối đất Thứ tự đầu và cuối của các cuộn dây máy biến dòng thường được phân biệt, đầu cuộn dây đánh dấu sao (*) Vì một số thiết bị đo lường, bảo vệ làm việc theo góc pha của dòng, nên yêu cầu phải đấu cùng cực tính

Biến dòng có cuộn dây sơ cấp w1 đấu nối tiếp với tải Z1 nên tải ở mạch thứ cấp Z2 không ảnh hưởng đến dòng tải sơ cấp I1

Các thông số cơ bản của biến dòng gồm có:

- Điện áp định mức là trị số điện áp dây của lưới điện mà biến dòng làm việc Điện áp này quyết định cách điện giữa phía sơ cấp và thứ cấp của biến dòng

- Dòng điện định mức phía sơ cấp và thứ cấp là dòng làm việc dài hạn theo phát nóng, có dự trữ

- Hệ số biến đổi là tỉ số giữa dòng sơ cấp và thứ cấp định mức:

' 1 2 1

1 2

I

I I I

I I K

Chương 4: Máy biến dòng điện

trong dòng điện I1 có thành phần dòng từ hóa I0 nên gây nên sai số này và  thường tính bằng phức

Sai số toàn phần được tính theo biểu thức sau:

 1  

0

2 1 2 1

1100

i1,i2 : là trị số tức thời của dòng điện sơ, thứ cấp

I1 : là trị số hiệu dụng của dòng sơ cấp

Kđm : là hệ số biến đổi định mức

T : là chu kỳ của dòng điện (T = 0.02s) với tần số 50 Hz

Phụ thuộc vào sai số, biến dòng có những cấp chính xác sau:

0.2; 0.5; 1; 3; 10 Cấp chính xác của biến dòng chính là sai số dòng điện tính theo phần trăm với tải Z2 ở trị số định mức

- Tải định mức của biến dòng là tổng trở tính bằng Ω, với cos = 0.8 mà biến dòng làm việc với cấp chính xác tương ứng

Người ta còn dùng khái niệm công suất định mức của máy biến dòng:

P2đm I22đm Z2đm

- Bội số dòng điện giới hạn là tỷ số giữa dòng điện sơ cấp và dòng sơ cấp định mức mà sai số dòng điện đến 10%

- Độ bền nhiệt 1 giây và độ bền điện động của biến dòng

Biến dòng thường được chế tạo loại một pha, tải thứ cấp thay đổi từ 0.25 đến 1.2 định mức Cấp chính xác 0.2 dùng cho đồng hồ mẫu; cấp 0.5 dùng cho đo đếm điện năng; cấp 1 dùng cho các đồng hồ hiển thị; cấp 10 dùng cho các bộ truyền động máy cắt Riêng với bảo vệ rờ le, tùy từng yêu cầu cụ thể mà chọn cấp chính xác thích hợp

4.2 Thông số

Hình 4.1: Máy biến dòng điện

Chương 4: Máy biến dòng điện

Hiệu : KA - 20 của Emek Elektrik

Mức thử điện áp tăng tần số công nghiệp

Độ bền cách điện với điện áp duy trì tần số công nghiệp:

Khô : 1 phút – 60 kV

Ướt : 10s – 50 kV

Khoảng cách phóng điện bề mặt : 32 mm/kV

Chất cách điện : nhựa Epoxy

Nhiệt độ môi trường làm việc : 0 – 400C

4.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Gồm 1 mạch từ có quấn cuộn dây sơ cấp (thông thường chỉ 1 vài dòng) nối tiếp với mạch điện cao (trung) thế, và 1 hoặc 2 vài cuộn thứ cấp để lấy tín hiệu ra cung cấp cho các thiết bị đo lường hoặc bảo vệ

Máy biến dòng làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, thông qua mạch từ lõi thép biến đổi dòng điện lớn phía cao áp sang dòng điện nhỏ cung cấp cho các phụ tải nhỏ thứ cấp Tổng trở mạch ngoài máy biến dòng rất bé nên có thể coi máy biến dòng luôn làm việc trong tình trạng ngắn mạch

Có thể có nhiều máy biến dòng (với các lõi sắt và cuộn thứ cấp khác nhau) nằm trong cùng 1 vỏ để có thể cung cấp cho nhiều thiết bị khác nhau, có 2 loại biến dòng chính:

- Máy biến dòng dùng cho đo lường

- Máy biến dòng dùng cho bảo vệ

Chương 5: Máy biến dòng điện

Chương 5

MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP

5.1 Khái niệm chung

Máy biến điện áp dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp tiêu chuẩn, an toàn, dùng cho đo lường và bảo vệ rơ le Trị số điện áp tiêu chuẩn thường

là 100 V hoặc 100 3 V Về nguyên lý làm việc và các quan hệ cơ bản, BU không khác gì máy biến áp điện lực, chỉ khác ở cấp chính xác Sơ đồ đấu dây của BU 1 pha:

Hình 5.1: Sơ đồ đấu dây biến điện áp 1 pha Cuộn sơ cấp 1 nối với phía điện áp cao qua cầu chì bảo vệ 3 Cuộn dây thứ cấp 2 cấp nguồn cho các thiết bị đo lường và bảo vệ qua cầu chì hạ áp 4 Để an toàn, một đầu cuộn hạ áp và lõi thép 5 của BU được nối đất Thứ tự đầu và cuối của các cuộn dây được đánh dấu rõ ràng vì ở một số thiết bị đo lường hay bảo vệ cần chiều dòng điện và góc lệch pha Các dụng cụ phía thứ cấp của BU có điện trở rất lớn, nên có thể coi BU làm việc ở chế độ không tải

Các thông số cơ bản của BU gồm có:

- Hệ số biến đổi định mức:

đm

đm đm

U

U K