THIẾT BỊ ĐIỆN TRUNG - CAO ÁP
2. Các đặc tính điện của thiết bị đóng ngắt
-Dòng điện đóng: là trị số đỉnh nửa sóng đầu của dòng điện ở một cực của thiết bị đóng ngắt khi đóng.
-Dòng điện đỉnh: là trị số đỉnh nửa sóng đầu của dòng điện trong khi xảy ra quá độ sau khi dòng điện bắt đầu chạy mà thiết bị đóng ngắt phải chịu đựng ở vị trí đóng trong các điều kiện quy định.
-Dòng điện cắt: là dòng điện ở một cực của thiết bị đóng ngắt hoặc của cầu chảy ở ngay thời điểm ban đầu của hồ quang trong quá trình cắt.
-Khả năng đóng: là trị số dòng điện đóng mà ở điện áp đã cho thiết bị đóng ngắt có thể đóng trong các điều kiện sử dụng và tính năng quy định để đóng tới giá trị dòng điện làm việc.
-Khả năng cắt: là gía trị của dòng điện cắt chờ đợi ở điện áp đã cho của thiết bị đóng ngắt có thể cắt dòng điện trong điều kiện sử dụng và tính năng quy định để ngắt giá trị dòng điện làm việc.
113
-Sự cố ngắn mạch đầu cực: là ngắn mạch trên đường dây trên không ở khoảng cách rất ngắn không đáng kể từ đầu cực máy ngắt.
-Khả năng đóng/cắt (đóng và cắt ): trong điều kiện không đồng bộ: là khả năng đóng hoặc cắt khi mất đồng bộ hoặc không có lưới trước và sau máy ngắt trong điều kiện sử dụng và tính năng quy định.
-Dòng điện bình thường: là dòng điện trong mạch chính mà thiết bị dóng cắt có thể dẫn một cách liên tục trong điều kiện sử dụng và tính năng quy định.
-Dòng điện chịu ngắn hạn: là trị số hiệu dụng của dòng điện khi thiết bị đóng ngắt ở vị trí đóng có thể dẫn dòng điện ngắn mạch định mức ở điều kiện sử dụng và tính năng quy định, được tiêu chuẩn hóa.
-Điện áp định mức: là giới hạn trên của điện áp cao nhất của lưới mà thiết bị đóng ngắt được thiết kế. Điện áp định mức được tiêu chuẩn hóa.
-Điện áp đặt: Điện áp giữa các đầu cực của thiết bị đóng ngắt ngay trước khi đóng dòng điện.
-Điện áp phục hồi: là điện áp xuất hiện trên các đầu cực của thiết bị đóng ngắt hoặc cầu chảy sau khi dòng điện bị ngắt.
-Thời gian mở: là khoảng thời gian giữa thời điểm ban đầu quy định của thao tác mở và thời gian phân tách tiếp điểm hồ quang ở tất cả các cực.
-Thời gian đóng: là khoảng thời gian giữa thời điểm ban đầu quy định thao tác đóng và thời điểm tất cả các cực của tiếp điểm chạm nhau.
-Trị số chịu đựng: là giá trị lớn nhất của đại lượng đặc trưng mà thiết bị đóng ngắt được phép đóng/cắt nhưng không làm hư hỏng tính năng. Trị số chịu đựng ít nhất phải bằng trị số định mức.
-Trị số định mức: là giá trị của các đại lượng đặc trưng sử dụng để xác định các điều kiện vận hành mà thiết bị đóng ngắt được thiết kế, chế tạo mà nhà sản xuất cần phải đảm bảo.
-Trị số tiêu chuẩn: là giá trị được định nghĩa trong các quy định chính thức mà các thiết kế thiết bị phải dổỷa vaỡo:
+ Điện áp định mức tiêu chuẩn : 3,6; 7,2; 12; 17,5; 24; 36; 52; 72,5; 100; 123; 145, 170; 245;
300, 362; 420; 525; 765 kV.
+ Dòng điện bình thường định mức tiêu chuẩn: 200; 400; 630; 800; 1250; 1600; 2000; 2500;
3150; 4000; 5000; 6300A.
+ Dòng điện ngắn hạn định mức tiêu chuẩn: 6.3; 8; 10; 12,5;16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80;
100kA.
-Điện áp chịu tần số nguồn định mức: là trị số hiệu dụng của điện áp xoay chiều hình sin ở tần số hệ thống mà cách điện của thiết bị phải chịu đựng trong thời gian 1 phút ở các điều kiện thử nghiệm quy õởnh.
-Điện ỏp chịu xung sột định mức: là giỏ trị đỉnh của điện ỏp xung sột tiờu chuẩn 1,2/50 às mà cỏch điện của thiết bị phải chịu đựng.
-Điện áp chịu xung đóng mở định mức: là giá trị đỉnh của điện áp đóng mở đơn cực tiêu chuẩn 250/2500às mà cỏch điện của thiết bị cú điện ỏp định mức 300 kV và lớn hơn cần phải chịu. Theo tiờu chuẩn mới khoảng cách cách điện của dao cách li ở điện áp định mức 300kV và lớn hơn được thử nghiêm bằng cách đặt điện áp tần số nguồn cho một cực và khi đạt đến trị số đỉnh thì đặt vào cực kia điện áp xung sét ngược cực tính hoặc điện áp xung đóng mở, thử nghiệm hai cực này gọi là thử nghiệm kép.
10.2. DAO CẠCH LI
Kiểu dao cách li được lựa chọn chủ yếu xác định theo sơ đồ trạm. Ngày nay dao cách li được chế tạo có dải điện áp từ 72,5 đến 800 kV, dòng từ 1250 đến 4000 A và dòng ngắn mạch đỉnh tới 63 dến 160 kA.
1. Dao cách li kiểu quay a) Dao cạch li quay hai trủ
Đó là loại dao cách li thông dụng có điện áp từ 72,5 đến 420kV, chủ yếu sử dụng trong các trạm biến áp nhỏ hoặc các trạm biến áp lớn ngoài trời như trạm đường dây đến hoặc dao cách li phân đoạn.
Cầu dao nối đất có thể được lắp ở bất kỳ phía nào. Hình 10-1 sau cho thấy một dao cách li hai đế quay được lắp trên khung thép cán định hình và được nối bằng thanh kẹp. Các sứ đỡ được gắn với bệ quay và trên đỉnh gắn với khớp xoay có cần và tiếp điểm
cao áp. Khi thao tác cả hai cần quay một góc 900. Ở vị trí mở , dao cách li có điểm cắt giữa hai trụ tạo nên khoảng cách cách điện nằm ngang. Bệ quay có cơ cấu chịu được điều kiện thời tiết và không cần bảo dưỡng ổ bi. Bệ quay được lắp trên bu lông cho phép điều chỉnh chính xác hệ thống tiếp điểm một khi thiết bị thẳng hàng và cũng cho pheúp có dung sai sứ cách điện. Các tay khớp cấu trúc bằng nhôm hàn có chi tiết tiếp điểm không bị ăn mòn và thời gian lâu không làm giảm giá trị của điện trở. Dao cách li có điện áp U > 170 kV có thêm thiết bị khóa liên động tránh các tay bị tách ra khi xảy ra sự cố dòng ngắn mạch lớn. Dây dẫn điện tới các đầu quay được bảo vệ hoàn toàn và không cần bảo dưỡng. Dao cách li như hình 10-1,
các đầu cao áp có thể quay 3600 đảm bảo cho ống hoặc dây dẫn được nối theo phương bất kỳ. Hệ thống tiếp điểm có cấu trúc hỗn hợp đồng thép với chùm tiếp điểm ôm chặt. Chúng có mỡ khô bôi trơn thường xuyên và không cần bảo dưỡng. Nếu cần mỗi cực dao cách li có thể được trang bị một hoặc hai cầu dao nối đất. Cả dao cách li và cầu dao nối đất đều có cơ cấu thao tác khóa liên động điểm chết. Như vậy đề phòng sự thay đổi vị trí khi làm việc ở tình huống nguy hiểm như có ngắn mạch, động đất hay gió mạnh.
Hình 10-1: Dao cách li quay hai trụ kiểu SGF, 123kV. 1. Đế quay; 2. Khung; 3. Sứ cách điện; 4. Đầu quay, 5. Tay khớp; 6. Đầu cuối cao áp; 7. Bộ tác động; 8. Cầu dao nối đất
Dao cách li và cầu dao nối đất có cơ cấu thao tác riêng. Một cơ cấu thao tác một nhóm hai hoặc ba cực, các cực của một nhóm được liên kết cơ khí bằng thanh nối. Lực tác động từ bộ truyền động được truyền đến đế quay và làm đế quay một góc 900 đồng thời quay đế thứ hai. Khi mở và đóng các tiếp điểm dao cách li quay và chuyển động trượt để dễ dàng cắt khi bị bụi hoặc băng bám đầy. Lực của cơ cấu thao tác được truyền tới trục của cầìu dao nối đất. Khi dao cách li đóng tay của cầu dao nối đất đập mạnh và gài tiếp điểm nối đất vào khớp.
b) Dao cạch li quay ba trủ
Dao cách li loại này chủ yếu sử dụng ở châu Âu và thường dùng cho mạng trung áp. So với loại hai trụ chúng cho phép khoảng cách giữa các pha nhỏ hơn. Lực kéo tĩnh đầu cuối dao cao hơn. Hai sứ cách điện phía ngoài được cố định trên bệ khung và mang hệ thống tiếp điểm (hình 10-2). Sứ cách điện giữa đứng trên đế quay và đỡ cần tác động, khi tác động nó quay khoảng 600 và gài hệ thống tiếp điểm lên sứ phía ngoài.
115
Các tiếp điểm của cầu dao nối đất có thể được lắp ở cả hai phía và được đặt ở hệ thống tiếp điểm tĩnh. Dao cách li 3 trụ được chế tạo bằng các chi tiết giống dao hai trụ ở trãn.
1. Đế khớp xoay; 2. Khung; 3. Sứ cố định; 4. Sứ quay; 5. Cần tiếp điểm; 6. Đầu cao áp; 7. Cơ cấu thao tác; 8. Cầu dao nối đất
2. Dao cách li một trụ tiếp điểm đóng mở Trong cạc trảm cao ạp vaì khi cọ nhiều thanh góp dao cách li một trụ (còn gọi là dao cách li kiểu máy vẽ thanh truyền hoặc dao cách li thẳng đứng) cho trong hình 10-3.
Đòi hỏi diện tích mặt bằng nhỏ hơn so với các loại dao cách li khác. Do vậy chúng được sử dụng rộng rãi giúp làm gọn hơn sơ đồ trạm. Vị trí đóng ngắt được thể hiện rõ ràng theo
khoảng cách cách điện thẳng đứng. Đế dao cách li là khung, trên đó có sứ đỡ mang chi tiết chính có cơ cấu thanh truyền và hộp số. Lực tác động được sứ quay truyền đến hộp số , tiếp điểm treo đặt trên thanh góp nằm phía trên cao dao cách li. Khi đóng hai thanh truyền ép chặt lấy tiếp điểm treo, đường dây cung cấp được nối với đầu cao áp trên hộp số.
Hình 10-2: Dao cách li quay ba trụ kiểu TDA,145kV
Nếu muốn, mỗi cực dao cách li có thể được trang bị cầu dao nối đất quay hoặc thẳng. Khung có gắn ổ quay để truyền lực tác động từ cơ cấu thao tác tới hộp số và được gắn chắc với cột đỡ bằng bốn bu lông. Các bu lông này cho phép điều chỉnh chính xác dao cách li với tiếp điểm treo, đó là ưu điểm của loaüi này khi lắp đặt và vận hành. Chiều cao quá mức của dao cách li có thể đặt không khớp trên nền, nhưng điều này có thể được bù lại bằng cách điều chỉnh các bu lông đế. Cơ cấu thanh truyền có cấu trúc bằng nhôm hàn (giống như mọi kiểu có dòng điện đỉnh tới 200 kA), cơ cấu được cố định và chốt vào trục thanh truyền trong hộp số. Bộ phận này có khả năng chuyển dịch, đảm bảo áp suất tiếp điểm cao giữa đầu trên của thanh truyền và tiếp điểm kẹp.
Áp suất tiếp điểm từ 70 đến 150 kp (theo thiết kế) không chỉ đảm bảo truyền động dòng điện hiệu quả mà còn giúp cắt được dễ dàng ngay cả khi băng bám đầy. Tiếp xúc giữa hộp số và các thanh truyền từ dưới đến các thanh truyền trên nhờ lá đồng mạ bạc nhiều lớp đàn hồi hoặc tiếp điểm con lăn.
Thanh tiếp xúc ở đầu thanh truyền và tiếp điểm treo làm từ tấm đồng mạ bạc hoặc bạc tinh khiết khi chế độ làm việc nặng nề hoặc trong các trường hợp đặc biệt vì vậy ít làm mòn tiếp điểm, đảm bảo dẫn dòng điện tốt và thời gian làm việc lâu dài. Dao cách li dùng cho dòng điện ngắn mạch cao có thiết bị cản lực giữ các điểm ghép nối thanh truyền. Ở vị trí đóng, các tiếp điểm nối này hạn chế khoảng cách giữa hai thanh truyền, do vậy đề phòng mọi khả năng làm giảm áp suất tiếp điểm và cản dịu mọi dao động của các thanh tiếp xúc do ngắn mạch gây ra.
Dao cách li một trụ có khóa liên động điểm chết trong hộp số, do đó vị trí của nó không thể thay đổi một cách tự phát. Việc chỉnh định vẫn được tiến hành ngay cả khi sứ quay cắt ra hoặc chấn động mạnh do động đất hoặc do lực ngắn mạch. Cơ cấu chống vầng quang ở đầu thanh truyền tác động để dừng tiếp điểm treo nếu nó chuyển động thẳng đứng. Vòng kẹp vẫn nằm chắc chắn trong vùng tiếp điểm ngay cả khi chịu ỏp suất do ngắn mạch. Khối thanh truyền và hộp số được lắp tại nhà mỏy, làm giaứm đỏng kể thời gian lắp đặt tại chỗ. Lò xo bù trong hộp số trợ giúp lực tác động khi đóng, khi mở nó quay cần nhẹ nhàng về vị trí gập lại.
Các phương án đặc biệt của dao cách li một trụ đã được sử dụng từ lâu trong các trạm dòng điện một chiều cao áp (HVDC). Mỗi cực của dao cách li có cơ cấu thao tác riêng. Khi dao cách li đóng các cần thanh truyền thực hiện chuyển động khớp vào và đảm bảo gài chặt các tiếp điểm treo, tuy nhiên trong một số trường hợp có xê dịch do điều kiện thời tiết.
Hỗnh 10-3
Dao cách li một trụ kiểu TFB, 245kV.
1.Ổ bi quay; 2. Khung; 3. Sứ đỡ; 4. Sứ quay; 5. Cơ cấu thanh truyền; 6.Hộp số; 7. Cơ cấu tác động; 8.
Cầu dao nối đất; 9. Tiếp điểm treo