Bài giảng môn Khí cụ điện - Chương 12: Khí cụ điện cao áp máy cắt điện cao áp

KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP MÁY CẮT ĐIỆN CAO ÁP KHÁI NIỆM CHUNG  Máy cắt điện cao áp (còn gọi là máy cắt cao áp) là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện có điện áp từ 1000 V 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. CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT 1. Điện áp định mức : là điện áp dây đặt lên thiết bị với thời gian làm việc dài hạn mà cách điện MC không bị hỏng hóc, tính theo trị hiệu dụng. 2. Dòng điện định mức : là trị số hiệu dụng của dòng điện chạy qua MC trong thời gian dài hạn mà MC không bị hỏng hóc. CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT 3. 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 vòng mạch dẫn điện không vượt quá nhiệt độ cho phép ở chế độ làm việc ngắn mạch. 4. Dòng điện ổn định điện động (còn gọi là dòng xung kích): là trị số lớn nhất của dòng điện mà lực điện động do nó sinh ra không làm hỏng thiết bị. CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT 5. Công suất cắt định mức của MC ba pha (còn gọi là dung lượng cắt) : được tính theo công thức : Scđn = 3Uđm.Icđm Trong đó : Uđm : là điện áp định mức lưới điện, Icđm là dòng điện cắt định mức. 6. Thời gian đóng : là quãng thời gian từ khi có tín hiệu “đóng” đưa vào MC đến khi MC đóng hoàn toàn. Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính của cơ cấu truyền động và hành trình của tiếp điểm động. CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT 7. Thời gian cắt của MC : 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 lò xo được tích năng trong quá trình đóng) và thời gian cháy của hồ quang. CÁC YÊU CẦU CỦA MÁY CẮT  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 đến môi trường  Dễ bảo dưỡng, kiểm tra, thay thế  Kích thước nhỏ, gọn, tuổi thọ cao PHÂN LOẠI MÁY CẮT Máy cắt phân loûi dựa theo : môi trường dập hồ quang, theo môi trường làm việc, theo kết cấu. 1.Phân loại theo môi trường dập hồ quang :  Máy cắt dầu ( nhiều dầu, ít dầu)  Máy cắt khí nén  Máy cắt chân không  Máy cắt tự sinh khí  Máy cắt khí SF6 PHÂN LOẠI MÁY CẮT 2. Phân loại theo môi trường làm việc :  Máy cắt lắp đặt trong nhà  Máy cắt lắp đặt ngoài trời 3. Phân loại theo kết cấu :  Máy cắt hợp bộ (thường được ghép tổ hợp với các thiết bị khác như DCL, các thiết bị điều khiển, đo lường, bảo vệ hay còn gọi là trạm đóng cắt hợp bộ)  Máy cắt rời. KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP MÁY CẮT ĐIỆN CAO ÁP MÁY CẮT NHIỀU DẦU CẤU TẠO 1 : Thùng chứa dầu 2 : Dầu MBA 3 : Nắp thùng 4 : Hai sứ xuyên 5 : Lò xo cắt 6 : Bộ truyền động 7 : Tiếp điểm tĩnh 8 : Tiếp điểm động 9 : Lớp lót cách điện 1 : Vỏ thùng 2 : Cơ cấu hâm dầu 3 : Cách điện vỏ thùng 4 : Tiếp điểm động 5 : Thanh truyền động 6 : Buồng dập hồ quang 7 : Ống dẫn hướng 8 : Sứ xuyên 9 : Máy biến dòng NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Quá trình đóng cắt được thực hiện như sau : Mômen quay từ cấu đóng (có thể bằng tay, bằng động cơ hay bằng nam châm điện) quay trục truyền động 6, quay cơ cấu đòn khớp nâng tiếp điểm động lên tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh, đồng thời tích năng cho lò xo cắt 5. Khi có tín hiệu cắt (bằng tay hay tự động), chốt giữ lò xo 5 nhả, năng lượng tích ở lò xo được giải phóng, đẩy hệ thống tiếp điểm động xuống dưới, hồ quang điện trong dầu và bị dập tắt. MÁY CẮT ÍT DẦU KHÁI NIỆM CHUNG  Máy cắt này là đời sau của MC dầu, với mục đích giảm kích thước và trọng lượng, cách điện dầu được thay thế bằng cách điện rắn.  Dầu chỉ làm việc dập hồ quang nên số lượng ít, loại này gọn, nhẹ, nhất thiết phải có buồng dập thổi ngang  Thân máy kiểu treo gắn trên sứ cách điện cả ba pha trên cùng một khung dỡ, mỗi pha (cực) có một chỗ cắt với buồng dập tắt hồ quang riêng  Có loại có thêm dầu tiếp xúc làm việc ở ngoài dùng cho máy có dòng định mức lớn KHÁI NIỆM CHUNG  Với máy ngắt ít dầu từ 35kV tới 110kV có một chỗ cắt trên một pha, máy ngắt điện áp cao hơn có nhiều chỗ ngắt hơn Máy ngắt ít dầu thường dùng cho TBPP trong nhà có điện áp 6 đến 110kV. TBPP ngoài trời 35,110,220kV có công suất lớn  Nhưng loại máy cắt này có nhược điểm là công suất cắt bé hơn loại nhiều dầu. Mặt khác vi lượng dầu ít nên dầu mau bẩn, chất lượng giam nhanh, phải thay dầu. CẤU TẠO 1. Tiếp điểm động 2. Buồng dập hồ quang 3. Tiếp điểm cố định CẤU TẠO MÁY CẮT KHÍ NÉN KHÁI NIỆM CHUNG  Không khí khô, sạch được nén với áp suất cao (từ 20 đến 40 at) dùng để thổi hồ quang và để thao tác máy cắt, vì vậy máy cắt loại này được gọi là máy cắt không khí nén hay máy cắt không khí.  Cách điện và buồng dập hồ quang ở đây là cách điện rắn hoặc sứ.  Buồng dập hồ quang có 2 loại : thổi ngang và thổi dọc. KHÁI NIỆM CHUNG  Ưu điểm chính của MC khí nén là khả năng cắt lớn, có thể đạt đến dòng cắt 100 kA, thời gian cắt bé nên tiếp có tuổi thọ cao.  Nhược điểm chính của loại máy cắt này là hiết bị khí nén đi kèm. Vì vậy chỉ nên dùng cho những trạm có số lượng MC lớn  Đến nay thì các loại MC đã được thay thế dần bằng MC khí SF6 và MC chân không 1 : Bình chứa KK nén 2 : Sứ cách điện-Ống dẫn 3 :Bình chứa cho DCL 4 :Bình cắt của MC 5 :Điện trở hạn chế I 6 :Van xả khí 7 :Dao cách ly 8 :Tụ điện 9 :Van xả 1 1 : Tủ điều khiển 2 : Sứ đỡ 3 : Bình cắt 4 : Sứ xuyên 5 : tụ phân áp Máy cắt không khí MÁY CẮT KHÍ SF6 KHÁI NIỆM CHUNG Để tăng hiệu ứng dập hồ quang trong môi trường khí và giảm kích thước cách điện, người ta thường sử dụng khí SF6 ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6  Ở áp suất bình thường, độ bền điện của khí SF6 gấp 2.5 lần so với không khí, còn khi áp suất 2 at độ bền điện của khí này tương đương với dầu BA.  Hệ số dẫn nhiệt của SF6 cao gấp 4 lần không khí, vì vậy có thể tăng mật độ dòng điện trong mạch vòng dẫn điện, giảm khối lượng đồng. ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6  Khả năng dập hồ quang của buồng dập kiểu thổi dọc khí SF6 lớn gấp 5 lần so với không khí, vì vậy giảm được thời gian cháy của hồ quang, tăng khả năng cắt, tăng tuổi thọ tiếp điểm.  SF6 là loại khí trơ, không phản ứng với oxy, hydro, ít bị phân tích thành các khí thành phần. ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6 MÁY CẮT TỰ SINH KHÍ KHÁI NIỆM CHUNG Ở máy cắt tự sinh khí, hồ quang được dập tắt bằng hổn hợp khí do vật liệu rắn của buồng dập hồ quang sinh ra dưới tác động của nhiệt độ cao. CẤU TẠO 1. Tiếp điểm làm việc tĩnh 2. Đế 3. Trục quay 4. Tiếp điểm hồ quang động 5. Buồng dập hồ quang cố định 6. Lò xo 7. Tiếp điểm hồ quang tĩnh 8. Cách điện tự sinh khí NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY CẮT  MC là TBĐ dùng để đóng cắt mạch điện ở mọi chế độ vận hành, không tải, tải định mức, sự cố,  Bộ phận chủ yếu trong MC là cơ cấu truyền động, hệ thống tiếp điểm, buồng dập hồ quang,...  Træåïc khi âoïng, nàng læåüng âæåüc têch træî trong bäü truyãön âäüng våïi mäüt trë säú âuí låïn. Khi coï tên hiãûu “âoïng “ âæa vaìo bäü truyãön âäüng, nàng læåüng têch luyî trong bäü truyãön âäüng âæåüc giaíi phoïng, nhanh choïng âoïng caïc tiãúp âiãøm cuía maïy càõt. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY CẮT  Âäöng thåìi våïi quaï trçnh “âoïng”, cå cáúu “càõt” cuía bäü truyãön âäüng âæåüc naûp nàng læåüng, chuáøn bë cho quaï trçnh “càõt”  Thao taïc “càõt” cuía maïy càõt âæåüc thæûc hiãûn bàòng caïch giaíi phoïng nàng læåüng trong cå cáúu bäü càõt qua viãûc nhaí chäút haîm “càõt”. Chäút haîm naìy coï thãø nhaí bàòng tay qua nuït áún hoàûc cáön gaût (càõt bàòng tay), coï thãø nhaí bàòng nam chám âiãûn. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THAO TÁC CỦA MÁY CẮT NGUYÊN LÝ THAO TÁC CỦA MÁY CẮT  Khi đóng công tác đóng (CTĐ ) cuộn dây đóng (Đ) có điện, đóng tiếp điểm máy cắt (MC), đồng thời tiếp điểm thường kín của máy cắt sẽ cắt điện cuộn dây (D). 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 CTC) và cắt khi có sự cố qua các rơle bảo vệ R1, R2, R3 .  Nút ấn phục hồi dùng để cắt điện role trung gian (R) sau khi giải trừ sự cố.