LÊ THÀNH B Ắ C (Ch ủ biên) VÕ NH Ư TI Ế N LÊ V Ă N QUY Ệ N D ƯƠ NG NG Ọ C TH Ọ H ƯỚ NG D Ẫ N TÍNH TOÁN THI Ế T K Ế THI Ế T B Ị Đ I Ệ N PH Ầ N I: MÁY NG Ắ T Đ I Ệ N CAO ÁP NHÀ XU Ấ T B Ả N KHOA H Ọ C VÀ K Ỹ THU Ậ T HÀ N Ộ I-2003 H ƯỚ NG D Ẫ N TÍNH TOÁN THI Ế T K Ế THI Ế T B Ị Đ I Ệ N PH Ầ N I: MÁY NG Ắ T Đ I Ệ N CAO ÁP Tác gi ả : Lê Thành B ắ c (ch ủ biên) Võ Nh ư Ti ế n, Lê V ă n Quy ệ n, D ươ ng Ng ọ c Th ọ Ch ị u trách nhi ệ m xu ấ t b ả n: PGS TS Tô Đă ng H ả i Biên t ậ p: Nguy ễ n Th ị Ng ọ c Bích Ch ế b ả n: Nguy ễ n Trung Ti ế n, V ă n Công Lê Trình bày: Cao Ng ọ c Châu, Tôn Th ấ t Hoà Bình Nhà xu ấ t b ả n Khoa H ọ c và K ỹ Thu ậ t 70 Tr ầ n H ư ng Đạ o - Hà N ộ i In 600 cu ố n kh ổ 19 x 27cm t ạ i Nhà in Đạ i h ọ c Qu ố c gia Gi ấ y phép xu ấ t b ả n s ố 978-56-20/7/2002 In xong và n ộ p l ư u chi ể u tháng 9 n ă m 2002 L ờ i nói đầ u Giáo trình " H ƯỚ NG D Ẫ N TÍNH TOÁN THI Ế T K Ế THI Ế T B Ị Đ I Ệ N " đượ c chia làm hai ph ầ n: - Ph ầ n 1: Máy ng ắ t đ i ệ n cao áp - Ph ầ n 2: Thi ế t b ị đ i ệ n h ạ áp Ph ầ n " MÁY NG Ắ T Đ I Ệ N CAO ÁP “ đượ c biên so ạ n trên c ơ s ở đề c ươ ng chuyên đề và đề c ươ ng môn h ọ c "Thi ế t k ế thi ế t b ị đ i ệ n" cho các ngành K ỹ thu ậ t đ i ệ n nói chung và ngành Thi ế t b ị đ i ệ n nói riêng Chúng tôi biên so ạ n cu ố n sách này nh ằ m ph ụ c v ụ làm tài li ệ u gi ả ng d ạ y, tài li ệ u tham kh ả o trong thi ế t k ế môn h ọ c c ũ ng nh ư thi ế t k ế t ố t nghi ệ p cho sinh viên ngành k ỹ thu ậ t đ i ệ n Cu ố n sách này biên so ạ n ch ủ y ế u d ự a trên cu ố n " Π POEKT ỉ POBAH ỉ E BK Λ þ÷ ATE Λ E Ĩ Π EPEMEHHO Γ O TOKA BCOKO Γ O HA Π P ÿ ư EH ỉ ÿ " c ủ a tác gi ả ê A KYKEKOB và cu ố n " High Voltage Circuit Breakers Design and Applications" c ủ a tác gi ả Ruben D Gazon Trong quá trình biên so ạ n, các tác gi ả còn tham kh ả o các giáo trình "THI Ế T K Ế MÁY NG Ắ T CAO ÁP", "THI Ế T K Ế MÁY NG Ắ T D Ầ U", là nh ữ ng tài li ệ u đ ã đượ c tr ườ ng Đạ i h ọ c Bách khoa Hà N ộ i xu ấ t b ả n Sách này không ch ỉ dùng làm tài li ệ u gi ả ng d ạ y và h ọ c t ậ p cho sinh viên ngành Đ i ệ n mà còn có th ể làm tài li ệ u dùng cho nghiên c ứ u c ũ ng nh ư tham kh ả o cho ki s ư và cán b ộ ki thu ậ t ngành đ i ệ n c ũ ng nh ư các chuyên ngành liên quan N ộ i dung c ủ a tài li ệ u này đề c ậ p đế n các v ấ n đề lí thuy ế t c ơ b ả n trong tính toán thi ế t k ế máy ng ắ t đ i ệ n cao áp, các v ấ n đề đượ c trình bày trong 9 ch ươ ng Đồ ng chí Võ Nh ư Ti ế n biên so ạ n các ch ươ ng 1, 2, 3, 7 Đồ ng chí Lê V ă n Quy ệ n biên so ạ n ch ươ ng 6 Đồ ng chí D ươ ng Ng ọ c Th ọ biên so ạ n ch ươ ng 8 Đồ ng chí Lê Thành B ắ c biên so ạ n các ch ươ ng 4, 5, 9 và các ph ầ n còn l ạ i Trong quá trình biên so ạ n, các tác gi ả đ ã nh ậ n đượ c s ự giúp đỡ và cung c ấ p tài li ệ u c ủ a các Th ầ y, Cô giáo trong b ộ môn Thi ế t b ị đ i ệ n - đ i ệ n t ử , tr ườ ng Đạ i h ọ c Bách khoa Hà N ộ i, đặ c bi ệ t là PGS Lê V ă n Doanh và GVC L ư u M ỹ Thu ậ n Chúng tôi c ũ ng đ ã nh ậ n đượ c s ự giúp đỡ t ậ n tình c ủ a TS Tr ầ n V ă n Chính và các đồ ng nghi ệ p khoa đ i ệ n tr ườ ng Đạ i h ọ c K ỹ thu ậ t Đ à N ẵ ng trong vi ệ c hi ệ u đ ính và đ óng góp thêm nhi ề u ý ki ế n cho n ộ i dung tài li ệ u M ặ c dù, chúng tôi đ ã c ố g ắ ng trong vi ệ c c ậ p nh ậ p các thi ế t b ị hi ệ n đạ i nh ư ng do tài li ệ u v ề v ấ n đề này r ấ t h ạ n ch ế nên có th ể còn nh ữ ng v ấ n đề ch ư a đượ c đề c ậ p th ỏ a đ áng Chúng tôi r ấ t mong nh ậ n đượ c s ự đ óng góp ý ki ế n b ổ xung c ủ a các b ạ n đọ c để sách đượ c hoàn thi ệ n h ơ n n ữ a trong các l ầ n tái b ả n sau M ọ i th ư t ừ góp ý xin g ử i v ề b ộ môn Thi ế t b ị Đ i ệ n - tr ườ ng Đạ i h ọ c K ỹ thu ậ t Đ à N ẵ ng Chúng tôi xin chân thành c ả m ơ n Các t ác gi ả M Ụ C L Ụ C L Ờ I NÓI ĐẦ U Ch ươ ng 1 CÁC V Ấ N ĐỀ CHUNG KHI TÍNH TOÁN MÁY NG Ắ T CAO ÁP Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U 1 1 Các yêu c ầ u c ơ b ả n đố i v ớ i máy ng ắ t 1 2 Trình t ự tính toán 1 3 Các tham s ố chính cho tr ướ c khi tính toán 1 4 M ộ t s ố kinh nghi ệ m khi ch ọ n ki ể u máy ng ắ t 1 5 S ơ đồ k ế t c ấ u máy ng ắ t Ch ươ ng 2 Trang 5 7 9 11 20 TÍNH TOÁN CÁCH Đ I Ệ N CHUNG C Ủ A MÁY NG Ắ T 2 1 Các tham s ố cho tr ướ c khi tính toán cách đ i ệ n chung 2 2 Ph ươ ng pháp tính g ầ n đ úng cách đ i ệ n chung 2 3 Ph ươ ng pháp tính g ầ n đ úng s ự phân b ố đ i ệ n áp cho t ừ ng kho ả ng ng ắ t trên m ộ t c ự c 2 4 Ví d ụ v ề cách tính cách đ i ệ n chung Ch ươ ng 3 TÍNH TOÁN M Ạ CH VÒNG D Ẫ N Đ I Ệ N C Ủ A MÁY NG Ắ T 3 1 Khái ni ệ m chung 3 2 Tính đ i ệ n độ ng m ạ ch vòng d ẫ n đ i ệ n 3 3 Tính toán nhi ệ t c ủ a m ạ ch vòng d ẫ n đ i ệ n 3 4 Tính toán g ầ n đ úng s ự phát nóng thanh d ẫ n đ i ệ n s ứ vào 3 5 Tính toán g ầ n đ úng h ệ th ố ng d ẫ n đ i ệ n bình ch ứ a c ủ a máy ng ắ t không khí 3 6 Tính toán các ti ế p đ i ể m Ch ươ ng 4 TÍNH TOÁN CÁC THAM S Ố VÀ ĐẶ C TUY Ế N C Ơ B Ả N C Ủ A CÁC THI Ế T B Ị D Ậ P H Ồ QUANG TRONG MÁY NG Ắ T KHÔNG KHÍ 4 1 Khái ni ệ m chung v ề tính toán các thi ế t b ị d ậ p h ồ quang 4 2 Đặ c tuy ế n chung c ủ a quá trình d ậ p h ồ quang khi th ổ i d ọ c 4 3 Tính toán l ượ ng không khí (khí) ch ả y qua mi ệ ng ố ng có h ồ quang đ i ệ n 4 4 Tính toán g ầ n đ úng công su ấ t ng ắ t và s ự ph ụ c h ồ i độ b ề n đ i ệ n ở kho ả ng gi ữ a hai ti ế p đ i ể m 4 5 Các nguyên lý c ơ b ả n v ề cách tính k ế t c ấ u các bu ồ ng d ậ p h ồ quang có th ổ i không khí d ọ c dùng shun đ i ệ n tr ở 4 6 K ế t c ấ u các thi ế t b ị d ậ p h ồ quang có th ổ i không khí d ọ c Ch ươ ng 5 TÍNH TOÁN K Ế T C Ấ U CÁC THI Ế T B Ị D Ậ P H Ồ QUANG C Ủ A MÁY NG Ắ T D Ầ U 5 1 Các v ấ n đề c ơ b ả n v ề tính toán các thi ế t b ị d ậ p h ồ quang trong máy ng ắ t d ầ u 5 2 Tính công su ấ t và n ă ng l ượ ng c ủ a h ồ quang trong quá trình t ạ o thành khí khi d ậ p t ắ t h ồ quang trong d ầ u 5 3 Tính áp su ấ t trong bình có ch ứ a khi d ạ ng bong bóng h ơ i khép kín 5 4 Tính áp su ấ t trong bình ch ứ a khi h ỗ n h ợ p và khí h ơ i ch ả y t ừ bình ra 5 5 Tính độ b ề n đ i ệ n ph ụ c h ồ i c ủ a kho ả ng h ồ quang 5 6 Ph ươ ng pháp g ầ n đ úng tính quá trình dâng d ầ u trong bình ch ứ a sau khi đ ã d ậ p t ắ t h ồ quang 5 7 Trình t ự tính toán các bình ch ứ a th ổ i d ầ u t ự độ ng Ch ươ ng 6 TÍNH TOÁN K Ế T C Ấ U THI Ế T B Ị D Ậ P H Ồ QUANG C Ủ A MÁY NG Ắ T T Ự SINH KHÍ 6 1 Đặ c tính chung c ủ a quá trình d ậ p h ồ quang c ủ a máy ng ắ t t ự sinh khí 6 2 Tính g ầ n đ úng các đặ c tính c ơ b ả n c ủ a thi ế t b ị d ậ p h ồ quang t ự sinh khí Ch ươ ng 7 TÍNH K Ế T C Ấ U THI Ế T B Ị D Ậ P H Ồ QUANG B Ằ NG T Ừ TRONG MÁY 25 29 31 37 40 40 50 55 61 66 76 77 79 87 103 110 117 123 128 131 136 140 141 143 145 NG Ắ T KHÔNG KHÍ 7 1 Đặ c tính chung c ủ a quá trình d ậ p h ồ quang đượ c làm l ạ nh trong bu ồ ng d ậ p h ồ quang ki ể u rãnh 7 2 Ng ắ t m ạ ch đ i ệ n c ả m b ằ ng bu ồ ng d ậ p h ồ quang ki ể u rãnh 7 3 Tính t ố c độ chuy ể n độ ng c ủ a h ồ quang d ướ i ả nh h ưở ng c ủ a t ừ tr ườ ng ngang trong bu ồ ng d ậ p h ồ quang ki ể u rãnh 7 4 Tính s ự phát nóng các b ứ c thành c ủ a rãnh bình ch ứ a và tính dòng đ i ệ n ng ắ t 7 5 Ch ọ n và tính các kích th ướ c chính và đặ c tuy ế n c ơ b ả n c ủ a bình ch ứ a có bu ồ ng d ậ p h ồ quang ki ể u rãnh d ậ p b ằ ng t ừ 7 6 K ế t c ấ u các thi ế t b ị d ậ p h ồ quang b ằ ng t ừ trong rãnh h ẹ p Ch ươ ng 8 PH ƯƠ NG PHÁP TÍNH CÁC ĐẶ C TÍNH KHÍ ĐỘ NG H Ọ C C Ơ B Ả N C Ủ A MÁY NG Ắ T KHÔNG KHÍ 8 1 Đạ i c ươ ng 8 2 Tính s ự b ơ m đầ y không khí nén vào bu ồ ng d ậ p h ồ quang 8 3 Tính không khí ch ả y t ừ bình ch ứ a ra khí quy ể n 8 4 Tính không khí ch ả y t ừ th ể tích gi ớ i h ạ n ra ngoài trong lúc áp su ấ t gi ả m 8 5 S ự b ơ m đầ y không gian làm vi ệ c hình tr ụ c ủ a b ộ ph ậ n c ơ khí ch ả y b ằ ng h ơ i 8 6 Ví d ụ tính s ự b ơ m đầ y bu ồ ng d ậ p h ồ quang c ủ a máy ng ắ t không khí đ i ệ n áp 110kV Ch ươ ng 9 K Ế T C Ấ U VÀ CÁC PH ƯƠ NG PHÁP TÍNH TRUY Ề N ĐỘ NG C Ơ KHÍ C Ủ A MÁY NG Ắ T Đ I Ệ N CAO ÁP 9 1 Các s ơ đồ độ ng h ọ c c ủ a truy ề n độ ng c ơ khí 9 2 Các tham s ố cho tr ướ c để tính truy ề n độ ng c ơ khi m ở b ằ ng lò xo 9 3 Tính toán độ ng l ự c h ọ c c ủ a truy ề n độ ng c ơ khí m ở b ằ ng lò xo 9 4 Tính toán độ ng l ự c h ọ c c ủ a b ộ ph ậ n c ơ khí ch ạ y b ằ ng h ơ i c ủ a bu ồ ng d ậ p h ồ quang máy ng ắ t không khí Ph ụ l ụ c1 : M ộ t s ố lo ạ i máy ng ắ t d ầ u đ ang s ử d ụ ng ở Vi ệ t Nam Ph ụ l ụ c2 : M ộ t s ố lo ạ i máy ng ắ t SF6 đ ang s ử d ụ ng ở Vi ệ t Nam Tài li ệ u tham kh ả o 151 153 156 161 164 166 169 169 178 180 182 187 191 195 202 218 222 228 234 TÀI LI Ệ U THAM KH Ả O 1 Π POEKT ỉ POBAH ỉ E BK Λ þ ÷ ATE Λ E Ĩ Π EPEMEHHO Γ O TOKA BCOKO Γ O HA Π P ÿ ư EH ỉ ÿ - ê A KYKEKOB-MOCKBA 1961 2 TEOP ỉ ÿ Ý Λ ECTP ỉ ÷ EK ỉ x A ΠΠ APATOB - Γ H A Ị EKCAHÔPOB-MOCKBA B caÿ KO Ị A- 1985 3 THI Ế T K Ế MÁY NG Ắ T CAO ÁP - B ộ môn Máy đ i ệ n- Khí c ụ đ i ệ n - Đạ i h ọ c Bách khoa Hà N ộ i - 1978 4 High Voltage Circuit Breakers Design and Applications- Ruben D Gazon- New York 1996 5 C ẩ m nang thi ế t b ị đ óng c ắ t - Nhà xu ấ t b ả n Khoa h ọ c và K ỹ thu ậ t -Hà N ộ i - 1998 6 H ƯỚ NG D Ẫ N THI Ế T K Ế MÁY NG Ắ T D Ầ U - L ư u M ỹ Thu ậ n- B ộ môn Máy đ i ệ n - Khí c ụ đ i ệ n - Đạ i h ọ c Bách khoa Hà N ộ i - 1976 7 Giáo trình Khí c ụ đ i ệ n, dùng cho ngành Đ i ệ n khí hóa- Đạ i h ọ c Bách khoa Hà N ộ i - 1979 8 Giáo trình THI Ế T B Ị Đ I Ệ N- Lê Thành B ắ c- Nhà xu ấ t b ả n Khoa H ọ c và K ỹ Thu ậ t- Hà N ộ i- 2001 9 Low Oil Content Circuit - Breakers for Outdoor Stations 10 72 5 kV E I B 10 SF 6 Circuit - Breakers with Spring Operating Mechanism 72 5 170 kV AEG 11 Gas - Insulated Switchgear 72 5 525 kV AEG 12 Metal - Enclosed, SF 6 - Gas Insulated High Voltage Switchgear (V I S ) series B3 up to 420kV AEG 13 Quy trình v ậ n hành và b ả o d ưỡ ng các lo ạ i máy ng ắ t d ầ u- Nhà xu ấ t b ả n Khoa h ọ c và K ỹ thu ậ t-Hà N ộ i -1996 14 Quy trình v ậ n hành và b ả o d ưỡ ng máy ng ắ t SF 6 -T ổ ng công ty Đ i ệ n l ự c Vi ệ t Nam- Hà N ộ i -1998 5 CH ƯƠ NG 1 CÁC V Ấ N ĐỀ CHUNG KHI TÍNH TOÁN MÁY NG Ắ T CAO ÁP Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U 1 1 CÁC YÊU C ầ U C Ơ B ả N Đố I V ớ I MÁY NG ắ T Trong các h ệ th ố ng đ i ệ n cao áp, máy ng ắ t là thi ế t b ị đ óng m ở c ơ khí có kh ả n ă ng đ óng, d ẫ n liên t ụ c và c ắ t dòng đ i ệ n trong đ i ề u ki ệ n bình th ườ ng và b ấ t th ườ ng c ủ a m ạ ch đ i ệ n, ví d ụ nh ư ng ắ n m ạ ch Ng ắ t dòng đ i ệ n ng ắ n m ạ ch là ch ế độ làm vi ệ c n ặ ng n ề nh ấ t và c ơ b ả n c ủ a máy ng ắ t Song qúa đ i ệ n áp sinh ra khi ng ắ t dòng đ i ệ n bé c ủ a máy bi ế n áp không t ả i, ng ắ t dòng đ i ệ n dung c ủ a đườ ng dây dài và nhi ề u tr ườ ng h ợ p khác c ũ ng là đ i ề u ki ệ n làm vi ệ c n ặ ng n ề cho máy Theo nguyên t ắ c, h ệ th ố ng d ẫ n đ i ệ n c ủ a máy ng ắ t n ố i ti ế p v ớ i m ạ ch đ i ệ n c ủ a các thi ế t b ị đ i ệ n cao áp Khi đ ó các b ộ ph ậ n k ế t c ấ u c ơ b ả n c ủ a máy ng ắ t c ầ n ph ả i ch ị u đượ c s ự tác độ ng nhi ệ t, đ i ệ n t ừ trong khi làm vi ệ c bình th ườ ng c ũ ng nh ư khi ng ắ n m ạ ch, ph ả i ch ị u đượ c tr ườ ng t ĩ nh đ i ệ n tác độ ng vào cách đ i ệ n lúc đ i ệ n áp đị nh m ứ c và c ả trong lúc quá đ i ệ n áp Trong quá trình làm vi ệ c c ủ a máy ng ắ t còn có nh ữ ng hi ệ n t ượ ng sinh ra ph ụ t ả i nhi ệ t, c ơ và đ i ệ n tác độ ng vào t ừ ng b ộ ph ậ n riêng c ủ a k ế t c ấ u máy ng ắ t (s ự cháy c ủ a h ồ quang đ i ệ n khi ng ắ t, s ự t ă ng áp su ấ t c ủ a ch ấ t khí và ch ấ t l ỏ ng trong không gian công tác, các b ộ ph ậ n c ơ chuy ể n độ ng v ớ i gia t ố c l ớ n gây va đậ p và nhi ề u nh ữ ng t ượ ng khác) Trong tr ườ ng h ợ p các k ế t c ấ u c ủ a máy ng ắ t không tính đế n đ i ề u ki ệ n b ấ t th ườ ng thì m ỗ i y ế u t ố đ ã k ể trên có th ể là nguyên nhân sinh h ư h ỏ ng t ừ ng b ộ ph ậ n hay toàn b ộ máy ng ắ t Máy ng ắ t ph ả i đả m b ả o ho ạ t độ ng an toàn, tin c ậ y trong ch ế độ bình th ườ ng c ũ ng nh ư b ấ t th ườ ng, nên các b ộ ph ậ n k ế t c ấ u c ủ a nó ph ả i tuy ệ t đố i ổ n đị nh đố i v ớ i tác độ ng nhi ệ t và l ự c đ i ệ n độ ng, c ũ ng nh ư đố i v ớ i tác độ ng c ủ a đ i ệ n áp đ ã đượ c tính toán Yêu c ầ u chung đố i v ớ i máy ng ắ t đ i ệ n cao áp là 1) Các đặ c tính máy ng ắ t ph ả i t ươ ng ứ ng v ớ i nh ữ ng yêu c ầ u cho tr ướ c c ủ a nó 2) T ấ t c ả các b ộ ph ậ n k ế t c ấ u c ủ a máy ng ắ t trong th ờ i gian v ậ n hành ph ả i làm vi ệ c Các yêu c ầ u chung đố i v ớ i máy ng ắ t cao áp đượ c nêu trong các tiêu chu ẩ n nh ư Γ OCT 687-41 hay các tiêu chu ẩ n khác Ngoài nh ữ ng yêu c ầ u chung, trong các tr ườ ng h ợ p riêng c ũ ng có nh ữ ng yêu c ầ u đặ c bi ệ t đố i v ớ i máy ng ắ t, ph ụ thu ộ c vào đ i ề u ki ệ n riêng mà máy ng ắ t làm vi ệ c Ví d ụ : 1) Kh ả n ă ng làm vi ệ c ở vùng ẩ m ướ t, nhi ề u b ụ i b ặ m và có ch ấ t n ổ 2) Kh ả n ă ng làm vi ệ c ở vùng r ấ t cao h ơ n m ặ t bi ể n 3) Kh ả n ă ng làm vi ệ c ở các thi ế t b ị di độ ng ( đầ u máy xe l ử a đ i ệ n, tàu th ủ y, ) 4) Thích h ợ p v ớ i đ i ề u ki ệ n làm vi ệ c ở nhi ệ t độ r ấ t th ấ p Do ngành h ệ th ố ng đ i ệ n ngày càng phát tri ể n, máy ng ắ t là m ộ t trong nh ữ ng b ộ ph ậ n quan tr ọ ng nh ấ t c ủ a h ệ th ố ng, các ch ỉ tiêu k ĩ thu ậ t v ậ n hành yêu c ầ u ngày m ộ t cao h ơ n nh ư : t ă ng dòng đ i ệ n đị nh m ứ c, t ă ng công su ấ t ng ắ t, nâng cao tác độ ng nhanh, tác độ ng nhanh 6 nhi ề u l ầ n c ủ a T Đ L ( đ óng l ặ p l ạ i t ự độ ng), t ă ng độ ch ố ng ă n mòn c ủ a các b ộ ph ậ n c ơ và c ủ a cách đ i ệ n, v ậ n chuy ể n, l ắ p ráp, v ậ n hành thu ậ n ti ệ n, an toàn v ề n ổ và h ỏ a ho ạ n Trong khi tính toán máy ng ắ t hi ệ n đạ i c ầ n đặ c bi ệ t l ư u ý đế n v ấ n đề nâng cao các ch ỉ tiêu kinh t ế k ĩ thu ậ t, tr ọ ng l ượ ng ít nh ấ t trên m ộ t đơ n v ị công su ấ t ng ắ t K ế t c ấ u c ủ a máy ng ắ t c ầ n ph ả i đơ n gi ả n, v ữ ng ch ắ c, các chi ti ế t và các khâu k ế t c ấ u trong t ấ t c ả các lo ạ i máy ng ắ t ph ả i th ố ng nh ấ t và c ầ n ph ả i áp d ụ ng các ph ươ ng pháp gia công tiên ti ế n Trong ch ế t ạ o s ử d ụ ng các nguyên li ệ u có tính c ơ , tính đ i ệ n, tính nhi ệ t cao và kinh t ế nh ấ t (ch ị u plasma, nguyên li ệ u ti ế p đ i ể m đặ c bi ệ t, đồ g ố m có độ b ề n cao, ) T ấ t c ả các yêu c ầ u k ể trên c ầ n đượ c chú ý đế n trong lúc tính toán Nh ữ ng đ i ể m đặ c bi ệ t chú ý trong khi nghiên c ứ u máy ng ắ t: 1) Ng ắ t dòng đ i ệ n ng ắ n m ạ ch gi ớ i h ạ n là ch ế độ làm vi ệ c c ủ a máy ng ắ t trong tính toán 2) Trong nhi ề u tr ườ ng h ợ p m ộ t m ố i k ế t c ấ u hay chi ti ế t có th ể có m ộ t vài nhi ệ m v ụ Ví d ụ : b ộ ph ậ n d ẫ n đ i ệ n b ị nung nóng b ằ ng dòng đ i ệ n có th ể th ườ ng xuyên ch ị u ph ụ t ả i c ơ r ấ t l ớ n và ch ị u l ự c kéo, 3) Trong tính toán các khâu c ơ b ả n và các đặ c tính liên quan nhau khá ph ứ c t ạ p, nh ư l ự c bi ế n đổ i c ủ a lò xo trong quá trình chuy ể n độ ng c ủ a b ộ ph ậ n c ơ khí, áp su ấ t bi ế n đổ i c ủ a khí trong bu ồ ng d ậ p h ồ quang và l ự c đ i ệ n độ ng tác độ ng vào các ph ầ n d ẫ n đ i ệ n c ủ a nó Ph ươ ng pháp để tính chính xác r ấ t ph ứ c t ạ p, cho nên trong tính toán ph ả i đơ n gi ả n hóa b ằ ng các ph ươ ng pháp g ầ n đ úng 4) C ầ n đặ c bi ệ t chú ý trong khi tính toán các thi ế t b ị d ậ p h ồ quang Trong ngành ch ế t ạ o thi ế t b ị đ i ệ n hi ệ n nay các ph ươ ng pháp tính chính xác thi ế t b ị d ậ p h ồ quang ch ư a có, cho nên trong tính toán ng ườ i ta s ử d ụ ng các tham s ố th ự c nghi ệ m và th ử kh ả n ă ng ng ắ t c ủ a máy ng ắ t M ặ c dù ph ươ ng pháp tính g ầ n đ úng đ ôi khi ch ỉ cho đị nh h ướ ng, nh ư ng c ũ ng c ầ n đượ c hoàn ch ỉ nh và áp d ụ ng r ộ ng rãi trong thi ế t k ế máy ng ắ t cao áp, cho phép rút ng ắ n th ờ i gian c ầ n thi ế t để hoàn thành k ế t c ấ u máy ng ắ t trong các phòng thí nghi ệ m và trên các mô hình Trong ngành ch ế t ạ o máy ng ắ t có nhi ề u bi ệ n pháp d ậ p h ồ quang, không nh ữ ng k ế t c ấ u c ủ a thi ế t b ị d ậ p h ồ quang có nhi ề u ki ể u mà còn có nhi ề u ki ể u máy ng ắ t Bi ệ n pháp d ậ p h ồ quang khác nhau theo ki ể u máy ng ắ t đượ c xác đị nh b ằ ng các tham s ố cho tr ướ c và các ki ể u đ i ề u khi ể n v ậ n hành ( đ i ệ n áp đị nh m ứ c, dòng đ i ệ n đị nh m ứ c, công su ấ t ng ắ t, t ầ n s ố , ) Gi ả i quy ế t s ơ b ộ ba v ấ n đề c ơ b ả n sau có m ộ t ý ngh ĩ a đặ c bi ệ t quan tr ọ ng trong lúc tính toán g ồ m: 1) Chính xác hóa các tham s ố cho tr ướ c 2) Ch ọ n ki ể u máy ng ắ t 3) Ch ọ n và chính xác hóa s ơ đồ k ế t c ấ u Trong s ả n xu ấ t máy ng ắ t cao áp công su ấ t ng ắ t l ớ n hay lo ạ i máy ng ắ t m ớ i thì cách ch ọ n ki ể u và s ơ đồ k ế t c ấ u đ óng vai trò quy ế t đị nh Theo kinh nghi ệ m khi tính toán, s ả n xu ấ t, l ắ p ráp và v ậ n hành máy ng ắ t cao áp đ ã hình thành m ộ t s ố hình dáng k ế t c ấ u c ủ a các chi ti ế t riêng, t ừ ng b ộ ph ậ n và toàn b ộ thi ế t b ị c ũ ng nh ư công ngh ệ đ i ể n hình s ả n xu ấ t máy ng ắ t Trong lúc tính toán các ki ể u máy ng ắ t 7 m ớ i các bi ệ n pháp k ĩ thu ậ t đ ã có đề u c ầ n đượ c chú ý, ph ả i nâng cao yêu c ầ u và áp d ụ ng nh ữ ng thành t ự u m ớ i nh ấ t c ủ a khoa h ọ c công ngh ệ vào s ả n xu ấ t Nhi ệ m v ụ c ủ a nhà ch ế t ạ o là ph ả i tìm ra nh ữ ng gi ả i pháp tính toán, k ế t c ấ u m ớ i h ợ p lí h ơ n trên c ơ s ở nghiên c ứ u các hi ệ n t ượ ng v ậ t lí, s ử d ụ ng các tham s ố thí nghi ệ m, áp d ụ ng các cách tính và các thành t ự u trong l ĩ nh v ự c công ngh ệ ch ế t ạ o C ầ n ph ả i chú ý đế n các xu h ướ ng hi ệ n đạ i trong l ĩ nh v ự c tính toán tr ạ m phân ph ố i các thi ế t b ị cao áp, s ơ đồ c ủ a tr ạ m có ả nh h ưở ng đế n hình dáng k ế t c ấ u, kích th ướ c, các ch ỉ tiêu và các đặ c tính khác c ủ a máy ng ắ t 1 2 TRÌNH T ự TÍNH TOÁN Quá trình thi ế t k ế máy ng ắ t cao áp g ồ m ba giai đ o ạ n c ơ b ả n 1 Tính toán phác th ả o Các yêu c ầ u k ĩ thu ậ t đố i v ớ i máy ng ắ t ph ả i tính toán c ầ n đượ c xác đị nh rõ, tìm ra các gi ả i pháp l ợ i nh ấ t và d ự đị nh nh ữ ng ki ể u có th ể áp d ụ ng, các ph ươ ng án k ế t c ấ u 2 Tính toán k ĩ thu ậ t Quy ế t đị nh ki ể u áp d ụ ng và ph ươ ng án k ế t c ấ u, ti ế n hành các tính toán c ầ n thi ế t và tính toán các khâu, các chi ti ế t c ủ a máy ng ắ t Chu ẩ n b ị tài li ệ u k ĩ thu ậ t để s ả n xu ấ t th ử 3 Tính toán ch ế t ạ o Trong giai đ o ạ n này trên c ơ s ở kinh nghi ệ m s ả n xu ấ t và các tham s ố m ẫ u ti ế n hành chính xác hóa k ế t c ấ u và v ẽ các b ả n v ẽ thi công để s ả n xu ấ t m ẫ u Chu ẩ n b ị tài li ệ u công ngh ệ c ầ n thi ế t để s ả n xu ấ t hàng lo ạ t Th ườ ng ng ườ i ta ti ế n hành nh ữ ng thí nghi ệ m nghiên c ứ u và th ử các hình m ẫ u, các chi ti ế t các khâu và máy ng ắ t m ẫ u cho c ả ba giai đ o ạ n Sau đ ây gi ớ i thi ệ u th ứ t ự gi ả i quy ế t các v ấ n đề đ ó khi không có nh ữ ng tham s ố đị nh h ướ ng v ề k ế t c ấ u và kích th ướ c c ủ a thi ế t b ị d ậ p h ồ quang: 1) Chính xác hóa các tham s ố cho tr ướ c đố i v ớ i máy ng ắ t đượ c tính toán 2) Ch ọ n ki ể u máy ng ắ t 3) Tính toán thi ế t b ị d ậ p h ồ quang, đị nh h ướ ng hình dáng k ế t c ấ u và xác đị nh kích th ướ c s ơ b ộ c ủ a nó 4) L ậ p s ơ đồ k ế t c ấ u c ủ a máy ng ắ t 5) Tính toán cách đ i ệ n c ủ a máy ng ắ t và xác đị nh kích th ướ c m ạ ch vòng d ẫ n đ i ệ n, kho ả ng cách cách đ i ệ n và kích th ướ c c ủ a các b ộ ph ậ n cách đ i ệ n tr ụ 6) Tính toán các khâu c ơ b ả n g ồ m: a) Tính l ự c đ i ệ n độ ng tác độ ng vào t ừ ng b ộ ph ậ n m ạ ch vòng d ẫ n đ i ệ n c ủ a máy ng ắ t đượ c tính toán trong đ i ề u ki ệ n v ậ n hành b) Tính s ự phát nóng khi làm vi ệ c dài h ạ n do dòng đ i ệ n đị nh m ứ c, tính độ b ề n v ữ ng c ủ a các b ộ ph ậ n m ạ ch vòng d ẫ n đ i ệ n khi tác độ ng c ủ a dòng đ i ệ n ng ắ n m ạ ch và tính toán các b ộ ph ậ n đ ó c) Tính s ự phát nóng do dòng đ i ệ n đị nh m ứ c và tính độ b ề n v ữ ng c ủ a h ệ th ố ng ti ế p đ i ể m máy ng ắ t khi ng ắ n m ạ ch d) Tính và xác đị nh k ế t c ấ u s ứ cách đ i ệ n c ủ a máy ng ắ t
LÊ THÀNH BẮC (Chủ biên) VÕ NHƯ TIẾN LÊ VĂN QUYỆN DƯƠNG NGỌC THỌ HƯỚNG DẪN TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN PHẦN I: MÁY NGẮT ĐIỆN CAO ÁP NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI-2003 HƯỚNG DẪN TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN PHẦN I: MÁY NGẮT ĐIỆN CAO ÁP Tác giả: Lê Thành Bắc (chủ biên) Võ Như Tiến, Lê Văn Quyện, Dương Ngọc Thọ Chịu trách nhiệm xuất bản: PGS.TS Tơ Đăng Hải Biên tập: Nguyễn Thị Ngọc Bích Chế bản: Nguyễn Trung Tiến, Văn Cơng Lê Trình bày: Cao Ngọc Châu, Tơn Thất Hồ Bình Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật 70 Trần Hưng Đạo - Hà Nội In 600 khổ 19 x 27cm Nhà in Đại học Quốc gia Giấy phép xuất số 978-56-20/7/2002 In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2002 Lời nói đầu Giáo trình "HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN" chia làm hai phần: - Phần 1: Máy ngắt điện cao áp - Phần 2: Thiết bị điện hạ áp Phần "MÁY NGẮT ĐIỆN CAO ÁP“ biên soạn sở đề cương chuyên đề đề cương môn học "Thiết kế thiết bị điện" cho ngành Kỹ thuật điện nói chung ngành Thiết bị điện nói riêng Chúng tơi biên soạn sách nhằm phục vụ làm tài liệu giảng dạy, tài liệu tham khảo thiết kế môn học thiết kế tốt nghiệp cho sinh viên ngành kỹ thuật điện Cuốn sách biên soạn chủ yếu dựa cun "POEKTPOBAHE BKỵữATEE EPEMEHHOO TOKA BCOKOO HAPEH" ca tỏc gi ê.A.KYKEKOB " High Voltage Circuit Breakers Design and Applications" tác giả Ruben D Gazon Trong trình biên soạn, tác giả tham khảo giáo trình "THIẾT KẾ MÁY NGẮT CAO ÁP", "THIẾT KẾ MÁY NGẮT DẦU", tài liệu trường Đại học Bách khoa Hà Nội xuất Sách không dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho sinh viên ngành Điện mà cịn làm tài liệu dùng cho nghiên cứu tham khảo cho ki sư cán ki thuật ngành điện chuyên ngành liên quan Nội dung tài liệu đề cập đến vấn đề lí thuyết tính tốn thiết kế máy ngắt điện cao áp, vấn đề trình bày chương Đồng chí Võ Như Tiến biên soạn chương 1, 2, 3, Đồng chí Lê Văn Quyện biên soạn chương Đồng chí Dương Ngọc Thọ biên soạn chương Đồng chí Lê Thành Bắc biên soạn chương 4, 5, phần cịn lại Trong q trình biên soạn, tác giả nhận giúp đỡ cung cấp tài liệu Thầy, Cô giáo môn Thiết bị điện -điện tử, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt PGS Lê Văn Doanh GVC Lưu Mỹ Thuận Chúng nhận giúp đỡ tận tình TS.Trần Văn Chính đồng nghiệp khoa điện trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng việc hiệu đính đóng góp thêm nhiều ý kiến cho nội dung tài liệu Mặc dù, cố gắng việc cập nhập thiết bị đại tài liệu vấn đề hạn chế nên cịn vấn đề chưa đề cập thỏa đáng Chúng mong nhận đóng góp ý kiến bổ xung bạn đọc để sách hoàn thiện lần tái sau Mọi thư từ góp ý xin gửi mơn Thiết bị Điện - trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng Chúng xin chân thành cảm ơn Các tác giả MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trang Chương CÁC VẤN ĐỀ CHUNG KHI TÍNH TỐN MÁY NGẮT CAO ÁP ĐIỆN XOAY CHIỀU 11 20 1.1 Các yêu cầu máy ngắt 1.2 Trình tự tính tốn 1.3 Các tham số cho trước tính tốn 1.4 Một số kinh nghiệm chọn kiểu máy ngắt 1.5 Sơ đồ kết cấu máy ngắt Chương TÍNH TỐN CÁCH ĐIỆN CHUNG CỦA MÁY NGẮT 2.1 Các tham số cho trước tính tốn cách điện chung 2.2 Phương pháp tính gần cách điện chung 25 2.3 Phương pháp tính gần phân bố điện áp cho khoảng ngắt 29 cực 2.4 Ví dụ cách tính cách điện chung 31 37 Chương TÍNH TỐN MẠCH VỊNG DẪN ĐIỆN CỦA MÁY NGẮT 3.1 Khái niệm chung 3.2 Tính điện động mạch vòng dẫn điện 40 3.3 Tính tốn nhiệt mạch vòng dẫn điện 40 3.4 Tính tốn gần phát nóng dẫn điện sứ vào 50 3.5 Tính tốn gần hệ thống dẫn điện bình chứa máy ngắt khơng khí 55 3.6 Tính tốn tiếp điểm 61 66 Chương TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ VÀ ĐẶC TUYẾN CƠ BẢN CỦA CÁC THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG TRONG MÁY NGẮT KHƠNG KHÍ 4.1 Khái niệm chung tính tốn thiết bị dập hồ quang 4.2 Đặc tuyến chung trình dập hồ quang thổi dọc 76 4.3 Tính tốn lượng khơng khí (khí) chảy qua miệng ống có hồ quang điện 77 4.4 Tính tốn gần công suất ngắt phục hồi độ bền điện khoảng hai 79 tiếp điểm 87 4.5 Các nguyên lý cách tính kết cấu buồng dập hồ quang có thổi khơng khí dọc dùng shun điện trở 4.6 Kết cấu thiết bị dập hồ quang có thổi khơng khí dọc 103 110 Chương TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁC THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG CỦA MÁY NGẮT DẦU 5.1 Các vấn đề tính tốn thiết bị dập hồ quang máy ngắt dầu 5.2 Tính cơng suất lượng hồ quang q trình tạo thành khí dập 117 tắt hồ quang dầu 5.3 Tính áp suất bình có chứa dạng bong bóng khép kín 123 5.4 Tính áp suất bình chứa hỗn hợp khí chảy từ bình 128 5.5 Tính độ bền điện phục hồi khoảng hồ quang 131 5.6 Phương pháp gần tính q trình dâng dầu bình chứa sau dập 136 tắt hồ quang 5.7 Trình tự tính tốn bình chứa thổi dầu tự động 140 141 Chương TÍNH TỐN KẾT CẤU THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG CỦA MÁY NGẮT TỰ SINH KHÍ 6.1 Đặc tính chung q trình dập hồ quang máy ngắt tự sinh khí 6.2 Tính gần đặc tính thiết bị dập hồ quang tự sinh khí 143 145 Chương TÍNH KẾT CẤU THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG BẰNG TỪ TRONG MÁY NGẮT KHƠNG KHÍ 7.1 Đặc tính chung trình dập hồ quang làm lạnh buồng dập hồ quang kiểu rãnh 7.2 Ngắt mạch điện cảm buồng dập hồ quang kiểu rãnh 151 7.3 Tính tốc độ chuyển động hồ quang ảnh hưởng từ trường ngang 153 buồng dập hồ quang kiểu rãnh 7.4 Tính phát nóng thành rãnh bình chứa tính dịng điện ngắt 156 7.5 Chọn tính kích thước đặc tuyến bình chứa có buồng 161 dập hồ quang kiểu rãnh dập từ 7.6 Kết cấu thiết bị dập hồ quang từ rãnh hẹp 164 166 Chương PHƯƠNG PHÁP TÍNH CÁC ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG HỌC CƠ BẢN CỦA MÁY NGẮT KHÔNG KHÍ 8.1 Đại cương 8.2 Tính bơm đầy khơng khí nén vào buồng dập hồ quang 169 8.3 Tính khơng khí chảy từ bình chứa khí 169 8.4 Tính khơng khí chảy từ thể tích giới hạn ngồi lúc áp suất giảm 178 8.5 Sự bơm đầy không gian làm việc hình trụ phận khí chảy 180 8.6 Ví dụ tính bơm đầy buồng dập hồ quang máy ngắt khơng khí điện áp 182 110kV 187 Chương KẾT CẤU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ CỦA MÁY NGẮT ĐIỆN CAO ÁP 9.1 Các sơ đồ động học truyền động khí 191 9.2 Các tham số cho trước để tính truyền động mở lị xo 9.3 Tính tốn động lực học truyền động khí mở lò xo 195 9.4 Tính tốn động lực học phận khí chạy buồng dập hồ 202 quang máy ngắt khơng khí 218 Phụ lục1: Một số loại máy ngắt dầu sử dụng Việt Nam Phụ lục2: Một số loại máy ngắt SF6 sử dụng Việt Nam 222 Tài liệu tham khảo 228 234 TI LIU THAM KHO POEKTPOBAHE BKỵữATEE EPEMEHHOO TOKA BCOKOΓO HAΠPÿưEHỉÿ - ê.A.KYKEKOB-MOCKBA 1961 TEOPỉÿ ÝΛECTPỉ÷EKỉx AΠΠAPATOB -Γ H AỊEKCAHÔPOB-MOCKBA Bcaÿ KOỊA- 1985 THIẾT KẾ MÁY NGẮT CAO ÁP - Bộ mơn Máy điện- Khí cụ điện - Đại học Bách khoa Hà Nội - 1978 High Voltage Circuit Breakers Design and Applications- Ruben D Gazon- New York 1996 Cẩm nang thiết bị đóng cắt - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật -Hà Nội - 1998 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ MÁY NGẮT DẦU - Lưu Mỹ Thuận- Bộ môn Máy điện - Khí cụ điện - Đại học Bách khoa Hà Nội - 1976 Giáo trình Khí cụ điện, dùng cho ngành Điện khí hóa- Đại học Bách khoa Hà Nội - 1979 Giáo trình THIẾT BỊ ĐIỆN- Lê Thành Bắc- Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật- Hà Nội- 2001 Low Oil Content Circuit - Breakers for Outdoor Stations 10 72.5 kV E.I.B 10 SF6 Circuit - Breakers with Spring Operating Mechanism 72.5 170 kV AEG 11 Gas - Insulated Switchgear 72.5 525 kV AEG 12 Metal - Enclosed, SF6 - Gas Insulated High Voltage Switchgear (V.I.S.) series B3 up to 420kV AEG 13 Quy trình vận hành bảo dưỡng loại máy ngắt dầu- Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật-Hà Nội -1996 14 Quy trình vận hành bảo dưỡng máy ngắt SF6-Tổng cơng ty Điện lực Việt Nam- Hà Nội -1998 CHƯƠNG CÁC VẤN ĐỀ CHUNG KHI TÍNH TỐN MÁY NGẮT CAO ÁP ĐIỆN XOAY CHIỀU 1.1 CÁC YÊU CầU CƠ BảN ĐốI VớI MÁY NGắT Trong hệ thống điện cao áp, máy ngắt thiết bị đóng mở khí có khả đóng, dẫn liên tục cắt dòng điện điều kiện bình thường bất thường mạch điện, ví dụ ngắn mạch Ngắt dòng điện ngắn mạch chế độ làm việc nặng nề máy ngắt Song qúa điện áp sinh ngắt dòng điện bé máy biến áp khơng tải, ngắt dịng điện dung đường dây dài nhiều trường hợp khác điều kiện làm việc nặng nề cho máy Theo nguyên tắc, hệ thống dẫn điện máy ngắt nối tiếp với mạch điện thiết bị điện cao áp Khi phận kết cấu máy ngắt cần phải chịu tác động nhiệt, điện từ làm việc bình thường ngắn mạch, phải chịu trường tĩnh điện tác động vào cách điện lúc điện áp định mức lúc điện áp Trong trình làm việc máy ngắt cịn có tượng sinh phụ tải nhiệt, điện tác động vào phận riêng kết cấu máy ngắt (sự cháy hồ quang điện ngắt, tăng áp suất chất khí chất lỏng khơng gian công tác, phận chuyển động với gia tốc lớn gây va đập nhiều tượng khác) Trong trường hợp kết cấu máy ngắt khơng tính đến điều kiện bất thường yếu tố kể nguyên nhân sinh hư hỏng phận hay toàn máy ngắt Máy ngắt phải đảm bảo hoạt động an tồn, tin cậy chế độ bình thường bất thường, nên phận kết cấu phải tuyệt đối ổn định tác động nhiệt lực điện động, tác động điện áp tính tốn Yêu cầu chung máy ngắt điện cao áp 1) Các đặc tính máy ngắt phải tương ứng với yêu cầu cho trước 2) Tất phận kết cấu máy ngắt thời gian vận hành phải làm việc Các yêu cầu chung máy ngắt cao áp nêu tiêu chuẩn ΓOCT 687-41 hay tiêu chuẩn khác Ngoài yêu cầu chung, trường hợp riêng có yêu cầu đặc biệt máy ngắt, phụ thuộc vào điều kiện riêng mà máy ngắt làm việc Ví dụ: 1) Khả làm việc vùng ẩm ướt, nhiều bụi bặm có chất nổ 2) Khả làm việc vùng cao mặt biển 3) Khả làm việc thiết bị di động (đầu máy xe lửa điện, tàu thủy, ) 4) Thích hợp với điều kiện làm việc nhiệt độ thấp Do ngành hệ thống điện ngày phát triển, máy ngắt phận quan trọng hệ thống, tiêu kĩ thuật vận hành yêu cầu ngày cao như: tăng dịng điện định mức, tăng cơng suất ngắt, nâng cao tác động nhanh, tác động nhanh nhiều lần TĐL (đóng lặp lại tự động), tăng độ chống ăn mòn phận cách điện, vận chuyển, lắp ráp, vận hành thuận tiện, an toàn nổ hỏa hoạn Trong tính tốn máy ngắt đại cần đặc biệt lưu ý đến vấn đề nâng cao tiêu kinh tế kĩ thuật, trọng lượng đơn vị công suất ngắt Kết cấu máy ngắt cần phải đơn giản, vững chắc, chi tiết khâu kết cấu tất loại máy ngắt phải thống cần phải áp dụng phương pháp gia công tiên tiến Trong chế tạo sử dụng ngun liệu có tính cơ, tính điện, tính nhiệt cao kinh tế (chịu plasma, nguyên liệu tiếp điểm đặc biệt, đồ gốm có độ bền cao, ) Tất yêu cầu kể cần ý đến lúc tính tốn Những điểm đặc biệt ý nghiên cứu máy ngắt: 1) Ngắt dòng điện ngắn mạch giới hạn chế độ làm việc máy ngắt tính tốn 2) Trong nhiều trường hợp mối kết cấu hay chi tiết có vài nhiệm vụ Ví dụ: phận dẫn điện bị nung nóng dịng điện thường xuyên chịu phụ tải lớn chịu lực kéo, 3) Trong tính tốn khâu đặc tính liên quan phức tạp, lực biến đổi lò xo q trình chuyển động phận khí, áp suất biến đổi khí buồng dập hồ quang lực điện động tác động vào phần dẫn điện Phương pháp để tính xác phức tạp, tính tốn phải đơn giản hóa phương pháp gần 4) Cần đặc biệt ý tính tốn thiết bị dập hồ quang Trong ngành chế tạo thiết bị điện phương pháp tính xác thiết bị dập hồ quang chưa có, tính tốn người ta sử dụng tham số thực nghiệm thử khả ngắt máy ngắt Mặc dù phương pháp tính gần cho định hướng, cần hoàn chỉnh áp dụng rộng rãi thiết kế máy ngắt cao áp, cho phép rút ngắn thời gian cần thiết để hoàn thành kết cấu máy ngắt phịng thí nghiệm mơ hình Trong ngành chế tạo máy ngắt có nhiều biện pháp dập hồ quang, kết cấu thiết bị dập hồ quang có nhiều kiểu mà cịn có nhiều kiểu máy ngắt Biện pháp dập hồ quang khác theo kiểu máy ngắt xác định tham số cho trước kiểu điều khiển vận hành ( điện áp định mức, dịng điện định mức, cơng suất ngắt, tần số, ) Giải sơ ba vấn đề sau có ý nghĩa đặc biệt quan trọng lúc tính tốn gồm: 1) Chính xác hóa tham số cho trước 2) Chọn kiểu máy ngắt 3) Chọn xác hóa sơ đồ kết cấu Trong sản xuất máy ngắt cao áp công suất ngắt lớn hay loại máy ngắt cách chọn kiểu sơ đồ kết cấu đóng vai trị định Theo kinh nghiệm tính tốn, sản xuất, lắp ráp vận hành máy ngắt cao áp hình thành số hình dáng kết cấu chi tiết riêng, phận toàn thiết bị cơng nghệ điển hình sản xuất máy ngắt Trong lúc tính tốn kiểu máy ngắt biện pháp kĩ thuật có cần ý, phải nâng cao yêu cầu áp dụng thành tựu khoa học công nghệ vào sản xuất Nhiệm vụ nhà chế tạo phải tìm giải pháp tính tốn, kết cấu hợp lí sở nghiên cứu tượng vật lí, sử dụng tham số thí nghiệm, áp dụng cách tính thành tựu lĩnh vực công nghệ chế tạo Cần phải ý đến xu hướng đại lĩnh vực tính tốn trạm phân phối thiết bị cao áp, sơ đồ trạm có ảnh hưởng đến hình dáng kết cấu, kích thước, tiêu đặc tính khác máy ngắt 1.2 TRÌNH Tự TÍNH TỐN Q trình thiết kế máy ngắt cao áp gồm ba giai đoạn Tính toán phác thảo Các yêu cầu kĩ thuật máy ngắt phải tính tốn cần xác định rõ, tìm giải pháp lợi dự định kiểu áp dụng, phương án kết cấu Tính tốn kĩ thuật Quyết định kiểu áp dụng phương án kết cấu, tiến hành tính tốn cần thiết tính tốn khâu, chi tiết máy ngắt Chuẩn bị tài liệu kĩ thuật để sản xuất thử Tính toán chế tạo Trong giai đoạn sở kinh nghiệm sản xuất tham số mẫu tiến hành xác hóa kết cấu vẽ vẽ thi công để sản xuất mẫu Chuẩn bị tài liệu công nghệ cần thiết để sản xuất hàng loạt Thường người ta tiến hành thí nghiệm nghiên cứu thử hình mẫu, chi tiết khâu máy ngắt mẫu cho ba giai đoạn Sau giới thiệu thứ tự giải vấn đề khơng có tham số định hướng kết cấu kích thước thiết bị dập hồ quang: 1) Chính xác hóa tham số cho trước máy ngắt tính tốn 2) Chọn kiểu máy ngắt 3) Tính tốn thiết bị dập hồ quang, định hướng hình dáng kết cấu xác định kích thước sơ 4) Lập sơ đồ kết cấu máy ngắt 5) Tính tốn cách điện máy ngắt xác định kích thước mạch vịng dẫn điện, khoảng cách cách điện kích thước phận cách điện trụ 6) Tính tốn khâu gồm: a) Tính lực điện động tác động vào phận mạch vòng dẫn điện máy ngắt tính tốn điều kiện vận hành b) Tính phát nóng làm việc dài hạn dịng điện định mức, tính độ bền vững phận mạch vòng dẫn điện tác động dòng điện ngắn mạch tính tốn phận c) Tính phát nóng dịng điện định mức tính độ bền vững hệ thống tiếp điểm máy ngắt ngắn mạch d) Tính xác định kết cấu sứ cách điện máy ngắt