Tìm hiểu về kcđ đóng ngắt trung cao áp có bảo vệ tự động recloser và máy cắt phân đoạn

Được sự hướng dẫn của thầy Phạm Xuân Hổ trong thời gian làm bài chúng em đã hoàn thành đề tài “TÌM HIỂU VỀ KCĐ ĐÓNG NGẮT TRUNG CAO ÁP CÓ BẢO VỆ TỰ ĐỘNG RECLOSER VÀ MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN”.. K

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

TÌM HIỂU VỀ KCĐ ĐÓNG NGẮT TRUNG CAO ÁP CÓ BẢOVỆ TỰ ĐỘNG RECLOSER VÀ MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN

1.2.2 Máy cắt tự đóng lại (ACR) 6

1.2.3 Máy cắt phân đoạn (CPD) 6

2.2 Máy cắt phân đoạn 19

2.2.1 Cấu tạo và chức năng 19

LỜI CẢM ƠN

Thực tế luôn cho thấy, không có sự thành công nào không gắn liền với sự cố gắng, hỗ trợ và giúp đỡ của những người xung quanh dù cho sự giúp đỡ đó là ít hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp Trong suốt thời gian làm bài tiểu luận đến nay, chúng em đã nhận được sự quan tâm chỉ bảo, giúp đỡ của thầy cô, gia đình và bạn bè xung quanh.

Với tình cảm chân thành, chúng em xin gửi lời cảm ơn từ tận đáy lòng đến người thầy - người đã dùng những tri thức và tâm huyết của mình để có thể truyền đạt cho chúng em vốn kiến thức quý báu Chúng em cảm ơn thầy đã giúp đỡ và hướng dẫn chúng em tận tình trong suốt thời gian viết bài tiểu luận, tạo cho chúng em những tiền đề, những kiến thức để tiếp cận, phân tích và giải quyết vấn đề Nhờ đó mà chúng em hoàn thành bài tiểu luận của mình tốt hơn Bên cạnh đó, chúng em cũng xin cảm ơn bạn bè, anh chị đã tận tình chỉ bảo chúng em trong quá trình hoàn thành bài tiểu luận, tạo cho chúng em hiểu thêm về những kiến thức thực tế.

Bài báo cáo này được nhóm em thực hiện sau khi thầy phân công công việc Với vốn kiến thức còn hạn chế của chúng em nên không tránh khỏi vài sai sót trong bài báo cáo Do vậy, chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn cùng lớp để bài báo cáo được hoàn thiện hơn Những kiến thức này sẽ là nền tảng cho chúng em sau này, sẽ giúp cho quá trình làm việc của chúng em sau này tốt hơn Chúng em xin gửi tới mọi người những lời chúc thành công trên con đường sự nghiệp của mình Chúng em xin chân thành cảm ơn.

PHẦN A: MỞ ĐẦU

LỜI GIỚI THIỆU

Xã hội phát triển, những loại máy móc và thiết bị điện ra đời đã đang có những đóng góp vô cùng lớn, tiết kiệm sức lao động của con người, thế nhưng để những thiết bị điện tử này hoạt động thì điện năng là yếu tố quan trọng thiết yếu nhất Điện năng đã và đang có những vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống sinh hoạt, sản xuất Tất cả các ngành nghề hiện nay từ thủ công đến chuyên nghiệp đều cần có sự tham gia của điện năng Điện năng hiện nay như một thành phần tham gia vào sản xuất không thể thiếu, Hiện đại đi kèm với hại điện là điều từ rất lâu chúng ta đã biết Vậy điện năng thực sự có vai trò như thế nào trong cuộc sống và sản xuất Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng điện thì không thể tránh khỏi những sự cố, rủi ro xảy ra như hiện tượng quá điện áp, quá dòng điện, hiện tượng ngắn mạch Để đảm bảo vấn đề an toàn tính mạng cho con người, bảo vệ các thiết bị điện và tránh những tổn thất kinh tế có thể xảy ra thì khí cụ điện ngày càng được đòi hỏi nhiều hơn, chất lượng tốt hơn và luôn đổi mới công nghệ Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các loại khí cụ điện hiện đại được sản xuất ra luôn đảm bảo khả năng an toàn và tự động hoá cao Chính vì vậy mà nghiên cứu, thiết kế các khí cụ điện đóng ngắt là đặc biệt quan trọng nhằm tránh những sự cố đáng tiếc có thể sẽ xảy ra Được sự hướng dẫn của thầy Phạm Xuân Hổ trong thời gian làm bài chúng em đã hoàn thành đề tài “TÌM HIỂU VỀ KCĐ ĐÓNG NGẮT TRUNG CAO ÁP CÓ BẢO VỆ TỰ ĐỘNG RECLOSER VÀ MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN” Mặc dù đã có nhiều cố gắng song do thiếu hiểu biết kiến thức nhiều hạn chế, thời gian có hạn và kinh nghiệm thực tế còn ít, nên quá trình làm bài chúng em còn mắc nhiều sai sót nhất định Vì vậy, chúng em rất mong có sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của thầy và các bạn sinh viên khác Chúng em xin chân thành cảm ơn!

PHẦN B: NỘI DUNG 1 Khí cụ điện đóng ngắt

Khí cụ điện đóng ngắt là loại khí cụ có chức năng đóng cắt mạch điện bằng tay hay tự động khi gặp sự cố hay cần sửa chữa.

Ví dụ: Dao cách ly, máy cắt điện, cầu dao, CB,…

1.2 Các loại khí cụ điện đóng ngắt trung, cao áp

Máy cắt trung, cao áp gọi chung là máy cắt cao áp Máy cắt trung áp được quy định từ 1KV đến 52KV, lớn hơn 52KV được quy về cao áp Máy cắt cao áp (MCCA) là khí cụ điện đóng cắt chuyên dùng để đóng cắt mạch điện xoay chiều từ 3KV trở lên ở tất cả các chế độ vận hành: đóng cắt điện định mức, dòng điện ngắn mạch, dòng điện không tải, máy biến áp điện lực, dòng điện dung của tụ và đường dây.

- Máy cắt chân không VCB là khí cụ điện có chức năng chính là cắt mạch

- Máy cắt không khí (ACB) là khí cụ điện có chức năng chính là đóng cắt bảo vệ quá tải và ngắn mạch, sử dụng khí nén làm môi trường dập hồ quang Khi các tiếp điểm rời nhau, khí nén được thổi qua các tiếp điểm dạng lỗ để dập tắt hồ quang và thiết lập khe hở cách điện.

- Máy cắt SF6 là máy cắt có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự máy cắt không khí nhưng có môi trường dập hồ quang là khí đặc biệt SF Khí SF6 6 là khí mang điện tích âm và có độ bền điện môi gấp 3 lần không khí trong cùng điều kiện áp suất Khí này không độc, không mùi và không cháy.

- Máy cắt tự sinh khí là máy cắt dùng vật liệu cách điện có khả năng tự sinh khí ở nhiệt độ cao và khí sinh ra có độ bền điện cao để dập tắt hồ quang và phục hồi cách điện.

- Máy cắt dầu là máy cắt dùng dầu như chất cách điện và làm môi trường dập hồ quang

+ Máy cắt ít dầu

+ Máy cắt nhiều dầu

- Máy cắt điện từ là máy cắt có buồng dập hồ quang theo kiểu rãnh hẹp Sự dập hồ quang được thực hiện bằng cách làm tăng điện trở hồ quang nhờ kéo dài và làm nguội nó nhanh chóng.

Máy cắt tự đóng lại là khí cụ đóng ngắt có chức năng chính là bảo vệ quá dòng hay ngắn mạch rất tin cậy.

Máy cắt phân đoạn là khí cụ điện đóng ngắt tự động cắt mạch hoặc đoạn dây khi bị

Dao cách ly là khí cụ điện dùng để cắt mạch điện hệ thống cao áp khi không tải thường được bố trí liền trước máy cắt hay cầu chì bảo vệ hoặc cả hai phía máy cắt hay recloser.

1.2.6 Cầu chì cao áp

Cầu chì cao áp là khí cụ điện đóng cắt được sử dụng trên hệ thống lưới điện có điện áp đến 115KV

Thường được dùng ở những vị trí sau:

- Đặt ở phía cao áp của máy biến áp để bảo vệ ngắn mạch

- Bảo vệ máy biến áp đo lường ở các cấp điện áp

- Kết hợp với cầu dao phụ tải thành máy cắt phụ tải để bảo vệ các đường

Recloser (máy cắt tự động đóng lại) là một khí cụ điện đóng ngắt tự động chính xác với độ tin cậy cao, được trang bị các cảm biến và thiết bị điện tử thông minh được thiết kế đặc biệt để bảo vệ đường dây và khách hàng, tự động cắt mạch và sau đó tự đóng lại để nhanh chóng tái lập sự cung cấp điện nếu là sự cố thoáng qua.

Cấu tạo chung gồm 4 phần: - Bảo vệ quá tải - Tư đóng lại - Thiết bị đóng cắt - Điều khiển bằng tay

2.1.2 Chức năng

Recloser được ứng dụng chủ yếu trên các đường phân phối trên không hoặc các trạm biến áp phân phối tích hợp như: bảo vệ, đo lường, giao tiếp từ xa, phát hiện lỗi, giám sát trực tuyến việc đóng hoặc mở sau khi xảy ra sự cố.

Phân tích số liệu thống kê về sự cố của đường dây trên không cho thấy có đến 80% - 90% hư hỏng mang tính thoáng qua Những hư hỏng thoáng qua thường xảy ra do sự phóng điện bề mặt, do sét đánh, cành cây rơi, tai nan chim chóc hoặc do gió mạnh làm dây dẫn chạm nhau hoặc chạm phải các vật bên cạnh, v.v Khi có sự cố, máy cắt cắt mạch một khoảng thời gian đủ để cho môi trường chỗ hư hỏng khôi phục lại tính chất cách điện thì tự đóng lại đường dây, và đường dây có thể tiếp tục làm việc bình thường, nhanh chóng khôi phục cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, giữ vững chế độ đồng bộ

và ổn định của hệ thống Vậy để tăng cường độ liên tiếp cung cấp điện tới phụ chuyên chở, người ta sử dụng máy cắt tự đóng lại (Recloser)

2.1.3 Nguyên lý hoạt động

Về thực chất, Recloser là máy cắt thường thì có kèm theo bộ tinh chỉnh và điều khiển được cho phép lập trình số lần đóng lặp đi lặp lại theo nhu yếu xác lập trước Đồng thời sẽ đo và tàng trữ những giá trị quan trọng như P, U, I, thời gian ngắt mạch, …

Khi ngắn mạch, Recloser mở ra ( cắt mạch ), sau một khoảng chừng thời hạn t1 ( thiết lập bắt đầu ) nó sẽ tự động hóa đóng lại Lúc này, nếu sự cố còn sống sót, recloser sẽ liên tục mở mạch, sau thời hạn t2 recloser sẽ tự động hóa đóng mạch Cứ như vậy, recloser hoạt động giải trí theo đúng chương trình được thiết lập khởi đầu

2.1.4 Phân loại

Theo số lần đóng lại: 1 lần hoặc 2 lần recloser 2 lần thường chỉ áp dụng cho lưới 110kV trở xuống Sau số lần tác động đã được quy định, recloser bị khóa lại

Theo số pha thực hiện: recloser 3 pha và recloser 1 pha Trong sơ đồ recloser 3 pha, khi có hư hỏng ở 1 pha hay nhiều pha thì thiết bị bảo vệ sẽ cắt cả 3 pha và recloser cả 3 pha Để thực hiện recloser 1 pha, máy cắt và bộ phận truyền động làm việc riêng rẻ cho từng pha, sơ đồ bảo vệ phát hiện sự cố riêng từng pha để cắt máy cắt của pha bị hư hỏng và recloser pha đó

Theo môi trường dập hồ quang: dầu, chân không

Theo kỹ thuật điều khiển: điều khiển thủy lực hay điều khiển theo kỹ thuật điện tử.

Theo vật liệu cách điện: dầu, không khí, khí SF6, nhựa epoxi a) Recloser 1 pha

Hình dưới đây mô tả bên trong của một loại recloser 1 pha., sử dụng trong hệ thống phân phối đến 38kV, có thể lắp trên cột điện, hoặc lắp trên khung thép Những bộ phận của recloser là: máy cắt chân không đặt trong ống sứ, máy biến dòng với 2 tỉ số 500:1 và 1000:1, nam châm điện từ kiểu pittông để đóng mở máy cắt chân không, đầu cực vào và đầu cực ra; đầu cực vào trực tiếp với máy cắt chân không, đầu cực ra được dẫn qua ống cách điện bằng epoxi; đèn chỉ thị vị trí của tiếp điểm; cách điện epoxi; bộ điều khiển điện tử; vỏ nhôm.

Cách lắp đặt recloser 1 pha :

b) Recloser 3 Pha

Hình dưới đây mô tả bên trong của một loại recloser 1 pha., sử dụng trong hệ thống phân phối đến 38kV, gồm các bộ phận như: Biến dòng, máy cắt chân không, thùng chứa SF6, nam châm, hệ thống truyền động,…

Một số hình ảnh lắp đặt của recloser 3 pha:

2.1.5 Các yêu cầu kĩ thuật Một số tủ điều khiển recloser:

Để sử dụng đúng recloser, cần phải xem xét 5 yếu tố sau đây:

a Điện áp của hệ thống: điện áp định mức của recloser phải bằng hoặc lớn hơn điện áp của hệ thống.

b Dòng điện sự cố lớn nhất ở vị trí đặt recloser: khả năng cắt của recloser phải bằng hoặc lớn hơn dòng điện sự cố lớn nhất ở vị trí đặt recloser.

c Dòng điện phụ tải lớn nhất: dòng điện định mức của recloser phải bằng hoặc lớn hơn dòng điện phụ tải lớn nhất trong quy hoạch phát triển thêm hệ thống Đối với loại recloser có cuộn dây tác động mắc nối tiếp, có thể chọn kích cỡ cuộn dây phù hợp với dòng điện phụ tải hiện tại, dòng điện phụ tải trong tương lai phát triển, hoặc dòng điện định mức của biến áp ở trạm Dòng điện tác động tối thiểu bằng 2 lần dòng điện định mức của cuộn dây

Đối với loại recloser điều khiển bằng điện tử, dòng điện tác động tối thiểu phải lớn hơn dòng điện phụ tải cao điểm trong phát triển tương lai Nói chung, dòng điện tác động phải bằng ít nhất 2 lần dòng điện phụ tải trong phát triển tương lai

d Dòng điện sự cố tối thiểu trong phạm vi cần được bảo vệ Dòng điện sự cố

e Phối hợp với các thiết bị bảo vệ khác đặt ở phía nguồn của recloser, kể cả đặt ở phía phụ tải của recloser.

Cách chọn thời gian đóng lại

Việc chọn thời gian đóng lại phụ thuộc vào sự phối hợp thời gian tác động a Đối với sự phối hợp là 2 NHANH – 2 CHẬM , thì có thể chọn thời gian đóng lại là: TỨC THỜI – 2 GIÂY – 5 GIÂY

+ Khoảng thời gian đầu tiên phải là nhanh.để phục hồi hệ thống càng nhanh càng tốt để giảm thiểu thời gian mất điện của động cơ.

+ Khoảng thời gian thứ 2 thường được chọn khoảng 2 giây để có đủ thời gian làm mất sự cố.

+ Khoảng thời gian thứ 3 thường được chọn dài hơn, 5 giây hoặc 10 giây để có thể phối hợp tốt hơn với cầu chì ở phía nguồn cho phép cầu chì có thời gian để nguội bớt trong khoảng thời gian đóng lại lần 3 và lần 4 cho phép bảo vệ tốt hơn với rơle đặt ở phía sau nguồn , cho phép rơle quá dòng có nhiều thời gian hơn để phục hồi, rơle sẽ không tác động mở máy cắt

b Đối với sự phối hợp 1 NHANH – 2 CHẬM , thời gian đóng lại có thể chọn là 2 giây – 5 giây.

+ Khoảng thời gian đầu (2 giây) cho phép làm mất sự cố thoáng qua + Khoảng thời gian thứ 2 chọn dài hơn, 5 giây hoặc 10 giây…

c Đối với sự phối hợp 1 NHANH – 3 CHẬM, thời gian đóng lại có thể chọn là 2 giây – 5 giây – 5 giây, hoặc 2 giây – 5 giây – 10 giây

+ Khoảng thời gian đầu (2 giây) cho phép làm mất sự cố thoáng qua + Khoảng thời gian thứ 2 và thứ 3 phải dài hơn, 5 hoặc 10 giây.

2.1.6 Các thông số kĩ thuật

THÔNG SỐ KỸ THUẬT RECLOSER 24KV 630A ENTEC - SCHNEIDER

Thời gian ngắn mạch chịu được hiện tại, 3sec (KA)

Cable charging breaking current (A) 10 10 25 40

Vận hành

2.1.7 Vị trí lắp đặt

Recloser thường được trang bị cho những đường trục chính công suất lớn và đường dây dài đắt tiền.

Chúng có thể được đặt ở bất kỳ trên hệ thống miễn thông số định mức của chúng thỏa mãn được các đòi hỏi của hệ thống.

Những vị trí hợp lý có thể tham khảo để lắp đặt như: - Đặt tại trạm như thiết bị bảo vệ chính của hệ thống

- Đặt trên đường dây trục chính nhưng cách xa trạm để phân đoạn các đường dây dài, như vậy ngăn chặn sự ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống khi có sự cố cách xa nguồn.

- Đặt trên các nhánh rẽ của đường dây trục chính nhằm bảo vệ đường dây trục chính khỏi bị ảnh hưởng do các sự cố trên nhánh rẽ.

Sơ đồ lắp đặt recloser trên hệ thống cung cấp điện:

2.2 Máy cắt phân đoạn 2.2.1 Cấu tạo và chức năng

a) Cấu tạo

Gồm có mạch điện tử logic đặt trên ống đồng Mạch logic nhận tín hiệu từ 2 máy biến dòng cũng được lắp trên ống đồng, ở hai đầu ống có tiếp điểm

Máy biến dòng được bọc kín bằng nhựa epoxi…mạch logic có thể đếm số lần tác động cắt mạch của máy cắt tự đóng lại, và cho dao cắt phân đoạn mở ở thời điểm thích hợp.

Ống đồng nối với mạch logic là 1 lồng Faraday chống nhiễu từ trường Dao cắt phân đoạn có thể bật ra nhờ nam châm điện từ kiểu solenoid tháo móc có bản lề.

-Phân loại :

+ Theo số pha: 1 pha, 3 pha;

+ Theo bộ phận điều khiển: điều khiển thủy lực, điều khiển điện tử.

b) Chức năng

Dao cắt phân đoạn là một loại khí cụ điện đóng cắt dùng để tự động cắt mạch, cô

Dao cắt phân đoạn là một khí cụ điện độc lập, tự động mở và cắt mạch sau khi cảm nhận và đáp ứng số lần dòng xung liên tiếp nhau đã được cài đặt bằng hoặc lớn hơn một giá trị đã cho

Nó thường được lắp đặt sau máy cắt tự đóng lại và phối hợp với máy cắt tự đóng lại để bảo vệ quá dòng.

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động:

- Máy cắt phân đoạn chỉ được phép cắt không tải

lần cắt dòng sự cố, và sau 1, 2, hoặc 3 lần cắt dòng thì tự mở mạch Quá trình này diễn ra theo 2 bước:

chuẩn bị đếm Và khi dòng điện chảy qua nó bị cắt hoặc giảm xuống nhỏ hơn một giá trị nào đó, thì nó đếm.

vì chưa tác động hết số lần đã cài đặt để khóa, nó tự động trở về trạng thái cũ, chuẩn bị cho lần tác động mới.

2.2.3 Các yêu cầu kĩ thuật khi vận hành

- Phải có trình độ chuyên môn, trải qua đào tạo, đã tìm hiểu kỹ về quy trình vận hành thiết bị.

- Việc thao tác đóng cắt cầu bằng tay phải thực hiện nhanh chóng Dứt khoát nhưng không được đập mạnh ở cuối hành trình.Trong quá trình đóng nghiêm cấm cắt các lưỡi dao trở lại khi thấy xuất hiện hồ quang

-Thao tác đóng cắt cầu dao bằng điện được thực hiện thông qua các nút ấn trên tủ điều khiển trong phòng điều khiển Trong trường hợp điều khiển từ xa hoặc tại ngay tủ điều khiển trên giá đỡ cầu dao ta điều khiển bằng cơ khí tại chỗ.

- Thao tác đóng cắt được thực hiện từ dưới đất thông qua sào cách điện vì máy cắt phân đoạn không tự cắt mạch khi có sự cố xảy ra

- Trong trường hợp cơ cấu liên động không cho phép tiến hành một thao tác nào đó, phải dừng ngay thao tác và kiểm tra: