PHẦN 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN CHƯƠNG 7: CÁCH ĐIỆN TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN

4/13/2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Bộ môn Thiết bị điện - điện tử THIẾT KẾ KHÍ CỤ ĐIỆN Giảng viên: Đặng Chí Dũng Email: dung.dangchi@hust.edu.vn Điện thoại: 0903178663 PHẦN 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN CHƯƠNG 7: CÁCH ĐIỆN TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN 4/13/2015 MỤC ĐÍCH • Cung cấp cho sinh viên kiến thức cách điện KCĐCA HA • Tính tốn cách điện KCĐCA HA I CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA Trong kÕt cÊu khÝ cụ điện phải đảm bảo cách điện: ã Giữa phận mang điện áp phần nối đất; ã Giữa chi tiết có điện khác nhau; ã Giữa phần tử cạnh cực mang điện áp cao; ã Giữa tiếp điểm tĩnh tiếp điểm động vị trí ngắt S1 S4 S2 S3 4/13/2015 I CCH IN TRONG KCCA ã Mức độ cách điện phải phù hợp với tiêu chuẩn nhà nớc TCVN tiêu chuẩn quốc tế (IEC) Mức độ đợc đảm bảo cách chọn khoảng cách cách điện cần thiết kích thớc chi tiết cách điện nh: sứ cách điện, đệm cách điện, màng chắn, v.v ã Nh vậy, từ kết tính chọn cách điện, ta biết sơ kích thớc khí cụ điện phải thiÕt kÕ C S R I CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA Với thang điện áp định mức cho trớc phải xuất phát giá trị điện áp phóng điện khoảng cách để tính cách điện Điện áp phóng điện đợc xác định cách nhân trị số điện áp thử Ut với hệ số K > ã Điện áp thử Ut điện áp phóng điện tần số công nghiệp tham khảo bảng 1-9 [TL1-KCĐCA] ã 4/13/2015 I CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA Trong vËn hµnh ngoµi điện áp làm việc có điện áp khí (sét) điện áp nội (đóng, cắt) tác dụng vào cách điện Thực tế hoàn toàn loại trừ điện áp, mà hạn chế ®Õn møc ®é cã thĨ • HiƯn ngưêi ta chọn cách điện có điện áp lới 220kV phải chịu đợc điện áp (2,53)Up, cách điện (300500)kV phải chịu đợc 2,5Up (Up điện áp pha) ã ã Để nâng cao độ bền vững khí cụ điện ổn định vận hành, nên cần thiết phải tiến hành thử cách điện xung cao áp ã Các tiêu thử điện áp xung tham khảo b¶ng 1-10 [TL1] II TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA Víi MC có dao cách ly lắp kèm ta xét trờng hợp sau: TH1: Máy ngắt pha có chỗ ngắt, điện áp phóng điện thử nghiệm đợc tính toán theo công thức : ã U pdt  kdt kb 0,87 2.U dm (kVmax ) Trong ®ã: kdt = 1,5 - hƯ sè dù tr÷; kb = 1,6 - hệ số vợt biên độ tối ®a 4/13/2015 II TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA Víi MC có dao cách ly lắp kèm ta xét trờng hợp sau: TH2: Máy ngắt pha có nhiều chỗ ngắt phải tính đến phân bố điện áp không chỗ ngắt Điện áp phóng điện tính toán chỗ ngắt đợc tính bằng: ã U pdt kdt kb U dm k p (kVmax ) n Trong đó: n - số chỗ ngắt 1pha; kp = 1,3 - hệ số phân bố không ®iƯn ¸p phơc håi II TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA Với MC dao cách ly lắp kèm: Để phối hợp mức độ cách điện phận môi trờng khác nhau, riêng phận cách điện phải có hệ số dự trữ riêng Giá trị điện áp phóng điện tính toán phận xác định theo công thức: ã U pdt  kdt U pd Trong ®ã: kdt - hƯ số dự trữ, lấy theo bảng 1-11 [TL1]; Upd - điện áp phóng điện tiêu chuẩn (ở tần số công nghiƯp hay chÕ ®é xung) 4/13/2015 II TÍNH CÁCH IN TRONG KCCA Vật liệu cách điện sử dụng KCĐCA v HA Chất khí: không khí nén ¸p suÊt cao (p  30at), khÝ SF6 (3 - 5at) - Chân không: p 10-6 at - Chất lỏng: dầu MBA - Chất rắn: sứ, giấy cách điện, bakêlit, phíp, cát thạch anh, thủy tinh, - Nha cách điện, không khí khí chủ yếu sử dụng làm môi trờng cách điện KCĐHA - II TNH CCH IN TRONG KCCA Các vật liệu cách điện cần đạt đợc yêu cầu: Hoàn toàn loại trừ khả chọc thủng cách điện (chất rắn chất lỏng) Tránh không cho xuất ion hoá qua dới dạng vầng quang sáng hay phóng điện bề mặt cách điện Hạn chế đến mức tối thiểu khả sinh tia lửa điện hay hồ quang điện tác dụng vào cách điện Sử dụng tối đa cách điện đúc chất dẻo Có khả làm việc điều kiện khí hậu 4/13/2015 II TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐCA TÝnh c¸ch điện KCĐ thực công việc, nhằm đạt: Chọn phận có khoảng cách cách điện; chọn sơ hình dáng, kích thớc kết cấu tiếp điểm, dẫn tạo khoảng cách cách điện - Xác định giá trị điện áp phóng điện tính toán cho khoảng cách ®· chän - TÝnh kÝch thíc nhá nhÊt cho phÐp khoảng cách phóng điện Căn vào đờng hớng phóng điện xảy để chọn khoảng cách phải tính - II TNH CCH IN TRONG KCCA Trong xác định điện áp phóng điện điện tính toán (ở tần số công nghiệp hay chế độ xung) phải vào: Mức độ yêu cầu độ bền khoảng cách, tính kích thớc nhỏ khoảng cách, Hình dáng kích thớc điện cực, tiếp điểm tạo thành khoảng cách đó, Tính chất trạng thái môi trờng cách điện, Kết cấu cách điện khoảng cách (có chắn, màng tĩnh điện hay kh«ng) ► 4/13/2015 II TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCCA Các kích thớc khoảng cách đợc xác định sở đờng cong công thức thực nghiệm quan hệ điện áp phóng điện môi trờng khác khoảng cách nhỏ Xem đặc tuyến hình vẽ 1-14, 1-15, 116, 1-17; công thức thờng áp dụng tham khảo Bảng 1-12, TL KCCA để tính đợc khoảng cách cách điện an toàn nhỏ với cấp điện áp định mức đà cho Xem ví dụ tính toán sách KCĐCA III CCH IN TRONG KCHA S1 S2 S4 S3 ã Giữa phận mang điện áp phần nối đất; ã Giữa chi tiết có điện khác nhau; ã Giữa phần tử cạnh cực mang điện áp; ã Giữa tiếp điểm tĩnh tiếp điểm động vị trí ngắt 4/13/2015 III CCH IN TRONG KCHA Mức độ cách điện phải phù hợp với tiêu chuẩn nhà nớc TCVN tiêu chuẩn quốc tế (IEC) Mức độ đợc đảm bảo cách chọn khoảng cách cách điện cần thiết kích thớc chi tiết cách điện nh: nhựa cách điện, đệm cách điện, màng chắn, v.v ã Nh vậy, từ kết tính chọn cách điện, ta biết sơ kích thớc khí cụ điện phải thiết kế ã S1 S2 S4 C S3 S R IV TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐHA Khoảng cách cách điện khí cụ điện đóng vai trị quan trọng Nó ảnh hưởng tới kích thước khí cụ điện độ tin cậy vận hành Vì việc xác định hợp lý đại lượng có ý nghĩa khơng nhỏ tồn cơng tác thiết kế khí cụ điện  Khoảng cách cách điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố: điện áp định mức, mơi trường làm việc, q trình dập tắt hồ quang Việc xác định khoảng cách cách điện khí cụ điện hạ áp thường chọn theo kinh nghiệm  – Điện áp định mức theo cách điện: + Với KCĐ điều khiển phân phối lượng hạ áp tuân theo tiêu chuẩn quy định độ bền cách điện theo điện áp thử định mức - Điện áp thử định mức tần số 50Hz, thời gian thử phút theo Bảng 1.1 4/13/2015 IV TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐHA Bảng 1.1 Điện áp định mức Điện áp định mức Điện áp thử nghiệm KCĐ, V cách điện V (trị hiệu dụng) V 12, 24 Đến 24 500 36, 48, 60 60 1000 110, 127, 220 220 2000 380, 440, 500 500 2500 600, 660 660 2500 750 750 3000 1000 1000 3500 IV TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐHA – Khoảng cách cách điện phần tử dẫn điện có điện áp khác nhau: + Muốn khí cụ điện có độ tin cậy cao cần khoảng cách cách điện lớn, song lại tăng kích thước khối lượng thiết bị Vì nên chọn theo khoảng cách cách điện tối thiểu theo quy định cơng nghiệp điện lực cho khí cụ điện hạ áp thông dụng bảng 1.2 + Khi chọn khoảng cách cách điện, cần lưu ý phụ thuộc lớn vào tính chất vật liệu, bụi, đồ ẩm, trạng thái bề mặt cách điện Vì phải thiết kế hình dạng, cấu trúc cách điện cho vận hành bụi bẩn không phủ lên chúng Để giảm kích thước khí cụ điện loại trừ khả bụi bẩn, nên chọn kết cấu cách điện theo dạng có gờ, mái, bậc 10 4/13/2015 IV TÍNH CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐHA Bảng 1.2 Điện áp định mức, V Tên thiết bị hay mạch sử dụng Đường hồ quang Từ 100 Từ 251 Từ 401 đến 250 đến 400 đến 600 Khoảng cách, mm Các khí cụ điện điều khiển, phân phối lượng Khe hở phóng điện Các khí cụ điện phân phối dùng Khoảng cách điện rị (khơng phụ để bảo vệ thiết bị Các mạch KCĐ điều khiển, bảo vệ phân phối lượng thuộc vào vị trí bề mặt) Khoảng cách điện rị theo mặt Khoảng cách điện rò theo bề mặt Khí cụ điện mạch điều Khoảng cách điện rị theo bề mặt khiển tín hiệu phía Mạch khí cụ điện có Khoảng cách điện rò theo bề mặt dòng định mức bé (đến 15A) thẳng đứng mặt bên 15 17 22 10 12 15 10 12 11 11