nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý điều khiển, vận hành, thí nghiệm máy cắt sf6

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Duy Hưng NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN, VẬN HÀNH, THÍ NGHIỆM MÁY CẮT SF6 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Đình Thắng Hà Nội, Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn tốt nghiệp công trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đình Thắng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Học viên Nguyễn Duy Hưng -1- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG Hình 1.1: Cấu tạo truyền động máy cắt SIEMENS Hình 1.2: Quá trình dập hồ quang máy cắt SIEMENS Hình 1.3: Quá trình dập hồ quang máy cắt Crompton Greaves Hình 1.4: Cấu tạo truyền động máy cắt Crompton Greaves Hình 1.5: Cấu tạo truyền động máy cắt ABB Hình 1.6: Quá trình dập hồ quang máy cắt ABB Hình 1.7: Kết cấu máy cắt CHƯƠNG Hình 2.1: Kết cấu bên máy cắt 110 kV SIEMENS (3AP1FG) CHƯƠNG Hình 3.1 : Đường đặctính vận tốc v = f(s) Hình 3.2 : Đường đặc tính vận tốc v = f(t) Hình 3.3 : Cấu tạo khí truyền động máy cắt SIEMENS (3AP1FG) Hình 3.4 : Máy cắt vị trí cắt, lò xo đóng lò xo cắt không tích Hình 3.5 : Lò xo đóng tích Hình 3.6 : Lò xo đóng tích năng, máy cắt vị trí cắt Hình 3.7 : Giải phóng trục khỏi bánh tích Hình 3.8 : Giải phóng lẫy đóng Hình 3.9 : Máy cắt đóng Hình 3.10 : Hành trình vượt tay đòn với lăn Hình 3.11 : Lẫy vị trí đóng Hình 3.12 : Máy cắt đóng, lò xo tích Hình 3.13 : Lẫy cắt giải phóng Hình 3.14 : Sơ đồ mạch điều khiển mạch đóng, cắt Hình 3.15 : Sơ đồ mạch sấy động tích Hình 3.16: Sơ đồ mạch điều khiển máy cắt SIEMENS 3AP1FG CHƯƠNG Hình 4.1 : Cấu tạo mạch vòng dẫn điện Hình 4.2 : Tiếp điểm dập hồ quang -2- -Hình 4.3 : Khoảng cách tiếp điểm Hình 4.4 : Chiều dài dẫn mang tiếp điểm CHƯƠNG Hình 5.1 : Buồng dập hồ quang tương ứng với trạng thái máy cắt -3- MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁCH ĐIỆN I PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 12 Khái niệm chung máy cắt 12 Giới thiệu máy cắt số hãng 14 12 2.1 Máy cắt hãng Siemens 14 2.2 Máy cắt hãng Crompton Greaves Ltd 16 2.3 Máy cắt hãng ABB 18 Chọn phương án thiết kế 20 II TÍNH TOÁN CÁCH ĐIỆN CỦA MÁY CẮT 110 kV SIEMENS (3AP1FG) Khoảng cách pha (S1) 20 Khoảng cách tiếp điểm dập hồ quang mở hoàn toàn (S2) 21 Chiều cao sứ cách điện buồng dập hồ quang (S3) 22 Chiều cao sứ đỡ trụ (S4) 22 III KẾT LUẬN CHƯƠNG I 22 CHƯƠNG : CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY CẮT 110 kV SIEMENS (3AP1FG) I TRỤ CỰC 23 Khoảng cách pha 23 Chiều cao sứ cách điện 23 Chiều cao sứ trụ 23 Giá đỡ máy cắt 24 II BỘ TRUYỀN ĐỘNG 24 1.Thanh kéo cách điện 24 21 23 -4- -2.Tay đòn 24 3.Thanh kéo 24 4.Tủ truyền động 24 III MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN 24 1.Tiếp điểm tĩnh hồ quang 24 2.Tiếp điểm động hồ quang 24 3.Tiếp điểm động làm việc 25 4.Tiếp điểm tĩnh làm việc 25 Lò xo tiếp điểm 25 IV BUỒNG DẬP HỒ QUANG 26 1.Tiếp điểm hồ quang 26 Ống thổi hồ quang 26 Xy lanh nhiệt 26 Pittong 26 KẾT LUẬN CHƯƠNG 26 CHƯƠNG : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG 27 I KHÁI NIỆM CHUNG 27 II CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG 27 III KÍCH THƯỚC CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ CHÍNH TRONG BỘ TRUYỀN ĐỘNG 27 Thanh kéo cách điện 27 Tay đòn 27 Thanh nối 27 IV ĐẶC TUYẾN VẬN TỐC 27 V CẤU TẠO BỘ TRUYỀN ĐỘNG LÒ XO 30 VI NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 32 Tích lò xo 32 Quá trình đóng 35 Quá trình cắt 38 VII MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 38 -5- -1 Tổng quan mạch điều khiển điện máy cắt SF6 Các mạch điều khiển sơ đồ điều khiển 46 2.1 Phần mạch điện điều khiển máy cắt '' Tại chỗ '' (Local) 46 2.2 Phần mạch điện điều khiển máy cắt '' từ xa'' (Remote) 47 2.3 Mạch điện động nạp lò xo (Spring - charging motor) 48 2.4 Mạch điện máy nén không khí 48 Mạch diện điều khiển máy cắt SF6, nhà chế tạo: SIEMENS, kiểu 49 3AP1FG dùng truyền động lò xo 3.1 Mạch điện đóng chỗ máy cắt nút ấn S9 50 3.2 Nguyên lý làm việc mạch điện chống giã giò 50 3.3 Mạch điện đóng “từ xa” máy cắt 51 3.4 Mạch điện mở “tại chỗ” máy cắt nút nhấn S3 51 3.5 Mạch điện mở “từ xa” máy cắt 51 3.6 Mở tự động máy cắt rơle bảo vệ tác động 52 3.7 Mạch điện thiếu áp suất SF6, cấp cấp hai 52 3.8 Mạch điện động nạp lò xo đóng 53 3.9 Mạch điện đếm số P1 54 3.10 Mạch điện trở sấy 54 VIII KẾT LUẬN CHƯƠNG 54 CHƯƠNG : TÍNH TOÁN MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN 55 I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN 55 Khái niệm chung 55 Cấu tạo mạch vòng dẫn điện 55 II TÍNH TOÁN MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN 56 Tính toán dẫn tĩnh 56 1.1 Xác định kích thước dẫn tĩnh 57 1.2 Xác định kích thước dẫn động 57 1.3 Kiểm nghiệm dẫn chế độ ngắn mạch 59 Tính toán xy lanh nhiệt 61 Tính toán tiếp điểm 62 -6- -3.1 Xác định kích thước tiếp điểm tĩnh hồ quang 62 3.2 Xác định kích thước tiếp điểm động hồ quang 63 3.3 Xác định kích thước tiếp điểm động làm việc 63 3.4 Xác định kích thước tiếp điểm tĩnh làm việc 63 3.5 Xác định lực ép tiếp điểm 65 3.6 Tính ổn định nhiệt tiếp điểm bị dòng ngắn mạch tác động 66 3.7 Tính toán lò xo tiếp điểm 70 3.8 Xác định độ mòn tiếp điểm sau N lần đóng cắt cho Tiếp điểm dập hồ quang 72 Tính toán đầu nối 73 4.1 Mối nối từ lưới điện vào máy cắt , từ máy cắt tải 73 4.2 Mối nối từ tiếp điểm ngón đến dẫn tĩnh 74 KẾT LUẬN CHƯƠNG 75 CHƯƠNG : LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN BUỒNG DẬP HỒ QUANG, QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM MÁY CẮT SF6 SAU LẮP ĐẶT I.GIỚI THIỆU VỀ BUỒNG DẬP HỒ QUANG 76 Khái niệm chung 76 Nguyên lý tác động 77 Chọn buồng dập hồ quang 78 II TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN BUỒNG DẬP HỒ QUANG 79 Tính toán buồng dập hồ quang 79 Kiểm tra buồng dập hồ quang 81 III QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM SAU LẮP ĐẶT MÁY CẮT SF6 83 An toàn 83 Kiểm tra tổng thể bên 84 Thao tác đóng cắt tay, kiểm tra chống giã giò 84 Thao tác lần đóng cắt điện 85 Đo điện trở cách điện 85 Thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp 50 Hz 86 Đo điện trở chiều cách điện cuộn đóng, cắt 86 76 -7- -8 Kiểm tra động tích 86 Kiểm tra áp lực khí 86 10 Kiểm tra rơ le khí (trong trình nạp khí) 86 11 Kiểm tra rò khí 87 12 Đo thời gian 87 13 Đo điện trở tiếp xúc tiếp điểm đo điện trở chiều 89 14 Các thí nghiệm khác tùy theo loại máy cắt yêu cầu nhà 90 chế tạo 15 Kết thí nghiệm máy cắt Siemens 3APGF1 90 KẾT LUẬN CHUNG 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 -8- CHƯƠNG MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Điện nguồn lượng thiết yếu sống, tham gia vào lĩnh vực từ công nghiệp đến sinh hoạt Bởi điện có ưu là: dễ chuyển đổi thành dạng lượng khác, không gây ô nhiễm môi trường, dễ truyền tải phân phối… Trong trình sử dụng điện cần thực hoạt động: nâng cấp, sửa chữa, bảo dưỡng, xử lý cố… Để thực hoạt động này, trước tiên cần phải ngắt mạch điện, máy cắt thiết bị quan trọng thiếu hệ thống điện Theo môi trường dập hồ quang, máy cắt chia loại: máy cắt dầu, máy cắt khí nén, máy cắt chân không, máy cắt tự sinh khí, máy cắt khí SF6 Trong máy cắt SF6 thiết kế chế tạo cho cấp điện áp, từ 3kV đến 800kV tính ưu việt nó: khả cắt lớn, kích thước nhỏ gọn, độ an toàn tin cậy cao, tuổi thọ cao, chi phí bảo dưỡng thấp Vì thiết kế máy cắt cao áp SF6 cần thiết Sau tác giả xin trình bày nội dung luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý vận hành, thí nghiệm máy cắt cao áp SF6” Mục đích, ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu cấu tạo, sơ đồ điều khiển, quy trình thí nghiệm từ đưa công nghệ chế tạo máy cắt Xây dựng thành tài liệu hoàn chỉnh, hỗ trợ nhà sản xuất nước tham khảo để chế tạo máy cắt SF6 Việt Nam tương lai gần Nội dung đề tài cần giải Nghiên cứu, tính toán thông số, lựa chọn vật liệu để thiết kế máy cắt SF6, thí nghiệm trước vận hành máy cắt (các kết thí nghiệm từ kết luận máy cắt có đủ điều kiện đưa vào vận hành hay không) Liên hệ kết nghiên cứu với điều kiện sản xuất nước Từ đưa phương án thiết kế Nội dung luận văn bố trí sau: -9- -Ta tìm tiết diện nhỏ ống: Fmin  v1 N m 860 p0 Trong đó: Fmin [cm2] - tiết diện nhỏ ống v1 [m/s] - Tốc độ cửa miệng ống N0 [Kw] - Công suất hồ quang P0 [at] - Áp suất khí  Fmin  8.1782  2,76(cm ) 860.6 Fmin = D2 /4 Trong đó: D - đường kính nhỏ miệng ống thổi dập hồ quang D Fmin   2,76.4   1,88(cm )  18,8(mm) Vậy đường kính nhỏ cho phép miệng ống thổi hồ quang 18,8 (mm) nhỏ đường kính dẫn tĩnh gắn liền với tiếp điểm tĩnh hồ quang Chọn miệng ống thổi dập hồ quang (5.1.2) ống thổi dập hồ quang phụ ôm sát dẫn tĩnh (5.1.1) Vì chọn đường kính miệng ống thổi là: D = 26 (mm) Chọn chiều cao miệng ống thổi (theo hướng chuyển động tiếp điểm) là: Hotc = 10 (mm) = (cm) Miệng ống thổi cao miệng ống thổi phụ (theo chiều chuyển động tiếp điểm) chọn là: Lcp = 15 (mm) = 1,5 (cm) Chọn chiều cao miệng ống thổi phụ (theo hướng chuyển động tiếp điểm) là: Hotp = (mm) = 0,5 (cm) Miệng ống thổi phụ cao tiếp điểm động hồ quang là: Lpt = (mm) = 0,5 (cm) Chọn đường kính ống thổi dập hồ quang là: D = 65 (mm) Kiểm tra buồng dập hồ quang Aron-xon Borixop dựa nguyên lý ngắt hồ quang có tính chất khí cho hiệu dập hồ quang giới hạn buồng dập hồ quang xác định gần theo công thức 4-76[3]: - 81 - -dU p.h  dt dU b dt Trong đó: dU p.h dt - tốc độ phục hồi điện áp dU b - tốc độ tăng độ bền cách điện khoảng không hồ quang dt Tốc độ phục hồi điện áp xác định biểu thức 4-77[3]: dU p.h  4.U m.( p.h ) f p.h dt Trong đó: Um(p.h) – giá trị cực đại điện áp hồi fp.h - tần số điện áp phục hồi Giá trị biên độ điện áp phục hồi giá trị biên độ điện áp ngắt tiếp điểm, theo công thức 3-26[4]: Unguồnm = Ungắtm = 1,1 2.U dm ksd sin  Trong đó: Udm - giá trị hiệu dụng điện áp định mức  - góc lệch pha dòng điện mạch điện áp nguồn.Vì tải có tính chất trở cảm, cos = 0,8  sin =  0,82  0,6 ksd - hệ số sơ đồ xác định từ sơ đồ mạch ngắt khí cụ đóng ngắt ksd =  U ng.m   dU p.h dt 1,1 110 1.0,6  59,28(kV )  4.U m( p.h ) f p.h  4.59,28.50  11856 (kV/s) Để tính độ bền điện phục hồi tiếp điểm thiết bị dập hồ quang khí nén SF6, sử dụng công thức gần 5-9[3]:  t U b  U bs.(1  e T ) - 82 - -Trong đó: Ub - độ bền điện phục hồi khoảng không gian Ubs - độ bền điện phục hồi khoảng không gian trạng thái lạnh áp suất khí chiều dài khoảng không gian cho Với chiều dài khoảng không gian khoảng cách tíêp điểm hồ quang mở hoàn toàn: S = 140 (mm) Và áp suất p = 6at, độ bền điện phục hồi Ubs = 3500 (kV) T - số thời gian làm lạnh (kS) Trên sở thực nghiệm cho biết thời gian làm lạnh lấy, theo công thức T = 7.P0,2 ( ks) 5-10 [3]: Trong đó: T - số thời gian làm lạnh P - áp suất tuyệt đối khí (at) P = 6at  T = 7.60,2 = 10 (ks)  t  t   dU b d [U bs.(1  e T )] e T   U bs  3500 e 10  350000.e 10 3 dt dt T 10.10 t t t - thời gian sau dòng điện qua trị số không (ks) Xét khoảng thời gian sau dòng điện qua trị số không chu kỳ: 20 t = 1/f = 1/50 = 0,02(s) = 20 (ks)  Vì dU p.h dt  11856( KV / s)  dU p.h dt   dU b  350000.e 10  47367 (kV/s) dt dU b dt Theo Aron-xon Brixop tiêu chuẩn IEC62271 - 100, IEC60694 buồng dập hồ quang đạt hiệu dập hồ quang Phần cuối tác giả xin trình bày quy trình bước thí nghiệm máy cắt SF6 trước đưa vào vận hành Đây công việc bắt buộc, có vai trò quan trọng việc vận hành, sửa chữa thiết bị dài hạn III QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM SAU LẮP ĐẶT CỦA MÁY CẮT SF6 An toàn - 83 - -Phải đảm bảo chắn máy cắt (MC) cách ly khỏi mạng cao áp MC phải vị trí đóng nối đất hai phía Phải đảm bảo quy tắc an toàn điện làm việc cao 2.Kiểm tra tổng thể bên Bằng mắt thường kiểm tra : mác máy, bề mặt sứ cách điện phải không bị bụi bẩn, vỡ, mẻ hay rạn nứt Kiểm tra ăn mòn kim loại giá đỡ, khung đỡ Không có tượng kẹt khí, cong giằng Các chốt an toàn để vận chuyển phải tháo bỏ Kiểm tra áp lực khí máy cắt xem có giá trị định mức không Kiểm tra mức dầu, độ rạn nứt thùng dầu (đối với MC dầu) Kiểm tra rạn nứt phíp ngăn cách pha MC chân không 3.Thao tác đóng cắt lần điện Sau đảm bảo an toàn hệ thống khí, tiến hành kiểm tra hoàn thiện mạch điều khiển MC cách đo điện trở cuộn đóng cuộn cắt Sơ kiểm tra trạng thái tiếp điểm phụ xem có phù hợp với vị trí MC không đưa nguồn thao tác vào MC thao tác nguồn điều khiển Thực đóng cắt lần điện Chuyển khóa vị trí REMOTE ấn ON(I) đóng OFF(O) cắt Tất người phải đứng cách xa máy cắt tổi thiểu 40m 4.Thao tác đóng cắt tay Kiểm tra chống giã giò Ta tiến hành thao tác đóng cắt tay để đảm bảo hoạt động tốt truyền động khí thuỷ lực Chú ý thao tác MC khí nạp đầy khí Kiểm tra phận chống giã giò: Khi MC đóng, giữ nút đóng đồng thời ấn nút cắt MC phải cắt không đóng lại Khi MC cắt, giữ nút cắt đồng thời ấn nút đóng MC phải đóng cắt Đo điện trở cách điện Để đánh giá tình trạng cách điện MC ta tiến hành đo điện trở cách điện cực - cực, cực - đất Mêgôm 3121 BM 21 Gía trị điện trở đo phải đạt mức tối thiểu cho phép qui định cấp điện áp khác Nếu không đạt tiến hành lau bề mặt sứ giẻ lau có tẩm cồn sấy nóng 6.Thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp 50Hz - 84 - -Đây hạng mục ngằm kiểm tra chế độ nặng nề cách điện chịu đựng phút mà tính chất cách điện MC không bị phá huỷ Hạng mục bắt buộc cho MC có cấp điện áp từ 35 kV trở xuống Đối với cấp điện áp cao tiến hành thử nghiệm có điều kiện Điện áp thử nghiệm cực - đất, buồng cắt Cấp điện áp MC(kV) 10 22 35 110 Điện áp thử nghiệm MC nước tư sản xuất (kV) 18 28 50 70 120 28 38 58 85 120 Điện áp thử nghiệm MC nước XHCN sản xuất (kV) Khi thử nghiệm trường sau lắp đặt điện áp thử nghiệm 80% điện áp thử nghiệm xuất xưởng Đây thử nghiệm phá hỏng mẫu điện áp thử nghiệm cao điện áp vận hành gây áp chất cách điện ảnh hưởng thử nghiệm cao áp lặp lại có tính chất tích luỹ thử nghiệm không sử dụng cho mục đích bảo dưỡng Đo điện trở chiều cách điện cuộn đóng cắt Cuộn đóng, cắt đo điện trở chiều cầu chiều P333 , AVOOhm đo điện trở cách điện Megôm3121, BM 21 nhằm mục đích kiểm tra chất lượng cuộn dây đóng,cắt Các giá trị xem xét so sánh với giá trị nhà sản xuất Kiểm tra động tích Đo điện trở chiều cách điện cuộn dây để kiểm tra liền mạch, chất lượng mối nối tính chất cách điện cuộn dây Dùng đồng hồ bấm dây để đo thời gian tích động Kết nhận so sánh với gía trị nhà chế tạo Thông thường giá trị khoảng 15 giây Kiểm tra áp lực khí Áp lực khí nạp phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Vì vậy, kiểm tra áp lực khí loại MC phải xác định nhiệt độ môi trường nơi có đặt MC Sau vào đường đặc tính nạp khí MC cần kiểm tra để biết áp lực khí tương ứng với nhiệt độ môi trường Đối chiếu áp lực với đồng hồ thị áp lực MC Nếu áp lực MC thấp phải nạp bổ sung 10 Kiểm tra rơ le khí (trong qúa trình nạp khí) Để kiểm tra tiếp điểm rơ le khí sử dụng đèn đồng hồ vạn nối vào tiếp điểm Plockout Palarm MC Tiến hành nạp khí theo quy trình nạp khí máy cắt đến đèn tắt giá trị khoá máy cắt áp lực tụt - 85 - -xuống thấp cắt so sánh với giá trị đồng hồ Tiếp tục nạp khí đèn tiếp tục sáng lần thứ hai giá trị cảnh báo áp lực khí giảm so sánh với gía trị đồng hồ Nếu trình nạp xong hoàn toàn tới áp suất định mức tháo đồng hồ áp lực Sau đó, nối đèn dò đồng hồ vạn tới tiếp điểm, ấn van chiều để xả từ từ khí buồng rơ le áp lực Khi đèn sáng đồng hồ kêu tiến hành so sánh Chú ý: trình nạp cần phải đo nhiệt độ môi trường áp suất nạp theo nhiệt độ cho phù hợp với loại MC 11 Kiểm tra rò khí Sau nạp xong ta đóng van lại tháo vòi nạp dùng thiết bị rò khí (nếu khuấy bát nước xà phòng) kiểm tra tất đầu nối có khả rò khí (như van giám sát mật độ khí, đầu nối đường ống nạp tới MC, vòng nối chỗ nối MC, mặt bích ) Nếu không thấy thiết bị rò khí kêu xà phòng sủi bọt kết thúc công việc nạp khí Chú ý : sau tiếng cần quay lại kiểm tra áp kế MC xem có sụt khí hay không 12 Đo thời gian Mục đích để đo thời gian chuyển động máy cắt Sau tác giả xin đưa số khái niệm thời gian hoạt động máy cắt (trang 16-17 IEC 56) (1984) Thời gian cắt Thời gian cắt máy cắt quãng thời gian từ có tín hiệu cắt đến có hồ quang bị dập tắt hoàn toàn Thời gian phụ thuộc vào đặc tính cấu máy cắt thời gian cháy hồ quang, tính toán cho hồ quang dòng cắt định mức Thời gian đóng Là khoảng thời gian kể từ cung cấp điện cho mạch đóng MCĐ vị trí mở mà tiếp điểm chạm tất cực Ghi chú: Thời gian đóng bao gồm thời gian tác dụng tất thiết bị phụ cần để đóng MCĐ, phần hợp thành MCĐ Thời gian đóng Là khoảng thời gian kể từ cung cấp điện cho mạch đóng MCĐ vị trí mở lúc dòng điện bắt đầu chạy cực Ghi chú: Thời gian đóng bao gồm thời gian tác động thiết bị phụ cần thiết để đóng MCĐ, phần hợp thành MCĐ Thời gian đóng thay đổi thay đổi thời gian tiền hồ quang Thời gian tiền hồ quang - 86 - -Là khoảng thời gian kể từ dòng điện bắt đầu chạy qua cực thao tác đóng thời điểm mà tất tiếp điểm chạm tất cực Ghi chú: Thời gian tiền hồ quang phụ thuộc vào giá trị tức thời điện áp đặt vào thao tác đóng đặc trưng, thay đổi cách đáng kể Không lẫn lộn định nghiã thời gian tiền hồ quang MCĐ với định nghĩa thời gian tiền hồ quang cầu chẩy Thời gian mở - đóng (của lần tự đóng trở lại) Là khoảng thời gian kể từ thời điểm tách tiếp điểm chịu hồ quang tất cực đến thời điểm mà tiếp điểm chạm cực thao tác đóng trở lại Thời gian chết (của lần tự động đóng trở lại) Là thời gian kể từ thời điểm hồ quang tắt hoàn toàn tất cực tiến hành thao tác mở dòng điện lập lại cực thao tác đóng tiến hành sau Ghi : Thời gian chết thay đổi theo thời gian tiền hồ quang Thời gian tự đóng lại Là khoảng thời gian kể từ lúc bắt đầu thời gian mở thời điểm mà tiếp điểm chạm tất cực thao tác đóng trở lại Thời gian đóng lại (trong trình đóng trở lại) Là khoảng thời gian kể từ lúc bắt đầu thời gian mở dòng điện hình thành trở lại cực tiếp sau thao tác đóng Ghi chú: Thời gian đóng lại thay đổi thay đổi thời gian tiền hồ quang Thời gian đóng mở Là khoảng thời gian kể từ tiếp điểm chạm cực thao tác đóng thời điểm mà tiếp điểm chịu hồ quang tách tất cực thao tác mở tiến hành sau Ghi chú: Trừ có dẫn khác , người ta giả thiết phận ly hợp lắp sẵn MCĐ cấp điện tiếp điểm chạm cực thao tác đóng Đó thời gian đóng - mở cực tiểu Thời gian đóng- mở Là khoảng thời gian kể từ lúc có dòng điện chạy qua cực đầu thao tác đóng đến lúc kết thúc thời gian hồ quang thao tác mở tiến hành sau Ghi chú: Trừ có dẫn khác , người ta giả thiết phận ly hợp để mở cuả MCĐ cấp điện nửa chu kỳ sau dòng điện bắt đầu chạy qua mạch hình thành Cần lưu ý việc dùng rơle có thời gian tác động ngắn đặt MCĐ vào dòng không đối xứng cao so với dòng dự kiến mục 6.106.5 - 87 - -2 Thời gian hình thành - cắt thay đổi thay đổi thời gian tiền hồ quang Thời gian cắt tối thiểu Là khoảng thời gian nhỏ điện áp nguồn cung cấp phụ cần đặt vào rơle mở để đảm bảo cho MCĐ mở trọn vẹn Thời gian đóng tối thiểu Là khoảng thời gian nhỏ điện áp nguồn cung cấp phụ cần đặt vào thiết bị đóng để đảm bảo cho MCĐ đóng trọn vẹn Đo thời gian đóng cắt điện áp cực tiểu, cực đại cuộn đóng cắt Đối với máy cắt truyền động hệ thống thuỷ lực ta tiến hành đo thời gian áp lực nhỏ lớn Công việc đo thời gian chuyển động máy cắt tiến hành người đào tạo, hiểu rõ công việc làm, sử dụng thành thạo thiết bị Để đo thời gian chuyển động MC ta dùng thiết bị chuyên dụng như: TM-1600 MA61, XBT-100, CBT-200 Kết nhận bao gồm: thời gian đóng C, cắt O, chu trình đóng-cắt C-O, cắt - đóng cắt O-C-O phải so sánh với kết nhà chế tạo độ không đồng thời pha để phối hợp với thời gian bảo vệ rơ le 13 Đo điện trở tiếp xúc tiếp điểm dòng điện chiều Sau đưa MC vị trí đóng ta tiến hành đo điện trở tiếp xúc tiếp điểm dòng điện chiều trị số cao 100200A để đánh giá chất lượng tiếp điểm tiếp động ứng với gía trị dòng điện định mức loại MC cụ thể có tiêu chuẩn điện trở tiếp xúc riêng Sử dụng thiết bị MOM-200, MOM-600 để đo điện trở tiếp xúc tiếp điểm 14 Các thí nghiệm khác tuỳ theo loại MC yêu cầu nhà chế tạo Đối với máy cắt dầu: phải thí nghiệm phóng điện chục thủng dầu máy, phải đo tg sứ xuyên Đối với MC có tụ điện mắc song song với tiếp điểm ta phải tiến hành kiểm tra tụ điện theo qui trình kiểm tra tụ điện O-0,3s-CO-3s-CO CO-15s-CO 15 Kết thí nghiệm máy cắt khí SF6 sau lắp đặt, trước đưa vào vận hành - 88 - -BM.08.12 TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC MIỀN BẮC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM CÔNG TY TNHH MTV Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÍ NGHIỆM ĐIỆN MIỀN BẮC Hà Nội, ngày…tháng……năm 201… Số:……/ BB-ETC1-CA BIÊN BẢN THÍ NGHIỆM MÁY CẮT ĐIỆN (Test report of circuit breaker) Kiểu máy (Type): 3APGF1 Số chế tạo (Series number): X303656 Hãng sản xuất (Manufacturer): Siemens Năm sản xuất (Year of manufacture): 2010 Điện áp định mức (Rated voltage) (kV): Dòng điện định mức (Rated current)(A): 1250 145 Dòng cắt định mức (Rated short curcuit current)(kA): 25 Vị trí lắp đặt (Site): Máy cắt 132 Trạm (Station): 110kV – Nam Ninh – Nam Định Tình trạng (State): Sau lắp đặt Ngày thí nghiệm (Date): 09/01/2013 Điều kiện môi trường (Ambient condition): t = 20 0C, w = 65 % Phương pháp thử (Testing method): IEC62271 – 100,IEC60694, QCVN QTĐ-5:2008/BCT - KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM (Testing results): Kiểm tra bên thao tác đóng cắt lần: Bình thường (General inspection closing and opening times): Pha A Pha B Hạng mục (Items) (Phase A) (Phase B) Trước thử cao áp 1.Điện trở cách điện 100 000 100 000 (Before HV testing) (Insulation resistance) Sau thử cao áp 100 000 100 000 (M)* (After HV testing) 2.Điện trở tiếp xúc (Main contact resistance) 25 28 ()* 3.Thời gian đóng (Closing time) (ms)* 4.Thời gian cắt (ms) (Opening time) * Pha C (Phase C ) 100 000 100 000 28 87.5 86.7 87.4 Cuộn cắt (Trip 1) 24.9 25.2 25.4 Cuộn cắt (Trip 2) 26.0 26.3 26.5 291.6 290.7 291.1 5.Thời gian ngừng tiếp xúc chế độ O-CO (ms) (Operating sequence O - CO)* 6.Áp lực khí nạp t = 20 0C (kg/cm3) (Check gas pressure gauge) 6.6 - 89 - -7.Điện trở cách điện cuộn đóng/cuộn cắt (M) (Insulation resistance of close, open coil)* 8.Điện trở cách điện động tích (M) (Insulation resistance of motor)* 9.Kiểm tra cấu truyền động (Check mechanical) 10.Thử điện áp AC f = 50 Hz phút (kV) (AC, f = 50 Hz withstand voltage test in minute)* 100/100/100 100 Tốt 120 120 120 - THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM (Testing instruments): Máy đo điện trở tiếp xúc (Main contact resistance tester) Thiết bị đo điện trở cách điện (Insulation resistance tester) Máy thử cao (Power frequency withstand voltage tester) Thiết bị chụp sóng máy cắt (Operating time tester) MOM-600 M 3125 ALT - 120 CT - 6500 N0:3101178 N0:1008582 N0:95755 N0:4010727 - KẾT LUẬN (Conclusion): Các hạng mục thí nghiệm đạt yêu cầu kỹ thuật (Equipments Accepted satisfy with technical regulation) Người thí nghiệm TP cao áp GIÁM ĐỐC (Testers) (Chief of department) (Director) IV Kết luận chương Nội dung chương với hai phần nội dung lớn : tính toán buồng dập hồ quang quy trình thí nghiệm sau lắp đặt, trước đưa vào vận hành máy cắt SF6 Trong máy cắt cao áp thiết bị dập hồ quang phận quan trọng nhất, ngắt mạch điện xảy trình dập hồ quang phục hồi độ bền điện khoảng cách tiếp điểm Quá trình dập hồ quang xảy phức tạp phụ thuộc vào làm việc kiểu thiết bị dập hồ quang, phụ thuộc khả dập hồ quang thiết bị phụ thuộc vào vào đặc tuyến V-A trình Dạng đặc tuyến trình phụ thuộc vào nguyên tắc tác động thiết bị vào đặc điểm kết chi tiết Tính toán, thiết kế thiết bị dập hồ quang nhiệm vụ quan trọng thiết kế máy cắt Trong tính toán - 90 - -cần phải xác định tham số thiết bị đặc tuyến Sau tính toán lựa chọn thiết bị buồng dập hồ quang, tác giả nhận định thiết bị buồng dập hồ quang phức tạp, nhà sản xuất nước chưa thể đáp ứng yêu cầu cao kĩ thuật, công nghệ vật liệu, công nghệ sản xuất Thí nghiệm trước đưa vào vận hành công việc bắt buộc tất thiết bị hệ thống điện Công việc định xem thiết bị có đủ điều kiện đưa vào vận hành hay không Trước xuất xưởng, thiết bị thí nghiệm phòng thí nghiệm tiêu chuẩn chứng nhận đạt yêu cầu nhà sản xuất Tuy nhiên, trình vận chuyển lắp đặt công trường (điều kiện nhiệt độ, độ ẩm khác với phòng thí nghiệm tiêu chuẩn), số thiết bị điện không đạt yêu cầu vận hành Đối với máy cắt SF6 gặp số trường hợp : thời gian đóng, cắt lớn, độ lệch thời gian đóng cắt pha không đạt yêu cầu kĩ thuật (độ lệch thời gian đóng pha không vượt 5ms, độ lệch thời gian cắt pha không vượt 3ms) ( theo IEC 62271-100) Điện trở tiếp xúc hai cực pha máy cắt SF6 đóng lớn giá trị thí nghiệm xuất xưởng Các lỗi khắc phục cách điều chỉnh lắp đặt Ngoài ra, số lỗi khác điện trở cách điện pha với giũa pha với đất nhỏ điều kiện nhiệt độ, độ ẩm công trường cao Chúng ta khắc phục lỗi cách sấy khô thiết bị sau thí nghiệm lại - 91 - KẾT LUẬN CHUNG Qua thời gian nghiên cứu tài liệu tìm hiểu thực tế đề tài “Nghiên cứu thiết kế, thí nghiệm máy ngắt cao áp SF6”, với hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Đình Thắng, tác giả hoàn thành nhiệm vụ luận văn giao Đồ án với nội dung sau: Chương 1: Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy cắt SF6 số hãng Siemens, Crompton Greaves Ltd, ABB Qua đó, chọn phương án thiết kế theo kết cấu hãng SIEMENS Đồng thời tính toán khoảng cách cách điện Chương 2: “Thiết kế kết cấu” Chương trình bày kết cấu chi tiết cấu thành máy cắt Chương 3: Chọn phương án nhập truyền động hãng Siemens, tính toán yêu cầu đặc tính vận tốc số kích thước truyền động Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động truyền động Chương 4: Tính chọn kích thước, vật liệu chi tiết mạch vòng dẫn điện, kiểm nghiệm điều kiện làm việc ổn định ngắn mạch Chương 5: Chọn phương pháp dập tự thổi kiểm nghiệm hiệu dập hồ quang, quy trình thí nghiệm kết thí nghiệm máy cắt SF6 sau lắp đặt, trước vận hành Trong luận văn này, tác giả giải việc sau : Tầm quan trọng máy cắt hệ thống điện Phân tích sơ để thấy ưu việt máy cắt khí SF6 so với loại máy cắt khác Giới thiệu tổng quan máy cắt SF6 số hãng sử dụng phổ biến Việt Nam Siemens, ABB, Crompton Greaveas So sánh cấu tạo hoạt động máy cắt hãng đồng thời vào điều kiện vận hành hệ thống điện Việt Nam Đưa ưu điểm cấu tạo, phù hợp vận hành Việt Nam máy cắt Siemens Từ đó, tác giả dựa cấu tạo nguyên lí vận hành máy cắt hãng Siemens để tính toán, lựa chọn thiết bị, đưa phương án thiết kế - 92 - -Hiện nay, tất máy cắt SF6 vận hành hệ thống điện quốc gia nhập từ Liên Xô trước nước tư Đức, Pháp, Ấn Độ Chúng ta chưa sản xuất máy cắt SF6 Trên thực tế, tổng công ty thiết bị điện Đông Anh sản xuất, đưa vào vận hành đem lại kết tốt máy biến áp cấp điện áp 500kV (Máy biến áp trạm 500kV Nho Quan) máy biến điện áp đo lường, biến dòng cấp điện áp đến 35 kV Bên cạnh đó, tổng công ty cáp LS – Vina sản xuất đưa vào vận hành thành công cáp ngầm cao cấp điện áp 220kV (hệ thống cáp ngầm 220 kV vượt sông trạm 220 kV Đình Vũ, tuyến cáp ngầm nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 1) Đây thực cố gắng thành tựu đáng ghi nhận nhà sản xuất nước Bởi thiết bị yêu cầu công nghệ chế tạo cao, đặc biệt công nghệ vật liệu cách điện Liên hệ tới việc sản xuất máy cắt SF6 Việt Nam Tác giả nhận thấy rằng, tại, mặt kĩ thuật, sản xuất số phận máy cắt thiết bị mạch điều khiển điện, sứ cách điện, thiết bị hiển thị… Kết hợp với việc nhập thiết bị buồng dập hồ quang, mạch vòng dẫn điện, thiết bị điều khiển khí hoàn toàn sản xuất máy cắt SF6 Việt Nam Chúng ta nên học hỏi thêm số nước bạn, gần Hàn Quốc Trung Quốc chế tạo máy cắt SF6 Tác giả hy vọng nhận ý kiến đóng góp chuyên gia nghành điện, người có chuyên môn để hoàn thiện luận văn thành tài liệu hoàn chỉnh, chi tiết hơn, góp phần hỗ trợ nhà sản xuất nước dựa vào để đưa thiết kế, chế tạo máy cắt SF6 tương lai gần Do hạn chế nhiều mặt luận văn không tránh khỏi sai sót trình thiết kế, mong nhận góp ý, nhận xét thầy cô đồng nghiệp quan tâm Xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Thắng, thầy cô giáo môn Hệ thống điện đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ tác giả trình thực luận văn - 93 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Công Thương (2008) Quy trình kĩ thuật điện QCVN QTĐ-5:2008/BCT [2] Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu, Nguyễn Tiến Tôn (2004) Cơ sở khí cụ điện Nhà xuất khoa học kĩ thuật [3] Nguyễn Ngọc Thành, Lưu Mỹ Thuận (2004) Khí cụ điện cao áp [4] Lưu Mỹ Thuận, Phạm Tố Nguyên, Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu (2004) Thiết kế khí cụ điện hạ áp Nhà xuất khoa học kĩ thuật [5] Trần Đình Long (2004) Tự động hóa hệ thống điện Đại Học Bách Khoa Hà Nội [6] Trần Đình Long (2007) Bảo vệ hệ thống điện Nhà xuất khoa học kĩ thuật [7] Trung tâm thí nghiệm điện Miền Bắc (2008) Quy trình thí nghiệm thiết bị điện [8] Armaco Drahan (2006) Effect of system parameters and circuit breaker charisteristics on swithching large synchronous motor [9] Schavemaker, P.H (2004) (Delft univ of technology, Netherland) Digital testing of high voltage Circuit Breaker [10] IEC 56 (1987) Alternating – current circuit breaker [11] IEC 56 (1992) Alternating – current circuit breaker [12] IEC 56 (1995) Alternating – current circuit breaker [13] IEC 60694 (2002) Common specification for high – voltage switchgear and controlgear standards [14] Product manuals of 110kV 3APGF1 Siemens Circuit Breaker [15] Product manuals of ABB Circuit Breaker [16] Product manuals of Cromptom Graeves Circuit Breaker [17] IEC 62271-100 (2008) Alternating – current circuit breaker Santos D Cicero M.P (2006) Determination of Electric Power Losses in Distribution Systems, IEEE/PES Transmission & Distribution Conference and Exposition: Latin America - 94 - -[18] Turan Goenen (1986) Electric Power Distribution System Engineering Mc-Graw Hill Series in Electrical Engineering - 95 - ... kế máy cắt cao áp SF6 cần thiết Sau tác giả xin trình bày nội dung luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý vận hành, thí nghiệm máy cắt cao áp SF6 Mục đích, ý nghĩa thực tiễn Nghiên. .. cần giải Nghiên cứu, tính toán thông số, lựa chọn vật liệu để thiết kế máy cắt SF6, thí nghiệm trước vận hành máy cắt (các kết thí nghiệm từ kết luận máy cắt có đủ điều kiện đưa vào vận hành... thấy máy cắt SIEMENS có nguyên lý vận hành đơn giản Tuy nhiên thực tế vận hành, có độ xác, an toàn, tin cậy vượt trội so với máy cắt khác Để có nhìn xác hơn, nghiên cứu sâu cấu tạo nguyên lý hoạt