Giáo trình Cao áp - Chương 17

Giáo trình Cao áp Trường: BÁCH KHOA HÀ NỘI Giảng viên: TRẦN VĂN TỚP

Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không v trạm biến áp Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không v trạm biến áp 17.1 Cách điện đờng dây tải điện không 17.1.1 Yêu cầu chung cách điện đờng dây không Các dây dẫncủa đờng dây cách điện với (giữa pha) cách điện đất (cách điện pha với đất) Để tyhực cách điện dây dẫn đợc đặt treo cột cách điện sứ thủy tinh khoảng vợt ỡe dựa vào cách điện không khí Khi xuất hìện qúa điện áp điện áp nội phóng điên trn cách điện đờng dây dẫn đến cố ngắn mạch cột điện Tại cột, phóng điện xảy men cách điện chọc thủng khoảng không khí dây dây dẫn tới phận khn loại cột Để hạn chế loại trừ phóng điện nói trên, cần phải nâng cao mức cách điện đờng dây nh tăng số cách điện chuỗi tăng khoảng cách không khí Tuy nhiên việc tăng cờng cách điện làm tăng giá thành dựng đờng dây phải tăng kíh thớc cột tăng số cách điện chuỗi Hiện biện pháp tăng cờng cách đện có biện pháp nh dùng thiết bị chống sét để hạn chế trị số điện áp thiết bị tự động)cuộn dập hồ quang, tự động đóng lại) có khả loại trừ cố nhanh chóng đảm bảo cung cấp điện liên tục Trong việc chọn cách điện đờng dây không thờng xuất phát từ yêu cầu sau : * Cách điện đờng dây phải chịu đợc tác dụng đa số loại diện áp nội trừ vài loại có biên độ lớn nhng xác suất xuất biện bé ĐốI với đờng dây điện áp khác dựa theo kết tính toán thí nghiệm đà quy định đợc trị số điện áp nội tính toán sở tiến hành chọn cách điện đờng dây * Đối với yêu cầu điện áp khí phải giải cho đợc hợp lý kinh tế kỹ thuật đờng dài 110 kV trở lên yêu cầu đợc thỏa mÃn dề dàng cách điện đờng dây chọn theo yêu cầu điện áp nội đà có đợc mức cách điện xung kinh cao cần có biện pháp bảo vệ chống sét tơng đối đơn giản đủ đảm bảo cho đờng dây có múc chịu sét cao Ngợc lại với đờng dây 35 kV điện áp thấp để thỏa mÃn yêu cầu điện áp khí cách điện phải tăng rÊt cao vµ nh− vËy sÏ rÊt tèn kÐm Bëi câch điện đờng dây cần chọn tới mức cần thiết hợp lý kết hợp với số biện pháp khác để hạn chế số lần cố sét gây nên nh cải thiện nối đất cột ®iƯn, dïng cn dËp hå quang v.v 17.1.2 C¸ch điện đờng dây cột điện Các dây dẫn đờng dây tải điện đợc đặt cách điện đất Để thực cách điện ngời ta treo dây dẫn vị trí cột cách điện cho đảm bảo khoảng cách định dây dẫn nh dây dẫn đất Nh cách điện đờng dây tải điện không khoảng vợt đợc đảm bảo khoảng cách không khí dây dẫn - dây dẫn, dây dẫn đất dây dẫn - dây chống sét Tại cột điện cách điện đờng dây tải điện không bao gồm cách điện khoảng cách không khí Nếu cột sắt, khoảng cách dây dẫn (hoặc phụ kiện bảo vệ dây dẫn) với cột Kỹ thuật điện áp cao PDF by http://www.ebook.edu.vn Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không v trạm biến áp Cột điện đờng dây tải điện không : a) cột sắt đờng dây 750 kV b) Cột gỗ đờng dây 110 kV Cột bê tông cốt thép mối tơng quan cách điện tơngtự nh cột sắt đai ốc để treo chuỗi cách điện ®−ỵc nèi víi hƯ thèng nèi ®Êt cđa cét ®iƯn Các đờng dây dùng cột gỗ cácg điện cột xà gỗ đóng vai trò cách điện bổ sung Cách điện đờng dây gồm thành phần điện môi phận kim loại (làm mũ chân) vật iệu gắn kết điện môi với phận kim loại Điện môi sử dụng để chế tạo cách điện đờng dây tải điện khôngphải có đặc tính giới cao chúng phần tử phải chịu tải trọng học lớn Các cách điện đờng dây truyền tải điện phải chịu tác động tải trọng dây dẫn hàng tấn, đến hàng chục Các cách điện đở góp trạm phân phối chịu lực học điện động lớn xuất xảy ngắn mạch Điện môi phải có độ bền cách điện cao, cho phép chế tạo cách điện có độ tin cậy làm việc cao kinh tế Chúng cúng phải vật liệu không hút ẩm không biến tính dới tác động yếu tố khí hậu Sứ thuỷ tinh đáp ứng hầu hết yêu cầu Cách điện chế tạo sứ thủy tinh có cờng độ cách điện cao, độ bền giới lớn vâ chịu đựng đợc tác động môi trờng khí Cờng độ cách điện sứ điện trờng ®ång nhÊt chiỊu dµy cđa mÉu sø 1,5mm cã thĨ đạt tới 30- 40 kV/mm Khi độ dày tăng, cờng độ cách điện có giảm điện trờng không đồng thi giảm bé Độ bền điện thuỷ tinh điều kiện tơng tự đạt 45 kV/mm Cờng độ cách diện xung kích sứ cao so với trị số xoay chiều khoảng 50 - 70% Độ bền giới sứ thuỷ tinh phụ thuộc vào dạng tải trọng giới Sứ làm việc tốt bị nén bị uốn đặc biệt bị kéo thi Độ bền giới mẫu sứ đờng kính 2-3 mm đạt 450 MPa nÐn, 70 MPa uèn nh−ng chØ cßn 30 MPa kéo Trong chế tạo độ dầy sứ thờng khòng 30-40cm (trừ trờng hợp sứ thanh) dày khòng tránh đợc bọt khí bên làm ảnh hởng đến đặc tính điện Với độ dày không đảm bảo đợc yêu cầu cách điện dùng kết cấu nối cấp (vi du cách điện 110 kV phần tử 35 kV ghép nối cấp) Độ bền giới sứ phụ thuộc vào kết cấu độ phận kim loại cách gắn với sứ giảm tiết diện tăng Hiện cách điện thủy tinh ngày đợc áp dụng rộng rÃi rẻ tiền nhiều so với cách điện sứ đặc íinh điện giới không bị sút Các đặc tinh phụ thuộc vào thành phần hóa học thủy tinh mà chủ yểu thành phần kiềm Khi thành phũ kiềm nhiều (thủy tinh kiềm) còng độ cách ®iƯn thÊp; d−íi t¸c dơng cđa ®iƯn ¸p mét chiỊu có tợng điện phân xức tthúc đẩy trình lÃo hoá; có hệ số giÃn nở nhiệt cao nên dễ bị vỡ nhiệt độ thây đôỉ đột ngột * Do loại cách điện chế tạo thủy tinh kiềm dùng cho điện áp xoay chiều đặt nhà * Đối với loại cách điện dùng có thành phần kiềm nên có cờng độ cách điện (có thể đạt 49 Kỹ thuật điện áp cao PDF by http://www.ebook.edu.vn Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp kV/m) loại thủy tinh kiềm đạt 17,9 kV/mm) có khả chịu xung nhiệt tốt Các đặc tính điện giới loại điện môi sứ thuỷ tinh Đặc tính Điện trở suất mặt Hằng số điện môi 25oC, 50Hz o tg , 25 C, 50Hz Điện trở suất 25oC, 50Hz, (.cm) Cờng độ cách điện mẫu 25oC, 50Hz (kV/cm) Hệ số giÃn nở nhiệt Khối lợng riêng (g/cm3) Độ bền kéo (daN/mm2) Module đàn hồi (daN/mm2) Hệ số giÃn nở nhiệt Nhiệt dẫn 100oC (cal/cm.s.oC) Sứ Thuỷ tinh Sứ cách điện truyền thống Sứ cách điện nhiều nhôm Stéatite Sodocalcique Sodo-calcique postasique Boro-silicate 0,01 7,5 0,095 6,1 0,002 7,5 0,015 7,3 0,013 5,3 0,04 1013 1013 1014 1012,5 1013 1014 170 160 180 230 250 290 2,4 7700 5,5.10-6 0,004 2,8 10700 6,5.10-6 0,007 2,7 4,5 10000 7,5.10-6 0,006 2,5 7400 9.10-6 0,0025 10 7200 9,1.10-6 0,0025 2,2 4,5 6700 3,2.10-6 0,0025 Để tăng độ bền gới chế taọ thờng dùng phơng pháp nóng ë nhiƯt ®é cao (650oC ®èi víi thủ tinh kiỊm 780oC thuỷ tinh kiềm) sau đợc thổi không khí lạnh Lúc lớp bên thuỷ tinh rắn lại tiếp tục làm lạnh càc lớp bên nguội dầ n nên giảm thể tich Kết lớp bên chịu ứng suất nén lớp bên chịu ứng suất kéo Do có tải trọng kéo, cách điện bị h hỏng lực kéo thắng đợc lực nén lớp bên độ bền giới loại thuỷ tinh cao nhiều so với phơng pháp nung cách điện thuỷ tinh kiểu treo dùng đờng dây tải địên đợc chế tạo với tải trọng giới đến 540 kN 17.1.2.1 Loại cách điện có chân sắt Đờng dây điện áp từ 35 kV trở xuống thờng dùng loại cách điện kiểu đỡ có chân sắt Dây dẫn đợc đặt cách điện Điện áp caothì yêu cầu đờng kính chiều cao lớn nghĩa độ dày điện môi phải lớn nh chế tạo khó đảm bảo chất lợng Do cách điện điện áp 35 kV đà phải dùng 2-3 lớp ghép lại với nh hình vẽ Chân sắt đợc dùng để cố định cách điện vào cột xà Dây dẫn đặt vào khe lõm mặt bên cạnh cách điện Chân sắt vặn ngang mức cổ cách điện mô men uốn lực căng dây dẫn tác dụng lên đợc bé Điện áp phóng điện chọc thủng (tiến hành dầu) có trị số cao điện áp phóng điện khô mặt 3040% Khi bị ma phần cách điện bị ớt hoàn toàn, phần dới khô phải chịu đựmh toàn điện áp Do trị điện áp phóng điện ớt bé so với điện áp phóng điện khô Để tăng trị số điện âp phóng điện ớt thờng đặt thêm giữ cho mặt không bị ớt hoàn toàn Loại có kết cấu tạo Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp phức tạp trình chế tạo phải qua khâu tiện hàn gắn phận với Kích thớc v đặc tính loại cách điện có chân sắt Loại cách điện Kích thớc H, mm IIIC6 IIIC6 (thuû tinh) IIID6 IIIC10 IIIC10 (thuû tinh) IIID10 IIID20 IIID35 94 91 108 110 110 125 190 270 D, mm 126 126 100 147 150 142 185 250 Độ bền giới uốn, Điện áp phóng điện, kV Tần số 50 Hz Xung kích tiêu chn kg Kh« −ít ë 2μs 50% 1400 1800 1300 1400 1800 1900 3500 6000 50 50 50 60 60 62,5 68 129 28 28 32 34 36 38 64 95 109 108 130 117 170 270 83 75 101 90 132 179 17.1.2.2 Cách điện treo Vì dây dẫn đợc treo chuỗi cách điện nên làm việc cách điện trạng thái bị kéo nh tận dụng đợc u điểm độ bền giới vật liệu Cách điện treo đợc phân thành hai loại : loại đĩa loại a) Loại đĩa Kết cấu đĩa cách điện treo vẽ Mũ kim loại đợc chế tạo gang mềm gắn vào điện môi xi măng pooc-lăng m¸c cao 400 - 500 pha mét nưa c¸t ViƯc ghép đĩa thành chuỗi đợc tiến hành cách cho kim Ioạị đĩa khớp vào mũ đĩa dùng chốt hÃm Các loại sứ đĩa (điện mói bâng sứ) đợc chế tạo theo hai kiểu khác kiểu có đầu hình nón đầu hình trụ ĐốI với kiểu có đầu hình íon mặt mặt đầu sứ tráng men láng nên không thề bám với xi măng vi xảy chuyển dịch tơng hỗ xi măng sứ có tải trọng nhìệt độ thay đỗi (hệ số ĩan nở nhiệt xi măng lớn sứ) tạo nên ứng xuất phụ Để ứng xuất không đạt tới mức độ nguy hiểm góc nón phải không đợc ốe 10 - 13o, nhng nh phải tăng kịch thớc mũ sứ ảnh hởng không tốt đến đặc tính phóng điện chuỗi Đối với kiểu sứ có đầu hình trụ, để xi măng gắn với sứ mặt cuả đầu sứ có bọc lớp vụn sứ Ngoài có cải tiến khác nh bề mặt cuả xi mằ ng nh sứ cho lớp bi tum để khử ứng suất phụ gây nên dÃn nhiệt đầu kim loại có lỗ trồng để giảm ứng xuất phía đầu đờ kiểu sứ có đầu hình trụ có kích chớc vâ kết cấu gọn nhẹ so với kiểu có đầu hinh nón Kích thớc hình dạng phần đĩa ảnh hởng lớn đến đặc tính điện Phải đảm bảo không cho phong Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp điện chọc thủng xảy trớc có phóng điện mặt cách điện cách giữ tỷ điện áp phóng điện chọc thủng điện áp phóng điện khô (mặt ngoài) khòng bé hò trị số 1,5 Thờng trị số điện áp phòng điện khô khoảng 75 kV để có điện áp phóng điện chọc thủng lớn gáp rỡi chiều dày lớp sứ đầu sứ phải từ 25-30mm Mặt đĩa sứ nghiêng góc khoảng 5-10o để thoát nớc bên dới có gờ để tăng chiều dài đờng rò điện trị số điện áp phóng điện ớt Cách điện treo thủy tinh có hình dáng kết cấu tơng tự với loại sứ đĩa sứ Loại thủy tinh nóng có kích thớc trọng lợng giảm nhiều so với IoạI sứ đĩa Bất kỳ h hỏng thuỷ tinh đĩa làm cho vỡ tan nên cố có cách điện dễ phát Dùng thủy tinh làm điện môi cho phép giới hóa tự động toàn trình sản xuất mang lại hiệu kinh tế lớn dẫn đến xu hớng sử dùng ngày rộng rÃi loại thủy tinh cách điện thay hế cho loại ú cách điện kích thớc đặc tính loại cách điện treo (sản xuất Nga) Loại cách điện Kích thớc H, mm D, mm Chiều dài Hệ số sử Điện áp xuất đờng rò dụng điện, mm Cờng độ vầng điện trờng quang kV phóng điện Ghi ớt trung bình kV/cm ΠΦ6-B 140 270 324 1,1 35 2,5 ΠΦ16-A 173 280 365 1,2 - 2,4 ΠΦ20-A 194 350 420 1,1 - 2,4 ΠC6-A 130 255 155 1,0 28 2,6 ΠC12-A 140 260 325 1,2 35 2,3 ΠC16-B 170 280 387 1,2 40 2,3 ΠC22-A 200 320 390 1,1 40 2,3 ΠC30-A 190 320 425 1,1 45 2,0 ΠC40-A 190 330 445 1,1 50 2,0 ΠΦΓ5-A 194 250 450 - - - ΠΦΓ6-A 198 270 455 ΠΦΓ8-A 214 300 470 ΠCΓ16-A 160 320 480 ΠCΓ22-A 185 370 570 ΠΦ - lµ ký hiệu loại cách điện treo sứ; C- ký hiệu loại cách điện thuỷ tinh treo - cách ®iƯn dïng vïng « nhiƠm cao Kü tht ®iƯn áp cao Sứ Thuỷ tinh vùng ô nhiễm cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không v trạm biến áp b) Loại kết cấu loại cách điện treo kiểu thờng loại sứ Nó sứ dài có lá, hai đầu có mũ kim loại Đờng kÝnh cđa chän theo ®é bỊn kÐo Dïng sứ tiết kiệm đợc nhiều kim loại giảm nhẹ trọng lợng cách điện Vi dụ chuỗi sứ 110 kV (gồm đĩa sứ) nặng 48 kg, dùng sứ nặng 23 kg, trọng lợng phần kim loại chuỗi sứ 15 kg, cßn ë sø chØ cßn 3,5 kg Khuyết điểm sứ bị h hỏng (do hồ quang va chạm giới) phải thay toàn Về mặt chế tạo có phức tạp yêu cầu phải có trình độ kỹ thuật đại 17.1.2.3 Cách điện composite a) Kết cấu Cách điện composite đợc nghiên cứu phát triển vòng vài chục năm gần kết cấu cách điện có thiết kế khác hoàn toàn với loại cách điện truyền thống sứ thuỷ tinh cách điện Cách điện composite cấu tạo từ lõi sợi thuỷ tinh tẩm chất kết dính (nhựa epoxy) phần vỏ bên có tán để bảo vệ lõi Cách ®iƯn composte cã thĨ sư dơng nh− c¸ch ®iƯn ®−êng dây nh cách điện ngăn cách pha Dù loại cách điện composite bao gồm : * vật liệu tổng hợp bọc bên EPDM (EthylÌne Propene DiÌne MÐthylÌne) hc EPR (EthylÌne PropylÌne Ruber) hc PTFE (PolytÐtrafluora Ethne) hc cao su silicon (Silicone Ruber) * lâi b»ng sỵi thủ tinh tÈm nhùa epoxy (FRP - Fiber Renforced Plastic) * Lõi có dạng hình trụ có đờng kính khác tơng ứng với độ bền phá huỷ bé cách điện 17.2.3 Chuỗi cách điện Cách điện đờng dáy 35 kV quan trọng đờng dây điện áp cao thòng đợc thực chuỗi gồm nhiều đĩa cách điện Số đĩa nhiều tuỳ thuộc vào yêu cầu cảu tnừg cấp cấp điện áp Dọc theo đờng dây, cột trung gian chuỗi cách điện đặt theo đờng thẳng cột néo đợc đặt hầu nh nằm ngang chịu lực căng dây dân Vì độ bền giới chúỗi cách điện độ bề giới đĩa nên trờng hợp không đạt yêu cầu độ bề giới phải giải cách dùng nhìều chuỗi ghép song song Về điện áp phóng điện tinh toán đơn giản cách điện áp phóng ®iƯn cđa tõng ®Üa ®em nh©n víi sè ®Üa chuỗi mà cần phải xét đến phân bố điện áp v đặc điển trình phóng đién dọc theo chuỗi Quá trình phát triển theo ba đờng Kỹ thuật điện áp cao PDF by http://www.ebook.edu.vn Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không v trạm biến áp * Hoàn toàn dọc theo bề mặt cách đìện tức theo đờng CBA CBA1 * Theo đờng CBD với chiều dài phóng điện nlp (n số đĩa chuỗI) * Theo đờng ngắn EF mà chiều dài gần trị số L=nH Cờng độ cách điện theo đờng EF thực tế cờng độ cách điện khe hở khí ®iƯn cùc thanh ®ã th−êng cã trÞ sè cao so với cờng độ cách điên theo đờng CBD (tuy có nhiều dài phóng điện dài nhng có phần men theo mặt điện môi nên điện áp phóng điện bé) Đó giới hạn trị số điện áp phóng điện chuỗi suy biện pháp nâng cao điện áp phóng điện phải tăng tỷ số lp/H cho cờng độ cách điện theo đờng CBD đạt ®−ỵc møc cđa ®−êng EF Thùc nghiƯm cho thÊy tỷ số lp/H khoảng 1,3 đạt đợc yêu cầu sản xuất tỷ số thờng chọn trang giới hạn 1,15-1,35 Sự phân bố điên áp đĩa chuỗi cách điện ảnh hởng đến trị số điện áp phóng điện * C - điện dung đĩa cách điện * C1- điện dung đĩa cách điện phần tử nối đất C2 - điện dung đĩa cách điện dây * dẫn, trị số chúng phụ thuộc vào vị trị đia chuỗi Có thể trung bình khoảng điện dung nh sau : C=50-70 pF; C1=4-5 pF; C2=0,5-1 pF NÕu nh− ®iƯn dung tỉng chuỗi cách điện C=C/n (trong n số đĩa chuỗi) lớn nhều so với điện dung C1 C2 phân bố điện áp dọc theo chuỗi cách điện gần nh đồng Sự tồn điện dung ký sinh làm cho phân bố điện áp phần tử chuỗi không đồng Có thể tính toán phân bố điện áp với giả thiết trị số C, C1, C dx C 1' C' C 2' U U không đổi dọc theo chuỗi cách điện đợc thay tham số phân bè n-1 n C ' = C H ; C C1' = ; H C C 2' = H H - độ cao x của đĩa cách điện Kỹ thuật điện áp cao PDF by http://www.ebook.edu.vn Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp Phơng trình điện áp dòng điện điểm Từ suy phơng trình điện áp điểm X : chuỗi cách điện cách xà nối đất khoảng x đợc dU x I = x ' dx jωC viÕt : ux + ∂u x dx − u x ≅ ' dx i x dt ∂x C ∫ (17.1) (17.2) phơng trình dòng điện nút X : ix + ∂i x dx − ilx − itx − (− i x ) = ∂x ∂ (u − u x ) ⎧ ' ⎪⎪i2 x ≅ C dx ∂t ⎨ ∂ u ⎪i ≅ C ' dx x ⎪⎩ 1x ∂t (17.3) (17.4) ∂ (u − u x ) ' ∂u ∂I x = C1' dx x + C 2' dx ∂t ∂t ∂x (17.5) Chun sang d¹ng sè phøc ta cã : ∂I x = U x jωC1' + (U x − U ) jC 2' x (17.6) Vì sơ đồ thay giả thiết dung, lệch pha điện áp ta cần tính toán dới dạng mô đun d 2U x dx = ( víi r = (C ' + C 2' C ' Tõ ®iỊu kiƯn ban ®Çu : x=0 A1 = Ux=0; ( x=l ) U C1' + C 2' e rL ( ) C1' + C 2' shrL A1 = Ux=U ( ) U C1' + C 2' e rL ( ) C1' + C 2' shrL B =U C1' + C 2' C '' Thay vào phơng trình đợc điện áp điểm nút chuỗi cách điện : Ux = (17.8) ) tìm đợc số : (17.7) Nghiệm phơng trình có dạng : U xtr = A1e rx + A2 e − rx + B ) C 2' dI U x C1' + C 2' = − U C' C' jωC ' dx U C1' + C 2' ⎡ ' ' sh(rx ) ' shr (L − x ) ⎤ ⎢C1 + C1 sh(rL ) − Cl sh(rL ) ⎥ (17.9) Điện áp giáng phần tử thứ k cã chiÒu cao H=L/n b»ng : ΔU x = Kỹ thuật điện áp cao C1' C 2' [ ( + ) − ( ) ] [shr (L − x − H ) − shr (L − x )]⎪⎬ shr x H sh rx ' ' ⎨ sh(rL ) sh(rL ) ⎪⎭ Cl + Ct ⎪⎩ U (17.10) Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp C1 + C = r.H vào phơng trình Ux theo tham số tập trung ban đầu từ C Thay trị số L=nH a = suy đợc kết sau : Tỷ lệ phân bố điện áp đĩa cách điện, ví dụ đĩa thứ k (tính từ đầu nèi ®Êt) : ⎛ ΔU k ⎜⎜ ⎝ U ⎞ 100 {C1 [shak − sha(k − 1)]- C [sh(n − k ) − shr (n − k + 1)]} ⎟⎟100% = ' C1 + C 2' shan ⎠ ( ) (17.11) Quan hệ đợc biểu thị hình vẽ ứng với chuỗi cách điện gồm 10 đĩa cách điện U x ,% U Sụt áp ơXafđỡ 22 20 1000 18 D©y dÉn φ27 30 30 sans 30 3850 1000 §Êt 16 14 12 10 Số thứ tự đĩa cách ®iÖn 10 9 Các đĩa chịu phân bố điện áp không đồng Trong trờng hợp đai bảo vệ, đĩa cách điện gần dây dẫn phải chịu tới 21% điện áp tác dụng cách chuỗi d u - Điện áp tác dụng bé đợc tính toán theo điều kiện x= với : A1 = (UC + C e ) 2(C + C )sh(rl ) ' − rl l ' t ' t ' l A1 = ( x dx = Tõ ®ã ta cã ⎛ A1 ⎞ ⎟ ln⎜ − 2r ⎜⎝ A2 ⎟⎠ (17.12) ) U C t' + C l' e − rl ( Ct' + C l' )sh(rl ) øng víi ®Üa cách điện thứ k nhỏ : k = ⎛⎜ C e an + C ⎞⎟ ln 2a ⎜⎝ C e − an + C1 ⎟⎠ (17.13) ΔU = 5,7% U Trong tr−êng hợp (chuỗi cách điện gồm 10 đĩa) tìm đợc : kmin = 2,7 tức bát thứ ba với tỷ lệ Sự phân bố điện áp không dẫn đến việc phát sinh vầng quang đĩa cách điện gần dây dẫn điện điện áp tác dụng lên chuỗi điện áp làm việc gây nhiêu loạn vô tuyến điện ăn mòn phận kim loại Cách điền gần dây dẫn thờng chiụ điện áp giáng khoảng 20% điện áp toàn nh đờng dây 150 kV điện áp cao phải chịu điện áp khoảng 20 - 25 kV trở lên, điện Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp áp đủ lớn đề phát sinh vầng quang Trong trờng hợp phải tiến hành biện pháp nhằm cải thiện phân bố đìện áp trền chuỗi cách điện Từ sơ đồ thay chuỗi sứ, ta thấy nguyên nhân làm cho điện áp phân bố không ảnh hởng điện dung ký sinh C1, C2 Chúng có ảnh hởng ngợc phân bố điện áp giáng đĩa cách điện : xét riêng tác dụng điện dung C1 điện áp giáng đĩa cách điện xa dây dẫn bé ngợc lại xét riêng tác dụng C2 điện áp giáng ại có chiều hớng tăng cách điện xa dây dẫn Phân bố điện áp chuỗi cách điện gồm cách điện treo : ảnh hởng ®iƯn dung C1; b) ¶nh h−ëng cđa ®iƯn dung C2; c) đờng phân bố điện áp Bởi vây biện pháp cải thiện phân bố điện áp chủ yếu làm tăng điện dung đĩa cách điện với dây dẫn Khí đờng dây dùng dây phân nhỏ, tác dụng làm giảm tổn hao vầng quang dây phân nhỏ có tác dụng làm tăng điện dung ký sinh ccủa cách điện dây dẫn khiến cho điện áp phân bố không cần có cábiện pháp khác Đai bảo vệ có tác dụng tơng tự nh Tác dụng loại đai bảo vê khác việc cải thiện phân bố điện áp dọc theo chuỗi cách điện cho hình 17.6 Sự phân bố điện áp nh xét trờng hợp bề mặt cách điện cách điện khô Khí bị ớt và bề mặt bị bám bụi bẩn phân bố điện áp chủ yếu điện dẫn mặt phân bố điện áp Điện áp phóng điện ớt chuỗi cách điện hầu nh tỷ ệ với số đĩa đợc tính toán theo công thức : U u = nEu H 17.14 Eu - c−êng ®é ®iƯn tr−êng phãng điện mặt trung bình, n - số đĩa cách điện chuỗi H - độ cao đĩa cách ®iƯn 17.1.4 TÝnh to¸n lùa chän c¸ch ®iƯn cđa đờng dây không Trong mục đà trình bày nguyên tắc để chọn cách điện đờng dây không Nói chung cách điện đợc chọn theo yêu cầu điện áp nội yêu cầu đìện áp khí đợc giải cho hợp ý kinh tế kỹ thuật Do cách điện thời gian vận hành thbị bám bẩn bụi bị ẩm khiến cho điện áp phóng điện bị giảm đáng kể, vị trí cột điện dây dẫn nằm gần kết cấu nối đất nhất, cột điện đợc xem nơi cách điện yếu Độ tin cậy làm việc cách điện đờng dây phụ thuộc nhiều vào nguyên tắc lựa chọn cách điện Nh trớc hết cách điện phải đảm bảo có trị số điện áp phóng điện ớt cao mức điện áp nội tính toán, nghĩa : U u U qdanb 17.15 Hoặc viÕt U− = K Uqdan víi K > HƯ số K > ý đến khả lúc phát sinh điện áp nội trị số Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp điện áp nguổn tăng cao (theo yêu cầu điều chỉnh đíện áp, có tải điện áp nguồn tăng 15% so với địịnh mức), khả làm giảm điện áp phóng ®iƯn ®Ịu kiƯn khÝ hËu (nhiƯt ®é, ¸p st, độ ẩm) không phù hợp; khác điều kiƯn thÝ nghiƯm vµ vËn hµnh thùc tÕ, xÐt đến dự trữ an tàon yếu tố khác Quy cách số đĩa cách điện chuỗi xác định điều kiện làm việc tin cậy bề mặt bị bẩn bụi bị ẩm Số lợng đĩa cách điện đợc tính theo công thức (15.53) Do vận hành số đĩa cách điện bị hỏng việc thay chúng tốn nhiều công sức nên số lợng đĩa cách điện xác định theo (15.53) đợc tăng thêm đĩa đờng dây 110 220 kV, hai đờng dây 330 kV Cần kiểm tra số lợng đĩa cách điện theo điều kiện làm việc bị ớt hoàn toàn (ma) có tác dụng điện áp nội bé n≥ KU qdanb 17.16 E u H (hÖ sè qua áp k thờng lấy 1,1 Eu cờng độ điện trờng phóng điện ớt trung bình, H chiều cao đĩa cách điện) Đối với chuỗi cách điện cột néo cách điện phải làm việc dới tải trọng giới lớn nên số lợng đĩa cách điện tăng thêm cho đờng dây 35-110 kV, tăng thêm hai cho đờng dây 220 kV Khi đờng dây dùng cột xà gỗ, số lợng đĩa cách điện chuỗi đợc giảm so với đờng dây dùng cột sắt bê tông Số đĩa cách điện chuỗi cách điện đờng dây tải điện không trạm phân phối trời (trong ngoặc) Loại cách điện Số lợng đĩa cách điện điệnn áp định mức d−íi 10 20 35 110 220 500 750 ΠΦ6-A (4) (4) (8) 13 (14) (29) - ΠΦ6-B (4) (4) (8) 13 (14) 26 (29) ΠΦ16-A - - - 11 23 ΠΦ20-A - - - - 10 20 ΠC6-A (4) (4) (9) 14 (16) 29 (33) ΠC12-A - - 13 (14) 26 (29) 38 ΠC22-A - - - - 10 21 30 ΠC30-A - - - - 11 22 32 - Đối với đờng dây điện áp 35 kV thấp hơn, mức cách điện điện áp xoay chiều cách điện có độ an toàn cao nên đảm bảo đợc yêu cầu điện áp nội ĐốI vớ yêu c ầu điện áp đạt tới mức cần thiết hợp lý thỏa mÃn đợc yêu cầu loại điện áp mức cách điện phải tăng cao sề không kinh tế Nhìn chung trờng hợp việc lựa cách điện tơng đối đơn giản Khi cần thiết phải tăng cờng cách điện để bảo vệ chống điện áp khí có thề dùng biện pháp sau : * Dùng chuỗi cách điện treo thay cho loại cách điện có chân sắt nh đờng dây 20 35 kV dùng Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp chuỗi có đĩa cách điện tăng mức cách điện xung kich từ hai ần trở lên * Dùng cách điện gỗ (trên đờng dây cột gỗ) Gỗ làm tăng mức cách điện xung kich đờng dây lên cao (theo mức 100 kV/m) Phần tính toán chọn cách điện trình bày điều kiện bnh thờng Khi đờng dây qua vùng có loại bụi dẫn điện nh qua vùng công nghiệp hóa chất luyện kim, vùng duyên hải v.v mức cách điện dờng dây bị giảm nhiều Để đảm bảo vận hành an toàn cần phải vào tình hình cụ thể tnâ giải băng biện pháp sau * Tăng mức cách điện đờng dây cách tăng số đĩa chuỗi * Định kỳ tiền hành làm bề mặt cách điện (lau rửa) * Dùng loại cách điện đặc biệt :cách điện vùng bụi Ví dụ kết cấu loại cách điện treo đặc biệt dùng cho vùng bụi Đặc điểm loại chỗ có chiều dài rò điện ứng với kV điện áp định mức đờng dây lớn nhiều so với loại cách điện bình thờng (đối với loại bình thờng suất chiều dài đờng rò điện khoảng cm/ kV loại đặc biệt chiều dài không bê 25 cm/kV Cách điện vùng bụi a) dùng cột nÐo b) vµ c) dïng ë cét trung gian Điện áp phóng điện mặt đợc tăng lên khoảng 1,5 lần, ví dụ điện áp phóng điện chuỗi có đĩa cách điện đặc biệt có trị số tơng đơng với chuỗi 11 đĩa sứ bình thờng 17.2 Cách điện trạm biến áp nhà máy điện 17.2.1 Các yêu cầu chung cách điện trạm biến áp nhà máy điện Cách điện trạm biến áp nhà máy điện gồm cách điện đỡ dây dẫn (cách điện đỡ) dây dẫn đì xuyên qua tờng vách (cách điện xuyên) cách điện thiết bị đặt trạm Nếu phân loại cách điện theo môi trờng làm việcthì phân hai loại : cách điện bên cách đíện bên ngoàí Cách điện bên đặt môi trờng điện môi thể lỏng hay rắn nh cách điện cộn dây máy biến áp vỏ gông từ, cách điện dẫn máy cắt điện vỏ thủng v.v đợc cách ly hoàn toàn với không khí nên cờng độ cách điện không phụ thuộc vào yếu tố khí hậu bên Cách điện bên gồm tất phần cách điện trạm có tiếp xúc với môi trờng khòng khí nh cách điện đỡ; cách điện đầu máy biến áp, máy cắt điện, khoảng cách không khí pha pha đất bị điện v.v Cờng độ cách điện bên đợc xác định phóng điện chọc thủng khe hở hay phóng điện không khí men theo bề mặt cách điện rắn, chúng phụ thuộc vào yếu tố khí hậu nên tinh toán chọn cách điện cần phải hiệu chỉnh ®iỊu kiƯn khÝ hËu tiªu chn Do ®iỊu kiƯn làm hai loại cách điện có khác nên đíện áp thí nghiệm cách điện đợc trình bày riêng cho loại Mặc dù tính toán chọn cách điện phải tuân theo vêu cầu chung cho Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp cách điện trạm biến áp nhà máy điện Cách điện trạm biến áp máy điện phải chịu đựng đợc tác động cuả điện áp chủ yếu loại điện áp sét đánh thẳng lên đứờng dây truyền vào trạm có biên độ mức cách điện xung kích đờng dây Nh có nghĩa cách điện trạm phải đợc chọn cao so với đờng dây, đầu t cách điện tốn Sự xuất loại chống sét van làm thay đổi nguyên tắc cách thức phối hợp cách điện nóì Khi có điện áp, chống sét van phóng điện trì điện áp hầu nh không đổi (điện áp d) không phụ thuộc vào biên độ sóng điện áp truyền từ đờng dây vào trạm Quá điện áp tác dụng lên thiết bị điện trạm trị số điện áp d thiết bị đợc đặt cạnh chống sét van Khi thiết bị đặt xa chống sét van ảnh hởng mạch giao động L-C (về mặt truyền sóng trạm, thiết bị máy biến áp đợc thay tụ điện, dây dẫn đợc thay mạch hình hay hình T gồm điện dung điện cảm, điện áp tác dụng lên thiết bị có lớn so với điện áp d nhng đợc giới hạn không lớn 10% toàn só ng 20% sóng cắt Trên sơ điện áp d chông sét van cờng độ xung kich đảm bảo cách điện trạm đợc tinh theo : (1,1 U0,5 + 15) kVmax (17.17) U0,5 lµ điện áp d dòng điện chống sét van 5kA Trị số 15 cho dự trữ an toàn ĐốI với cách điện bên trong, điện áp thí nghiệm xung kích đợc chọn lớn 10% so với cờng độ xung kich đảm bảo ý đến khả phá hoại có tinh chất tích luỹ qu điện áp cách điện trình thí nghiệm Nh điện áp thí nghiệm xung kích đợc tính theo : 1,1 (1,1U0,5 + 15) kVmax (17.18) Đốì với máy biến áp thí nghiệm kích từ điện áp thí nghiệm tăng thêm phân lợng 5Uđm Trị số điện áp thí nghiệm dùng sóng cắt lấy cao toàn sông 20% Đối với cách điện bên xác định trị số điện áp thí nghiệm xung kich phải ý đến điều kiện khí hậu áp suất Các thiết bị điện đợc thiết kế chế tạo theo điùuu kiện nhiệt độ môi trờng tới 35oC làm việc độ cao tới 1000 m so với mặt ớc biển Nhiệt độ tăng thêm 3oC (tính từ trị số nhiệt độ tiêu chuẩn 20oC) cờng độ câách điện giảm 1% độ cao đặt máy tăng thêm 100 m cờng độ cách điện giảm chừng (cờng độ cách điện giảm áp suất giảm) Tổng hợp hai yếu tố tr ên xác định điện áp thi nghiệm xung kich cách điện bên : 1,1U 0,5 + 15 0,84 kV max (17.19) (Chän theo điều kiện nặng nề : nhiệt độ môi trờng 35oC đặt độ cao 1000m so với mặt biển) Khi dùng sóng cắt điện áp thí nghiệm đu ợc cao 25% so với toàn sóng Cách điện trạm phải chịu đợc tác dung qúa điện áp nội vào để xác đinh trị số điện áp thi nghiệm xoay chiều tần số công nghiệp Đối với cách điện máy biến áp khe hở dầu có kết cấu chắn đặt trờng gần đồng nên chúng ốo khả chịu đựng loại điện áp nội ngắn hạn cao so với điện áp xoay chiều tần số cóng nghiệp khoảng 30 - 40% số trờng hợp điện áp thí nghệm xoay chiều đợc chọn thấp mức qúa điê áp nội Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp 17.2.2 Kết cấu cách điện trạm biến áp nhà máy điện Trong phần chủ yếu nói cách điện đỡ cách điện xuyên đợc dùng trạm biến áp nhà máy điện cách điện thiết bị nh máy biến áp, máy điện, tụ điện, cáp trình bày chơng sau 17.2.2.1 Cách điện đỡ Cách điện đỡ kiểu kiểu có chân sắt (gần giống nh loại cách điện có chân sắt đờng dây) a) Cách điện kiểu Cách điện kiểu dùng nhà, điện áp 3-10 kV thờnglag loại sứ đỡ bên rỗng theo kết cấu đơn giản Cách điện ®ì kiĨu a) kV; b) 35 kV dïng nhà; c) 35 kV dùng trời Đế mũ gang đợc gắn với thân sứ xi măng loại sứ đỡ Nga đợc ký hiệu A, OB, OV, OD, chữ A, B, V, D biểu thị độ bền chịu uốn đảm bảo 375kg, 750 kg, 1250 kg 2000 kg Cách điện kiểu dùng trời đợc chế tạo tới điện áp 35 kV Khi cần dùng điện áp cao phải ghép nối cấp nhiều phần tử điện áp thấp Dọc theo bố trí nhiều tán để tăng trị số điện áp phóng điện ớt Hiệu điện áp phóng điện cao chiều rộng khoảng cách chúng điện áp 110 kV cao cách điện đỡ kiểu (bằng sứ) nhiều phần tử ghép nối cấp đai kim loại Vì điện áp định mức tăng tải học tăng nên phần tử đợc chế tạo rỗng bên Để hạn chế khả phóng điện xảy men theo mặt phía có đặt thêm lớp chắn sứ đặc vớì độ dày thich hợp Khi bị ma lợng nớc ma phân bố không dọc theo chiều cao : phần cách điện phía dới thi nớc chảy nhiều Điều làm cho điện áp phân bố không làm giảm điện áp phóng điện ớt Nếu đặt chắn kim loại gắn đai nối hai phần tử làm cho dòng nớc nớc chảy từ bên xuống bị hắt khỏi mặt sứ phía dới điện áp phóng điện ớt đạt đợc mức gần tổng số trị số điện áp phóng điện phần tử Các đặc tính điện loại cách điện đỡ kiểu có chân sắt Loại cách điện Điện áp định mức, kV Kỹ thuật điện áp cao Kích thớc H, mm D, mm Độ bền giới uốn, Điện áp phóng điện, kV Tần số 50 Hz kg Khô ớt Xung kích tiêu chuẩn 50% 2s Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp OA-3 O -6 OB – O – 10 ISD-10 ISD-35 ST-35 5ST-35 10 10 10 35 110 220 135 185 225 235 210 400 210 2000 73 106 130 150 250 430 370 430 375 750 1250 2000 2000 2000 300 250 43 55 63 66 70 150 330 610 34 88 240 460 62 105 112 125 230 575 903 88 108 145 145 160 320 910 1500 b) Cách điện đỡ kiểu có chân sẳt Loại thờng đặt trời có kết cấu tơng tự với loại cách điện có chân sắt đờng dây không, khác chỗ chúng có đai kim loại đầu để bắt dây dẫn cấu tạo kích thớc loại cách điện đỡ có chân sắt điện áp 10 35 kV Khi dùng điện áp 110 kV trở lên ghép nối cấp phần tử 35 kV 220 kV ẽ ghép phần tử Dạng kích thớc đợc chọn theo số liêu thực nghiệm xuất phát từ trị số điện áp phóng điện ờt cần thiết Điện áp phóng điện khô tần số công nghiệp đặc tính xung kích cách điện đỡ có chân sắt gần giống với đặc tính khe hở khí (mũi nhọn - cc bản) có khoảng cách khe hở đọạn đờng phóng điện khô cách điện Các điện đỡ kiểu có chần sắt : a) điện áp 110 kV b) điện áp 500 kV Khi ghép nhiều phần tử mô men uốn tác dụng lên phần tử dơí lớn dùng điện áp 220 kV ghép phần tử đặc biệt có độ bền cao cấp điện áp cao phải dùng ghép nối cấp ghép song song (hình 17.16b) Các đặc tính cách điện đỡ có chân sắt cho bảng 17.2.2.2 Cách điện xuyên Cách điện xuyên dùng để đa dây dây dẫn vào bên máy Kỹ thuật điện áp cao biến áp, máy cắt điện, tụ điện Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp xuyên qua tờng vách Thanh dẫn Đai để cố định sữ xuyên vào tờng vỏ thiết bị Điện môi Trong loại cách điện xuyên phải thiết kế cho điện áp phóng địện theo đờng l2 (phóng điện theo bề mặt) có trị số thấp so với phóng điện theo đờng l1 (phóng điện chọc thủng, xuất phát từ yêu cầu để chọn vật liệu cách điện kết cấu loại cách điện dùng cho cấp điện áp a) Cách điện xuyên sứ Điện môi sứ phối hợp với khoảng trống không khí (hình a) sứ đặc (hình b) Đối với loại bên có không khí dẫn đợc bọc lớp giấy bakêlit dày 3-5mm với mục đich nân g cao điện áp phàt sinh vầng quang dẫn, có vầng qụang lớp không bên bị ion hóa làm tăng suất điện dung mặt xúc tiến trình phóng đíện theo bề mặt sứ (mặt ngoàì) Việc giấy bakêlit làm tăng điện áp phát sinh vầng quang lên ấp đòi tăng trị số điện áp phóng điện khô khoảng 20% phóng điện xung kích kboảng 30-50% Trên bề mặt điện môi đai sứ gần có quét lớp sơn bán dẫn điện để chuyển khu vực át sinh phóng điện tia lửa từ phía đai sắt tới sứ nơi mà sứ có độ dày lớn suất điện dung mặt bé Tuyy đà có biện pháp nhng biện áp chủ yếu để nâng cao điện áp phóng điện khô phóng điện xung kích giảm thành phần trờng theo phơng bán kính cách tăng cờng đờng kính sứ xuyên, điều làm tăng kích thớc sứ xuyên gây nhiều khó khăn sản xuất Loại bên sứ đặc đà khắc phục đợc khó khăn nhng lớp sứ khu vực đai có độ dày lớn ĐốI với phóng điện ớt yếu tố định việc bố trí sứ ảê tăng chiều dài đờng phóng điện mà hi ệu cao chiều rộng khoảng cách hai Loại cách điện xuyên sứ đợc chế tạo đến điện áp 35 kV dùng cho điện cao phải chế tạo theo kiểu nhiều tầng lồng vào phải có biện háp bổ sung để cải thiện phân bố điện áp Điều có ảnh hởng định đến cách điện xuyên điện áp cao khiến cho chúng có kêt cấu kích thớc hoàn Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp toàn khác so với loại 9 Các số iệu thực nghiệm phóng điện loại cách điện sứ điện áp tới 35 kV nh sau : * Cờng độ điên trựờng phóng điện khô tần số công nghiƯp : 4-5 kV/cm * C−êng ®é ®iƯn tr−ên g phóng điện ớt tần số công nghiệp 2,5- 2,7 kV/cm * Điện trờng phóng điện xung kích bé 6-8 kVmax/cm * Điện trờng phóng điện xung kích 2s : 7-10 kVmax/cm Đối với loại cách điện xuyên đầu thiết bị cao áp (máy biến áp, máy cắt điện) phần đợc ngâm dầu có cờng độ điện tròng phóng điện theo bề mặt lớn gấp đôi so với phần không khí nên phần có chiều dài khoảng nửa so với phần không khí b) Cách điện xuyên có dầu Trong loại cách điện xuyên có dầu, điện môi dẫn đai kim loại dầu máy biến áp có dặt thêm chắn bakêlit Trên ống bakêlit số lớp giấy để hình thành điện cực phụ Nh đai dẫn hình thành chuỗi tụ điện ghép nối tiếp nên loại cách điện gọi cách điện xuyên kiểu tụ điện Trong tính toán, cách điện dầu máy biến áp trờng khòng đồng biểu thị quan hệ : Uo= 28,2s0,64 kV (khi điện áp tặng đều) Uo= 26,6s0,64 kV (khi điện áp tác dụng phút) Các quan hệ dùng cho khe hở dầu tõ 30 cm trë lªn NÕu chØ dùa xuyªn cã dầu vào môi trờng dầu tuý để đạt đợc mức cách điện khỏang 400 - đợc kết hợp làm 500 kV (dùng cho cấp điện áp 110 kV) cần phải có khe hở dầu khoảng thiết 100- 120 cm nh càch điện xuyên phải có đờng kinh : đến có kết cấu 2,5m, điều thực đợc Để nâng cao cờng độ cách đíện tơng tự khác khe hở dầu phải đặt thêm chắn bọc dẫn giấy cáp chỗ số điện cực Màn chắn có tác dụng ngăn cản tợng bắc cầu chất dẫn điện phụ mhiều hơn, nh (ví dụ sợi ẩm) đồng thời tạo nên khe mà theo dầu chuyển động điện áp 110 kV dàng cải thiện điều kiện tản nhiệt nâng cao điện áp phóng điện tới điện cực phụ nhiệt cua dầu Các biện pháp làm tăng điện áp phóng điện tần số cóng nghiệp lên 2,5 lần ĐốI với điện áp xung kích chân không phát huy tác dụng các cầu dẫn điện không kịp hình thành, mà ngợc lại chắn cố số điện môi lờn so với dầu làm cho điện trờng dầu tăng cao trị số điện áp phóng điện bị giảm thấp Để cho điện áp phân bố khe hở dầu, ống bakêlit làm chắn (3) ống giấy đặt đai kim loại thêm số lớp giấy bên phủ bột nhôm để hình thành điện cực phụ (4) Điện cực phụ phía đai có tác dụng điêù chỉnh điện trờng theo phơng bán kính cho đồng ìa làm giảm cờng độ điện trờng theo bề mặt khu vực nhằm nâng cao điện áp phóng điện mặt Loại cách điện Kỹ thuật điện áp cao bị phân áp Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp Cách điện xuyrên có dầu :1Thanh dẫn; 2- Đai kim loại; 33 ống bakêit; 4- Điện cực phụ; 5, 6- Vỏ sứ; 7- Bình dÃn nở dầu Trong tính toán cách điện, phải xàc định đợc chiều dài bán kính vỏ sừ, số lợng điện cực phụ, độ dày khe hở dầu lớp giấy điện cực Chiều dài cúa vỏ sứ xác đnh theo điều kiện phóng điện tần số công nghiệp vàẫung kích Điện cực phụ (4) đặt phía đai có tác dụng nâng cao điện àp phóng điện mặt : phần vỏ sứ đợc điện cực phụ bao che có chiều dài khoảng 8,5% chiều dài toàn điện áp phóng điện xung kích ĩe tăng 10-12%, điện áp phóng điện khô òon tăng cao Điện áp phóng điệ ớt hầu nh không phu thuộc vào kết cấu bên cách điện xuyên mà chủ yếu dựa vào chiều dài mặt vỏ sứ kết cấu Hiệu tăng trị số điện àp phóng điện ớt cao chiều rộng xấp xỉ khoảng cách chúng Phần vỏ sứ đặt không khí thờng chọn theo sổ liệu sau : * Cờng độ điên trờng phóng điện khô tần số công nghiệp : 4,3-3,3 kV/cm * Cờng độ điện trờn g phóng điện ớt tần số công nghiệp 2,6- 2,3 kV/cm * Điện trờng phóng điện xung kích cực tính dơng trị số bé 7-5,6 kVmax/cm * Điện trờng phóng điện xung kích 2s : 11-9,4 kVmax/cm Tr Þ sè lín dïng cho cấp điện áp 110 kV, trị số bé dùng cho cấp điện aps cao Phần vỏ sứ ngâm dầu đợc chọn theo tiêu chuẩn điện trờng phóng điện tần số công nghiệp khoảng 6,57 kV/cm Đối với cách điện bên trong, số điện cực phụ (khóng kể điện cực phụ đặt đai kim loại) n giả thiết điện áp phân bố khe hở dầu cách đợc chọn theo : Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp U= U kho n +1 (17.20) Căn vào để chọn khoảng cách khe hở dầu với trị số trờng cực đại dầu không vợt giới hạn 45-50 kV/cm Ví dụ khe hở dầu C1, C2, C3 biểu thị điện dung theo đơn vị chiều dài lớp giấ ybọc, môi trờng dâù ống giấy bakêlit, phận có bán kính tơng ứng ta r1, r2, r3 Điện dung khe hở dầu (theo đơn vị dài) đợc xác định theo : 1 1 = + + C C1 C C3 Trị số điện áp tác dụng lên môi trờng dầu : U2 = U C C2 (17.22) Trị số điện trờng cực đại đợc tính theo công thức : E max = Thay trị sè C = U r r2 ln r2 = UC ⎛ r ⎜⎜ r2 ln r ⎝ (17.23) ⎞ ⎟⎟C ⎠ 2πε o ε d tính đợc : r3 ln r2 E max = (17.21) UC ⎛ r ⎜⎜ r2 ln r ⎝ ⎞ ⎟⎟C ⎠ = UC r2 2πε o d (17.24) Dựa vào công thức để tính dần khe hở dầu từ (lớp giấy bọc thờng dày khoảng 3-10 mm) Chiều dài điện cực phụ đợc tính toán cho điện dung khe hở dầu để đảm bảo điện áp phân bố c) Loại cách điện xuyên giấy bakelit Điên môi lớp giấy sơn tẩm nhựa bakelit dẫn Trong trình cách số lớp lại đặt kim làm điện cực phụ để điều chỉnh phân bố điện trờng Cách điện xuyên giấy bakelit : 1) Thanh dÉn; 2) §iƯn cùc phơ; 3) GiÊy bakelit; 4) dây buộc Loại cách điện có độ bền giới cao : độ bền chống kéo 450 kg/cm2; ®é bỊn chèng n 800 kg/cm2; ®é bỊn chèng nÐn 400 kg/cm2 (däc trơc) GiÊy bakªlit cã tû trọng tới 1,3, số điện môi khoáng - 4,5 tổn haọ điện môi nhiệt độ bình thờng tần số công nghiệp không qua 0,01-0,02 Do điện cực phụ đà nâng cao đợc điện trờng phóng điện nên kích thớc cách điện đợc thu gọn nhiều so với loại cách điện xuyên có dầu Bộ phận đặt không khí Kỹ thuật điện áp cao Phần III Chơng 17 : Cách điện đờng dây tải điện không trạm biến áp đợc lồng vỏ sứ, khe hở giâ giấy bakêlít vỏ sứ đợc lấp kín nhựa cách điện đợc bịt kín không đề cho ẩm lọt vào Bộ phận đặt dầu không cần ấo vỏ sứ nên kết cấu đợc gọn nhẹ Cách điện giấy bakêlit phụ thuộc vào thời gian tác dụng điện áp Kết thực nghiệm cho thấy thời gian tăng từ 10s đến 109 giây (thời gian chục năm) cờng độ cách điện giảm tới mức 1/50 mức ổn định Trong thời gian vận hành dài nh vậy, nguyên nhân chủ yếu gây nên phóng điện ổn thơng khí hình thành trình xâm thực vầng quang xuất mép điện cực trị số điện áp phát sinh vầng quang có ý nghĩa định điều kiện làm việc bình thờng cuả cách điện Tác dụng điện cực phụ điều chỉnh phân bố Điện dung làm cho điện áp phân bố trờng, điều thấy rõ ví dụ đơn giản : lớp chúng cío chiều dày nh điện môi chia thành lớp hình thành tụ điện hình trụ cờng độ trờng trung bình lớp ghép nối tiếp nh hình vẽ Cách thiết kế nh có u điểm tận dụng đợc vật liệunhng trờng dọc trục không đồng làm giảm thấp điện áp phóng điện mặt sứ xuyên Nếu yêu cầu điện áp phân bố theo phơng dọc trục, có tiến hành nh sau : cho đoạn nhô Nếu không xét ®Õn sù biÕn d¹ng cđa ®iƯn tr−êng ë mÐp b»ng : cực, điện dung lớp o ε d l 2πε o ε d l1 2πε o ε d l C1 = ; C2 = ; C2 = r r r ln ln ln o r2 r r1 l − l l − l1 l1 − lo = = 2 (17.25) (17.26) chọn bán kính ro , r1 , r2 cho C1= Gi¶ thiÕt cần cho điện áp phân bố theo phơng C2 = C3 bán kinh nh sau : lấy độ dày lớp r1-ro = r2-r1 = r2-r chọn chiều dài điện cực phụ lo; l1; l2 cho điện dung lớp Trong trờng hợp điện áp lớp nh độ chênh lệch điện áp đoạn nhô nên cờng độ điện trờng trung bình dọc theo bề mặt giống tất đoạn Trong thực tế, cách điện xuyên giấy bakêlit đợc thiết kế theo phơng án hai , 17.3 Khoảng cách không khí cách điện đờng dây không thiết bị phân phối 17.3.1 Khoảng cách không khí dây dẫn cột điện đờng dây không Trong tính toán khoảng cách không khí cách điện tối thiểu dây dẫn - cột điện theo mức điện áp nội bộ, trớc hết cần xác định trị số tính toán điện áp phóng điện khoảng cách không khí theo quan hệ sau : U tt ≥ k pU lv max kσ kδ (17.27) ®ã kσ = (1-2)σ≈0,85 víi σ ®é lƯch quân phơng phân bố điện áp phóng điện xung kích điện áp nội bộ; k hệ số suy giảm điện áp phóng điện điều kiện thời tiết bất lợi (theo kết Kỹ thuật ®iƯn ¸p cao ... áp định mức d−íi 10 20 35 110 220 500 750 ΠΦ6-A (4) (4) (8) 13 (14) (29) - ΠΦ6-B (4) (4) (8) 13 (14) 26 (29) ΠΦ16-A - - - 11 23 ΠΦ20-A - - - - 10 20 ΠC6-A (4) (4) (9) 14 (16) 29 (33) ΠC12-A -. .. (33) ΠC12-A - - 13 (14) 26 (29) 38 ΠC22-A - - - - 10 21 30 ΠC30-A - - - - 11 22 32 - Đối với đờng dây điện áp 35 kV thấp hơn, mức cách điện điện áp xoay chiều cách điện có độ an toàn cao nên đảm... 2,6 ΠC12-A 140 260 325 1,2 35 2,3 ΠC16-B 170 280 387 1,2 40 2,3 ΠC22-A 200 320 390 1,1 40 2,3 ΠC30-A 190 320 425 1,1 45 2,0 ΠC40-A 190 330 445 1,1 50 2,0 ΠΦΓ5-A 194 250 450 - - - ΠΦΓ6-A 198 270