Tailieu KCD hồ quang điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Mã mơn học: ELE310 Số tín chỉ: 02 Biên soạn: ThS NGUYỄN THỊ NGỌC DUNG Bài giảng mơn học Khí cụ điện Phần I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN CHƢƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN Định nghĩa khí cụ điện Khí cụ điện thiết bị điện dùng để điều khiển, kiểm tra, tự động điều chỉnh, khống chế bảo vệ trường hợp cố đối tượng điện (mạch điện hay hệ thống điện) khơng điện (ví dụ ánh sáng, nhiệt đơ, áp suất, lưu lượng ) Phân loại khí cụ điện 2.1 Phân loại theo chức a Khí cụ điện khống chế Dùng để đóng ngắt chuyển đổi mạch điện, khởi động, điều chỉnh tốc độ, hãm đảo chiều động b Khí cụ điện bảo vệ Làm nhiệm vụ bảo vệ mạch điện có tải, ngắn mạch, sụt áp, thay đổi hướng truyền công suất.: Ví dụ: Rơle, áptơmat, cầu chì c Khí cụ điện điều khiển (từ xa) tự động Làm nhiệm vụ thu nhận, phân tích khống chế hoạt động mạch điện, trì tham số điện giá trị khơng đổi d Khí cụ điện đo lường: Ví dụ: Máy biến dòng điện, máy biến điện áp … 2.2 Phân theo tính chất nguồn điện a Khí cụ điện chiều b Khí cụ điện xoay chiều 2.3 Phân theo điện áp a Khí cụ điện cao thế: Được chế tạo dùng điện áp định mức từ 1000V trở lên b Khí cụ điện hạ thế: Được chế tạo để dùng điện áp 1000 V (thường đến 660 V) 2.4 Phân theo ngun lý làm việc Có loại khí cụ điện điện từ, từ điện, điện động, phân cực, cảm ứng, nhiệt có tiếp điểm khơng có tiếp điểm, loại khí cụ điện làm việc theo phương pháp số 2.5 Phân theo điều kiện làm việc Có loại làm việc vùng nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, loại chịu nước, có loại chịu rung động, có loại làm việc nhà, loại ngồi trời Bộ mơn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng môn học Khí cụ điện 1.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI KHÍ CỤ ĐIỆN - Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc lâu dài với thông số kỹ thuật định mức trừ khí cụ làm việc chế độ ngắn hạn ngắn hạn lặp lại - Khí cụ điện phải đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt ổn định điện động có dòng ngắn mạch chảy qua thời gian ngắn - Khí cụ điện phải chịu điện áp xảy phạm vi giới hạn - Các khí cụ điện đóng cắt phải có khả chịu dòng điện có khả phát sinh q trình làm việc - Các tham số khí cụ điện phải biến đổi - Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, xác an tồn, gọn nhẹ, giá thành rẻ dễ gia công, lắp ráp, dễ kiểm tra, thay sửa chữa 1.3 CÁC VẬT LIỆU CƠ BẢN DÙNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN Vật liệu làm tiếp điểm 1.1 Những vật liệu làm tiếp điểm phải thoả mãn yêu cầu Có độ bền khí cao Chống ăn mòn mài mòn tốt Rẻ dễ gia cơng khí Dẫn điện truyền nhiệt tốt Nhiệt độ bốc nóng chảy cao 1.2 Các vật liệu làm tiếp điểm thường dùng Ví dụ: Bạc, hợp kim bạc, đồng, hợp kim đồng, kim loại gốm, Pt, Au Vật liệu sắt từ Thường sử dụng chất sắt từ sắt, thép, côban, niken, số hợp kim sắt,chúng có khả dẫn từ tốt Đặc trưng cho tính chất từ vật liệu sắt từ: - Độ từ thẩm tương đối :  = B với 0 = 4.10-7H/m độ từ thẩm tuyệt đối 0 H chân khơng - Hiện tượng từ trễ: Q trình từ hố vật liệu sắt từ khơng hồn tồn thuận nghịch, tăng giảm không theo đường (đặc trưng từ trễ) Vật liệu cách điện Cách điện thông thường sử dụng sơn cách điện, giấy cách điện, băng vải cách điện, nhựa, dầu biến áp Cách điện chịu nhiệt thường sử dụng mi ca, amiăng, thuỷ tinh, gốm Đặc trưng cho vật liệu cách điện độ bền điện (Ebđ), độ bền chịu nóng (tương ứng với cấp cách điện Y , A , E , B , F , H C) Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Đặc trưng cho cách điện thiết bị trị số điện áp thử (Uthử) – Thường trị số điện áp thử xoay chiều tần số 50hz với thời gian thử phút; điện áp phóng điện xung kích u50 – đặc tính V – s Vật liệu dẫn điện - Làm dẫn, dây quấn: Thường dùng đồng, nhôm hợp kim đồng - Vật liệu có điện trở cao: Vơnfram, ni ken , crơm hợp kim Ngồi có vật liệu dimetal thường kim loại kép dùng để chế tạo rơle nhiệt vật liệu kết cấu 1.4 SỰ PHÁT NĨNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN Khái niệm chung Khi khí cụ điện làm việc, có dòng điện chạy cuộn dây hay vật dẫn điện gây tổn hao Tất tổn hao sinh nhiệt Q đốt nóng khí cụ điện làm nhiệt độ khí cụ điện tăng cao vượt giá trị cho phép (phụ thuộc vào cấp cách điện khí cụ điện) làm già hoá vật liệu cách điện làm giảm tuổi thọ khí cụ điện Khi xảy ngắn mạch, nhiệt độ phần tử dẫn điện tăng cao, độ bền chúng giảm nhiều nên lực điện động dòng ngắn mạch sinh làm hỏng khí cụ điện Độ tin cậy khí cụ điện phụ thuộc vào nhiệt độ phát nóng chúng, chi tiết chế tạo vật liệu cách điện Do vấn đề tính tốn nhiệt để hạn chế phát nóng khí cụ điện mức cho phép quan trọng Trong tính tốn nhiệt khí cụ điện ta dùng khái niệm độ tăng nhiệt là:  =   0 Với:  độ tăng nhiệt (hay gọi độ chênh nhiệt, nhiệt áp);  nhiệt độ phát nóng thiết bị điện; 0 nhiệt độ môi trường xung quanh Tính tốn nhiệt chế độ xác lập nhiệt Khi khí cụ điện bắt đầu làm việc có dòng chạy qua khí cụ điện gây tổn hao công suất P (gồm tất tổn hao quy đổi vật dẫn) Trong khoảng thời gian dt nhiệt lượng tổn hao P phát Q= Pdt, nhiệt lượng chia làm phần: - Một phần đốt nóng thân khí cụ điện mơ tả Q1 = G c d Với: G [kg] khối lượng vật dẫn; C nhiệt dung riêng; d [0C] vi phân độ tăng nhiệt - Một phần toả môi trường xung quanh mô tả Q2 = KT ST  dt Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Với: S diện tích bề mặt toả nhiệt vật dẫn [cm2]; KT hệ số toả nhiệt [W/cm2.0C];  độ tăng nhiệt khí cụ điện [0C]; dt [s] Từ ta có phương trình cân nhiệt là: Q = Q1 + Q2 Hay viết: P dt = KT ST  dt + G c d Trong chế độ xác lập nhiệt  = const, d = nên phương trình cân nhiệt viết: P dt = KT ST  dt Nghiệm phương trình độ tăng nhiệt ổn định  = ôđ = P = const K T ST Tính tốn nhiệt chế độ q độ 3.1 Chế độ làm việc dài hạn Phương trình cân nhiệt chế độ làm việc định mức thiết bị điện: Pdm dt = KT ST  dt + G c d Nghiệm phương trình  =  od [1 - e-t/T] + 0 e-t/T đó: 0 độ tăng nhiệt ban đầu (t = 0)  od  Pttdm   cp : Độ tăng nhiệt xác lập ứng K T S T với công suất định mức T  G.c : số thời gian phát nóng, K T S T cho biết thời gian cần thiết để nung nóng vật dẫn hay khí cụ điện lên độ tăng nhiệt xác lập khơng có  od 0  0,632 t T Hình 1.1 toả nhiệt mơi trường xung quanh Biểu diễn đường cong phát nóng  hình 1.1 sau Đường đường cong phát nóng khí cụ điện 0  Đường đường cong phát nóng khí cụ điện 0 = Nhận xét: + Độ tăng nhiệt ổn định od không phụ thuộc vào độ tăng nhiệt ban đầu 0  hay 0 = + Ở chế độ làm việc dài hạn, thời gian làm việc đủ lớn để  =  od thời gian nghỉ đủ dài để  = Vì (t) hàm mũ nên lý thuyết đạt tới od phát nóng =0 nguội với thời gian vô Trong thực tế thời gian làm việc t  4.T độ tăng nhiệt theo thời gian d/dt  20C/h coi chế độ làm việc dài hạn Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện + Hằng số thời gian phát nóng T xác định giao tiếp tuyến đường cong phát nóng t = với đường  =  od Sau q trình làm việc khí cụ nghỉ phương trình nguội lạnh viết: = KT ST  dt + G c d Nghiệm phương trình:  = bđ e-t/T ; với bđ độ tăng nhiệt ban đầu xác định thời điểm khí cụ bắt đầu nghỉ Đường hình 1.1 đường cong nguội lạnh 3.2 Chế độ làm việc ngắn hạn Ở chế độ làm việc ngắn hạn, thời gian làm việc chưa đủ lớn nên độ tăng nhiệt chưa đạt đến trị xác lập, thời gian nghỉ đủ dài để nhiệt độ thiết bị nhiệt độ môi trường Đồ thị quan hệ (t) chế độ ngắn hạn hình 1.2 Nếu thiết bị làm việc với P = Pđm chế độ dài hạn ứng với đường Khi thiết bị làm việc chế  độ ngắn hạn sau thời gian làm việc tlv độ tăng nhiệt đạt tới 1 <  cp điều chứng tỏ chưa tận dụng hết khả chịu nhiệt thiết bị  2  cp P = P2 1 P = Pdm Để tận dụng hết khả chịu nhiệt thiết bị, nâng cơng suất làm việc tới P2 cho sau t tlv t = tlv , độ tăng nhiệt đạt  = cp Vậy chế độ ngắn Hình 1.2 hạn, thiết bị cho phép làm việc tải đặc trưng hệ số tải Quá tải theo công suất: K P  Quá tải theo dòng điện: KI = P2    P1  1 1 e tlv T KP Nhận xét: Hệ số tải lớn thời gian làm việc bé số thời gian phát nóng lớn  cp max 2 1 '1 3.3 Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Với chế độ này, chu kỳ đặc trưng thời gian làm việc thời gian nghỉ tck = tlv + tng Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện tlv min '2 t tng tck Hình 1.3 Bài giảng mơn học Khí cụ điện Thời gian làm việc chu kỳ chưa đủ lớn nên độ tăng nhiệt chưa đạt đến độ tăng nhiệt ổn định, thời gian nghỉ chưa đủ dài nên nhiệt độ thiết bị chưa giảm đến độ tăng nhiệt ban đầu chu kì lại làm việc Nếu số chu kỳ đủ lớn nhiệt chênh lệch dao động quanh trị số max min xác lập, gọi trị số  xác lập giả định  Quá trình nhiệt cho đồ thị (hình 1.3) - Ở chu kỳ đầu: t 1 =  cp [1 - e lv /T ]; 1 = 1 e  t ng / T - Ở chu kỳ hai: t 2 =  cp [1 - e lv /T ] + 1 e  t ng / T ; 2 = 2 e  t ng / T Quá trình lặp lặp lại đến trị số xác lập giả định t max =  cp [1 - e lv min = max e  t ng / T /T ] + min e   max  t lv / T  e tlv / T   cp  e tck / T Nếu độ phát nóng xác lập chế độ dài hạn od độ phát nóng cho phép thiết bị cp chế độ ngắn hạn lặp lại max < cp, nên để tận dụng hết khả chịu nhiệt thiết bị ta nâng max = cp Khi hệ số tải là:  e tck / T - Quá tải theo công suất: K P  >1  e tlv / T  e  tck / T - Quá tải theo dòng điện: K I  K P   e tlv / T Nhận xét: Hệ số tải lớn tlv bé tck lớn Quá trình phát nóng ngắn mạch Khi bị ngắn mạch, dòng điện chảy dây dẫn có trị số lớn, gấp vài chục lần dòng điện chế độ định mức, thời gian ngắn mạch khơng dài (thường thời gian tác động thiết bị bảo vệ) nên nhiệt độ phát nóng cho phép chế độ thường lớn chế độ dài hạn Vì thời gian ngắn mạch tnm bé nên coi trình nhiệt trình đoạn nhiệt, toàn nhiệt lượng thiết bị hấp thụ khơng toả mơi trường xung quanh Phương trình cân nhiệt viết : Pdt = G c d Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Nghiệm phương trình τ  τ od  P t G.c Ta thấy (t) có dạng đường thẳng biểu diễn hình 1.4  max od t Hình 1.4 Độ bền nhiệt thiết bị điện khả chịu đựng dòng điện ngắn mạch thời gian ngắn mạch cho trước mà nhiệt độ phát nóng thiết bị khơng vượt q nhiệt độ phát nóng cho phép ngắn mạch 1.5 TIẾP XÚC ĐIỆN VÀ TIẾP ĐIỂM CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN Khái niệm chung tiếp xúc điện 1.1 Định nghĩa Tiếp xúc điện phần tiếp giáp hai vật dẫn dòng điện từ vật dẫn sang vật dẫn Bề mặt tiếp giáp cho dòng điện qua gọi bề mặt tiếp xúc điện 1.2 Yêu cầu tiếp điểm - Thực tiếp xúc chắn, đảm bảo độ bền cao - Tại nơi tiếp xúc khơng bị phát nóng q mức cho phép với dòng điện định mức - Có khả ổn định động ổn định nhiệt có dòng điện ngắn mạch chạy qua - Chịu tác động môi trường khơng bị ơxi hố để đảm bảo điện trở tiếp xúc khơng thay đổi 1.3 Phân loại Có cách phân loại là: a Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, chia tiếp xúc điện thành ba dạng: - Tiếp xúc cố định: Là loại tiếp xúc không tháo lắp hai vật dẫn vặn, xoắn, đinh tán, kẹp… - Tiếp xúc trượt: Là tiếp xúc vật dẫn chuyển động vật dẫn tĩnh, thường gắn với tượng tia lửa điện - Tiếp xúc đóng – mở : Có thể cho dòng điện qua khơng b Dựa vào hình thức chỗ tiếp xúc, chia tiếp xúc điện thành ba loại Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng môn học Khí cụ điện Tiếp xúc điểm: Là tiếp xúc điểm (một bề mặt có bán kính nhỏ), thường gặp thiết bị đóng cắt có dòng điện bé 10 A Tiếp xúc đường: Là tiếp xúc theo đường (hoặc bề mặt hẹp dài), thường gặp tiếp điểm có dòng điện trung bình Tiếp xúc mặt: Là tiếp xúc hai phần mặt phẳng, thường gặp dòng điện lớn cỡ hàng ngàn A Điện trở tiếp xúc yếu tố ảnh hƣởng đến điện trở tiếp xúc 2.1 Bề mặt tiếp xúc Khi cho hai vật dẫn rắn có bề mặt phẳng tiếp xúc với nhau, cho dù bề mặt có phẳng nhẵn đến mức độ tiếp xúc chúng thực tế tập hợp điểm tiếp xúc nên bề mặt tiếp xúc điện thực tế nhỏ bề mặt tiếp điểm (Hình 1.5) Stt < Sbề mặt TX với Stt = F/  Hình 1.5 Trong đó: F lực ép tiếp điểm;  ứng suất biến dạng dẻo vật liệu làm tiếp điểm Tại điểm tiếp xúc mật độ dòng điện tăng cao, tổn hao lượng lớn nên nhiệt độ tiếp điểm tăng cao dẫn đến hàn dính, biến dạng, nóng chảy tiếp điểm 2.2 Điện trở tiếp xúc (rtx) Điện trở tiếp xúc điện trở tượng đường dòng điện bị cong dài chỗ tiếp xúc tạo nên Điện trở tiếp xúc xác định theo công thức sau: R tx  K Fm Với: K hệ số phụ thuộc vào vật liệu trạng thái bề mặt tiếp điểm F lực ép tiếp điểm m hệ số phụ thuộc vào kiểu tiếp xúc ; Tiếp xúc điểm (cầu- cầu, cầu - mặt) m = 0,5; Tiếp xúc đường m = 0,5  0,8; Tiếp xúc mặt m = 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc a Độ cứng vật liệu Nếu vật liệu tiếp điểm mềm, ứng suất mềm vật liệu bé điện trở tiếp xúc bé b Điện trở suất vật liệu tiếp điểm Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Từ R   l nên vật liệu có  bé điện trở tiếp xúc bé S c Tình trạng bề mặt tiếp xúc Tiếp điểm bị rỗ, bẩn, bị ơxy hố làm giảm diện tích tiếp xúc dẫn tới điện trở tiếp xúc tăng d Lực ép tiếp điểm Rtx giảm lực tác động lên tiếp điểm tăng Stx tăng Khi F tăng, Rtx giảm đến giá trị R tx dừng lại Stx không tăng lên Đường biểu diễn mối quan hệ F Rtx theo chiều tăng (nét liền hình 1.6) giảm (nét đứt hình 1.6) lực khơng trùng tính đàn hồi khơng tuyệt đối F vật liệu tiếp điểm Hình 1.6 e Dạng tiếp xúc TiÕp xóc mỈt Quan hệ lực ép tiếp điểm điện trở tiếp xúc dạng tiếp xúc khác cho hình 1.7 Khi lực ép tiếp điểm bé, điện trở tiếp xúc tiếp xúc điểm bé Khi lực ép lớn có quan hệ ngược R tx TiÕp xóc ®-êng TiÕp xóc ®iĨm lại, điện trở tiếp xúc tiếp xúc mặt bé nhất, đến tiếp xúc đường, cuối tiếp xúc điểm f Nhiệt độ tiếp điểm Khi nhiệt độ tiếp điểm tăng, điện trở tiếp xúc Hình 1.7 tăng theo quan hệ: R tx  R tx    T  tx    Với: Rtx0 điện trở tiếp xúc 00C; T: Hệ số nhiệt điện trở vật liệu; tx: Nhiệt độ vùng tiếp xúc Các chế độ làm việc tiếp điểm a Chế độ đóng: chế độ có dòng điện chạy từ vật dẫn sang vật dẫn khác b Chế độ cắt: Là chế độ khơng cho dòng điện từ vật dẫn sang vật dẫn khác c Q độ đóng: Là q trình chuyển từ trạng thái cắt sang trạng thái đóng d Quá độ cắt: Là trình chuyển từ trạng thái đóng sang trạng thái cắt Vật liệu làm tiếp điểm nguyên nhân gây hƣ hỏng 4.1 Yêu cầu vật liệu làm tiếp điểm Có độ dẫn điện, dẫn nhiệt tốt ( bé); Có đủ độ dẻo; Có đủ độ bền học, dễ gia công; Không bị tác động mơi trường ơxy hố, ăn mòn điện hố.; Có nhiệt độ Bộ mơn Thiết bị điện – Khoa Điện F Bài giảng mơn học Khí cụ điện Sai số máy biến dòng phụ thuộc vào phạm vi làm việc dòng sơ cấp, việc tăng số cuộn dây nối vào phía thứ cấp BI ảnh hưởng đến mức độ sai số (không nên mắc nhiều tải vào cuộn thứ cấp biến dòng) - Tải định mức biến dòng tổng trở tính , với cos = 0,8 mà biến dòng làm việc với cấp xác tương ứng - Cơng suất định mức máy biến dòng P2đm = I22đm.Z2đm - Bội số dòng định mức giới hạn tỷ số dòng sơ cấp dòng sơ cấp định mức mà sai số dòng điện đến 10% - Độ bền nhiệt giây độ bền điện động máy biến dòng Các chế độ làm việc máy biến dòng a Chế độ ngắn mạch dòng sơ cấp, mạch thứ cấp có phụ tải Z2 Bội số dòng điện máy biến dòng: n I1 I 1dm I1: dòng ngắn mạch sơ cấp; I1đm: dòng định mức sơ cấp Khi n lớn, sai số máy biến dòng tăng, sai số phụ thuộc I hay tải Z2 Bội số dòng điện cho mạch bảo vệ phải đạt trị số cho sai số 10%, I giảm (Z2 tăng) bội số dòng điện giảm b Chế độ hở mạch thứ cấp máy biến dòng Khi mạch thứ cấp có tải Z2, dòng điện từ hố bé, 1% I1đm, biên độ từ cảm lõi thép bé (0,06  0,1 T), dòng I2 làm nhiệm vụ khử tác dụng dòng tải I1 Nếu thứ cấp hở mạch (I2 = 0), vai trò khử tác dụng dòng I1 khơng nên tồn sức từ động I1w1 làm nhiệm vụ từ hoá lõi thép, làm lõi thép bão hồ nên sóng từ cảm B(wt) có dạng gần xung vng, có trị số lớn , cuộn dây thứ cấp w2 có số vòng lớn điện áp cảm ứng U2 có biên độ cao cỡ hàng chục KV, nguy hiểm cho người thiết bị thứ cấp Vì máy biến dòng khơng hở mạch phía thứ cấp Kết cấu máy biến dòng điện xoay chiều Theo mơi trường cách điện, ta có biến dòng dầu (cách điện dầu biến áp) biến dòng khơ (cách điện nhựa epơxy) Bộ mơn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Theo số vòng dây sơ cấp, w1 = biến dòng loại vòng dây, w1 lớn ta có biến dòng nhiều vòng dây Với điện áp siêu cao áp, dùng kết cấu nối tầng, tầng chịu trị số điện áp Một số kiểu biến dòng 7.4 MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) Khái niệm Cấu tạo: Lõi thép làm thép kĩ thuật điện có chất lượng cao Cuộn dây sơ cấp W1 có nhiều vòng dây nối với lưới điện áp cao, cuộn dây thứ cấp có số vòng nối song song với đồng hồ V, cuộn áp đồng hồ đo công suất, lượng, cuộn áp rơ le bảo vệ V Cực tính cuộn dây sơ thứ cấp được phân biệt rõ ràng Tải thứ cấp Bu có tổng trở lớn nên trạng thái làm việc Bu gần hở mạch thứ cấp Cụơn áp Hình 7.4 Điện áp cuộn thứ cấp máy biến điện áp tiêu chuẩn hoá 100V 110V nhờ thuận tiện cho việc tiêu chuẩn hoá dụng cụ đo lường rơ le bảo vệ nối với BU Khi điện áp lưới >500V cuộn thứ cấp BU cần nối đất Nguyên lý làm việc biến điện áp giống máy biến áp Các thông số BU - Điện áp định mức cuộn dây sơ cấp điện áp định mức BU - Hệ số biến đổi điện áp : k u  U 1dm (U1đm , U2đm điện áp phía sơ cấp thứ cấp U dm BU ), điện áp sơ cấp xác định đươc thông qua điện áp thứ cấp đo hệ số biến đổi điện áp : U1 = ku.U2 ; - Sai số biên độ : U %  u %   k u U  U 100 (U1 dòng sơ cấp thực tế ) U1 K Udm U  U 100 U1 I r1 sin  x1 cos   I 2 [r1  r2  cos  x1  x 2 sin  ] 100 U1 Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Sai số góc pha:   3440 I r1 cos  x1 sin   I 2 [r1  r2 sin   x1  x2  cos ] U1 Sai số góc pha u , U >0 -ku.U2 vượt trước U1 Căn mức độ sai số người ta đưa cấp xác BU 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1; 3; tương ứng với sai số biên độ 0,1 ; 0,2% ; 0.5% ; 1% ; 3% pha 5' , 10', 20' ; 40' đến 120' Cấp xác khơng đổi giới hạn U=(0,8  1,2)Uđm với công suất tải: St= (0,251)Stđm cos = 0,8 - Tải thứ cấp định mức Z2 = U2/I2 Nếu Z2 giảm, I2 tăng, công suất mạch thứ cấp tăng làm tăng sai số Vì khơng nên lắp nhiều cuộn áp vào thứ cấp BU làm tăng sai số Cơng suất định mức công suất lớn cos = 0,8 mà sai số chưa vượt phạm vi cho phép Phân loại BU Theo sơ đồ nối dây phía sơ cấp, có biến điện áp pha điện áp dây, biến điện áp pha điện áp pha, biến điện áp pha trụ có hai cuộn thứ cấp (có cuộn đấu tam giác hở để lấy tín hiệu pha) Đối với điện áp lớn 110KV, để giảm kích thước cách điện dùng biến áp nối tầng, tầng chịu điện áp định, BU kiểu tụ Vỏ loại máy biến điện áp trung áp kim loại, có sứ xuyên đầu vào, loại có điện áp cao vỏ sứ cách điện Các BU mạng trung áp thường sử dụng cách điện rắn , BU từ 110KV trở lên ngâm dầu Một số hình ảnh biến điện áp 7.5 KHÁNG ĐIỆN Khái niệm Kháng điện cuộn dây có điện cảm khơng đổi, mắc nối tiếp mạch điện cao áp, nhằm hạn chế dòng điện ngắn mạch Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Kháng điện có chức trì điện áp cần thiết có cố ngắn mạch đường dây sau kháng điện, nhằm đảm bảo cho lưới điện, phụ tải nối vào trước kháng điện làm việc ổn định ngắt ngắn mạch Điện trở cuộn dây kháng điện bé so với điện cảm ( R k < Xk ) nên coi phần tử kháng Để đảm bảo điện kháng khơng đổi, khơng phụ thuộc vào dòng điện qua nó, kháng điện thường chế tạo loại khơng có lõi thép, Uk lượng kim loại màu lớn nhiều so với cuộn kháng có lõi thép U1 U2 2.Biểu thức sụt áp kháng điện Tham số kháng điện điện kháng Xk, ta bỏ qua U điện trở kháng điện (Rk=0) thì: Xk  U kdm tính theo % I dm Xk%  U kdm 100 U dm U  U2 Hình 7.5 Nếu gọi độ thay đổi điện áp trước sau kháng điện U  từ đồ thị véc tơ hình 7.6 ta có : U  = U1 - U2  Uk sin = I.Xk sin (vì  nhỏ) tính theo % ta có U  % = U  100/Uđm hay : U  %  X k % I I dm sin  Như biết trước phụ tải I góc pha  ta xác định tổn thất điện áp kháng điện Giá trị tổn thất điện áp chế độ làm việc định mức kháng điện cần không vượt 1,5 %- 2% Độ thay đổi điện áp trước sau kháng điện U  % phụ thuộc vào độ lớn tính chất U1    I U2 U Hình 7.6 tải Khi tải trở sin = tổn thất điện áp xem nhỏ Còn tải cảm sin = tổn thất điện áp lớn U  = Uk Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Uk Bài giảng mơn học Khí cụ điện Trường hợp ngắn mạch sau kháng điện (hình 7.7), tính chất điện cảm kháng điện nên sin = ta có điện áp trước cuộn kháng : U k %  U  %  X k % I nm I dm Theo quy định Uk% >= 60% Uđm Như ngồi việc hạn chế dòng ngắn mạch kháng điện có tác dụng quan trọng U2 U2 Uk giữ cho điện áp trước kháng điện có giá trị định xảy ngắn mạch Điều đặc biệt có Uk ý nghĩa quan trọng, đảm bảo cho máy phát phụ tải khác nối với làm việc ổn định Inm U  ngắt ngắn mạch Hình 7.7 Phân loại kháng điện Theo kết cấu ta có cuộn kháng đơn (a) cuộn kháng kép (b) – Hình 7.8 , mặt cấu trúc chúng không khác , khác kháng điện đơn có đầu kháng điện kép có đầu (một đầu cuộn dây) Theo môi trường cách điện kháng điện kháng điện khơ (kháng điện lõi bê tơng làm mát khơng khí , cấp điện áp = 35KV) lắp đặt trạm ngồi trời Kí hiệu kháng điện đơn kháng điện kép c Hình Yêu cầu chung kháng điện Yêu cầu kháng điện: Cần có đủ độ bền - điện nhiệt Ở chế độ định mức, sụt áp kháng điện khơng đáng kể nhiệt độ phát nóng cuộn dây không vượt trị số cho phép cấp cách điện Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Ở chế độ ngắn mạch, kháng điện phải có đủ độ bền nhiệt, độ bền điện động phải hạn chế dòng ngắn mạch đến mức cần thiết, độ thay đổi điện áp Un% >= 60% Phải có độ bền cách điện cao, chịu điện áp lớn mà không bị đánh thủng cách điện Tổn thất kháng điện cần phải nhỏ 7.6 THIẾT BỊ CHỐNG SÉT Khái niệm Thiết bị chống sét khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị điện, tránh hỏng hóc cách điện điện áp cao từ khí (do sét) tác động vào Muốn dẫn xung điện áp cao sét gây nên xuống đất, đầu thiết bị chống sét nối vào đường dây, đầu nối đất Khi có điện áp cao, thiết bị chống sét phải nhanh chóng dẫn điện áp xuống đất để điện áp không chạy vào thiết bị Sau phải ngăn dòng điện ngắn mạch điện áp định mức chạy xuống đất Các yêu cầu thiết bị chống sét - Đặc tính bảo vệ thiết bị chống sét phải nằm đặc tính bảo vệ cách điện - Thiết bị chống sét không tác động nhầm có điện áp nội - Điện áp dư sau chống sét tác động phải thấp, không gây nguy hiểm cho cách điện thiết bị bảo vệ - Nhanh chóng hạn chế, dập tắt dòng điện xoay chiều phạm vi rộng điện áp định mức gây nên - Có tuổi thọ (số lần đóng cắt cao) Phân loại a Chống sét ống: Hình 7.9 Mỏ phóng điện ; Vỏ cách điện; Lớp vật liệu cách điện sinh khí; 4-6 Điện cực; Bu lông - tiếp địa; ng kim loại; Tấm chắn ; Mũ kim loại Khi xảy q điện áp, q trình phóng điện nối tiếp qua hai khe hở l1, l2 Dòng điện xung q điện áp khí dòng điện xoay chiều (do điện áp xoay chiều lưới) chạy xuống đất Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Hình 7.9 Bài giảng mơn học Khí cụ điện Dưới tác dụng hồ quang l1,vỏ ống vật liệu tự sinh khí bay tạo nên hỗn hợp khí áp suất cao thổi vào hồ quang chắn Hồ quang bị dập tắt dòng điện xoay chiều qua trị số b Chống sét van Bộ phận chủ yếu chống sét van cột chuỗi khe hở phóng điện ghép nối tiếp với cột chuỗi điện trở phi tuyến đặt vỏ cách điện kín Điện cực mũ cách điện nối với dây dẫn, điện cực đáy nối đất Cấu tạo chống sét van: Hình 7.10 a Tổng quát ; b Khe hở phóng điện Lò xo ép ; Vòng đệm; Mặt bích kim loại; Vỏ cách điện; Điện cực - khe hở; Điện trở phân áp; Điện trở phi tuyến ; Đế ; Vòng đệm mica; 10 Vỏ cách điện trong; 11 Lớp điện cực; 12 Tấm ép kim loại c Chống sét van Oxýt kim loại - Bộ phận chủ yếu chống sét van kiểu chồng điện trở phi tuyến ơxýt kim loại có khả hấp thụ lượng cao khơng có khe hở phóng điện - Khi điện áp tăng điểm tới hạn, điện trở chồng Hình 7.10 ơxýt kim loại giảm đột ngột, dẫn dòng điện xung xuống đất - Với điện áp xoay chiều có giá trị thấp điện áp xung nên dòng xoay chiều gần khơng đáng kể Cấu tạo: Hình 7.11 Đầu nối cao áp ; Cơ cấu xả áp suất; Chồng điện trở oxít kẽm; Sứ cách điện; Đầu nối đất ; ng thoát áp suất Hình 7.11 Chú ý chọn thiết bị chống sét: - Điện áp định mức chống sét phải điện áp định mức lưới - Chống sét điện chiều chống sét điện xoay chiều - Dòng điện ngắn mạch lưới điểm đặt chống sét phải nhỏ dòng ngắn mạch mà chống sét chịu Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện 7.7 MÁY CẮT Khái niệm chung Là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện cao áp có dòng điện chế độ làm việc bình thường tự động cắt mạch điện (tách phần cố khỏi lưới điện) có cố Máy ngắt thực thao tác đóng ngắt gián tiếp thơng qua truyền động hệ thống điều khiển Ở chế độ bình thường máy cắt đóng cắt tay thơng qua hệ thống điều khiển cố máy cắt tự động cắt mạch điện nhờ tín hiệu điều khiển rơ le bảo vệ Tác động nhanh tự động hai yêu cầu quan trọng máy ngắt nhờ mà hạn chế tác hại cố hệ thống điện thiết bị mà bảo vệ bảo vệ an toàn cho thân máy ngắt Trong hầu hết loại máy cắt đóng lực đóng truyền động tác động vào cần mang tiếp điểm động ngắt lượng lò xo ngắt Riêng với máy cắt khơng khí thực đóng - ngắt khơng khí nén Khi ngắt hồ quang xuất tiếp điểm, muốn ngắt mạch điện có kết phải dập tắt nhanh chóng hồ quang điện Phân loại Tuỳ theo dấu hiệu biện pháp dập tắt hồ quang máy ngắt phân thành loại: a Dựa vào môi trường dập tắt hồ quang - Máy cắt dầu: Dập tắt hồ quang dầu biến áp - Máy cắt khơng khí: Sử dụng khơng khí nén để dập tắt hồ quang - Máy cắt tự sinh khí: Sử dụng khí sinh tác dụng hồ quang với vật liệu sinh khí buồng dập để dập tát hồ quang - Máy cắt khí: Dập tắt hồ quang mơi trường khí có độ bền điện cao (khí elêga ) - Máy cắt chân không: Hồ quang dập tắt môi trường chân không cao - Máy cắt điện từ : Hồ quang kéo dài nhờ lực điện từ cuộn dây thổi từ b Dựa vào môi trường làm vịêc: + Loại lắp đặt nhà + Loại lắp đặt trời c Dựa vào kết cấu : + Máy cắt rời + Máy cắt hợp c Theo cấp điện áp ta có máy cắt 6KV , 10KV , 22KV, 35KV Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Các thông số máy cắt - Điện áp định mức: Uđm điện áp dây Điện áp định mức lớn chiều cao đường kính máy cắt tăng, nhiên đường kính máy cắt tăng chậm chiều cao Các cấp điện áp định mức là: 6, 10 , 22, 35, 110 KV - Dòng điện định mức: Iđm trị hiệu dụng dòng điện chạy qua máy cắt thời gian làm việc dài hạn mà không làm máy cắt hư hỏng, dòng điện định mức ảnh hưởng đến kích thước máy ngắt - Dòng ngắt định mức: Ingđm dòng điện lớn cho phép ngắt máy cắt (là dòng điện ngắn mạch mà máy cắt có khả nang cắt với thời gian cắt cho) theo chu trình đóng cắt quy định mà khơng làm hư hại chi tiết máy cắt, đảm bảo cho máy cắt làm việc bình thường Giá trị Ingđm xác định từ thực nghiệm với chu trình đóng cắt quy định sau: C – 0,3s - ĐC – 180s - ĐC (C: cắt ; Đ : đóng ; 0.3s, 180s khoảng thời gian tính giấy hai lần thao tác liên tục ) Dòng điện ngắt đặc trưng cho khả cắt máy cắt xác định kết cấu, kích thước buồng dập hồ quang - Công suất ngắt định mức: Sngđm cơng suất lớn máy ngắt ngắt mạch điện (ở điện áp định mức) mà không phát sinh cố Sngđm = 3.U dm I ngdm - Thời gian ngắt: tng khoảng thời gian kể từ có tín hiệu ngắt đến thời điểm hồ quang dập tắt ba pha Đối với máy ngắt tác động nhanh tng  0.08 giây, máy ngắt tác động vừa tng  0,15 giây, tác động chậm tng  0,25 giây - Thời gian đóng : quãng thời gian kể từ có tín hiệu đóng đưa vào máy cắt đến máy cắt đóng hồn tồn, thời gian phụ thuộc vào cấu truyền động khoảng cách tiếp tiểm máy cắt - Dòng điện ổn định động - Dòng điện ổn định nhiệt ứng với thời gian ngắn mạch tương ứng Các yêu cầu máy cắt: Máy cắt cần có độ tin cậy làm việc cao, điện áp cắt thấp, thời gian đóng thời gian cắt nhanh, khơng gây ảnh hưởng đến mơi trường, kích thước nhỏ gọn, dễ bảo dưỡng, sửa chữa, kiểm tra thay dễ dàng, tuổi thọ cao Máy ngắt dầu Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng môn học Khí cụ điện 4.1 Nguyên lí dập hồ quang dầu biến áp Khi ngắt hồ quang sinh tiếp điểm máy cắt, tác động lượng hồ quang dầu bị phân tích, sơi bốc tạo thành bọc hỗn hợp khí dầu bao lấy thân hồ quang Bọc hỗn hợp khí dầu với 60% khí, 40% dầu, thành phần chủ yếu khí H2, lượng khí dầu sinh lớn song thể tích bọc khí lại nhỏ nên áp lực bọc khí cao (khoảng 5- 10 at) Hồ quang bị dập tắt cường độ làm lạnh khí H2 áp lực bọc khí Trong hồ quang cháy khí dầu tiếp tục sinh từ bề mặt giới hạn bọc khí dâù Nếu dòng ngắt lớn thể tích bọc khí to làm cho bề mặt giới hạn bọc khí dầu xa thân hồ quang dẫn đến tốc độ sinh khí dầu giảm, điều ảnh hưởng sấu đến khả dập tắt hồ quang ngắt dòng điện lớn Hơn bọc khí bao lấy thân hồ quang không thổi hồ quang theo hướng nên tốc độ phản ion hoá chậm dẫn đến thời gian dập tắt hồ quang tăng Hình 7.12 Hình 7.12 Để cải thiện điều kiện dập tắt hồ quang, tăng khả ngắt máy ngắt người ta dùng buồng dập hồ quang Buồng dập hồ quang thường làm từ vật liệu cách điện có độ bền cao (thường dùng bakêlít) xếp lại thành rãnh thổi dọc hay ngang vào thân hồ quang, tương ứng ta có buồng dập hồ quang kiểu thổi dọc buồng dập tắt hồ quang kiểu thổi ngang Quá trình dập tắt hồ quang chia làm ba giai đoạn sau: Giai đoạn 1: kể từ lúc tiếp điểm bắt đầu tách rời hồ quang xuất tiếp điểm động bắt đầu giải phóng lỗ thổi khí Giai đoạn lượng khí dầu sinh nén buồng dập tạo nên áp suất lớn Giai đoạn 2: kể từ tiếp điểm động bắt đầu giải phóng lỗ thổi khí hồ quang dập tắt hoàn toàn, độ bền điện khoảng trống tiếp điểm phục hồi Ở giai đoạn hỗn hợp khí dầu thổi dọc (với buồng dập hồ quang kiểu thổi dọc) ngang (với buồng kiểu thổi ngang) vào thân hồ quang với tốc độ lớn làm hồ quang dập tắt Giai đoạn 3: Sau hồ quang tắt dầu lại tràn vào buồng dập, đẩy khí dầu dư theo lỗ thải khí ngồi Máy cắt dầu gồm hai loại : máy cắt nhiều dầu máy cắt dầu 4.2 Máy cắt nhiều dầu Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Trong máy cắt nhiều dầu, dầu vừa làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang vừa làm nhiệm vụ cách điện phần tử dẫn điện với với vỏ thùng dầu Máy cắt nhiều dầu có loại có buồng dập hồ quang loại khơng có buồng dập hồ quang Khi điện áp đến 10KV máy cắt chế tạo với ba pha thùng dầu , ngăn cách pha nhờ ngăn cách điện Khi điện áp từ 22KV trở lên pha đặt thùng dầu riêng Sơ lược cấu tạo máy cắt nhiều dầu: Hình 13 1-Vỏ thùng ; 2- Lớp ngăn; 3- Nắp thùng; 4- Sứ đầu vào; 5Hệ thống truyền động lò xo cắt Van tháo dầu ; 6- Tiếp điểm tĩnh; 7- Tiếp điểm động; 8- ống báo mức dầu Ngồi máy cắt dầu có van phòng nổ, lỗ bổ xung dầu Vỏ thùng máy cắt làm thép lò có tiết diện đáy hình tròn, hình ôvan, chữ nhật Mặt thùng lót lớp ngăn (bằng tông) để tránh cháy lan hồ quang vỏ thùng giảm xung áp lực tác dụng trực tiếp lên thành thùng dầu áp lực hỗn hợp khí dầu tăng cao ngắt Hình 13 Ở máy cắt nhiều dầu dập tắt hồ quang bình thường áp suất tác dụng lên thành thùng dầu không lớn, song chế độ cố nặng hồ quang cháy kéo dài làm áp suất bình tăng lên cao mối thùng dầu có trang bị van phòng nổ Nắp thùng dầu làm gang khơng từ tính thép lò nhằm giảm dòng xốy tổn thất từ trễ nắp Vỏ thùng nắp thùng nối đất Sứ đầu vào lắp nắp thùng dầu, cách điện dầu lớn ngồi khơng khí nên sứ lắp nghiêng góc 50 -150 so với chiều thẳng đứng Trong máy cắt nhiều dầu điện áp làm việc từ 35 KV trở lên thường có máy biến dòng lắp kèm, lõi thép cuộn dây cố định nắp thùng, dẫn điện sứ đầu vào đóng vai trò cuộn sơ cấp, cách điện sứ đầu vào cách điện cuộn dây sơ thứ cấp biến dòng ng báo mức dầu cho biết mức dầu có thùng, mức dầu thấp q quy định hồ quang cháy lan lên vùng khơng khí đệm thùng dầu dễn gây nổ, cháy Nếu mức dầu q cao thể tích vùng đệm khơng khí lại nhỏ điều dẫn đến áp lực khí thùng ngắt lớn gây phá vỡ thùng Thường để đảm bảo an tồn vùng khơng khí đệm khoảng (20 -30)% thể tích thùng dầu Bộ mơn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Cơ cấu truyền động tiếp điểm máy ngắt đặt nắp thùng dầu ngồi nắp thùng, việc thực đóng cắt máy cắt tay thơng qua hệ thống điều khiển tự động cắt cố Máy ngắt nhiều dầu khơng có buồng dập hồ quang thuộc loại đơn giản , kích thước to, thời gian ngắt dài nên sử dụng đến cấp điện áp 10 KV Việc sử dụng buồng dập hồ quang tiếp điểm kiểu bắc cầu tạo điều kiện thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang, vây tng = 0,15- 0,2 giây Nhược điểm máy cắt nhiều dầu: kích thước, khối lượng lớn, cần phải làm dầu, bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp, dễ gây cháy nổ Ngày nay, máy cắt nhiều dầu không chế tạo 4.3 Máy cắt dầu Máy cắt khơng khí Máy cắt khơng khí sử dụng khơng khí khơ, nén với áp suất cao từ 2040at dùng để thổi hồ quang để thao tác cắt máy Luồng khí thổi ngang dọc vào thân hồ quang làm khuyếch tán làm lạnh hồ quang cách mãnh liệt nên hồ quang dập tắt nhanh chóng Ưu điểm bật máy cắt khơng khí làm việc đảm bảo, thời gian ngắt ngắn Nhược điểm kết cấu máy cắt phức tạp đòi hỏi độ xác gia cơng cao, đòi hỏi có máy nén khí, chi phí vận hành cao, giá thành cao Với máy cắt khơng khí, trị số áp suất, tốc độ luồng khí, tần số riêng lưới , khoảng cách tiếp điểm diện tích lỗ thải khí hướng tác động luồng khí v thân hồ quang ảnh hưởng đến q trình dập tắt hồ quang khơng khí nén Trị số áp suất tốc độ chảy khơng khí nén kết cấu máy ngắt định (chỉ phụ thuộc vào áp suất khơng khí nén diện tích cửa thải khí) khơng phụ thuộc vào cường độ dòng hồ quang Việc tăng áp suất khơng khí nén độ bền điện tăng, điều kiện dập hồ quang tốt , công suất ngắt máy cắt tăng Tần số riêng lưới ( phụ thuộc vào tham số điện dung , điện cảm nơi mà máy cắt đặt) có ảnh hưởng nhiều đến q trình dập tắt hồ quang máy cắt khơng khí Tần số riêng lưới tăng dẫn đến tốc độ hồi phục điện áp tiếp điểm cắt tăng , điều kiện dập tắt hồ quang sấu công suất ngắt máy ngắt giảm Để Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng môn học Khí cụ điện hạn chế ảnh hưởng tần số riêng lưới , máy cắt khơng khí người ta sử dụng điện trở sun mắc song song với tiếp điểm nhằm làm giảm tốc độ hồi phục điện áp Khoảng cách hai đầu tiếp điểm máy cắt khơng khí tồn khoảng cách tối ưu ltư , tăng hay giảm khoảng cách khác giá trị tối ưu làm sấu điều kiện dập hồ quang, nghĩa giảm công suất ngắt Do đặc điểm mà nguyên lý cấu tạo máy cắt khơng khí đa dạng, phụ thuộc vào điện áp, dòng điện định mức, vào phương thức truyền khơng khí nén vào bình cắt trạng thái tiếp điểm sau cắt Có thể sơ phân loại sau : - Máy cắt khơng khí khơng có dao cách li lắp kèm - Máy cắt khơng khí có dao cách li lắp kèm - Máy cắy khơng khí chèn - Máy cắt với khơng khí nén cố định a Máy cắt khơng có dao cách li lắp kèm (7.14a) : Có bình chứa cách ly với buồng dập hồ quang Luồng khí nén từ bình chứa, qua ống dẫn vào buồng dập hồ quang tiếp điểm tĩnh tiếp điểm động tách rời Máy cắt khơng có dao cách ly kèm, thao tác đóng Hình 7.14 thực qua van điện từ đóng mở cho khí nén đẩy pittơng đóng Loại dùng cho cấp điện áp trung áp ( đến 36 kV ) dòng điện khoảng 1000A b Máy cắt có dao cách li lắp kèm (7.14b): - Máy cắt có bình chứa khí nối đất 1, có hai buồng cắt 2, có điện trở sun hai dao cách ly 4,5 Hình 7.14 Quá trình cắt sau: Dao cắt trước, hai tiếp điểm buồng dập hồ quang cắt, cuối dao cách ly Q trình đóng theo thứ tự ngược lại: trước hết hai tiếp điểm máy cắt mở (hai tiếp điểm buồng cắt đóng lại sau q trình cắt kết thúc) , tiếp cách ly đóng, hai tiếp điểm đóng trở lại , sau đến cách ly c Máy cắt có dao cách ly nằm bình cắt điện có khí nén Máy cắt khí 6.1 Đặc điểm loại khí SF6 Bộ mơn Thiết bị điện – Khoa Điện Bài giảng mơn học Khí cụ điện Ưu điểm:Trong máy cắt khí SF6, khí SF6 dùng để cách điện dập tắt hồ quang, áp suất bình thường độ bền điện SF6 gấp 2,5 lần so với khơng khí, áp suất 2at, độ bền điện khí tương đương với dầu biến áp Hệ số dẫn nhiệt SF6 cao gấp lần khơng khí, tăng mật độ dòng điện mạch vòng dẫn điện, giảm khối lượng đồng SF6 loại khí trơ, khơng phản ứng với ơxy, hydrơ, khí khơng độc, bị phân tích thành khí thành phần Khả dập hồ quang buồng dập kiểu thổi dọc khí SF6 lớn gấp lần so với khơng khí nên giảm thời gian cháy hồ quang, tăng khả cắt, tăng tuổi thọ tiếp điểm Nhược điểm: khí có nhiệt độ hoá lỏng thấp áp suất 13,1 at, nhiệt độ hoá lỏng 00C, áp suất 3,5 at - 400C, khí dùng áp suất không cao để tránh dùng thiết bị hâm nóng (ở nhiệt độ bình thường nén đến 20 at chưa hố lỏng) 6.2 Máy cắt khí SF6 Máy cắt SF6 thiết kế, chế tạo cho cấp điện áp cao áp từ 3kV đến 800kV; Dòng điện cắt lớn Icắt = 63  80 KA; Ở cấp điện áp cao máy cắt chế tạo chỗ ngắt cho pha ; Công suất ngắt đến 40000 MVA - 50000 MVA Trong máy cắt SF6 , tiếp điểm máy cắt đặt buồng dập hồ quang , hồ quang bị dập tắt ngồi độ bền điện cao khí nén bị kéo dài từ trường luồng khí tạo buồng dập Có hai kiểu thổi thổi từ tự thổi kiểu khí nén Nguyên lý tự thổi dùng pittông - xilanh sử dụng rộng rãi hiệu (Hình 29).Truyền động đóng cắt máy cắt dùng lò xo , lên cót tay động Ưu điểm: có kết cấu nhỏ , gọn , chắn, độ tin cậy cao, trọng lượng thấp, an toàn, bảo dưỡng dễ dàng, tuổi thọ cao, thời gian lắp đặt chỗ ngắn Máy cắt chân không 7.1 Đặc điểm Áp suất buồng cắt máy cắt thấp 10–4Pa (10-9bar) Do mật độ khơng khí thấp nên độ bền điện chân khơng cao Khi cắt nhiệt độ bề mặt tiếp xúc tăng nhanh , cường độ trường tiếp điểm vừa mở lớn Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện Hình 7.15 Bài giảng mơn học Khí cụ điện làm xuất số lượng lớn điện tử tự hai tiếp điểm kim loại , môi trường chân không nên phần tử tích điện khuyếch tán vào khoảng khơng nhanh hồ quang dễ bị dập tắt khó có điều kiện cháy lặp lại sau dòng điện qua trị số Ở áp suất 10 –4Pa, độ bền điện đạt tới 100kV/mm Vì với cấp điện áp trung áp đến 35kV độ mở tiếp điểm buồng cắt chân không khoảng đến 25 mm giảm thời gian đóng – cắt Để tăng khả cắt giảm hao mòn tiếp điểm hồ quang sinh việc sử dụng vật liệu làm tiếp điểm cần có nhiệt độ nóng chảy cao , dẫn điện tốt, người ta sử dụng cấu tạo đặc biệt tiếp điểm để tạo lực điện động dòng điện thổi hồ quang phía mặt ngồi tiếp xúc Hình 7.15 Cấu tao buồng cắt máy cắt chân không Buồng cách điện chân không; Tấm đáy ; Hệ thống tiếp điểm; Thanh dẫn tĩnh ; Thanh dẫn động; ống xếp kim loại; Màn chắn kim loại ; Cơ cấu dẫn hướng Buồng cắt làm vật liệu cách điện có chất lượng cao , độ bền học lớn Trong buồng cắt , chắn kim loại có tác dụng ngăn khơng cho kim loại ám vào bề mặt bên bình cách điện ng xếp kim loại đảm bảo giữ độ chân khơng cho bình cắt Khi cắt, tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểm tĩnh, hồ quang xuất bề mặt tiếp xúc làm kim loại bị nóng chảy bay Hồ quang bị dập tắt dòng điện qua trị số Hình 7.16 Ưu điểm máy cắt chân khơng kích thước nhỏ gọn, khơng gây cháy nổ, tuổi thọ cao cắt dòng định mức ( đến 10000 lần ), gần không cần bảo dưỡng định kỳ Loại máy dùng chủ yếu lưới trung áp với dòng điện định mức đến 3000A, dòng cắt đến 50 kA, chủ yếu lắp đặt nhà Máy cắt chân khơng chế tạo để đóng cắt mạng 6, 10 , 15 , 22 35 KV với công suất cắt không lớn (đến 1000 - 2000 MVA) Bộ môn Thiết bị điện – Khoa Điện