Âáöu ra cuäün cao aïp åí caïc maïy biãún aïp 110kV vaì tháúp hån thæåìng âæåüc âàût åí gáön gäng tæì , do træåìng åí âoï khäng âäöng nháút, do âoï phaíi coï cáúu taûo thêch håüp âãø gia[r]
(1)Chæång 13
CÁCH ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP VAÌ NHAÌ MÁY ĐIỆN
I Các yêu cầu chung cách điện trạm biến áp nhà máy điện: - Mức cáh điện nhà máy điện trạm biến áp chọn theo điều kiện điện áp nội sở kết hợp với đựt tính thiết bị bảo vệ để hạn chế biên độ điện áp
- Cách điện thiết bị đặt trạm nhà máy điện gồm cách điện cách điện Độ bền cách điện xác định bỡi điện áp phóng điện xuyên thủng khoảng cách khí điện áp phóng điện men theo bề mặt cách điện rắn Cách điện làm việc mơi trường cách ly với mơi trường ngồi bị phóng điện làm thiết bị hư hỏng nên yêu cầu độ bền điện cách điện khắc khe so với cách điện
1.1 Điện áp thử nghiệm xoay chiều tần số công nghiệp:
Trị số điện áp thử nghiệm xoay chiều tần số công nghiệp xác định xuất phát từ trị số điện áp nội với hệ số dự trữ định
- Đối với cách điện phải thử nghiệm trạng thái bề mặt cách điện khô ướt
- Đối với cách điện cần thử nghiệm điện áp phóng điện khô
Lưu ý: cần tăng điện áp đặn đến trị số điện áp thử nghiệm, cách điện phải chịu đựng dược phút cịn cách điện ngồi khơng có u cầu thời gian
1.2 Điện áp thử nghiệm xung:
Mức cách điện xung trạm chọn theo lớn trị số điện áp tác dụng Udư thiết bị bảo vệ với hệ số dự trữ an toàn định để bù lại sai lệch vị trí đặt thiết bị bảo vệ, hiệu ứng tích luỹ hư hỏng vật liệu cách điện
1.2.1 Đối với cách điện ngoài:
Điện áp xung đảm bảo với sóng xung chẩn tồn phần đượ xác định theo: Uđb= 1,1 Udư-5 + 15 kV
Với Udư -5 điện áp dư chống sét van với biên độ dòng điện xung 5kA
Nhiệt độ, áp suất môi trường đặt thiết bị có ảnh hưởng đến khả cách điện thiết bị Ở điều kiện 35oC độ cao 1000m so với mực nước biển biên độ diện áp thử nghiệm xung xác định:
84 ,
U
U db
tn =
(2)Phải ý đến hiệu ứng tích luỹ hư hỏng làm việc lâu dài, không cần ý đến ảnh hưởng điều kiện khí Trị số điện áp thử nghiệm sóng xung tồn phần xác định:
Utn = 1,1(1,1.Udæ -5 +15) kV
Đối với sóng cắt phải xác định cao 20% giá trị Cách diện phải chịu đựng lần đặt điện áp xung liên tiêp
Riêng cách điện máy biến áp thử nghiệm điều kiện khơng có kích từ phải thử nghiệm tăng thêm 0,5Uđm
Đối với trang thiết bị làm việc điều kiện khơng có tác dụng q điện áp khí cách điện chúng thực hiẹn nhẹ nhàng cần thử nghiệm với điện áp tần số oong nghiệp
Đối với cách điện trang thiết bị đặt mơi trường bụi bẩn nhiều phải tăng phần tử cách điện sử dụng cách điện đặc biệt
Khoảng cách khơng khí bé cho phép trạm chọn tương ứng với điện áp thử nghiệm cách điện đồng thời phải ý đến diều kiện an toàn nhân viên vận hành lưu thông khu vực trạm
II Kết cấu cách điện nhà máy điện trạm biến áp
Trong trạm phân phối có cách điện đỡ, cach điện xuyên cách điện treo Cách điện đỡ treo dùng để cố định góp dây dẫn, cách điện xuyên để đưa phận mang điện xuyên qua tường vách, qua vỏ máy
Vật liệu cách điện sử dụng để chế tạo cách điện đỡ sứ thuỷ tinh kỹ huật điện, tổ hợp cách điện giấy-dầu chắn-dầu
1 Cách điện đỡ: Cách điện xuyên
2.1 Cách điện máy biến áp:
2.1.1 Kết cấu cách điện máy biến áp:
Theo môi trường àm việc, cách điện máy biến áp hia làm thành : cách điện cách điện
Cách điện tiếp xúc với mơi trường khí quyển, chịu ảnh hưởng điều kiện mơi trường thời tiết: khoảng cách khơng khí tuý đầu pha khác nhau, gữa đầu vào pha khoảng cách khơng khí men theo bề mặt cách điện xun đến vỏ nối đất
(3)Cách điện chính: cách điện gữa cuộn cao hạ, cách điện cuộn cao áp với nhau, gữa cuộn dây với phận nối đất
Cách điện dọc:cách điện phần tử cuộn dây ( cách điện vòng dây, đĩa, bánh dây cuộn dây
Cách điện dược chọn theo điều kiện điện áp nội Cách điện dọc xác định chủ yếu bỡi gradient điện áp lớn nhát xuât cuộn dây xuất điện áp truyền vào máy biến áp
Cách điện chính: thực chủ yếu theo kiểu dầu - chắn (tồn lỗi thép, gơng từ cuộn dây đặt dầu, khoảng cách dầu có đặt ống cách điện cáctơng bêkalít) Màn chắn có tác dụng cản trở hình thành cầu dẫn điện, nâng cao độ bền điện khoảng cách dầu, nhờ giảm kích thước Máy biến áp tạo điều kiện cho dầu tuần hoàn dễ dàng tạo thuận ợi cho làm mát máy biến áp
A
B
90% 80% 10%
Cấu tạo cách điện chủ yếu MÁY BIẾN ÁP 35kV A,B khoảng cách dầu
(4)Để hiệu chắn đạt hiệu cao phải đặt vng góc với phương đường sức điện trường
Ơí máy biến áp 110kV khoảng cách cuộn dây có ống chắn nơi tiếp giáp với ống hình trụ phẳng phía đầu cuộn dây cao áp phải che kín bỡi chắn góc
Đầu cuộn cao áp máy biến áp 110kV thấp thường đặt gần gông từ , trường khơng đồng nhất, phải có cấu tạo thích hợp để giảm cường độ điện trường tăng cường cách điện
Ơí máy biến áp 220kV cao hơn, biện pháp tăng số lượng chắn, phải đưa đầu cuộn cao áp vào gữa cuộn dây để thực cách điện đơn giản Trong trường hợp , cuộn cao áp chia thành nhánh song song, 2đầu cuối vê phía gơng từ nối chung với với pha khác tạo thành điểm trung tính máy biến áp
Hả aïp
Cao aïp pha A Cao aïp pha B
(5)Ghi chú: chế độ làm việc bình thường, trung tính máy biến áp 110,220kV nối đất trực tiếp nên cách điện thường thấp Tuy nhiên số trưồng hợp phải vận hành chế độ trung tính cách đất, ta phải có thiết bị bảo vệ thấp cấp để bảo vệ điểm trung tính
2.1.2 Q trình q độ cuộn dây máy biến áp: 2.1.2.1 Sơ đồ thay thế:
Khi có sóng q điện áp khí truyền đến, cuộn dây máy biến áp xuất trình dao động điện từ phức tạp gây nguy hiểm cho cách điện máy biến áp Để tính tốn q trình q độ máy biến áp ta phải thay cuộn dây theo sơ đồ thông số rải
Sơ đồ thay cuộn dây máy biến áp gồm phần tử: điện cảm, điện dung đất, hỗ cảm vòng dây, điện dung vòng dây
Nguyên lý cấu tạo cuộn dây cao áp cách điện dọc máy biến áp 6-35kV, 110kV Bakê lít
Giấy
Uo
C1 C2 C3 Cn-1 Cn
K1 K2 Kn
L1 L2 Ln
M2n
M1n
(6)Trong thực tế tính tốn, người ta chia q trình q độ làm thành giai đoạn: phân bố điện áp ban đầu, lúc ổn định lức dao động độ
2.1.2.2 Phân bố điện áp ban đầu:
Để đơn giản tính tốn, giả thiết sóng tác dụng vào cuộn dây có đầu sóng vơng góc, có biên độ Uo độ dài sóng vơ hạn Tại thời điểm ban đầu, điện cảm cuộn dây lớn, điện áp phân bố ban đầu theo dòng điện dung
Trong sơ đồ thay C’ điện dung đất đơn vị chiều dài đường cuộn dây cao áp C’ = C/l (C điện dung toàn cuộn dây, l chiều dài cuộn dây)
K’ điện dung dọc đơn vị chiều dài( điện dung đầu vòng dây cuối vòng dây) K’ = K.l (K điện dung dọc toàn cuộn dây cao áp) Giả sử vị trí x, điện áp U(x) lượng điện tích điện dung dọc phần tử dx :
dx ) x ( dU ' K ) x ( dU dx
' K
q= =
Điệ tích điện dung đất phần tử dx : dq=C'.dx.U(x) hay C'.U(x)
dx dq =
Ta coù phổồng trỗnh: .U(x) '
K ' C dx
) x ( U d
2
= −
Nghiệm tổng quát phương trình trên: U(x)=A.eα.x+B e−α.x Với
K C l ' K
' C
= =
α
Nếu đầu cuộn dây: x=0 U(0) = Uo Uo
C’dx
K’/dx K’/dx K’/dx
C’dx C’dx C’dx C’dx
dq K’/dx
q q +dq
(7)Nếu cuối cuộn dây: x = l U(l) tuỳ thuộc vào chế độ làm việc điểm trung tính
+ Trung tính nối đất trực tiếp: U(l) = + Trung tính cách điện đất
dx ) x ( dU =
Như phân bố điện áp ban đầu ( t=0) trường hợp trung tính nối đất: Ubđ (x) =
) l ( Sh )] l x ( l [ Sh U e e e e
U l l o
) l x ( l ) l x ( l o α − α = − − α − α − α − − α
Trường hợp trung tính cách điện: Ubđ (x) =
) l ( Ch )] l x ( l [ Ch U e e e e
U l l o
) l x ( l ) l x ( l o α − α = + + α − α − α − − α
Đối với máy biến áp khơng có biện pháp đặc biệt điều chỉnh trường 20
10 l ≈ ÷
α âọ, l l
e
eα ff −α từ đó, Sh(αl)≈Ch(αl)≈eα.l/2 với x/l<0,8 tức phần lớn chiều dài cuộn dây có:
2 / e )] l x ( l [ Ch )] l x ( l [
Sh l)
x ( l − α ≈ − α ≈ − α
Điều có nghĩa 80% chiều dài cuộn dây có phân bố điện áp trường hợp giống biễu diễn công thức chung
Ubâ(x) = Uo.eα.l
l l U U ) dx dU ( dx ) x ( dU o o
max = α= α
= =>
Như điện áp giáng điện dung dọc đơn vị chiều dài cuộn dây (gradient điện áp) đạt trị số cực đại Do cách điện dọc phần tử đầu cuộn dây cao áp làm việc điều kiện nặng nề
x=l