chuong6_-_cac_khi_cu_dien.doc

a) Maùy caét nhieàu daàu.. Trong ñoù daàu laøm nhieäm vuï daäp taét hoà quang vaø ñoàng thôøi laøm nhieäm vuï caùch ñieän giöõa caùc pha vôùi nhau vaø giöõa caùc pha vôùi voõ. Loaïi naøy[r]

CHƯƠNG :

CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN 6.1 KHÁI NIỆM

Để vận hành nhà máy điện, trạm biến áp, thiết bị máy phát, máy biến áp cịn cần phải có khí cụ điện phần dẫn điện

Theo vị trí đặt chia thành :

- Các khí cụ nhà dùng cho NMĐ TBA đặt nhà - Các khí cụ ngồi trời dùng cho NMĐ TBA đặt trời Theo nhiệm vụ công dụng chia thành loại sau :

- Các khí cụ dùng để đóng cắt mạch điện

- Các dụng cụ phục vụ cho thiết bị đo lường điều khiển … - Các thiết bị để hạn chế dòng ngắn mạch

Mỗi khí cụ có số thơng số kỹ thuật đặc trưng , có số thông số chung điều kiện chọn giống :

Điện áp định mức:

m.kcđ  UHT

Trong : Uđm.kcđ -điện áp định mức khí cụ điện

UHT - điện áp định mức nơi đặt khí cụ điện

Riêng máy biến điện áp bắt buộc: m.kcđ = UHT

Chọn Uđm.kcđ >UHT nói chung khơng cần thiết tăng vốn đầu tư,

trừ trường hợp khơng có thiết bị cấp điện áp Dòng điện định mức :

Iđm.kcđ Icb.max

Trong đó: Iđm.kcđ -dịng định mức khí cụ điện

Icb.max - dịng cưỡng qua khí cụ điện

Máy biến áp máy biến dòng điện có cho phép tải điều kiện là:

Iđm.BI.kqt Icb.max

Trong kqt: hệ số tải cho phép

I2

nh.tnh BN BN.đm BN

Trong đó: BN -xung nhiệt tính tốn

Inh, tnh, BN.đm - khả chịu nhiệt khí cụ điện

4 Khả ổn định lực động điện:

Ilđđ.đm.kcđ Ixk ilđđ.đm.kcđ ixk

Trong đó: Ilđđ.đm.kcđ, ilđđ.đm.kcđ - khả chịu đựng lực động điện theo

trị số hiệu dụng trị số biên độ

Ngồi khí cụ có số thơng số riêng trình bày nghiên cứu khí cụ

6-2 – CÁC KHÍ CỤ ĐĨNG CẮT MẠCH ĐIỆN 1- Máy cắt điện cao áp

- Nhiệm vụ cơng dụng : Máy cắt điện khí cụ điện dùng để đóng cắt phần tử hệ thống điện máy phát, máy biến áp, đường dây v v lúc làm việc bình thường có cố (ngắn mạch)

- Yêu cầu máy cắt điện :

Cắt nhanh , đảm bảo đóng cắt khơng gây nổ cháy Có thể điều khiển chổ , đứng cách từ xa

Có khả đóng cắt nhiều lần với dịng điện bình thường với số lần định với dòng ngắn mạch ( nhà chế tạo qui định )

Có khả đóng cắt lặp lại với chu kì theo yêu cầu , ví dụ ĐC-Dt1-ĐC lặp lại lần sau thời gian Dt1

ĐC-Dt1-ĐC-Dt2-ĐC lặp lại lần sau thời gian Dt1 Dt2

ĐC-Dt1-ĐC-Dt2-ĐC Dt3-ĐC lặp lại lần sau thời gian Dt1,Dt2 ,và Dt3

Trong ; Đ : đóng ; C : cắt ; Dti : thời gian dừng cắt đóng lại

Kích thước gọn nhẹ Giá thành hạ

Ngồi thơng số chung nêu thông số kỷ thuật máy cắt cịn có dịng điện cắt định mức Icắt.đm dịng lớn mà máy cắt cắt

mạch điện

Đối với máy cắt q trình cắt , phương pháp , thời gian khả dập tắt hồ quang cắt dòng ngắn mạch quan trọng

Căn vào phương pháp dập tắt hồ quang phân loại máy cắt điện :

Trong dầu làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang đồng thời làm nhiệm vụ cách điện pha với pha với võ Loại đơn giản chế tạo , sử dụng , sữa chữa , giá thành thấp kích thước lớn , có khả gây nổ , cháy, khả cắt hạn chế , số lần đóng cắt dịng ngắn mạch , đưa đến thời gian ngừng cung cấp lớn , điện áp cao sử dụng Ở nước ta tồn trạm biến áp xây dựng từ trước năm 1970 , với trạm biến áp thiết kế không chọn loại Các máy cắt nhiều dầu thay loại bỏ dần phát triển khơng thích hợp khơng đủ khả cắt dịng IN

b) Máy cắt điện dầu

Trong có dầu , dầu đủ để làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang cách điện sử dụng chất rắn Loại có kích thước gọn , tồn khuyết điểm máy cắt nhiều dầu sử dụng với điện áp từ 15 kV trở lại

c) Máy cắt không khí

Trong dầu thay khơng khí nén để dập tắt hồ quang Loại kích thước nhỏ , khả dập tắt hồ quang tương đối tốt , an tồn nổ , cháy , giá thành khơng cao , nhiên cịn nhược điểm cần có khơng khí nén với áp suất cao , ví dụ với điện áp 220 kV cần áp suất khí nén đến 30-40 kg/cm2 , cần hệ thống nén khí Hệ thống nén khí phức tạp

đắt tiền , để đảm bảo làm việc an tồn phải có hai máy nén khí , bình chứa khí nén dự phịng v v trước sử dụng trạm biến áp có nhiều máy cắt

Hiện loại tồn nhiều xu hướng chung khơng cịn thích hợp

d) Máy cắt khí

Trong khơng khí thay khí êlêga ( SF6 ) Khí SF6 có khuyết

điểm khơng khí khơng có thiên nhiên khả dập tắt hồ quang tốt khơng khí nén , ví dụ với cơng suất cắt với khí SF6

chỉ cần áp suất 4-6 kg/cm2 với khối lượng nhỏ Tuy nhiên khí SF

6

có khuyết điểm so với khơng khí nén khí thải sau cắt dịng điện khí độc với người , có khả cháy nổ Do cơng nghệ chế tạo u cầu khơng thải ngồi trời

Để khắc phục máy cắt khí SF6 chế tạo có thiết bị thu hồi xử lí

và sử dụng lại khí thải sau làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang Khí SF6 khơng

thuận lợi sử dụng cần máy cắt dùng máy cắt khí

Máy cắt khí SF6 cịn có ưu điểm số lần đóng cắt dịng ngắn mạch

lớn ngừng cung cấp điện để sữa chữa , độ tin cậy cao xu sử dụng loại điện áp từ 22 kV trở lên

e) Máy cắt tự sinh khí

Trong loại máy cắt buồng dập tắt hồ quang làm vật liệu rắn tự sinh khí tác dụng nhiệt độ cao để dâp tắt hồ quang cắt mạch điện , cách điện dùng vật liệu rắn Hiện loại chế tạo với Uđm đến 15 kV

g) Máy cắt điện chân không

Các đầu tiếp xúc để đóng cắt loại đặt buồng chân không ( áp suất 10-5 – 10-6 mmHg ) Độ bền điện chân không cao nhiều so với

khơng khí áp suất bình thường cắt mạch hồ quang dập tắt nhanh Ưu điểm bậc loại kích thước nhỏ chế tạo phức tạp yêu cầu kỹ thuật cao , giá thành cao thời gian thử nghiệm chế tạo với Uđm đến 22 kV

h) Máy cắt phụ tải

Máy cắt phụ tải máy cắt điện có khả đóng cắt dịng điện bình thường , khơng có nhiệm vụ đóng cắt dịng ngắn mạch buồng dập tắt hồ quang đơn giản , kích thước nhỏ hơn, giá thành bé so với máy cắt điện Hiện chế tạo đến điện áp 24 kV chủ yếu để sử dụng cho trạm biến áp xí nghiệp lưới điện trung

Các điều kiện chọn máy cắt

Thông số máy cắt Điều kiện Thông số mạng điện m

Iđm Icắt, đm ( Inh.đm )2.tnh

Ilññ.ñm

UHT

Icb.max

I”

BN

Ixk

Chuù ý : riêng máy cắt phụ tải điều kiện thư nhiệm vụ cắt dòng ngắn mạch

Dao cách ly khí cụ điện có nhiệm vụ tạo khoảng cách trông thấy để đảm bảo an toàn sửa chữa máy phát điện, máy biến áp, máy cắt điện, đường dây v v Trong khả dao cách ly đóng cắt mạch điện số trường hợp có giới hạn, nói chung đóng cắt khơng có dịng dịng nhỏ, điện áp khơng cao lắm, sau máy cắt cắt mạch điện (thường đóng cắt tay qua phận truyền động), trường hợp sau :

- Cắt dịng khơng tải đường dây khơng có giới hạn : Với điện áp đến 20 kV chiều dài đường dây dài đến 35 km Với điện áp đến 35 kV chiều dài đường dây dài đến 69 km Với điện áp đến 110 kV chiều dài đường dây dài đến 28 km - Cắt dòng không tải đường dây cáp đến 10 kV dài đến 10 km - Đóng cắt dịng khơng tải máy biến áp điện lực có giới hạn : Với điện áp đến 10 kV công suất định mức đến 750 kVA Với điện áp đến 20 kV công suất định mức đến 10 MVA Với điện áp đến 35 kV công suất định mức đến 20 MVA Với điện áp đến 110 kV công suất định mức đến 40,5 MVA

- Đóng caĩt dòng phú đên 10 A , đin áp đeẫn 10 kV

- Đóng cắt dòng cân đường dây đến 70 A điện áp đến 10 kV - Đóng cắt dịng chạm đất pha có giới hạn :

Với điện áp 20-35 kV dòng điện đến A Với điện áp 10 kV dòng điện đến 30 A - Đóng cắt máy biến điện áp

Dao cách ly có cấu tạo đơn giản khơng có buồng dập hồ quang , chủ yếu truyền động tay phân loại sau :

- Theo vị trí bố trí có :dao cách ly đặt nhà ,dao cách ly đặt trời - Theo số lượng dao nối đất kèm theo : khơng có , có hai dao nối đất - Theo chiều quay lưỡi dao cắt : mặt phẳng ngang , mặt phẳng đứng

- Theo cấu trúc : kiểu sứ ( kiểu treo ) , kiểu thông thường Cùng loại với dao cách ly cịn có :

Dao cách ly tự động

Dao cách ly tự động có cấu tạo giống dao cách ly thông thường loại cắt quay mặt phẳng ngang lắp truyền động điều khiển đóng cắt tự động dùng để lắp trường hợp có yêu cầu

Dao ngắn mạch

Các điều kiện chọn dao cách ly

Thông số dao cách ly Điều kiện Thông số mạng điện m

Iđm ( Inh.ñm )2.tnh

Ilññ.ñm

UHT

Icb.max

BN

Ixk

6-4 CẦU CHÌ CAO THẾ

Cầu chì dùng để bảo vệ mạch điện dòng Bộ phận dây chảy giá đở , có loại có buồng dập hồ quang Cầu chì khác máy cắt điện chỗ máy cắt điều khiển trị số dịng cắt , thời gian cắt chỉnh định bảo vệ rơle , cịn cầu chì tự động cắt theo đường đặc tính cắt dây chảy Trên hình 6-1 vẽ đặc tính chảy cầu chì

Từ đường đặc tính thấy :

- Thời gian cắt cầu chì phụ thuộc vào dịng điện , dòng điện lớn thời gian cắt bé , ví dụ : I1 > I2 t1 < t2

- Khi I < Imin t =  nghĩa cầu chì khơng cắt

- Thời gian cắt cầu chì bé tmin dù dịng điện lớn vơ

Cầu chì có nhiều loại phụ thuộc vào cấu tạo công dụng Hiện chế tạo đến 35 kV , chủ yếu sử dụng

mạng điện hình tia có dịng làm việc không lớn cho máy biến

điện áp ( BU )

Cầu chì đơn giản rẻ tiền máy

cắt khơng thuận tiện, đảm bảo t2

như máy cắt nên dùng mạch điện đơn giản, không quan trọng t1

Cầu chì tự rơi thực chất cầu chì tmin

nhưng có cấu tạo đặc biệt, cắt

cắt dao cách ly (trên phần động Imin I2 I1 I

của dao cách ly gắn cầu chì)

Với điện áp 1000 V thường không cần sử dụng máy cắt giá thành cao

mà thay khí cụ cắt điện sau : 1-p–tô-mát

p-tođ-mát khí cú đin có theơ đóng caĩt mách đin lúc bình thường cô : , ngaĩn mách , sút áp , cođng suât cháy ngược … ứng dúng máng đin xoay chieău có đin áp đên 600V mt chieău đeẫn 3300V ,dòng định mức đên 6000A , áp-tođ-mát thê h có theơ caĩt dòng ngaĩn mách đên 200-300 kA

Căn vào chức bảo vệ áp-tô-mát chia thành loại sau : p-tơ-mát dịng cực đại

p-tơ-mát dịng cực tiểu Aùp-tô-mát điện áp thấp Aùp-tô-mát công suất ngược

áp-tơ-mát có 2,3 chức Nguyên lý làm việc loại trình bày hình 6-2

2- Công tắc tơ

Cơng tắc tơ khí cụ điện dùng để điều khiển đóng , cắt mạch từ xa điện áp bé 1000 V , cuộn đóng thường sử dụng điện áp mạch điện điều khiển điện mạch cơng tắc tơ tự động cắt

Sơ đồ nguyên lý làm việc vẽ hình 6-3

a) b)

c) d) Hính 6-2 Nguyên lý làm việc áp-tô-mát a) p-tơ-mát dịng cực đại; b) p-tơ-mát dịng cực tiểu. c) Aùp-tô-mát công suất ngược d) Aùp-tô-mát điện áp thấp;

A K1 K2 K3 K0

a RN K RN1 RN2

b B

Hình 6-3.Sơ đồ ngun lý cơngtắctơ Hình 6-4.Sơ đồ ngun lý khởi động tư AB.mạchđộnglực;ab.mạchđiềukhiển K1,K2,K3:đầu tiếp xúc chính;N,D:nút ,12- đầu tiếp xúc ,3-cuộn điều điều khiển cắt, đóng;RN.rơle nhiệt khiển đóng, buồng dập tắt hồ quang K.cuộn đóng khởi động từ

- Khởi động từ

Khởi động từ cơng tắc tơ có thêm phận quay thuận nghịch sử dụng cho động điện , rơle nhiệt đểbảo vệ tải , phận bảo vệ chỉnh định tương ứng với công suất động từ động Để điều khiển động dùng hộp có nút đóng ( Đ ), nút cắt (C), sơ đồ nguyên lý làm việc công tắc tơ vẽ hình 6-4

4- Dao cắt tự động ( CB )

Dao cắt tự động ( CB ) khí cụ cắt điện áp thấp chủ yếu đóng cắt tay có rơle nhiệt có khả tự động cắt dòng điện vượt trị chỉnh định ,khi dòng điện định mức lớn có thêm phận dập hồ quang để tăng khả cắt Hiện loại sử dụng rộng rải đơn giản , gọn , an toàn giá thành thấp

5- Dao cắt điện

Dao cắt điện khí cụ cắt điện áp thấp , đóng cắt trực tiếp tay , thường có kèm theo cầu chì đẻ cắt mạch dịng điện đạt đến trị số chảy dây chì 6-6 MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN

Máy biến dịng điện ( BI ) có nhiệm vụ biến đổi dòng điện I1 ( dòng điện

sơ cấp ) mạch điện có điện áp cao dòng điện I2 ( dòng điện thứ cấp )

tương ứng với thiết bị đo lường, tự động bảo vệ rơ-le , qua tỷ số biến đổi kI

I1 = I2 kI kI = I1 / I2

Dòng điện I2 thường 5A 1A ;10A có yêu cầu

Khi sử dụng BI có ưu điểm : - An toàn cho người cho thiết bị

- Tiêu chuẩn hóa việc chế tạo thiết bị đo lường tự động Ngoài thông số định mức Uđm ; Iđm ; BI cịn có thơng số riêng :

- Cấp xác : biến đổi I1 trị số I2 có sai số trị số DI , sai số

DI = I2kI− I1

IÍ  DI% =

I2kI− I1

IÍ 100

I : góc lệch pha vectơ I1 với vectơ I ❑'2

Trên hình 6-5 vẽ sơ đồ thay đồ thị vectơ máy biến dòng Căn vào đồ thị vectơ xác định biểu thức để tính sai số ∆I δI BI

A I1

X1 R1 X2 R2 C

X0 R0 X jI2R I2R2 I2

R E2 U2 jI2X I0 

I2R

  a) b)

Hình 6-5 Sơ đồ thay đồ thị vectơ máy biến dòng

∆I = OC −OAOA ≈ CBOA = I0

IÍ sin ( α +

Ψ ) , δI ≈ sinδI = ABOA =

I0

IÍ cos ( α +

Ψ ) ,

Từ thấy sai số BI phụ thuộc vào I0/I1 , phụ tải thứ cấp góc α

- Phụ tải thứ cấp Z2 S2 dụng cụ nối vào mạch thứ cấp BI

- Phụ tải định mức Z2đm ( S2đm) : phụ tải thứ cấp lớn sử dụng có

cấp xác tương ứng

Vì với máy biến dịng có nhiều trị số cơng suất định mức tương ứng với cấp xác khác

Sai số BI phụ thuộc vào I1 , phụ tải thứ cấp Z2… Để giảm sai số

dùng thép từ tốt , cấu tạo đặc biệt

Căn vào trị số sai số trị số sai số góc chia thành cấp xác 0,2 ; 0,5 ; ; 10

Cấp xác 0,2 dùng cho dụngcụ đo lường mẫu ; cấp xác 0,5 dùng cho cơng tơ điện ; cấp xác dùng cho dụng cụ đo lường lắp bảng ; cấp 10 dùng cho truyền động cho máy cắt Riêng bảo vệ rơle tuỳ theo yêu cầu loại bảo vệ mà dùng BI có cấp xác thích hợp

Khi dòng sơ cấp I1 lớn cuộn sơ cấp BI có vịng dây ( W1=1 )

dạng xuyên qua mạch từ (hình 6-6), khơng có sử dụng mạch điện luồn xun qua mạch từ ( ví dụ kiểu Ampe kiềm ) Cuộn thứ cấp có , hai cuộn thứ cấp với mạch từ khác thích hợp theo yêu cầu ( đo lường , bảo vệ rơle …)

I1

I2 I21 I22

I1

Hình 6-6 Máy biến dòng có vòng sơ cấp ( W1=1)

2) Máy biến dòng kiểu bậc cấp

Để giảm tỷ số biến dòng KI cấp giảm sai số BI chế

tạo chia BI thành nhiều cấp ( hính 6-7) , cấp có tỷ số KIi ( KI1 ,KI2, …) Tỷ số

biến dòng chung BI tích số KIi

KI = Ki1 Ki2…

Hình 6-7 Máy biến dịng kiểu bậc cấp 3) Máy biến dịng thứ tự khơng

Trong mạch ba pha đo dịng thứ tự khơng ( I0 ) phụ tải khơng đối xứng ví

dụ ngắn mạch pha sử dụng máy biến dịng thứ tự khơng ( hình 6-8 ), ba pha IA,, IB , IC xun qua mạch từ từ thơng tổng

trong mạch từ :  = A + B + C

IA+IB+IC = ⇒  =

Khi dịng điện ba pha khơng đối xứng 0  cuộn thứ cấp có I0 = 3I0

Cần ý mạch điện sử dụng cáp ba pha cần thêm dây nối võ cáp với đất xuyên qua mạch từ (hình 6-8b ) võ cáp có từ thơng 0 , dịng

điện dây nối đất sinh từ thông ngược chiều để khử từ thơng 0

đã nói

A B C A B C

a) b) Hình 6-8 Máy biến dịng thứ tự không a) Cấu tạo ; b) sử dụng cáp ba pha 4) Máy biến dịng kiểu bù.

Để giảm dịng từ hóa I0 giảm sai số trị số sai số góc , BI

được chế tạo thêm cuộn bù Trên hình 6-9 vẽ máy biến dịng kiểu tự bù , có hai mạch từ I II, cuộn sơ cấp quấn vào mạch từ I với w1 vòng , quấn

vào mạch từ II với w1+1 vòng ; cuộn thứ cấp chia làm ba phần , quấn vào cuộn

I với w ❑'2 vòng , vào mạch từ II với w ❑2'' vòng quấn chung hai mạch từ với w2 vịng Phương trình từ thơng mạch từ BI

:

Với mạch từ I : I = I1w1 – I2 ( w ❑'2 + w2 )

Với mạch từ II : II = I1( w1+1 ) – I2 ( w ❑2 '' + w

2 )

Neáu w ❑'2 > w

¿

\} \} \} \{

¿❑❑2

¿

 I gần ngược chiều với II

Vì I1w1 < I1 ( w1+1 )

Do từ thơng 0I gần ngược chiều với 0II

0 = 0I - 0II   I0  1

0=1+2

a) b) 2

Hình 6-9 Máy biến dòng kiểu bù a) cấu trúc , b) đồ thị vectơ

5) Máy biến dòng kiểu lắp sẳn

Trong số máy cắt điện , máy biến áp điện lực công suất lớn thường đầu đặt sẵn số máy biến dịng kiểu vịng quấn có nhiều cuộn thứ cấp , thiết kế cần tận dụng hết BI , cần đặt thêm Cần ý cuộn không sử dụng phải nối tắt lại Tỷ số KI = w2 /w1 chọn thích

hợp theo dịng sơ cấp I1 cách thay đổi w2 ( nối tiếp cuộn thứ cấp với

nhau )

Sơ đồ nguyên lý nối dụng cụ đo BI ( hình 6-10 a ): Cần ý : - Phụ tải BI nối tiếp

- Khơng để hở mạch cuộn thứ cấp , hở mạch dịng từ hóa I0 = I1

rất lớn làm cho mạch từ bị bảo hòa , 0 đầu đưa đến E0 lớn

e = - dtdΦ

- Cuộn thứ cấp luôn phải nối đất để đảm bảo an tồn cho người thiết bị đề phịng điện áp cao xâm nhập sang cuộn thứ cấp

 e=- dtdΦ \

Hình 6-10 Sơ đồ nguyên lý nối phụ tải BI

a) nối dụng cụ đo , b) đồ thi vectơ cuộn thứ cấp hở mạch Cách tính tốn điều kiện chọn máy biến dòng

tổng trở pha lớn ( Smax hay Zmax ) Phụ tải BI nối theo sơ đồ

chỉ có pha ( hính 6-11a ), hai pha ( hình 6-11b ) hay ba pha ( hình 6-11c ) Trong tổng trở phụ tải BI phải tính điện trở dây dẩn nối BI với dụng cụ đo tiêu thụ cơng suất đáng kể , mà điện trở tỷ lệ với chiều dài dây dẩn , chiều dài tính tốn dây dẩn phụ thuộc vào sơ đồ nối dây BI

a) b) c)

Hình 6-11 Sơ đồ nối dụng cụ đo máy biến dòng ( BI )

a) có BI ; b) có hai BI nối hình V; c) có ba BI nối hình Y) Chiều dài tính tốn dây dẫn ( ltt) BI xác định sau :

Với sơ đồ BI ltt = 2l

Với sơ đồ hai BI ltt = √3 l

Với sơ dồ ba BI ltt = l

Trong l chiều dài thực từ nơi đặt BI đến chỗ lắp dụng cụ đo

Phụ tải định mức BI xác định theo cấp xác dụng cụ đo có yêu cầu cao ( thường theo công tơ , cấp xác cơng tơ 0,5 )

Trong tính tốn thực tế thường tính ngược , từ Zđm BI Ztt phụ tải suy

ra Rdd lớn cho phép từ chọn tiết diện dây dẩn thỏa mãûn điều kiện

cuûa BI :

Z2 =

¿

∑❑

¿

Z2dc + Rdd Z2đm.BI

Trong đó: Zdd -tổng trở dây dẫn (thường tính Rdd)

Rdd = ρ

ltt

Fdd

Fdd -tiết diện dây dẫn (mm2)

ρ -điện trở suất vật liệu dây dẫn

( ρCu=0 , 0188 Ω mm

2

/m ; ρAl=0 , 0315 Ω mm2/m )

ltt -chiều dài tính tốn (m), phụ thuộc vào cách nối dây BI

Thường tính ngược để xác định tiết diện dây dẫn:

l l

l ltt 

l

ltt =l

Rdd Z2ñm.BI

-¿

∑❑

¿

Z2dc

Fdd≥ρdd ltt

Rdd

≥ ρdd ltt

Z2 ñm BI−∑Z2 dc

Để đảm bảo sức bền cơ, tiết diện dây dẫn không bé giá trị sau:

- Đối với dây dẫn đồng: FCu 1,5 mm2

- Đối với dây dẫn nhơm: FAl 2,5 mm2

Nếu có dụng đo điện (công tơ), để đảm bảo sai số điện áp rơi ( ΔU )

- Đối với đồng: FCu 2,5 mm2

- Đối với nhôm: FAl mm2

Phuï tải máy biến dòng thố kê ghi vào bảng

Dụng cụ đo Loại Phụ tải pha ( Ω ) Ghi

A B C

Các điều kiện chọn máy biến dòng điện

Thơng số BI Điều kiện Thơng số tính tốn Điện áp định mức Uđm  UHT

Dòng điện định mức Iđm  Icb.max / Kqt

Ổn định lực động điện ilđđ.đm  ixk

OÅn định nhiệt ( Inh.đm)2tnh  BN

Chú ý : - Khi I1đm > 1000A không kiểm tra diều kiện ổn định nhiệt

- Khi Ibt.max< 0,7Icb.max Kqt = 1,3

- Khi Ibt.max> 0,7 Icb.max Kqt =

Trong : UHT điện áp định mạng điện lắp BI

Máy biến điện áp ( BU ) : có nhiệm vụ biến đổi điện áp cao U1(điện áp sơ

cấp ) điện áp thấp U2 ( điện áp thứ cấp ), tương ứng với thiết bị đo lường , tự

động v v , qua tỷ số biến đổi kU

U1 = U2 kU kU = U1 / U2

Điện áp U2 thường 100V (với BU ba pha) 100/ √3 V (với BU

pha )

Cũng BI sử dụng BU có ưu điểm : - An tồn cho người cho thiết bị

- Tiêu chuẩn hóa việc chế tạo thiết bị đo lường tự động Ngồi thơng số định mức Uđm ; BU cịn có thơng số riêng :

- Cấp xác : biến đổi U1 trị số U2 có sai số trị số DU , sai số

goùc U

DU = U2kU−U1

U1  C B DU% = U2kU−U1

U1 100 jI2(x1+x2) U : góc lệch pha vectơ U1 với vectơ U ❑2

'

x1 r1 x2 r2 i2 I2(r1+r2)

U1

i0 x U jI0x1

U1 x0 r0 U2 A I2 I0r1

R U2 I0

 a) b)

Hình 6-12 Sơ đồ thay đồ thị vectơ BU Căn vào đồ thị vectơ trê hình 6-12 xác định sai số ∆U δU

∆U = OA − OCOC ≈ ABOC = - Ioar1+Ior+I2 a' (r1+r2')+I'2 r(x1+x2')

U1

δU ≈ sinδU = BCOC = I0 rr1− I0 ax1

+I2 r' (r1+r2')− I2 a' (x1+x2') U1

I0 =I0a + jI0r I ❑'2 = I ❑'2a + j I ❑'2r

Từ thấy sai số BU phụ thuộc vào U1 , phụ tải thứ cấp Z2 vàI0 … Để

giảm sai số dùng thép từ tốt , cấu tạo đặc biệt

Cấp xác 0,2 dùng cho dụng cụ đo lường mẫu ; cấp xác 0,5 dùng cho cơng tơ điện ; cấp xác dùng cho dụng cụ đo lường lắp bảng ;

a1 b1 c1

Các loại máy biến điện áp đặc biệt : A B C

1) Máy biến áp kiểu ba pha năm trụ

Máy biến áp loại mạch từ có trụ ( hình 6-12 ), ngồi trụ cho pha cịn

thêm trụ hai bên từ thông thứ tự không 0 sinh điện áp sơ cấp

U1 không đối xứng chạy qua mà không

khép vịng qua dầu , khơng khí có từ trơ x0 a0

lớn gây phát nóng Cuộn sơ cấp thứ Hình 6-12 Máy biến điện áp cấp thứ nối hình nối đất (Y0) k iểu pha trụ

cuộn thứ cấp thứ hai nối tam giác hở

a1, x1 nối vào rơle điện áp tín hiệu , có pha sơ cấp chạm đất

vì ï Ua1,x1 = UA+UB +UC = 3U0 ;

(U0 điện áp thứ tự không ) Loại thường chế tạo vớiU1đm từ đến 15 kV

2) Máy biến áp kiểu bậc cấp

Với điện áp từ 110 kV trở lên để giảm kích thước, trọng lượng va øđơn giản máy biến điện áp chế tạo thành nhiều cấp giống chồng lên (hình 6-13) có cấp cuối có cuộn thứ cấp , cuộn sơ cấp chia cấp Số cấp phụ thuộc vào điện áp sơ cấp , ví dụ 110 kV có cấp , 220 kV có cấp … Để giảm cách điện cuộn sơ cấp với lõi điểm cuộn sơ cấp nối với mạch từ, cách điện cần chế tạo với U = Uđm/n

trong n số cấp Loại sai số phụ thuộc phụ tải thứ cấp , để khắc phục khuyết điểm lắp thêm cuộn bù gọi cuộn cân (wcb)

3) Máy biến điện áp kiểu phân chia điện dung

Với điện áp cao sử dụng diện dung nối tiếp nối xuống đất ( hình 6-14 ) , máy biến điện áp nối vào với điện áp UC2 ,

UC2 = I XC2

I= U1

XC 1+XC 2 =

U1

1

ωC1

+

ωC2

= U1ωC1C2

UC2 =

U1C1C2ω

C1+C2

1

ωC2 =

C1

C1+C2

U1

tức phần U1

C1

C1+C2 <

Khối C2 máy biến điện áp BU chế tạo thành khối , sử dụng vào

mạng có điện áp U1 khác cầ chọn C1

Sơ đồ nguyên lý nối phụ tải BU ( hình 6-15 )

Hình 6-14.Máy biến điện áp Hình 6-13 Máy biến điện áp kiểu điện dung kiểu bậc cấp

b)

c) a) d) Hình 6-15 Sơ đồ nối dụng cụ đo vào BU

- Cuộn thứ cấp phải nối đất ( tương tự BI )

- Cuộn tam giác hở để nhận tín hiệu 3U0 U1 ba pha không đối

xứng

Cách tính tốn điều kiện chọn máy biến điện áp

Trước tiến hành chọn máy biến áp đo lường cần xác định dụng cụ nối vào cuộn thứ cấp

Phụ tải định mức BU xác định theo cấp xác dụng cụ đo có u cầu cao ( thường theo cơng tơ , cấp xác cơng tơ 0,5 )

Đối với BU cơng suất tính tốn lấy tổng cơng suất ba pha (  Sdc ),

phuï tải BU nối vào U hay Ud

S2 =

ΣSdccos ϕdc¿

2

ΣSdccos ϕdc¿

2

+¿

¿

√¿

= √Pdc2 +Qdc2

Chọn dây dẫn từ BU đến dụng cụ đo theo hai yêu cầu:

-Tổn thất điện áp ( ΔU ) dây dẫn không lớn 0,5% điện áp

định mức thứ cấp

-Thỏa mãn điều kiện độ bền với dây dẫn BI (FCu 1,5 mm2;

FAl 2,5 mm2)

Dụng cụ đo Kiểu Sốlượng Phụ tải pha AB P(W) Q(VAR) Phụ tải pha BC P(W) Q(VAR)

Tổng cộng ¿

∑❑

¿

PAB

¿

∑❑

¿

QAB

¿

∑❑

¿

P

BC

¿

∑❑

¿

QAB

S2=√(∑PAB+∑PBC)2+(∑QAB+∑QBC)2

Chú ý:khác với BI, phân đoạn góp đặt BU chung, phụ tải tất dụng cụ đo mạch nối vào phân đoạn trừ mạch máy điện (nếu có) có đặt BU riêng

Điều kiện chọn máy biến điện áp

Điện áp định mức Uđm = UHT

Công suất định mức Sđm ≥ S2 Σ

6-8 KHÁNG ĐIỆN HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH

Khi thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp, đặc biệt chọn sơ đồ nối điện điện áp máy phát điện, có dịng điện ngắn mạch (IN) lớn Điều dẫn đến khơng thể có thiết bị thỏa mãn

phải chọn mắy cắt điện, dao cách ly, phần dẫn điện lớn dịng điện làm việc bình thường nhỏ làm tăng vốn đầu tư không cần thiết Trong trường hợp vậy, cần tìm biện pháp tốt nhất, đơn giản không làm tăng vốn đầu tư nhiều để hạn chế dịng ngắn mạch đến trị số thích hợp

Chúng ta biết trị số dòng ngắn mạch xác định gần theo biểu thức :

IN =

¿

E

X∑❑

¿

Trong đó, E đại lượng thay đổi X: tổng trở đến điểm ngắn mạch

Để giảm IN cần tăng X Tăng X sử dụng biện pháp

khác tùy trường hợp cụ thể Sử dụng kháng điện biện pháp

Kháng điện có nhiều mục đích, ví dụ để hạn chế dịng mở máy động điện, máy bù đồng v…v… Trong phần giới thiệu kháng điện hạn chế dòng ngắn mạch

Kháng điện hạn chế dòng ngắn mạch điện áp cao 1000 V cuộn dây điện cảm gồm w vịng, khơng có lõi Khi có dịng điện xoay chiều chạy qua, tự thân có điện cảm L tạo thành điện kháng Xk = wL nối vào mạch điện nơi đặt kháng điện ,

Chế tạo điện kháng X mà không chế tạo R tổng trở ngắn mạch 1000V, thành phần điện trở nhỏ; tăng X hiệu tốt

Chế tạo khơng có lõi yêu cầu hạn chế dòng ngắn mạch; có lõi, dịng ngắn mạch lớn, mạch từ bão hòa làm giảm trị số điện kháng – ngược lại u cầu

Nhưng đặt kháng điện lại phát sinh tác dụng :

- Tổn thất DQ = I2X

k làm cos nguồn giảm

Để giảm bớt tổn thất cần xác định nơi cần đặt kháng , trị Xk thích hợp

và la ø loại kháng điện

- Về cấu tạo : có -Kiểu lắp ghép , kiểu bê-tông

Kháng điện kiểu lắp ghép chế tạo thành lớp, cách điện chủ yếu gỗ tẩm, ba-kê-lit; xây lắp ghép nhiều lớp với ốc xiết giữ Kiểu nhẹ, thuận tiện chuyên chở giá thành cao không bền kiểu bê-tơng nên sử dụng

Kháng điện kiểu bê-tông : dùng bê-tông để cách điện vòng dây lớp với , bê-tơng có nhiệm vụ tăng độ bền tác dụng lực động điện ngắn mạch Kháng điện kiểu bê-tông trọng lượng lớn khó khăn chuyên chở rẽ bền nên sử dụng nhiều thiết bị phân phối điện nhà điện áp đến 15 kV Với điện áp 15 kV không cần dùng kháng điện dịng ngắn mạch khơng lớn

a) Hình 8.2b) c)

- Về nguyên lý làm việc, kháng điện có loại: kháng đơn kháng kép

- Kháng điện đơn :

Là cuộn dây (hình 6-16a) có đầu vào đầu ra, có dịng điện chạy qua tạo thành Xk tự cảm L

Xk = wL = XL

Trên sơ đồ ký hiệu hình 6-16b Sơ đồ thay có Xk (hình 6-16c) Ưu

điểm đơn giản DU DQ lớn phụ

thuộc vào dịng điện chạy qua, ngắn Hình 6-16 Kháng đơn mạch việc bình thường

DU = I.X vaø DQ = I2.X K

1

3

3

Hình 8.3

b)

a) c)

L

2

L

3 -kx

L

x (1+k) x (1+k)

Hình 6-17 Kháng kép

a) Sơ đồ nguyên lý ; b) Sơ đồ ký hiệu ; c) Sơ đồ thay

Ngoài XL kháng điện đơn, có cuộn dây đặt lồng vào nên

giữa chúng có XM (hỗ cảm) phụ thuộc vào chiều dịng điện phần

Xk = XL ± XM

Với X1 = - kXL = -XM

X2 = X3 = XL – XM = XL(1+k) với XM = kXL

k =XM

XL

≈ 0,5 đó,

- Kháng điện đơn : thường đặt góp đường dây - Kháng điện kép : đặt đường dây

Các thông số kháng điện

- Uđm: điện áp định mức kháng điện; chủ yếu sứ đỡ để cách điện

kháng điện với nhà Còn điện áp vòng dây, lớp nhỏ Điện áp rơi kháng điện DUK

DUk ñm = Iñm Xk < (5¸10)% m

Do đó, dùng kháng điện có Uđm = 10 kV mạch có UHT cao hơn,

ví dụ 13,8 kV, 15,75 kV … cần thay sứ đỡ sứ có điện áp tương ứng - Iđm: dòng điện định mức : d02ng đi65n lớn cho phép chạy qua

- Xk%: điện kháng XL kháng tính % so với định mức

XK% =

XK

XKdm100 %=

XK

Udm

√3 Idm

100 %=√3 Idm

Udm XK100 %

c)

L

2

L

3 -kx

L

x (1+k) x (1+k) X

K=

XK%

100

UñmK

√3 IđmK

Do

Từ đây, thấy Xk% với IđmK lớn trị số Xk nhỏ

hơn nghĩa hiệu hạn chế dịng ngắn mạch Do đó, chọn kháng cần tính dịng cưỡng qua kháng , tránh chọn kháng có IđmK lớn

không cần thiết

Với kháng đơn, dịng chạy qua kháng có chế độ làm việc Với kháng kép có chế độ làm việc

- Chế độ song song (hình 6-19a): dịng điện vào cửa phân thành hai qua (hoặc ngược lại vào cửa 3, ngõ 1) Đây chế độ tốt kháng điện kép lúc bình thường

Khi k = 0,5:

¿

X

K∑❑=−kXL+

1+ k

2 XL=−0,5 XL− 0,5kXL=0 ,25 XL

¿

Do đó, DU DQ bé Nhưng ngắn mạch, ví dụ vị trí 2:

¿

K∑❑❑=− kXL+(1+k) XL=XL>XK

∑❑

X❑

¿

(1+k)x

2

L

3 -kx

L

b)

Xk = -k XL + (1+k)XL = XL

(1+k)x

2

L L

3 (1+k)x -kx

L

a)

(1+k)x

2

L L

3 (1+k)x -kxL

c)

Hình 8.4

Hình 6-19 Sơ đồ thay kháng kép chế độ làm việc a) Làm vịêc song song ; b) Làm việc nhánh ; c)Làm việc nối tiếp

- Chế độ nối tiếp (hình 6-19c): dịng điện từ sang hay ngược lại Xk = 2(1+k)XL

Khi k = 0,5 ta coù: Xk = XL

Tổng kết điều kiện chọn khí cụ điện

TT Thông số Điều kiện Máy

cắt

Dao cách ly

Máy cắt phụ tải

Cầu chì

1 Điện áp định mức Uđm UTH x x x x

2 Dòng điện định mức Iđm Icb.max x x x x

3 Dòng điện cắt định mức Icắt.đm I" x 0 x

4 Ổn định lực động điện Ilđđ.đm Ixk x x x

5 Ổn định nhieät I2

nh tnh

BN

x x x

Ghi : x : cần kiểm tra

0 : không cần kieåm tra