Tài liệu Chương 2: tính toán khoảng cách cách điện doc

Ch-ơng ii tính toán khoảng cách cách điện I) Khái quát chung Cách điện của khí cụ điện có tác dụng cách ly các vật dẫn điện, giữa các pha với nhau và với các bộ phận nối đất. Đối với máy ngắt cần đảm bảo các điều kiện sau: + Giữa các bộ phận mang điện của máy ngắt đối với đất + Giữa các bộ phận mang điện áp khác nhau của một cực khi các tiếp điểm hoàn toần tách rời. + Giữa các phần bên cạnh có các cực có điện áp cao Mức độ cách điện chung cần phải phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật. Mức độ cách điện đ-ợc đảm bảo bằng cách chọn khoảng cách cách điện cần thiết và kích th-ớc của các bộ phận cách điện ( sứ cách điện, các tấm cách điện, tấm ngăn.) Cách điện gồm hai loại : + Cách điện bọc trực tiếp lấy bộ phận dẫn điện nh- sơn cách điện, vải, giấy. + Cách điện có kết cấu riêng ( sứ cách điện). Sứ cách điện gồm nhiều loại với kết cấu và chức năng khác nhau gồm: Sứ trụ, sứ vỏ, sứ kéo, sứ đòn, sứ ống dẫn khí sứ đầu vào Vật liệu cách điện có thể phân loại nh- sau: Không khí, dầu, chất rắn, phức hợp và chân không. Độ bền cách điện đ-ợc thể hiện bằng điện áp chọc thủng, điện áp phóng điện trên bề mặt và độ bền xung. Điện áp này gây ra chọc thủng gọi là điện áp choc thủng, còn điên áp gây ra phóng điện trên bề mặt cách điện chất rắn gọi là điện áp phóng điện. Điện áp phóng điện chia ra làm hai loại : Điện áp phóng điện khô và điên áp phóng điện -ớt. Nh- vậy kết quả tính toán và chọn các khoảng cách cách điện ta có thể xác định đ-ợc kích th-ớc sơ bộ của máy ngắt cần thiết kế. * Yêu cầu của cách điện: - Hoàn toàn loại trừ khả năng chọc thủng cách điện, phóng điện trên bề mặt và độ bền xung. - Tránh không cho xuất hiện hiện t-ợng ion hoá cục bộ phóng điện vầng quang trên bề mặt. - Hạn chế tối thiểu khả năng sinh tia lửa điện, không để cấp cách điện gần nơi có hồ quang phát sinh. - Sử dụng tối đa cách điện đúc và cách điện dẻo. - Có thể làm việc trong mọi điều kiện mọi khí hậu. II) Tính toán của cách điện. Căn cứ vào yêu cầu của cách điện và kết cấu của máy cắt đã chọn tính toán các khoảng câch cách điện: 1).Khoảng cách cách điện giữa các pha Do chọn kết cấu máy cắt ba pha có ba buồng dập hồ quang riêng rẽ nên ta chỉ cần tính cách điện pha cho các đầu vào của máy ngắt. Sự phóng điện đặc tr-ng nhất giữa pha pha là xảy ra phóng điện thanh thanh không nối đất. Điện áp phóng điện tính toán: U pdtt = K dt .U pd Trong đó: U pdtt : Điện áp phóng điện tiêu chuẩn K dt : Hệ số dự trữ do phóng điện trong không khí ta chọn hệ số dự trữ K dt = 1 Điện áp phóng điện tiêu chuẩn ta chọn: U pdtt = 3. U dm = 2.22=66 ( KV ) U pdtt = 1.66= 66 ( KV ) Tra đồ thị hình 1-14KCĐCA suy ra khoảng cách cách điện giữa các pha là: S 1 = 20 ( cm ) 2. Tính toán chiều cao của sứ trụ đỡ ( đây chính là khoảng cách cách điện giữa máy ngắt và đất ): Để cách điện giữa máy và máy ngắt và đất ta dùng sứ trụ. Sứ trụ có tác dụng cố định, đỡ, và cách điện sự phóng điện xảy ra ở đây đặc tr-ng nhất là sự phóng điện theo bề mặt sứ. Ta xác định điện áp phóng điện bề mặt sứ theo công thức: U pdtt = K dt .U pd Ta chọn hệ số dự trữ K dt = 1,5 , và U pd ở đây đ-ợc tính là điện áp pha do sự phóng điện xảy ra ở đây là giữa pha và đất. Điện áp phóng điện tính toán tra trong bảng 1-9 KCĐCA ứng với điện áp pha là: U pha = 22/ 3 = 12,7 ( KV ) Ta đ-ợc U pd = 62,32 ( KV ) Điện áp phóng điện tính toán: U pdtt = 1,5.62,32 =93,5 ( KV ) Từ điện áp phóng điện tính toán ta tra đồ thị điện áp phóng điện khô của sứ cách điện trong không khí ở tần số công nghiệp hình 1- 15 KCĐCA ta suy ra chiều cao của sứ cách điện: S 2 = 31,16 ( cm ) Để đảm bảo ta chọn S 2 = 35( cm ) 3. Xác định chiều cao buồng dập hồ quang: Đây cũng chính là khoảng cách cách điện giữa đầu đ-a điện áp vào và đầu lấy điện ra của máy ngắt, do đó ở đây có thể xảy ra hiện t-ợng phóng điện giữa đầu vào và đầu ra của máy ngắt khi máy ngắt ở trạng thái ngắt, và điện áp phóng điện ở đây là điện áp pha, dạng phóng điện xảy ra là phóng điện theo bề mặt sứ. Dạng phóng điện này giống nh- ở trên đã tính, ta có khoảng cách cách điện, đồng thời là chiều cao của sứ bao bọc buồng dập hồ quang la: S 2 = 35( cm ) 4. Xác định độ mở của tiếp điểm S 4 ( cm ): Độ mở của tiếp điểm là khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động ở tranh thái ngắt của máy ngắt. Độ mở cần phải đủ lớn để dập tắt hồ quang một cách nhanh chóng, nếu độ mở lớn thì việc dập tắt hồ quang sẽ dễ dàng tuy nhiên nh-ng nó lại ảnh h-ởng đến thời gian ngắt và kích th-ớc của máy ngắt. Độ mở của tiếp điểm d-ợc chọn sao cho khi ở trạng thái ngắt hồ quang không phát sinh đồng thời độ mở phải đ-ợc tính toán sao cho tại đó việc dập tắt hồ quang là nhanh nhất . Sự phóng điện đặc tr-ng sảy ra giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh ở trạng thái ngắt là phóng điện giữa kim- kim nối đất, và điện áp phóng điện ở đây là điện áp pha. Trong một số tr-ờng hợp thì điện áp tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh có thể là điện áp dây. Để an toàn trong quá trình vận hành ta chọn điện áp phóng điện ở đây là điện áp dây. Với máy ngắt chân không là: 10 9 mmHg thì độ bền cách điện là khoảng 5mm ứng với 100KV. Nh- vậy với điện áp phóng điện là : U pd = 3. U dm = 3.22=66 ( KV ) để đảm bảo an toàn trong tr-ờng hợp sảy ra quá điên áp ta chọn độ mở các tiếp điểm là: 1,5 cm. Chọn S 4 = 1,5 cm 5. Khoảng cách từ tiếp điểm tới thành bình của buồng dập hồ quang là S 5 S 5 đ-ợc chọn sao cho việc phóng điện qua thành bình buồng dập hồ quang là kho khăn hơn so với việc phóng điện trực tiếp qua hai tiếp điểm. Do đó ta có : S 5 > S 4 /2 . II) Tính toán của cách điện. Căn cứ vào yêu cầu của cách điện và kết cấu của máy cắt đã chọn tính toán các khoảng câch cách điện: 1) .Khoảng cách cách điện. phận cách điện ( sứ cách điện, các tấm cách điện, tấm ngăn.) Cách điện gồm hai loại : + Cách điện bọc trực tiếp lấy bộ phận dẫn điện nh- sơn cách điện,