Cao của đĩa cách điện

C điện dung của từng đĩa cách điện.

H cao của đĩa cách điện

HnE nE Uu = u

Điện áp phóng điện ớt của cả chuỗi cách điện hầu nh tỷ lệ với số đĩa và đ ợc tính toán theo công thức :

C1- điện dung của từng đĩa cách điện đối với các phần tử nối đất.

C2 - điện dung của từng đĩa cách điện đối với dây dẫn (trị số của chúng phụ đối với dây dẫn (trị số của chúng phụ thuộc vào vị trị của từng đia trong chuỗi)

C - điện dung của từng đĩa cách điện.

Sự phân bố điện áp nh trên là xét trong tr ờng hợp bề mặt cách điện cách điện sạch và khô ráo.

Khí bị ớt và và khi bề mặt bị bám bụi bẩn thì phân bố điện áp chủ yếu là do điện dẫn mặt và do đó phân bố điện áp sẽ đều hơn.

11/08/15 Page 36

Tính toán lựa chọn cách điện của đ ờng dây trên không

Hệ số K > 1 là do chú ý đến

•khả năng lúc phát sinh quá điện áp nội bộ,

•trị số điện áp nguổn tăng cao (theo yêu cầu của điều chỉnh đíện áp, khi có quá tải điện áp nguồn có thể

tăng 15% so với định mức),

•khả năng làm giảm điện áp phóng điện do đều kiện khí hậu (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm) không phù hợp; •sự khác nhau giữa điều kiện thí nghiệm và vận hành thực tế, do xét đến dự trữ an tàon và các yếu tố khá

nguyên tắc cơ bản để chọn cách điện của đ ờng dây trên không : cách điện đ ợc chọn theo yêu cầu của quá điện áp nội bộ còn đối với yêu cầu của quá đìện áp khí quyển đ ợc giải quyết sao cho hợp ý về kinh tế kỹ thuật.

Do cách điện trong thời gian vận hành bị bám bẩn bụi và bị ẩm khiến cho điện áp phóng điện bị giảm đáng kể, tại các vị trí cột điện các dây dẫn nằm gần các kết cấu nối đất nhất, vì vậy cột điện đ ợc xem là nơi cách điện yếu nhất.

Độ tin cậy làm việc của cách điện đ ờng dây vì vậy phụ thuộc rất nhiều vào nguyên tắc lựa chọn cách điện.

Nh vậy tr ớc hết cách điện phải đảm bảo có trị số điện áp phóng điện ớt cao hơn mức quá điện áp nội bộ tính toán, nghĩa là :

qdanb u U

Quy cách và số đĩa cách điện trong chuỗi xác định bởi điều kiện làm việc tin cậy khi bề mặt bị bẩn bụi và bị ẩm.

 Do trong vận hành có thể một số đĩa cách điện bị hỏng và việc thay thế chúng tốn nhiều công sức nên số l ợng đĩa cách điện đ ợc tăng thêm một đĩa đối với đ ờng dây 110 và 220 kV, hai đối với đ ờng dây 330 kV.

 Cần kiểm tra số l ợng đĩa cách điện theo điều kiện làm việc khi bị ớt hoàn toàn (m a) khi có tác dụng của quá điện áp nội bộ.

(hệ số K th ờng lấy bằng 1,1. Eu là c ờng độ điện tr ờng phóng điện ớt trung bình, H là chiều cao của đĩa cách điện).

Đối với chuỗi cách điện ở các cột néo do cách điện phải làm việc d ới tải trọng cơ giới lớn nên số l ợng đĩa cách điện còn tăng thêm một cho các đ ờng dây 35-110 kV, tăng thêm hai cho các đ ờng dây 220 kV.

Khi đ ờng dây dùng cột xà gỗ, số l ợng đĩa cách điện trong chuỗi đ ợc giảm đi một so với đ ờng dây dùng cột sắt hoặc bê tông

H E KU n u qdanb . ≥

11/08/15 Page 38

Loại cách điện Số l ợng đĩa cách điện ở điện áp định mức

d ới 10 20 35 110 220 500 750 ΠΦ6-A 1 3 (4) 3 (4) 7 (8) 13 (14) (29) - ΠΦ6-B 1 3 (4) 3 (4) 7 (8) 13 (14) 26 (29) ΠΦ16-A - - - 6 11 23 - ΠΦ20-A - - - - 10 20 ΠC6-A 1 3 (4) 3 (4) 8 (9) 14 (16) 29 (33) ΠC12-A - - 3 7 13 (14) 26 (29) 38 ΠC22-A - - - - 10 21 30 ΠC30-A - - - - 11 22 32

Đối với đ ờng dây điện áp 35 kV và thấp hơn, do mức cách điện ở điện áp xoay chiều của cách điện có độ an toàn cao nên có thể đảm bảo đ ợc yêu cầu của quá điện áp nội bộ.

Đối với yêu cầu của quả điện áp khi quyển chỉ có thể đạt tới mức cần thiết hợp lý vì nếu thỏa mãn đ ợc yêu cầu của loại quá điện áp này thì mức cách điện phải tăng rất cao và sẽ không kinh tế. Nhìn chung trong các tr ờng hợp này việc lựa cách điện t ơng đối đơn giản.

Khi cần thiết phải tăng c ờng cách điện để bảo vệ chống quá điện áp khí quyển có thề dùng các biện pháp sau đây :

Dùng chuỗi cách điện treo thay cho loại cách điện có chân sắt nh ở các đ ờng dây 20 -- 35 kV khi dùng chuỗi có 3 đĩa cách điện sẽ tăng mức cách điện xung kich từ hai lần trở lên.

Dùng cách điện gỗ (trên các đ ờng dây cột gỗ). Gỗ có thể làm tăng mức cách điện xung kich của đ ờng dây lên rất cao (theo mức 100 kV/m).

11/08/15 Page 40

Phần tính toán chọn cách điện trình bày trên là trong điều kiện bnh th ờng.

Khi đ ờng dây đi qua vùng có các loại bụi bản dẫn điện nh khi đi qua vùng công nghiệp hóa chất và luyện kim, vùng duyên hải v.v.. thì mức cách điện d ờng dây bị giảm đi rất nhiều.

Để đảm bảo vận hành an toàn cần phải căn cứ vào tình hình cụ thể tnâ giải quyết băng các biện pháp sau đây.

Tăng mức cách điện đ ờng dây bằng cách tăng số đĩa trong chuỗi. Định kỳ tiền hành làm sạch bề mặt cách điện (lau rửa)

Dùng các loại cách điện đặc biệt :cách điện vùng bụi.

Ví dụ kết cấu các loại cách điện treo đặc biệt dùng cho vùng bụi : suất chiều dài rò điện lớn hơn nhiều so với các loại cách điện bình th ờng (đối với loại bình th ờng suất chiều dài đ ờng rò điện khoảng 5 cm/ kV còn ờ loại đặc biệt chiều dài này không bé hơn 25 cm/kV

Điện áp phóng điện mặt ngoài cũng đ ợc tăng lên khoảng 1,5 lần, ví dụ điện áp phóng điện của chuỗi có 7 đĩa cách điện đặc biệt sẽ có trị số t ơng đ ơng với chuỗi 11 đĩa sứ bình th ờng

Cách điện của trạm biến áp và nhà máy điện gồm cách điện đỡ dây dẫn (cách điện đỡ) hoặc để cho dây dẫn đì xuyên qua t ờng vách (cách điện xuyên) và cách điện của các thiết bị đặt trong trạm.

Nếu phân loại cách điện theo môi tr ờng làm việcthì có thể phân hai loại : cách điện bên trong và cách đíện bên ngoàí.

Cách điện bên trong là khi nó đặt trong các môi tr ờng điện môi thể lỏng hay rắn nh cách điện của các c ộn dây máy biến áp đối với vỏ và gông từ, cách điện của thanh dẫn trong máy cắt điện đối với vỏ thủng v.v... vì đ ợc cách ly hoàn toàn với không khí nên c ờng độ cách điện không phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu bên ngoài.

Cách điện bên ngoài gồm tất cả các phần cách điện của trạm có tiếp xúc với môi tr ờng khòng khí nh cách điện đỡ; cách điện đầu ra của máy biến áp, máy cắt điện, khoảng cách không khí giữa các pha hoặc giữa pha đối với đất của thế bị điện v.v..

C ờng độ cách điện bên ngoài đ ợc xác định bởi sự phóng điện chọc thủng của khe hở hay các phóng điện trong không khí men theo bề mặt cách điện rắn, chúng phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu nên khi tinh toán chọn cách điện cần phải hiệu chỉnh về điều kiện khí hậu tiêu chuẩn

11/08/15 Page 42

Do điều kiện làm của hai loại cách điện trên có khác nhau nên đíện áp thí nghiệm cách điện sẽ đ ợc trình bày riêng cho từng loại. Mặc dù vậy khi tính toán chọn cách điện vẫn phải tuân theo các vêu cầu cơ bản chung cho cách điện của trạm biến áp và nhà máy điện.

Cách điện của trạm biến áp và máy điện phải chịu đựng đ ợc tác động cuả quá điện áp khi quyển chủ yếu là loại quá điện áp do sét đánh thẳng lên đứờng dây và truyền vào trạm có biên độ bằng mức cách điện xung kích của đ ờng dây.

Nh thế có nghĩa là cách điện của trạm phải đ ợc chọn cao hơn so với của đ ờng dây, do đó đầu t về cách điện sẽ rất tốn kém.

Sự xuất hiện các loại chống sét van làm thay đổi về nguyên tắc cách thức phối hợp cách điện nóì trên.

Khi có quá điện áp, chống sét van sẽ phóng điện và duy trì một điện áp hầu nh không đổi (điện áp d ) không phụ thuộc vào biên độ của sóng quá điện áp truyền từ đ ờng dây vào trạm. Quá điện áp tác dụng lên thiết bị điện của trạm sẽ bằng trị số điện áp d nếu thiết bị đó đ ợc đặt cạnh chống sét van. Khi thiết bị đặt xa chống sét van do ảnh h ởng của các mạch giao động L-C (về mặt truyền sóng trong trạm, các thiết bị và máy biến áp đ ợc thay thế bằng các tụ điện, còn các dây dẫn đ ợc thay thế bằng mạch hình Π hay hình T gồm điện dung và điện cảm, điện áp tác dụng lên thiết bị có lớn hơn so với điện áp d nh ng đ ợc giới hạn không lớn quá 10% đối với toàn só ng và 20% đối với sóng cắt

Trên cơ sơ điện áp d của chống sét van c ờng độ xung kich đảm bảo của cách điện trạm đ ợc tính theo :

(1,1 U0,5 + 15) kVmax

U0,5 là điện áp d khi dòng điện của chống sét van là 5kA. Trị số 15 kV cho dự trữ an toàn

ĐốI với cách điện bên trong, điện áp thí nghiệm xung kích đ ợc chọn lớn hơn 10% so với c ờng độ xung kich đảm bảo do chú ý đến khả năng phá hoại có tinh chất tích luỹ của quá điện áp đối với cách điện trong quá trình thí nghiệm.

Nh vậy điện áp thí nghiệm xung kích đ ợc tính theo :

1,1 (1,1U0,5 + 15) kVmax

Đốì với máy biến áp khi thí nghiệm không có kích từ thì điện áp thí nghiệm còn tăng thêm phân l ợng 0 5Uđm. Trị số điện áp thí nghiệm khi dùng sóng cắt lấy cao hơn khi toàn sông 20%.

Đối với cách điện bên ngoài khi xác định trị số điện áp thí nghiệm xung kich còn phải chú ý đến điều kiện khí hậu và áp suất. Các thiết bị điện đ ợc thiết kế chế tạo theo đìêu kiện nhiệt độ môi tr ờng tới 35oC và làm việc ờ độ cao tới 1000 m so với mặt ớc biển. Nhiệt độ tăng thêm 3oC (tính từ trị số nhiệt độ tiêu chuẩn 20oC) thì c ờng độ câách điện sẽ giảm đi 1% và khi độ cao đặt máy tăng thêm 100 m c ờng độ cách điện cũng giảm chừng đó (c ờng độ cách điện giảm do áp suất giảm).

11/08/15 Page 44

Tổng hợp cả hai yếu tố tr ên có thể xác định điện áp thi nghiệm xung kich của cách điện bên ngoài bằng : max 84 , 0 15 1 , 1 0,5 kV U +

(Chọn theo điều kiện nặng nề nhất : nhiệt độ môi tr ờng 35oC và đặt ở độ cao 1000m so với mặt biển). Khi dùng sóng cắt điện áp thí nghiệm đuợc ấy cao hơn 25% so với toàn sóng.

Cách điện của trạm cũng phải chịu đ ợc tác dung của qúa điện áp nội bộ và căn cứ vào đó để xác đinh trị số điện áp thi nghiệm xoay chiều tần số công nghiệp.

Đối với cách điện máy biến áp vì các khe hở dầu có kết cấu màn chắn và đặt trong tr ờng gần đồng nhất nên chúng ốo khả năng chịu đựng các loại quá điện áp nội bộ ngắn hạn cao hơn so với điện áp xoay chiều tần số cóng nghiệp khoảng 30 - 40% do đó trong một số tr ờng hợp điện áp thí nghệm xoay chiều đ ợc chọn thấp hơn mức qúa điên áp nội bộ

Kết cấu cách điện của trạm biến áp và nhà máy điện

Trong phần này chủ yếu nói về các cách điện đỡ và cách điện xuyên đ ợc dùng trong các trạm biến áp nhà máy điện còn cách điện của các thiết bị nh máy biến áp, máy điện, tụ điện, cáp sẽ trình bày trong các ch ơng sau.

Theo vật liệu sử dụng

• không khí (cách điện dây dẫn pha – pha, pha - đất) • sứ (cách điện dây dẫn pha - đất)

• Vật liệu composite (cách điện dây dẫn pha - đất tại vị trí cột)

Theo địa điểm sử dụng

Theo kết cấu

• Loại sử dụng trong nhà • Loại sử dụng ngoài trời

• Loại cacchs điện xuyên

• Loại bằng sứ không có dẫu

• Loại bằng giấy bakelit • Loại cách điện đỡ • Loại thanh

• Loại có chân sắt

11/08/15 Page 46

Cách điện đỡ

Cách điện đỡ kiểu thanh và kiểu có chân sắt (gần giống nh loại cách điện có chân sắt của đ ờng dây).

Cách điện kiểu thanh

Cách điện kiểu thanh dùng trong nhà, điện áp 3-10 kV th ờng là loại sứ đỡ bên trong rỗng theo kết cấu đơn giản nhất.