2- Sứ đỡ mỏy cắt. 3- Chõn đế đỡmỏy cắt. 4- Hộp truyền động. 5- Nắp bảo vệ thanh truyền động. 6- Thiết bị giỏm sỏt khớ SF6. 7- Vị trớ bắt tiếp địa. 8- Bu lụng chõnđế mỏy cắt. 9- Thanh truyền động.
10- Cỏi chỉ trạng thỏi mỏy cắt.1- Buồng mỏy cắt. 1- Buồng mỏy cắt.
2- Sứ đỡ mỏy cắt. 3-Chõn đế đỡ mỏy cắt. 4- Hộp truyền động.
5- Nắp bảo vệ thanh truyền động.
6- Thiết bị giỏm sỏt khớ SF6. 7- Vị trớ bắt tiếp địa.
8- Bu lụng chõn đế mỏy cắt. 9- Thanh truyền động.
Kết cấu của mỏy cắt được minhhọa ở hỡnh 6.59
Về cơ bản, mỏy cắt gồm cú: 3 bộ cắt kiểu dọc (1) cú chứa buồng dập hồ quang kiểu thổi, hộp chứa cơ cấu truyền động (11) trong đú cú cơ cấu truyền động bằng khớ nộn (12) và cú gắn bộ phận cung cấp khớ nộn (19), bỡnh chứa khụng khớ (17); khung (4) và kết cấu đỡ (10).
Quỏ trỡnh cắt được thực hiện tốt bằng khớ nộn ở 1,5MPa được tớch trữ trong bỡnh chứa khụng khớ (17); cũn quỏ trỡnh đúng được hoàn thành nhờ lũ xo đúng (15) được tớch năng trong quỏ trỡnh cắt trước đú.
Mỗi bộ phận ngắt được nạp đầy khớ SF6 và duy trỡ ở cựng một ỏp suất nhờ ống dẫn khớ bằng đồng (9) nối chỳng với nhau và ống này cũng cú đường tới cổng nạp khớ (18).
Trong quỏ trỡnh cắt, khi khớ nộn trong bỡnh chứa khụng khớ (17) được đưa vào xy-lanh (14) thỡ pớt-tụng (13) và thanh truyền (20) di chuyển xuống dưới tớch năng cho lũ xo đúng (15). Tay đũn (21) (cũn gọi là cần gạt) và cần gạt (3) quay ngược chiều kim đồng hồ; cũn cỏc tay đũn (22) và (23) quay theo chiều kim đồng hồ, thanh truyền động (7) được đẩy xuống và mỏy cắt mở (ở trạng thỏi cắt). Trong quỏ trỡnh đúng, khi hệ thống tay đũn đúng của cơ cấu truyền động khớ nộn bị giải trừ bằng tớn hiệu đúng thỡ piston (13) và thanh truyền (20) di chuyển lờn trờn nhờ lũ xo đúng (15). Hành trỡnh của quỏ trỡnh đúng ngược so với quỏ trỡnh mở.
6.2.1.1.2. Đặc tớnh vật lý và hoỏ học của khớ SF6:
Bỡnh thường khớ SF6 là loại khớ khụng mầu, khụng mựi, khụng độc hại, rất ổn định về mặt hoỏ học dưới tỏc dụng của hồ quang điện, khụng chỏy khi gặp nhiệt độ cao, khụng bị lóo hoỏ theo thời gian, tuổi thọ của chất khớ SF6 là 3200 năm dưới ỏp suất khớ quyển.
Cường độ cỏch điện của khớ SF6 bằng 3 lần khụng khớ và xấp xỉ 2 lần so với dầu khi ở cựng một nhiệt độ và ỏp suất.
Cú độ ổn định nhiệt về nhiệt độ cao tới 11000C mới bị phõn ly. Khi gặp hồ quang khớ SF6 cú khả năng phõn ly thành SF4 và SF2 CuF2, SOF2, SO2F2, SOF4 cú đặc tớnh cỏch điện tốt khụng gõy ảnh hưởng xấu đến mỏy cắt. Khả năng dập hồ quang của khớ SF6 tốt gấp 100 lần so với khụng khớ.
Khi bị hồ quang đốt ở nhiệt độ cao cỏc phõn tử khớ SF6 bị phõn ly theo cỏch dón mạch phõn tử, trong qỳa trỡnh phõn ly khớ SF6 hấp thụ nhiệt năng của hồ quang cú tỏc dụng hạn chế sự gia tăng nhiệt lượng của hồ quang sau đú cỏc phõn tử khớ SF6 lại tỏi hợp lại và khụi phục độ bền cỏch điện ngay sau khi bị phõn ly.
6.2.1.1.3. Cấu tạo và nguyờn lý làm việc mỏy cắt SF6.
Với mỏy cắt điện ỏp 22kV cỏc bỡnh mỏy cắt cú kớch thước nhỏ gọn và được đặt trong 1 tủ hợp bộ. Cỏc mỏy cắt 35kV, 110kV thường đặt ngoài trời, cỏc pha mỏy cắt được chế tạo riờng rẽ gồm 2 tầng sứ, tầng trờn chứa tiếp điểm đúng cắt, tầng dưới dựng làm sứ đỡ để tăng khoảng cỏch cỏch điện an toàn. Cả 3 pha của mỏy cắt cựng cú chung một bộ truyền động. Tất cả cỏc mỏy cắt SF6 đều được chế tạo theo nguyờn tắc thổi khớ, khớ SF6 được nộn giữa pitston và xi lanh sẽ chuyển động trong quỏ trỡnhđúng cắt.
Hành trỡnh làm việc như sau:
+ Khi đúng mỏy cắt, pitston chuyển động lờn trờn mang theo tiếp điểm dập hồ quang và phễu thổi hồ quang. Pitston dồn khớ lờn trờn thổi dọc theo tiếp điểm (phớa trờn pitston).
+ Khi cắt mỏy cắt, pitston di chuyển xuống dưới nộn khớ làm cho ỏp suất khớ trong xi lanh lờn đột biến, khớ SF6 thoỏt rất nhanh qua cỏc lỗ nằm phớa trờn pitston với gia tốc cực lớn đồng thời với sự mở ra của van lỏ phớa trờn pitston, khớ SF6 sẽ chui qua van lỏ để vào khe hẹp của phễu thổi hồ quang, lỳc này dũng hồ quang bị khớ SF6 thổi ngoằn ngoốo và bị dập tắt tại thời điểm mà dũng điện ngắn mạch chu kỳ đi qua thời điểm 0. Hồ quang sẽ được dập tắt ngay hoàn toàn sau 2 chu kỳ của dũngđiện ngắn mạch cú tần số 50Hz.
Khớ SF6 sau khi dập hồ quang thường chứa cỏc thành phần mà khi gặp ẩm sẽ tạo ra cỏc tạp chất ăn mũn vỡ vậy độ kớn của bỡnh mỏy cắt phải đảm bảo tuyệt đối, sự rũ rỉ khớ trờn mỏy cắt SF6bằng cỏc tớn hiệu. Tớn hiệu rũ khớ trờn cỏc mỏy cắt sẽ được bỏo bằng đồng hồ chỉ thị mầu trờn mỏy cắt và bằng đốn trờn bảng tớn hiệu trung tõm. Dòng hồ quang A áp suất khí Bar 125 100 75 50 25 0 2 4 6 8 10 12 14 SF6 50% SF6 50% Air Air f f f f f f s Hỡnh 6.60 Cấu trỳc mạng phõn tử của khớ SF6 Hỡnh 6.61
Biểu đồ khả năng dập hồ quang của hỗn hợp khớ SF6 và khụng khớ
6.2.1.1.4. Cấu tạo buồng dập hồ quang Trờn hỡnh 6.62 là cấu tạo buồng dập hồ quang kiểu thổi.
Khi phỏt lệnh “mở”, thanh nối (với cơ cấu vận hành và bộ phận dập hồ quang) chuyển động theo chiều “mở” và làm cho tiếp điểm động, xy-lanh thổi và vũi phun cũng chuyển động cựng chiều. Tại thời điểm này, do vị trớ được cố định nờn khớ SF6 trong xy-lanh thổi được nộn và chạy theo chiều mũi tờn. Theo cỏch này, hồ quang phỏt sinh trong vũi được dập tắt bằng khớ SF6.
a) Vũi phuncỏch điện:
Vũi phun cỏch điện cú chức năng chớnh như một buồng chứa hồ quang phỏt sinh bờn trong và nú hạn chế hồ quang lan rộng trong giai đoạn ngắt dũng điện lớn. Đồng thời nú cũng cú chức năng như một kờnh dẫn phun (thổi) khớ (được nộn trong buồng thổi) vào hồ quang cho hiệu quả và tạo dũng chảy của khớ núng tức thời.Hơn nữa, trong giai đoạn ngắt dũng lớn, vũi phun cú chức năng tăng ỏp suất của hồ quang và thổi ngược nhiệt năng của dũng hồ quang về phớa buồng thổi; đồng thời nú cũng cú chức năng tự dập hồ quang (làm nguội) và tăng mật độ khớ.
b) Tiếp điểm chớnh và tiếp điểm dập hồ quang:
Bờn cạnh chức năng dẫn dũng điện chạy trong mạch điện chớnh, tiếp điểm chớnh cần cú chức năng dẫn dũng điện tới tiếp điểm dập hồ quang ngay lập tức khi ngắt. Nhằm đỏp ứng cỏc chức năng này, bề mặt cỏc tiếp điểm thường được mạ bạc, đồng thời cỏc tiếp điểm được thiết kế sao cho phần dẫn và truyền cú thể tỏch rời với nhau. Cỏc chức năng chớnh của tiếp điểm dập hồ quang là dập hồ quang giữa cỏc tiếp điểm và luõn chuyển dũng điện hồ quang. Ngoài ra, tiếp điểm dập hồ quang tĩnh thường cú chức năng ngăn chặn luồng khớ bờn ngoài từ
Hỡnh 6.62 Cấu tạo buồng dập hồ quang kiểu thổi 8. Khớ SF6 bị nộn 9. Hồ quang
10. Tiếp điểm dập hồ quang 11. Lớp bảo vệ
12. Tiếp điểm tĩnh chớnh
13. Tiếp điểm dập hồ quang tĩnh 1. Thanh piston 2. Piston 3. Tiếp điểm 4. Tiếp điểm động chớnh 5. Xilanh thổi 6. Vũi phun 7. Dũng khớ 1 2 3 5 4 6 7 8 10 9 11 12 13
buồng thổi ngay sau khi bắt đầu quỏ trỡnh dập và tăng ỏp suất của buồng thổi; tiếp điểm dập hồ quang động cũng cú chức năng làm kờnh dẫn khớ núng (để dẫn khớ thoỏt ra ngoài cho tốt) nhằm làm nguội hồ quang. Hỡnh 6.62 biểu diễn vị trớ tương đối của tiếp điểm dập hồ quang và vũi phun giữa quỏ trỡnh dập.
c) Điện dung giữa cỏc tiếp điểm
Tụ điện đụi khi được đấu giữa cỏc tiếp điểm của mỏy cắt khớ cao ỏp nhằm giảm điện ỏp quỏ độ phục hồi tần số cao do ngắn mạch, cải thiện sự phõn bố điện ỏp giữa cỏc tiếp điểm và cải thiện sự phõn bố điện ỏp giữa cỏc bộ phận ngắt (bộ phận dập hồ quang) của GCB nhiều điểm dập. Đặc biệt là để giảm kớch thước và cải tiến GCB, nhiều tụ điện sứ cú hằng số điện mụi tương đối là lớn cú khả năng chịu ỏp cao được đấu nối tiếp và song song trong nhiều trường hợp.
d) Hệ thống đúng bằng điện trở
Hệ thống đúng bằng điện trở là cỏch mà mạch điện trở đấu song song với mạch điện chớnh đúng trước khi đúng mạch điện chớnh trong quỏ trỡnh đúng mỏy cắt nhằm ngăn chặn xung đúng (xung đúng lặp lại) xuất hiện khi đúng trở lại đường dõy dài khụng tải hoặc ngăn chặn dũng điện (dũng điện từ hoỏ) đột biến do kớch thớch của mỏy biến ỏp. Trỡnh tự hoạt động của hệ thống đúng bằng điện trở được mụ tả trờn hỡnh 6.63. Nhưtrờn hỡnh vẽ tiếp điểm điện trở được đấu song song với tiếp điểm chớnh, tiếp điểm điện trở được đúng trước và tiếp điểp chớnh được đúng sauđú.
Trong hệ thống đúng bằng điện trở, sử dụng điện trở và thời gian chốn điện trở được nờu trong bảng 6.21. Cỏc giỏ trị nàyđược xỏc định dựa trờn kết quả nghiờn cứu hiệu ứng ức chế.
Tiếp điểm chớnh
Tiếp điểm điện trở (a) Đúng
(c) Mở
(b) Đang mở (d) Đangđúng
Tiếp điểm chớnh
Tiếp điểm điện trở Tiếp điểm chớnh
Tiếp điểm điện trở
Tiếp điểm chớnh
Tiếp điểm điện trở
Bảng 6.21 Điện trởvà thời gian chốn
Đối tượng hạn chế Điện trở Ω Thời gian chốn, ms
Hạn chế xung đúng 1,000 10
Hạn chế dũngđiện từ hoỏđột biến 2,000 20
Đầu cốt đấu vào
thanh cỏi 110kV Ống dẫn điện
Sứ ống cỏch điện Tiếp điểm tĩnh chớnh dẫn dũng
Phễu thổi hồquang Van lỏ
Tiếp điểm động kiểu Piston Ống dẫn điện
Đầu cốt đấu vào mỏy biến ỏp
Trục truyền động cỏch điện Tỳi lọc Chốt nối thanh truyền động Trục quay Đũn bẩy cơ khớ Sứ ống cỏch điện Cực cơ khớ Tiếp điểm tĩnh chịu hồ quang
Bảng 6.22 Hàm lượng cực đại cho phộp cỏc chất lẫn trong khớ SF6
Thứ tự Tạp chất
hay nhúm cỏc tạp chất
Khối lượng cực đại cho phộp tớnh theo phần triệu (ppmW) 1 CF4 500 2 O2+ N2+ khụng khớ 500 3 H2O 15 4 A Xớt HF ( Flohyđric) 0,3 5 Khớ HF (Florua Hyđroxớt) 1 6 Dầu mỏ 10
các vị trí làm việc khi máy cắt đang cắt
+ (Vị trớ 1) là vị trớ mỏy cắt đang đúng. Tiếp điểm chớnh dẫn dũng và tiếp điểm chịu hồ quang "đều đúng".
+ (Vị trớ 2) là vị trớ tiếp điểm dẫn dũng "mở" trước, tiếp điểm chịu hồ quang "vẫn đang đúng".
+ (Vị trớ 3) là vị trớ tiếp điểm chịu hồ quang "mở", hồ quang bắt đầu xuất hiện, van lỏ mở ra, khớ SF6 thổi vào phễu dập hồ quang.
+ (Vị trớ 4) là vị trớ mỏy cắt đó cắt xong, tiếp điểm mỏy cắt "mở" hoàn toàn.
(1) (2) (3) (4)
Dập hồ quang
Vị trớ 1 Vị trớ 2 Vị trớ 3 Vị trớ 4 Hỡnh 6.65
Bảng 6.23 Thụng số kỹ thuật của mỏy cắt 110kV3AP1FG- 123 (Tham khảo) Thứ tự Tờn thụng số Đơn vị Tiờu chuẩn 1 Điện ỏp định mức kV 123 2 Tần số Hz 50 3 Dũngđiện định mức A 3.150 4 Dũngđiện cắt định mức kA 40
5 Dũngđiện bền nhiệt và điện động (1sec) kA 100
6 Thời gian cắt riờng mS 313
7 Thời gian cắt hoàn toàn mS max 57
8 Thời gian đúng riờng mS 576
9 Thời gian dập hồ quang mS 23
10 Thời gian tớch năng của lũ xođúng S 15
11 Điện ỏp điều khiển một chiều (DC) V 220 12 Áp suất khớ SF6( tại nhiệt độ 200C)
Áp suất khớ SF6 bỏo tớn hiệu( tại nhiệt độ200C)
Áp suất khớ SF6 khoỏ mạch cắt mỏy cắt (tại nhiệt độ 200C) Bar Bar Bar 6,0 5,2 5,0 6.2.1.1.5. Vận hành mỏy cắt SF6 + Tớch năng ban đầu:
Muốn đúng mỏy cắt ban đầu phải tớch năng cho lũ xo. Khiđúng mỏy cắt là lỳc lũ xo đúng đó nhả hết, lỳc này cụng tắc hành trỡnh sẽ tiếp xỳc nối điện cho động cơ. Động cơ khởi động quay hệ thống bỏnh răng, tay đũn tự do, bỏnh răng cam, thanh truyền động, tỏc động vào giỏ đỡ lũ xođúng chuyển động song phẳng lờn phớa trờn tớch năng cho lũ xođúng (kiểu nộn). Kết thỳc hành trỡnh lũ xo tớch năng được gĩư ở vị trớ nộn hoàn toàn, cắt mạch động cơ, chỉ thị vị trớ bỏo đó ở vị trớ đó tớch năng. Cú thể tớch năng cho lũ xo bằng tay quay bằng cỏch cắt mạch động cơ, lắp tay quay và quay theo chiều mũi tờn chỉ dẫn. Quỏ trỡnh tớch năng được thực hiện giống như trờn.
+ Đúngmỏy cắt:
Ấn vào nỳt đúng, cuộn dõy điện từ cú điện hỳt phần ứng và thỳc vào đũn bẩy, tỏc động vào hệ thống cơ khớ để giải phúng năng lượng của lũ xo đúng và tớch năng cho lũ xo cắt, việc giảm chấn của lũ xo đúng được thực hiện bằng pitston giảm chấn. Kết thỳc quỏ trỡnhđúng, năng lượng của lũ xo đúng được giải phúng hoàn toàn, mỏy cắt được giữ ở vị trớ đúng, lẫy cắt cơ khớ được gắn vào đũn bẩy để chờ hành trỡnh cắt, tiếp điểm đúng mạch cho động cơ. Sau 15giõy sẽ hoàn thành xong việc tớch năng cho lũ xođúng.
+ Cắt mỏy cắt:
Ấn vào nỳt cắt, cuộn dõy điện từ cú điện hỳt phần ứng và thỳc vào đũn bấy, tỏc động vào hệ thống cơ khớ để giải phúng năng lượng của lũ xo cắt, việc giảm chấn của lũ xo cắt được thực hiện bằng pitston giảm chấn. Kết thỳc thao tỏc, tất cả trở lại vị trớ ban đầu. Khi mỏy cắt đó ở vị trớ cắt, lũ xo đúng lại được tớch năng để chờ hành trỡnhđúng tiếp theo.
5.1.2. 1. Kiểm tra mỏy cắt SF6.
Đối với trạm cú người trực phải kiểm tra thường xuyờn mỏy cắt nhằm mục đớch phỏt hiện sớm cỏc hư hỏng để sớm khắc phục. Kiểm tra chỉ thị ỏp suất khớ bằng tớn hiệu dải mầu tại mỏy cắt, đồng hồ đo mật độ khớ SF6, tiếp điểm chuụng. Nếu ỏp suất khớ SF6 bị tụt phải nạp bổ xung ngay. Việc nạp khớ SF6 cần phải thực hiện theo hướng dẫn của nhà chế tạo.
Thớ dụ:
Quy trỡnh nạp khớ SF6 của mỏy cắt 3APIFG- 123
1, Lắp cỳt nối của bộ ống dẫn khớ cú đủ cỏc van và đồng hồ ỏp suất khớ của bỡnh SF6 và ỏp suất ra của bỡnh khớ.
2, Mở van bỡnh khớ SF6,đồng hồ bờn trỏi chỉ ỏp suất đang cú trong bỡnh khớ. 3, Mở van giảm ỏp nghe thấy cú tiếng thổi nhẹ vào đường ống thỡ dừng lại. 4, Giữ nguyờn cho khớ thổi vào đường ống khoảng 3 phỳt sao cho toàn bộ
đường ống chứa đầy khớ khụ rồi khoỏ van giảm ỏp lại.
5, Ấn vào ty van một chiều ở đầu rắcco nối vào mỏy cắt để cho khớ SF6 xả ra, chỳ ý khụng được xả hết khớ cú trong ống, theo dừi trờn đồng hồ ỏp suất. 6, Thỏo nắp chụp kớn ra khỏi cỳt nối, lắp vào đú cỏi cỳt nối của bộ nạp khớ
SF6.
7, Chỉnh ỏp suất nạp bằng van giảm ỏp. Theo dừi ỏp suất nạp bằng đồng hồ ỏp suất. Đọc chỉ số ỏp suất cú sẵn trờn tủ hộp bộ truyền động.
8, Trị số ỏp suất khớ SF6 tiờu chuẩn nạp vào với từng mỏy cắt phải tuõn thủ theo hướng dẫn của nhà chế tạo, thụng thường trị số ỏp suất nạp vào thường cao hơn trị số tiờu chuẩn một ớt. Cụ thể là: trị số ỏp suất khớ SF6 tiờu chuẩn (200C) là 6Bar nhưngphải nạp vào là 6,3 Bar.
9, Đúng cắt khụng điện mỏy cắt 3 lần để kiểm tra độ ổn định ỏp suất khớ trong bỡnh mỏy cắt.
Quy trình kiểm tra và nạp khí SF6 máy cắt HPA (12kV đến 24kv)
A- Kiểm tra ỏp suất ga:
1, Việc kiểm tra ỏp suất ga được thực hiện qua tấm chắn trước mặt mỏy cắt.