Bài 4 : KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ
4.4. Mỏy cắt điện
4.4.1. Phõn loại, cụng dụng, ký hiệu của mỏy cắt điện 1. Phõn loại
Dựa vào mụi trường dập tắt hồ quang
- Mỏy cắt dầu - Mỏy cắt khớ SF6 - Mỏy cắt khụng khớ - Mỏy cắt chõn khụng - Mỏy cắt tự sinh khớ - Mỏy cắt điện từ
Dựa vào mụi trường làm việc
- Loại lắp đặt trong nhà - Loại lắp đặt ngoài trời
Dựa vào kết cấu
- Mỏy cắt rời
- Mỏy cắt hợp bộ (được ghộp với tổ hợp cỏc thiết bị khỏc - cỏch li - đo lường - điều khiển)
2. Cụng dụng
- Mỏy cắt là thiết bị dựng để đúng cắt mạch điện điện ỏp cao (U > 1000V) ở chế độ làm việc bỡnh thường và tự độngcắt mạch điện khi cú sự cố.
- Mỏy cắt tự động cắt được nhờ tớn hiệu của cỏc rơle bảo vệ gửi đến.
- Trong cỏc mỏy cắt hiện nay khi đúng thường dựng năng lượng của lũ xo, nam chõm điện, động cơ điện. Khi cắt chủ yếu dựng năng lượng của lũ xọ
3. Ký hiệu
Hỡnh 4. 11 Ký hiệu mỏy cắt
4.4.2. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động 1. Cấu tạo
ạ Mỏy cắt nhiều dầu
Thựng chứa dầu (1) bằng thộp, chứa dầu biến ỏp (2), đổ đầy 75 đến 80% thể tớch mỏỵ Thựng làm bằng thộp cú lớp lút cỏch điện 9 bờn trong để ngăn hồ quang khụng lan ra vỏ thựng. Hai sứ xuyờn (4) đặt nghiờng để tăng khoảng cỏch cỏch điện
trong khụng khớ. Phần tiếp điểm tĩnh (7) của mỏy cắt được gắn trờn lừi của sứ xuyờn. Tiếp điểm động 8 được gắn với bộ truyền động với trục truyền (6) và lũ xo cắt (5).
1.Vỏ ; 2. Dầu biến ỏp ; 3.Đỡ sứ; 4. Sứ xuyờn; 5. Lũ xo cắt ; 6. Trục truyền ; 7.Tiếp điểm tĩnh ; 8. Tiếp điểm động ; 9. Lút cỏch điện
Hỡnh 4. 12 Cấu tạo mỏy cắt nhiều dầu
Nhược điểm :
Kớch thước, khối lượng lớn, cần phải làm sạch dầu, bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp, dễ gõy chỏy nổ.Ngày nay, mỏy cắt nhiều dầu hầu như khụng được chế tạo.
b. Mỏy cắt ớt dầu
- Ưu điểm:
Mỏy cắt ớt dầu ra đời với mục đớch giảm kớch thước và trọng lượng, cỏch điện giữa cỏc pha được thay bằng cỏch điện rắn, cũn dầu chỉ làm nhiệm vụ dập tắt hồ quang.
- Nhược điểm:
Cụng suất cắt khụng lớn, lượng dầu ớt nờn dầu mau bị bẩn, khụng cú thiết bị hõm núng dầu nờn khụng lắp ở nơi cú nhiệt độ thấp.
Ngày nay, số lượng mỏy cắt dầu ớt dần vỡ khụng cạnh tranh được với mỏy cắt tiờn tiến khỏc.
Hỡnh 4. 13 Hỡnh ảnh mỏy cắt SF6
- Ưu điểm:
+ Trong mỏy cắt khớ SF6, khớ SF6 được dựng để cỏch điện và dập tắt hồ quang, ở ỏp suất bỡnh thường độ bền điện của SF6 gấp 2,5 lần so với khụng khớ, cũn khi ỏp suất 2at, độ bền điện của khớ này tương đơng với dầu biến ỏp.
+ Hệ số dẫn nhiệt của SF6 cao gấp 4 lần khụng khớ, vỡ vậy cú thể tăng mật độ dũng điện trong mạch vũng dẫn điện, giảm khối lượng đồng.
+ SF6 là loại khớ trơ, khụng phản ứng với ụxy, hydrụ, là khớ khụng độc, ớt bị phõn tớch thành cỏc khớ thành phần.
+ Khả năng dập hồ quang của buồng dập kiểu thổi dọc khớ SF6 lớn gấp 5 lần so với khụng khớ nờn giảm được thời gian chỏy của hồ quang, tăng khả năng cắt, tăng tuổi thọ của tiếp điểm.
- Nhược điểm:
Là khớ cú nhiệt độ hoỏ lỏng thấp. Ở ỏp suất 13,1 at, nhiệt độ hoỏ lỏng là 00C, ở ỏp suất 3,5 at là - 400C, vỡ vậy khớ này chỉ dựng ở ỏp suất khụng cao để trỏnh phải dựng thiết bị hõm núng (ở nhiệt độ bỡnh thường cú thể nộn đến 20 at chưa hoỏ lỏng).
* Thao tỏc vận hành mỏy cắt SF6
Thao tỏc vận hành mỏy cắt SF6 chỉ được thực hiện khi lũ xo đó được tớch năng. Lũ xo đúng tớch năng bằng điện (ĐC điện) hoặc bằng tay (nhờ tay quay). Thao tỏc cắt mỏy cắt gần như được thực hiện tự động vỡ lo xo tự động tớch năng sau quỏ trỡnh đúng.
Cỏc phương phỏp thao tỏc:
- Dựng khúa điều khiển từ xa hay nỳt nhấn tại chỗ (tại tủ điều khiển) - Dựng cần thao tỏc cơ khớ (bằng cơ khớ)
Khi lũ xo đúng được tớch năng, chỉ thị lũ xo chuyển từ trạng thỏi lũ xo khụng bị nộn sang lũ xo bị nộn. Trong quỏ trỡnh đúng, lũ xo đúng giải phúng năng lượng và ngay sau đú được nộn lại nhờ động cơ điện.
Trong trường hợp khẩn cấp hoặc mất nguồn, việc tớch năng lũ xo đúng cú thể được tiến hành bằng tay quay (đi kốm với mỏy cắt). Gắn tay quay vào lỗ cắm phớa trước tủ truyền động, quay theo chiều kim đồng hồ, dừng lại khi lũ xo được nộn hoàn toàn.
* Thao tỏc đúng mỏy cắt
- Thao tỏc đúng cắt mỏy ngắt bằng điện từ xa:
+ Kiểm tra lũ xo đúng đó đượctớch năng (tại cả 3 trụ cực) + Đặt khúa Remote/Local tại tủ phõn phối MC ở vị trớ Remote + Kiểm tra cỏc điều kiện logic khi đúng mỏy cắt từ xa
+ Đúng MC bằng khúa điều khiển MC tại tủ điều khiển từ xa, kiểm tra đốn chỉ thị trạng thỏi MC (ở vị trớ đúng)
- Thao tỏc đúng mỏy cắt bằng điện (tại tủ phõn phối)
+ Kiểm tra lũ xo nộn đó được tớch năng (trờn cả 3 trụ cực) + Đặt khúa Remote/Local tại tủ phõn phối MC ở vị trớ Local + Kiểm tra cỏc điều kiện logic khi đúng mỏy cắt tại chỗ
+ Nhấn nỳt ON (gần khúa Remote/Local), kiểm tra chỉ thị trạng thỏi MC ở mặt trước bộ truyền động chỉ là (I) trờn cả 3 trụ cực
- Thao tỏc đúng bằng cơ khớ tại mặt trước để truyền động đúng MC, kiểm tra chỉ thị trạng thỏi MC ở mặt trước bộ truyền động là (I) trờn cả 3 trụ cực
* Thao tỏc cắt mỏy cắt
- Thao tỏc cắt mỏy cắt bằng điện từ xa:
+ Đặt khúa Local/ Remote trờn tủ phõn phối MC tại vị trớ Remote
+ Cắt MC bằng khúa điều khiển mỏy cắt tại tủ điều khiển từ xa, kiểm tra đốn chỉ thị trạng thỏi MC ở vị trớ cắt. Mỏy cắt tốt 3 phạ
- Thao tỏc mỏy cắt bằng điện tại tủ phõn phối:
+ Đặt khúa Local/ Remote trờn tủ phõn phối MC tại vị trớ Local
+ Nhấn nỳt OFF (gần khúa Remote/Local), kiểm tra chỉ thị trạng thỏi MC ở mặt trước bộ truyền động chỉ là (O) trờn cả 3 trụ cực, kiểm tra MC tốt ở 3 pha
- Thao tỏc cắt MC bằng tay tại chỗ
Việc thao tỏc cắt cơ khớ tại bộ truyền động ở MC, kiểm tra chỉ thị trạng thỏi MC ở mặt trước bộ truyền động chỉ (O)
* Kiểm tra mỏy cắt
Sau mỗi thao tỏc MC phải kiểm tra cỏc hạng mục: - MC đó đúng hoặc cắt tốt chưa
- MC cú hiện tượng khỏc thường khụng (xỡ khớ, ỏp lực khớ,...) lũ xo đúng đó được căng chưạ
- Trị số dũng điện, trị số điện ỏp cú vượt trị số định mức khụng
- Tớnh nguyờn vẹn của cỏc trụ sứ, khụng cú hiện tượng phúng điện, nứt vỡ - Kiểm tra ỏp lực khớ SF6
- Cỏc đầu cốt đấu nối nhất thứ - Tủ phõn phối
- Kiểm tra tỡnh trạng và tớnh năng của cỏc lũ xo đúng ngắt
Khi kiểm tra MC đang vận hành, phải thực hiện nghiờm quy trỡnh an toàn. Ghi đầy đủ thụng số chi tiết vào sổ vận hành. Bỏo cỏo ngay cấp chỉ huy nếu vận hành bất thường.
Tất cả cỏc phỏt hiện trong vận hành, những cụng việc đó làm và kết quả thớ nghiệm phải ghi vào sổ theo dừi MC. Phải ghi những thụng số:
- Số lần thao tỏc
- Thời điểm đưa vào vận hành, thời gian vận hành - Số lần cắt ngắn mạch và lũy kế dũng cắt ngắn mạch
Cỏc thụng số này là cơ sở để quyết định việc đại tu, bảo dưỡng MC - Định kỳ 6 thỏng 1 lần:
+ Kiểm tra sự vận hành bộ đếm MC
+ Kiểm tra tổng thể, sự ăn mũn kim loại, lớp sơn, dấu vết quỏ nhiệt + Kiểm tra bộ sấy, điều kiện thụng thoỏt khớ
- Định kỳ 5 năm 1 lần:
+ Kiểm tra như hạng mục 6 thỏng
+ Kiểm tra ngưỡng tỏc động của ỏp lực khớ SF6
+ Kiểm tra vặn chặt bu lụng, giỏ đỡ, cỏc khớp nối, tủ điều khiển,
+ Kiểm tra vặn chặt kẹp cực MC, đầu nối cỏp nhị thứ (sau thớ nghiệm cũng phải kiểm tra hạng mục này)
+ Kiểm tra hoạt động của rơ le
+ Kiểm tra hoạt động của lẫy đúng, cắt + Đo thời gian đúng, cắt và tớch năng lũ xo Cỏc tiờu chuẩn để đại tu MC:
- Thời gian vận hành đến 20 năm - Số lần thaotỏc 3000 lần
- Đến giới hạn ăn mũn điện c. Mỏy cắt khụng khớ
Hỡnh 4. 14 Mỏy cắt khụng khớ
1. Bỡnh khụng khớ nộn; 2. Buồng cắt tiếp điểm
Cấu tạo của mỏy cắt khụng khớ đa dạng, phụ thuộc vào điện ỏp, dũng điện định mức, phương thức truyền khụng khớ nộn, bỡnh cắt và trạng thỏi của tiếp điểm sau khi cắt.
Cú thể sơ bộ được phõn loại như sau:
- Mỏy cắt khụng khớ khụng cú dao cỏch li lắp kốm - Mỏy cắt khụng khớ cú dao cỏch li lắp kốm
- Mỏy cắt khụng khớ chốn
- Mỏy cắt với khụng khớ nộn cố định
Mỏy cắt khụng cú dao cỏch li lắp kốm (a) cú bỡnh chứa (1) cỏch ly với buồng dập hồ quang (2). Luồng khớ nộn đi từ bỡnh chứa, qua ống dẫn vào buồng dập hồ quang khi tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động tỏch rời nhaụ
d. Mỏy cắt chõn khụng
Bờn trong buồng cỏch điện bằng vật liệu cỏch điện dạng composit được đặt hệ thống tiếp điểm 3 dạng tiếp xỳc mặt, với thanh dẫn tĩnh 4 và thanh dẫn động 5, chuyển động tịnh tiến, theo cơ cấu dẫn hướng 8, lắp chặt với đỏy dưới 2. Ống xếp kim loại 6 cú đầu trờn hàn với thanh dẫn động, đầu dưới hàn với tấm đỏy 2, mục đớch đảm bảo chõn khụng cho bỡnh cắt dự cho tiếp điểm động chuyển động nhiều lần. Với cụng nghệ hiện đại, buồng chõn khụng cú tuổi thọ đến 30.000 lần thao tỏc. Ống kim loại 7 đúng vai trũ màn chắn, ngăn khụng cho hơi kim loại bỏm vào bề mặt bờn trong của ống cỏch điện, làm suy giảm cỏch điện.
1. Vỏ; 2. Tấm đỏy; 3. Tiếp điểm; 4.Thanh dẫn tĩnh; 5. Thanh dẫn động; 6.Ống xếp kim loại; 7.Ống kim loại;
8.Cơ cấu dẫn hướng
Hỡnh 4. 15 Mặt cắt của buồng đúng cắt chõn khụng 12kV, 25kA
Khi cắt, tiếp điểm động tỏch khỏi tiếp điểm tĩnh, hồ quang xuất hiện trờn bề mặt tiếp xỳc (3) là kim loại bị núng chảy và bay hơị Hồ quang sẽ bị dập tắt khi dũng điện đi qua trị số khụng. Để tăng khả năng cắt và giảm hao mũn tiếp điểm do hồ quang sinh ra, người ta sử dụng cấu tạo đặc biệt của tiếp điểm để tạo ra lực điện động của dũng điện, thổi hồ quang ra phớa ngoài mặt tiếp xỳc.
1. Đầu trờn; 2. Buồng đúng cắt chõn khụng; 3. Đầu dưới; 4. Lũ xo tiếp điểm; 5. Thanh cỏch điện; 6. Lũ xo nhảy;
7. Cơ cấu thao tỏc lũ xo xoắn
Hỡnh 4. 16 Mặt cắt của mỏy cắt chõn khụng VBL, VD4
2. Nguyờn lý hoạt động
Quỏ trỡnh đúng: Mụmen quay từ cơ cấu đúng (cú thể bằng tay, động cơ hay nam chõm điện) nõng tiếp điểm động lờn tiếp xỳc với tiếp điểm tĩnh, đồng thời tớch năng lượng cho lũ xo cắt.
Quỏ trỡnh cắt: (Khi cú tớn hiệu cắt - bằng tay hay tự động), năng lượng tớch ở lũ xo cắt được giải phúng, đẩy hệ thống tiếp điểm động xuống dưới, hồ quang xuất hiện trong dầu và bị dập tắt.
Khi cắt dũng điện định mức, thời gian chỏy của hồ quang khụng lớn hơn 0,02 giõỵ Tổngthời gian cắt cỡ 0,15 đến 0,2s.
4.4.3. Cỏc thụng số kỹ thuật
Điện ỏp định mức Uđm (kV) Dũng điện định mức Iđm (A, kA) Dũng điện cắt định mức Icđm (kA)
Cụng suất cắt định mức: Scđm = 3.Uđm.Icđm
Thời gian cắt, thời gian đúng Dũng điện ổn định động Iđđ
Dũng điện ổn định nhiệt ứng với thời gian tương ứng Iụnh
Cõu hỏi:
Cõu 1: Kể tờn một số loại mỏy cắt, ngày nay mỏy cắt nào sử dụng phổ biến, vỡ saỏ Cõu 2: Trỡnh bày cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của mỏy cắt chõn khụng.
Cõu 3: Trỡnh bày cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của mỏy cắt SF6
Cõu 4: Trỡnh bày những ưu điểm của mỏy cắt SF6 so với mỏy cắt dầụ Khi sử dụng mỏy cắt SF6 cần chỳ ý những gỡ?
Cõu 5: Trỡnh bày cỏc phương phỏp đúng, cắt cho mỏy cắt SF6. Khi vận hành người cụng nhõn phải kiểm tra những hạng mục gỡ?