Dao cách ly trong nhà

1.Lưỡi dao tiếp xúc động 6. Giá đỡ

2. Lò xo 7. Trục truyền động

3. Sứ đỡ thanh truyền động 8.Cần thao tác

4. Tiếp xúc tĩnh 9. Sứ đỡ lưỡi dao động 5. Cực bắt dây nối nguồn 10. Cực bắt dây nối tải

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 39

Hình 2.12: Dao cách ly lắp đặt ngồi trời

1. Lưỡi dao tiếp xúc tĩnh 6. Trục truyền động 2. Lưỡi dao tiếp xúc động 7. Giá đỡ

3. Dây dẫn mầm 8. Cực bắt dây nối đất an toàn 4. Cực bắt dây nối tải 9. Trục quay

5. Sứ đỡ lưỡi dao 10. Cực bắt dây nối nguồn

2.3.2 Nguyên lý hoạt động

a) Dao cách ly lắp đặt trong nhà :

Nguyên tắc vận hành: Nếu dao cách ly ở vị trí đóng thì tiếp xúc động 1 sẽ đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 4. Sau khi đóng máy cách nối tiếp cách ly thì dịng điện tải từ nguồn qua cực bắt dây 5, qua tiếp xúc tĩnh 4, qua tiếp xúc động 1, qua cực bắt dây 10 về tải. Muốn cách ly trước hết phải cách điện máy cắt nối tiếp dao cách ly, sau đó sử dụng động cơ hoặc tay thao tác tác động vao cần thao tác 8. Kéo xuống là cách ly, đẩy lên là đóng cách ly.

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 40

Nguyên tắc thao tác: Muốn cách ly phải cắt điện ở máy cắt nối tiếp với dao cách ly trước, sau đó mới được cắt đến dao cách ly. Khi đóng thì đóng dao cách ly trước sau đó mới đóng máy cắt nối tiếp với dao cách ly để dao cách ly mang tải.

Loại dao cách ly này có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, gọn, dễ lắp đặt thao tác. Phạm vi sử dụng lắp đặt trong nhà chủ yếu trong lưới điện trung thế.

b) Dao cách ly lắp đặt ngoài trời:

Nguyên tắc thao tác vận hành: Khi dao cách ly ở vị trí đóng lưỡi dao 1 và 2 đóng chặt vào nhau. Dịng điện từ nguồn qua cực bắt dây 10 qua dây dẫn mềm 3 qua lưỡi dao 1 và 2 qua cực bắt dây 4 ra tải. Muốn cắt cách ly, trước hết phải cách điện máy cắt nối tiếp dao cách ly. Khi cắt cách ly, dùng động cơ hoặc tay quay tác động vào bộ truyền động làm trục quay 9 và sứ đỡ 5 quay, kéo lưỡi dao 1 và 2 rới nhau quay ngược chiều cùng một phía, trên cùng một phẳng ngang đến khi chung1song song với nhau mới cắt hết hành trình.

Nguyên tắc thao tác: Muốn cách ly phải cắt điện ở máy cắt nối tiếp với dao cách ly trước, sau đó mới được cắt đến dao cách ly. Khi đóng thì đóng dao cách ly trước sau đó mới đóng máy cắt nối tiếp với dao cách ly (Đóng và cắt đều khơng có dịng điện tải).

Loại dao cách ly ngồi trời thường đucợ thiết kế lưỡi dao động quay theo mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳng đứng, để đảm bảo an tồn ở những dao cách ly cơng suất lớn, người ta thường sử dụng động cơ để truyền động đóng cắt từ xa và tự động. Phạm vi sử dụng dao cách ly ở mọi cấp điện áp từ 3 KV trở lên.

2.4 Máy cắt điện 2.4.1 Cấu tạo :

1 . Cực bắt dây nguồn tới máy cắt 2 : Sứ xuyên 3 : Nắp máy cắt 4 : Ống chỉ mức dầu 5 : Thanh truyền động 6 : Van xả dầu 7 : Tiếp điểm động 8 : Tiếp điểm tĩnh 9 : Vỏ máy cắt 10: Lị xo tích năng 11: Cực bắt dây tải ra Hình 2.13 : Cấu tạo máy cắt nhiều dầu

2.4.2 Nguyên lý hoạt động :

Nếu máy đang ở vị trí đóng, tiếp xúc động 7 đóng cặt vào tiếp xúc tĩnh 8, lị xo tích năng 10 ở trạng thái nén, đèn tín hiệu chỉ màu đỏ, dịng điện từ nguồn bắt qua cực bắt dây

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 41

11 về tải. Khi có tín hiệu từ rơle hoặc từ khóa điều khiển thì bộ truyền động được giải phóng khỏi vị trí đóng, lị xo tích năng đẩy thanh truyền động 5 sập xuống, đa tiếp xúc động rời khỏi tiếp xúc tĩnh, mạch điện được cắt, hồ quang phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh khi cắt đốt nóng cục bộ làm dầu bị phân tích thành hơi là hỗn hợp các khí cacbon hydro nhẹ. Trong đó hydro có thể chiếm tới 70% và áp suất có thể lên đến (100- 140 n/Cm2) làm cho dầu bị xáo trộn mạnh, đẩy tia hồ quang vào sâu trong dầu. Mặt khá, lực điện từ do dòng điện chạy ngược chiều cũng đẩy tia hồ quang vào sâu trong lớp dầu ngồi. Vì vậy, hồ qunag được làm nguội và dập tắt, tuy vậy tốc độ luồng khí khơng đủ mạnh dập tắt hồ quang nhanh nên loại máy cắt này thời gian cắt bị kéo dài.

Đặc điểm

- Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, giá thành không cao

- Nhược điểm : Sau một số lần đóng cắt dầu nhanh chóng bị bẩn do một phần cacbonhydroxit bị cháy , chất lượng dầu giảm nên phải lọc dầu, thay dầu gây tốn kém. Mặt khac1loai5 máy cắt này có thời gian cắt khơng nhanh, nguy cơ cháy nổ cao, công suất không lớn, điện áp vận hành nhỏ hơn 15 KV.

Tính chọn máy cắt dầu Điều kiện chọn: UđmMC ≥ UđmMạng IđmMC ≥ Icb ICđmMC ≥ INt Hay: Scđm ≥ SNt

Trong đó dịng điện ngắn mạch tại thời điểm t được xác định: 2 2 NKCKt NCKt Nt I I I = +

Thời gian t tính từ lúc bắt đầu ngắn mạch cho đến lúc đầu tiếp xúc mở ra hoàn toàn: t = tbv + tmc

Trong đó: tbv là thời gian tác động của tín hiệu bảo vệ rơ le. tbv = (0,02 – 0,05)sec

tmc là thời gian tác động của máy cắt

tmc = (0,1 – 0,12)sec Theo tính tốn ngắn mạch ta có:

INt = α.In

Trong đó: α = f(x/r,t) Đối với máy cắt cao áp:

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 42 Ta có: 2 1 , 0 2 1 , 0 1 , 0 ck ckc N I I I = +

Thực tế tính tốn cho thấy: IN0,1 ≈ I’’ nên điều kiện chọn máy cắt theo khả năng cắt có thể viết: Icđm ≥ I’’ Hay : ; ; . 3U I Scđđ  đm * Điều kiện kiểm tra:

- Kiểm tra ổn định động:

Idđm ≥ Ixk Hay

idđm ≥ ixk

- Kiểm tra ổn định nhiệt:

Bnhđm = I2nhđm. tnhđm ≥ BN ≈ I2∞.Ttd

Đối với máy cắt có Iđm > 1000A không cần kiểm tra ổn định nhiệt. * Xác định Ttđ:

Giá trị Ttđ được chọn sao cho diện tích giới hạn bởi đường cong I2ckt trong khoảng

thời gian ngắn mạch t với trục hồnh bằng đúng diện tích hình chữ nhật có diện tích bằng I2∞. Ttđ.

Ttđ phụ thuộc vào thời gian ngắn mạch t và tỉ số giữa giá trị hiệu dụng dịng ngắn mạch thành phần chu kì ban đâu (giá trị hiệu dụng dịng ngắn mạch siêu quá độ thành phần chu kỳ) và giá trị hiệu dụng dòng ngắn mạch ổn định thành phần chu kỳ  =I''/I và Ttđ = f(t,β) và xác định theo đường cong xác định thời gian tác dụng nhiệt tương đương Ttđ.

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 43 Hình 2.14: Máy cắt khí SF6

Hình 2.17: Máy cắt khơng khí

2.5 Áp tơ mát (CB)

Khái niệm:

CB (CB được viết tắt từ danh từ Circuit Breaker – tiếng Anh), hay Aptomat (theo tiếng Nga). CB là khí cụ điện dùng đóng cắt mạch điện (một pha, ba pha); có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp… mạch điện.

Chọn CB phải thỏa mãn ba yêu cầ u:

- Chế độ làm việc ở định mức của CB phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòng điện định mức chạy qua CB lâu tùy ý. Mặt khác, mạch dòng điện của CB phải chịu được dịng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng.

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 44

- CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục KA. Sau khi ngắn dòng điện ngắn mạch, CB đả m bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức.

- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiế t bị dập hồ quang bên trong CB.

Ký hiệu:

2.5.1 Cấu tạo:

a. Tiếp điểm:

CB thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang), hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang).

Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trươc, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, Tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy, hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính.

b. Hộp dập hồ quang:

Để CB dâp được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín và kiểu hở.

- Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của CB và có lỗ thốt khí. Kiểu này có dịng điện giới hạn cắt khơng q 50KA. Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50KA hoặc điện áp lớn hơn 1000V (cao áp).

Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang.

c. Cơ cấu truyền động cắt CB:

Truyền động cắt CB thường có hai cách: Bằng tay và bằng cơ điệ n (điện từ, động cơ điện).

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 45

Điều khiển bằng t ay được thực hiện với các CB có dịng điện định mức ứng không lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB có dịng điện lớn hơn (đến 1000A).

Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo ngun lý địn bẩy. Ngồi ra cịn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén.

d. Móc bảo vệ:

CB tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ - gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khi mạch điện có sự cố q dịng điện (q tải hay ngắn mạch) và sụt áp.

+ Móc bảo vệ q dịng điện (cịn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết bị điện không bị quá tải và ngắn mạch, đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ. Người ta thường dùng hệ thông điện từ và rơ le nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên trong CB.

Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây này được quán tiết diện lớn chịu dịng tải và ít vịng. Khi dịng điện vượt q trị số cho phép thì phần ứng bị hút và móc sẽ dập vào khớp rơi tự don, làm tiếp điểm của CB mở ra. Điều chỉnh vít để thay đổi lực kháng của lị xo, ta có thể điều chỉnh được trị số dịng điện tác động. Để giữ thời gian trong bảo vệ quá tải kiểu điện từ, người ta thêm một cơ cấu giữ thời gian (ví dụ bánh xe răng như trong cơ cấu đồng hồ).

Móc kiểu rơ le nhiệt đơn giản hơn cả, có kết cấu tương tự như rơ l e nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB khi có quá tải. Kiểu này có thiếu sót là qn tính nhiệt lớn nên khơng ngắt nhanh được dịng điện tăng vọt khi có ngắn mạch, do đó chỉ bảo vệ được dịng điện q tải.

Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả móc kiểu điện tử và móc kiểu rơ le nhietj trong một CB. Loại này được dùng ở CB có dịng điện định mức đến 600A.

+ Móc bảo vệ sụt áp (cịn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ. Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính, cuộn dây này được quấn ít vịng với dây tiết diện chịu điện áp nguồn.

2.5.2 Nguyên lý hoạt động:

Sơ đồ nguyên lý của CB dòng điện cực đại và CB điện áp thấp được trình bày trên hình dưới.

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 46 Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của CB dòng điện cực đại

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm tiếp điểm động.

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút.

Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt.

Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của CB điện áp thấp

Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần ứng 10 hút lại với nhau.

Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt.

a. Phân loại: Theo kết cấu, người ta chia CB ra ba loại: một cực, hai cực, ba cực.

Theo thời gian thao tác, người ta chia CB ra loại tác động không tức thời và loại tác động tức thời (nhanh).

Tùy theo công dụng bảo vệ, người ta chia CB ra các loại: CB cực đại theo dòng điện, CB cực tiểu theo điện áp, CB dòng điện ngược…

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 47 - Dịng điện tính tốn đi trong mạch.

- Dòng điện quá tải.

- Khi CB thao tác phải có tính chọn lọc.

Ngồi ra lựa chọn CB còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải là CB không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động, dịng điện đỉnh trong phụ tải cơng nghệ.

Yêu cầu chung là dịng điện định mức của móc bảo vệ IC B khơng được bé hơn dịng điện tính tốn It t của mạch.

Dưới đây là một số loại CB của hãng Merlin Gerin

Hình 2.20: Một số loại CB thơng dụng

Một số loại Aptomat :

Aptomat vạn năng có các phần tử bảo vệ điện tử, nhiệt :

Áptomat loại này được chế tạo cho các máy điện cơng suất lớn, có thể điều chỉnh được các thông số bảo vệ trong phạm vi tương đối rộng. Loại này thường có bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ mất điện áp. Nó khơng có vỏ, dùng để đặt trong các trạm hạ áp, các trạm phân phối.

Nếu quay tay gạt 12 đi một góc (đến vị trí đóng) hoặc điề u khiển từ xa bằng hệ thống điện từ 4, thanh 6, 7 sẽ ép lên thanh gắn các tiếp điểm quay quanh trục O1. Lần lượt các tiếp điểm hồ quang 1 và tiếp điểm làm việc 3 đóng, mạch điện được đóng hồn tồn. Khi có sự cố các phần tử bảo vệ cần tác động sẽ đẩy cơ cấu tự do tuột khỏi khớp (thanh 6, 7) lò xo 9 sẽ kéo thanh

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Trang 48

gắn tiếp điểm động, lần lượt tiếp điểm làm việc 3, sau đó tiếp điểm hồ quang 1 mở ra.

Hồ quang xuất hiện trên tiếp điểm 1 và nhanh chóng được dập tắt nhờ buông dập hồ quang 2.

Các phần tử bảo vệ bao gồm: bảo vệ quá tải nhờ rơle nhiệt 5, 7, bảo vệ ngắn mạch bằng rơle dòng điện cực đại 8 có cn dây (thường là thanh cái với số vòng dây W =1 đi qua mạch từ) mắc nối tiếp với dòng điện động lực ; bảo vệ mất điện áp bằng rơle điện áp 10 có điện áp mắc song song với hai pha của lưới điện. Nam châm 11 để cắt aptomat từ xa khi cần thiết.