CHƯƠNG 3 KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
3.3. Thiết bị chống sét
3.3.1. Khái niệm và công dụng
Thiết bị chống sét là khí cụ điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện, tránh được hỏng hóc cách điện do quá điện áp cao từ khí quyển (thường là do sét) tác động vào.
Muốn dẫn được xung điện cao do sét gây nên xuống đất, một đầu của thiết bị chống sét được nối với đường dây, đầu kia nối đất. Vì vậy ở điện áp định mức, không có dòng điện đi qua thiết bị chống sét. Khi có điện áp cao, thiết bị chống sét phải nhanh chóng dẫn điện áp này xuống đất, để điện áp cao không chạy vào thiết bị, sau đó phải ngăn được dòng điện do điện áp định mức chạy xuống đất. Các yêu cầu chính đối với thiết bị chống sét gồm:
- Đặc tính bảo vệ của thiết bị chống sét phải nằm dưới đặc tính bảo vệ của cách điện được dùng trong thiết bị bảo vệ;
- Thiết bị chống sét không được tác động nhầm khi có quá điện áp nội bộ;
- Điện áp dư sau khi chống sét tác động phải thấp, không gây nguy hiểm cho cách điện của thiết bị bảo vệ;
- Có tuổi thọ (số lần thao tác) cao.
Dựa vào nguyên lý làm việc, ta có chống sét ống, chống sét van và chống sét ôxyt kim loại.
Khi lựa chọn chống sét, cần chú ý các thông số sau:
- Điện áp định mức của chống sét phải bằng điện áp của lưới;
- Chống sét một chiều và chống sét xoay chiều;
- Dòng điện ngắn mạch của lưới tại điểm đặt chống sét phải nhỏ hơn dòng ngắn mạch mà chống sét có thể chịu nổi.
3.3.2. Chống sét ống
1) Khái niệm và công dụng
Là một khí cụ điện cao áp được sử dụng để bảo vệ chống quá áp do sét đánh vào đường dây tải điện trung thế cấp điện áp từ 3-35kV.
Ngoài ra chống sét ống còn được chế tạo đến cấp điện áp 100kV để sử dụng chống sét tăng cường cho trạm biến áp hoặc nhà máy điện có cấp điện áp tương ứng, ở những vùng thường có mật độ sét lớn, nhằm mục đích giảm biên độ sóng sét lan
87 truyền trên đường dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy điện, để hạn
chế tình trạng làm việc quá tải cho chống sét van.
Ký hiệu chống sét ống như hình bên.
Sơ đồ nối chống sét ống trên đường dây cách nhà máy điện và trạm biến áp từ (100-300)m như hình 3.13.
2) Đặc điểm cấu tạo
Cấu tạo của một chống sét ống được cho như hình 3.14. Vỏ ống 1 hình trụ, bằng vật liệu cách điện loại tự sinh khí (fibrôbakelit, vinylplast), bên trong có đặt điện cực kim loại 2, một đầu được nối với mũ kim loại 7. Điện cực thứ hai là xuyến 4, gắn với ống lim loại 5, bulông 3 để bắt chặt ống chống sét vào xà nối đất. Cuối ống 5 có tấm chắn 6, tạo nên buồng dãn khí. Khoảng cách phóng điện chính l1 nối tiếp với khoảng cách phụ l2. Khoảng cách phụ l2 ngăn chặn dòng điện rò trên bề mặt của thu lôi và để thay đổi điện áp phóng điện.
Hình 3.13 Sơ đồ nối chống sét ống
Hình 3.14 Cấu tạo của chống sét ống
1. Vỏ ống; 2, 4 Điện cực; 3. Bulông; 5. Ống kim loại; 6. Tấm chắn; 7. Mũ kim loại
88 3) Nguyên lý làm việc
Khi xảy ra quá điện áp, quá trình phóng điện nối tiếp qua hai khe hở l1 và l2. Kế tiếp dòng điện xung (do quá điện áp khí quyển) là dòng điện xoay chiều (do điện áp xoay chiều của lưới) chạy xuống đất.
Dưới tác dụng của hồ quang tại l1, vỏ ống bằng vật liệu tự sinh khí sẽ bay hơi, tạo nên hỗn hợp khí áp suất cao, thổi hồ quang vào tấm chắn 8. Hồ quang sẽ bị dập tắt khi dòng điện khi dòng điện xoay chiều đi qua số 0. Lúc này hỗn hợp khí nóng bị ion hóa thải ra ngoài tương đối lớn. Vì vậy khi lắp đặt chống sét ống, phải lưu ý hướng khí thoát để khỏi gây ra ngắn mạch ở các chỗ xung quanh.
Tuy chống sét ống có cấu tạo đơn giản, giá thành hạ nhưng khả năng cắt bị hạn chế (đến 20 kA), vì vậy nó chỉ được dùng để bảo vệ đường dây công suất thấp và không có dây chống sét.
3.3.3. Chống sét van 1) Công dụng
Chống sét van là một loại thiết bị điện cao áp được sử dụng để bảo vệ chống sét xâm nhập từ đường dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy điện, chống quá điện áp cho trạm biến áp và nhà máy điện.
Ký hiệu chống sét van như hình vẽ.
2) Đặc điểm cấu tạo
Loại chống sét van có khe hở dập hồ quang như hình 3.15.
Điện trở vilít được chế tạo từ bột kim cương hoặc graphit đúc thành hình trụ có bề dày từ 20-30 mm, đường kính từ 75-100 mm chịu được dòng điện cường độ từ 30-40 kA chạy qua mà không bị hỏng.
Điện trở vilít là loại điện trở phi tuyến có đường đặc tính như hình 3.16.
1. Đầu cực bắt dây ra 2. Nắp và đệm trên 3. Lò xo
4. Khe hở dập hồ quang 5. Điện trở vilit
6. Vỏ sứ
7. Nắp và đệm dưới 8. Bulông bắt dây nối đất 9. Vít bắt xà
Hình 3.15 Chống sét van
89 3) Nguyên lý làm việc
Khi có sét đánh trên trên đường dây hoặc cảm ứng vào đường dây tải điện, thì dòng điện sét sẽ lan truyền trên đường dây dưới dạng sóng chạy. Sóng sét là loại sóng xung cao tần, độ dốc lớn tốc độ biến thiên nhanh, khi xâm nhập vào thanh góp của nhà máy điện hoặc trạm biến áp thì điện áp đặt vào máy biến áp và chống sét van sẽ là điện áp sét có trị số rất lớn (nếu không có chống sét van bảo vệ thì máy biến áp sẽ bị
hư hỏng). Khi điện áp đặt vào điện trở vilít là điện áp sét thì điện trở vilít tự động giảm về không. Cho nên dòng điện sét được tháo qua van chống sét xuống hệ thống nối đất.
Khi đó xem như chống sét van trở thành một dây dẫn nối đất, đấu song song với máy biến áp, vì vậy triệt tiêu được điện áp dư trên máy biến áp bảo vệ an toàn cho máy biến áp. Sau khi dòng điện sét được tháo xuống đất, điện áp đặt vào van chống sét giảm dần về gần điện áp lưới, do đó điện trở vilít lại tự động tăng dần trị số, làm cho dòng điện phóng qua các khe hở dập hồ quang giảm xuống rất nhỏ, vì vậy hồ quang nhanh chóng bị dập tắt hoàn toàn trong các khe hẹp.
Khi điện áp đặt vào chống sét van giảm dần về bằng điện áp lưới thì điện trở vilít tăng lên trị số vô cùng lớn, ngăn không cho dòng điện tải tháo xuống đất. Vì vậy chống sét van có tính lựa chọn tháo dòng điện sét xuống đất, ngăn không cho dòng điện tải xuống đất, nên còn được gọi là van thu sét. Khi lắp đặt chống sét van không được để hơi nước lọt vào trong làm thay đổi đặc tính của điện trở vilít sẽ mất tác dụng.
Hình 3.16 Đặc tính điện trở Vilít
90 CÂU HỎI CHUƠNG 3
1. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn máy cắt?
2. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của máy cắt nhiều dầu?
3. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của máy cắt khí SF6?
4. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của máy cắt chân không?
5. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn dao cách ly?
6. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động dao cách ly?
7. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn chống sét?
8. Hãy trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động chống sét van?
91
CHƯƠNG 4 MÁY BIẾN ÁP