tb đóng cắt 110kv và 11kv

BÀI GIẢNG
THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT


PHẦN MỞ ĐẦU


Các định nghĩa của thiết bị đóng cắt:

ĐN: Thiết bị đóng cắt(khí cụ điện đóng cắt) chức năng chính là đóng cắt tự động hoặc bằng
tay mạch điện ở các chế độ làm việc khác nhau. Các khí cụ điện đóng cắt gồm: cầu
dao, dao cách ly, dao phụ tải, máy cắt, cầu chì. Đặc điểm của thiết bị đóng cắt là tần
số thao tác thấp(thỉnh thoảng mới phải thao tác) do đó tuổi thọ của chúng thường
cao (đến hàng chục ngàn lần đóng cắt).


Dao cách ly:

•

Là thiết bị đóng ngắt cơ khí, ở vị trí mở tạo nên một khoảng cách cách điện.
Chúng có khả năng mở hoặc đóng mạch nếu dịng điện đóng mở khơng đáng kể
(đóng cắt khơng tải) hoặc sự biến thiên điện áp giữa các đầu cực là không đáng
kể(đóng cắt đẳng áp). Trong điều kiện làm việc bình thường và bất thường(ngắn
mạch), DCL có thể cho dịng điện chạy qua trong thời gian quy định.


Khoảng cách cách điện:

•

Là khoảng cách trong chất khí hoặc chất lỏng có cường độ điện mơi quy định khi
thiết bị đóng ngắt mở mạch. Để bảo vệ người và thiết bị chúng phải thoả mãn các
điều kiện đặc biệt và sự có mặt của nó phải được nhận rõ khi thiết bị đóng ngắt ở
vị trí mở


Cầu dao:

•

Là thiết bị đóng ngắt cơ khí. Chúng khơng những đóng và ngắt dịng điện ở điều
kiện bình thường trong lưới điện mà còn dẫn dòng trong thời gian quy định và có
khả năng dẫn dịng điện tăng cao ở các điều kiện bất thường của lưới điện


Máy cắt:

•

Là thiết bị đóng cắt cơ khí có khả năng dẫn, cắt dịng điện trong mạch ở điều kiện
bình thường, dẫn trong thời gian quy định và ngắt dòng điện tăng lên trong mạch
ở điều kiện khơng bình thường đã xác định( ví dụ ngắn mạch)


Cầu dao nối đất

•

Là thiết bị đóng ngắt cơ khí dùng để nối đất và tạo ngắn mạch. Chúng có khả
năng chịu dịng điện ở điều kiện khơng bình thường và khơng địi hỏi dẫn dịng

điện làm việc bình thường. Cầu dao nối đất có khả năng tạo dịng điện ngắn
mạch.


Cầu chẩy(cầu chì):

•

Là thiết bị bảo vệ nhờ nóng chảy một hoặc nhiều đoạn dây chảy, được chế tạo
nhằm làm hở mạch khi dòng điện này vượt qua giá trị quy định trong khoảng thời
gian đủ lớn.


Các đặc tính điện của thiết bị đóng ngắt

•

Dịng điện đóng: Là trị số đỉnh nửa sóng đầu của dịng điện ở một cực của thiết bị đóng ngắt
khi đóng.

•

Dịng điện đỉnh: Là trị số đỉnh nửa sóng đầu của dòng điện trong khi xảy ra quá độ sau khi
dòng điện bắt đầu chạy mà thiết bị đóng ngắt phải chịu đựng ở vị trí đóng trong các điều
kiện quy định

•

Dịng điện cắt: Là dịng điện ở một cực của thiết bị đóng ngắt hoặc của cầu chảy ở ngay thời
điểm ban đầu của hồ quang trong quá trình cắt.

•

Khả năng đóng: Là trị số dịng điện đóng mà ở điện áp đã cho thiết bị đóng ngắt
có thể đóng trong các điều kiện sử dụng và tính năng quy định để đóng tới giá trị
dịng điện làm việc.

•

Khả năng cắt: là giá trị của dòng điện cắt chờ đợi ở điện áp đã cho của thiết bị
đóng ngắt có thể cắt dịng điện trong điều kiện sử dụng và tính năng quy định để
ngắt giá trị dịng điện làm việc


•

Dòng điện chịu ngắn hạn:

Là trị số hiệu dụng của dịng điện khi thiết bị ở vị trí đóng có thể dẫn dòng điện
ngắn mạch định mức ở điều kiện sử dụng và tính năng quy định, được tiêu chuẩn
hố.


•

Thời gian mở: Là khoảng thời gian giữa thời điểm ban đầu quy định của thao tác
và thời gian phân tách tiếp điểm hồ quang ở tất cả các cực( thời gian hồ quang bị
dập tắt).

•

Thời gian đóng: Là khoảng thời gian giữa thời điểm ban đầu quy định thao tác
đóng và thời điểm tất cả các cực của tiếp điểm chạm nhau.


Máy cắt
Các loại máy cắt:

•

Máy cắt nhiều dầu: Dầu vừa là chất cách điện đồng thời sinh khí để dập tắt hồ
quang.

•

Máy ngắt ít dầu: Lượng dầu ít chỉ để sinh khí để dập tắt hồ quang cịn cách
điện là chất rắn


•
•

Máy cắt khơng khí: Dùng khí nén để dập tắt hồ quang
Máy cắt tự sinh khí: Dùng vật liệu cách điện có khả năng tự sinh khí dưới tác
dụng của nhiệt độ cao của hồ quang. Khí tự sinh ra có áp suất cao dập tắt hồ
quang.

•

Máy cắt điện từ: Hồ quang được dập trong khe hẹp làm bằng vật liệu rắn chịu
được hồ quang, lực điện từ đẩy hồ quang vào khe.


•
•

Máy ngắt chân không: Hồ quang được dập trong môi trường chân khơng.
Máy cắt khí SF6: Dùng khí SF6 để dập hồ quang. Là loại MC được dùng phổ
biến hiện nay


Hình: Cấu tạo MC SF6

•

1. Buồng cắt; 2. Sứ cách điện; 3. Trụ đỡ; 4. Bộ truyền động; 5. Lò xo cắt; 6. Ống khí SF6; 7. Đồng hồ giám sát áp suất SF6; 8.
Vị trí bắt tiếp địa; 9. Thanh truyền động; 10. Chỉ thị trạng thái MC


Khái niệm chung về SF6

•

Khí SF6 có khả năng dập tắt hồ quang rất cao nên được dùng để dập hồ quang trong máy
ngắt khí. Trong loại máy ngắt này hồ quang được dịch chuyển trong khí SF6 khi máy cắt mở.
Trên các tiếp xúc cố định và di động gắn các nam châm tạo từ trường có hướng ngược nhau
để làm dịch chuyển hồ quang thành hình xuyến trong SF6. Buồng dập hồ quang làm bằng sứ
chứa khí SF6.

Đặc điểm MC khí SF6

•

Các máy cắt 35kV, 110kV có một buồng dập trên một pha, 220kV có hai buồng
dâp trên một pha. Trên MC có gắn áp kế chỉ áp suất SF6, hiện nay loại này chế
tạo tới điện áp 750kV, công suất cắt tới 40000 đến 50000MVA. Tuy nhiên chúng
có nhược điểm là phải có thiết bị làm sạch khí SF6 nên giá thành cao. khoảng
điện áp định mức từ 7,2 đến 800kV, dòng điện cắt tời 63kA, trong trường hợp đặc
biệt tới 80kA.


•

Điện áp dưới 170kV thì 3 pha của MC thường có vỏ chung, khi có điện áp cao
hơn các pha được tách riêng. Dưới điện áp 72,5kV môi trường cách điện khí SF6
có thể được sử dụng ở áp suất thường. khi điện áp cao hơn, áp suất khí làm việc
từ 3,5 đến 4,5 bar, trong một số trường hợp tới 6bar.


Ưu điểm của máy ngắt SF6:

•

Chắc chắn, trọng lượng thấp, độ tin cậy cao, an toàn chống điện áp tiếp xúc, bảo
dưỡng dễ dàng và tuổi thọ cao. Thời gian lắp đặt ngắn vì sử dụng cấu kiện lắp
sẵn và thử nghiệm tại nhà máy từng tổ lớn hoặc các gian hoàn chỉnh.

Mơi trường khí SF6:

•

Hình: Cấu trúc bền vững của khí SF6


•

Khí SF6 vừa được làm mơi trường cách điện vừa làm môi trường dập hồ quang. SF6 được
dùng làm chất cách điện trong tất cả các bộ phận thiết bị và trong MC. Dùng để dập hồ
quang vì do khí SF6 là khí mang điện tử âm, có độ bền điện mơi ở áp suất khí quyển gấp
khoảng 3 lần khơng khí. SF6 là loại khí khơng độc, khơng mùi, trơ về hố và có tính chất
dập hồ quang tốt hơn khơng khí từ 3 đến 4 lần khi cùng ở một áp suất. áp suất khí dập hồ
quang từ 6 đến 7bar. Áp suất khí được theo dõi trong buồng kín riêng và cả trong buồng MC.


Hồ quang điện

•

Khái niệm: bản chất của hồ quang điện là hiện tượng phóng điện với mật độ dịng điện rất
lớn (tới khoảng 104 đến 106 A/cm2), có nhiệt độ rất cao (khoảng 5000 đến 6000 0C) và
thường kèm theo hiện tượng phát sáng. HQĐ thực sự có ích trong các lĩnh vực hàn điện,
luyện thép… nhưng trong các thiết bị điện như cầu chì, cầu dao, máy cắt,… hồ quang lại có
hại cần phải nhanh chóng đươc loại trừ.


•

Khi thiết bị điện được đóng hoặc cắt (đặc biệt là khi cắt) hồ quang phát sinh giữa
các cặp tiếp điểm của thiết bị điện khiến mạch điện không được ngắt dứt khoát.
Hồ quang cháy lâu sau khi thiết bị điện đã đóng, cắt sẽ làm hư hại các tiếp điểm
và bản thân các thiết bị điện. Trong trường hợp này để đảm bảo độ làm việc tin
cậy của thiết bị điện yêu cầu phải tiến hành dập tắt hồ quang càng nhanh càng tốt