chọn và kiểm tra các thiết bị

Chương 6
CHỌN VÀ KIỂM TRA
CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN
6.1 Những điều kiện chung để chọn và kiểm tra TBĐ
6.2 Chọn và kiểm tra máy cắt
6.3 Chọn và kiểm tra máy cắt phụ tải
6.4 Chọn và kiểm tra cầu dao cách ly
6.5 Chọn và kiểm tra cầu chì
6.6 Chọn và kiểm tra áp tô mát
6.7 Chọn và kiểm tra sứ cách điện
6.8 Chọn và kiểm tra thanh cái, cáp và dây dẫn
6.9 Chọn và kiểm tra TI
6.10 Chọn và kiểm tra TU
Câu hỏi ôn tập
Câu hỏi ôn tập
Bài tập
Bài tập
Tra cứu
Tra cứu
6-1 NH NG ĐI U KI N CHUNG Đ CH N Ữ Ề Ệ Ể Ọ
vµ kiÓm tra CÁC THI T B ĐI NẾ Ị Ệ
6-1 NHỮNG ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN
I. Khái niệm chung
Trong chương này không xét tới chế độ làm việc không đối xứng.
Ở chế độ làm việc lâu dài sự làm việc tin cậy của các thiết bị được đảm bảo bằng cách lựa
chọn chúng theo điện áp định mức và dòng điện định mức.
Ở chế độ quá tải cần phải quan tâm đến mức độ và thời gian quá dòng điện ở một giới hạn
nào đó phù hợp.
Ở chế độ quá áp cần phải quan tâm đến mức độ quá điện áp và thời gian và thời gian quá
điện áp ở một giới hạn nào đó phù hợp.
Ở chế độ ngắn mạch cần phải quan tâm đến khả năng ổn định động và ổn định nhiệt của

thiết bị trong thời gian ngắn mạch. Đối với các máy cắt điện, cầu chì, máy cắt phụ tải còn
phải xét đến thêm khả năng cắt ngắn mạch.
- Chế độ làm việc dài hạn ( Ilv ≅ Iđm )
- Chế độ quá tải ( Iqt > Iđm )
- Chế độ ngắn mạch ( INM > > Iđm )
Khi xét chọn các thiết bị điện cần phải chú ý tới hình thức lắp đặt (trong nhà hoặc ngoài
trời), nhiệt độ, độ ẩm, độ bẩn của môi trường xung quanh và độ cao lắp đặt của thiết bị so
với mặt biển.
Khi thành lập sơ đồ để tính dòng điện ngắn mạch tính toán đối với mỗi thiết bị ta phải chọn
chế độ vận hành và điểm ngắn mạch sao cho khi đó dòng điện ngắn mạch chạy qua thiết bị
là lớn nhất.
Các thiết bị được chọn còn cần phải thoả mãn các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.
II. Các điều kiện chọn.
1. Điều kiện điện áp định mức U
dm
.
Điện áp định mức của thiết bị là do nhà máy chế tạo quy định, nó được ghi nrõ trên mác
máy (lý lịch máy) đó là giá trị điện áp lớn nhất mà thiết bị có thể làm việc được ở chế độ dài
hạn mà cách điện của nó không bị hỏng trước tuổi thọ quy định.
Để thiết bị điện làm việc an toàn, cần thoả mãn các điều kiện sau đây.
U
dmTB
≥ U
dm mạng
Trong đó:
- U
dmTB
là điện áp định mức của thiết bị.
- U
dm mạng

là điện áp định mức của mạng điện nơi thiết bị điện làm việc.
Trong vận hành, điện áp mạng có thể thăng giáng khỏi giá trị định mức. Để đảm bảo an
toàn cho thiết bị, nhà máy chế tạo đã kể tới hệ số dự trữ về độ bền cách điện khi xác định trị
số điện áp định mức của nó, thường khoảng (10÷15)% tùy thuộc mỗi loại thiết bị.
Ví dụ các giá trị độ lệch điện áp cho phép so với điện áp định mức của thiết bị:
- Cáp, Điện kháng , Máy biến điện áp, Cầu chì : 1,1 U
dm
- Sứ, Cầu dao, Máy cắt : 1,15 U
dm
- Máy chống sét: 1,25 U
dm
2. Điều kiện dòng điện định mức, I
đm
.
Dòng điện định mức của thiết bị I
dmTB
là dòng điện chạy qua thiết bị ở chế độ làm việc dài
hạn ứng với các thông số liên quan là định mức (S
đm
, U
đm
, nhiệt độ xung quanh định mức).
Việc chọn đúng thiết bị theo dòng định mức đảm bảo không xảy ra hiện tượng quá nhiệt
gây nguy hiểm cho thiết bị trong thực tế làm việc.
Điều kiện chọn thiết bị được xác định theo biểu thức sau:
I
dm TB
≥ I
lv max
Trong đó:

- I
lv max
là dòng điện làm việc thực tế lớn nhất.
- I
đm TB
là dòng điện định mức của thiết bị

Khi nhiệt độ môi trường xung quanh là θ

lớn hơn θ
đm
nghĩa là điều kiện làm mát kém đi,
thì dòng điện làm việc lâu dài cho phép của thiết bị điện phải hiệu chỉnh giảm xuống. Biểu
thức hiệu chỉnh như sau:
Trong đó:
- I
dmTB
là dòng định mức của thiết bị ứng với nhiệt độ xung quanh là θ
dm
.
- I
cp. θ
là dòng điện làm việc lâu dài cho phép ứng với nhiệt độ xung quanh là θ.
- θ
cp
là nhiệt độ cho phép của thiết bị điện.
−
θ

là nhi t môi tr ng n i l p t thi t b i n. ệ độ ườ ơ ắ đặ ế ị đ ệ

dmcp
cp
dmTBcp
II
θθ
θθ
θ
−
−
=
.

Thiết bị điện đều được chế tạo ứng với nhiệt độ môi trường xung quanh (không khí) là
định mức. Nhiệt độ định mức θ
dm
ở mỗi nước được qui định khác nhau:
+) Nga: θ
dm
= +5
0
C.
+) Trung quốc: θ
dm
= +40
0
C.
+) Việt nam: θ
dm
= +35
0

C.

Nếu nhiệt độ không khí xung quanh nhỏ hơn θ
dm
thì khi nhiệt độ giảm 1
0
C, cho phép dòng
điện tăng 0,5%, nhưng tổng cộng không vượt quá 20%.
Điều kiện kiểm tra ổn định động là:
i
max
≥ i
xk
III. Các điều kiện kiểm tra
1. Kiểm tra về ổn định lực điện động
Khi ngắn mạch thiết bị có thể bị phá hỏng bởi lực điện động do dòng điện ngắn mạch có giá
trị rất lớn gây ra.
Dòng ngắn mạch để kiểm tra phải là dòng ngắn mạch tính toán lớn nhất, nó tùy thuộc đặc
điểm mạng điện, dạng ngắn mạch và điểm ngắn mạch.
Hoặc:
I
max
≥ I
xk
Trong đó:
-
i
max
, I
max

là đàu bài cho hoặc ghi trong lý lịch thiết bị.
-
i
max
, I
xk
được tính từ bài toán ngắn mạch nặng nề nhất đối với thiết bị cần kiểm tra.
2. Kiểm tra ổn định nhiệt.
Khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua thiết bị, nhiệt độ của thiết bị tăng lên phải không
được vượt quá nhiệt độ cho phép.
Do đó điều kiện kiểm tra sự ổn định nhiệt của thiết bị là:
odn
gt
odn
t
t
.II
∞
≥
Trong đó:
- I
odn
và t
odn
là dòng điện ổn định nhiệt tương ứng với thời gian ổn định nhiệt do nhà máy
chế tạo quy định ghi trong lý lịch máy.
- I
∞
và t
gt

là dòng điện ngắn mạch ổn định và thời gian giả thiết được xác định từ bài toán
ngắn mạch nặng nề nhất đối với thiết bị đó.
6-2 CH N VÀ KI M TRA MÁY C T ĐI NỌ Ể Ắ Ệ
Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt hoàn hảo nhất ứng
dụng trong mạng điện cao áp, nó có thể thao tác
trực tiếp hoặc điều khiển xa và chủ yếu là tự động
hóa. Máy cắt là phần tử chấp hành của bảo vệ rơle.
Máy cắt có thể đóng cắt lặp lại dòng điện ngắn
mạch.
Máy cắt làm việc tin cậy, nhưng có giá thành cao nên
chỉ được dùng ở những nơi quan trọng.
Phân loại máy cắt
Theo phương pháp dập hồ quang máy cắt có thể
phân thành:
•
Máy cắt ít dầu, nhiều dầu.
•
Máy cắt không khí (khí nén).
•
Máy cắt tự sinh khí.
•
Máy cắt chân không.
•
Máy cắt SF6
Phân loại máy cắt
Theo tốc độ cắt có thể phân thành:
•
Máy cắt tốc độ nhanh.
•
Máy cắt tốc độ chậm.

•
Máy cắt tốc độ trung bình.
Theo hoàn cảnh làm việc có thể phân thành:
•
Máy cắt trong nhà.
•
Máy cắt ngoài trời.
Một số máy cắt trong mạng điện thực tế
Máy cắt khí SF6 ngoài trời
RECLOSER
Các máy c t i n c ch n theo i u ki n i n ắ đ ệ đượ ọ đ ề ệ đ ệ áp nh m c, dòng i n nh m c, đị ứ đ ệ đị ứ
ki u lo i, hể ạ ình th c l p t, phứ ắ đặ ù h p v i cợ ớ ác ch tiêu kinh t vỉ ế à k thu t vỹ ậ à c ki m đượ ể
tra v n nh l c i n ng, n nh nhi t về ổ đị ự đ ệ độ ổ đị ệ à kh n ng c t ch ng n m ch. ả ă ắ ở ế độ ắ ạ

odn
gt
odn
t
t
II
∞
≥
TDL
N
cat
k
S
S
′′
≥

STT
Đại lượng được chọn và kiểm tra
Ký hiệu Công thức chọn và kiểm tra
1 Điện áp định mức, kV
U
dmTB
U
dmTB
≥ U
mang
2 Dòng điện định mức, A
I
dmTB
I
dmTB
≥ I
lv max
3 Dòng điện ổn định lực điện động, kA
i
max
i
max
≥ i
xk
4 Dòng điện ổn định nhiệt, kA
I
odn
5 Công suất cắt, MVA
S
cắt

Scat ≥ S"
N
6 Công suất cắt khi có thiết bị tự động đóng lặp lại
S
cắt
Chú ý:
- Khi máy cắt làm việc có thiết bị tự động đóng lặp lại (TĐL) thì khả năng cắt (công suất
cắt, dòng điện cắt) của những lần cắt sau sẽ giảm xuống. Vì vậy đưa vào hệ số k
TĐL
< 1.
- Dòng ổn định nhiệt của máy cắt I
odn
cho trong lý lịch máy thường cho ứng với thời gian ổn
định khoảng 1,5s đến 10s.
- Công suất ngắn mạch siêu quá độ khi ngắn mạch tính chính xác có thể lấy theo công suất
ứng với dòng ngắn mạch tại thời điểm bằng thời gian tác động của bảo vệ và thời gian cắt
của máy cắt.
S"
N
= U
dm
. I"
N
- Khi trong mạch có kháng điện đặt sau máy cắt, thì máy cắt có thể được kiểm tra theo
dòng điện ngắn mạch ở phía sau kháng điện, tức là ứng với điều kiện dòng điện ngắn mạch
đã được hạn chế.


6-3 CH N VÀ KI M TRA MÁY C T PH T IỌ Ể Ắ Ụ Ả
Máy cắt phụ tải là một loại máy cắt đơn giản, cấu tạo gồm hai bộ phận

hợp thành:

Bộ phận đóng cắt có DHQ đơn giản.

Bộ phận bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì.
Máy cắt phụ tải chỉ đóng cắt được dòng điện phụ tải chứ không cắt được
dòng điện NM.
Máy cắt phụ tải ngày nay mới được sản xuất đến điện áp 54 kV. Do năng
lực làm việc chưa hoàn hảo bằng máy cắt nên nó thường được dùng ở
những nơi không quan trọng, nhất là ở các TBA phân xưởng. Đặc biệt
được ứng dụng rất phù hợp để phân đọan các đường dây trong mạng
địên khu phố đô thị.
Máy cắt phụ tải
Máy cắt phụ tải

6-4 CH N VÀ KI M TRA C U DAO CÁCH Ọ Ể Ầ
LY
Cầu dao cách ly là một loại cầu dao cao áp đặc biệt, nó không
có khả năng đóng cắt dòng điện phụ tải nhưng không thể
thiếu được trong các mạng điện cao áp, đặc biệt là trong
các TPP.
Ngoài chức năng chuyển mạch nó còn tác dụng quan trọng
nữa là để cách ly các thiết bị điện khi đã cắt điện với mạng
điện đang có điện.
Khi cắt cầu dao cách ly sẽ tạo ra khoảng cách lớn giữa hai
phần má động không có điện và má tĩnh có điện để đảm
bảo an toàn cả về kỹ thuật và yếu tố tâm lý sao cho dễ
trông thấy từ xa giúp cho công nhân sửa chữa an tâm làm
việc.
Ví dụ, với cấp điện áp tới 35kV cầu dao cách ly chỉ được

phép cắt không tải những MBA có công suất ≤ 750 kVA,
với cấp điện áp 110 kV công suất MBA lớn nhất có thể cắt
không tải là 20MVA
Khi thao tác dao cách ly phải tuân thủ đúng quy trình quy
phạm.
Trường hợp đóng cắt dao cách ly có dòng phụ tải sẽ gây sự cố
rất nặng nề, hồ quang phát sinh lớn bao chùm lên cả 3 pha
gây NM 3 pha sẽ phá hủy trạm cầu dao và người thao tác
đồng thời sự cố lây lan ra cả mạng điện.
Dao cách ly là một trong những phần tử chính trong các TPP hay TBA.
các máy cắt luôn có dao cách ly đi kèm.
Trình tự thao tác dao cách ly: CẦU DAO ĐI TRƯỚC VỀ SAU
CL1
CL2
MC
TC 35 kV
TC 0,4 kV
MBA
AT1
AT2