VẬN HÀNH TRẠM BIẾN ÁP HỢP BỘ GIS

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH TRẠM BIẾN ÁP HỢP BỘ GIS
§5.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TRẠM HỢP BỘ GIS
Cơ cấu chuyển mạch (GIS-Gas Insulated Switchgear) là cơ cấu chuyển mạch bao gồm
máy cắt, dao cách ly, chống sét, thanh cái …Các bộ phận này với sự hỗ trợ bằng nhựa epoxy
và khí êlêga SF6 (có đặc tính cách điện rất tốt được đặt (nằm) giữa các bộ phận mang điện và
vỏ kim loại (được nối đất).
Hiện nay, nó đang được sử dụng rộng rãi tại các trạm biến áp dùng cho truyền tải và phân
phối, các toà nhà và các nhà máy, xí nghiệp trên 72kV và trở thành hệ thống chuyển mạch
chính trên thế giới, đặc biệt là tại Nhật Bản bởi các đặc điểm nổi bật nêu dưới đây:
Giảm được kích thước và cấu trúc
So với các hệ thống chuyển mạch truyền thống thì kích thước thiết bị giảm đi rất nhiều nhờ
đặc tính cách điện rất tốt của khí SF6. Nhờ đó, diện tích và không gian cần cho một trạm biến
áp được giảm đáng kể, đồng thời cho phép xây dựng các trạm biến áp cao áp với công suất lớn
kể cả dưới các toà nhà…
Hiệu suất và độ tin cậy cao
Do khí SF6 không chỉ có ưu điểm nổi trội về đặc tính cách điện mà còn có ưu điểm nổi trội
về đặc tính dập hồ quang nên có thể chế tạo được máy cắt nhỏ gọn có công suất lớn và hiệu
suất làm việc cao. Ngoài ra, do các bộ phận quan trọng như tiếp điểm, thanh dẫn, dây dẫn, cách
điện… được đặt trong khí SF6 và được đặt trong thùng (vỏ), đồng thời không bị ảnh hưởng bởi
môi trường bên ngoài nên rất khó bị hư hỏng do muối ăn mòn, bụi bẩn … Hơn nữa, do trọng
tâm thiết bị thấp nên nâng cao được độ tin cậy khi làm việc trong điều kiện địa chấn, động đất.
Độ an toàn cao
Bởi các bộ phận mang điện như dây dẫn, thanh dẫn và tiếp điểm được bọc kín trong vỏ
được nối đất (được điền đầy bằng khí SF6) nên không có nguy cơ bị điện giật. Ngoài ra, do khí
SF6 không cháy nên nếu có bị rò rỉ khí hoặc xảy ra tai nạn (sự cố) thì không phải lo lắng về
hoả hoạn và có độ an toàn cao.
Tiết kiệm nguồn lực và hài hoà với môi trường
Nhờ sử dụng khí SF6 nên giảm được kích thước thiết bị, cũng như diện tích đặt trạm biến
áp, do đó tiết kiệm được các nguồn lực. Ngoài ra, do các phần ngắt được đặt trong vỏ kim loại
nên độ ồn trong quá trình đóng - cắt nhỏ, nhờ đó tránh được tiếng ồn.Hơn nữa, do cấu trúc,
hình dạng của cả thiết bị nhỏ nên có thể dễ dàng thiết kế kết cấu trạm hài hoà với môi trường

xung quanh.
Hợp lý hoá công tác bảo dưỡng
Do các tiếp điểm, dây dẫn, thanh dẫn… được bao bọc trong khí SF6 và hầu như không bị
hư hỏng do han gỉ, ăn mòn nên có thể hợp lý hoá công tác bảo dưỡng (giảm được khối lượng,
hạng mục, thời gian… bảo dưỡng).
Ngoài ra, do hiệu ứng làm nóng cao nên khí SF6 được xác định làm một trong 6 loại khí
thải phải tuân theo Hội nghị lần thứ ba (COP3 – Conference Of Parties 3) bàn về Công ước
khung về sự biến đổi khí hậu tổ chức tại Kyoto tháng 12/1997. Các biện pháp chống tình trạng
đó là xây dựng quy trình rút thải khí SF6 bằng cách tái chế và giảm thiệt hại, ảnh hưởng; thay
thế.
1. Cấu trúc và kết cấu của GIS
1.1 Cấu tạo thiết bị
117


Quá trình phát triển của GIS được đánh dấu bởi sự biến đổi về cấu tạo của nó. Chuyển từ
dạng chứa một pha (chứa các bộ phận (mang) điện cao áp trong vỏ nối đất cho từng pha riêng
biệt) sang dạng chứa chung thanh cái ba pha (chỉ chứa thanh cái của 3 pha trong cùng một vỏ)
và cuối cùng là dạng chung toàn bộ cả 3 pha (chứa toàn bộ các bộ phận của 3 pha trong cùng
một vỏ). Gần đây, GIS kiểu siêu gọn (kiểu compact) - chứa một vài thiết bị trong cùng một vỏ
- đang dần trở thành dòng sản phẩm chủ đạo. Ngoài ra, dù cấp điện áp không quá 120kV
nhưng kiểu hợp bộ (kiểu cubicle) - chứa tất cả các thiết bị cho một đường dây truyền tải (một
lộ) trong cùng một vỏ dạng hộp – cũng thường được dùng. Trên hình 5.1 là một ví dụ về cấu
trúc của GIS.
Máy biến dòng điện

Máy biến
Dao cách ly Dao nối đất điện áp

Máy cắt

Tủ đóng cắt

Dao cách ly

Dao nối
đất

H.I-2-1. Cấu trúc GIS

Các đầu
cáp
Thanh cái

Chống
sét

Thanh cái

Hình 5.1. Cấu trúc cơ bản TBA hợp bộ GIS

1.2 GIS dạng hợp bộ (C-GIS)
So với GIS truyền thống được cách điện bằng khí SF6 nén ở áp suất 0,3  0,5MPa thì CGIS được cách điện bằng SF6 nén ở áp suất 0,03  0,16MPa không bị áp suất âm ngay cả khi
xét đến sự thay đổi của nhiệt độ; và đồng thời tất cả các thiết bị cho một lộ được chứa trong
cùng vỏ dạng hộp. Về máy cắt, sử dụng máy cắt SF6 hoặc máy cắt chân không.
Dưới dây là các đặc điểm của C-GIS:
- Nhờ sử dụng vỏ dạng hộp nên từng thiết bị được sắp xếp hợp lý đồng thời tận dụng được
không gian (tăng mật độ sắp xếp), do đó có thể giảm được rất nhiều kích cỡ, cấu trúc.
- Mặc dù khí SF6 được nén ở áp suất thấp tương ứng với vỏ dạng hộp nhưng do khí SF6 có
đặc tính cách điện tốt hơn so với không khí khoảng 3 lần nên có thể giảm đáng kể kích
thước thiết bị.

- Đối với bản thân vỏ dạng hộp thì ở áp suất khí dưới 0,2Mpa nên không cần phải tuân theo
quy định về thùng chịu áp lực (tại Nhật Bản) cho nên cấu trúc kín có thể đơn giản.
- Nhờ sử dụng cơ cấu chuyển mạch dạng hộp nên hình dáng, kết cấu của trạm biến áp
ngoài trời tại các quận nội thành có thể phù hợp, hài hoà với môi trường xung quanh.
- Do kích thước của C-GIS nhỏ gọn nên có thể vận chuyển bằng cẩu hoặc xe moóc, đồng
thời nó có thể được vận chuyển và lắp đặt giống như trạng thái lắp đặt tại nhà máy nên thời
gian xây lắp có thể rút ngắn đi rất nhiều.
118


- Do C-GIS có thể dễ dàng đấu nối với các nguồn điện hoặc máy biến áp thông qua cáp.
Nên có thể thiết kế cấu hình của nó tuỳ ý; đồng thời nó dễ dàng thoả mãn (đáp ứng) bất kỳ
điều kiện nào, chẳng hạn như sự hạn chế của nhiều toà nhà, cấu hình hệ thống…
1.3 Hệ thống nối đất
Hệ thống nối đất của GIS có 2 dạng:
- Hệ thống nối đất một điểm.
Đệm dẫn điện
- Hệ thống nối đất nhiều điểm.
Các hệ thống nối đất này được thể hiện trên hình 5.2.
Đệm cách điện

Dòng điện cảm ứng
Thanh đấu song song
Đầu nối đất
Tấm cách điện
(b) Hệ thống nối đất nhiều điểm

(a) Hệ thống nối đất một điểm

Trong hệ thống nối đất một điểm, tất cả các vỏ được nối đất qua một thanh nối đất duy nhất,

và các vỏ nối đất kế tiếp được cách ly với nhau tối đa khoảng 10m. Ngược lại, trong hệ thống
nối đất nhiều điểm, tất cả các vỏ được nối đất tại nhiều điểm và các vỏ nối đất kế tiếp không
được cách ly với nhau.
Tuy có một vài trường hợp dạng chứa một pha sử dụng hệ thống nối đất một điểm, nhưng
gần đây hệ thống nối đất nhiều điểm được sử dụng cho cả dạng chứa một pha và dạng chứa
chung 3 pha. Đối với trường hợp sử dụng hệ thống nối đất nhiều điểm, do dòng điện cảm ứng
điện từ chạy thành vòng kín (bao gồm các vỏ nối đất và các dây dẫn, thanh dẫn nối đất) khi có
dòng điện chạy trong mạch chính, nên các thanh đấu song song giữa các pha được gắn như
trên hình 5.2(b) nhằm giảm dòng điện cảm ứng chạy đến thanh dẫn nối đất. Trong trường hợp
dòng điện cảm ứng cỡ khoảng 80  90% dòng điện trong mạch chính chạy trong vỏ nối đất thì
cần lựa chọn kim loại ít tổn hao (khi dẫn) như nhôm làm vật liệu chế tạo vỏ.
Bảng 5.1. Các đặc điểm của hệ thống nối đất

Hệ thống Đặc điểm
1. Do vỏ được nối đất tại một điểm
duy nhất và dòng điện cảm ứng
Nối
điện từ không chạy trong vỏ nên độ
đất
tăng nhiệt độ của vỏ thấp.
một
điểm
2. Không có hiện tượng tăng nhiệt
độ của kim loại gắn vào hệ thống.
1. Do từ thông tản giảm đi khoảng
Nối
1/3 lần so với hệ thống nối đất một
đất
điểm nên có thể giảm được độ tăng
nhiều

nhiệt độ cục bộ tại khung.
điểm
119

Chú ý
1. Khi dòng điện danh định lớn(> 6000A)
cần phải phòng ngừa quá nhiệt cục bộ
cho khung vì từ thông rò bên ngoài (từ
thông tản) lớn.
2. Cần ngăn ngừa sự tăng điện thế tại
cách điện giữa các vỏ do xung đóng-cắt.
1. Do dòng điện cảm ứng điện từ chạy
trong vỏ nên cần cẩn thận trong khi lựa
chọn vật liệu làm vỏ thiết bị.
2. Lưu ý tới dòng điện chạy xuống đất.


2. Do không có các thanh đệm cách 3. Chú ý tới kích thước của các dây dẫn,
điện nên không xảy ra phóng điện thanh dẫn nối đất.
ở cách điện do xung đóng-cắt.
3. Có thể ngăn chặn được quá trình
truyền xung tới hệ thống điều
khiển hạ áp.
4. Nâng cao (cải thiện) độ tin cậy
của hệ thống nối đất
§5.2 CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG TRẠM HỢP BỘ GIS
1. Máy cắt khí SF6
Cấu trúc của GCB (Gas Circuit Breaker) : Mặc dù các bộ phận chính của máy cắt được đặt
trong GIS như buồng dập hồ quang, thanh dẫn chính, bộ phận truyền động… giống như máy
cắt riêng biệt nhưng có những điểm đặc trưng sau:

- Mặt tiếp giáp giữa đầu dây của GCB và các thiết bị khác không được đấu với sứ xuyên
cách điện bằng không khí mà được đấu với đệm cách điện.
- Về cấu hình (hình dạng) máy cắt, kiểu đặt đứng được sử dụng trong nhiều trường hợp
trên phương điện giảm không gian lắp đặt. Ngoài ra, khi xem xét sự hạn chế về chiều cao trong
khi vận chuyển cho thấy nên thiết kế GIS có kích thước càng nhỏ càng tốt để có thể vận
chuyển hợp bộ nhiều thiết bị.
- Có một vài kiểu (chứa máy biến dòng điện, thanh dẫn nhánh, dao nối đất trong cùng
một vỏ với máy cắt) nhằm giảm thiểu kích cỡ GIS đi nhiều.
Cơ cấu vận hành được lắp ở phía dưới xét trên phương diện về bảo quản và độ tin cậy.
1.1 Cấu tạo bộ phận dập hồ quang
Trên hình 5.3 là một ví dụ minh hoạ cho cấu tạo buồng dập hồ quang kiểu thổi.
Vòi phun

Xy-lanh thổi
Thanh piston

Dòng khí

Tiếp điểm

Tiếp điểm động chính

Tiếp điểm tĩnh chính

Hồ quang
Piston

Tiếp điểm dập hồ quang động

Khí SF6 được nén

Lớp bảo vệ

Tiếp điểm dập hồ quang tĩnh

Hình 5.3 Cấu tạo buồng dập hồ quang kiểu thổi

Khi phát lệnh “mở”, thanh nối với cơ cấu vận hành và bộ phận dập hồ quang chuyển động
theo chiều “mở” và làm cho tiếp điểm động, xy-lanh thổi và vòi phun cũng chuyển động cùng
chiều. Tại thời điểm này, do vị trí được cố định nên khí SF6 trong xy-lanh thổi được nén và
chạy theo chiều mũi tên. Theo cách này, hồ quang phát sinh trong vòi được dập tắt bằng khí
SF6 này.
1.2. Vòi phun cách điện
Vòi cách điện có chức năng chính như một buồng chứa hồ quang phát sinh bên trong và nó
ức chế (ngăn cản) hồ quang lan rộng trong giai đoạn ngắt dòng điện lớn. Đồng thời nó cũng có
120


chức năng như một kênh (hướng dòng) phun (thổi) khí (được nén trong buồng thổi) vào hồ
quang có hiệu quả và tạo dòng chảy của khí nóng tức thời. Hơn nữa, trong giai đoạn ngắt dòng
lớn, vòi phun có chức năng tăng áp suất của hồ quang và thổi ngược nhiệt năng của dòng hồ
quang về phía buồng thổi; đồng thời nó cũng có chức năng tự dập hồ quang (làm nguội) và
tăng mật độ khí.
1.3. Tiếp điểm chính và tiếp điểm dập hồ quang
Bên cạnh chức năng dẫn dòng điện chạy trong mạch điện chính, tiếp điểm chính còn cần
có chức năng dẫn dòng điện tới tiếp điểm dập hồ quang ngay lập tức khi ngắt. Nhằm đáp ứng
các chức năng này, bề mặt các tiếp điểm thường được mạ bạc, đồng thời các tiếp điểm được
thiết kế sao cho phần dẫn và chuyển có thể tách rời với nhau. Các chức năng chính của tiếp
điểm dập hồ quang là dập hồ quang giữa các tiếp điểm và luân chuyển dòng điện hồ quang.
Ngoài ra, tiếp điểm dập hồ quang tĩnh thường có chức năng ngăn chặn luồng khí bên ngoài từ

buồng thổi ngay sau khi bắt đầu quá trình dập và tăng áp suất của buồng thổi; tiếp điểm dập hồ
quang động cũng có chức năng làm kênh dẫn khí nóng (để dẫn khí thoát ra ngoài cho tốt)
nhằm làm nguội hồ quang. Trên hình 5.4 là vị trí tương đối của tiếp điểm dập hồ quang và vòi
phun ở giữa quá trình dập.
Buồng thổi

Vòi phun
Tiếp điểm dập hồ quang tĩnh

Tiếp điểm dập hồ quang động
Hồ quang
HÌnh 5.4. Vị trí tương đối của tiếp điểm dập hồ quang và vòi phun ở giữa quá trình dập

1.4. Điện dung giữa các tiếp điểm
Tụ điện thường được đấu giữa các tiếp điểm của máy cắt khí cao áp nhằm giảm điện áp
quá độ phục hồi tần số cao do ngắn mạch, cải thiện sự phân bố điện áp giữa các tiếp điểm và
cải thiện sự phân bố điện áp giữa các bộ phận ngắt (bộ phận dập hồ quang) của GCB nhiều
điểm dập. Đặc biệt là để giảm kích thước và cải tiến GCB, nhiều tụ điện sứ có hằng số điện
môi tương đối là lớn có khả năng chịu áp cao được đấu nối tiếp và song song trong nhiều
trường hợp.
Hệ thống điện trở đóng là cách đấu mạch trở kháng song song với mạch điện chính tại thời
điểm đóng máy cắt nhằm ngăn chặn xung đóng (xung đóng lặp lại) xuất hiện khi đóng trở lại
đường dây dài không tải hoặc ngăn chặn dòng điện (dòng điện từ hoá) đột biến do kích thích
của máy biến áp.
Trình tự hoạt động của hệ thống điện trở đóng được mô tả tên hình 5.5. Như trên hình vẽ,
tiếp điểm điện trở được đấu song song với tiếp điểm chính được đóng trước và tiếp điểp chính
được đóng sau đó.

121

Tiếp điểm chính

Tiếp điểm điện trở
(a) Đóng

Tiếp điểm chính

Tiếp điểm điện trở

Tiếp điểm chính

Tiếp điểm điện trở

Tiếp điểm chính

(b) Đang mở

(d) Đang đóng

Tiếp điểm điện trở
(c) Mở

Hình 5.5. Trình tự hoạt động của hệ thống điện trở đóng

Quá trình dập hồ quang của GCB có các điểm đáng lưu ý như sau:
a. Do các tiếp điểm chính tách ra bởi lệnh mở nên có dòng điện chạy trong tiếp điểm dập
hồ quang.
b. Khi các tiếp điểm dập hồ quang được tách ra thì sẽ xuất hiện hồ quang trong vòi cách
điện (buồng hồ quang).

c. Khí SF6 được nén trong buồng thổi khi mở máy cắt sẽ thổi mạnh (dòng khí với tốc độ
lớn) tràn vào trong vòi và làm nguội hồ quang.
d. Khí SF6 lấy nhiệt từ hồ quang chuyển thành khí nóng cỡ vài nghìn 0C và chạy từ phía
xuôi (phía tĩnh) lên phía ngược (phía động) của vòi.
e. Khi dòng điện tiến tới điểm 0 thì đường kính hồ quang giảm dần, nhiệt độ của hồ quang
sụt nhanh năng lượng toả ra khí (chạy với tốc độ lớn) bao quanh hồ quang và khi dòng điện tới
điểm 0 thì hồ quang được dập tắt.
f. Điện áp phục hồi quá độ và điện áp phục hồi xuất hiện giữa các tiếp điểm sau khi ngắt.
Tại lúc này, do vẫn tồn tại dòng khí nóng (nhiệt độ chưa sụt giảm) xung quanh buồng dập hồ
quang nên cường độ điện môi giữa các tiếp điểm và giữa bộ phận dẫn dòng điện với vỏ giảm
dần.
Điện áp phục hồi quá độ

Dòng điện
Điện áp phục hồi

Điểm 0
Điện áp hồ quang
Hình 5.6. Quá trình ngắt dòng điện lớn

122


Bảng 5.2.. Đặc điểm của từng hệ thống truyền động

Môi trường
Hệ thống
duy trì năng
truyền
lượng truyền

động
động

Môi trường
chuyển
Ưu điểm
năng lượng
truyền động

Môi trường hoạt
động (không khí)
Không
khí Không khí
dễ có, đồng thời
Không khí (chất lưu có (chất lưu có
không cần thiết
thể nén)
thể nén)
phải tích trữ, bảo
quản.

Lò xo

Thuỷ lực

Lò xo
loại

kim Bộ phận cơ
khí

Chất
Khí N2 (chất thuỷ
lưu có thể (chất
nén)
không
nén)

lưu
lực
lưu
thể

- Dễ dàng đấu nối
giữa các bộ phận.
- Do không có rò
khí và rò rỉ dầu
nên năng lượng
được duy trì (bảo
tồn) tốt.
- Phản ứng động
lực rất tốt.
- Không cần phải
chú ý đến vấn đề
bôi trơn và các
biện pháp chống
lại han gỉ.

Nhược điểm
- Có thể có độ trễ tại thời

điểm hoạt động.
- Cần phải chú ý đến hơi ẩm
và các biện pháp chống lại
han gỉ…
- Gây ra độ ồn lớn khi làm
việc.
- Cần xem xét yếu tố ma sát
giữa các bộ phận và bảo
dưỡng các bộ phận đó.
- Khó khăn trong việc cải
tiến, nâng cao tốc độ và công
suất.
- Cần phải có cấu tạo kín,
khít.
- Khí N2 và dầu phải được
bịt kín.

2. Dao cách ly, dao tiếp địa
Dao cách ly : được sử dụng nhằm cách ly mạch mang điện; tuy DCL có thể thực hiện đóng
ngắt dòng tuần hoàn và dòng điện trị số nhỏ nhưng không thực hiện được việc đóng cắt dòng
điện phụ tải.Tại thời điểm thực hiện quá trình đóng cắt DCL, thanh truyền động cách điện
được điều khiển từ cơ cấu truyền động bên ngoài và tiếp điểm động dạng lưỡi dao chuyển
động theo phương thẳng đứng hoặc phương ngang. Mặc dù chuyển động thẳng thường được áp
dụng cho tiếp điểm động, chuyển động tròn cũng được áp dụng cho cấp điện áp 7284kV bằng
cách tích hợp tiếp điểm động của DCL với tiếp điểm động của dao tiếp địa. Đối với DCL sử
dụng cho phía thanh cái: nhằm loại trừ ảnh hưởng của sản phẩm phân huỷ ở thời điểm cắt dòng
điện tuần hoàn tới sự làm việc của cách điện, lấy cấu trúc mà không đặt đệm cách điện phía
dưới DCL là cấu trúc tiêu chuẩn.
Dao tiếp địa: Dao tiếp địa thường được sử dụng phối hợp (kết hợp) với DCL hoặc được
lắp đặt trong một phần thanh cái.Có 2 loại dao tiếp địa:

a. Loại dao tiếp địa dùng cho đường dây truyền tải
b. Loại dao tiếp địa dùng cho công việc
Đối với dao tiếp địa dùng cho đường dây truyền tải, yêu cầu cần thực hiện đóng ngắt dòng
điện cảm ứng từ đường dây ngừng làm việc (trong trường hợp lộ kép) và thực hiện dẫn liên tục.
Đối với hệ thống cắt dòng điện, hệ thống ngắt đơn giản được sử dụng đối với những trường
hợp cắt dòng điện có trị số nhỏ, còn hệ thống thổi và hệ thống có bộ phận dập hồ quang được
sử dụng cho các trường hợp cắt dòng điện có trị số lớn. Tuy mục đích chính của dao tiếp địa là
123


nối đất mạch điện chính nhưng nó cũng được sử dụng để đo điện trở cách điện, đo điện trở
mạch điện chính, đo tỷ số biến dòng điện và xác định vị trí sự cố của cáp điện.
Cơ cấu truyền động của DCL / dao tiếp địa
Cơ cấu truyền động của DCL/ dao tiếp địa được chia thành: thao tác bằng điện và thao tác
bằng tay. Cơ cấu truyền động thao tác bằng điện được sử dụng trong các trường hợp điều khiển
từ xa hoặc đóng cắt dòng điện; còn cơ cấu truyền động thao tác bằng tay được sử dụng trong
các trường hợp tiến hành thí nghiệm và bảo dưỡng.Tuy cơ cấu truyền động bằng không khí
được áp dụng làm cơ cấu truyền động đối với vận hành bằng điện lúc ban đầu nhưng hiện nay
cơ cấu truyền động bằng lò xo-điện động và cơ cấu truyền động điện động đang trở thành dòng
sản phẩm chủ đạo. Do DCL/Dao tiếp địa kiểu thổi đối với việc cắt dòng điện lớn đòi hỏi tốc độ
cao nhằm tạo hiệu suất thổi nên cơ cấu truyền động bằng lò xo-điện động được sử dụng.
a. Cơ cấu truyền động bằng không khí
b. Cơ cấu truyền động lò xo điện động
c. Cơ cấu truyền động điện động
3. Thanh cái : Thanh cái của GIS được chia thành 2 loại:
- Kiểu 1 pha chứa trong vỏ kim loại được nối đất, các pha độc lập với nhau
- Kiểu 3 pha chứa chung trong vỏ kim loại được nối đất.
Bảng 5.3. Đặc điểm và ứng dụng của cấu hình thanh cái

Cấu hình tam giác cân

Sơ đồ

Ứng
dụng

Đặc
điểm

Cấu hình tam giác đều

Thanh dẫn
(thanh
cái)

Thanh dẫn
(thanh
cái)

Vỏ

Vỏ

- Khi nhánh pha đơn từ pha giữa cần
được đưa ra ngoài như GIS, dạng này
được áp dụng nhằm đảm bảo cách điện
giữa các pha.
- Trong trường hợp nhánh đơn pha được
đưa ngoài từ thanh cái 3 pha, nó dễ
dàng đảm bảo khoảng cách cách điện
giữa các pha.

- Phần không gian phía trên có thể được
sử dụng cho việc đảo pha thành công.
- Không gian phía trên có thể được sử
dụng như vùng làm mát khí bằng
khuyếch tán tự nhiên lúc có dòng điện
trị số lớn đi qua.
- Do điện trường tại đáy vỏ lớn nên kích
thước vỏ phải lớn.

4. Các bộ phận khác
4.1 Bộ phận đấu cáp
124

- Khi nhánh đơn pha từ pha giữa không
cần được đưa ra ngoài giống như GIB
(thanh cái cách điện bằng khí) thì dạng
này được áp dụng.
- Nhờ có các thanh dẫn được đặt theo
cấu hình tam giác đều nên có được sự
cân bằng điện tốt.
- Bởi điện trường tại đáy vỏ thấp nên
kích thước vỏ có thể được giảm.
- Khó khăn trong việc đưa ra nhánh đơn
pha từ thanh cái 3 pha.
- Khó thực hiện việc đảo pha.


Khi cáp được đưa ra khỏi GIS, vỏ
đầu cáp được sử dụng để đấu nối
sao cho khí SF6 trong vỏ GIS

không bị rò rỉ. Cấu tạo bộ phận này
được mô tả trên hình 5.7

Đầu đấu nối

Vỏ

Vòng bảo vệ
Khí SF6

4.2 Bộ phận đấu nối với sứ xuyên
Sứ xuyên được sử dụng để đấu nối với
đường dây truyền tải hoặc máy biến áp.
Có 2 loại sứ xuyên: Loại phân thế bằng tụ
điện giấy tẩm dầu và loại đặt trong khí.
Hiện nay sứ xuyên kiểu đặt trong khí
được sử dụng nhiều xét trên phương diện
cách điện hoàn toàn bằng khí và làm việc
trong điều kiện địa chấn

Sứ xuyên

Ống nối

Hình 5.7 Cấu tạo bộ phận đấu cáp

Trên hình 5.8 là cấu tạo của một sứ xuyên không khí – khí. Dưới đây là các bộ phận chính
của sứ xuyên:
- Vỏ: Sứ cách điện thường được dùng làm kết
cấu chính của sứ xuyên. Gần đây, cách điện

polyme - bao gồm xy-lanh FRP (Fiber-glass
Reinforced Plastic- chất dẻo được tăng cường
sợi thủy tinh và cao su silicon) – cũng đã được
đưa vào sử dụng xét trên phương diện tính
kinh tế, trọng lượng nhẹ và chống cháy nổ.
- Đầu cực : Đầu cực mạch điện chính là nơi
đấu nối với mạch điện ngoài của GIS.
- Vòng chắn: Vòng chắn (vòng bảo vệ) là
điện cực dùng để cải thiện sự phân phối điện
áp và ngăn chặn vầng quang điện. Với chức
năng bảo vệ cho phần dưới của sứ xuyên có
một tấm chắn trong được đặt trong khí và một
tấm chắn ngoài được đặt trong không khí.
Nhằm đơn giản kết cấu nên chỉ tấm chắn
trong được sử dụng cho cấp điện áp siêu cao.

Đầu cực mạch
điện chính
Vòng chắn

Sứ cách điện
Thanh dẫn
SF6 gas
Tấm chắn trong
Tấm chắn ngoài

CT

Hình 5.8. Cấu tạo sứ xuyên không khí -khí

Sứ xuyên cho mối nối dầu-khí: Việc đấu nối trực tiếp giữa GIS và máy biến áp được thực
hiện trong nhiều trường hợp xuất phát trên phương diện giảm diện tích cần thiết, thực hiện
chống ô nhiễm và dễ bảo dưỡng. Sứ xuyên dầu-khí (loại phân thế bằng tụ giấy tẩm dầu) được
sử dụng để đấu nối giữa GIS và máy biến áp. Sứ xuyên loại này có 2 mặt bích và máy đo mức
dầu được gắn giữa 2 mặt bích nhằm gửi tín hiệu cảnh báo trong trường hợp bị lẫn khí SF6 vào
dầu. Hơn nữa, bộ phận xếp được gắn với phía chứa dầu nơi áp lực không tác động khi xem xét
tính kinh tế cho mục đích giảm chấn (chống rung) của máy biến áp và hiệu chỉnh trong quá
trình lắp ráp. Trên hình 5.9 là cấu tạo một mối nối GIS-Máy biến áp.

125


Phía máy biến áp

Lỗ mở bằng tay

Máy đo mức dầu

Bộ phận xếp

Phía GIS

Sứ xuyên dầu-khí

Hình 5.9. Cấu tạo mối nối GIS - Máy biến áp

4.3 Bộ phận xếp
Bộ phận xếp được sử dụng trong GIS với các mục đích sau:
- Nhằm giảm sai khác khi chế tạo, lắp ráp và lắp đặt giữa đế (nền) lắp ráp và GIS.
- Nhằm giảm sự di dời của đế (nền) như sự dịch chuyển tương đối (tịnh tiến) khi có động

đất, sự biến dạng sau khi vận hành một thời gian dài.
- Nhằm giảm quá trình giãn nở nhiệt tương đối giữa vỏ GIS và đế (nền).
- Tạo sự phân tách các bộ phận và khôi phục dễ dàng trong trường hợp có sự cố.
- Nhằm giảm độ rung truyền qua vỏ.
4.4 Thiết bị dò điện áp
.
Có 2 loại thiết bị dò điện áp:
Vỏ
loại thiết bị dò áp cố định dùng để
kiểm tra điện áp đường dây truyền
Thanh dẫn
tải đặt trong C-GIS và loại thiết bị
dò áp xách tay dùng để kiểm tra cắt
C1
điện (ngừng máy) khi làm việc.
Nguyên tắc dò cơ bản là giống
nhau.
Anten
Thiết bị dò điện áp được sử
Chỉnh lưu
dụng nhằm phát hiện xem có điện
R
áp xoay chiều đặt trên các bộ phận
mang điện được gắn trong GIS và
Màn hình hiển thị
phân biệt sự tồn tại điện tích theo
C2
cách phát hiện gián tiếp (không tiếp
xúc) dòng điện cảm ứng tĩnh điện
Hình 5.10. Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị dò điện áp

lên điện cực đặt trong điện trường.
4.5 Buồng ngăn khí : Những bộ phận cần được tách riêng trong GIS sẽ được tách riêng
trong các buồng ngăn khí độc lập. Thể tích của buồng ngăn khí cần được xem xét cùng với độ
tăng áp suất khi có sự cố. Hơn nữa, yêu cầu phải lắp đặt bộ lọc để hút ẩm hoặc khí phân huỷ
trong từng buồng ngăn khí.Buồng ngăn khí phải thiết lập buồng giám sát khí cần cho việc vận
hành và bảo dưỡng GIS. Buồng giám sát khí sẽ phải có cấu tạo kín phù hợp để không bị rò rỉ
khí ra môi trường hoặc sang buồng giám sát khí liền kề. Thêm vào đó, bộ giám sát khí sẽ được
trang bị cho mỗi buồng giám sát khí. Buồng giám sát khí được chia thành 2 loại: loại dùng cho
126


tất cả các mạch điện (nhằm hạn chế ảnh hưởng của sự cố thanh cái tới các mạch điện liên
quan) và loại dùng cho một vài mạch điện (do các bộ phận liên quan tới thanh cái chính
thường được làm việc ngay cả khi sự cố phát sinh). Cấu tạo loại dùng cho tất cả các mạch điện
khá phức tạp mặc dù nó có ưu điểm là có thể khôi phục trong thời gian tương đối ngắn. Ngược
lại, loại dùng cho một vài mạch điện có cấu tạo đơn giản nhưng cần nhiều thời gian để khôi
phục hơn. Hơn nữa, có ưu nhược điểm giống nhau đối với GIS phía đường dây truyền tải; nhìn
chung buồng giám sát khí cần phải có trong tất cả các thiết bị đối với tất cả các mạch điện hoặc
tách biệt tất cả các thiết bị. Do đó, cần phải thảo luận về những ưu nhược điểm này với những
người liên quan.
4.6 Cách điện định hình : Cách điện định hình được sản xuất bằng cách trộn nhựa epoxy
và vật liệu làm đầy. Nhôm hoạt tính, thạch anh (silica: SiO2)… được sử dụng làm vật liệu làm
đầy, đồng thời mục đích trộn là tăng độ bền cơ. Cách điện định hình này được sử dụng để làm
đệm hình nón, đệm hình trụ, thanh cách điện, trụ cách điện…Đối với trường hợp GIS, do trong
nhiều trường hợp cần buồng ngăn khí cho phục hồi sự cố, bảo dưỡng và mở rộng nên đệm hình
trụ được sử dụng nhiều. Đệm hình trụ tiện lợi khi buồng ngăn khí không cần thiết và có cấu tạo
từ 1 đến 3 chân. Đệm hình trụ có ưu điểm về tính kinh tế và dễ dàng sử dụng so với đệm hình
nón.
§5.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
- Vận hành : Vận hành hệ thống điều khiển và giám sát sẽ phải thực hiện một cách an toàn,

thuần thục và chắc chắn.
- Bộ chỉ thị trạng thái đóng cắt: Bộ chỉ thị trạng thái đóng cắt bằng cơ khí hoặc bằng điện
sẽ được trang bị cho máy cắt, dao cách ly và dao tiếp địa do đó trạng thái đóng cắt có thể
kiểm tra bằng mắt.
- Cảnh báo và khoá:
Cảnh báo khi áp lực khí giảm
Tín hiệu cảnh báo sẽ được gửi đi khi áp lực khí thấp hơn áp lực khí thấp nhất cho phép và
áp lực khí cảnh báo. Những áp lực này có quan hệ như sau:
Áp lực khí danh định > Áp lực khí cảnh báo  Áp lực khí thấp nhất cho phép
Các giá trị cụ thể sẽ được xác định bằng cách thảo luận giữa những người liên quan.
Hệ thống giám sát khí SF6 bao gồm máy đo áp lực (máy đo tích hợp), tiếp điểm mật độ,
tiếp điểm áp lực… Do đặc tính làm việc cơ bản của GIS (cách điện, dập hồ quang, công suất)
phụ thuộc vào mật độ khí SF6 nên phương pháp giám sát áp suất tại nhiệt độ được quy đổi về
200C thay thế cho áp suất tại nhiệt độ tức thời (nói cách khác là mật độ) là thích hợp. Vì vậy,
tiếp điểm áp suất tích hợp với nhiệt độ được sử dụng như một khoá mật độ.
- Khoá vận hành
Khi mật độ khí hoặc áp lực vận hành của máy cắt giảm thấp hơn giá trị thấp nhất cho phép
thì mạch thao tác của máy cắt sẽ bị khoá. Ngoài ra cần phải khoá mạch thao tác dao cách ly và
dao nối đất, khả năng cắt dòng yêu cầu sẽ được xác định bởi sự thảo luận giữa những người có
liên quan.
- Liên động
Liên động điện cần thiết sẽ được trang bị giữa các thiết bị đóng ngắt cấu thành GIS. Vận
hành dao cách lý và dao nối đất có thể với điều kiện các thiết bị đóng ngắt liên quan đã mở.

127


Liên động điện sẽ chỉ được xem như liên động theo nguyên tắc, việc gắn liên động cơ
khí sẽ được định rõ bởi việc thảo luận giữa những người có liên quan. Vì hệ thống liên động có
thể được thiết lập kể cả những panel điều khiển khác, chi tiết của hệ thống liên động và kết cấu

mạch sẽ được quyết định bởi sự thảo luận giữa những người liên quan.
§5.4 VẬN HÀNH TRẠM HỢP BỘ GIS
1. Yêu cầu trước khi lăp đặt vận hành
Thiết bị GIS trạm Tao Đàn được sản xuất theo dạng mô đun, nên việc lắp đặt rất dễ dàng là
ghép những mô đun thiết bị lại với nhau.
- Nhà đặt thiết bị phải được xây dựng hoàn chỉnh, móng thiết bị lót bằng những tấm thép
hoặc dầm thép chữ I, toàn bộ sàn nhà phải được sơn cách điện (hoặc lót gạch chịu lực).
- Hệ thống nối đất trạm có điện trở  0,5.
- Trong nhà phải được lắp cầu trục để phục vụ cho công việc lắp đặt và bảo trì thiết bị.
- Môi trường lắp đặt thiết bị phải thoả mãn các điều kiện sau:
o
Phải có đồng hồ đo nhiệt độ môi trường.
o Thiết bị kiểm tra độ ẩm, độ ẩm cho phép: < 80%.
o Thiết bị kiểm tra độ bụi, độ bụi cho phép: < 20CPM.
2. Trình tự lắp thiết bị
Gồm những bước sau:
- Đặt mô đun đầu tiên vào đúng vị trí thiết kế, cân chỉnh độ cao, sau đó cố định mô đun
đó xuống sàn đặt thiết bị bằng cách hàn.
- Ghép mô đun kế tiếp bằng cách ghép nối thanh dẫn thanh cái của mô đun đầu tiên với
mô đun thứ 2 và như thế ghép lần lượt cho tất cả các mô đun còn lại (khi ghép được 1 mô đun
thì phải cân chỉnh độ cao, thẳng hàng xong thì cố định mô đun đó xuống sàn đặt thiết bị).
- Khi đã ghép được tất cả các mô đun thiết bị xong thì bắt đầu lắp ghép lần lượt tất cả các
PT (thanh cái, MBT, đường dây).
- Cuối cùng lắp chống sét van đầu vào MBT.
- Đối với đầu nối cáp vào thiết bị GIS phụ thuộc vào dự án, đấu nối vào thiết bị GIS theo
qui trình của nhà sản xuất và đầu nối cáp phụ thuộc vào tiết diện cáp.
3. Kết cấu
Hệ thống GIS có 3 pha được đặt trong 3 ống riêng (GIS 220kV) và GIS 110kV 3 pha
chung trong 1ống và được bơm đầy khí SF6 để cách điện, được thiết kế theo dạng môđun có
ưu điểm là: độ an toàn cao, dễ dàng vận hành, lắp ráp, ít bảo trì và rất linh hoạt cho việc mở

rộng trạm trong tương lai, thiết bị có cấu trúc gọn nhẹ, được đặt kín trong nhà nên ít chịu ảnh
hưởng của môi trường.
Các thanh cái được phân cách bằng tấm cách điện, kín khí ở mỗi ngăn và tạo nên một bộ
gồm các dao cách ly thanh cái và cầu dao nối đất bảo dưỡng.
Máy cắt dùng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang có cơ cấu truyền động đóng cắt bằng
dầu thuỷ lực (GIS 220kV) và truyền động đóng cắt bằng lò xo (GIS 110kV)
Các máy biến dòng điện dùng để đo lường và bảo vệ kiểu lõi hình xuyến, bố trí trước và
sau máy cắt, cách điện sơ cấp bằng khí SF6, nên tuổi thọ rất cao.
Các máy biến điện áp đo lường và bảo vệ thứ cấp gồm có 2 dây quấn.
128


Đầu đấu nối cáp đường dây vào thiết bị GIS thích hợp với mọi loại cáp cao áp có tiết diện
lên đến 2000mm2.
Cầu dao nối đất thanh cái và nối đất đường dây là loại cầu dao tốc độ cao có khả năng
đóng dòng ngắn mạch hoàn toàn, đạt được tốc độ đóng nhanh nhờ cơ cấu tác động lò xo truyền
động bằng động cơ, có thể thao tác bằng tay.
Cầu dao nối đất bảo trì được đặt trước và sau máy cắt truyền động bằng động cơ.
Ống dẫn thanh cái (Bus duct) được nối trực tiếp từ thiết bị GIS đến thân máy biến áp (sứ
xuyên MBA nằm bên trong ống này), có 1 đoạn ống dạng lò xo chịu được dãn nở nhiệt và
dung sai lắp đặt, ngăn ngừa sự rung động MBA trong quá trình vận hành.
Hệ thống GIS trạm được trang bị đồng hồ giám sát mật độ khí SF6 có bù nhiệt cho từng
thiết bị, mỗi ngăn lộ áp suất khí được chia ra thành 4 vùng với mỗi vùng áp suất khí SF6 định
mức sẽ khác nhau:
+ GIS 220kV:
Vùng 1 : Máy cắt áp suất định mức là 700kPa.
Vùng 2 : Dao cách ly thanh cái 1 áp suất định mức là 500kPa.
Vùng 3 : Dao cách ly thanh cái 2 áp suất định mức là 500kPa.
Vùng 4 : Dao cách ly đường dây, PT đường dây, đầu nối cáp áp suất định mức là
500kPa.

+ GIS 110kV: cũng được chia ra thành 4 vùng giống như GIS 220kV nhưng áp suất định
mức cho tất cả các vùng là 600kPa.
Tại mỗi thiết bị đều có thiết bị giải phóng áp suất khí SF6 với áp suất làm việc là: 1800kPa
(GIS 220kV) và 800kPa (GIS110kV).
Mỗi ngăn lộ có tủ điều khiển chứa tất cả các thiết bị cần thiết cho việc điều khiển, tín hiệu
hoá, giám sát, ...
Sự khác nhau cơ bản giữa thiết bị GIS 110kV và 220kV
GIS 220kV

GIS 110kV

- 3 pha được bố trí trong 3 ống riêng biệt.
- Áp suất khí SF6 của các đoạn ống chứa
thiết bị không giống nhau: đoạn chứa MC:
700kPa, các đoạn chứa các thiết bị khác:
500kPa.
- Cơ cấu truyền động của máy cắt bằng áp
suất dầu thuỷ lực (25Mpa).

3 pha được bố trí chung trong 1 ống.
Áp suất khí SF6 của các đoạn ống
chứa thiết bị đều giống nhau: 600kPa.
Cơ cấu truyền động của máy cắt bằng
lò xo.

129


5.5 CÁC SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
1. Sự già hoá vật liệu cách điện

Các vật liệu cách điện của GIS được chia thành 2 loại: khí SF6 và cách điện định hình
(nhựa epoxy). Sự suy giảm của các vật liệu cách điện này có thể dẫn đến hư hỏng và gây hại
cho thiết bị.
2.1. Khí phân huỷ và sản phẩm phân huỷ
Phóng điện có mức năng lượng thấp: Khí SF6 bị phân tích thành chất Sunphua và nguyên
tử Flo (F) bởi nhiệt hoặc phóng điện. SF6 → SFx + (6-x)F
0Chủ yếu khí được sinh ra là SF4 (x = 4).Trong trường hợp phóng điện vầng quang (hiện
tượng điện hoa – corona) hoặc phóng điện tia lửa, SF4 phản ứng với nguyên tử ôxy và hơi ẩm
và theo chiều hướng sinh ra florinát sunphua. Sự phân tích của khí SF6 phụ thuộc mức độ của
dòng điện được ngắt hoặc bản chất điện cực (vật liệu) và có quan hệ mật thiết đến độ bền điện
cực của bộ phận ngắt. Khí phân huỷ sẽ ăn mòn các điện cực thông qua các phản ứng hoá học
với vật liệu làm điện cực, đồng thời nó cũng làm giảm điện trở cách điện của bề mặt dạng vết
chân chim do bề mặt cách điện bị nhiễm bẩn. Vì vậy, người ta cho các chất hút thu (khoáng
chất Zeolit) vào bên trong nhằm loại bỏ hơi ẩm dư và hút thu các khí bị phân huỷ.
2.2 Chất hút thu: Chất hút thu dùng cho GIS phải đáp ứng được những điều kiện sau:
- Khả năng hấp thụ khí phân huỷ cao.
- Không phản ứng với khí với khí phân huỷ và tạo ra khí độc hại.
- Khả năng hấp thụ hơi ẩm cao trong vùng có độ ẩm thấp.
- Có độ bền cơ rất cao: không bị tán nhỏ hoặc tan ra trong quá trình sử dụng.
Có nhiều loại chất hút thu: than hoạt tính, Silicagel, Zeolite-khoáng chất kết tinh....tuy
nhiên trong những năm gần đây chất hút thu chủ yếu được sử dụng trong GIS là khoáng chất
tổng hợp (synthetic zeolite) là chất hút thu.
2.3 Sự suy giảm độ bền cơ của cách điện định hình do nhiệt
Cách điện định hình dùng trong GIS cần phải có cường độ điện môi cao và nó luôn phải
chịu ứng suất điện khắt khe. Khi đặt điện áp liên tục lên cách điện, đặc tính điện của vật liệu
cách điện sẽ suy giảm theo thời gian. Mặc dù quá trình già hoá không gây trục trặc trong khi
nó còn nhỏ nhưng khi nó tiến triển thì cách điện trở nên mất dần khả năng chịu điện áp đặt và
cuối cùng dẫn đến bị đánh thủng (hỏng).
Sự suy giảm độ bền cơ của cách điện định hình (epoxy) có quan hệ mật thiết với nhiệt. Có

một số dạng biến đổi của cách điện (chế tạo từ các vật liệu polyme như epoxy) bởi nhiệt như
sự ôxy hoá, sự biến dạng do nhiệt, sự phân huỷ bởi nhiệt… Tuy nhiên, do GIS được đặt trong
vỏ kín điền đầy bằng khí SF6 nên có thể coi không chịu ảnh hưởng của trình ôxy hoá.
Khi nhiệt độ tăng, nhựa cách điện trở nên mềm, dẻo bởi vì bộ phận vô định hình của vật
liệu chuyển dịch sang trạng thái trong suốt. Do hiện tượng này trực tiếp làm giảm độ bền cơ
nên nhiệt độ gây biến dạng nhiệt được xác định là nhiệt độ mà bắt đầu gây biến dạng không
đàn hồi ở mức tăng nhiệt không đổi và tải không đổi. Nhiệt độ gây biến dạng nhiệt của nhựa
epoxy sử dụng trong GIS khoảng 1200C (đối với loại chịu nhiệt).
2.4 Sự hư hỏng của bộ phận ngắt
Bộ phận ngắt phải có chức năng như vật dẫn khi có dòng điện chạy và có chức năng như
cách điện sau khi ngắt (dập hồ quang), đồng thời cả hai chức năng này phải được chuyển đổi ở
tốc độ rất cao. Bởi vậy, nó phải chịu các tác động (ứng suất) khác nhau từ các bộ phận khác.
130


Hư hỏng của tiếp điểm: Khi hồ quang nóng xuất hiện giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm
trong quá trình ngắt dòng điện thì vật liệu tiếp điểm của bộ phận ngắt bay hơi và hao mòn do
nhiệt. Độ ăn mòn biến đổi theo mức độ dòng điện, và khi dòng điện trở lên lớn thì khả năng
dập hồ quang của máy cắt có thể bị ảnh hưởng. Do đó, cần sử dụng vật liệu chịu nhiệt làm điện
cực và giảm thiểu độ hao mòn. Hơn nữa, do hình dạng đầu tiếp điểm dập hồ quang liên quan
đến sự làm việc của cách điện giữa các tiếp điểm nên nó được nghiên cứu sao cho bề mặt kim
loại chịu hồ quang trở nên nhẵn kể cả sau khi dập hồ quang. Thường thì lượng hao mòn vật
liệu tiếp điểm do hồ quang trong khí SF6 nhỏ hơn rất nhiều so với do hồ quang trong không khí
gây ra. Do đó, số lần làm việc của máy cắt khí lớn hơn số lần làm việc của các loại máy cắt
khác.
Hư hỏng vòi phun: Về vật liệu của vòi cách điện, PTFE (Poly-TetraFluoro-Ethylene)
được sử dụng ở những giai đoạn đầu của quá trình cải tiến và độ hao mòn của vòi cũng như ô
nhiễm phụ thuộc rất nhiều vào tính chất của vật liệu này. Do bên trong vòi chịu tác động của
hồ quang nóng nên nó cũng bị bay hơi và hao mòn giống như vật liệu điện cực, đồng thời nó bị
ô nhiễm. Sự hao mòn ảnh hưởng tới đặc tính cách điện giữa các tiếp điểm. Khi vòi phải chịu

tác động của hồ quang nóng thì sẽ xảy ra quá trình phân huỷ do nhiệt bên trong vòi tạo ra khí
phân huỷ và muội than (C). Khí phân huỷ gây ra các vụ nổ cục bộ không đều bên trong vòi tạo
ra vết rạn nứt nhỏ, làm nhiễm bẩn do quá trình cácbon hoá bên trong vòi và làm biến đổi hình
dạng và kích thước vòi. Sự bay hơi của vòi có quan hệ mật thiết tới hiệu suất dập hồ quang
giống như đối với sự hao mòn vật liệu điện cực và ảnh hưởng đặc biệt đến độ tăng áp suất
trong buồng thổi khi cắt dòng điện có trị số lớn. Vì vậy, nếu vòi bị mòn thì tiết diện ngang của
cổ vòi sẽ tăng và dẫn đến giảm độ tăng áp suất. Do đa phần sự làm việc của vòi phụ thuộc vào
hình dạng của nó nên cần phải lưu ý nhiều đến điểm này khi đánh giá mức độ hao mòn của vòi.
Hư hỏng vòng bít kín khí: Hiệu ứng bít của bịt khí thu được từ lực đàn hồi của vật liệu bít
kín bị nén. Do vậy khi lực đàn hồi của vật liệu bít kín mất tác dụng, sự biến dạng lâu dài bởi sự
nén vượt qúa giá trị cố định hoặc bản thân vật liệu hư hỏng và rạn nứt nhỏ xẩy ra, hiệu ứng bít
mất tác dụng kết quả là rò rỉ khí.
Sự biến dạng nén được khống chế bởi sự già hoá và hằng số nhiệt, sự hư hại vật liệu bít kín
được khống chế bởi thuộc tính chịu mưa nắng. Người ta chứng minh rằng độ tin cậy của vòng
bít khí mất tác dụng khi tỉ lệ biến dạng nén lâu dài* đạt 80% và khoảng thời gian 50 năm sử
dụng phù hợp với kết quả thực tế.
§5.6 KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ THÍ NGHIỆM GIS
1. Hạng mục kiểm tra hàng ngày
Trong vận hành bình thường cần kiểm tra:
- Tình trạng bên ngoài: dây tiếp địa, rỉ sét của các thiết bị, giá đỡ bằng kim loại ...
- Tất cả bu lông, đai ốc có bị lỏng và rỉ sét.
- Âm thanh hoặc có mùi bất thường.
- Kiểm tra sự phát nhiệt, sơn bị đổi màu, tróc sơn.
- Chỉ thị vị trí cơ khí tại máy cắt, dao cách ly và dao nối đất đúng với trạng thái máy cắt,
dao cách ly và dao nối đất.
- Ghi số lần thao tác của từng pha máy cắt, dao cách ly ở bộ đếm.
- Số lần hoạt động của chống sét van.
- Áp suất khí SF6, áp suất dầu thuỷ lực bộ truyền động.
131

- Kiểm tra sự rò rỉ: khí SF6 và dầu thuỷ lực.
- Kiểm tra bộ đếm số lần bơm dầu thuỷ lực hoạt động.
- Khi áp suất dầu thuỷ lực giảm đến giá trị 24MPa thì Motor bơm dầu thuỷ lực khởi động
và dừng lại ở áp suất định mức 25MPa và ghi nhận thời gian bơm dầu thuỷ lực hoạt động.
- Trong quá trình vận hành phải thường xuyên kiểm tra điện áp, dòng điện phụ tải và dòng
ngắn mạch không vượt quá các trị số nêu trong phần thông số định mức .
2. Kiểm tra định kỳ
2.1 Máy cắt
Sau mỗi 6 năm hoặc 1.000 lần vận hành thao tác không tải: công việc chủ yếu là bôi trơn phần
truyền động và làm vệ sinh:
 Kiểm tra vận hành đóng cắt:
Chỉ thị vị trí cơ và bộ đếm số lần vận hành (bằng mắt)
Kiểm tra tình trạng tiếp xúc của tiếp điểm phụ ở vị trí đóng và mở.
Kiểm tra vận hành ở áp suất thấp.
Kiểm tra mạch không đồng pha.
Hoạt động của máy cắt ở áp suất định mức và ở áp suất bị khoá.
Kiểm tra tổng quát bên ngoài.
Kiểm tra và siết chặt tất cả các bu lông theo lực siết qui định của nhà sản xuất.
Kiểm tra và sơn lại những điểm bị rỉ sét.
 Kiểm tra bộ truyền động cơ khí.
Kiểm tra sự hoạt động của công tắc áp suất dầu thuỷ lực.
Kiểm tra sự hoạt động của công tắc mật độ khí SF6.
Bôi trơn các khớp truyền động.
Kiểm tra mức dầu
 Kiểm tra các giá trị đo lường: điện trở cách điện, vận hành bơm dầu ...
Điện trở cách điện của mạch điều khiển > 2M.
Điện trở của mạch điện chính > 1000M.
Kiểm tra thời gian bơm dầu.
Kiểm tra bơm dầu hoạt động theo áp suất (24MPa bơm hoạt động đến 25MPa bơm dừng).

Chú ý: kiểm tra trong điều kiện không điện, áp suất khí SF6 là định mức và thực hiện công
việc dưới sự giám sát của nhân viên đã được đào tạo chuyên ngành có kinh nghiệm.
2.2 Dao cách ly
Các hạng mục như kiểm tra hàng ngày
Độ ẩm khí SF6.
Vận hành bằng điện và bằng tay.
Sự hoạt động của bộ truyền động cơ khí.
Mạch điều khiển.
Chú ý: kiểm tra trong điều kiện không điện và áp suất khí SF6 là định mức.
3. Kiểm tra tức thời
3.1 Máy cắt: Có thể thay thế những bộ phận (nếu cần), bôi trơn và vệ sinh.
132


Khi có hiện tượng bất thường trong quá trình vận hành.
Khi vận hành vượt quá điều kiện định mức.
Sau 2000 lần cắt dòng điện nhỏ hoặc không tải.
Sau 1000 lần cắt dòng điện định mức (4000A).
Sau 10 lần cắt dòng điện ngắn mạch định mức (50kA).
3.2 Dao cách ly
Khi có hiện tượng bất thường trong quá trình vận hành.
Khi số lần vận hành vượt quá 2000 lần.
Kiểm tra bộ phận bất thường mà ta phát hiện.
Kiểm tra những bộ phận bên trong đặc biệt là tiếp điểm và những thanh nối.
Chú ý: kiểm tra trong điều kiện không điện, áp suất khí SF6 là định mức và thực
việc dưới sự giám sát của nhân viên đã được đào tạo chuyên ngành có kinh nghiệm.
4. Thí nghiệm trước khi đưa vào vận hành
Hạng mục
Thủ tục kiểm tra
Tiêu chuẩn

I. Phần chung
1/ Kiểm tra
Thực hiện công việc kiểm tra bằng mắt theo
Đúng theo bảng
bằng mắt của bản vẽ được duyệt bao gồm các hạng mục:
vẽ được duyệt
việc lắp đặt
- Tên thiết bị GIS.
- Bảng thông số kỹ thuật
- Kiểm tra các ống dẫn khí và nối đất.
- Sơn lại những chổ bị tróc sơn
2/ Kiểm tra
Kiểm tra đấu dây giữa thiết bị với tủ điều
Đúng theo bảng
đấu dây
khiển tại chổ (LCP) đúng với sơ đồ mạch và
vẽ được duyệt
thông mạch tất cả các sợi cáp
3/ Đo điện trở 1/ Mạch chính (bao gồm PT)
1/ Lớn hơn
cách điện
Điểm đo: giữa pha và đất
2000M
(Thiết bị đo Megger 1000V)
2/ Mạch điều khiển và các mạch phụ khác (bao 2/ Lớn hơn
gồm tất cả các core của cáp).
2M
(Thiết bị đo Megger 500V)
4/ Đo điện trở Đo bằng phương pháp điện áp rơi (điểm đo
Rr1.2  Rs

tiếp xúc
theo sơ đồ)
Rr: giá trị kiểm
Thiết bị đo: DC 100A
tra xuất xưởng.
Rs: giá trị kiểm
Khi đo qui đổi nhiệt độ môi trường đo về
tra tại hiện
200C.
trường
5/ Hàm lượng Đo hàm lượng hơi nước trong khí SF6 tất cả
Máy cắt: <150
hơi nước
các thiết bị.
ppm
trong khí SF6
Các thiết bị
khác <500ppm
6/ Kiểm tra rò Kiểm tra rò rỉ khí bằng thiết bị phát hiện rò khí Không có khí rò
rỉ khí SF6
SF6
rỉ ra ngoài
II. Máy cắt (GCB), dao cách ly (DS), dao nối đất (ES)
1/ Vận hành cơ 1/ Kiểm tra vận hành và thời gian đóng mở
1/ Hoạt động
133

hiện công

Ghi chú

Theo tiêu
chuẩn
IEC 60517
(IEC 60694)

IEC 60517
(IEC 60694)
Tiêu chuẩn
nhà chế tạo
(TM T&D)

IEC60517
(IEC60694)

IEC 60517
(IEC 60694)

IEC 60517
(IEC 60694)
IEC 60517


khí

dưới điều kiện điện áp nguồn điều khiển định
mức (110VDC):
Vận hành đóng (GCB, DS, ES)
Vận hành mở (GCB, DS, ES)
Vận hành đóng - mở (GCB)

bình thường

(IEC 60694)

Tiêu chuẩn nhà
chế tạo (TM
T&D)

2/ Kiểm tra thời gian không đồng pha giữa các
pha của GCB
Đóng  0.004s
Đóng bằng điện: 5 lần.
Mở  0.004s
Mở bằng điện : 5 lần
Đóng bằng cơ : 1 lần.
Mở bằng cơ : 1 lần
2/ Kiểm tra
Kiểm tra khoá liên động của thiết bị được kiểm Đúng
IEC 60517
các chức năng tra dưới điều kiện điện áp điều khiển định mức
(IEC 60694)
bằng điện
và kết hợp với sơ đồ
khác
III/ Biến dòng điện (CT)
1/ Xác định
Kiểm tra cực tính bằng phương pháp cảm ứng.
tra cực tính
2/ Đo tỉ số
Kiểm tra tỉ số biến (theo sơ đồ)

Tỉ số biến định
biến
Dòng đo = 10% dòng định mức CT phía sơ cấp mức
3/ Đo điện trở Đo điện trở cách điện CT bằng thiết bị Megger Lớn hơn
cách điện
500V
2M
4/ Đo điện trở Đo điện trở cuộn dây phía thứ cấp CT cho tất
 5% giá trị
cuộn dây CT
cả các cuộn
xuất xưởng
IV/ Biến điện áp (PT)
1/ Xác định
Kiểm tra cực tính bằng phương pháp cảm ứng.
cực tính
2/ Đo điện trở Mạch thứ cấp PT bằng thiết bị Megger 500V
cách điện
5. Bảo dưỡng GIS
5.1 Tiêu chuẩn cho bảo dưỡng
GIS là một cơ cấu chuyển mạch phức tạp hợp nhất nhiều thiết bị riêng lẻ như máy cắt, dao
cách ly… về cơ bản quan điểm bảo dưỡng dựa trên cơ sở từng thiết bị.
Do GIS hướng tới mục tiêu không phải bảo dưỡng từ giai đoạn đầu của quá trình phát triển,
khác với các thiết bị truyền thống, GIS (nhất là bộ phận được đặt trong khí) luôn ở điều kiện
tốt: không bị ảnh hưởng của hơi ẩm và sự nhiễm bẩn. Hơn nữa, do hầu như không có suy giảm
do hiệu suất dập hồ quang cao và đặc tính cách điện rất tốt của khí SF6 nên có thể nâng cao
được tuổi thọ thiết bị và tiết kiệm được nhân lực cho công tác bảo dưỡng.

134

5.2. Loại hình và hạng mục bảo dưỡng
Loại hình
Nội dung bảo dưỡng
Tần suất
Tuần tra
Sự xuất hiện các hiện tượng bất thường chủ yếu được 2 lần / tháng
đánh giá từ các phán đoán bên ngoài mà không dừng vận
hành GIS.
Kiểm
tra Hình thức kiểm tra này được thực hiện chủ yếu từ phía 1 lần / 6 năm
thông thường ngoài mà không dừng vận hành GIS.
Kiểm tra
Hình thức kiểm tra này thực hiện chủ yếu để phân tích cơ Khi cần thiết
chi tiết
chế hoạt động theo mức độ cần thiết dừng vận hành GIS.
Kiểm tra
Hình thức kiểm tra này thực hiện khi phát hiện có hiện Khi cần thiết
Đột xuất
tượng bất thường hoặc số lần làm việc đạt đến một mức
nhất định.
5.3 Kiểm tra định kỳ và kiểm tra đột xuất
Kiểm tra định kỳ nghĩa là kiểm tra thông thường và kiểm tra chi tiết trong các dạng bảo
dưỡng nêu trên và các hạng mục chi tiết được nêu cụ thể trong các tài liệu hướng dẫn bảo
dưỡng cho từng thiết bị. Kiểm tra đột xuất được thực hiện khi nào cần thiết, chẳng hạn khi phát
hiện có các hiện tượng bất thường trong thiết bị, và các hạng mục thí nghiệm sẽ được chọn lựa
theo hiện tượng sự cố. Để đảm bảo chất lượng cho nên cách thức đại tu, tần suất thay thế phụ
tùng của mỗi nhà sản xuất là khác nhau, do vậy công tác bảo dưỡng sẽ được thực hiện sau khi
hiểu rõ cách thức bảo dưỡng thông qua các tài liệu hướng dẫn. Ngoài ra, trong quá trình lắp đặt
thiết bị mới, đó là cách tốt nhất để tiếp cận với những hướng dẫn về cách thức bảo dưỡng sau

khi bắt đầu vận hành từ những kỹ sư bảo dưỡng và chuyển giao các tài liệu về thủ tục bảo
dưỡng.

135