quy trình vận hành các relay trong hệ thống điện

Đề 3
Câu 1: Đặc điểm, yêu cầu và phân loại máy cắt điện ? So sánh sự giống, khác nhau về đặc
điểm cấu tạo, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của máy cắt khí SF6 và máy cắt chân không?
1. Đặc điểm
*Đặc điểm, yêu cầu máy cắt điện
- Máy cắt điện là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện với mọi giá trị của dòng điện trong
phạm vi dung lượng định mức của nó.
- Được dùng để đóng hay cắt các mạch đường dây trên không, đường dây cáp, máy biến áp,
cuộn kháng điện, bộ tụ điện, nối các thanh góp, các động cớ điện… đảm bảo việc truyền tải điện
năng khi bình thường và cắt các phần tử bị hư hỏng ra khỏi lưới điện.
- Các thông số của MC gồm : điện áp định mức, dòng điện định mức,dòng điện ổn định nhiệt
ứng với thời gian tương ứng, dòng điện ổn định động, dòng điẹn cắt định mức, công suất cắt định
mức, thời gian đóng, thời gian cắt.
- Các tham số của MC đc chọn theo đk
+ Điện áp định mức của máy cắt UđmMC ko đc nhỏ hơn điện áp địh mức của mạng điện Uđm
+ Để MC ko bị phát nóng quá mức khi làm việc, dog điện lâu dài lớn nhất đi quá máy cắt I cb ko
đc vượt quá dòng định mức Iđm của MC
+ Dòng ngắn mạch tính toán không đc vươt quá dòng điện cắt định mức của MC
- Kiểm tra theo điều kiện ổn định động
- Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt
2.Yêu cầu cơ bản đối với MC điện là:
-Có đầy đủ khả năng cắt, thời gian cắt ngắn.
-Khi đóng, cắt không được gây cháy nổ.
-Kích thước và trọng lượng nhỏ, giá thành hạ.
-Có thể đóng và cắt một số lần nhất định mới được đưa ra sửa chữa
3. Phân loại MC điện
-Dựa vào cấu tạo của máy cắt người ta phân làm hai loại:
+MC thường : là loại máy cắt độc lập với DCL, DNĐ, thường sử dụng
+MC hợp bộ: là loại MC được chế tạo hợp bộ, các thiết bị MC, DCL, DNĐ được đặt trong
cùng một tủ.
-Dựa vào phương pháp dập hồ quang và biện pháp cách điện của các máy cắt người ta phân

loại như sau:
+MC dầu dùng dầu máy biến áp để dập hồ quang. Trong máy cắt dầu người ta lại chia làm hai
loại là máy cắt nhiều dầu và máy cắt ít dầu.
MC nhiều dầu có lượng dầu vừa dùng để cách điện vừa sinh khí để dập tắt hồ quang.
MC ít dầu trong đó dầu chỉ để sinh khí dập tắt hồ quang, cách điện giữa các bộ phận là vật liệu
cách điện rắn
+MC không khí dùng khí nén để dập hồ quang, cách điện giữa các bộ phận cũng là cách điện
rắn
+Máy cắt khí SF6 dùng khí cách điện SF6 để dập hồ quang, khí SF6 là khí có độ bền cách điện
cao, khả năng dập tắt hồ quang lớn.
+MC điện điện từ: dập tắt hồ quang trong khe hở hẹp làm bằng vật liệu cách điện rắn. Hồ
quang được kép vào khe hở bằng lực điện từ.
+ MC chân không dùng chân không để dập hồ quang.
4. So sánh sự giống và khác nhau giữa MC khí SF6 và MC chân không
a. Đặc điểm cấu tạo


Giống nhau:
Về cơ bản là giống nhau và giống các hệ MC khác gồm có ba bộ phận chính là bộ tiếp điểm,
buồng dập hồ quang và bộ phận truyền động.
Khác nhau:
MC khí SF6 có một số đặc điểm khác:
-Đầu nối giữa các bộ phận thông qua một số miếng đệm cách điện làm nhiệm vụ bịt kín không
cho không khí thoát ra ngoài chỗ nối đường dây với MC
-Được đặt thẳng đứng trên một trụ bằng bê tông có kích thước nhỏ nhất so với các MC khác
-Hệ truyền động của MC được đặt ngay phía dưới chân MC và độc lập giúp cho việc thao tác
an toàn và hiệu quả.
-Sử dụng ba bộ truyền động:
+Truyền động bằng không khí: Sử dụng cho cấp điện áp nhỏ hơn 35 kV
+Truyền động bằng lò xo: Sử dụng cấp điện áp từ 35kV tới 220 kV

+ Truyền động bằng thủy lực: Sử dụng cấp điện áp lớn hơn 220 kV
MC chân không có các đặc điểm khác biệt:
- Đầu tiếp xúc làm bằng kim loại khó nóng chảy.
-Buồng dập hồ quang được chế tạo bằng vật liệu siêu bền gắn kín tuyệt đối, có độ chân không
cao, khi cắt mạch vẫn không phát sinh hồ quang
b. Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng của MC SF6 và MC chân không
Phân loại
MC khí SF6
MC chân không
Ưu điểm
-Cường độ cách điện khí cách -Độ bền điện của chân không cao hơn nhiều so
điện của khí SF6 gấp 3 lần với không khí áp suất thường
không khí
-Độ mòn điện của các tiếp điểm rất thấp
-Đặc tính cách điện tốt không -Thời gian tác dụng của tiếp điểm ngắn, khoảng
ảnh hưởng xấu đến MC, khả tiếp điểm của MC rất nhỏ nên độ bền cao
năng dập tắt hồ quang tốt gấp -Thời gian phục hồi độ bền điện nhanh(khoảng
100 lần không khí
4÷6 micro giây)
-Khí SF6 dẫn nhiệt tốt
-Ở các MC chân không hiện đại có dòng điện cắt
rất nhỏ nên không có quá áp phát sinh, kể cả khi
cắt dòng không tải của MBA
-Công nghệ chế tạo được đánh giá là ưu việt
nhất , tuổi thọ đạt tới 30 năm, chịu dòng ngắn
mạch 200 kA
- Có khả năng đóng mở tới 500 lần khi điện áp
10 kV dòng 600 A và 30000 lần khi dòng 200A
Nhược điểm -Khí SF6 đắt tiền nên MC khí -Dòng cắt không lớn
SF6 cũng đắt tiền, các MC khí

có hệ thống khí khép kín
-Cắt được dòng lớn,
Phạm vi ứng -Được chế tạo ở cả trạm cao áp -Được ứng dụng phổ biến, chiếm hơn 50% thị
dụng
mà còn ở các trạm trung áp
phần trên thị trường thế giới
-Thích hợp để đóng cắt các
mạch động cơ điện, máy biến
áp và nối tắt kháng điện


Câu 2: Tại sao phải làm mát cho máy biến áp, trình bày các phương pháp làm mát cho
MBA? So sánh sự giống, khác nhau, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các phương
pháp trên?
Tại sao phải làm mát?
Khi mba làm việc 1 phần năng lượng bị tiêu hao, thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép,
dây quấn và các bộ phận khác làm cho nhiệt độ của chúng tăng lên. Nếu nhiệt độ giữa mba và
môi trường chênh lệch vượt quá mức quy định thì sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện máy biến áp và
có thể gây sự cố cho máy biến áp. Để đảm bảo mba vận hành với tải liên tục trong thời gian quy
định (thường là 15 đến 20 năm) và không bị sự cố cần phải tăng cường làm mát mba.
Lợi ích
Làm mát mba giúp mba có thể vận hành với tải liên tục trong thời gian quy định (thường là 15
đến 20 năm)
Làm mát giúp làm giảm khả năng sự cố trong mba.
Làm mát tốt duy trì hoặc giúp tăng tuổi thọ cách điện của máy biến áp.
Làm mát tốt giúp mba tăng khả năng mang tải.
Có thể làm mát bằng các cách sau:
1). Làm mát bằng không khí tự nhiên
Các máy biến áp làm mát bằng không khí tự nhiên gọi là máy biến áp khô, ở đó luồng không
khí tự nhiên tràn qua máy biến áp và làm mát nó. Cách làm mát này hiệu quả rất thấp nên người

ta phải sử dụng cách điện tăng cường, làm cho giá thành của máy cao hơn so với các máy biến áp
dầu đến trên 3 lần. Loại máy biến áp khô chỉ chế tạo với công suất đến 750 kVA.
2). Làm mát bằng sự đối lưu tự nhiên của dầu
Các máy biến áp có ký hiệu là TM là các loại máy được làm mát bằng sự đối lưu tự nhiên của
dầu trong máy (hình 3.23), theo nguyên tắc dầu nóng được đẩy lên phía trên còn dầu nguội hơn
thì đi xuống phía dưới. Để tăng bề mặt làm mát, người ta chế tạo các cánh tản nhiệt dạng hình
ống gắn trên thùng biến áp. Kiểu làm mát này thường được áp dụng đối với các máy biến áp có
công suất dưới 16 MVA.
3). Làm mát máy biến áp bằng sự đối lưu của dầu có sự trợ giúp của các máy quạt
Máy biến áp được làm mát theo nguyên tắc kết hợp giữa dầu và không khí thổi: sử dụng sự
đối lưu của dầu nóng và dầu nguội, kết hợp với việc sử dụng quạt để thổi không khí giúp quá
trình tản nhiệt diễn ra nhanh chóng hơn.
4). Làm mát máy biến áp bằng tuần hoàn cưỡng bức dầu và không khí
Được làm mát theo nguyên tắc làm đối lưu cả dầu và không khí.
Sử dụng một máy bơm được đặt ở mặt bích trên của máy biến áp để hút dầu đẩy vào bộ
phận tản nhiệt cưỡng bức do các máy quạt thổi.
Hiệu suất làm mát theo phương thức này tương đối cao.
Các máy biến áp (công suất từ 80 MVA trở lên)
5). Làm mát bằng sự lưu thông của dầu và nước
Các máy biến áp có công suất rất lớn, được làm mát theo nguyên tắc lưu thông tuần hoàn
của cả dầu và nước.
Một máy bơm ly tâm được lắp vào mặt bích trên của máy biến áp để hút dầu nóng đưa đến
bộ phận làm mát bằng nước, nơi có đặt một máy bơm ly tâm khác đưa nước lạnh tới hệ thống
này. Dầu sau khi được làm nguội lại trở về thùng từ phía đáy.


Loại làm mát này khá hiệu quả nhưng rất cồng kềnh, nên chỉ áp dụng đối với các loại máy
biến áp đặc biệt có công suất lớn
So sánh sự giống, khác nhau, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các phương pháp
trên

Giống: + Các pp đều được sử dụng với mục đích để làm mát cho mba.
+ Hầu hết các phương pháp đều áp dụng nguyên tắc đối lưu hoặc tuần hoàn, có thể là tự
nhiên hoặc cưỡng bức.
Khác: (bộ phận làm mát= bplm; làm mát = lm)
Làm
mát Lm mba = lm mba = dầu Lm mba = Lm = dầu và nc. (Hệ
bằng không dầu đối lưu đối lưu tự nhiên tuần hoàn thống lm Ц).
khí tự nhiên
tự nhiên (Hệ có quạt gió. (Hệ cưỡng bức
thống lm kiểu thốg lm Д).
dầu & k
M).
khí(Hệ thống
lm ДЦ).

Ưu

-nhiệt lượng
đc tỏa ra =
luồng k khí tự
nhiên ở xung
quanh mba

-fần lớn các
mba đc làm
mát = dầu
cách
điện
tuần hoàn do
đối lưu tự

nhiên
bên
trog thùg,dầu
nóg đc đẩy
lên trên &
dầu
nguội
hơn đc đẩy
xuốg dưới

-dựa trên cơ sở
làm mát kiểu M
có đặt quạt gió
để tăg cườg độ
tản nhiệt trên bề
mặt tbị làm mát
Có thêm ống góp
& ống tản nhiệt
cùng hệ thốg
quạt

-cấu tạo đơn
giản,an toàn
vì k có dầu lm
và đc sử dụng
rộng rãi khi
đặt trog nhà

-Cấu tạo k
quá fức tạp.

Lợi dụg đc
khả năg đối
lưu of dầu
nên rất thuận
tiện, nhỏ gọn

-khi nhiệt độ k
khí thấp or ptải
of mba nhỏ,để
jảm tiêu tốn điện
năg cho bplm có
thể cắt 1 số
quạt(có thể thực
hiện
tự
độg).Mba
lm
kiểu này có thể
lviec ngay cả khi
cắt htoàn quạt
gió nhưg ptải
cần fải giảm đi
(25-30)%S đm

Nhược -giá thành đắt, -hiệu
lớn hơn
thấp

quả

-hệ thốg làm
mát tươg tự
làm mát =
dầu
tuần
hoàn tự nhiên
nhưg có thêm
bơm
dầu
cưỡg bức để
hút dầu đẩy
vào bộ fận
tản
nhiệt
cưỡg bức do
các máy quạt
thổi.

-bơm ly tâm đc nối vs
thùg mba,bơm này hút
dầu nóg từ fía trên of
thùg ra & đẩy dầu qua
bplm,từ đây quay trở
lại ở fần dưới of
thùg .Nc lm chạy trog
các ốg of bplm dầu bởi
bơm ly tâm,vs áp lực
chuyển độg thấp hơn áp
lực chuyển độg of dầu
khoảg 0,2.103ata để nc

k thể xâm nhập vào hệ
thốg dầu khi bplm bị
thủg
-nâng
cao -hiệu quả lm rất lớn.
khả
năng
tuần
hoàn
của
dầu.
Hiệu quả làm
mát tốt hơn
các phương
pháp trên

-chỉ đc lv khi -mba chỉ lv khi bplm lv
các quat gió vì chỉ riêng bề mặt trơn


(3-3,5) lần giá
mba dầu có
cùng cs

PVUD

-mba < 750
kVA vs đ.áp
thứ
cấp

220/127V &
380/220
V.Tuy nhiên
vs cách điện
đặc biệt,đc tăg
cườg = các
khí trơ cách
điện nhưg dẫn
điện tốt,có thể
chế tạo mba
đến 1000kVA
vs đ.áp 10kV.

& bơm dầu
tuần
hoàn
đều
hoạt
động,số
lượng quạt
phụ
thuộc
vào tải &
nhiệt độ dầu
of mba.Tiêu
thụ điện năng
of hệ thống
lm lớn hơn
(2-3)lần hệ
thống Д

-mba
cs -mba cs < 80 -mba
cs
nhỏ.Khi bề MVA
lớn,thường
mặt lm có
>80 MVA
dạng ống tản
nhiệt thì cs
định mức của
mba có thể
đén
1600kVA.

of vỏ thùng k đủ lm
ngay cả khi k tải.Trog
đk lv bt nhiệt độ cho
fép max of nc lm là
250C. Nếu nc làm mát
lớn hơn 250C là 10C
trog 24h thì phải giảm
tải 1% so với định mức.
Loại lm này khá hiệu
quả
nhưg
cồg
kềnh,đắt,ít thuận tiện
trog vận hành
-mba có cs lớn đặc biệt

Câu 3: Một máy điện công suất 25 kVA, điện áp định mức 0,4 kV, hệ số công suất là cosϕ=0,85,
vỏ bằng nhôm, US = 220 V, biết kích thước như sau :
kích thước, cm
Tham số

Dn

Dtr

L

b

hr

Kc

Ks

n

B, Tesla

giá trị

35

25

30

3

3,5

0,9

1,2

4

17000

Hãy tính tiết diện dây, công suất và dòng từ hóa để sấy cho máy điện.
Giải
US = 220 Vs
Suất điện động của cuộn dây từ hoá với hệ số ke = 0,9 [vỏ gang chọn 0,8; vỏ nhôm chọn 0,9)
E = keU = 0,9.220 = 198 V
Chiều cao hiệu dụng của stator, cm ;


Dn − Dtr
35 − 25
− hr =
− 3,5 = 1,5cm
2
2

ha =

Diện tích mạch từ :
Fc = kc(L − b.n)ha= 0,9(30 − 3.4).1,5 = 24,3 cm2
Giá trị thực tế của cảm ứng từ :
Ba =

B 17000
=
= 14166, 67 Tesla
ks
1, 2

Số vòng dây cần thiết của cuộn từ hoá :
ω=

E.108
198.108
=
= 259, 08 vòng
222 Ba Fc 222.14166, 67.24,3

ứng với giá trị của Ba= 14166,67 tra bảng 7.3 xác định cường độ từ trường H=17,3272A/cm
Chiều dài trung bình của đường sức :
ltb = (Dn − ha)π =(35 − 1,5). π= 105,243 cm
Lực từ hoá :
Fµ = H.ltb= 17,3272.105,243 = 1823,567 A
Dòng từ hoá của cuộn dây :
I=

Fµ

ω

=

1823,567
= 7, 039 A
259, 08

,
Công suất từ hoá :
S = U.I.10-3= 220.7,039.10-3 = 1,549 kVA
Tiết diện dây dẫn từ hoá bằng đồng với j = 3,5 A/mm2 là :
F=

I 7, 039
=
= 2, 011
j
3,5

, mm2
Chọn tiết diện dây là Fcu= 2,5 mm2