Bài giảng Khí cụ điện - Chương XI: Máy cắt điện cao áp

KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
MÁY CẮT ĐIỆN CAO ÁP
KHÁI NIỆM CHUNG
 Máy cắt điện cao áp (còn gọi là máy cắt cao
áp) là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện
có điện áp từ 1000 V trở lên ở mọi chế độ
vận hành : chế độ tải định mức, chế độ sự
cố, trong đó chế độ đóng cắt dòng điện ngắn
mạch là chế độ nặng nề nhất.
CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT
1. Điện áp định mức : là điện áp dây đặt lên
thiết bị với thời gian làm việc dài hạn mà
cách điện MC không bị hỏng hóc, tính theo
trị hiệu dụng.
2. Dòng điện định mức : là trị số hiệu dụng của
dòng điện chạy qua MC trong thời gian dài
hạn mà MC không bị hỏng hóc.
CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT
3. Dòng điện ổn định nhiệt với thời gian tương
ứng : là trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn
mạch, chạy trong thiết bị với thời gian cho
trước mà nhiệt độ của vòng mạch dẫn điện
không vượt quá nhiệt độ cho phép ở chế độ
làm việc ngắn mạch.
4. Dòng điện ổn định điện động (còn gọi là
dòng xung kích): là trị số lớn nhất của dòng
điện mà lực điện động do nó sinh ra không
làm hỏng thiết bị.
CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT
5. Công suất cắt định mức của MC ba pha (còn
gọi là dung lượng cắt) : được tính theo công
thức : Scđn = 3Uđm.Icđm
Trong đó : Uđm : là điện áp định mức lưới
điện, Icđm là dòng điện cắt định mức.
6. Thời gian đóng : là quãng thời gian từ khi có
tín hiệu “đóng” đưa vào MC đến khi MC
đóng hoàn toàn. Thời gian này phụ thuộc
vào đặc tính của cơ cấu truyền động và hành
trình của tiếp điểm động.
CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY CẮT
7. Thời gian cắt của MC : là quãng thời gian từ
khi có tín hiệu cắt đến khi hồ quang bị dập
tắt hoàn toàn.Thời gian này phụ thuộc vào
đặc tính của cơ cấu cắt (thường lò xo được
tích năng trong quá trình đóng) và thời gian
cháy của hồ quang.
CÁC YÊU CẦU CỦA MÁY CẮT
 Độ tin cậy cao cho mọi chế độ làm việc
 Quá điện áp khi cắt thấp
 Thời gian đóng và thời gian cắt nhanh
 Không gây ảnh hưởng đến môi trường
 Dễ bảo dưỡng, kiểm tra, thay thế
 Kích thước nhỏ, gọn, tuổi thọ cao
PHÂN LOẠI MÁY CẮT
Máy cắt phân loûi dựa theo : môi trường dập
hồ quang, theo môi trường làm việc, theo kết cấu.
1.Phân loại theo môi trường dập hồ quang :
 Máy cắt dầu ( nhiều dầu, ít dầu)
 Máy cắt khí nén
 Máy cắt chân không
 Máy cắt tự sinh khí
 Máy cắt khí SF6
PHÂN LOẠI MÁY CẮT
2. Phân loại theo môi trường làm việc :
 Máy cắt lắp đặt trong nhà
 Máy cắt lắp đặt ngoài trời
3. Phân loại theo kết cấu :
 Máy cắt hợp bộ (thường được ghép tổ
hợp với các thiết bị khác như DCL, các
thiết bị điều khiển, đo lường, bảo vệ hay
còn gọi là trạm đóng cắt hợp bộ)
 Máy cắt rời.
KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
MÁY CẮT ĐIỆN CAO ÁP
MÁY CẮT NHIỀU DẦU
CẤU TẠO 
1 : Thùng chứa dầu 
2 : Dầu MBA 
3 : Nắp thùng
4 : Hai sứ xuyên 
5 : Lò xo cắt
6 : Bộ truyền động
7 : Tiếp điểm tĩnh
8 : Tiếp điểm động
9 : Lớp lót cách điện
1 : Vỏ thùng 
2 : Cơ cấu hâm dầu 
3 : Cách điện vỏ thùng
4 : Tiếp điểm động 
5 : Thanh truyền động
6 : Buồng dập hồ quang
7 : Ống dẫn hướng 
8 : Sứ xuyên 
9 : Máy biến dòng
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Quá trình đóng cắt được thực hiện như sau : Mômen
quay từ cấu đóng (có thể bằng tay, bằng động cơ hay
bằng nam châm điện) quay trục truyền động 6, quay cơ
cấu đòn khớp nâng tiếp điểm động lên tiếp xúc với tiếp
điểm tĩnh, đồng thời tích năng cho lò xo cắt 5.
Khi có tín hiệu cắt (bằng tay hay tự động), chốt giữ
lò xo 5 nhả, năng lượng tích ở lò xo được giải phóng,
đẩy hệ thống tiếp điểm động xuống dưới, hồ quang
điện trong dầu và bị dập tắt.
MÁY CẮT ÍT DẦU
KHÁI NIỆM CHUNG
 Máy cắt này là đời sau của MC dầu, với mục đích
giảm kích thước và trọng lượng, cách điện dầu được
thay thế bằng cách điện rắn.
 Dầu chỉ làm việc dập hồ quang nên số lượng ít, loại
này gọn, nhẹ, nhất thiết phải có buồng dập thổi
ngang
 Thân máy kiểu treo gắn trên sứ cách điện cả ba pha
trên cùng một khung dỡ, mỗi pha (cực) có một chỗ
cắt với buồng dập tắt hồ quang riêng
 Có loại có thêm dầu tiếp xúc làm việc ở ngoài dùng
cho máy có dòng định mức lớn
KHÁI NIỆM CHUNG
 Với máy ngắt ít dầu từ 35kV tới 110kV có một chỗ cắt
trên một pha, máy ngắt điện áp cao hơn có nhiều chỗ
ngắt hơn
Máy ngắt ít dầu thường dùng cho TBPP trong nhà có
điện áp 6 đến 110kV. TBPP ngoài trời 35,110,220kV
có công suất lớn
 Nhưng loại máy cắt này có nhược điểm là công suất
cắt bé hơn loại nhiều dầu. Mặt khác vi lượng dầu ít
nên dầu mau bẩn, chất lượng giam nhanh, phải thay
dầu.
CẤU TẠO
1. Tiếp điểm động
2. Buồng dập hồ quang
3. Tiếp điểm cố định
CẤU TẠO
MÁY CẮT KHÍ NÉN
KHÁI NIỆM CHUNG
 Không khí khô, sạch được nén với áp suất cao
(từ 20 đến 40 at) dùng để thổi hồ quang và để
thao tác máy cắt, vì vậy máy cắt loại này
được gọi là máy cắt không khí nén hay máy
cắt không khí.
 Cách điện và buồng dập hồ quang ở đây là
cách điện rắn hoặc sứ.
 Buồng dập hồ quang có 2 loại : thổi ngang và
thổi dọc.
KHÁI NIỆM CHUNG
 Ưu điểm chính của MC khí nén là khả năng
cắt lớn, có thể đạt đến dòng cắt 100 kA, thời
gian cắt bé nên tiếp có tuổi thọ cao.
 Nhược điểm chính của loại máy cắt này là
hiết bị khí nén đi kèm. Vì vậy chỉ nên dùng
cho những trạm có số lượng MC lớn
 Đến nay thì các loại MC đã được thay thế dần
bằng MC khí SF6 và MC chân không
1 : Bình chứa KK nén
2 : Sứ cách điện-Ống dẫn
3 :Bình chứa cho DCL
4 :Bình cắt của MC
5 :Điện trở hạn chế I
6 :Van xả khí 
7 :Dao cách ly
8 :Tụ điện
9 :Van xả
1
1 : Tủ điều khiển 
2 : Sứ đỡ 
3 : Bình cắt 
4 : Sứ xuyên 
5 : tụ phân áp
Máy cắt không khí
MÁY CẮT KHÍ SF6
KHÁI NIỆM CHUNG
Để tăng hiệu ứng dập hồ quang trong môi
trường khí và giảm kích thước cách điện, người
ta thường sử dụng khí SF6
ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6
 Ở áp suất bình thường, độ bền điện của khí
SF6 gấp 2.5 lần so với không khí, còn khi áp
suất 2 at độ bền điện của khí này tương
đương với dầu BA.
 Hệ số dẫn nhiệt của SF6 cao gấp 4 lần không
khí, vì vậy có thể tăng mật độ dòng điện
trong mạch vòng dẫn điện, giảm khối lượng
đồng.
ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6
 Khả năng dập hồ quang của buồng dập kiểu
thổi dọc khí SF6 lớn gấp 5 lần so với không
khí, vì vậy giảm được thời gian cháy của hồ
quang, tăng khả năng cắt, tăng tuổi thọ tiếp
điểm.
 SF6 là loại khí trơ, không phản ứng với oxy,
hydro, ít bị phân tích thành các khí thành
phần.
ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6
MÁY CẮT TỰ SINH KHÍ
KHÁI NIỆM CHUNG
Ở máy cắt tự sinh khí, hồ quang được dập
tắt bằng hổn hợp khí do vật liệu rắn của buồng
dập hồ quang sinh ra dưới tác động của nhiệt
độ cao.
CẤU TẠO
1. Tiếp điểm làm việc tĩnh
2. Đế 
3. Trục quay
4. Tiếp điểm hồ quang động
5. Buồng dập hồ quang cố 
định
6. Lò xo
7. Tiếp điểm hồ quang tĩnh
8. Cách điện tự sinh khí
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY CẮT
 MC là TBĐ dùng để đóng cắt mạch điện ở
mọi chế độ vận hành, không tải, tải định mức,
sự cố,
 Bộ phận chủ yếu trong MC là cơ cấu truyền
động, hệ thống tiếp điểm, buồng dập hồ
quang,...
 Træåïc khi âoïng, nàng læåüng âæåüc
têch træî trong bäü truyãön âäüng våïi
mäüt trë säú âuí låïn. Khi coï tên hiãûu
“âoïng “ âæa vaìo bäü truyãön âäüng,
nàng læåüng têch luyî trong bäü truyãön
âäüng âæåüc giaíi phoïng, nhanh choïng
âoïng caïc tiãúp âiãøm cuía maïy càõt.
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY CẮT
 Âäöng thåìi våïi quaï trçnh “âoïng”, cå
cáúu “càõt” cuía bäü truyãön âäüng âæåüc
naûp nàng læåüng, chuáøn bë cho quaï
trçnh “càõt”
 Thao taïc “càõt” cuía maïy càõt âæåüc
thæûc hiãûn bàòng caïch giaíi phoïng nàng
læåüng trong cå cáúu bäü càõt qua viãûc
nhaí chäút haîm “càõt”. Chäút haîm naìy
coï thãø nhaí bàòng tay qua nuït áún
hoàûc cáön gaût (càõt bàòng tay), coï thãø
nhaí bàòng nam chám âiãûn.
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 
THAO TÁC CỦA MÁY CẮT
NGUYÊN LÝ 
THAO TÁC CỦA MÁY CẮT
 Khi đóng công tác đóng (CTĐ ) cuộn dây
đóng (Đ) có điện, đóng tiếp điểm máy cắt
(MC), đồng thời tiếp điểm thường kín của máy
cắt sẽ cắt điện cuộn dây (D).
Máy cắt có 2 cuộn cắt (C1) và (C2). Cuộn (C1)
được cấp nguồn từ BI, dùng để cắt nhanh khi
có ngắn mạch. Cuộn (C2) dùng để cắt khi vận
hành (bằng công tắc CTC) và cắt khi có sự cố
qua các rơle bảo vệ R1, R2, R3 .
 Nút ấn phục hồi dùng để cắt điện role trung
gian (R) sau khi giải trừ sự cố.