Giáo trình Khí cụ điện cao áp

hỏ thì μ lớn → quan trọng với máy biến dòng đo lường 
+ Độ bão hòa cao → điều kiện cho máy biến dòng bảo vệ 
+ Tổn hao trong lõi thép nhỏ (do suất tổn hao lớn thì so sánh máy biến dòng tăng)
+ μ lớn, không đổi trong 1 dải rộng 
- Kiểu lõi thép 
+ hình xuyến 
+ Hình chữ nhật 
 §8.3 Tính toán máy biến dòng (tính toán điện từ )
Chọn kết cấu tính toán: dầu, chất rắn, không khí 
Tính cách điện
Tính toán điện từ
1) tính toán lõi thép 
- Cho 
- xác định tiết diện lõi thép 
 F2 là suất điện động của cuộn 2 (giá trị hiệu dụng)
 Coi 
- Tính w2 : 
 Chọn w1 = 1,2, 3
→ Tìm w2 =K.w1
- Tính Bm = (0,02¸0,1)
2) Tính dây quấn 
- Tính số vòng dây w1, w2
- Tính đường kính dây: 
Chọn i = 1,8 ¸ 2,8 với máy biến dòng ngâm dầu 
 j = 1¸2,6 với máy biến dòng không khí 
 Thường dùng để chọn nhiệt 
 §8.4 Cách xác định điện kháng máy biến dòng
1.Xác định điện trở: theo cách thông thường
- (r thườn lấy ở q tương ứng)
Lấy ở 
- Đo: + điện trở 1 chiều
+ Điện trở xoay chiều : 
2.Xác định điện kháng
- Đo bằng thí nghiệm
- Tính toán 
- 2 cuộn dây cùng quấn trên 1 trụ có chiều cao bằng nhau
D2 thứ cấp 
h : chiều cao 
H : hệ số hiệu chỉnh Rogoley 
S : Chiều dài trung bình từ tản máy biến dòng điện
- Cuộn dây mạch từ hình xuyến
- 
 §8.5 Cấp chính xác –Đồ thị véc tơ- Phương trình sai số
1.Cấp chính xác
- Tùy sai số,DI%,S→ Cấp chính xác: +0,1 0,2 0,5 1: Đo lường
 + 3 10 : Bảo vệ
- Dao động DI%, S thuộc miền I = (0,1¸1,2) Iđm
DI%
0,5
I/Idm
2.Đồ thị véctơ
W1
W2
Zt
3.Phương trình sai số
 §8.6 Hiệu chỉnh sai số bằng cách thay đổi số vòng dây thứ cấp
Dtt
Dtc
- Điều kiện : Sai số âm (tải cảm)
 Dtt < Dtc
 §8.7 Quan hệ giữa so sánh và các thông số tính toán Máy biến dòng
- Các thông số + I1dmW1
 + Chiều dài trung bình lõi sắt (ltb)
 + Q tiết diện lõi thép 
 + Zo2 : không biến thiên được 
- Thiết kế máy biến dòng điện: 
 + Phân tích chọn pha
 + Tính toán điện từ
 + Tính toán sai số máy biến dòng điện
 Đạt → xong
 Không đạt → phải tính lại 
 §8.8 Các phương pháp hiệu chỉnh so sánh máy biến dòng điện 
1.Phương pháp tuyến tính hóa đường cong từ hóa lõi thép
Bbh
B
H
 Nhận xét: 
+ B nhỏ → μ nhỏ → DI rất lớn
+ B lớn → μ nhỏ → DI rất lớn
a) Dùng Sun từ Pecmaloi
- I1 nhỏ → F đi qua sun từ 
- W2 tỉ lệ với W21 giống việc 
- I1 lớn → F chủ yếu khép qua mạch từ cuộn dây 2
b) Phương pháp Wilson
- Nhánh 1: 
- Nhánh 2: 
 I nhỏ → ở nhánh 2 : μ lớn → đoạn H2
 I lớn → ở nhánh 1: μ lớn → đoạn H1
2) Bù sai số bằng cách kích từ lõi thép
a) Kích từ dùng nguồn ngoài
b) Tự kích tù
- 2 lõi thép có số vòng dây khác nhau 
- Lõi A: 
-Lõi B : 
3) Bù sai số theo phương pháp MĐV
 §8.9 Điện áp khe hở mạch thứ cấp
U2 lớn : → từ hóa lõi sắt → bão hòa
 Thiết bị hạ áp chỉ thị : 2500 V
 §8.10 Các thông số bội máy biến áp dòng
1. Bội số 10% 
 vấn sai số 10% tương ứng với 
Zi
4
Cách xác định : tính ss= 10% : + Nếu đúng thì n1 = n10
 + nếu sai thì tính lại 
 I2 = n10.I1dm.0,95
2.Bối số cực đại 
 bội số cực đại của dòng thứ cấp
3) Bội số ngắn mạch máy biến dòng (xét về nhiệt)
 §8.11 Máy biến dòng kiểu mới
1) Máy biến dòng làm việc theo nguyên lý chuyển đổi điện quang
DA
Lọc
2) Máy biến dòng làm việc theo nguyên lý từ quang
 Chương 9 : Máy biến điện áp 
 §9.1 Khái niêm chung
 Máy biến dòng điện áp là khí cụ điện dùng để biến đổi điện áp có trị số cao xuống trị số thấp cung cấp cho mạch đo lường bảo vệ
- U1dm theo dãy 3 , 6, 10,15 ,20, 22, 35, 52,72,110,220,400,500,750 KV
-U2 dm theo dãy : 100, ,120 V
- Không cần để ý đến tính toán điện động , nhiệt vì công suất máy biến điện áp nhỏ khoảng 100VA
- Nguyên lý làm việc giống máy biến áp điện lực, tải rất nhỏ - coi nó làm việc ở chế độ không tải. Thường được chế tạo thành loại 1 pha và loại 3 pha 3 trụ , 3 pha 5 trụ
- Để bảo vệ ngắn mạch 1 pha chạm đất không có trung tính nối đất, dùng máy biến áp 3 pha 5 trụ để đo lường và bảo vệ
- Cấp chính xác : tùy thuộc sai số máy biến chia ra các cấp điện áp : 0,1 ; 0,2; 0,5; 1; 3 (10)
- Các thông số cơ bản : 
 + Udm : là giá trị điện áp đặt vào máy biến áp trong thời gian vô hạn mà không bị phóng điện hư hỏng
 + Hệ số biến đổi dòng áp K=U1/U2
 + Sai số về trị số điện áp: 
 + Sai số về góc : với U1 = (0,9¸1,1) Udm
 S = (0,25¸1)Sdm
 §9.2 Đồ thị véc tơ – Phương pháp sai số
 Thay vào ta có: 
 Không có sai số thì –U2’ = U1 
Phương trình sai số: 
 §9.3 Tính toán lựa chọn máy biến áp 
- Máy biếnđiện áp nếu có S lớn → chế tạo 3 pha trong cùng 1 vỏ Udm (điện áp dây)
- máy biến điện áp S nhỏ hơn hoặc S rất lớn thì được chế tạo 1ph/1vỏ
- Chọn Udmcaoap= Udmluoi
 SdmBu ³ Stinhtoan
 Cấp chính xác : 0,2 dùng làm mẫu
 0,5 dùng để bảo vệ
- Để giảm X1, X2 thì cuốn 2 cuộn dây theo khoảng cách giảm dần vì vậy ảnh hưởng đến khí cụ điện
 §9.4 Một vài loại máy biến điện áp
- Máy biến điện áp nối tầng :
 Với cấp điện áp cao áp và siêu cao áp để giảm bớt điện áp và phân phối đều điện áp trên các cuộn dây người ta sử dụng máy biến điện áp kiểu nối tầng.
 + Ưu điểm: đơn giản, dễ làm
 + Nhuợc điểm : số vòng dây sơ cấp nhiều → sai số lớn, dùng ở hệ thống bảo vệ, máy biến điện áp kiểu phân áp bằng tụ
- Mục đích : Khắc phục những nhược điểm do máy biến điện áp kiểu nối tầng tạo ra.
- Máy biến điện áp kiểu mới
- Máy biến áp Pockel
-Hiệu chỉnh sai số máy biến áp
 + Giảm số vòng dây w1 → u2 tăng so với ban đầu
 + Thay đổi điểm làm việc : 
Þ 
Gồm dây quấn bù và dây quấn cân bằng
- Sai số về góc
Tùy theo giá trị r1, r2’ tỷ lệ với x1, x2’ mà có giá trị dương âm của d trong 1 phạm vi nào đó/ Du% biến thiên ít nhất
- Điện áp định mức U1dm/U2dm=110/0,1
 Công suất : Sdm = 100VA
 Cấp chính xác: 0,5 
- Chọn cách điện kiểu máy biến áp → tính toán điện từ→tính toán sai số máy biến áp: Du%,S1
- Khi Udm ³ 400KV → phân áp
- Udm ³ 220KV → dùng biến áp phân tầng 500/50/0,1
 Chương 10: Quá trình đóng cắt
 §10.1. Khái quát 
- Là các thiết bị đóng, cắt, đổi nối mạch điện nói chung từ hạ áp sang cao áp 
 + Đóng cắt đổi nối chế độ làm việc : I £ Idm
 + Tự động cắt khi có sự cố trong mạng điện(quá tải, ngắn mạch, quá áp , thấp áp, khác tần số, Pngược, thấp dòng)
- Theo điện áp : 
+ điện áp thấp (0¸1 KV) với xoay chiều, (0¸1,2KV) với 1 chiều
+ Trung áp : 1¸100 KV
+ Cao áp : 100¸400 KV
+ Siêu cao áp : > 400 KV
- Thiết bị đóng cắt tham gia vào hầu hết các thiết bị điện
- Các loại thiết bị điện đóng cắt : 
+ Máy ngắt
+ Cầu chì 
+ Dao cách ly, dao ngắn mạch 
+ công tắc tơ, rơ le
+ Thiết bị đóng cắt hợp bộ
+ Bộ bảo vệ quá điện áp (bao gồm cả thiết bị chống sét)
+KĐT (công tắc tơ + Thiết bị bảo vệ)
- Các hiện tượng cần chú ý
 + Quá độ điện : khi đóng, cắt thì u,i biến thiên tùy theo tải 
 Đóng tải RL,DC(AC)
 Đóng tải RC (DC) AC
 Đóng tải RLC AC(DC)
+ Quá độ nhiệt : 
 Dài hạn , ngắn hạn, ngắn hạn lặp lại
+ Lực điện động
+ Hồ quang điện (khi I£10A, không cần dập hồ quang về ảnh hưởng không lớn)
 Dàn dập 
Trong đó: Fdt1: Mạch vòng dẫn điện
 Fdt2 : do các thanh sắt từ non
 Môi trường hồ quang cháy
 §10.2 Quá độ điện
1) Đóng nguồn 1 chiều vào tải RL
R
 i
 L
U
st : steady-state
tr : tránient
t
i
ist
itr
Giá trị i tăng từ từ
2) Đóng nguồn AC vào tải RL 
R
 i
 L
U
- Hệ số quá tải dòng
 Khi 
Chú ý : 
+ Ngắn mạch gần máy phátk Kp > 2 do điện kháng máy phát thay đổi
+ Đóng cắt máy biến áp không tải
Khi S = 20MVA → I = (5¸7)Im
3. Đóng nguồn 1 chiều vào tải RC
4. Đóng nguồn AC vào RC
5. Đóng nguồn Ac vào tải RLC
6. Đóng nguồn DC vào tải RLC
7. Đóng cắt mạch 3 pha
 §10.3 Quá độ nhiệt
- Phương pháp cân bằng nhiệt
+ Nguồn nhiệt : I2Rdt: định mức, sự cố , quá tải , quá áp , quá dòng, ngắn mạch
 Thời gian quá tải phụ thuộc đặc tính của đối tượng bảo vệ
 Thời gian ngắn mạch → phần lớn đốt hệ thống mạch vòng dẫn điện: 
 + tổn hao do từ xoáy,trễ
 + Tổn hao do điện môi
Þ Chủ yếu tính toán ở mạch vòng dẫn điện, hồ quang điện
- Khi tính toán dài hạn Þ
- Ở chế độ ngắn hạn, đồng nhất 
- Ở chế độ không đồng nhất 
- Tính toán xác lập: dài hạn, ngắn hạn, ngắn hạn lặp lại
 §10.4 Lực điện động
1.Phương pháp tính cân bằng năng lượng
+ Cân bằng năng lượng 
+ Bioxava-laplace
ở Idm thì Fdd không lớn → hệ thống dẫn điện chịu được 
Inm : đảm bảo độ bền cơ khí cho hệ thống dẫn điện, đảm bảo điện trở tiếp xúc giới hạn cho tiếp điểm
 §10.5 Hồ quang điện 
1. - Rhồ quang thuần trở , phi tuyến dùng công thức thực nghiệm 
 - Lý thuyết : + Đặc điểm hồ quang điện 
 + quá trình phát sinh và dập tắt hồ quang phát sinh (ion hóa): ion hóa do va trạm, ion hóa do nhiệt , phát xạ ngược (e) ở K, phát xạ e ở K do nhiệt độ
 + Dập tắt (phản ion hóa) : khuếch tán, tái hợp
- Hồ quang điện 1 chiều, xoay chiều
2. Máy cắt điện áp cao 1 chiều – 100KV
 Idm = 2KA, Ingdm = 10KA
a) Khái quát 
b) Các phương pháp cắt: 
- Các phương pháp cắt Ung
- Các phương pháp biến thiên dòng điện
- Các phương pháp bơm 1 dòng điện ngược
 Chương 11: Những vấn đề liên quan đến thế và
 vận hành máyngắt 
 §11.1 Nguyên lý đóng cắt máy ngắt
- Không tải định mức: làm việc bình thường theo ý muốn người vận hành
- Sự cố quá tải ngắn mạch , quá áp khác tần số : tự động cắt nhờ rơ le bảo vệ và nam châm đóng ngắt
1. Hệ thống tiếp điểm 
- Dùng môi trường đặc biệt dập hồ quang: dầu, khí nén, SF6, chân không, tự sinh khí , áp suất khí quyển
2. Bộ truyền động 
- Tạo lực đóng cắt: lò xo , điện cơ, điện từ, khí nén thủy lực(ít dùng)
- Truyền động : truyền lực từ nguồn lực → chấp hành 
- Cơ cấu giả phóng năng lượng : truyền động chính xác, nối với nam châm điện đóng cắt
 §11.2 Đóng cắt đồng bộ và kiểm tra tình trạng máy ngắt
- Nhìn chung quá trình đóng cắt là ngẫu nhiên → điều kiện dập hồ quang rất khó khăn → thường thực hiện đóng cắt tổ hợp → đạt điều kiện tốt nhất
- Đóng cắt đồng bộ
a) Bộ truyền động cơ khí 
b) Độ bền điện khoảng trống 2 tiếp điểm
SF6 : 10¸25KV/mm
Chân không : 20¸30 KV/mm
c) Cắt không tải có điện dung kí sinh
d) Cắt tải cảm : điện kháng, máy biến áp
e) Cắt dòng ngắn mạch
 Hạn chế thời gian cháy của hồ quang
11% điện
19% điều khiển, kiểm tra
70% yếu tố cơ
2.Kiểm tra máy cắt